ИСКУССТВЕННОЕ СЕРДЦЕ Советский патент 1974 года по МПК A61M1/10 

1

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к аппарату искусственное сердце.

Известно искусственное сердце, содержащее насос для крови, гидропривод насоса с портнем, двигатель с быстрым запуском и поршнем линейного перемещения, источник энергии, выполненный в виде котла, нагреваемого радиоизотопным иточником, и механизм релаксации.

Целью изобретения является повышение надежности и срока службы искусственного сердца.

Это достигается тем, что двигатель содержит два цилиндра, один из которых для рабочего газа и имеет дно, нагреваемое источником энергии, а второй цилиндр содержит упругий газ, поршень, смонтированный в обоих цилиндрах, газопроницаемый поршень, средства фиксации поршня в конце систолы, средства остановки с фиксацией поршня в конце диастолы, средства отвода газопроницаемого поршня, средства расфиксации поршня в начале систолы; к системе промежуточной жидкости, обеспечивающей работу предсердий, подсоединена буферная камера с гибкой перегородкой, контур восстановления утечек газа, а источник энергии состоит из кожуха, содержащего радиоактивный элемент, окруженного термической емкостью, выполненной из соединения с высокой теплотой плавления и помещенной внутри теплоизоляции, причем полости гидропривода расположены вокруг цилиндра с рабочим газом.

Оба цилиндра имеют одинаковое сечение, а полость последнего соединена с частью полости картера.

Газопроницаемый поршень выполнен в виде множества капилляров, расположенных параллельно оси цилиндров и соединенных при помощи термоизолирующего материала.

Средства фиксации поршня в конце диастолы выполнены в виде защелок, входящих в зацепление со ступенчатыми упорами, смонтированными в картере.

Средства расфиксации поршня в начале систолы выполнены в виде клинообразных упоров, закрепленных на цилиндре гидропривода и отгибающих защелки средств фиксации поршня в конце диастолы.

Средства перемещения и фиксации с поршнем газопроницаемого поршня содержат разомкнутый магнитный контур, выполненный на поршне, и магнитный якорь, соединенный с газопроницаемым поршнем и помещенный в конической расточке поршня.

Средства отвода газопроницаемого поршня выполнены в виде поршня малого диаметра, соединенного с магнитным якорем и помещенного в цилиндрической расточке порщня, закрытой стержнем, жестко закрепленном на картере двигателя.

Средства фиксации поршня в конце систолы содержат магнитные якоря, укрепленные на поршне, и постоянные магниты, укрепленные па картере.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема гидропривода искусственного сердца; на фиг. 2 - общий вид искусственного сердца в разрезе.

Аппарат искусственное сердце содержит насос 1 для крови, гидропривод 2 насоса с полостями 3 и 4 нагнетания и полостью 5 всасывания, поршнем б и системой 7 промежуточной жидкости, двигатель 8, содержаш,ий картер 9 и источник энергии 10.

Двигатель 8 имеет два цилиндра 11 и 12. Цилиндр 11 содержит рабочий газ и имеет дно 13, нагреваемое источником энергии, а цилиндр 12 - упругий газ. Поршень 14 расположен в обоих цилиндрах 11 и 12. Кроме того, в аппарате имеется газопроницаемый поршень 15.

Средства фиксации поршня 14 в копце систолы содержат магнитные якоря 16, укрепленные на поршне 14, и постоянные магниты 17, укрепленные на картере 9.

Средства перемещения и фиксации с поршнем 14 газопроницаемого поршня 15 содержат разомкнутый магнитный контур 18, выполненный на поршне, и магнитный якорь 19, соединенный с газопроницаемым поршнем и помещенный в конической расточке поршня 14.

Средства фиксации поршня 14 в конце диастолы выполнены в виде защелок 20, входящих в зацепление со ступепчатыми упорами 21, смонтированными в картере 9.

Средства отвода газопроницаемого поршня 15 выполнены в виде поршня 22 малого диаметра, соединенного с магнитным якорем 19 и помещенного в цилиндрической расточке 23 поршня 14, закрытой стержнем 24, жестко закрепленном на картере 9 двигателя.

