ИСКУССТВЕННЫЙ ОРГАН ДЛЯ СИСТЕМ ЗАМЕСТИТЕЛЬНОГО И ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ Российский патент 2006 года по МПК A61M1/10 A61M1/12 

Универсальное устройство пульсирующего перекачивания крови для систем заместительного и вспомогательного кровообращения состоит из четырех видов основных конструктивных элементов.

Базовый элемент выполнен в виде колеса с торообразным ободом, охваченным кольцевым гофром, упругоэластичной диафрагмы и кольцевыми гофрами двух упругоэластичных оболочек корпусного элемента.

На главной оси устройства, между базовым элементом и упругоэластичной диафрагмой, расположена взаимодействующая с ней исполнительная часть пневмо- и/или гидропривода, выполненная в виде упругоэластичной замкнутой полости сферической, овальной или гофрированной формы, которая с помощью соединительного упругоэластичного шланга сообщается с рабочей полостью задающей части пневмо- и/или гидропривода, не имплантируемой в грудную полость пациента.

Существенной особенностью устройства является отсутствие в нем пар трения первого и второго рода и резьбовых соединений.

Особо существенным является то, что рабочий объем исполнительной части пневмо- и/или гидропривода в несколько раз меньше ударного объема крови, а весогабаритные характеристики лучше известных аналогов, кроме того, в нем отсутствует металлы и металлические сплавы и ферромагнитные материалы.

Функциональные разновидности искусственного органа могут быть унифицированы, т.к. выполнены из одинаковых или близких по форме и размерам основных конструктивных элементов.

Устройство искусственного органа для систем заменительного кровообращения (фиг.1) выполнено в виде базового элемента из твердого или упруготвердого материала, имеющего форму колеса с торообразным ободом 1, соединенным со ступицей 2 спицами 3 обтекаемой формы поперечного сечения, на торце ступицы имеется сферическая впадина, а центральное отверстие в ступице не всегда обязательно.

Выполненный таким образом базовый элемент туго охвачен кольцевым гофром упругоэластичной диафрагмы 4 и гофром упругоэластичной конусной формы, оболочки 5 с упруготвердым каркасом 6 (фиг.5), образующими кровяную полость 7, с входным 8 и выходным 9 клапанами на поверхности оболочки 5, а с противоположной стороны туго охвачен кольцевым гофром упругоэластичной оболочки плоской формы 10 и на ней расположены входной 11 и выходной 12 клапаны второй кровяной полости 13, образованной упругоэластичной диафрагмой 4 и оболочкой 10.

Взаимодействующая с упругоэластичной диафрагмой 4 упругоэластичная исполнительная часть 14 пневмо- и/или гидропривода имеет сферическую форму, а соединительный упругоэластичный шланг 15 закреплен в центральном отверстии ступицы или в радиальном отверстии торообразного обода базового элемента. Упругоэластичная исполнительная часть 14 имеет тканевый каркас в виде меридионально расположенных ленточек 16 из технического батиста (фиг.6).

Для систем вспомогательного кровообращения (фиг.2), в частности, для левожелудочкового обхода сердца при инфаркте миокарда, устройство несколько видоизменено - входной 11 и выходной 12 кровяные клапаны заглушены, например, упругоэластичными заглушками, имеющими форму упругоэластичной оболочки 10 корпусного элемента, или сама оболочка 10 корпусного элемента заменена подобной оболочкой без клапанов. В этом случае вторая кровяная полость 13 служит буферным объемом, заполненным разреженным газом.

Возможны и другие конструктивные разновидности искусственного органа, выполненные из также основных конструктивных элементов. На фиг.3 показан вариант выполнения устройства, подобного основному (фиг Л), в котором торообразный обод базового элемента туго охвачен не только гофром упругоэластичной диафрагмы 4, но и гофром второй диафрагмы 17, идентичной диафрагме 4, образующими две идентичные кровяные полости 7, для этого обе оболочки корпусного элемента тоже одинаковы - конусной формы с упруготвердым каркасом, а на главной оси устройства симметрично расположены две исполнительные части 14 и 18 пневмо- и/или гидропривода, соединительные шланги которых 15 и 19 укреплены в отверстиях торообразного обода. 1.

Возможно выполнение искусственного органа имеющего не круглую, а овальную форму торообразного обода 20 базового элемента(фиг.4) туго охваченного не только гофрами одной или двух диафрагм и оболочек корпусного элемента, но еще и упругоэластичным стягивающим кольцом С-образного сечения 21. Для большей надежности герметичного соединения края гофр оболочек корпусного элемента и стягивающего кольца имеют отверстия для стягивающего жгута 22.

На фиг.5 и 6 показаны основные конструктивные элементы, из которых состоит та или иная разновидность искусственного органа, который, кроме своего главного назначения - для имплантации может быть использован и для иных целей, например для временной замены больного сердца пациента в процессе ожидания донора.

