Аппарат для искусственного кровообращения

Аппарат для искусственного кровообращения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ж

Йс-""

Оп ИСАНИ

ИЗОБРЕТЕН И

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

390 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22} Заявлено27.11.69 (21) 1382985/31

М 1/00 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изооретений и открытий (43) Опубликовано05.01.7Д.,Бюллетень (45} Дата опубликования описания 27.0

612 143 621 . 066. 8(088.8) В. А, Михайлов, E, H. Меделяновский, В. П, Хренов, P. И, Утямышев, В. А. Беззубчиков, С. Б, Вавилов, A. И. Васильев, И. А. Воронцн, В, Н. Евгеньев, Д, В. Евстрат, Л, Н. Мартынов, С, Б. Рассовский и С, Н. Филиппов (?2) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский институт хирургической аппаратуры и инструментов (71) Заявитель (54) АППАРАТ ИСКУССТВЕННОГО КРОВООБРАШЕНИЯ

Изобретение относится к медицинской технике.

Известны аппараты искусственного кровообращения, содержащие датчики физиологических параметров, блок усиления и преобразо- 5 вания физиологической информации, устройство ооработки информации и формирования управляющего сигнала, перфузионный насос с автоматическим приводом и оксигенатором. Недостатком. известных аппаратов является ди- IO намическое несоответствие пр оизводительностк перфузионного насоса с потребностями организма вследствие чего не обеспечивается нормализация внутренней среды организма и безопасность работы аппарата при уменьше- 15 нии притока венозной крови. Система регулирования известных аппаратов при изменении параметров сердечно-сосудистой системы недостаточно стабильна и устойчива, а схема управления аппарата весьма сложна.

Белью изобретения является нормализация внутренней среды организма путем динамического согласования работы перфузионного насоса с потребностями организма, повышение безопасности работы аппарата при уменьшении притока венозной крови, стабилизация качества и повышение устойчивости системы регулирования при изменении параметров сердечно-сосудистой системы, упрощение схемы управления аппаратом, облегчение его эксплуатации и уменьшение габаритов.

Эти цели достигаются тем, что аппарат снабжен системой автоматического регулирования перфузионного баланса и системой автоматической подачи резервной крови в оксигенатор, а система обработки информации и формирования управляющего сигнала выполнена в виде контура регулирования артериального давления путем автоматического изменения производительности перфузионного насоса с аьтоматической коррекцией величины уставки артериального давления по биохимическим показателям и автоматическим регулированием коэффициента воздействия при изменении параметров сердечно-сосудистой системы.

Система обработки информации и формирования управляющего сигнала смон342390

45 тирована ввиде аналогова устройства. При этом д": а".мические согласования работы перфузионн".о насоса с потребностями организма путем автоматического регулирования производительностью перфузионного насоса

1 5 а также стабилизация качества и применение устойчивости системы регулирования путем автоматического регулирования коэффициента передачи системы при изменении гемодинамических параметров организма достигается тем, что, система обработки информации и формирования управляющего сигнала состоит из блока установки артериального давления блока автоматической коррекции величины установки: сум; мирующего устройства, схемы сравнения, блока регулирования коэффициента воздействия преобразователя гемодинамической информации, формирующего сигнал, обратно-пропорциональный периферическому сопротивлению 20

