ПРИВОДНОЕ УСТРОЙСТВО К ИСКУССТВЕННОМУ ЖЕЛУДОЧКУ СЕРДЦА Российский патент 1994 года по МПК A61M1/10 

Изобретение относится к медицинской технике, к аппаратам искусственного и вспомогательного кровообращения. В частности, к искусственным сердцам, содержащим приводное устройство на основе лопаточного рабочего колеса.

Известен искусственный желудочек сердца, содержащий насос для крови в виде эластичной трубы, внутри которой размещено лопаточное колесо, закрепленное на валу быстроходного управляемого электродвигателя.

Недостатком указанного технического решения являются повышенные радиальные габариты устройства.

Известно приводное устройство к искусственному сердцу, содержащее цилиндрический корпус, электродвигатель и закрепленный на его валу центробежный преобразователь, состоящий из двух рабочих колес, причем одно из них, а также стенка корпуса, расположенная за этим колесом, перемещаются в осевом направлении под действием центробежных сил, вытесняя рабочую жидкость из полости устройства в желудочек искусственного сердца.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в приводном устройстве к искусственному сердцу, содержащем корпус, электродвигатель и закрепленное на его валу рабочее колесо, состоящее из межлопаточных каналов с подвижной стенкой, перемещаемой под действием центробежных сил, согласно изобретению в межлопаточных каналах в зоне, преимущественно примыкающей к валу, размещены герметичные капсулы, снабженные упругими оболочками, обращенными к периферии рабочего колеса, причем капсулы заполнены балластом, а над ними в периферийной зоне рабочего колеса установлены перфорированные перегородки.

Сущность изобретения заключается в следующем.

В устройстве габариты рабочего колеса изменяются не в осевом, а в радиальном направлении. Для этого стенки, ограничивающие зону межлопаточных каналов, примыкающую к валу, выполнены из эластичного материала, обеспечивающего последним способность к упругим деформациям. Конструктивно указанные стенки оформлены в виде упругих оболочек герметичных капсул, заполненных балластом. При вращении рабочего колеса под действием центробежных сил осуществляется давление балласта на упругие оболочки капсул, растягивание и выдвижение последних к периферии межлопаточных каналов.

В результате фаза нагнетания рабочей жидкости в искусственный желудочек сердца сопровождается вытеснением этой жидкости из полости рабочего колеса и корпуса приводного устройства в желудочек сердца. Предельный радиус выдвижения упругих оболочек капсул ограничивается перфорированными перегородками, устанавливаемыми в периферийной части межлопаточных каналов колеса. В случае, когда существует необходимость полного вытеснения рабочей жидкости из межлопаточных каналов целесообразно перфорирование перегородки выполнять в виде сетки, охватывающей по периферии рабочее колесо. Тогда сетка благодаря своим выравнивающим свойствам будет повышать напор и КПД рабочего колеса, тем самым увеличивая эффективность работы приводного устройства.

На фиг. 1 представлен продольный разрез приводного устройства к искусственному сердцу; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1 в момент фазы всасывания; на фиг. 3 - поперечное сечение устройства в момент фазы нагнетания.

Устройство содержит электродвигатель 1, корпус 2 с выходным штуцером 3, в корпусе 2 на валу 4 электродвигателя 1 закреплено рабочее колесо 5, межлопаточные каналы 6 которого образованы лопатками 7, основным 8 и покрывным 9 дисками. В межлопаточных каналах 6 в зоне, преимущественно примыкающей к валу 4, размещены герметичные капсулы 10, полость которых образована лопатками 7, дисками 8 и 9 рабочего колеса 5 и оболочками в виде плоских упругих диафрагм 11, перекрывающих по ширине межлопаточные каналы 6 и обращенных в сторону периферии рабочего колеса 5. Капсулы 10 заполнены жидким балластом 12, а рабочее колесо 5 по периферии охвачено сеткой 13.

