ИМПЛАНТИРУЕМЫЙ ПРОТЕЗ СЕРДЦА Российский патент 2003 года по МПК A61M1/12 

Изобретение относится к кардиохирургии, в частности к механической помощи сердца.

Известно устройство (патент РФ N2140793 от 24.12.97 г.), содержащее насос для крови и гидропривод, установленный в рабочей жидкости и включающий в себя осевой гидронасос с электродвигателем, золотниковый распределитель с соленоидом и трубопроводы. Устройство содержит рабочую и компенсационную камеры.

Как показала практика, при работе этого устройства в организме на больших (более 140 мм рт.ст.) постнагрузках происходило резкое снижение кпд, связанное с тем, что энергия от электродвигателя тратилась не на создание давления в кровеносной системе организма, а на закручивание рабочей жидкости в рабочей камере.

Целью изобретения является обеспечение протезом сердца устойчивой гемодинамики при значительных (более 200 мм рт.ст.) постнагрузках.

Поставленная цель достигается тем, что в гидроприводе использовано четное количество гидроцилиндров, каждый из которых снабжен поршнем с двусторонними штоками, механически связанными с толкателями в виде сильфонов, соответственно, левого и правого желудочков, а гидронасос шиберного типа (с подвижными лопастями) расположен внутри ротора электродвигателя, жестко укрепленного на корпусе и имеет возможность перегонять рабочую жидкость через трубопроводы из одной полости гидроцилиндра в другую, при этом распределение гидропотоков осуществляется золотниковыми клапанами триггерного типа по одному на два гидроцилиндра.

На фиг.1 приведен чертеж общего вида устройства; на фиг.2 - боковой вид устройства; на фиг.3 - принципиальная схема гидросистемы.

Вживляемый протез сердца включает в себя корпус 1 цилиндрической формы с перегородкой 2, снабженной отверстиями 3. К корпусу 1 крепятся левый насос для крови 4 с эластичной диафрагмой 5 и правый насос для крови 6 с эластичной диафрагмой 7. Эластичная диафрагма 5 соприкасается с сильфоном 8, а эластичная диафрагма 7 - с сильфоном 9. К перегородке 3 жестко крепится гидронасос 10, имеющий вход 11 и выход 12 и снабженный электродвигателем постоянного тока вентильного типа 13, включающего статор 14 и ротор 15 с осью 16 и имеющего возможность вращаться в опорах 17. На оси 16 укреплен ротор шиберного насоса 16, статор 19 которого жестко связан с корпусом гидронасоса 10. Между ротором шиберного насоса 18 и статором 19 расположены лопатки 20, имеющие возможность перемещаться в пазах 21, лопатки 20 поджимаются к статору 19 пружинами 22. К перегородке 2 жестко крепятся два и более (четное количество) цилиндра 23, таким образом, что ось цилиндров 23 параллельна оси корпуса 1. Каждый цилиндр 23 снабжен поршнем 24 с штоком 25, жестко связанным с сильфоном 8, и штоком 26, жестко связанным с сильфоном 9. Сильфон 8 имеет возможность воздействовать на эластичную диафрагму 5, а сильфон 9 - на эластичную диафрагму 7. На конце цилиндра 23 со стороны штока 25 установлены входной трубопровод 29 и выходной трубопровод 30, а со стороны штока 26 входной трубопровод 27 и выходной трубопровод 28. Трубопроводы 27,28,29,30 гидравлически связывают цилиндр 23 с золотниковым клапаном 31, снабженным подвижным элементом 32 и соленоидами (тригеррные элементы) 33 и 34. Пространство, образованное корпусом 1, сильфонами 8 и 9, заполнено рабочей жидкостью и создает рабочую камеру 35. Вход гидронасоса 10 гидравлически связан с рабочей камерой 35, а выход 12 с золотниковым клапаном 31. Внутреннее пространство, образованное цилиндром 23 и поршнем 24, со стороны штока 25 создает левую поршневую камеру 36. А внутреннее пространство, образованное цилиндром 23 и поршнем 24, со стороны штока 26 создает правую поршневую камеру 37.

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения на обмотку статора 14 электродвигателя 13 ротор 15 и ротор 18 начинают вращаться, и на выходе гидронасоса 10 появляется давление, которое передается через золотниковый клапан 31 к цилиндрам 23.

