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

(54) АППАРАТ ИСКУССТВЕННОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ Изобретение относится к медицинской тех нике. Известны аппараты искусственного кровообращения, содержащие датчики физиологичес ких параметров, блок усиления и преобразо- вания физиологической информации, устройств ооработки информации и формирования управляющего сигнала, перфузионный насос с авто матическим приводом и оксигенатором. Недостатком, известных аппаратов является динамическое несоответствие производительност перфузионного насоса с потребностями организма, вследствие чего не обеспечивается нормализация внутренней среды организм.а и безопасность работы аппарата при уменьшении притока венозной крови. Система регулирования известных аппаратов при изменении параметров сердечно-сосудистой системы недостаточно стабильна и устойчива, а схема управления аппарата весьма сложна, Целью изобретения является нормализация внутренней среды организма путем динамического согласования работы перфузионного насоса с потребностями организма, повышение безопасности работы ад- парата при уменьшении притока венозной крови, стабилизация качества и повышение устойчивости системы регулирования при изменении параметров сердечно-сосудистой системы, упрощение схемы управления аппаратом, облегчение его эксплуатации и уменьшение габаритов. Эти цели достигаются тем, что аппарат снабжен системой автоматического регулирования перфузионного баланса и системой автоматической подачи резервной крови в оксигенатор, а система обработки информации и формирования уп равляюшего сигнала выполнена в виде контура регулирования артериального давления путем автоматического иэменения производительности перфузионного насоса с автоматической коррекцией величины уставки артериального давления по биохимическим показателям и автоматическим регулированием коэффициента воздействия при изменении параметров сердечно-сосудистой системы. тирована в виде аналогова устройства. При этом л/к-омические согласования работы перфузион- насоса с потребностями организма путем автоматического регулирования производительностью перфузионного насоса, а также стабилизация качества и применение устойчивости системы регулирования путем автоматического регулирования коэффициента передачи системы при изменении гемодинамических параметров организма достигается тем, что, система обработки информации и формирования управляющего сигнала состоит из блока установки артериального давления, блока автоматической коррекции величины установки: суммирующего устройства схемы сравнения, бл ка регулирования коэффициента воздействия преобразователя гемодинамической информации, формирующего сигнал, обратно-пропорциональный периферическому сопротивлению блока управления и переключателя. С выхода блока установки артериального давления и с выходов блока автоматической коррекци величины установки артериального давления сигналы подаются на входы суммирующего устройства,с выхода которого суммарный сигнал подается на вход схемы сравнения и через переключатель на вход блока управ ления. На второй вход схемы сравнения под ется сигнал, несущий информацию об уровне артериального давления с выхода блока ус ления и преобразования физиологической информации, с выхода блока сравнения через переключатель сигнал подается на вход бло регулирования коэффициента воздействия, на вход управления которого подается сигнал с выхода блока преобразования гемодинамической информации. На вход последнего бдока подается сигнал об уровне артериального давления и скорости кровотока блока уси ления и преобразования физиологической информаюш, с выхода блока регулирования коэффициента воздействия сигнал подается на вход блока управления, выход которого соединен с входом. на:оса с автоматическим приводом. Автоматическая коррекция величины установки артериального давления достигается тем, что система автомати- 1еской коррекции величины установки выполнена в виде блоков установки физиологических параметров, блоков сравнения, фун циональных преобразователей и блоков регу лирования весовых коэффициентов, причем сигналы с выходов блоков установки физиологических параметров подаются на входы схем сравнения, на вторые входы которых подаются сигналы соответствующих выходов блока усиления и преобразования физиологической информации. С выходов схем сравнения сигналы рассогласования через функциональные преобразователи подаются на входы блоков регулирования коэффициентов связи и с их выходов на входы суммирующего устройства. Динамическое согласование работы перфузионного насоса с потребностями организма при механических нарущениях сердечнососудистой системы, например, при кровопотерях, достигается тем, что система автоматической подачи резервной крови в оксигенатор содержит датчик уровня крови в оксигенаторе, пороговое устройство, электромагнитный зажим, схему управления электромагнитным зaжимoм:J сосуд для резервной крови, причем сосуд для резервной крови соединен с рабочей камерой оксигенатора магистралью, на которой установлен электромагнитный зажим. Вход его соединен с выходом схемы управления электромагнитного зажима. Вход этой схемы управления соединен с выходом порогового устройства, на вход которого подается сигнал черех блок усиления и преобразования физиологической информации с датчика уровня. Для обеспечения адекватности перфузии, а также для повыщения безопасности работы аппарата система автоматического регулирования перфузионного баланса содержит пороговое устройство, формирующее сигнал, пропорциональный падению крови в оксигенаторе ниже критического значения. На вход порогового устройства подается сигнал через блок усиления и преобразования