Аппарат искусственного кровообращения Советский патент 1986 года по МПК A61M1/10 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к аппаратуре искусственного кровообращения и может найти применение для осуществления в условиях как обычных кардио хирургических операционных, так барокамер полного искусственного кровообращения при операциях на открытом сердце и для проведения вспомогательного кровообращения как до, так и после операции.

Цель изобретения - обеспечение перехода с искусственного кровообращения на вспомогательное.

На чертеже представлена схема предлагаемого аппарата.

Аппарат со держит оксигенатор 1 крови, выход которого соединен через десятиходовой трехпозиционный распределитель 2 с входами артериального мембранного насосного блока 3, а вход - с выходом сосуда 4 резервной крови, входы которого подклчены к выходам насосов-отсасывате- лей 5. Выходы артериального насосного блока 3 соединены через распределитель 2 с входом теплообменника 6, а дозатор 7 газов подключен к газовому входу оксигенатора 1 крови Артериальный насосный блок 3 подключен также к выходам его системы 8 управления, входы которой подключены к выходам электропневматически преобразователей 9 и 10, причем входы последних подключены соответственно к прямому и инверсному выходам кардиосинхронизатора 11.

Артериальный насосный блок 3 содержит две насосные JгcJЛoвки 12 и 13,1 каждая из которых включает соответственно приводные камеры 14 и 15, мембраны 16 и 17, насосные камеры 18 и 19, причем мембраны 16 и 17 установлены соответственно на штоках 20 и 21. Насосные камеры 18 и 19 снабжены входными 22 н 23 к выходными 24 и 25 клапанами соответственно, а камера 18 - дополнитель-« ным выходным штуцером 26. . Система 8 управления артериальным насосным блоком 3 состоит из двух концевых выключателей 27 и 28, переключателя 29, тpexxoдoвo o двух позиционного распределителя 30 с ручным управлением, нормально закрытого 31 и нормально открытого 32 трехходовых двухпозиционных распределителей, двух нормально открытых клапанов 33 и 34, регулятора произ

водительности 35 и регулятора ударного объема, выполненного в виде коромысла 36, по концам связанного со штоками 20 и 21 насосного блока 3 при помощи кулисных механизмов 37 и 38 и в средней части закрепленного на подвижной оси 39 вращения.

Выход концевого выключателя 27 соединен с одним из вх одов переключателя 29 и с управляющим входом нормально открытого клапана 34, а выход концевого выключателя 28 с вторым входом переключателя 29 н с управляющим входом нормально открытого клапана 33. Выход переключателя 29 соединен через распределитель 30 с управляющими входами нормально закрытого 31 и нормально открытого 32 распределителей, входы возврата которых соединены с выходом электропневматического преобразователя 10, вход которого ч:оединен с инверсным выходом кардиосинхронизатора 11, прямой выход которого подключен через электропневматический преобразователь 9 к второму входу распределителя 30 с ручным управлением. Выход регулятора 35 производительности подключен через нормально открытый клапан 33 и нормально закрытый распределитель 31 к приводной камере 14 насосной головки 12 и через нормально открытый клапан 34 и. нормально открытый распределитель 32 - к приводной камере 15 насосной головки 13.

Насосы-отсасыватели 5 состоят из насосных головок 40 и 41, включающих каждая соответственно приводные камеры 42 и 43, мембраны 44 и 45, насосные камеры 46 и 47, причем мембраны 44 и 45 соединены между собой штоком 48, в средней части которого закреплен рычаг 49. Насосные камеры 46 и 47 снабжены входными 50 и 51 и выходными 52 и 53 клапанами.

Система управления каждым насо- сом-отсасывателем 5 состоит из двух конечных выключателей 54 и , переключателя 56, четырехходового двух- позиционного распределителя 57 и регулятора производительности 58.

Выходы конечных выключателей 54 и 55 соединены соответственйо с вхо- дами переключателя 56, выход которого подключен к управляющему входу распределителя 57. Выход регулятора 58 производительности соединен с

входом распределителя 57, а выходы последнего - соответственно с приводными камерами 42 и 43 насосных головок 40 и 41.

Аппарат содержит также магистрали 59 и 60 для подключения сосуда 4 резервной крови и выхода теплообменника 6 соответственно к вене и артерии больного и магистрали 61 и 62 для соединения выходов насосов-отса- сывателей 5 с сосудом 4 резервной крови. Магистрали 63 и 64 служат для периодического подключения входов насосов-отсасывателей 5 к полости раны больного.

Аппарат работает следующим образом.