Средства расфиксации поршня 14 в начале систолы выполнены в виде клинообразных упоров 25, закрепленных на цилиндре 26 гидропривода 2 и отгибающих защелки 20 средств фиксации поршня 14 в .конце диастолы.

К системе 7 промежуточной жидкости подсоединена буферная камера 27 с гибкой перегородкой 28.

Аппарат искусственное сердце содержит контур 29 восстановления утечек газа.

Источник 10 энергии снабжен кожухом 30, содержащим радиоактивный элемент 31, окруженный термической емкостью 32, помещенной внутри теплоизоляции 33.

Газопроницаемый порщень 15, выполнен в виде множества капилляров 34, расположенных параллельно оси цилиндров и соединенного при помощи термоизолирующего материала.

Поскольку поршень 14 неподвижен благодаря якорям 16 и магнитам, магнитный контур поршпя 14 притягивает якорь 19 и газопроницаемый поршень 15, который ложится на поршень 14 за счет повышения давления в цилиндре 11. Поршень 22, толкаемый якорем 5 19, сжимает газ, заключенный в цилиндрической расточке, внутренней относительно поршня 14.

Последующая термодинамическая фаза, соответствующая началу фазы диастолы, проходит следующим образом: повышение давления в цилиндре 11 таково, что сила остановки поршня 14, создаваемая комбинацией якоря 16 и магнитами 17, является уже недостаточной и очень быстро убывает, так как движе15 пие поршня 14 ускоряется и замедляется, а затем останавливается благодаря наличию системы защелок 20 и упоров 21. Па этой короткой фазе рабочий газ в цилиндре 11 изотермически расширяется, поглощая тепло, а

0 упругий газ в цилиндре 12 сжимается.

В копце этой фазы давление газа, заключенного в цилиндрической расточке, внутренней относительно поршня 14, благодаря сближению поршня 22 и стержня 24 увелпчивает5 ся, достигая такой величины, что оказываемое им усилие па поршень 22 становится больше силы притяжения якоря 19, сложенной с силами давления в цилиндре 11. Тогда газопроницаемый поршень 15 отводится на дно цилиндра И. Давление рабочего газа изменяется и изменяется одновременно его темнература.

Сопровождающая фаза диастолы проходит следующим образом: с самого начала термодинамической фазы, которая только что была описа} а, тяга 35 освобождается. Оба поршня 36 и 37 накачки могут, следовательно, отходить, унравление отходом может быть получено путем саморегулирования, определяемого в соответствии с требованиями медицины, но давления в полостях 3 и 4 (давления в желудочках) будут более высокими, чем в полости 5. Можпо поддерживать давление в картере на уровне значения ниже давления в

5 полости 5.

По окончании фазы диастолы упор 25 освобождает защелки 20. Пачинается последующая термодинамическая фаза, синхронная с фазой систолы.

0 Порщень 14 под воздействием сил давления газа, заключенного в цилиндре 12, превышающих сил и давления газа, заключенного в цилиндре 11, возвращается в свою исходную точку, толкая посредством тяги 35 оба порш5 пя 36 и 37, и кровь оттекает из желудочков. Газ, находящийся в цилиндре 11, изотермически сжимается, уступая тепло, которое в большей части передается жидкости полостям, окружающей цилиндр. Часть этого тепла может быть отдана непосредственно тканям человека за счет проводимости через различные детали и картер 9.

Упоры 21 защелок 20 могут выполняться ступенями, чтобы обеспечить несколько положений остановки поршня 14, не вызывая измеиения фаз. Эта мера предосторожности позволяет сделать работу сердца стабильной: несмотря на возможность незначительных изменений его параметров, вызываемых износом, изменениями теплообменника. Таким образом, сердце может несколько изменять систолический объем и частоту, по не останавливается.