J блока управления и переключателя. С выхода блока установки артериального давления и с выходов блока автоматической коррекции величины установки артериального давления сигналы подаются на входы суммирующего устройства,с выхода которого суммарный сигнал подается на вход схемы сравнения и через переключатель на вход блока управления. На второй вход схемы сравнения подается сигнал, несущий информацию об уровне 30 артериального давления с выхода блока усиления и преобразования физиологической информации, с выхода блока сравнения через переключатель сигнал подается на вход блока регупирования коэффициента воздействия, íà 35 вход управления которого подается сигнал с выхода блока преобразования гемодинамической информации. На вход последнего блока подается сигнал об уровне артериального давления и скорости кровотока блока уси- 40 ления и преобразования физиологической информации, с выхода блока регулирования коэффициента воздействия сигнал подается на вход блока управления, выход которого соединен с входом насоса с автоматическим приводом, Автоматическая коррекция величины установки артериального давления достигается тем, что система автоматиеской коррекции величины установки выполнена в виде блоков установки физиологических параметров, блоков сравнения, функциональных преобразователей и блоков регулирования весовых коэффициентов, причем сигналы с выходов блоков установки физиологических параметров подаются на входы схем сравнения, на вторые входы которых подаются сигналы соответствующих выходов блока усиления и преобразования физиологической информации. С выходов схем сравнения сигналы рассогласования через функциональные преобразователи подаются на входы блоков регулирования коэффициентов связи и с их выходов на входы суммирующего устройства.

Динамическое согласование работы перфузионного насоса с потребностями организма при механических нарушениях сердечнососудистой системы, например, при кровопотерях, достигается тем, что система автоматической подачи резервной крови в оксигенатор содержит датчик уровня крови в оксигенаторе, пороговое устройство, электромагнитный зажим, схему управления электромагнитным зажимом сосуд для резервной крови, причем сосуд для резервной крови соединен с рабочей камерой оксигенатора магистралью, ка которой установлен электромагнитный зажим. Вход его соединен с выходом схемы управления электромагнитного зажима. Вход этой схемы управления соединен с выходом порогового устройства, на вход которого подается сигнал черех блок усиления и преобразования физиологической информации с датчика уровня е

Для обеспечения адекватности перфузии, а также для повышения безопасности работы аппарата система автоматического регулирования перфузионного баланса содержит пороговое устройство, формирующее сигнал, пропорциональный падению крови в оксигенаторе ниже критического значения. На вход порогового устройства подается сигнал через блок усиления и преобразования физиологической информации е датчика уровня, а с его выхода на соответствующий вход суммирующего устройства.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого аппарата.

Предлагаемый аппарат содержит датчик

1 артериального давления, соединенный с входом блока 2, усиления и преобразования физиологической информации, с выхода которого электрический сигнал об уровне артериального давления поступает на вход схемы сравнения 3. На второй вход этой схемы сигнал подается с блока 4 установки артериального давления через суммирующее устройство 5, В положении ctтумблера 6 сигнал с выхода схемы сравнения через блок 7 регулирования коэффициента воздействия поступает на вход блока 8 управления, в состав которого входит усилитель и корректирующие цепи (регулирование длительности переходного процесса, величина перерегули.рования, статическая ошибка регулирования и т.д.). С выхода блока управления электрический сигнал поступает на вход насоса 9 с автоматическим. приводом, производительность которого изменяется в соответ342390

5 ствии с уровнем управляющего сигнала на входе насоса. С целью повышения адекватности работы перфузионного насоса потребностям организма в систему введен блок

10 автоматической коррекции величины

5 установки артериального давления, осуществляющий регулирование установки при изменении отдельных физиологических параметров, несущих информацию о потребностях организма, например, степени насыщения венозной крови кислородом и частоте сердечного ритма. Блок автоматической коррекции величины установки артериального давления состоит из двух дополнительных "органов", выполненных по однотипным структурным схемам. С выхода преобразователей физиологической информации датчика 11 о содержании кислорода в венозной крови и датчика 12 ритма электрический сигнал поступает на вход схемы сравнения

13 (14). На второй вход подается сигнал с блока 15 установки содержания кислорода в венозной крови и блока 16 в установке частоты ритма. С выхода схемы сравнения электрический сигнал через функциональные преобразователи 17 и 18 и через блоки 19, 20 регулирования весовых коэффициентов поступает на вход суммирующего устройства 5. Функциональные преобразователи обеспечивают преобразование сигнала 5л рассогласования в соответствии с характером функциональной зависимости между соответствующим физиологическим параметром содержания кислорода в венозной крови (или частоты ритма) и величиной артериаль«З5 ного давления. Блок связи позволяет регупировать коэффициент воздействия по соответствующему параметру.