Режим полного искусственного кровообращения: кардиосинхронизатор 11 выключают, десятиходовой трехпо- зиционный 2 и трехходовой двухпози- ционный 30 распределители устанавливают в первую позицию. При этом распределитель 2 коммутирует выход оксигенатора 1 с входными клапанами 22 и 23 насосного блока 3, а вход теплообменника 6 - с выходными 24 и 25, штуцер 26 - с закрытым ходом распределителя 2, а распределитель 30 - выход переключателя 29 с управляющими входами распределителей 31 и 32. В исходном состоянии системы 8 управления насосным блоком 3 нормально закрытый распределитель 31 закрыт, а нормально открытый распределитель 32 и клапаны 33 и 34 открыты. При этом приводная камера 14 насосной головки 12 сообщается через распределитель 31 с атмосферой, а приводная камера 15 насосной головки 1,3 сообщена через распределитель 32 и клапан 34 с выходом регулятора 35 производительности. Магистраль 59 подключают к вене больного, по которой кровь самотеком поступает в сосуд 4 резервной крови, оттуда в оксигенатор 1, где она насыщается кислородом, поступающим из дозатора 7 газов, и из оксигенатора 1 через распределитель 2, клапаны 22 и 23 - в насосные камеры 18 и 19, откуда затем через клапаны 24 и 25 и распределитель 2 - в теплообменник 6 и магистраль 60, которую затем подключают к артерии больного.

При включении системы 8 управления насосным блоком 3 газ с регулятора 35 производительности поступает через нормально открытый клапан

2174184 .

34 и нормально открытый распределитель 32 в приводную камеру 15 насосной головки 13. Под воздействием газа мембрана 17 перемещается, на5 гнетая кровь через клапан 25, распределитель 2, теплообменник 6 и магистраль 60 в артерию больного. Мембрана 16 насосной головки 12, кинематически связанная с мембраной

10 17, в это время перемещается в противоположную сторону, всасывая кровь из оксигенатора 1 через распределитель 2 и клапан 22 в насосную камеру 18 этой головки. При достижении

15 мембраной 16 заднего крайнего положения срабатывает концевой выключатель 27, импульсный сигнаш которого поступает на один из входов переключателя 29 и на управляющий вход

20 нормально открытого клапан 34, который закрывается и прерывает доступ газа из регулятора 35 производительности в приводную камеру 15 насосной Головки 13, предотвращая ее от

25 излишнего переполнения газом. По

импульсному сигналу концевого выключателя 27 переключатель 29 вырабатывает единичный сигнал, который проходит через распределитель 30 и

30 поступает на управляющие входы нормально закрытого и нормально открытого распределителей 31 и 32. Последг ние меняют свои положения, в результате чего газ из приводной камеры 15 насосной головки 13 сбрасывается через распределитель 32 в атмосферу, а в приводную камеру; 14 насосной головки 12 поступает газ с выхода регулятора 35 производительности че- рез нормально открытый клапан 33 к ,распределитель 31. В результате этого мембрана 16 перемещается в сторог ну крайнего переднего положения, вытесняя кровь из насосной головки 18 через клапан 24, распределитель

2, теплообменник 6 и магистраль 60 в артерию больного. Одновременно мембрана 17 насосной головки 13 перемещается в сторону заднего положения, всасывая кровь из оксигена50 тора 1 через распределитель 2 и клапан 23. При достижении мембраной 17 насосной головки 13 крайнего заднего положения срабатывает конечный выключатель 28, с выхода .которого

55 импульсный сигнал поступает на второй вход переключателя 29 и на управляющий вход нормально открытого клапана 33, который в результате

35

40

этого закрывается и прекращает доступ газа в приводную камеру 14 насосной головки 12. По импульсному сигналу концевого выключателя 28 на выходе переключателя 29 будет нулевой сигнал, и распределители 31 и 32 возвращаются в исходное поло жение, в результате чего газ из приводной камеры 14 насосной головки 12 сбрасывается через распределитель 31 в атмосферу, а в приводную камеру 15 насосной головки 13 газ поступает через клапан 34 и распределитель 32 с регулятора 35 производительности, и цикл работы артериального насосного блока в режиме полного искусственного кровообращения повторяется.

При этом регулирование величины ударного объема осуществляется перемещением оси 39 вращения коромысла 36 относительно концевы:{ выключателей 27 и 28. При приближении оси 39 к выключателям 27 и 28 уменьшается величина хода мембран 16 и 17, а при удалении оси от выключателей 27 и 28 величина хода увеличивается. . Таким образом реализуется регулирование величины ударного объема, которая пропорциональна величине хода мембран 16 и 17s причем изменение величины ударного объема не влияет практически на производительность насоса, так как задние крайние положения мембран при этом всегда постоянны. Регулирование производительности- насоса осуществляется регулятором 35 производительности tдроссельного типа.

