Искусственное сердце с пневматическим приводом

Искусственное сердце с пневматическим приводом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в медицинской технике , а именно в аппаратах, предназначенных для замены насосной функции сердца. Цель -.повышение чувствительности желудочков к венозному притоку за счет обеспечения отрицательного значения давления в их пневмополости в фазу диастолы. Привод существенно отличается от известного тем, что он дополнительно снабжен двумя электромагнитными двухлинейными пневмораспределителями и двумя пневмодросселями, при этом режим работы имеющихся пневмораспределителей отличается от известного. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з А 61 M 1/10

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) /

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4875453/14 (22) 15.10.90 (46) 07.04.93. Бюл. М 13 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации (72) А.В.Сумин, Г.Л,Иткин, А.И.Соколов и P.Â.Òåðñêèé (56) Авторское свидетельство СССР

Мг 1606126, кл, А 61 М 1/10, 1988. (54) ИСКУССТВЕННОЕ СЕРДЦЕ С ПНЕВМАТИ4ЕСКИМ ПРИВОДОМ (57) Использование: в медицинской технике, а именно в аппаратах, предназначенИзобретение относится к области медицинской техники, а именно, к аппаратам, предназначенным для замены насосной функции сердца.

Целью настоящего изобретения является улучшение физиологических характерис гик искусственного сердца путем повышения чувствительности искусственного сердца к венозному притоку за счет обеспечения отрицательного значения давления в пневмополости желудочка в фазу диэ стол ы.

На фиг,1 представлена структурная схема предлагаемого пневматического привода; на фиг; 2 — эпюры электрических напряжений блока управления и давления воздуха в левом-пневмоканале; на фиг, 3— пример конкретного выполнения блока управления, Пневматический привод состоит из (см. фиг.1): электрического двигателя 1, редуктора 2, преобразователя 3 вращательного движения в поступательное, пневмокамеры 4, „„5U„„1806755 А1 ных для замены насосной функции сердца.

Цель — повышение чувствительности желудочков к венозному притоку за счет обеспечения отрицательного значения давления в их пневмополости в фазу диастолы. Привод существенно отличается от известного тем, что он дополнительно снабжен двумя электромагнитными двухлинейными пневморас-» пределителями и двумя пневмодросселями, при этом режим работы имеющихся пневмораспределителей отличается от известного.

3 ил, которая герметично разделена перегородкой 5 на две пневмополости 6 и 7, поршня-. толкателя 8, датчика положения поршня 9, блока управления 10 и двухлинейных двухпозиционных электромагнитных пневмораспределителей 11, 12, 13, 14, пневмодросселей 15 и 16. Пневмополости 6 и 7 соединяются пневмомагистралями с левым и правым искусственным желудочками

17 и 18 соответственно.

Пневматический привод, так же кэк и прототип, в фазу систолы работает следующим образом: электрический двигатель 1 через редуктор 2 приводит в действие преобразователь 3 вращательного движения .в возвратно-поступательное движение поршня-.толкателя 8. При движении поршня

8 вместе с эластичной перегородкой 5 из крайнего положения (точка А) воздух из пневмополости 6 вытесняется в пневмополость искусственного желудочка 17, происходит систола левого желудочка, Одновременно с этим происходит диастола

1806755 прав л о желудочка 18, При этом пневмораспределители 11 и 13 закрыты, Величина перемещения поршня-толкателя 8 до момента смены фазы систолы на фазу диастолы контролируется датчиком положения 9 таким образом, чтобы произошел полный выброс крови, В прототипе в момент, когда требуется переключить фазу систолы желудочка 17 на фазу диастолы, блок управления 10, получив информацию с датчика положения 9 подает команду на открытие пневмораспределителя 11 — пневмосистема левого канала соединяется с атмосферой, в пневмополости желудочка 17 устанавливается давление

Р=О, начинается фаза диастолы.

В прототипе пневмораспределитель 11 остается в открытом состоянии в интервале времени следующим эа выбросом крови из желудочка 17 до и после смены направления движения поршня до окончания фазы диастолы, что, указывалось выше, позволит поддерживать только нулевое значение давления в воздушной полости искусственного желудочка.

Работа предлагаемого пневматического привода в фазу систолы не отличается от прототипа.

В фазу диастолы, в отличие от прототипа, электромагнитный пневмораспределитель 11 открывается в интервале времени от окончания систолы до смены направления движения поршня 8 (см. фиг.2) и на короткий момент времени (порядка 50 мс) для заполнения системы воздухом в точке А конечнодиастолического положения поршня 8 (для левого желудочка), в остальное время цикла пневмораспределитель 11 закрыт.

Одновременно с пневмораспределителем 11 по сигналу блока управления 10 открывается дополнительный электромагнитный пневмораспределитель

13, который остается открытым до конца фазы диастолы, до момента достижения поршнем 8 точки А.

