Аппарат искусственного кровообращения Советский патент 1977 года по МПК A61M1/00 

(54) АППАРАТ ИСКУССТВЕННОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ

Известны аппараты искусственного кровообращения, содержащие перфузионные насосы мембранного типа с электромеханическим приводом, системой ручного привода и системами регулирования и измерения час- тоты пульса и величины ударного объема, оксигенатор крови пенно-пленочного типа с системой сигнализации и остановки аппарата при критическом снижении уровня крови в оксигенаторе, теплообменник с системой измерения температуры крови и теплоносителя, сосуд резервной крови, подвижно закрепленный на вертикальной щтанге, фильтрловущку, газовые расходомеры, увлажнитель газов и магистральные трубы со сменными артериальными канюлями и венозными катетерами. Эти аппараты не исключают значи тельного влияния на частоту пульса колебаний напряжения электросети, влияния знакопеременных нагрузок электромеханического привода, колебаний гидродинамического соптивления в экстракорпоральной системе аппара Ремонт и эксплуатация таких аппаратов сопряжны с трудностями, так как электрические элеметы расположены по всему объему аппаратов,

Целью изобретения является создание такого аппарата искусственного крообраще- ния, в котором бы было уменьщено влияние знакопеременных нагрузок электромеханического привода, колебаний гидродинамического сопротивления в экстракорпоральной системе, а также колебаний напряжения в электросети на частоту пульса.

Это достигается путем стабилизации числа оборотов электродвигателя во всем диапазоне его регулирования. Для этого система регулирования частоты пульса выполнена в виде импульсной электронной схемы, выходной сигнал которой коммутирует полупроводниковые управляемые вентили, установленные в цепи электродвигателя, и в нее введена тахометрическая обратная связь по скорости вращения якоря электродвигателя.

Кроме того, для обеспечения синусоидального закона движения мембран двух перфузионных насосов, работакяцих в противофазе, и исключения погрещности их сдвига по фазе, средний диск крестовой муфты, входящий в механизм регулирования длины хода щтоков насосов, может быть шарнирно соединен с

ползуном кулисы, противоположные концы которой выполнены J3 виде штоков насосов.

Для упрощения конструкции ручного привода и исключения влияния усилия обратного хода упругих мембран перфузаонных насосов на закон движения их штоков устройство автоматического отключения из кинематической цепи электромеханического привода эле- ментов электродвигатель - червячный редуктор целесообразно выполтгать в виде муфты обгона двустороннего действия, обойма которой жестко связана с червячным колесом редуктора, ступица неподвижно закреплена на валу червячного колеса, а свободньгй конец водила муфты выполнен в виде валика с по садочным местом для фиксации съемной рукоятки.

Датчик регистрации величины хода штоков перфузионных насосов может быть выполнен в виде потенциометра и жестко связан с ходовым винтом системы регулирования величины ударного объема,а в измерительное устройство введены нелинейные электронные преобразователи сигналов потенциометра, включенные в цепь показывающего 1фибора через переключатель диапазонов его шкалы. Это уменьшает погрешность измерения величины ударного объема и обеспечивает возможность его отсчета по одной линейной шкале показывающего прибора,

Для упрощения процесса эксплуатации и конструкции системы измерения давления в артериальной магистрали аппарата, а также повышения точности измерения разделитель сред может быть выполнен в виде упругой трубки с глухим концом, герметично установленной внутри фильтра-ловушки и соеШГ- ненкой с манометром.

При выполнении мостовых схем систе1 ды измерения температуры крови и теплоноси- теля связанными с одним показывающим прибором через общий переключатель упрощается констр тсция предлагаемого аппарата и уменьшаются егэ габариты.

Для упрощения эксплуатации и ремонта аппарата целесообразно все элементы элект- росхемы и показывающие приборы смонтировать на отдельном выдвижном шасси, одна из стенок которого является лицевой панелью

Кроме того, для удаления посторонних взрывоопасных газовых смесей из аппарата, а также охлаждения электродвигателя и электросхемы в процессе работы в верх ней части аппарата на выдвижном щасси может быть установлен воздушный вентилятор.

