НАСОС ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ С ЧУВСТВИТЕЛЬНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ Российский патент 2023 года по МПК A61M1/00 A61M60/104 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к медицинской технике, в частности, к роторному насосу вспомогательного кровообращения с чувствительным элементом для реализации канала управления по преднагрузке и/или постнагрузке. Указанный насос предназначен для полного или частичного замещения насосной функции сердца, то есть, для перекачивания крови или других, в том числе, небиологических жидкостей, максимально физиологично.

Предпосылки создания изобретения

Искусственные желудочки сердца - это мехатронные устройства, которые поддерживают транспортную функцию сердца в краткосрочном и/или долгосрочном периоде у пациентов с различными осложнениями сердечно-сосудистой системы, например, после инфаркта миокарда. Искусственные желудочки сердца делятся на два класса устройств: насосы объемного потока, которые расходуют кровь дозированно, воспроизводя сердечный цикл сердца, и насосы постоянного потока, которые обеспечивают постоянный расход крови в единицу времени.

Проблема насосов постоянного потока (осевые/центробежные/диагональные) в том, что они не воспроизводят закон Франка-Старлинга, который характерен для здорового сердца, в отличие от объемных насосов. Постоянный расход крови в насосе не физиологичен для системы кровообращения. Поэтому для насосов постоянного потока (роторных насосов вспомогательного кровообращения, далее РНВК) требуется некий параметр, алгоритм, по которому можно осуществлять управление работой РНВК (управлять скоростью рабочего колеса), подстраивая ее под естественное поведение сердца, в частности, под закон Франка-Старлинга. В уровне техники известны методы управления скоростью ротора РНВК.

Так, например, US2020/0093972 А1 (дата публикации 26.03.2020) раскрывает алгоритм контроля скорости ротора РНВК на основе скорости потока крови в насосе во время диастолы желудочков, чтобы предотвратить падение скорости потока крови через насос ниже целевого минимального уровня крови в подходящем диапазоне изменения артериального давления пациента. За основу взято отслеживание двух сегментов на графике изменения расхода крови во времени. Цель такого управления - оптимизация режимов работы РНВК для того, чтобы исключить, например, подсасывание стенок левого желудочка. Раскрытый алгоритм построен на косвенном измерении расхода крови через РНВК по потребляемому насосом току, измеряемого датчиками Холла. В каждый момент измерения расхода крови через насос происходит пересчет текущего значения расхода в разность текущего значения расхода и минимального целевого значения расхода крови (устанавливается оператором в диапазоне от 0 до 2 л/мин или от 0,5 до 1,5 л/мин в зависимости от исполнения) с помощью контроллера. По скорости изменения разности текущего значения расхода и минимального целевого расхода происходит подстройка скорости рабочего колеса РНВК. Если вычисленная таким образом скорость рабочего колеса оказывается меньше, чем некоторое начальное значение скорости, то текущая скорость фиксируется на уровне установленного начального значения скорости, в противном случае цикл подстройки скорости повторяется. Контроллер регулирует скорость вращения насоса для крови так, чтобы что скорость кровотока через насос для крови приблизительно соответствует целевому минимальному расходу крови.

US2014/0343352 А1 (дата публикации 20.11.2014) раскрывает способ контроля скорости вращения ротора осевого РНВК посредством информации об измеряемом перепаде давления крови, протекаемой через насос, скорости потока крови осевого РНВК и индекса пульсаций перепада давления крови или скорости потока крови. Измерение указанных параметров осуществляется прямо посредством внешних датчиков, устанавливаемых вне насоса, или косвенно, в частности, по току в обмотках осевого РНВК. На основе полученных данных (потребляемый ток и производные от этой величины (индекс пульсаций и производная индекса пульсаций по скорости вращения рабочего колеса)) осуществляется регулирование работы насоса.