При этом величина проходного сечения пневмадросселя 15, устанавливается с таким расчетом, чтобы давление воздуха в системе достигало требуемого отрицательного значения и искусственный желудочек 17 заполнялся кровью в момент достижения поршнем 8 крайнего положения (точка А).

Так как, в момент достижения поршнемтолкателем 8 крайнего положения (точка А) в пневмосистеме наблюдается отрицательное значение, давления воздуха для того, чтобы электродвигатель 1 не совершал лишней работы на достижение давления Р=О и открывается на короткое время пневмораспределитель 11, система заполняется воздухом, цикл повторяется снова.

Следует отметить, обязательное дополнительное включение именно последовательного соединения электромагнитного пневмораспределителя1 13 и пневмодросселя 15. Если пневмодроссель 15 был бы подключен последовательно к уже имеющемуся электромагнитному пневмораспредел ител ю 11, то вследствие гаэодинамического сопротивления пневмодросселя 15 произошло бы увеличение в несколько раз (а в ряде случаев и на порядок) величины заднвго фронта кривой

"5 давления, как это показано пунктиром на фиг.2, Поэтому в конструкцию дополнительно включено указанное последовательное соединение. не влияющее на работу пневмораспределителя 11, газодинамическое сопротивление которого в среднем на два порядка меньше сопротивления пневмодросселя 15, Выше была рассмотрена работа пневматического привода на примере левого канала (левого желудочка).

Аналогичным образом работает правый канал (канал правого желудочка 18). Разница . состоит только в том, что меняется направ30 ление движения поршня-толкателя 8 (точки

А и Б как бы меняются местами)..

На фиг.3 представлен пример конкретной реализации блока управления пневмораспределителями левого канала.

На поршне-толкателе 8 закреплен магнит 19, магнитное поле которого меняет величину тока протекающего через датчик положения Холла 9.

Сигнал Х (см. фиг.2) датчика Холла 9

40 поступает на входы компараторов напряжения 20, 21, 22, 23 на операционных усилите- лях ОУ1, ОУ2, ОУЗ, ОУ4 соответственно.

Компаратор 20 настроен на напряжение соответствующее полному выбросу крови ис45 кусственным желудочком 17 (точка Хо). С помощью потенциометра R1 компаратор 21 имеет порог срабатывания, соответствующий конечному положению поршня-толкателя 8 в систолу (X=I, точка Б)

50 потенциометр Rz, компаратор 22 меняет свое состояние при достижении поршнемтолкателем 8 положения 0,11 — потенциометр йз, комнаратор 23 настроен на величину Х=О потвнциометр R4.

55 Выходы компараторов подсоединены к соответствующим входам двух RS-триггвров Т1 и .Т2, которые через усилители на транзисторах 01 и И в соответствии с логикой работы, представленной выше, через обмотки L 11 и L 13 электромагнитных пнев1806755 мораспределителей управляют их состоянием — "открыт-закрыт", Следовательно, в отличие от прототипа, в данном пневматическом приводе возможно обеспечить отрицательное значение давления воздуха в пневмополостях желудочков 17, 18 в фазу диастолы, причем величина этого значения регулируется путем изменения сечения дополнительных пневмодросселей 15, 16.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает выполнение поставленной цели, улучшение физиологических характеристик искусственного сердца путем повышения чувствительности желудочков к венозному притоку эа счет обеспечения отрицательного значения давления в их пневмополостях в фазу диастолы.

Чувствительность искусственного сердца к веноэному притоку при величине венозного давления (0-4) мм рт.ст. возрастает в среднем в два раза и составляет около 3 л/мин мм рт.ст., что приближается к показателю естественного сердца — 4 л/мин мм рт.ст. (4).

Изготовлен экспериментальный образец пневматического привода, который находится на испытаниях в НИИТиИО МЗ

СССР.

Формула изобретения

Искусственное сердце с пневматическим приводом, содержащее электрический двигатель, редуктор, преобразователь движения, воздушную камеру, поршень-толка5 тель, датчик положения и блок управления с двумя электромагнитными пневмораспределителями, причем первый пневмораспределитель установлен на выходе пневмополости, соединенной с левым желу10 дочкам, а второй установлен на выходе ,пневмополости, соединенной с правым желудочком, а один из каналов пневмораспределителей имеет канал для связи с

15 атмосферой, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности желудочка к венозному притоку, оно снабжено двумя дополнительными электромагнитными пневмораспределителями, соединенны20 ми с атмосферой, и двумя пневматическими регулируемыми дросселями, причем дополнительный первый пневмораспределитель соединен через первый дроссель с пневмополостью левого желудочка, а второй допол25 нительный пневмораспределитель через второй дроссель соединен с пневмополостью правого желудочка, при этом первый пневмораспределитель электрически связан с одним входом блока управления, а

30 второй связан с другим его входом, 1806755 ЕОК55 ип

Фиг. 5

Составитель А. Сумин

Техред M,Ìoðãåíòà Корректор А. Мотыль

Редактор С. Кулакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г; Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1344 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5