дисками сосуда резервной крови, для чего на стержень пеногаситепьного устройства надета воронка, опирающаяся своей наружной кромкой в кольцевую проточку корпуса центробежной камеры сосуда резервной крови, а перфорироващ1ые пеногасительные диски, закрепленные на несуш.ем стержне,

имеют сферическую форму поверхности. При этом диски большего диаметра распо ложены выпуклостью вниз по направлешпо тока крови, а диски меньшего диаметра, че редуясь с дисками большего диаметра, рас- положены выпуклостью вверх, против тока

1фОВИ.

Для упрощения процесса перемеще1гая сосуда резервной крови по высоте штанги и фиксации его в требуемом положении штанга может быть снабжена зубчатой рейкой, а в несущий кронштейн сосуда резервной крови вмонтирована шестерня, с валом которой связана подпрутккненная поворотная рукоятка, имеющая торцовые зубья, взаимодейстующие в момент фиксации сосуда резервной крови с неподвижными торцовыми зубьями несущего кронштейна.

На фиг, 1 изображена при щипиальная схема аппарата; на фиг. 2 - фильтр-ловушка разрез; на фиг. 3 - сосуд резервной крови; на фиг. 4 - то же, разрез по А-А на фиг. 3 на фиг. 5 - принципиальная электрическая схема регулирования частоты пульса; на фиг. 6 - электромеханический привод, продольный разрез; на фиг. 7 - то же, разрез по Б-Б на фиг. 6; на фиг. 8 - принципиаль ная электрическая схема устройства для измерения ударного объема.

Предлагаемый аппарат искусственного кровообращения содержит перфузиотшые насосы 1 мембранного типа с электромеханическим приводом 2, системой ручного при вода с ручкой 3 и системами регулирования и измерения частоты пульса и величины уданого объема.