Существующие алгоритмы управления скоростью ротора РНВК сформированы на основе ограниченного количества измеряемых параметров, так как используются либо внешние датчики, разнесенные в пространстве, либо параметры, измеренные косвенно. Использование разнесенных в пространстве внешних датчиков, которые не являются встроенными конструктивными элементами насоса и не могут быть установлены непосредственно в интересующую область, например, непосредственно в камеру желудочка, а располагаются рядом с ней, может приводить к искажению измеренных параметров и погрешностям в подстройке скорости рабочего колеса РНВК.

Таким образом, существует потребность в разработке альтернативных способов подстройки скорости рабочего колеса у РНВК, чтобы устранить имеющиеся проблемы в уровне техники и добавить в контур управления дополнительные параметры давления, измеряемые непосредственно на входе и выходе из насоса, а не косвенно, либо на некотором расстоянии от целевой области. Именно этому посвящена настоящая заявка.

Суть изобретения

Задачей настоящего изобретения является контроль сердечного выброса (потока крови, который проходит через насос за период сердечного цикла, т.е., расхода крови) за счет прямых измерений давления потока крови на входе и выходе из насоса, в частности, за счет механизма авторегулирования по преднагрузке и/или постнагрузке, реализуемого непосредственно в конструкции насоса. Таким образом, появляется возможность добавить канал управления скоростью рабочего колеса РНВК по давлению постнагрузки и/или преднагрузки.

Техническим результатом, на который направлено предлагаемое техническое решение, является разработка конструкции РНВК, чувствительного к преднагрузке и/или постнагрузке.

Технический результат достигается за счет того, что насос вспомогательного кровообращения включает чувствительный к преднагрузке и/или постнагрузке элемент, расположенный в герметичной полости узла спрямителя и/или узла диффузора соответственно и соединенный с системой управления рабочим колесом двигателя насоса для подстройки скорости его вращения в зависимости от измеренных данных.

В некоторых вариантах осуществления насоса согласно настоящему изобретению чувствительный элемент выполнен в виде штока с постоянными магнитами на одном из его торцов, датчика магнитного потока и возвратной пружиной, расположенной между штоком и датчиком магнитного потока.

В некоторых вариантах осуществления насоса согласно настоящему изобретению чувствительный элемент выполнен в виде штока, силоизмерителя и возвратной пружины, жестко связанной между штоком и силоизмерителем.

В некоторых вариантах осуществления насоса согласно настоящему изобретению чувствительный элемент выполнен в виде штока, силоизмерителя и конической пружины, жестко связанной между штоком и силоизмерителем.

В некоторых вариантах осуществления насоса согласно настоящему изобретению чувствительный элемент выполнен в виде штока и светочувствительного элемента, который состоит из излучателя и приемника, при этом излучатель непрерывно подает световой пучок на торец штока, а отраженный от торца штока световой пучок попадает на приемник.

В некоторых вариантах осуществления насоса согласно настоящему изобретению чувствительный элемент выполнен в виде упругой мембраны и светочувствительного элемента, который состоит из излучателя и приемника, при этом излучатель непрерывно подает световой пучок на мембрану, а отраженный от мембраны световой пучок попадает на приемник.

Краткое описание рисунков

Прилагаемые чертежи, которые включены в состав настоящего описания и являются его частью, иллюстрируют варианты осуществления изобретения и совместно с вышеприведенным общим описанием изобретения и нижеприведенным подробным описанием вариантов осуществления служат для пояснения принципов настоящего изобретения. На чертежах одинаковые позиции применяются для обозначения одинаковых деталей или элементов конструкции.

На фиг. 1 представлено схематичное изображение установки РНВК в обход аортального клапана со схемой действующих давлений.

На фиг. 2 изображена одна из возможных конфигураций РНВК с чувствительными элементами по преднагрузке и постнагрузке в полости спрямителя и диффузора РНВК соответственно.

На фиг. 3 изображен вариант реализации чувствительного элемента в неподвижной опоре РНВК в виде датчика магнитного потока или вихретокового датчика.

На фиг. 4 изображена вариант реализации чувствительного элемента в неподвижной опоре РНВК в виде цилиндрического упругого чувствительного элемента.