При переводе тумблера 6 в положение

О включается контур регулирования арте- 4р риального давления. В этом случае блок 4 установки артериального давления определяет величину производительности перфузионного насоса, а дополнительные контуры регулирования осуществляют автоматическую коррек-45 цию производительности при изменении содержания кислорода в венозной крови и частоты ритма. При этом сигнал непосредственно с выхода суммирующего устройства 5 поступает на вход блока управления и с его 5p выхода на вход насоса 9 с автоматическим приводом.

Йля обеспечения необходимого качества и повышения устойчивости рассматриваемой системы регулирования в нее включен кон- 55 тур автоматической коррекции коэффициента воздействия, содержащий преобразователь 21 гемодинамической информации, формирующий на основе анализа гемодинамических параметров сердечно-сосудистой сис- 60

6 темы, например, артериального давпения и скорости кровотока сигнал обратно пропор5 циональный величине периферического сопротивления большого круга сердечно-сосудистой системы. При этом. на входы преобраэова теля 21 гемодинамической информации подаются сигналы об уровне артериального давления и скорости кровотока с соответствующих датчиков (датчика 1 артериального давления и датчика 22 скорости кровотока) через блок 2 усиления и преобразования физиологической информации, а с выхода — сигнал, обратно пропорциональный величине периферического сопротивления, подается на блок 7 регулирования коэффициен та воздействия, обеспечивающего автоматическое изменение коэффициента воздействия пропорционально управляющему сигналу.

Подобное построение обеспечивает автоматическую стабилизацию коэффициента передачи разомкнутой системы "аппарат-организм и позволяет получать необходимое качество регулирования в широком. диапазоне изменения периферического сопротивления.

Для обеспечения адекватности перфузии потребностям организма,а также для повышения надежности и безопасности перфуэии в состав аппарата входит система автоматического поддержания перфузионного баланса обеспечивающая автоматическое уменьшение производительности насоса 9 при уменьшении притока венозной крови. B состав системы автоматического поддержания перфузионного баланса входят датчик 23 уровня крови в оксигенаторе 24 и пороговое устройство 25, формирующее сигнал, пропорциональный понижению уровня крови ниже критического значения, связанного с опасностью воздушной эмболии, а также с ухудшением оксигенации веноэной крови.

Сигнал с выхода датчика 23 уровня крови через блок 2 усиления и преобразования подается на вход порогового устройства 25, а с выхода порогового устройства на один из входов суммирующего устройства 5, благодаря чему обеспечивается уменьшение производительности насоса. 9 при падении уровня крови в оксигенаторе 24 ниже критического значения.

Юля обеспечения динамического согласования работы перфузионного насоса с потребностями организма при механических нарушениях сердечно осудистой системы., например, при кровоподтеках, в состав аппарата входит система автоматической подачи резерв ной крови в оксигенатор. В состав этой системы входит пороговое устройство 26, формирующее скачкообразный сигнал при падении уровня крови ниже критического значения, сосуд 27 для резервной крови, соединенный

342390 с рабочей камерой оксигенатора 24 магистралью 28,на которой установлен электромагнитный зажим 29,и схема 30 управления электромагнитным зажимом. Сигнал об уровне крови в эксигенаторе с выхода блока 2 усиления и преоб- 5 разования физиологический информации подается на вход порогового устройства 26,на выходе которого возникает постоянный электрический сигнал при падении уровня крови в оксигенаторе ниже критического (порогового) значения, связанного с опасностью воздушной эмболии. Электрический сигнал с выхода поророгового устройства подается на вход схемы 30 управления электромагнитным зажимом., к выходу которой подключен вход эпек-15 тромагнитногозажима 29. При падении уровня крови ниже критического электромагнитный зажим отрывает магистраль 28, и кровь из сосуда 27 с резервной кровью поступает в рабочую камеру оксигенатора. При увеличении 20 уровня выше критического магистраль 28 перекрывается электромагнитным зажимом.

