Устройство управления протезом сердца

 

-сflNCAHNE

Союз . Советских

Социалистических

Республик

< >99579

: К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28.09.77 (21) 252844!/28-13 (51) М. Кл." присоединением заявки №вЂ”

А 61 М 1 03

ГевудерстхеннЫ1 немнтвт

СССР ие делам нзебретеннй н етквмтнй (23) Приоритет—

В, Опубликовано 15.02.83, Бюллетень №6 (5Ç) УДК 615.475 (088.8) Дата опубликования описания 25.02.83!

Л. Е. Хмелевской, Г: П. Иткин, В. И. Ш кия";»:. g. Рагозии, В. В Воробьев и И. А Гусыюв,. з к а

Ф и fl, -- »3 м E (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПРОТЕЗОМ СЕРДЦА

Изобретение о гносится к медицинской ехнике. и может быть использовано в сердечной хирургии при полном замещении естествеяно го сердца искусственным, в также для облегчения деятельности сердца при сердечно-сосудистых заболеваниях.

Известно устройство управления протезом сердца, содержащее в каждом иэ двух каналов управления генератор сигналов изменения давления в пневмополости желудочка протеза сердца, блоки задания частоты рабочих циклов,"-сервомеханизм, содержащий блок сравнения, датчик давления в пйевмополости желудочка сердца; включенный в контур обратной связи, усилитель сигнала рассогласования, усилитель мощности,. исполнительный элемент, преобразующий электрический сигнал рассогласоваяия в пневматический сигнал изменения величины давления в пневмополости желудочка протеза сердца, и .источники давления и вакуума 111.

Однако используемые s этом устройстве сервомеханиэмы сложяы и недостаточно надежяы. В качестве исполнительных элементов в яих, как правило, применяются сервокла паны непрерывного действия, 2 имеющие недостаточно-большое бмстродейст вие. Кроме того, устройство имеет большие габариты и вес и не обеспечивает достаточ» кую точность слежения за изменением сиг- налов-на входе сервомеханизма.

5; Цель изобретения — .уменьшение габаритов, веса и упрощение конструкции устройства управления протезом сердца.

Эта цель достигается тем, что устройство снабжено мультивибратором, усилителем щ мощности, электромагнитным пневмореле с двумя соплами и герметичным--корпусом; причем мультивибратор подключен входом к выходу усилителя сигнала рассогласования, а выходом через усилитель мощности — к электромагнитному пиевмореле, 5 пиевмореле размещено..внутри. хермехично= го корпуса, постоянно сообщеняого с пневмополостью желудочка таким образом, что одно из сопел соединено с источником . давления, а другое — с источником вакуума.

На чертеже - изображииг блок-nba одного канала управления устройства.

Устройство содержит генератор 1, за» фающий электрические сигналы изменения давления в пневмополости желудочка про995795 теза сердца, блок 2 задания частоты рабочих циклов протеза сердца, блок 3 задания времени системы, блок 4 задания амплитуды и формы сигналов и сервомеханизм, в состав которого входят блок 5 сравнения на два входа, датчик 6 давления, усилитель 7 сигнала рассогласования, мультивибратор 8, усилитель 9 мощности, исполнительный элемент, источник 10 избыточного давления, например компрессор, источник 1! вакуума, - например вакуум-насос. Исполнительный элемент представляет собой электромагнитное пневмореле 12 с двумя соплами 13 и 14, помещенное в герметичный корпус 15, сообщенный трубопроводом 16 с пневмополостью 17 желудочка 18 протеза сердца и датчиком 6 давления. Якорь 19 электромагнитного пневмореле 12 жестко соединен с заслонкой 20, расположенной над соплами 13 и 14. Сопло 13 соединено с источником 10 избыточного давления, а сопло 14 — с источником !1 вакуума.

Блок 2 задания частоты рабочих циклов протеза сердца и блок 3 задания времени подключены к соответствующим входам генератора 1, выход которого подключен к входу блока 4 задания амплитуды и формы сигналов. Один из входов блока 5 сравнения подключен к выходу блока 4 задания амплитуды и формы сигналов, в другой — к датчику 6 давления. Выход блока 5 сравнения через усилитель 7 сигнала рассогласования подключен к входу мультивибратора 8, выход которого подключен к усилителю 9. Усилитель 9 мощности имеет дифференциальный выход, соединенный с обмотками электромагнитного пневмореле 12.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 вырабатывает двухполярный электрический сигнал, например сигнал прямоугольной формы, частота которого задается блоком 2 задания частоты рабочих циклов протеза сердца, а полярность определяется блоком 3 задания времени систолы, например, таким образом, чтобы за время систолы сигнал имел положительную полярность, а за время диастолы отрицательную. С выхода генератора 1 сигнал поступает на вход 4 задания амплитуды и формы сигналов, в котором он преобразуется в сигнал требуемой формы и амплитуды в соответствии с задаваемой функцией зменения давления в пневмополости !7 желудочка 18 протеза сердца в течение рабочего цикла протеза сердца.