На фиг. 5 изображен вариант реализации чувствительного элемента в неподвижной опоре РНВК в виде конического упругого чувствительного элемента.

На фиг. 6 изображен вариант реализации чувствительного элемента в неподвижной опоре РНВК в виде датчика на основе оптоволокна.

На фиг. 7 изображен вариант реализации чувствительного элемента в неподвижной опоре РНВК в виде упругой мембраны.

Обозначения:

1 - Сердце.

2 - Выходная канюля.

3 - Входная канюля.

4 - Левое предсердие.

5 - Левый желудочек.

6 - Правый желудочек.

7 - Правое предсердие.

8- Насос (РНВК).

9 - Аорта.

10 - Направление потока крови.

110 - Объем крови в левом желудочке.

11 - Чувствительный к постнагрузке элемент.

12 - Узел диффузора.

13 - Крышка диффузора.

14 - Рабочее колесо.

15 - Корпус статора.

16 - Втулка проточной части.

17 - Электромагниты (статор).

18 - Крышка спрямителя.

19 - Узел спрямителя.

20 - Чувствительный к преднагрузке элемент.

21 - Полость диффузора.

22 - Подшипник рабочего колеса.

23 - Ответная часть подшипника.

24 - Магниты.

25 - Полость спрямителя.

26 - Область уплотнения.

27 - Датчик электромагнитного поля.

28 - Постоянный магнит.

29 - Шток чувствительного элемента.

30 - Силоизмеритель.

31 - Цилиндрическая пружина.

32 - Коническая пружина.

33 - Светочувствительный элемент.

34 - Излучатель света.

35 - Световой приемник.

36 - Упругая мембрана.

37 - Возвратная пружина.

100 - Узел стационарного к потоку элемента.

101 - Герметичная полость

Подробное описание изобретения

В целом, настоящее изобретение относится к разработке новой конструкции РНВК, в которой реализован механизм регулирования контроля расхода крови, протекаемой через насос, по дополнительному параметру: преднагрузке и/или постнагрузке. Чувствительность к изменениям в пред- и пост- нагрузке, то есть, чувствительность к создаваемому на входе и выходе из насоса давлению от сердечно-сосудистой системы, является одним из параметров, определяющим влияние на эффективность разгрузки желудочка сердца и физиологичность поддержания кровообращения в целом.

На фиг. 1 продемонстрирован один из вариантов установки РНВК (8). РНВК (8) (далее- насос) перекачивает кровь из левого (5) или правого (6) желудочка сердца (1), причем кровь в желудочки попадает через левое (4) и правое (7) предсердия соответственно.

Так как кровь поступает в насос из желудочка (аналогия с резервуаром, который заполняется кровью и опорожняется насосом), а желудочек связан с большим или малым кругом кровообращения (аналогия с системой эластичных каналов разного диаметра), то на кровь в желудочке действует давление, которое называется «преднагрузкой» (Р _{преднагрузка}).

Существует несколько принципиальных подходов к установке РНВК (8) в сердце. В одном из вариантов установки насоса (8) объем крови левого желудочка (110) перетекает в насос (8) через входную канюлю (2), которая располагается в полости желудочка (110) и через которую происходит всасывание крови в насос. В одном из вариантов исполнения насоса (8) и его установки входной канюли (2) может и не быть, поэтому объем крови (110) из левого желудочка (5) поступает на вход насоса (8) напрямую. При всех схемах установки насоса (8) в сердце перекачивание крови в аорту (9) из желудочка осуществляется через выходную канюлю (3) по направлению (10).

Насос в данном случае играет роль нагнетателя давления, то есть, насос преобразует кинетическую энергию потока крови (10), поступающую на вход насоса, в энергию давления посредством торможения потока крови. Указанное торможение потока крови может происходить разными способами: за счет стационарных элементов насоса, которые располагаются после ротора (если брать направление по потоку (10)), за счет расширения протока, за счет дополнительных лопаток на роторе или за счет профилирования основных лопаток ротора. Во всех случаях при перекачивании давления насос создает некоторый перепад давления ΔР_насос, считающийся как разность давления на выходе из насоса и давления на входе в насос.