В положение, когда в правом насосе для крови 6 закончилась систола, эластичная диафрагма 7 максимально приближена к корпусу сердечного насоса, сильфон 9 разжат, а поршень 24 находится в крайнем правом положении. В этот момент происходит подача напряжения на соленоид 33 и происходит переключение подвижного элемента 32 таким образом, что выходной трубопровод 28 перекрыт, входной трубопровод 27 открыт и выход насоса 12 связан с правой поршневой камерой 37. Одновременно входной трубопровод 29 перекрыт, выходной трубопровод 30 открыт и левая поршневая камера 36 связана с рабочей камерой 35. При этом давление в правой поршневой камере 37 начинает расти и поршень 24 передвигается в сторону уменьшения объема левой поршневой камеры 36, сильфон 8 разжимается, воздействуя на эластичную диафрагму 5, что приводит к изгнанию крови из левого насоса для крови 4 (систола левого желудочка, диастола правого желудочка) до максимального приближения эластичной диафрагмы 5 к корпусу сердечного насоса 4 (конец систолы левого желудочка 4). В этот момент подается напряжение на соленоид 34 и происходит переключение подвижного элемента 32 таким образом, что входной трубопровод 27 закрывается, выходной трубопровод связывается с рабочей камерой 35. Одновременно выходной трубопровод 30 перекрывается, а входной трубопровод 29 открывается и выход насоса 12 связывается с левой поршневой камерой 36. При этом давление в левой поршневой камере 36 начинает расти и поршень 24 перемещается в сторону уменьшения объема правой поршневой камеры 37, сильфон 9 разжимается, воздействуя на эластичную диафрагму 7, что приводит к изгнанию крови из правого насоса для крови 6 (систола правого желудочка, диастола левого желудочка) до максимального приближения эластичной диафрагмы 7 к корпусу сердечного насоса 6 (конец систолы правого желудочка). В этот момент подается напряжение на соленоид 33 и цикл повторяется.

Как видно из описания устройства, в каждый момент цикла гидронасос закачивает под давлением рабочую жидкость в одну полость гидроцилиндра, при этом из другой полости рабочая жидкость вытесняется в рабочую камеру, из которой идет на вход гидронасоса. Таким образом, рабочая жидкость фактически перегоняется из одной полости гидроцилиндра в другую. Поскольку параметры течения рабочей жидкости в гидроцилиндрах однозначно связаны с мощностью гидронасоса, которая рассчитывается на преодоление физиологически обоснованной нагрузки на выходе сердечных насосов, обеспечивается стабильная гемодинамика на всем диапазоне возможного артериального давления пациента.

Изобретение используется в кардиохирургии, в частности, для механической помощи сердцу. Технический результат состоит в обеспечении устойчивой гемодинамики при значительных (более 200 мм рт.ст.) постнагрузках. Для этого используются левый и правый насосы для крови, снабженные эластичными диафрагмами с толкателями в виде сильфонов, которые размещены в едином корпусе. Протез содержит гидронасос шиберного типа, который установлен между эластичными диафрагмами в рабочей жидкости внутри корпуса, снабжен четным количеством гидроцилиндров, связанных с толкателями, и имеет возможность перегонять рабочую жидкость через трубопроводы из одной полости гидроцилиндра в другую, при этом распределение гидропотоков осуществляется золотниковыми клапанами триггерного типа по одному на два гидроцилиндра. 3 ил.

Имплантируемый протез сердца, содержащий левый и правый насосы для крови, снабженные эластичными диафрагмами с толкателями, размещенные в едином корпусе и содержащие гидропривод, установленный между эластичными диафрагмами в рабочей жидкости внутри корпуса и включающий в себя гидронасос с электродвигателем, золотниковый распределитель с соленоидами и трубопроводы, отличающийся тем, что гидропривод включает четное количество гидроцилиндров, каждый из которых снабжен поршнем с двусторонними штоками, механически связанными с толкателями в виде сильфонов соответственно для левого и правого насоса для крови, при этом использованы гидронасос шиберного типа с подвижными лопастями, расположенный внутри статора электродвигателя, жестко укрепленного на корпусе и имеющий возможность перегонять рабочую жидкость через трубопроводы из одной полости гидроцилиндра в другую, и золотниковые клапаны по одному на два гидроцилиндра, имеющие возможность осуществлять распределение гидропотоков между полостями гидроцилиндров.