Устройство для испытания искусственных клапанов сердца Советский патент 1986 года по МПК A61F2/24 

1

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано дня испытания искусственных клапанов сердца.

Целью изобретения является увеличение срока службы за счет конструктивных особенностей устройства.

На чертеже представлена пневмогид- равлическая схема устройства для испытания искусственных клапанов сердца. :

Устройство содержит пневмогидро- аккумулятор I, диафрагменный насос 2 с обоймой для установки в ней испытуемого клапана 3 и управляемым клапаном 4, источник 5 давления, блок 6 управления работой насоса, стабилизаторы 7, 8 и 9 давления, а также бдток 10 контроля параметров испытаний.

Блок 6 управления состоит из регулируемого плоского кулачка 11, кинематически связанного с приводом 12, у которого регулируется частота вращения, постоянного дросселя 13 и сопла 14, причем дроссель 13 является соплом эжектора 15. Рабочая поверхность 16 кулачка 11 и сопло 14 образуют переменный дроссель сопло - заслонка. Размеры кулачка выбирают, исходя из соображений, что радиус кривизны рабочей поверхности 16 кулачка должен быть таким, чтобы при нулевом зазоре между соплом 14 и рабочей поверхностью 16 кулачка 11 давление на выходе постоянного дросселя 13 было меньше давления на его входе не более, чем на 25 %. Источ- ник 5 давления, стабилизатор 9 давления, постоянный дроссель 13 и переменный дроссель сопло - заслонка соединены последовательно, а приемный патрубок 17 (выход дросселя 13) эжектора 15 соединен с пневматическим входом насоса 2 и блоком 10 контроля, Кроме этого, эжектор 15 снабжен устройством для изменения начального (максимального) зазора между соплом 14 и кулачком 11 (не показано). При этом минимальный зазор между указанными поверхностями регулируется за счет изменения величины хода кулачка 1I. Величины максимального и минимального зазоров определяют давление в фазах . всасьшания и нагнетания насоса 2 соответственно, of которых в свою , очередь зависят скорости нарастания давления на входе и выходе клапана

12437222

3 (скорости всасывания и нагнетания рабочей жидкости).

Диафрагменный насос 2 состоит из мембранной камеры 18, разделенной

5 мембраной 19 на рабочую 20 и пневматическую 21 полости, и обоймы 22 для установки испытуемого клапана 3. Стенки обоймы 22 выполнены из оптически прозрачного материала. Это

позволяет производить визуальную

оценку работоспособности искусственных клапанов сердца.

Управляемый клапан 4 представляет собой одномембранный элемент с соп 5 лом 23, проточной 24 и глухой 25 ка- 4 мерами, разделенные мембраной 26. Мембрана 26 и сопло 23 образуют гидравлический контакт клапана 4. Геометрические размеры клапана 4, ход

20 и масса мембраны 26 выбираются из расчета обеспечения его высокого быстродействия и минимального перепада давления на мембране 26, при котором происходит замыкание .(размыкание) гидравлического контакта кла25

пана 4.

Рабочая полость 20 камеры 18 подсоединена к выходу клапана 3 и к проточной камере 24. Вход испытуемо30 го клапана 3 и сопло 23 соединены с гидравлическим входом- пневмогидроаккумулятора 1„ Пневматический вход пневмогидроаккумулятора 1 подключен к источнику 5 давления через стаби35 лизатор 7 давления. Пневмогидроакку- мулятор 1 и стабилизатор 7 давления .вьшолняют функцию задатчика давления открытия клапана 3. Глухая камера 25 клапана 4 соединена с источником 5

40 давления через стабилизатор 8 давления. Управляемый клапан 4 и стабилизатор 8 давления являются задатчиком давления закрытия клапана 3. Выходы стабилизатора давления 7 и 8 подсое45 динены к блоку 10 контроля. Блок 10 контроля предназначен Для измерения давлений открытия и закрытия клапана 3j а также для измерения экстремальных значений пульсирующего давления

50 в полости 21 насоса 2. Для исключения влияния инерционных свойств коммуникационных каналов на динамику систе№1 насос 2 - эжектор 15 длина канала, соединяющего приемный пат55 рубок 17 и полость 21, и его объем должны быть минимальными.

С п омощью соответствующих задатчи- ков давления устанавливаются необхопана 4.

Рабочая полость 20 камеры 18 подсоединена к выходу клапана 3 и к проточной камере 24. Вход испытуемого клапана 3 и сопло 23 соединены с гидравлическим входом- пневмогидроаккумулятора 1„ Пневматический вход пневмогидроаккумулятора 1 подключен к источнику 5 давления через стабилизатор 7 давления. Пневмогидроакку- мулятор 1 и стабилизатор 7 давления .вьшолняют функцию задатчика давления открытия клапана 3. Глухая камера 25 клапана 4 соединена с источником 5

давления через стабилизатор 8 давления. Управляемый клапан 4 и стабилизатор 8 давления являются задатчиком давления закрытия клапана 3. Выходы стабилизатора давления 7 и 8 подсоединены к блоку 10 контроля. Блок 10 контроля предназначен Для измерения давлений открытия и закрытия клапана 3j а также для измерения экстремальных значений пульсирующего давления

в полости 21 насоса 2. Для исключения влияния инерционных свойств коммуникационных каналов на динамику систе№1 насос 2 - эжектор 15 длина канала, соединяющего приемный патрубок 17 и полость 21, и его объем должны быть минимальными.