Цилиндры 11 и 12 могут быть объединены в один, без отверстия наружу, силы давления могли бы тогда передаваться магнитным путем, что дает преимущество, состоящее в обеспечении идеальной герметичности между цилиндрами 11 и 12 и зоной под картером. Но этот тип передачи более тяжел по сравнению с механической передачей.

Герметичность самого двигателя ввиду высоких давлений газа в цилиндрах по сравнению с давлением в картере, близким к атмосферному, обеспечивается обычными круглыми прокладками, но возникает необходимость в системе рекуперации утечек газа вследствие работы двигателя. Такой контур 29 восстановления утечек газа показан на фиг. 2, но тогда нужно использовать один и тот же газ в качестве рабочего, упругого и картерного газа. Эта система имеет следующую конструкцию: соединенный с картером цилиндра 38 оканчивается невозвратным клапаном 39 внутри цилиндра 12. В этом цилиндре может перемещаться поршень 40, соединенный с поршнем 14. С другой стороны цилиндр 12 соединен с рабочим цилиндром И по каналу 41, снабженному калиброванным клапаном 42.

Газ, заключенный в картере, снова сжимается до цилиндра 12 благодаря наличию цилиндра 38 и поршня 40, так что клапан 39 открывается лишь в том случае, когда давление в цилиндре 12 становится слишком низким. Если же давление в цилиндре 11 падает, в него может ноступать газ из цилиндра 12 через отверстие калиброванного клапана 42.

Предмет изобретения

1. Искусственное сердце, содержащее насос для крови, гидропривод насоса с полостями, поршнем и системой промежуточной жидкости, двигатель содержащий картер и радиоизотопный источник энергии, отличающеес я тем, что, с целью повышения надежности и срока службы, двигатель содержит два цилиндра, один из которых для рабочего газа имеет дно, нагреваемое источником энергии, а второй цилиндр для упругого газа, поршень.

смонтированный в обоих цилиндрах, газопроницаемый поршень, средства фиксации поршня в конце систолы, средства перемещения и фиксацни с норшнем газопроницаемого поршня, средства фиксации поршня в конце диастолы, средства отвода газопроницаемого поршня, средства расфиксадии поршня в начале систолы; к системе промежуточной жидкости подсоедннепа буферная камера с гибкой нерегородкой, контур восстановления утечек газа, причем полости гидропривода расположены вокруг цилиндра для рабочего газа, а источник энергии выполнен в виде ксжуха, окруженного термической емкостью, помещенной внутри теплоизоляции.

2. Искусственное сердце по п. 1, отличающееся тем, что оба цилиндра имеют одинаковое сечение, причем нолость носледнего соединена с частью полости картера.

3. Искусственное сердце по п. 1, отличающееся тем, что газопроницаемый поршень выполнен в внде множества канилляров, расположенных нараллельно оси цилиндров и соединенных при помощи термоизолирующего

материала.

4.Искусственное сердце по п. 1, отличающееся тем, что средства фиксации поршня в конце диастолы вынолнены в виде защелок, входящих в заценление со ступенчатыми упорами, смонтированными в картере.

5.Искусственное сердце по п. 1, отличающееся тем, что средства расфнксации поршня в начале снстолы выполнены в виде клинообразных упоров, закрепленных на цнлиндре гидропривода.

6.Искусственное сердце по п. 1, отличающееся тем, что средства перемещения и фиксации с норшнем газонроницаемого поршня содержат разомкнутый магнитный контур,

выполненный на поршне, и магнитный якорь, соединенный с газонроницаемым поршнем и помещенный в конической расточке поршня.

7.Искусственное сердце по п. 1, отличающееся тем, что средства отвода газопроницаемого поршня вынолнены в виде поршня малого диаметра, соединенного с магнитным якорем и помещенного в цилиндрической расточке поршня, закрытой стержнем, жестко закренленным на картере двигателя.

8. Искусственное сердце по п. 1, отличающееся тем, что средства фиксации поршня в конце систолы содержат магнитные якоря, укренленные на поршне, и постоянные магниты, укрепленные на картере.

8

Фиг /

59