физиологической информации е датчика уровня, а с его выхода на соответствующий вход суммирующего устройства. На чертеже изображена блок-схема предлагаемого аппарата. Предлагаемый аппарат содержит датчик 1 артериального давления, соединенный с входом блока 2, усиления и преобразования физиологической информации, с выхода которого электрический сигнал об уровне артериального давления поступает на вход схемы сравнения 3. На второй вход этой схемы сигнал подается с блока 4 установки артериального давления через суммирующее устройство 5. В положении и тумблера 6 сигнал с выхода схемы сравнения через блок 7 регулирования коэффициента воздействия поступает на вход блока 8 управления, в состав которого входит усилитель и корректирующие цепи (регулирование длительности переходного процесса, величина перерегулирования, статическая ошибка регулирования и т.д.). С выхода блока управления электрический сигнал поступает на вход насоса 9 с автоматическим приводом, производительность которого изменяется в соответ- ствии с уровнем управляющего сигнала на входе насоса. С цепью повышения адекватности работы перфузионного насоса потребностям организма в систему введен блок 10 автоматической коррекции величины установки артериального давления, осуществляющий регулирование установки при изменении отдельных физиологических параметров, несущих информацию о потребностях организма, например, степени насыщения венозной крови кислородом, и частоте сердечного ритма. Блок автоматической коррекции величины установки артериального давления состоит из двух дополнительных органов, выполненных по однотипным структурным схемам. С выхода преобразователей физиологической информации датчика 11 о содержании кислорода в венозной крови и датчика 12 ритма электрическ сигнал поступает на вход схемы сравнения 13 (l4). На второй вход подается сигнал с блока 15 установки содержания кислород в венозной крови и блока 16 в установке частоты ритма. С выхода схемы сравнения электрический сигнал через функциональные преобразователи 17 и 18 и через блоки 19, 20 регулирования весовых коэффициентов поступает на вход суммирующего устройства 5. Функциональные преобразователи обеспечивают преобразование сигнала рассогласования в соответствии с характером функциональной зависимости между соответствующим физиологическим параметром содержания кислорода в венозной крови (или частх ты ритма) и величиной артериаль ного давления. Блок связи позволяет регулировать коэффициент воздействия по соответствующему параметру. При переводе тумблера 6 в положение б включается контур регулирования, арте- риального давления. В этом случае блок 4 установки артериального давления определяе величину производительности перфузионного насоса, а дополнительные контуры регулиро вания осуществляют автоматическую коррек цию производительности при изменении содержания кислорода в венозной крови и частоты ритма. При этом сигнал непосредствен но с выхода суммирующего устройства 5 поступает на вход блока управления и с его выхода на вход насоса 9 с автоматическим приводом. Для обеспечения необходимого качества и повыщения устойчивости рассматриваемой системы регулирования в нее включен кон- тур автоматической коррекции коэффициента воздействия, содержащий преобразователь 21 гемодинамической информации, формирующий на основе анализа гемодинамитемы, например, артериального давления и скорости кровотока сигнал обратно пропорциональный величине периферического сопротивления большого круга сердечно-сосудистой системы. При этом на входы преобразова теля 21 гемодинамической информации подаются сигналы об уровне артериального давления и скорости кровотока с соответствующих датчиков ( датчика 1 артериального давления и датчика 22 скорости кровотока) через блок 2 усиления и преобразования физиологической информации, а с выхода -сигнал, обратно пропорциональный величине периферического сопротивления, подается на блок 7 регулирования коэффициента воздействия, обеспечивающего автоматическое изменение коэффициента воздействия пропорционально управляющему сигналу. Подобное построение обеспечивает автоматическую стабилизацию коэффициента передачи разомкнутой системы аппарат-организм и позволяет получать необходимое качество регулирования в широком, диапазоне изменения периферического сопротивления. Для обеспечения адекватности перфузии потребностям организма,а также для повышения надежности и безопасности перфузии в состав аппарата входит система автоматического поддержания перфузионного баланса обеспечивающая автоматическое уменьшение производительности насоса 9 при уменьшении притока венозной крови. В состав системы автоматического поддержания перфузионного баланса входят датчик 23 уровня крови в оксигенаторе 24 и пороговое устройство 25, формирующее сигнал,пропорциональный понижению уровня крови ниже критического значения, связанного с опасностью воздушной эмболии, а также с ухудшением оксигена- ции венозной крови. с выхода датчика 23 уровня крови через блок 2 усиления и преобразования подается на вход порогового устройства 25, а с выхода порогового устройства на один из входов суммирующего устройства 5, благодаря чему обеспечивается уменьшение производительности насоса. 9 при падении уровня крови в оксигенаторе 24 ниже критического значения. Для обеспечения динамического согласования работы перфузионного насоса с потребностями организма при механических нарушениях сердечно-сосудистой систсмЫ; например, при кровоподтеках, в состав аппарата входит система автоматической подачи резерв ной крови в оксигенатор. В состав этой системы входит пороговое устройство 26, фо{ мируюшее скачкообразный сигнал при падении ровня крови ниже критического значения.