Насосы-отсасыватели 5 в режиме полного искусственного кровообращения предназначены для отсасьшания крови из полости раны и возврата ее в систему аппарат-больной. Работают они следующим образом. В ис ходном положении распределитель 57 соединяет приврдную камеру 43 насосной головки 41 с выходом регулятора 58, а приводную камеру 42 насосной головки 40 - с атмосферой. При вклю- чении насоса-отсасывателя Э газ с регулятора 58 производитель ности поступает через распределитель 57 в приводную камеру 43 насосной головки 41. Под воздействием этого . газа мембрана 45 перемещае1тся, вытесняя кровь через клапан 53 и магистраль 61 в сосуд 4 резервной кроаи. Одновременно мембрана 44 насосной головки 49 перемещается в противоположную сторону, всасывая кровь из полости раны через магистрали 63 5 и клапан 50. При достижении мембраной 44 крайнего заднего положения срабатывает конечный выключатель 55, по импульсному сигналу которого на выходе переключателя 56 будет

iO единичный сигнсШ, который меняет состояние распределителя 57, в результате чего газ из приводной камеры 43 насосной головки 41 сбрасывается в атмосферу, а в приводную

15 камеру 42 насосной головки 40 начинает поступать газ с регулятора 58 производительности. Мембраны 44 и 45 начинают перемещаться в обратную сторону, в результате чего кровь

20 из насосной камеры 46 через клапан 52 по магистрали 61 поступает в сосуд 4 резервной крови,а в насосную камеру 47 кровь поступает из полости раны через магистрали 63

25 и клапан 51. При достижении мембраной 44 насосной головки 40 заднего Крайнего положения срабатывает конечный выключатель 54, по импульсному сигналу которого на выходе пере30 ключателя 56 будет нулевой сигнал, в результате чего распределитель 57 вернется в исходное положение, и цикл работы насоса-отсасывателя повторяется.

5, Аналогично работает второй на- сос-отсасыватель 5.

В режиме вспомогательного кровообращения по методике веноартериаль- ной перфузии аппарат работает следующим образом.

Магистрали 59 и 60 по-прежнему, как и при полном искусственном кровообращении, подключены соответственно к вене и артерий больного. Рас- пределитель 30 с ручным управлением переключают во вторую позицию. При этом выход переключателя 29 подключа- ется к закрытому ходу распределителя 30, а выход злектропневматичес кого преобразователя 9 - к управля- ющим входам распределителей 31 и 32, в результате чего, если даже на управляющих входах в момент переключения распределителя 30 был еди5 ничный сигнал, он станет нулевым, так как эти входы сообщатся через электропневматический преобразователь 9 с атмосферой. Распределители

31 и 32 при этом займут исходное положение, при котором выход регулятора 35 производительности подключается через клапан 34 и распределитель 32 с приводной камерой 15 насосной головки 13, а приводная камера 14 насосной головки 12 сообщается через распределитель 31 с атмосферой. Под воздействием газа мембрана 17 насосной головки 13 переместится в переднее крайнее положение, а мембрана 16 насосной головки 12 - в крайнее заднее положение. При достижении мембраной 16 крайнего заднего положения сработает концевой выключатель 27, сигнал которого закроет клапан 34, и доступ газа с регулятора 35 производительности в приводную камеру 15 насосной головки 13 прекратится, насосный блок 3 остановится. По сигнал концевого выключателя 27 на выходе переключателя 29 появляется единичный сигнал, который не проходит через распределитель 30, и поэтому состояние распределителей 3.1 и 32 не меняется. Насосный блок 3 будет находиться в ждущем режиме до тех пор пока не появится электросигнал с прямого выхода кардиосинхронизатора 11. Потом переключают во вторую позицию распределитель 2, который в этом случае коммутирует выход оксигенатора 1 с входным клапаном 22 насосной головки 12, вход теплообменника - с ее выходным клапаном 24, штуцер 26 с закрытым ходом распределителя 2, входной 23 и выхоной 25 ;клапаны ; насосной головки 13 - с атмосферой. После переключения распределителя 2 во.вторую позицию включают кардиосинкронизатор 11. Если при этом электросигнал появится на инверсном выходе кардиосинхронизатора 11, что соответствует фазе сердечной систолы больного то с выхода электропневматического преобразователя 10 поступает единичный пневматический сигнал на входе возврата в исходное положение распределителей 3 1 и 32, которые в это время и находились в этом положении Поэтому в состоянии насосного блока изменения не произойдет, он по-прежнему будет находиться в ждущем режиме. Возможность насосного блока 3 находиться в ждущие режиме обеспечивает безопасность вспомогательного кровообращения как в период пуска.