Формула изобретения

1. Аппарат искусственного кровообраще- zs ния, содержащий датчики физиологических параметров,. блок усиления и преобразования физиологической информации, устройство дпя обработки информации и формирования управляющего сигнала, насос с автома- З0 тическим приводом иоксигенатор, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью нормализации внутренней среды организма, повышения безопасности работы аппарата и функциональности в схеме управпения, облегчения эксппуатации и уменьшения габаритов, он снабжен системами автоматического регупирования перфузионного баланса и автоматической подачи резервной крови в оксигенатор; система обработки информации и 40 формирования управляющего сигнала выполнена в виде контура регулирования артериального давпения путем автоматического изменения производительности перфузионного насоса с автоматической коррекцией вели- 45 чины установки артериапьного давления по биохимическим показателям, и автоматическим регулированием. коэффициента воздействия, система обработки информации и формирования управляющего сигнала смон- Sp тирована в виде аналогова устройства.

2. Аппарат по п. 1 о т л и чаю щ и йс я тем, что, с целью обеспечения динамического согласования работы перфузионного насоса с потребностями организма путем ав- 55 томатического регупирования производительности насоса, стабилизации качества и повышения устойчивости системы регулирования, система обработки информации и формирования управляющего сигнала состоит из бпо- 60

8 ков установки величины артериального давления и автоматической коррекции установки этой величины, суммирующего устройства, схемы сравнения, блока регулирования коэффициента воздействия преобразователя гемодинамической информации, формирующий сигнал обратно-пропорциональный периферическому сопротивлению, блока управления и переключателя, выход блоков установки артериапьного давления и автоматической коррекции установки этой величины давления соединен с входами суммирующего устройства,выходы которого связаны с входом схемы сравнения и через переключательс входом блока управления, второй вход схемы сравнения подкпючен к выходу блока усиления и преобразования физиологической информации, а выход блока сравнения через переключатель соединен с входом блока регулирования коэффициента воздействия, вход управления которого соединен с выходом блока преобразования гемодинамической информации, подключенного к выходам. блока усиления и преобразования физиологической информации, на которых формируются сигналы об уровнях артериального давления и скорости кровотока, выход блока регулирования коэффициента воздействия связан со входом блока управления, выход которого соединен со входом насо» са с автоматическим приводом.

3,. Аппарат по п. 1, о т л и ч ю щ и йс я тем, что, с целью автоматической коррекции величины установки артериального давления, система автоматической коррекции выполнена в виде блоков установки физиопогических параметров, блоков сравнения, функционапьных преобразователей и бпоков регулирования весовых коэффициентов, выходы блоков установки физиологических параметров подкпючены ко входам схем сравнения, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами блока усиления и преобразования физиологической информации, а выходы схем сравнения через функциональные преобразователи — с входами блоков регупирования коэффициентов связи, выходы которых связаны ср входами суммирующего устройства.

4. Аппаратпоп. 1, о та ич аюшийся тем, что, с цепью обеспечения динамического согласования работы перфузионного насоса с потребностями организма при механических нарушениях сердечно-сосудистой системы, например при кровопотерях, система автоматической подачи резервной крови в оксигенатор содержит датчик уровня крови в оксигенаторе, пороговое устройство, электромагнитный зажим со схемой управпения, сосуд для

342390

БНИИПИ Заказ 901/79 Тираж 674 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

9 резервной крови, соединенный с рабочей камерой оксигенатора магистралью, вход схемы управления электромагнитного зажима подключен к выходу порогового устройства, связанного на входе через блок усиления и преобразования физиологической информации с датчиком уровня.

5. Аппарат по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью адекватности перфузии потребности организма при повыше-1О

10 нии безопасности работы аппарата, система автоматического регулирования перфузионного баланса содержит пороговое устройство, формирующее сигнал, пропорциональный падению крови в оксигенаторе ниже критического значения, вход которого через блок усиления и преобразования физиологической информации связан с датчиком уровня, выход которого соединен с входом. суммирующего устройства.