Сумма преднагрузки (Р _{преднагрузка}) и перепада давления от насоса (ΔР_насос) составляет давление, которое действует на жидкость с целью протолкнуть поток по сосудам дальше по ходу потока, называемое «постнагрузкой» (Р _{постнагрузка})

Постнагрузка (мм.рт.ст.)=Перепад давления от насоса (мм.рт.ст)+Преднагрузка (мм.рт.ст.)

Значение преднагрузки для насоса влияет на заполнение проточной части насоса, что выражается в необходимости создания положительного давления в предсердии и корректного заполнения желудочка сердца. Подобная связь выражается законом Франка -Старлинга, который связывает давление преднагрузки и ударный объем желудочка сердца. Сила сокращений сердца находится в прямой зависимости от степени растяжения мышечных волокон его стенок. Чем больше венозный возврат к сердцу во время диастолы, тем сильнее растягиваются волокна сердечной мышцы и тем сильнее сокращается сердце во время систолы. То есть, по мере увеличения преднагрузки ударный объем сердца (т.е. объем крови, который проходит через аортальный клапан за один цикл в случае здорового сердца) увеличивается, и наоборот.

При постоянной постнагрузке (эквивалентно «при постоянном давлении постнагрузки») снижение преднагрузки увеличивает перепад давления в насосе, снижает скорость кровотока через насос (аналог регулирования сердечного выброса в случае здорового сердца).

Предполагается, что увеличение чувствительности насоса к преднагрузке и уменьшение чувствительности насоса к постнагрузке позволит синхронизовать работу левого и правого желудочков сердца без нереального и гуморального вмешательств. Чем выше чувствительность к преднагрузке у насоса, тем более эффективно насос имеет возможность регулировать расход прокачиваемой через него крови (регулировать скорость ротора) в зависимости от давления в желудочке сердца. Так, например, при уменьшении давления в желудочке сердца, то есть, при снижении преднагрузки, осуществляется снижение расхода крови (снижение скорости ротора), что, в свою очередь, понижает риск возникновения коллапса в желудочке.

Для реализации механизма регулирования контроля расхода крови, протекаемой через насос, в конструкцию насоса встроена система определения преднагрузки и/или постнагрузки, которая может быть построена на разных физических принципах: механическая пружина известной жесткости; изменение магнитного потока за счет изменения зазора между магнитами, эффект запаздывания света для элемента чувствительности на основе оптического провода.

Для этого предлагается разместить в, по меньшей мере одной, стационарной относительно протекающего потока крови части насоса чувствительный элемент, который будет реагировать на давление на входе в насос и подавать корректирующий сигнал по скорости вращения рабочего колеса насоса в систему управления. Чувствительный элемент деформируется (в случае пружины) или перемещается (в случае оптоволокна и магнитов) в, по меньшей мере одной, стационарной части насоса и фиксирует давление, которое действует на входе и/или на выходе из насоса.

В изобретении представлен РНВК с чувствительным элементом, встроенным в, по меньшей мере одну, из стационарных частей насоса на входе или выходе из насоса, а также продемонстрированы способы реализации такого чувствительного элемента. Ниже подробно описаны схемы реализации чувствительного к преднагрузке или постнагрузке элемента, основанные на различных физических принципах, и конструкция РНВК, в которой данный по меньшей мере один указанный чувствительный элемент установлен.

Настоящее изобретение применимо к любым типам РНВК. Для большего удобства, приведен пример осуществления конструкции для РНВК осевого типа, но представленные решения также могут быть применены в центробежном и диагональном РНВК.