15

20

17418

так и в случае исчезновения электросигнала, так как при этом насос не препятствует естественному кровотоку. Если в момент включения кардиосинхро- 5 низатора 11 появится сигнал на прямом выходе, что соответстувет фазе сердечной диастолы больного, то с вйхода электропневматического преобразователя 9 единичный пневмосигнал 10 поступит на управляющие входы распределителей 3 1 и 32, которые поменяют свое первоначальное положение на второе, в результате чего выход регулятора 35 производительности подключится через клапан 33 и рас- ,. пределитель 31 к приводной камере

14насосной г оловки 12, а приводная камера 15 насосной головки 13 сообщается через распределитель 32 с атмосферой. Под воздействием газа мембрана 16 насосной головки 12 начинает перемещаться в переднее положение, вытесняя кровь из насосной камеры 18 через клапан 24, распреде25 литель 2, теплообменник 6 и магистраль 60 в артерию больного. Мембрана 17 насосной головки 13 в это время перемещается в заднее положение. При достижении мембраной 17 крайнего заднего положения срабатывает концевой, выключатель 28, по сигналу которого клапан 33 закроется, прекратив доступ газа в приводную камеру 14 насосной головки 12, и она остановится. При наступлении фазы сердечной систолы на прямом выходе кардиосинхронизатора 11 будет нулевой электросигнал, а на инверсном выходе - единичный. Единичный сигнал преобразуется электропневмопреобра- зователем 10 в пневматический и он поступает на входы возврата распределителей 31 и 32, благодаря чему они возвращаются в первоначальное положение. В результате этого газ из приводной камеры 14 насосной головки 12 сбрасьшается в атмосферу через распределитель 31, а газ с выхода регулятора 35 производительности поступает через клапан 34 и

распределитель 32 в приводную камеру

15насосной головки 13, и мембрана 17 переместится в переднее положение, а мембрана 16 в заднее. При этом кровь из оксигенатора 1 пос55 тупает в насосную камеру ТВ насосной головки 12. При достижении мембраной. 16 крайнего- заднего положения срабатывает концевой выключатель

30

35

40

45

J

27, по сигналу которого закрывается клапан 34, прекращая доступ газа в приводную камеру 15 насосной головки 13. После этого насосный блок 3 будет находиться в неподвижном состоянии до тех пор, пока не наступит сердечная диастола и не появится электросигнал на прямом выходе кар- диосунхронизатора 11, с появлением которого цикл работы насосного блока 3 в режиме веноартериальной перфузии повторяется. Таким образом, в этом режиме работы аппарата кровь, поступавшая самотеком по магистргши 59 через сосуд 4 резервной крови в оксигенатор 1, в период сердечной сие толы всасывается в насосную камеру 18 насосной головки 12, аз период сердечной диастолы она вытесняется « из нее в артерию больного. Насосная камера 19 насосной головкм 13 в это время всегда сообщена через распределитель 2 с атмосферой. Объем крови, подаваемой насосным блоком 3 за цикл, регулируется регулятором ударного объема аналогично тому, как в режиме полного искусственного кровообращения.

В режиме артерио-артериальной контрпульсации аппарат работает следующим образом.

1741810

Переключение аппарата с полного искусственного кровообращения на режим артерио-артериальной контрпульсации осуществлйется так же как и

5 в режиме вено-артериальной перфузии. Отличие заключается лишь в том, что распределитель 2 переключают в третью позицию, а магистраль 59 отключают от больного. При этом распреде10 литель 2 коммутирует между собой входной 22 и выходной 24 клапаны насосной головки 12, штуцер 26 с помощью того же распределителя подключается к входу теплообменника

15 6, а входной 23 и выходной 25 клапаны насосной головки 13 сообщаются с атмосферой. После включения кардио- синхронизатора 11 работа электропневматических преобразователей 9

20 и 10 и системы 8 управления насосным блоком 3 происходит аналогично работе ее в режиме веноартериальной перфузии. При этом насосная головка 12 в период сердечной систолы заби25 рает кровь из артерии больного через магистраль 60 и теплообменник 6, а в период сердечной диастолы эта кровь этой же головкой нагнетается в артерию через штуцер 26, теплообменник 6 и маги30

страль 60.

Редактор М.Дылын

Составитель А.Макеев

Техред А.Бабинец Корректор Л. Пилнпёнко

1025/8 Тираж 659Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 1-13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

,ии.Ч.- -..в-«.Mi-

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4