ИСКУССТВЕННОЕ СЕРДЦЕ Российский патент 1995 года по МПК A61M1/10 

Изобретение относится к медицинской технике, точнее к устройствам замены естественного сердца искусственным.

Наиболее близким техническим решением является искусственное сердце, содержащее корпус, желудочки для крови, камеру для привода и электропривод.

Однако данное устройство имеет недостаточную комфортность для реципиента, что связано с большой силой принудительного всасывания крови в желудочки, равной силе ее выталкивания из-за одинаковости времени диастолы и систолы.

Цель изобретения обеспечение физиологических режимов заполнения желудочков за счет уменьшения давления при принудительном всасывании крови.

Поставленная цель достигается тем, что камера для привода искусственного сердца разделена основанием с отверстиями и частично заполнена рабочей жидкостью, а электропривод выполнен в виде электромагнитов, неподвижные сердечники которых закреплены по обе стороны основания, а подвижные подпружинены и имеют возможность контакта с фланцами, жестко соединенными друг с другом через отверстия в основании с возможностью совместного перемещения перпендикулярно этому основанию, причем между мембранами желудочков и фланцами расположены дополнительные эластичные мембраны закрепленные герметично на корпусе и образующие камеры для другой рабочей жидкости.

На чертеже схематично изображено искусственное сердце.

Искусственное сердце состоит из корпуса 1 с общим основанием 2, закрепленным в корпусе 1, крышек 3 и 4 с подсоединенными трубопроводами 5 и 6, в которых установлены прямые и обратные клапаны, подвижных стенок 7 и 8 желудочков для крови, жестких стоек 9 и 10, жестко скрепленных с фланцами 11 и 12 электромагнитов с неподвижными сердечниками 13 и 14 с обмотками 15 и 16, пружинами 17 и 18 установленными между основанием 2 и подвижными сердечниками (якорями) 19 и 20, эластичных мембран 21 и 22, которые вместе с общим основанием 2 и корпусом 1 образуют сообщающиеся при помощи отверстий 23 в основании 2 камеры А и Б, частично заполненные первой рабочей жидкостью, например трансформаторным маслом. Эластичные мембраны 21 и 22, например из силиконовой резины, подвижные стенки 7 и 8 желудочков для крови и корпус 1 образуют камеры В и Г, полностью заполненные второй рабочей жидкостью, например физиологическим раствором. Пространства, ограниченные крышками 3 и 4 и подвижными стенками 7 и 8 желудочков, образуют полости Д и Е, являющиеся желудочками для крови искусственного сердца, которые через трубопроводы 5 и 6 сообщаются с кровеносными системами.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В исходном положении (см. чертеж) в обмотку 15 подано электропитание, якорь 19 притянут к неподвижному сердечнику 13 электромагнита, пружина 17 сжата. Обмотка 16 другого электромагнита в это время обесточена, поэтому на якорь 20 не действуют электромагнитные силы, а действует лишь остаточное усилие свободной пружины 18. Между якорем 19 и крышкой 3 устанавливается максимальный зазор. Объемы полостей В и Г постоянны, полости Д максимален, а полости Е минимален.

Для приведения в действие искусственного сердца необходимо выключить электропитание обмотки 15. При этом исчезают тяговые усилия электромагнита, освобождается сила сжатой пружины 17, которая воздействует через якорь 19 на жесткий фланец 11. Он начинает перемещаться, вступая в непосредственный контакт с мембраной 21 (вместе с которой перемещается и подвижная стенка 7 желудочка Д для крови), а также при помощи стоек 9 и 10 перемещает фланец 12, сжимая пружину 18. При этом объем полости Д уменьшается. Поскольку происходит уменьшение полости Д, а объем полости Е еще не увеличился (время диастолы больше времени систолы), то в камерах А и Б возникает некоторое разрежение воздуха. При этом возникает давление, которое вместе с давлением крови воздействует на мембрану 22 и подвижную стенку 8 желудочка Е, поскольку камера Г заполнена второй рабочей жидкостью, и ее объем постоянен. Под действием этих давлений желудочек Е начинает заполняться кровью, подвижная стенка 8 желудочка и мембрана 22 начинают перемещаться. В результате описанных действий объем полости Д уменьшается, а полости Е увеличивается, т.е. происходит выталкивание и всасывание крови желудочками через соответствующие клапаны в трубопроводах 5 и 6. Выталкивание крови из желудочка Д происходит быстрее, чем всасывание в желудочек Е, так как суммарное давление крови и разрежения воздуха меньше давления при выталкивании, кроме того, при всасывании растягивается эластичная мембрана, что дополнительно уменьшает силу принудительного всасывания крови.

При таком протекании процесса равнодействующая всех сил уменьшается, и система (без инерционных сил) придет в равновесие, т.е. движение прекратится при равенстве зазоров в двух обесточенных электромагнитах. Чтобы этого не случилось, при подходе системы к положению равновесия на обмотку 16 подается электропитание (обмотка 15 выключена). В результате якорь 20 подтягивается к электромагниту до упора, пружина 18 сожмется, а освободившаяся пружина 17 будет растягиваться и толкать жесткие фланцы 11 и 12, в желудочке Д систола, а в желудочке Е диастола. Процесс перемещения жестких фланцев 11 и 12 и стоек 9 и 10 будет продолжаться до того момента, пока фланец 12 дойдет до механического упора (якорь 20 и фланец 12 плотно прижаты к электромагниту). В этом случае объем желудочка Д минимальный, а желудочка Е максимальный. Таким образом, завершился полупериод работы искусственного сердца. Для осуществления другого полупериода аналогично предыдущему необходимо обесточить обмотку 16, и процесс продолжится.

Использование: медицинская техника, устройства замены естественного сердца искусственным. Сущность изобретения: искусственное сердце содержит камеру для привода, которая разделена основанием с отверстиями и частично заполнена рабочей жидкостью. Электропривод выполнен в виде электромагнитов, неподвижные сердечники которых закреплены по обе стороны основания, а подвижные подпружинены и скреплены с фланцами, соединенными друг с другом через отверстия в основании с возможностью совместного перемещения перпендикулярно этому основанию. Между мембранами желудочков и фланцами расположены дополнительные эластичные мембраны, которые закреплены герметично на корпусе и образуют камеры для другой рабочей жидкости. 1 ил.

ИСКУССТВЕННОЕ СЕРДЦЕ, содержащее корпус с желудочками для крови, камеру для привода и электропривод, отличающееся тем, что, с целью обеспечения физиологичных режимов заполнения желудочков за счет уменьшения давления при принудительном всасывании крови, камера для привода разделена основанием с отверстиями и частично заполнена рабочей жидкостью, а электропривод выполнен в виде электромагнитов, неподвижные сердечники которых закреплены по обе стороны основания, а подвижные подпружинены и имеют возможность контакта с фланцами, жестко соединенными друг с другом через отверстия в основании с возможностью совместного перемещения перпендикулярно этому основанию, причем между мембранами желудочков и фланцами расположены дополнительные эластичные мембраны, закрепленные герметично на корпусе и образующие камеры для другой рабочей жидкости.