На фиг. 2 изображен один из вариантов исполнения РНВК осевого типа. Насос состоит из втулки проточной части (16), на которую, с ее торцов, крепятся с помощью герметика, сваркой или резьбовым соединением узел диффузора и узел спрямителя. Между узлом спрямителя и узлом диффузора соосно расположены статор и ротор насоса. Ротор оснащен установленным на втулке (16) проточной части рабочим колесом (14) с лопатками, постоянными магнитами (24), оси которых параллельны оси ротора, и ответными частями подшипника (23), которые отвечают за крепление ротора между узлом спрямителя и узлом диффузора. Статор выполнен в виде электромагнитов (17) и снабжен корпусом (15). Магнитное поле постоянных магнитов (24) взаимодействует с полем электромагнитов (17) и обеспечивает вращение ротора

Узел спрямителя (19) фиксируется к статору (17) посредством крышки спрямителя (18), втулки проточной части (16) и корпуса статора (15) посредством спайки, склейки, применения крепежных элементов или посредством стяжки с крышкой диффузора (13).

Узел диффузора (19) фиксируется к статору (17) посредством крышки диффузора (13), втулки проточной части (16) и корпуса статора (15) посредством спайки, склейки, применения крепежных элементов или посредством стяжки с крышкой диффузора (13).

Узел диффузора (12) и узел спрямителя (19) (далее - стационарные элементы) находятся в потоке крови и неподвижны относительного него. Во всех вариантах осуществления насоса узлы выполнены в виде объемного тела, в частном случае, в одном из вариантов осуществления насоса узлы выполнены в виде обтекаемого осесимметричного тела вращения, расположенного вдоль оси насоса и имеющего лопатки. Каждый узел (каждый стационарный элемент конструкции насоса) может иметь полость во внутренней части, при этом полость является замкнутой, герметичной, и в ней расположен чувствительный к преднагрузке или постнагрузке элемент соответственно.

В некоторых вариантах осуществления изобретения возможно использование чувствительного к преднагрузке или постнагрузке элемента как в узле спрямителя, так и в узле диффузора соответственно.

В приведенном на фиг. 2 варианте осуществления насоса согласно настоящему изобретения в каждом из узлов, как в узле диффузора (12), так и в узле спрямителя (18) установлен чувствительный к пост- или пред- нагрузке элемент. Узел спрямителя (19) оснащен чувствительным к преднагрузке элементом (20), расположенным в герметичной замкнутой полости (25) внутри тела узла спрямителя. Узел диффузора (12) оснащен чувствительным к постнагрузке элементом (11), расположенным в герметичной замкнутой полости (21) внутри тела узла диффузора.

В некоторых вариантах осуществления изобретения возможно использование чувствительного к преднагрузке или постнагрузке элемента либо в узле спрямителя, либо в узле диффузора. В предпочтительном варианте осуществления изобретения, когда осуществляется установка одного чувствительного элемента, предпочтение необходимо отдавать установке чувствительного элемента в узле спрямителя.

В том случае, если в варианте исполнения РНВК (центробежный или диагональный РНВК) отсутствует узел спрямителя или узел диффузора, т.е., в используемом типе РНВК осуществляется установка ротора консольного типа, то чувствительный элемент должен располагаться в том узле, который присутствует в конструкции РНВК.

Ниже описана работа насоса осевого типа при использовании двух чувствительных элементов, расположенных в узле спрямителя и в узле диффузора (фиг. 2).

На узлах диффузора (12) и спрямителя (19) располагаются направляющие поток лопатки (не показаны на фиг. 2). Поток крови (10), попадая на вход насоса (8), в зависимости от преднагрузки, создает давление на чувствительном к преднагрузке элементе (20). В результате воздействия постоянно меняющегося давления чувствительный элемент в зависимости от физического принципа, используемого при его исполнении (фиг. 3-7), смещается или деформируется в узле спрямителя (19). Измеренная величина смещения и/или деформации чувствительного к преднагрузке элемента (20) передается на систему управления рабочим колесом двигателя, находящуюся либо вне тела пациента на консоли управления, либо внутри тела пациента отдельным блоком, для подстройки скорости его вращения в зависимости от измеренных данных.