Преобразованный сигнал поступает на один из входов блока 5 сравнения, где сравнивается с сигналом, поступающим от датчика 6 давления. Сигнал рассогласования, полученный на выходе блока 5 сравнения, усиливается усилителем 7 сигнала рассогласования и поступает на вход мультиввбратора 8. Когда сигнал на входе равен нулю, мультивибратор 8 вырабатывает

1О

l5

56

5S симметричные разнополярные импульсы постоянной амплитуды, следующие с частотой настройки мультивибратора 8, которая выбирается приблизительно в 10--20 раз выше максимальной частоты рабочих циклов протеза сердца. При появлении на входе мультивибратора 8 сигнала рассогласования, длительность импульсов на выходе мультивибратора 8 меняется пропорционально величине этого сигнала, а период повторения импульсов остается неизменным. С выхода мультивибратора 8, после усиления в усилителе 9 мощности, импульсы поступают на обмотки электромагнитного пневмореле 12, причем импульсы положительной полярности поступают на одну обмотку, а импульсы отрицательной полярности — на другую. При срабатывании электромагнитного пневмореле 12 заслонка 20 либо перекрывает сопло 13, открывая при этом сопло 14 и соединяя полость исполнительного элемента с источником 11 вакуума, либо перекрывает сопла 14, открывая при этом сопло 13 и соединяя полость исполнительного элемента с источником 10 избыточного давления. В зависимости от того, на какую обмотку электромагнитного пневмореле 12 поступает управляющий импульс с усилителя 9 мощности, т. е. в зависимости от полярности этого импульса, давление в полости исполнительного элемента будет либо понижаться, либо повышаться. Степень изменения этого давления за период следования импульсов определяется временем открытия сопел 13 и 14, которое зависит от длительности импульса соответствующей полярности на выходе мультивибратора 8. Давление в полости исполнительного элемента, а следовательно, и в пневмополости 17 желудочка 18 протеза сердца изменяется до тех пор, пока сигнал рассогласования на выходе блока 5 сравнения не становится равным нулю.

Таким образом, устройство работает в режиме слежения за изменением электрических сигналов, задаваемых с помощью генератора 1 и блоков 2 — 4 задания параметров этих сигналов, а преобразование электрических сигналов в соответствующие величины давления происходит с помощью широтно-импульсной модуляции.

Благодаря использованию в устройстве импульсных элементов мультивибратора 8, усилителя 9 мощности и электромагнитйого пневмореле 12, работающих в ключевом режиме, повышается надежность работы устройства управления протезом сердца и достигается стабильность его статических и динамических характеристик при изменении температуры окружающей среды.

Выполнейие исполнительного элемента в виде электромагнитного пневмореле, помещенного в герметичный корпус, сообщенный с пневмополостью желудочка про995795

Составитель В. Карельский

И.К а Техред И. Верес Корректор М. Демчик

1 рлакто . асарда!! Подписное закал 7 О/5 Тираж 7!

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д.. 4!5

Филнал ППП «Патента, г. Ужгород. ул. Проектная, 4 теза сердца, упрощает конструкцию устройства управления протезом сердца, исключает из его схемы ресиверы и тем самым уменьшает габариты и вес устройства. При этом, благодаря постоянному обдуву обмоток электромагнитного пневмореле, улучшается термический режим его работы, что, в свою очередь, приводит к повьгшеиию надежности и увеличению времени безотказной работы устройства управления протезом сердца.

Благодаря практически безынерционной связи исполнительного элемента с электронными блоками и возможности сокращения длины трубопровода от исполнительного элемента до пневмополости желудочка протеза сердца, малым габаритам и весу исполнительного элемента можно закрепить его непосредственно на теле пациента. Устройство обеспечивает повышение быстродействия и точность управления протезом сердца при отслеживании задаваемой функции изменения давления в пневмополости протеза сердца.

Формула изобретения

Устройство управления протезом сердца, содержащее в каждом из двух каналов управления генератор сигналов изменения давления в пиевмопочости желудочка, блоки задания частоты рабочих циклов, ссрвомеханизм, содержацгий датчик давления, сравнивающий элемент, усилитель сигна5 ла рассогласования, усилитель мощности, исполнительный элемент и источники давления н вакуума; отличающееся тем, что, с целью уменьшения габаритов, веса и упрощения конструкции, устройство снабжено мультивибратором, электромагнитным пневмореле с двумя соплами и герметичным корпусом, причем мультивибратор подключен входом к выходу усилителя сигнала рассогласования, выходом через усилитель мощности к электромагнитному пневморе!

5 ле пневмореле размещено внутри герметичного корпуса, постоянно сообщенного с пневмополостью желудочка таким образом, что одно из сопел соединено с источником давления, а другое — с источником вакума.

У

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .

I. Юа11!ьег F. Pneumatixher extrakorpoг а1ег An tn åb fiir cine doppeikammeige

BIutpumре Langenbecks arch. chir, 335, 1974, р. 41 — 46.