с рабочей камерой оксигенатора 24 магистралью 28,на которой установлен электромагнитный зажим 2 9,и схема 30 управления электромагнитным зажимом.Сигнал об уровне крови в оксигенаторе с выхода блока 2 усиления и нреобразования физиологический информации подаетс на вход порогового устройства 26,на выходе которого возникает постоянный электрический сигнал при падении уровня крови в оксигенаторе ниже критического (порогового) значения, связанного с опасностью воздушной эмболии. Электрический сигнал с выхода поро - рогового устройства подается на вход схемы 30 управления электромагнитным зажимом, к выходу которой подключен вход элекгромагнигногозажима 29. При падении уровня крови ниже критического электромагнитный зажим отрывает магистраль 28, и кровь из сосуда 27с резервной кровью поступает в рабочую камеру оксигенатора. При увеличении уровня выше критического магистраль 28 перекрывается электромагнитным зажимом.

Формула изобретения

1.Аппарат искусственного кровообращения, содержащий датчики физиологических

параметров,, блок усиления и преобразования физиологической информации, устройство для обработки информации и формирования управляющего сигнала,насос с автоматическим приводом и оксигенатор, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что, с целью нормализации внутренней среды организма, повышения безопасности работы аппарата и функциональности в схеме управления, облегчения эксплуатации и уменьшения габаритов, он снабжен системами автоматического регулирования перфузионного баланса и автоматической подачи резервной крови в оксигенатор5 система обработки информации и

формирования управляющего сигнала выполнена в виде контура регулирования артериального давления путем автоматического изменения производительности перфузионного насоса с автоматической коррекцией величины установки артериального давления по биохимическим показателям и автомати- ческкы регулированием коэффициента воздействия, система обработки информации и формирования управляющего сигнала смонтирована в виде аналогова устройства.

2.Аппарат по п. 1 о т л и чаю щ и йс я тем, что, с целью обеспечения динамического согласования работы перфузионного насоса с потребностями организма путем ав- томатического регулирования производительности насоса, стабилизации качества и повышения устойчивости системы регулирования, система обработки информации и формлрования управляющего сигнала состоит из бло-

ков установки величины артериального давления и автоматической коррекции установки этой величины, суммлрующего устройства, схемы сравнения, блока регулирования коэффициента воздействия преобразователя гемодинамической информации, формирующий сигнал обратно-пропорциональный периферическому сопротивлению, блока управления и переключателя, выход блоков установки атериального давления и автоматической коррекции установки этой величины давления соединен с входами суммирующего устройства.,выходы которого связаны с входом схемы сравнения и через переключатель с входом блока управления, второй вход схмы сравнения подключен к выходу блока усиления и преобразования физиологической информации, а выход блока сравнения через переключатель соединен с входом блка регулирования коэффициента воздействия, вход управления которого соединен с выходом блока преобразования гемодина- мической информации, подключенного к выходам блока усиления и преобразования физиологической информации, на которых формируются сигналы об уровнях артериального давления и скорости кровотока, выход блока регулирования коэффициента воздействия связан со входом блока управления, выход которого соединен со входом насоса с автоматическим приводом.

3„ Аппарат по п, 1, о т л и ч ю ш и йс я тем, что, с целью автоматической коррекции величины установки артериального давления, система автоматической коррекции выполнена в виде блоков установки физио-погических параметров, блоков сравнения, функциональных преобразователей и блков регулирования весовых коэффициентов, выходы блоков установки физиологических параметров подключены ко входам схем сравнения, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами блока усиления и преобразования физиологической информации, а выходы схем сравнения через функциональные преобразователи - с входахуш блоков регулирования коэффициентов связи, выходы которых связаны со входами суммирующего устройства.

4. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения динамического согласования работы перфу- зионного насоса с потребностями организма при механических нарушениях сердечно.:осудистой системы, например при кро- вопотерях, система автоматической подачи резервной крови в оксигенатор содержит датчик уровня крови в оксигенаторе, пороговое устройство, электромагнитный зажим со схемой управления, сосуд для

резервной крови, соединенный с рабочей камерой оксигенатора магистралью, вход схемы управления электромагнитного зажима подключен к выходу порогового устройства, связанного на входе через блок уси-; ления и преобразования физиологической информации с датчиком уровня.

5. Аппарат по п. 1, отличаю щ и и с я тем, что, с целью адекватности

перфузии потребности организма при повыше-i о щего устройства.

342390

10

НИИ безопасности работы аппарата, система автоматического регулирования перфузионного баланса содержит пороговое устройство, формирующее сигнал, пропорциональный падению крови в оксигенаторе ниже критического значения,вход которого через блок усиления и преобразования физиологической информации связан с датчиком уровня, выход которого соединен с входом, суммирую