Далее поток крови через узел спрямителя (19) попадает на лопатки рабочего колеса (14). Магниты ротора (24), взаимодействую со статором (17), начинают вращаться и передавать кинетическую энергию вращения потоку крови. Разогнанная кровь попадает в область узла диффузора (12). Попадая на лопатки узла диффузора (12), поток крови начинает тормозиться, тем самым осуществляя преобразования кинетической энергии потока в энергию давления. На выходе из узла диффузора (12) кровь создает давление на чувствительный к постнагрузке элемент (11). В результате воздействия постоянно меняющегося давления чувствительный элемент (11) смещается или деформируется в зависимости от физического принципа, используемого при его исполнении (фиг. 3-7).

Измеренная величина смещения и/или деформации чувствительного к постнагрузке элемента (11) передается на систему управления рабочим колесом двигателя для подстройки скорости его вращения в зависимости от измеренных данных.

Использование чувствительных элементов в стационарных относительно потока крови элементах насоса позволяет измерять преднагрузку и/или постнагрузку на входе и/или выходе из насоса множеством различных вариантов. Таким образом, РНВК с чувствительным элементом имеет дополнительный канал обратной связи для системы управления скоростью рабочего колеса РНВК. Построение канала обратной связи основано на непрерывном или дискретном измерении чувствительным элементом давления преднагрузки и/или постнагрузки и подстройке скорости вращения ротора (рабочего колеса) под это давление (т.е. формирование системы обратной связи по давлению для алгоритма управления скоростью рабочего колеса).

Канал управления по давлению преднагрузки. При уменьшении давления преднагрузки скорость вращения рабочего колеса насоса должна быть уменьшена (за счет этого расход РНВК уменьшается). Увеличение давления преднагрузки свидетельствует о увеличении потребности организма в кислороде, поэтому скорость вращения рабочего колеса насоса должна быть увеличена.

Канал управления по давлению постнагрузки. При уменьшении давления постнагрузки необходимо уменьшить скорость вращения рабочего колеса насоса и таким образом уменьшить расход РНВК для увеличения перепада давления и восстановления давления постнагрузки до определенного значения, исключающего гипотензию, т.е., пониженное давление относительно физиологического давления в аорте конкретного пациента. При увеличении давления постнагрузки необходимо увеличить скорость вращения рабочего колеса насоса и таким образом увеличить расход РНВК для уменьшения перепада давления и восстановления давления постнагрузки до определенного значения, исключающего гипертензию, т.е., повышенное давление относительно физиологического давления в аорте конкретного пациента.

Ниже приводятся примеры осуществления чувствительных элементов в зависимости от различных применяемых физических принципов их работы. Конструкция чувствительных элементов аналогична, и может быть использована как для измерения преднагрузки, так и для измерения постнагрузки.

На фиг. 3-7 приведены примеры осуществления чувствительного к преднагрузке элемента. Следует понимать, что конструкция чувствительного к постнагрузке элемента будет зеркально симметричной.

В одном из вариантов исполнения чувствительного элемента, представленного на фиг. 3, в герметичной полости (101) узла стационарного к потоку элемента (100) располагается чувствительный элемент, выполненный в виде штока (29) с постоянным магнитом (28), датчика магнитного потока (27) и возвратной пружины (37), расположенной между торцом штока (26), на котором присутствует магнит (28), и датчиком магнитного потока (27) и жестко связанной с ними. В некоторых вариантах осуществления изобретения датчик магнитного потока (27) может быть выполнен в виде датчика Холла, или вихретокового датчик, или любого аналогичного датчика, выполняющегося ту же функцию.

Во всех вариантах осуществления чувствительного элемента с использованием штока (29), шток (29) может быть выполнен в виде тела любой осесимметречной геометрии: цилиндрической, конической и так далее. В варианте исполнения штока, показанном на фиг. 3-6, шток выполнен в виде двух цилиндров разного диаметра. При этом полость (101) должна быть герметичной и исключать проникновение крови. Для этого шток (29) всегда имеет уплотнение (26), которое проектируется таким образом, чтобы в полость (101) не затекала жидкость. Уплотнение может быть реализовано либо с помощью гибкого уплотнительного кольца по форме штока, либо в виде лабиринтного уплотнения (в одном из исполнений нарезаются круговые канавки концентрично цилиндрической поверхности штока). Во всех вариантах осуществления чувствительного элемента с использованием штока (29), шток располагается в полости (101) таким образом, чтобы один из его торцов был открыт, и на него воздействовала преднагрузка.

