Гидродинамический стенд для испытаний протезов клапанов сердца Советский патент 1987 года по МПК A61F2/24 

(ftus, 1

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройст- вам для испытания протезов клапанов сердца, и может быть использовано для исследования гидродинамических характеристик клапанов.

Целью изобретения является повышение достоверности результатов испытаний,

На фиг,1 представлена блок-схема гидростенда; на фиг,2 - пример выполнения задатчика формы кривой пульсирующего давления.

Стенд содержит источник I постоянного давления, включающий гидростатическую емкость 2, вход которой соединен с выходом гидронасоса 3, циркуляционный контур 4, включающий гнездо 5 для клапана, соединенный с гнездом выходной патрубок 6, имеюшэнй форму восходящей части и дуги аорты, и под- 1шюченные к нему демпфер 7 и регулируемый дроссель 8, выход которого соединен с входом имитатора 9 венозного русла, а выход имита гора соединен с входом гидронасоса 3 источника 1 постоянного давления, блок Ю управления, включающий дифференциальный регулируемый дроссель I1, первый вход которого соединен с .гидростатической емкостью 2 источника 1 постоянного давления, второй - с имитатором 9 венозного русла, а его выход - с входом гнезда 5 для клапана, электроманометр 12, гидравлически связанный с гнездом 5 для клапана, элемент 13 сравнения, первый вход, которого соединен с выходом электроманометра 12, а второй - с задатчи- ком 14 формы кривой пульсирующего давления, а выход элемента 13 сравнения соединен с серводвигателем 15, ротор которого механически соединен с управляющим входом дифференциального регулируемого дросселя 11, При этом задатчик 14 формы кривой пульсирующего давления содержит L тумблеров 16, соединенных одним контактом с информационными шинами 17, ОЗУ 18 и через резисторы с шиной питания +5 В, а вторым - с общей точкой, формирователь адреса 19, соединенный с aдpecньпvш пшнами 20 ОЗУ 18, и ЦАП 21 соединенный с выходными шинами 22 ОЗУ 18, ОЗУ 18 вьшолнено в виде матриЩ) микросхем из столбцов 23-30 и строк 31-33, причем все адресные входы микросхем столбцов 23-30 мат5

0

5

рицы соответственно объединены и образуют адресные шины 20 ОЗУ 18, а одноименные входы Запись и Чтение микросхем столбцов 23-30 матри5 цы объединены и образуют соответствующие управляюшле шины 34 ОЗУ, одноименные выходы микросхем строк матрицы соответственно соединены и образуют выходные шины 22 ОЗУ, Вы0 ходные шины 22 ОЗУ соединены с соответствующими входами ЦАП 21, выход которого является выходом задатчика формы кривой пульсирующего давления.

При этом ОЗУ 18 выполнен в виде (n+m)-разрядного двоичного счетчика 35, младшие п разряды которого подключены к адресным шинам 20 ОЗУ 1В, а m старшие разряды - к управляющим входам мультиппексора 36, управляемые входы которого подключены i: выходам коммутатора 37, а вход (n+m)- разрядного двоичного счетчика 35 через ключ К2 соединен либо с вькгодом первого одновибратора 38, вход которого через RlCl-цепочку соединен с выходом второго одновибратора 39, вход Которого соединен с ключом К1 либо с выходом третьего одновибратора 40, вход которого через вторую К2С2-цепочку соединен с выходом четвертого одновибратора 41, вход ко то-г. рого соединен с выходом генератора импульсов 42„ при этом выходы Еторо- го и четвертого одновибраторов 39 и 41 соединены с управляемыми вхо,ами коммутатора 37, выходы которого подключены к управляе -1ым входам мультиплексора 36, выходы которого соединены с управляющими цинами 34 ОЗУ 18, Гидродинамический стенд ра.бо- тает следующим образом.

Постоянное давление рабочей жидкости, определяемое высотой располо5 жения гидростатической емкости 2 относительно дифференциального регулируемого дросселя 11 и равное Р где у - плотность рабочей жидкости, преобразуют в пульсирующее

Q давление P(t) в гнезде для клапана 5 перед испытуемым клапаном. Для этого мгновенное значение давления P(t) преобразуют электроманометром 12 в электрическое напряжение U(t), Ъ ка честве электроманометра 12 можно использовать, например, датчик давления ДИ-6 с измерительным устройством УИ-6, Дифференциальный регулируемьш дроссель может быть выполнен в виде

0

5

0

золотникового распределителя давлений.