Из вены организма 1фовь через магистральную трубку 4 самотеком поступает в сосуд 5 резервной крови, из которого по трубке 6 попадает в оксигенатор 7 пеннолленочного типа, снабженный системой сигнал5кзадии и остановки аппарата при критическом снижении уровня крови в нем. Подаваемая через увлажнитель 8 в оксигенатор газовая смесь вспенивает там кровь и насыщает ее кислородом. Пена гасится , а оксигенировакная кровь поступает в щели теплообменного устройства 9, а оттуда в камеры насосов 1, движении мембран перфузионных нассюов кровь попадает в фильтр ювушку и через его нижний штуцер по трубке 12 нагнетает ся в артерию организма. Контроль за давлением крови в полости фияьтра- говушки осуществляется манометром 13. Пузырьки газа из верхней части фильтра-ловушки отводятся в сосуд резервной крови. Нижняя часть фильтра-ловушки соединена с распределителем 14 венозной крови. Это соединение образует шунтовую цепь, по которой осуществляется циркуляция растворов и крови при подготовке аппарата к употреблению. Внутри фильтра-ловушки имеется разделитель сред, вьшолненный в виде упругой трубки 15 с глухим концом, служащей одновременно датчиком давления. Внутренняя полость трубки 15 соединена с манометром 13. Для повышения эффективности процесса пеногашения отсасываемой из полости сердца крови пеногасительное устройство сосуда резервной крови выполнено в виде полого несущего стержня 16, на который надета воронка 17, опирающаяся своей наружной кромкой в кольцевую проточку корпуса центробежной камеры 18, а перфорированны пеногасительные диски 19 имеют сферическую форму. При этом диски большего диаметра расположены выпуклостью вниз, по направлению тока крови, а диски меньшего диаметра, чередуясь с дисками большего диаметра, расположены выпуклостью вверх, против тока крови. Сосуд резервной крови выполняет несколько функций, а именно - служит резервной емкостью для донорской крови, являетс приемником отсасываемой из полостей серд ца крови и промежуточной емкостью для ве нозной крови. Сосуд резервной крови закреплен на кро штейне 20, который может перемещаться п штанге 21 с зубчатой рейкой 22. В кронштейн 2О вмонтирована шестерня 23, жестко соединенная с валом 24, который вращается в двух опорных втулках 25. Поворотная рукоятка 26 с торцовыми зубьями 27 подвижно соединена с валом 24 и может перемещаться в осевом направлении. Поворотная рукоятка 26 фиксируется винтом 28 через пружину 29. При оттягивании рукоятки торцовые зубья 27 выходят из зацепления с неподвижными зубьями кронштейна 20. Нагревание или охлаждение контактируемых с кровью стенок теплообменного устро ства осуществляется водой. воздушный вентилятор 30. Электродвигатель 31 электромеханического привода питается от сети переменного тока через управляемый полупроводниковый вентиль 32, который отпирается импульсами, поступающими с электронной управляющей схемы 33. В зависимости от сдвига фазы отпирающих импульсов относительно фазы напряжения сети изменяется среднее напряжение, приложенное к якорю электродвигателя, а следовательно, и его число оборотов. Сдвиг фазы на выходе управляющей схемы 33 пропорционален постоянному напряжению, поступающему на ее вход. С целью исключения влияния на скорость якоря электродвигателя напряжения питающей сети и изменения нагрузки на вход управлякощей схемы 33 подается напряжение, равное разности напряжений, поступающих с движка регулировочного потенциометра 34 и тахогенератора 35, вал которого связан с якорем электродвигателя. Напряжение, снимаемое с тахогенератора, образует отрицательную обратную связь по скорости якоря элек тродвигателя. При изменении положения движка регулировочного потенциометра якорь электродвигателя будет изменять скорость вращения до тех пор, пока напряжение, поступающее на вход управляющей схемы 33, не достигнет определенной величины, пропорционалзЕ ной числу оборотов якоря электродвигателя. При изменении нагрузки или напряжения питающей сети изменяется число оборотов якоря электродвигателя, что вызывает изменение напряжения, снимаемого с тахогенератора 35, а соответственно и напряжения, поступающего на вход схемы 33. В результате этого изменяется сдвиг фазы управляющих импульсов, а также среднее напряжение, поступающее на якорь электродвигателя, и его скорость восстанавливается до заданной. Для обеспечения работы вручную применена муфта обгона двустороннего действия, обойма 36 которой жестко связана с червячным колесом 37 редуктора 38, а ступица 39 неподвижно закреплена на валу 40. Таким образом при работе от электродвигателя червячное колесо 37 и вал 40 жестко соединены, а при работе вручную они отсоединяются друг от друга с помощью водила 41, свободный конец которого выполнен в виде валика с посадочным местом для фиксации съемной рукоятки. Для обеспечения синусоидального закона движения щтоков насосов, работающих в противофазе, и исключения погрешности их сдвига по фазе средний диск 42 крестовой муфтял 43, обеспечивающей преобразование вращательных движений вала 40 в возвратно-поступательные движения штоков 44 насосов, шарнирно соединен е ползуном.45 кулисы, противоположные концы которой вьгаолнены в виде штоков 44, Величина ударного объема измеряется с помощью датчика, выполненного в виде {Потенциометра 46, жестко связанного с ходовым винтом 47 системы регулирования величины ударного объема. В йзмеритель кое устройство введены нелинейные электронные преобразователи сшгналов потендио метра 46, включенные в цепь показывающего прибора 48 через переключатель 49 диапазонов его шкалы, Для уменьшения габаритов и упрощения конструкции аппарата мостовые схемы системы измерения температуры крови и тепл носителя связаны с одним показывающим прибором через общий переюцочатель, Все элементы электросхемы и показыва щие приборы смонтированы на отдельном выдвижном шасси ( на чертеже не показано), одна из стенок которого является лицевой панелью аппарата. Формула изобретен ня 1. Аппарат искусстве шо1О кровообраше. ;ния, содержащий дерфузионные насосы мем банного типа с электромеханическим приво дом, системой ручного привода и системами регулирования и измерения частоты пульса и величщ1ы ударного объема, оксш -енатор крови пенно-пленочного типа с системой сш нализации и остановки аштарата при кри тическом снижении уровня крови в оксиге наторе, теплообменник с системой измере-. ния температуры крови и теплоносителг, co суд резервной крови, подвижно закреплетю на вертикальной , фильтр-новушку, г зовые расходомеры, увлажнитель газов и магистральные трубки со сменными артери апьными канюлями и венозными катетарами тпичающийся тем, что,с целы

уменыления влияния знакопеременных нагрузок электромеханического привода, колеба-

,,ний гидродинамического сопротивления и экстракорпоральной системе аппарата, а так; же колебаний напряжения в электросети на частоту пульса путем стабилизации числа

;оборотов электродвигателя во всем диапазоне его регулирования, система регулирования частоты пульса выполнена в виде импульсной электронной схемы, выходной сиглит-ель сред выполнен в виде упругой трубки с глухим концом, герметично установленной вн5гтри фильтра-ловушки и соединенной с манометром.