Согласно варианту осуществления чувствительного элемента, изображенного на фиг. 3, один конец штока (29), его торец, открыт, и на него воздействует преднагрузка, а на другом конце, по всей поверхности торца штока (26) или на по меньшей мере его части, расположен постоянный магнит (28). Изменение преднагрузки приводит к непрерывному перемещению штока (29). При увеличении давления на шток (29) расстояние между постоянным магнитом (28) и датчиком магнитного потока (27) уменьшается. При уменьшении давления на шток (29) возврат штока (29) в исходное положение осуществляется возвратной пружиной (37), расстояние между постоянным магнитом (28) и датчиком магнитного потока (27) увеличивается. Изменение расстояния между датчиком магнитного потока (27) и постоянным магнитом (28) приводит к изменению магнитного поля, импеданс датчика (27) изменяется. Данное изменение пропорционально приложенной к штоку (29) преднагрузки. Данные с датчика (27) передаются в виде изменяющегося напряжения в систему управления с

В другом варианте исполнения чувствительного элемента, представленного на фиг. 4, в герметичной полости (101) узла стационарного к потоку элемента (100) располагается чувствительный элемент, выполненный в виде штока (29), силоизмерителя (30) и цилиндрической пружины (31), жестко связанной между штоком и силоизмерителем.

Воздействие давления преднагрузки на открытый торец штока (29) приводит к непрерывному деформированию цилиндрической пружины (31), которое пропорционально приложенному к штоку (29) преднагрузки. Деформация пружины в этом случае определяется посредством силоизмерителя (30). Данные с силоизмерителя (30) в виде изменяющегося напряжения передаются в систему управления рабочим колесом двигателя насоса для подстройки скорости его вращения в зависимости от измеренных данных. В данном варианте осуществления чувствительного элемента с использованием цилиндрической пружины (31) чувствительный элемент имеет линейную упругую характеристику.

В варианте исполнения чувствительного элемента, изображенного на фиг. 5, чувствительный элемент включает шток (29), силоизмеритель (30) и коническую пружину (32), жестко связанную со штоком и силоизмерителем. Воздействие давления преднагрузки на открытый торец штока (29) приводит к непрерывному деформированию конической пружины (31). Деформация пружины в этом случае определяется посредством силоизмерителя (30). Данные с силоизмерителя (30) в виде изменяющегося напряжения передаются в систему управления рабочим колесом двигателя насоса для подстройки скорости его вращения в зависимости от измеренных данных. В данном варианте осуществления чувствительного элемента с использованием конической пружины (312) чувствительный элемент имеет нелинейную упругую характеристику.

На фиг. 6 изображен вариант осуществления чувствительного элемента, включающего шток (29), на открытый торец которого действует давления потока жидкости, и светочувствительный элемент (33), который состоит из излучателя (34) и приемника (35). Излучатель (34) непрерывно подает световой пучок на торец штока (29), отраженный световой пучок попадает на приемник (35). Изменение преднагрузки приводит к непрерывному перемещению штока (29). При перемещении штока (29) происходит изменения времени хода луча от излучателя (34) к приемнику (35). Изменение разности хода лучей в данном случае пропорционально приложеннойк штоку (29) преднагрузки. Данные со светочувствительного элемента (33) в виде изменяющегося напряжения передаются в систему управления рабочим колесом двигателя насоса для подстройки скорости его вращения в зависимости от измеренных данных.

