Устройство управления протезом сердца Советский патент 1985 года по МПК A61M1/10 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано В- сердечной хирургии при полном замещении естественного сердца искус ственнь м, а также для облегчения дея тельности сердца при сердечно-сосудистых заболеваниях. Известно устройство управления протезом сердца, содержащее в каждом из двух каналов управления генератор сигналов изменения давления в пневмо полости желудочка протеза сердца, блоки задания частоты рабочих циклов, сервомеханизм, содержащий блок сравнения, датчик давления в пневмополости желудочка сердца, включенный в контур обратной связи, усилитель сигнала рассогласования, усилитель мощности, исполнительньй элемент, преобразуюи ий электрический сигнал рассогласования в пневматический сигнал изменения величины давления в пневмополости желудочка протеза сердца, и источники давления и вакуума lj . Однако используемые в этом устрой стве сервомеханизмы сложны и недостаточно надежны, в качестве исполнительных элементов в них, как правило, применяются дроссельные сервоклапаны непрерывного действия, имеющие недостаточно .большое быстродействие. Кроме тога, устройство сложно, имеет большие габариты и вес, не позволяет обеспечить достаточную точ ность слежения за изменением сигнало на входе сервомеханизма. Известно также устройство управле ния протезом сердца, содержащее гене ратор сигналов изменения давления в пневмополости желудочка протеза cepдцaj блок задания частоты рабочих циклов, блок задания времени систолы, блок задания амплитуды и формы сигналов, сервомеханизм, содержащий блок сравнения, датчик давления,вклю ченный в контур обратной связи,усилитель сигналов рассогласования,широтно импульсный модулятор, усилитель мощности, .электромеханический пневмопреобразователь с двумя соплами и источники давления и вакуума 2 . Однако релейный режим работы пнев моклапана, используемого в сервоклапане такого устройства, влечет за собой недопустимые пульсации давлени в пневмополости желудочка сердца, а также требует больигие расходы от 1 032 источников давления и вакуума, что увеличивает вес, габариты и потребляемую мощность устройства. Кроме того, используемый в устройстве сервомеханизм- являясь статической системой регулирования, имеет статическую ощибку, что влияет на точность слежения за входным для сервомеханизма сигналом. Целью изобретения является уменьшение габаритов источников давления и вакуума путем уменьшения расхода воздуха, а также уменьщение паразитных пульса1Ц1Й давления в желудочке протеза сердца. I Указанная цель достигается тем, что в устройстве управления протезом сердца, содержащем генератор сигналов изменения давления в пневмополости желудочка протеза сердца, блок задания частоты рабочих циклов, блок задания времени систолы, блок задания амплитуды и формы сигналов, сервомеханизм, содержащий блок сравнения , . датчик давления, включенный в контур обратной связи, усилитель сигнала рассогласования, широтиоимпульсньй модулятор, усилитель мощности, электромеханический пневмопреобразователь с двумя соплами, источники давления и вакуума, электромеханический пневмопреобразователь снабжен заслонкой для поочередного перекрытия сопел, покрытой со стороны сопел слоем упругого материала, твердостью 1-3 кг/см . Па чертеже изображена блок-схема одного канала управления предлагаемого устройства. Устройство содержит генератор 1, задающий электрический сигнал изменения давления в пневмополости желудочка протеза сердца, блок 2 -задания чистоты рабочих циклов протеза с.ердца, блок 3 задания времени систолы, лок 4 задания амплитуды и формы сигналов и сервомеханизм 5, в состав которого входят сравнивающее устройство 6, датчик 7 давления, усилитель 8 сигнала рассогласования, интегратор 9, широтноимпульсный модулятор 10, уси- литель мощности 11, исполнительный элемент 12, источник 13 избыточного давления, например компрессор,, ис точник 14 вакуума, например вакуумнасос . Исполнительньй элемент 12 представляет собой электромеханический пневмопреобразователь 15, например поляризованное пропорциональное электромагнитное поворотное пневмореле, с двумя соплами 16 и 17, помещенный в герметичный корпус 18, сооб щенный трубопроводом 19 с пневмополостью 20 желудочка 21 протеза сердца и датчиком 7 давления. Ось 22 электромеханического пневмопреобразователя 15 жестко соединена с заслонкой 23, расположенной над соплами 16 и 17 и имеющей со стороны сопел 16 и 17 достаточно толстый сло 24 упругого материала, например резины. Сопло 16 соединено с источником 13 избыточного давления,- а сопло 17 - с источником 14 вакуума. Блок 2 задания чистоты рабочих циклов протеза сердца и блок 3 задания времени подключены к соответствующим входам генератора 1, выход которого подключен к входу блока 4 задания амплитуды и формы сигналов. Один из входов сравнивающего устройства 6 подключен к выходу блока 4 задания амплитуды и формы сигналов, а другой к датчику давления 7, Выход сравнивающего устройства 6 через усилитель 8 сигнала рассогласова.