Напряжение U(t) с электроманометра 12 поступает на вход элемента сравнения 13, на второй вход которо- го подается электрическое напряжение U(t) с задатчика 14 формы кривой пульсирующего давления (в качестве элемента сравнения 13 целесообразно использовать устройство, сумми- рующее электрические сигналы и построенное на базе операционного усилителя) . На выходе элемента сравнения 13 формируется разность напряжений U(t) - Up(t), которая поступает на серводвигатель 15, ротор которого, взаимодействуя с управляющим входом регулируемого дифференциального дросселя 11, изменяет давление на его выходе таким образом, что разность напряжений U(t) - ) становится равной нулю.

Таким образом происходит автоматическое слежение формы давления P(t) на выходе дросселя 11 за формой электрического напряжения ), генерируемого задатчиком 14 формы кривой пульсирующего давления. Под действием давления P(t) рабочая жидкость обтекает испытуемый клапан и через патрубок 6 и регулируемый дроссель 8 поступает в имитатор 9 венозного русла. Демпфер 7 и имитатор 9 вено зного русла моделируют эластичность соответственно аортапь- ного и венозного русла человека, при этом демпфер 7 выполнен в виде силь фона, что обеспечивает циркуляционному контуру 4 стабильность эластичных свойств и удобство эксплуатации.Из имитатора 9 венозного русла рабочая жидкость подается гидронасосом 3 в гидростатическую емкость 2 источника 1 постоянного давления, поддерживая уровень жидкости в ней постоян- ным, обеспечивая тем самым постоянство давления на входе в дифференциаль ньш дроссель 11.

Благодаря реализации на выходе дифференциального дроссепя 11 давления жидкости, по форме совпадающего с давлением в желудочке сердца, а также вследствие наличия в циркуляционном контуре 4 имитатора 9 веноз- ного русла и демпфера 7, выполненного в виде сильфона, повьшается гидродинамическое подобие потока, обтекающего испытуемый клапан, потоку в

живом организме, тем самым повышается достоверность результатов испытаний .

При этом форма напряжения Uo(t) генерируется следующим образом. Требуемая форма кривой пульсирующего давления P(t) (фиг.З) квантуется по времени в течение периода Т и полу- ченньге дискретные значения Pj (i 1,2,...) последовательно, начиная с первого, записываются в ОЗУ 18 задатчика 14 формы кривой пульсирующего давления. Шаг квантования опредеТ

ляется по формуле где

N - емкость ОЗУ в L-разрядных словах Для записи полученных дискретных значений Р ключ К2 формирователя 19 адреса ставится в положение Запись, с помощью L тумблеров набирается в двоичном коде значение Р и замыкается ключ К1 формирователя 19 адреса, в результате чего одновибратор ЗУ генерирует импульс Запись, Этот импульс через коммутатор 37 и мультиплексор 36 поступает на одну из управляющих шин 34 ОЗУ 18, записывая значение Р. в ячейку, определяемую состоянием двоичного счетчика 35 адреса. Этот же импульс, пройдя через R1 С1-цепочку, запускает однов.ибра- ,тор 38, который генерирует импульс, задержанный относительно импульса Запись на время действия последнего. Этот импульс поступает на вход двоичного счетчика 35 адреса, меняя его состояние на единицы, формируя тем самым адрес для записи следующего значения Pj . После окончания записи всех значений Р; кривой пульсирующего давления ключ К2 формирователя адреса ставится в положение Чтение, в результате чего через коммутатор 37 и мультиплексор 36 на управляющие шины 34 ОЗУ 18 поступает импульс считывания, генерируемый одновибратором 41, который запускается генератором импульсов 42, Этот импульс считывает информацию, записанную в ОЗУ по адресу, который определяется состоянием счетчика адреса 35 IB результате этого на выходных шинах 22 ОЗУ появляется код, соответствующий значению Р. . После каждого такта считывания состояние счетчика адреса 35 меняется на единицу импульсом, задержанным во времени относительно импульса считывания К2С2-цепочкой и

51299586

енерируемым одновибратором 40, Часота генератора импульсов 42 устанавивается равной значению

1

т N

f

п чт ще не за ло в ны го со ад оп в г я в

В результате на выходе ОЗУ I8 появляется цифровая информация, которая после преобразования ее ЦАП 21 реализуется на выходе формирователя 14 формы кривой пульсирующего давления в виде напряжения ).