Действие искусственного органа, выполненного по основному варианту (фиг.1), происходит следующим образом: при поступлении рабочей среды под давлением из задающей в исполнительную часть пневмо- и/или гидропривода последняя растягивается, принимая сферическую форму - воздействуя на упругоэластичную диафрагму, в результате чего диафрагма растягивается и заполняющая кровяную полость 7 кровь выталкивается через выходной(аортальный) клапан 9, а через входной клапан 11 кровь заполняет вторую кровяную полость 13. При последующем уменьшении давления и оттока рабочей среды из сферической полости исполнительной части 14 происходит стягивание упругоэластичной диафрагмы 4 и всасывание крови через входной (митральный) клапан 8 в кровяную полость 7 и выталкивание крови из второй кровяной полости 13 через выходной клапан 12.

Действие устройства подобного назначения, выполненного по конструктивному варианту, показанному на фиг.3, происходит путем одновременной (синфазно) или поочередной (в противофазе) подачи по соединительным шлангам 15 я 19 рабочей среды под давлением из задающей в две исполнительные части 14 и 18 пневмо- и/или гидропривода, взаимодействующие с двумя упругоэластичными диафрагмами 4 и 17. Для экспериментальных целей возможно осуществление подачи рабочей среды в исполнительные части 14 и 18 пневмо- и/или гидропривода не только синфазно или в противофазе, но и с различным фазовым сдвигом, изменяемым в процессе действия искусственного органа.

Действие искусственного органа для систем вспомогательного кровообращения (фиг.2), в котором вторая кровяная полость служит буферным объемом заполненным разреженной газовой средой, происходит несколько проще - при поступлении рабочей среды под давлением из задающей в исполнительную часть пневмо- и/или гидропривода, последняя принимает сферическую форму, диафрагма 4 растягивается и заполняющая кровяную полость 7 кровь выталкивается через выходной клапан 9, а при последующем уменьшении давления и оттока рабочей среды из сферической рабочей полости исполнительной части 14 происходит стягивание упругоэластичной диафрагмы 4 и всасывание крови через входной клапан 8 в кровяную полость 7, усиленное действием разреженного газа в буферном объеме, образованном в кровяной полости 13.

Ожидаемым результатом реализации предлагаемого технического решения может быть заметное приближение искусственного органа к естественному центральному органу сердечно-сосудистой системы путем исключения в главной части его устройства, имплантируемой в грудную полость пациента, пар трения первого и второго рода, резьбовых конструктивных элементов, металлов и металлических сплавов, ферромагнитных материалов.

Рабочий объем герметичной полости исполнительной части пневмо- и/или гидропривода в несколько раз меньше ударного объема крови, это делает возможным размещение на медицинском поясе пациента задающей части пневмо- и/или гидропривода и автономного источника энергопитания и уменьшает травму тканей тела пациента.

Выполнение различных функциональных разновидностей искусственного органа из одинаковых или близких по форме и размерам конструктивных элементов делает возможным их унификацию.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для перекачивания крови в условиях полной и частичной замены функции сердца. Устройство состоит из четырех основных конструктивных элементов: базового элемента, упругоэластичной диафрагмы, упругоэластичного корпусного элемента и исполнительной части пневмо- и/или гидропривода, выполненной в виде упругоэластичной герметично замкнутой полости, взаимодействующей с диафрагмой и сообщающейся с рабочей полостью задающей части пневмо- и/или гидропривода, не имплантируемой в грудную полость пациента. Технический результат состоит в обеспечении универсального использования - в системах искусственного и вспомогательного кровообращения. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для перекачивания крови в системах вспомогательного и заместительного кровообращения, содержащее базовый элемент в виде твердого или упруготвердого колеса с торообразным ободом, соединенным со ступицей спицами, имеющими поперечное сечение обтекаемой формы, с одной или двумя сферическими впадинами на торцах ступицы, упругоэластичную диафрагму с гофром, туго охватывающим торообразный обод базового элемента, корпусной элемент, состоящий из двух упругоэластичных оболочек, имеющих конусную и плоскую форму, с кольцевыми гофрами, туго охватывающими торообразный обод базового элемента, причем оболочка конусной формы имеет упруготвердый каркас и на ней расположены входной и выходной клапаны кровяной полости, образованной упругоэластичной диафрагмой и упругоэластичной конусной оболочкой, а на упругоэластичной оболочке плоской формы расположены входной и выходной клапаны второй кровяной полости, образованной упругоэластичной диафрагмой и упругоэластичной оболочкой плоской формы, и исполнительную часть пневмо- и/или гидропривода, расположенную на центральной оси устройства между базовым элементом и упругоэластичной диафрагмой, выполненную в виде герметичной упругоэластичной рабочей полости, которая с помощью соединительного упругоэластичного шланга сообщается с рабочей полостью задающей части пневмо- и/или гидропривода.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что герметичная упругоэластичная рабочая полость исполнительной части пневмо- и/или гидропривода имеет сферическую, овальную или гофрированную форму, а ее оболочка имеет тканевый каркас.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что соединительный упругоэластичный шланг укреплен в отверстии ступицы или в радиальном отверстии торообразного обода базового элемента.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что торообразный обод базового элемента имеет овальную форму и вместе с гофрами диафрагмы и оболочек корпусного элемента туго охвачен упругоэластичным стягивающим кольцом С-образного сечения.5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что края гофр оболочек корпусного элемента и стягивающего кольца имеют отверстия для стягивающего жгута.