ния и интегратор 9 подключен к входу широтноимпульсного модулятора 10, выход которого подключен к усилителю 11 мощности. Усилитель 11 мощности имеет дифференциальньй выход, соединенный с входом электромеханического пневмопреобразователя 15, например с обмоткой пропорционального поворотног пневмореле. Устройство работает следующим об разом. Генератор 1 вырабатывает двуполярный электрический си гнал, например сиг нал прямоугольной формы,частота котор го задается блоком 2 задания частот рабочих циклов протеза сердца, а полярность определяется блоком 3 задания времени систолы, например, таким образом, чтобы за время систо лы сигнал имел положительную полярность, а за время диастолы - отрицательную. С выхода генератора 1 сигнал поступает на вход блока 4 задания амплитуды и формы сигналов, в котором он преобразуется в сигнал требуемой формы и амплитуды в соответствии с задаваемой функцией изме нения давления в пневмополости 20 желудочка 21 протеза сердца в тече- 34 ние рабочего цикла протеза сердца. Преобразованный сигнал поступает на один из входов сравнивающего устройства 6, где сравнинается с сигналом, поступающим от датчика 7 давления. Сигнал рассогласования, полученный на выходе сравнивающего уст- ройства 6, усиливается усилителем 8 сигнала рассогласования, интегрируется интегратором 9 и поступает на вход широтноимпульс,ного модулятора 10.Когда сигнал на входе равен нулю, широтноимпульсный модулятор 10 вырабатывает симметричные разнополярные импульсы постоянной амплитуды, следующие с частотой настройки широтноимпульсного модулятора 10, которая выбирается приблизительно в 100010000 раз выше мазссимальной частоты рабочих циклов протеза сердца. При появлении на входе широтноимпульсного модулятора 10 проинтегрированного сигнала рассогласования длительность импульсов на выходе широтноимпульсного модулятора 10 меняется пропорционально интегралу величины этого сигнала, а период повторения импульсов остается неизменным. С выхода широтноимпульсного модулятора 10 после усиления в усилителе мощности 11 .импульсы поступают на вход электромеханического пневмопреобразователя 15, например на обмотку пропорционального электромаг 1итного поворотного пневмореле, причем импульсы одной полярности, например положительной, вызывают вращение оси 22 злек тромеханического пневмопреобразователя 15 в одну сторону, например, по часовойстрелке, а импульсы обратной полярности - в другую. При вращении оси 22 электромеханического пневмопреобразователя 15 по часовой стрелке заслонка 23 приближается к соплу 17. и удаляется от сопла 16, при этом уменьшается расход воздуха от источника вакуума 14 и увеличивается расход воздуха от источника избыточного давления 13. При вращении оси 22 против часовой стрелки заслонка 23 удаляется от сопла 17 и приближается к соплу 16, при этом увеличивается расход воздуха от источника вакуума 14 и уменьшается расход воздуха от источника избыточ ного давления 13. В зависимости от того, какой полярности поступает упранпяющий импульс с усилителя мощ

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПРОТ ЗОМ СЕРДЦА, содержащее генератор си налов изменения дайления в пневмополости желудочкапротеза сердца, блок задания частоты рабочих циклов блок задания времени систолы, блок задания амплитуды и формы сигналов. сервомеханизм, содержащий блок сравнения, датчик давления, .включенный в контур обратной связи, усилитель сигнала рассогласования, .широтноимпульсный модулятор, усилитель мощности, электромеханический пневмопреобразователь с двумя соплами, источники давления и вакуума, отличающееся тем, что, с целью уменьшения габаритов источников давления и вакуума путем уменьшения расхода воздуха, а также уменьшения паразитных пульсаций давления в желудочке протеза сердца, электромеханический пневмопреобразователь снабжен за- , слонкой для поочередного перекрытия сопел, покрытой со стороны сопел слоем упругого материала, твердостью 1-3 кг/см.