Роликовый насос крови Советский патент 1984 года по МПК A61M1/00 

N;

со

00

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к перфузионным насосам, применяемым в аппарата искусственного и вспомогательного кровообращения.

Известен роликовый насос, содержащий последовательно соединенные нсосную головку, редуктор, двигатель постоянного тока, регулятор, а такж формирователь тахометрической обратной связи, причем один из выходов двигателя поступает на вход формиро вателя тахометрической обратной связи, вьшолненного в виде электронной схемы ij ,

Недостатком этого насоса является малый диапазон регулирования объемной скорости кровотока, что ограничивает функциональные возможности насоса и не позволяет использовать его для формирования пульсирующего потока. Например, при требуемом минутном объеме перфузии 5 л/мин, даже в случае равенства продолжительностей систолы и диастолы, мгновенная объемная скорость кровотока должна достигать 10 л/мин Использование насоса в системе вспомогательного кровообращения для шунтирования сердца синхронно с фазой сердечной деятельности требует еще большего динамического диапазона изменений объемной скорости кровотока. В то же время.при коронарных перфузиях требуемый минутный объем перфузии может составлять 200300 MJj/мин, Использование в блоке управления вышеуказанного насоса только отрицательной тахометрической обратной связи не позволяет поднять верхний предел выше 6-7 л/мин при сохранении той же минимальной производительности насоса.

Целью изобретения является расширение динамического диапазона регулирования объемной скорости кровотока.

Поставленная цель достигается тем что в роликовом насосе крови, содержащем последовательно соединенные насосную головку, редуктор, двигатель постоянного тока, регулятор, а также формирователь тахометрической обратной связи, причем один из выходов двигателя поступает на вход формирователя тахометрической обратной связи, блок управления дополнительно снабжен преобразователем Еок-напряжеНие, сумматором, функциональным преобразователем, источником опорного напряжения, разностным устройством, причем вход преобразователя ток- напряжение подсоединен к якорчой обмотке двигателя постоянного тока, а его выход - к одному из входов функционального преобразователи и сумматора, другой

вход сумматора соединен с выходом функционального преобразователя, на другой вход которого подан выход источника ОПОРНОГО напряжения, выхо сумматора соединен с одним из входов разностного устройства, другой вход которого соединен с выходом формирователя тахометрической обратной связи, выход разностного устройства соединен с входом регулятора .

На фиг.1 дана блок-схема предлагаемого насоса; на фиг.2 - схема , работы формирователя обратной связи.

Роликовый насос содержит регулятор I, двигатель 2, редуктор 3, насосную головку 4, формирователь 5 тахометрической обратной связи, преобразователь 6 ток-напряжение, разностное устройство 7, функциональный преобразователь 8, сумматор 9, источник 10 опорного напряжения.

Функциональный преобразователь представляет собой аналоговую злектронную схему, реализующую следующую функциональную зависимость:

а/

..n0 .q). Ув.ф.п..

де и9ь„.р.„

-выходное- напряжение функционального преобразователя;

-напряжение на входе

8. Т.ч. функционального преобразователя;

-заранее устанавливаемое опорное напряжение.

б/

)(.ip.r (..(p:n-V np«

tJe.q).

Аналоговая электронная схема состоит из двух операционных усилителей общего назначения, на одном из которых собран регулируемый источник опорного отрицательного напряжения, а на другом - инвертирующий сумматор с диодной отсечкой в положительной области .

Разностное устройство представляет собой дифференциальный усилитель, на неинвертирующий вход которого прг дан сигнал тахометрической отрицательной обратной связи, а на инвертирующий вход - сигнал формирователя токовой обратной связи. Элементы, составляющие токовую обратную связь, объединены пунктирной линией.-.Роликовый насос работает следующим образом.