Целесообразно в качестве жидкого балласта применять физраствор, а в качестве перфорированных перегородок использовать перфорированные ленты, сетки, отдельные стержни и т. п. Месторасположение и конфигурацию перфорированных перегородок и упругих оболочек целесообразно определить на основе предварительных расчетно-экспериментальных исследований.

Устройство работает следующим образом.

При включении электродвигателя 1 развивается ускоряющий момент, раскручивающий рабочее колесо 5. В межлопаточных каналах 6 колеса 5 рабочая жидкость получает приращение кинетической энергии и подается из корпуса 2 через выходной штуцер 3 в искусственный желудочек сердца (на чертеже не изображен). Одновременно под действием нарастающих центробежных сил балласт 12 оказывает давление на упругие диафрагмы 11, растягивая их по направлению к периферии рабочего колеса 5 (фиг. 3). Капсулы 10, увеличиваясь по объему, вытесняют рабочую жидкость из межлопаточных каналов 6 колеса 5 сквозь сетку 13. Таким образом, вытесняя из рабочего колеса жидкость через выходной штуцер 3 корпуса 2 попадает в искусственный желудочек. Величина ударного объема искусственного желудочка определяется временем вращения рабочего колеса 5 и объемом рабочей жидкости, вытесненной капсулами 10 из полости приводного устройства. При торможении электродвигателя 1, осуществляемого по команде системы управления, например, методом противовключения, центробежные силы, действующие на упругие диафрагмы 11, уменьшаются. Капсулы 10 сжимаются (фиг. 2) засасывая рабочую жидкость в межлопаточные каналы 6 рабочего колеса 5. Таким образом, обеспечивается фаза всасывания рабочей жидкости из искусственного желудочка в приводное устройство. Затем электродвигатель 1 вновь включается, и цикл работы приводного устройства повторяется.

Технико-экономические преимущества устройства заключаются в следующем.

Предлагаемая конструкция приводного устройства значительно снижает трудоемкость изготовления и сборки изделия за счет исключения подвижных и трущихся друг о друга элементов корпуса и рабочего колеса. Кроме того, благодаря указанным конструктивным изменениям повышается точность работы устройства, обеспечивается независимость его параметров от давления внешней среды. Появляется возможность применения устройства в условиях часто и быстро меняющегося атмосферного давления, например в условиях высокогорья или на борту авиатранспортного средства. Благодаря предохранительной сетке на периферии колеса улучшаются напорные качества рабочего колеса. В результате появляется возможность снижения не только осевых габаритов устройства, но и радиальных размеров рабочего колеса. Предложенное конструктивное решение позволяет по предварительным расчетам благодаря применению одного вместо двух рабочих колес уменьшить осевые габариты устройства от 10 до 30%.

Использование: в медицинской технике, в частности, в искусственных сердцах, содержащих приводное устройство на основе центробежного преобразователя. Сущность изобретения: привод содержит электродвигатель, закрепленное на его валу рабочее колесо из межлопаточных каналов, в которых размещены герметичные капсулы с упругими оболочками, заполненные жидким балластом, а в периферийной части рабочего колеса установлены перфорированные перегородки, которые могут быть выполнены в виде сетки. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. ПРИВОДНОЕ УСТРОЙСТВО К ИСКУССТВЕННОМУ ЖЕЛУДОЧКУ СЕРДЦА, содержащее электродвигатель, закрепленное на его валу и размещенное в корпусе рабочее колесо, состоящее из межлопаточных каналов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе устройства, в зонах межлопаточных каналов, примыкающих к валу, размещены герметичные капсулы, снабженные упругими оболочками, обращенными к периферии рабочего колеса, причем, капсулы заполнены жидким балластом, а в периферийной части рабочего колеса установлены перфорированные перегодки. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции, капсулы образованы стенками межлопаточных каналов и упругими диафрагмами, перекрывающими по ширине межлопаточные каналы, а перфорированные перегородки выполнены в виде сетки, охватывающей рабочее колесо.