С п омощью соответствующих задатчи- ков давления устанавливаются необходимые давления на вхбДе и выходе кла пана 3. С помощью соответствующих устройств устанавливаются необходимые давления в пневматической полости 21 насоса 2 в фазах всасьгоания (положение кулачка 11, соответствующее максимальному зазору между соплом 14 и его рабочей поверхностью 16) и нагнетания (положение кулачка 11, соответствующее минимальному зазору между соплом 14 и его рабочей поверхностью 16).. При этом давление на входе клапана 3 определяется как разность давлений в пневмогидроакку- муляторе 1 и полости 20 в фазе всасывания, а давление на выходе клапана 3 - как разность давлений в камере 25 клапана 4 и пневмогидроаккумулято ре 1. Из расчета обеспечения необходимой скорости нарастания давления на входе клапана 3 давление в полости 21 в фазе нагнетания должно превышать давление в камере 25 на 30 - 100 мм рт.ст. Для исключения возможности возникновения кавитации в рабочей полости 20 насоса 2 при высокой частоте испытаний минимальное значение пульсирующего давления в полости 21 должно быть выше атмосферного и может быть увеличено за счет уменьшения величины начального зазора между соплом 14 и рабочей поверхностью 16 кулачка 11. А так как в этом случае давление в полости 20 в фазе всасывания будет также выше атмосферного, то величины давлений открытия и закрытия клапана 3 необходимо увеличить на величину превьшзения давления в полости 20 над атмосферным. Необходимая частота испытаний устанавливается с помощью привода 12. Испыта- .ния на безотказность проводятся на частоте 25 Гц и вьш1е. Превышение давления в полости 20 над атмосферным должно составлять при этом не менее 0,6 кг/см. Во время испытаний на безотказность можно периодически проводить оценку работоспособности клапана 3 на физиологической частоте (объем полости 20 составляет 100 смЗ).

.Устройство для испытания искусственных клапанов сердца работает следующим-образом.

При вращении кулачка 11 с рабочей частотой зазор между торцовой и рабочей 16 поверхностями сопла 14 и кулачка 1) периодически изменяется.

437224

При уменьшении величины указанного зазора (фаза нагнетания) истечение газа через дроссель 13 и из полости 21 в атмосферу уменьшается, а 5 давление в полостях 20 и 21 нарастает. При повьштении давления газа до величины, равной или превьшзающей давление в пневмогидроаккумуляторе 1, клапан 3 закрывается, а при дав10 лении газа, равном или превышающем давление в глухой камере 25, гидравлический контакт клапана 4 замыкается, а жидкость из рабочей полости

20переливается в пневмогидроаккуму- 5 лятор 1 через проточную камеру 24 и

сопло 23. В этот момент давление в полости 21 равно делению на выходе стабилизатора 8 давления. Происходит повьш1енне уровня жидкости в

0 пневногидроаккумуляторе 1. В конце фазы нагнетания (минимальный зазор) давление в полости 21 равно максимальному значению и определяется величиной указанного зазора. При уве5 личении величины зазора, (фаза всасывания) между соплом 14 и рабочей поверхностью 16 кулачка скорость газа, истекающего через дроссель 13 и сопло 14 в атмосферу, увеличивается,

Q происходит интенсивный переход потенциальной энергии сжатого газа в кинетическую. Давление в полостях 20 и

21резко-падает. При величине давления в полости 21, равной или меньшей величины давления в камере 25, гидравлический контакт клапана 4 размыкается, а при давлении газа, равном или меньшем давления в пневмогидроаккумуляторе I, открьтается клапан

3, а жидкость из пневмогидроаккуму- лятора I через клапан 3 переливается в полость 20. В этот момент давление в полости 20 равно давлению в пневмогидроаккумуляторе 1. Происходит понижение уровня жидкости в пневмогидроаккумуляторе I. В конце фазы всасывания (максимальный зазор) давление в полости 21 равно минимальному значению и определяется величиной зазо- д ра. При уменьшении величины зазора между соплом 14 и рабочей поверхностью 16 кулачка I1 цикл работы устройства повторяется.

Предложенное устройство по сравне- 5, нию с известными обладает большим

сроком службы при испытаниях искусственных клапанов на безотказность. Кроме того, устройство позволяет про5

512437226

водить оценку работоспособности кла-и обеспечивает возможность одновре-

панов на физиологической частоте иманко испытьшать несколько клапанов,

определять ударный объем при услови-так как рабочая поверхность кулачка

ях, близких к Физиологическим, а при-может служить заслонкой дпя нескольвод насоса исключает кавитацию при сопел и управлять соот-

ресурсных испытаниях искусственныхветственно несколькими насоса клапанов сердца на высоких частотахми.