При вращении двигателя на выходе формирователя 5 тахометрической обратной связи появляется напряжение пропорциональное скорости вращения вала двигателя, а на выходе формирователя токовой обратной связи (на фиг.1 объединен пунктирной линией) формируется напряжение, зависящее от тока якоря двигателя, как показано вьше. На выходе разностного устройства 7 вырабатывается сигнал, представляющий собой разность напряжения тахометри ческой отрицательной обратной связи и напряжения токовой обратной связи Результирующий сигнал обратных связей, образованный разностным устрой ством 7, подается на вход регулятора 1, в котором вычитается из еиг нала i cтaнoвки, и образованная раз ность усиливается усилителем рассогласования. Знаки обратных связей подобраны таким образом, {побы тахометрическая обратная связь была всегда отрицательной, а токовая св является положительной при токе якоря и отрицательной при t 1яо , где lj){,- ток, при котором влияние токо вой связи равно нулю, являющийся корнем уравнения -pilpilso- o« p,Ieo0 Как следует из описания функционального преобразователя, напряжение на выходе формирователя токог вой связи зависит от тока якоря и выбранных коэффициентов и /J-z и величины опорного напряжения U о(, . В работе формирователя можно выделить 3 -Области: ,1«ор--р Ьо, для этой области токовая связь явля ся положительной и пропорциональной току якоря); lleb,x.q.(PI -4on1 Р «Г 1 , Jon Аал -г . -:г оп--я «о р, -р; (токовая связЪ является положительной, но глубина ее уменьшается с ув личением тока якоря; при г Р Uon т: япияние токовой связи равно нулю)) в) 4b,x..n-pilPIr ot,) при Ц «0 (токовая связь является отрицательной и вызывает ограничение икорного тока) . Подбором коэффициентов ftt и величины опорного напряжения Поп можно обеспечить. такую величину токовой обратной связи, которая в сочетании с тахометрической отрицательной обратной связью позволяет ; обеспечить оптимальные условия работы двигателя с якорным током близким к номинальному в более широком диапазоне изменений угловых скоростей, при сохранении требуемой жесткости механической характеристики на.соса; предотвратить появление якорных токов, превышающих допустимые токи ког1мутации, возникающие при больших нагрузках и при резком разгоне двигателя , Исследования роликового насоса крови на стенде и в эксперименте на животных (собаках) выявили следующие его характеристики: диапазон per гулирования объемной скорости кровотока на трубке диаметром 12 мм от 50 мл/мин до 12 л/мин; время разгона, насоса в режиме Старт-стоп во всем диапазоне 95 мс. Указанные характеристики определяют универсальность предлагаемого насоса и позволяют использовать его при различных методиках перфузии коронарных сосудов, при которых тре- буется точная подача малых объёмов крови (до 300 мл/мин), кроме того, при проведении полного исусственного кровообращения на пульсирующем, потоке и вспомогательного кровообращения синхронно с фазой сердечной деятельности требуются мгновенные значения объемной скорости до 12 л/мин. Указанные преимущества позволяют расширить диапазон регулирования объемной скорости кровотока и увеличить быстродействие насоса, что позволяет использовать его для проведения пульсирующей перфузии, улучшающей микроциркуляцию, кровоток в мозге, сердце, почках а также применять насос для обходов левого и правого желудочков при шунтировании сердца,что является одним из эффективнейших методов вспомогательного кровообращения.

и

roe

f.fifl/aH

РОЛИКОВЫЙ НАСОС КРОВИ,содержащий последовательно соединенные насосную головку, редуктор, двигатель постоянного тока, регулятор, а также формирователь тахометрической обратной связи, причем один из вьзходов двигателя поступает на вход формирователя тахометрической обратной связи, отличающийс я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования объемной скорости кровотока, блок управления дополнительно снабжен преобразователем ток-напряжение, сумматором, функциональным преобразователем, источником опорного напряжения, разностным устройством, причем вход npe-f образователя ток-напряжение подсоединен к якорной обмотке двигателя постоянного тока, а его выход - к одному из входов функционального преобразователя и сумматора, другой вход сумматора соединен с выходом функ- . ционального преобразователя, на другой вход которого подан выход источника опорного напряжения, выход сумматора соединен с одним из входов разностного устройства, другйй вход Щ которого соединен с выходом (Л вателя тахометрической обратной связи, выход разностного устройства соединен с входом регулятора.

Условные обозначен/и :

-х-лаг npeofpa oeame a ок-иапря)нение

-дг-/гв Функционального

npeoffpa ffSamejf

. cuzffa/i токооои od pomHoft с8язи

n.(Ur.)

Фиг. 2