Водном из вариантов исполнения чувствительного элемента, изображенного на фиг. 7, чувствительный элемент выполнен в виде упругой мембраны (36), которая разделяет герметичную полость (101) узла стационарного к потоку элемента (100) от потока крови (10), при этом мембрана может быть установлена в стационарный к потоку элемент (100) с помощью прессования, вклеена или приварена таким образом, чтобы исключить попадание рабочей жидкости в герметичную полость (101). Мембрана (36) деформируется под действием преднагрузки, и светочувствительного элемента (33), который состоит из излучателя (34) и приемника (35). Деформация мембраны (36) вызывает изменение разности хода лучей на светочувствительном элементе. Изменение разности хода лучей в данном случае пропорционально приложеннойк мембране (36) преднагрузки. В некоторых вариантах осуществления чувствительного элемента мембрана (36) может быть выполнена прозрачной.

Несмотря на то, что изобретение описано со ссылкой на раскрываемые варианты воплощения, для специалистов в данной области должно быть очевидно, что конкретные подробно описанные варианты приведены лишь в целях иллюстрирования настоящего изобретения, и их не следует рассматривать как каким-либо образом ограничивающие объем изобретения. Должно быть понятно, что возможно осуществление различных модификаций без отступления от сути настоящего изобретения.

Изобретение относится к медицинской технике. Насос вспомогательного кровообращения включает расположенный в герметичной полости узла спрямителя чувствительный к преднагрузке элемент и/или расположенный в герметичной полости в узле диффузора чувствительный к постнагрузке элемент. Каждый из указанных чувствительных элементов соединен с системой управления. Система управления выполнена с возможностью пересчета преднагрузки и постнагрузки в расход насоса и управления двигателем насоса, подстраивая в зависимости от данных, полученных от чувствительного к преднагрузке элемента и/или от чувствительного к постнагрузке элемента, скорость вращения рабочего колеса для контроля сердечного выброса. Технический результат состоит в обеспечении возможности полного или частичного замещения насосной функции сердца чувствительным к преднагрузке и/или постнагрузке способом. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Насос вспомогательного кровообращения, включающий расположенный в герметичной полости узла спрямителя чувствительный к преднагрузке элемент и/или расположенный в герметичной полости в узле диффузора чувствительный к постнагрузке элемент,

при этом каждый из указанных чувствительных элементов соединен с системой управления, а система управления выполнена с возможностью пересчета преднагрузки и постнагрузки в расход насоса и управления двигателем насоса, подстраивая в зависимости от данных, полученных от чувствительного к преднагрузке элемента и/или от чувствительного к постнагрузке элемента, скорость вращения рабочего колеса для контроля сердечного выброса.

2. Насос по п.1, характеризующийся тем, что чувствительный к преднагрузке и/или постнагрузке элемент выполнен в виде штока с постоянными магнитами на одном из его торцов, датчика магнитного потока и возвратной пружиной, расположенной между штоком и датчиком магнитного потока.

3. Насос по п.1, характеризующийся тем, что чувствительный к преднагрузке и/или постнагрузке элемент выполнен в виде штока, силоизмерителя и возвратной пружины, жестко связанной между штоком и силоизмерителем.

4. Насос по п.1, характеризующийся тем, что чувствительный к преднагрузке и/или постнагрузке элемент выполнен в виде штока, силоизмерителя и конической пружины, жестко связанной между штоком и силоизмерителем.

5. Насос по п.1, характеризующийся тем, что чувствительный к преднагрузке и/или постнагрузке элемент выполнен в виде штока и светочувствительного элемента, который состоит из излучателя и приемника, при этом излучатель выполнен с возможностью непрерывно подавать световой пучок на торец штока, а приемник выполнен с возможностью принимать отраженный от торца штока световой пучок.

6. Насос по п.1, характеризующийся тем, что чувствительный к преднагрузке и/или постнагрузке элемент выполнен в виде упругой мембраны и светочувствительного элемента, который состоит из излучателя и приемника, при этом излучатель выполнен с возможностью непрерывно подавать световой пучок на мембрану, а приемник выполнен с возможностью принимать отраженный от мембраны световой пучок.