Формула изобретения

1, Гидродинамический стенд для испытаний протезов клапанов сердца, содержащий источник постоянного давления, циркуляционный контур, включающий последовательно соединенные гнездо для клапана, вьрсодной патрубок с демпфером, регулируемьй дроссель и блок управления, отличающийся тем, что, с целью повьшения достоверности результатов испытаний, источник постоянного давления выполнен в виде гидростатической емкости,- соединенной с выходом гидронасоса, циркуляционный контур снабжен имитатором венозного русла, вход которого связан гидравлически с регулируемым дросселем, а выход - с входом гидронасоса источника постоянного давления, при этом блок управления выполнен в виде дифференциального регулируемого дросселя, серводвигателя, элемента сравнения, электроманометра, задатчика формы кривой пульсирующего давления,причем управлйюпдай вход дифференциального регулируемого дросселя механически связан с ротором серводвигателя,сое- диненного с выходом элемента сраводин с задатчиком формы кривой пульсирующего давления, а второй - с вы- ходом электроманометра, при этом первый вход дифференциального регулируемого дросселя связан гидравлически с выходом гидростатической емкости

источника постоянного давления, второй - с имитатором венозного русла, а его выход - с гнездом для клапана циркуляционного контура, которое гидравлически связано с электроманомет- ром блока управления.

2. Гидродинамический стенд по п,1, отличающийся тем, что задатчик формы кривой пульсирующего давления блока управления выполнен в виде тумблеров, оперативного запоминающего устройства, цифроана- логового преобразователя и формирователя адреса, причем ин(|ормацион- ные входы оперативного запомина:юще- го устройства электрически соед;г нены соответственно с тумблерами, а его адресные и управляющие входы с формирователем адреса, при этом выход оперативного запоминающего устройства соединен с входом цифроаналогово- го преобразователя, выход которого является выходом задатчика формы кри- вой пульсирующего давления.

3, Гидродинамический стенд по п.2, отличающийся тем, что формирователь адреса задатчика формы кривой пульсирующего давления вьшолнен в виде генератора импульсов, четырех одновибраторов, двух RC-це- почек, коммутатора, мультиплексора и n+m-разрядного двоичного счетчика, младшие п разряды которого являются адресными выходами формирователя: адреса, а m старшие разряды.подключены к управляюпщм входам мультиплексора, при этом вход (n+m)-разрядного двоичного счетчика через первый ключ соединен либо с выходом первого одновибратора, вход которого через пер вую RC-цепочку соединен с выходом второго одновибратора, вход которого соединен с вторым ключом, либо с выходом третьего одновибратора, вход которого через вторую RC-цепочку соединен с выходом четвертого одновибратора, вход которого соединен с выходом генератора импульсов,при этом выходы второго и четвертого одновибраторов соединены с управляемыми входами коммутатора, соответствующие выходы которого подключены к управляемым вхойам мультиплексора, выходы которого являются управяющими выходами формирователя а,р;- реса.

4, Гидродинамический стенд по п,1, о тли ч ающи и с я тем, что демпфер циркуляционного контура выполнен в виде сильфона.

Редактор М.Циткина

Составитель В.Карельский

А.КравчукКорректор О, Луговая

Подписное

Заказ 957/3Тираж 596

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

фие. 2

Подписное

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано для испытания протезов клапанов сердца. Цель изобретения - повьшение достоверности результатов испытаний. Гидродинамический стенд для испытаний протезов клапанов сердца содержит источник 1 постоянного давления, блок 10 управления, электроманометр 12, элемент 13 сравнения, серводви- гатель 15, формирователь адреса,оперативное запоминающее устройство, цифроаналоговый преобразователь.Мгновенное значение давления P(t) преобразуется в напряжение U(t) и поступает на элемент 13 сравнения. Сюда же поступает и, (t) с задатчика 14. На выходе элемента 13 формируется сигнал, поступающий на серводвигатель 15. Происходит автоматическое слежение формы P(t) за формой U(,(t), Благодаря наличию дросселя 11, наличию в циркуляционном контуре 4 имитатора 9 венозного русла и демпфера 7, вьшолненного в виде сильфона, повышается гидродинамическое подобие потока потоку в живом организме, 3 з.п. ф-лы, 2 ил. С