6.Аппарат по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения его габаритов и упрощения конструкции, мостовые схемы системы измерения ччзмпературы Kpcv ви и теплоносителя связаны с одпим показывающим прибором через общий переключатель. . Аппарат по п. 1, о т л и ч а ющ и й- с я тем, что, с целью обеспечения cmiycoидального закона движения мембран двух перфузиошгых насосов, работающих в противофазе, и исключения погрешности их сдвига по фазе, средний диск крестовой муфты, входящий в механизм регулирования длины штоков , шарн1фно соединен с ползуном кулисы, противоположные концы которой выполнены в виде штоков насосОв. 3.Аппарат по п. 1, о т л и ч а ю ш и и с я тем, ЧТО:, с целью упрошс-шш конструкции ручного привода и исключения влияния усилия обратного хода упрутих мембран перфузионных насосов на закон движенуш их штоков, устройство автоматического отключения из кщ-гематнческой цепи электромеханическо- го привода элементов элеьарулвагатель червячный редуктор выполнено в пиде муфты обгона двустороннего дейс/гвим, обойма которой жестко связана с червячным колесом редуктора, ступица иеподвия-аю закреп- лена на валу червячного колеса, а свободный конец водила выполнен в виде валика с посадочным ме:о1Х)м доя ({ иксации сье1ущой рукоят):и. 4.Аппарат по п. 1, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью умеиыие п1я погрешности измерения величины ударно1о объема И обеспечения воаможноотн ето о1 ;чета по одной л1даейпой Ш1{але поксшываюшеаю. прибора, датчик ре1истрации величины хода штоков перфузиошпз1Х насосов, выполненный в виде поте1щиометра, жеса-ки связан с ходовым винтом CHc-ieivii-i |;.-;;-1ул11рован11Я величины ударного обьеыа, а в 1)а1,1ери1 льное устройство введепы нелинейнь е электронные преобразователи сЮиалов потенциометра, включенные в цепь показывающего прибора через переключатель диапазонов его шкалы. 5.Аппарат по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения процесса эксплуатации и констоукции cVIcтe ы измерения в артериальной магистрали аппарата, а также повышения точности измерения, раздетированы на отдельном выдвижном шасси, одна из стенок которого является лицевой панелью,

8.Аппарат по пп. 1и 7, отличающий с я тем, что, с целью удаления посторонних взрывоопасных газовых смесей

из аппарата, а также охлаждения электродвигателя и блоков электросхемы в процессе работы, в верхней части аппарата на выдвижном шасси установлен возтгащый вен тилятор.

9.Аппарат по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с цехшю повышения эффективности процесса пеногашения отсасываемой

из полостей сердца крови путем увеличения фактической площади ее контакта с пеногасительньтми дисками сосуда резервной крови, на несущий стержень пеногасительного устройства надета воронка, опирающаяся своей наружной кромкой в кольцевую проточку корпуса центробежной камеры сосуда

резервной крови, а перфорированные пеногасительные диски, закрепленные на несущем стержне, имеют сферическую форму поверхности, при этом диски большего диаметра расположены выпу1СЛ х;тью вниз, по направлеНЕЮ тока крови, а диски меньшего диаметра, чередуясь с дисками большего диаметра, расположены выпуклостью вверх, против тока крови.

10. Аппарат по п. 1, о т л и ч а ю щ и ся тем, что, с целью упрощения процесса перемещения сосуда резервной крови по высоте штанги и фиксации егч в требуемом положении, штанга имеет зубчатую рейку, а в несущий кронштейн сосуда резервной крови вмонтирована шестерня, с валом которой связана подпружиненная поворотная рукоятка, имеющая торцовые зубья, взаимодействующие в момент фиксации сосуда резервной крови с неподвижными торцовыми зубьями несущего кронштейна.

иг.З

20 2

,26

Я A

иг.5

5 51 Риг.6

.Чк

Чх 4,44

sgjga

Фиг. 8 f