Система управления сердечным насосом Советский патент 1979 года по МПК A61M1/03 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано при полном замещении естественного сердца искусственньлм. Известна система управления сердечным насосом,- содержащая электропневмоклапаны, формирователи положительного и отрицательного давлений, рэгуляторы временных переключений электропневмоклапанов, датчики объема крови, нульорганы, формирователи длительности и блок согласования работы левого и правого желудочков с формирователями сиг нала рассогласования l . В известной системе блок согласова ния работы левого и правого желудочков обеспечивает слежение частоты сокращений правого желудочка за частотой сокращений левого желудочка, минимизируя период простоя, но не устра няя простой диафрагмы желудочка полностью. Кроме того, действительное по ложение диафрагмы контролируется толь ко в начале систолы, так как в извест ной системе используется датчик объема крови контактного типа, который выдает импульс в момент заполнения же лудочка в конце диастолы. Переключение электропневмоклапана на диастолический режим в момент окончания снд толы производится без контроля истинного положения диафрагмы по сигналу, сформированному в соответствии со временем диастолы. Помимо этого, в известной системе согласование работы желудочков по производительности может быть осуществлено только в режиме автоматического изменения длительности систолы при ручном задании величин давлений. Целью изобретения является повышение точности согласования работы левого и правого желудочков по производительности. Указанная цель достигается тем, что блок согласования работы левого и правого желудочков снабжен элементом ИЛИ, установленным между нульорганами и формирователями длительности левого и правого желудочков, а формирователи сигнала рассогласования подключены к входам соответствующих формирователей положительного давления и к вторым входам формирователей длительности. На чертеже представлена блок-схема системы управления сердечным насосом (дано для канала одного желудочка) . Система управления содержит два желудочка 1 (левый и правый) и два канала прешпения {левый и правый соответственно для каждого из желудоадов). Tia корпусе каждого желудочка нанесено токопроводящее по срытие, образующее с поверхностью крови, приле гающей к диафрагме желудочка, первич ный прёобраэователь 2 величины объем крови в эле1 трическую емкость. На иы ходе первичного преобразователя 2 установлен- вторичный преобразовател 3 электрической емкости в амплитуду напряжения. Первичный ирео.бразовател 2 и вторичный преобразователь 3 обра ют емкостной датчик 4 объема крови. Выход датчика 4- объема крови каждого канала подключен к входу соответству щего формирователя 5 сиг-нала рассогласования текущего и задан 1ого значе ний ударного выброса. Сигнал ударног выброса, т.о. коночного систолическо го положения диафрагмы, заддается задатчиком 6 ударного выброса. Выход датчи1са объема, крози подклю чен к входу нуль-органа 7, представлающего собой пороговое устройство для вы;деления в текущем цикле сигнала, пропорд-юнального объему заполне lioro желудочка. Эта величина в ручном режиме задается задатчиком 8 положения диафрагмы в начале систолы. Выход формирователя 5 сигнала рас согласования каждого подключг ется lepea переключгхтель .9 к формирователю 10 положительного давления ил к i op гнpoвaтёлю 11 длительности пода чи положительного давления для обеспечения стабильного конечного положе 1И-:я диафрагмы в конце систолы путем автоматичес1сого изменения давления при ручном задании времеии систолы или путем автоматического изменет ия времени систолы пря ручном задании вЪличины давления. Ручное задание этих величин обеспечивается с помощь задатчик-а 12 давления и задатчика 13 времени &истолы. Выход н ль органов 7 левогО и правого каналов подк-ггючены к входам элемента 14 ИЛИ (общего Для левого и правого каналов), а выход блока-ИЛИ связан с вторыми вдодами формирователей 11 длительности для согласования работы левого и пра вого каналов по началу времени систолы. Нуль-орган 7 и форм11рователь 11 длительности каждого канала образуют регулятор 15 временн,ых переключений электропневмоклапанов. Формирователь длительности каждого желудочка управляет электропневмоклапаном 16, попеременно сообщающим пневмокамеру соответствующего же лудочка с формирователем 10 положительного и формирователем 17 отрицательного давлений. Элемент 14 ИЛИ и формирователь 5 сигнала рассогласования образуют блок 18 согласования работы левого и правого желудочков. Уставка отрицательного давления задается на формирователь 17 отрицательного давления эадатчиком 19. Устройство работает следующим образом. В системе предусмотрено согласование работы левого и правого желудочков по началу времени систолы и одновременно обеспечение стабильного конечного положения диафрагмы желудочков В- одном из двух полуавтоматических реисимов: 1)в режиме автоматического изменения положительного давления по рассогласованию между заданным и текущим значешями ударного выброса (конечному систолическому положению) при ручном задании времени систолы и величины отрицательного давления; 2)в режиме автоматического изме-1- ения времени систолы по рассогласованию между заданныг.1 и текущим значениями ударного выброса при ручном задании величины положительного и отрицателъ;;ого давлений. Начало цикла Систола (подачи положительного давления) устанавливается передним фронтом импульса нульоргана 7 того качала, желудочек 1 которого (ведущий желудочек) наполнится раньше. Время наполнения ведущего желудочка определяется величиной входного давления. Нуль-орган 7 формирует запускающий импульс, поступающий на вход формирователей 11 длительности каналов. Другим входным сигналом является установка времени систолы (одинаковая для левого и правого каналов), задаваемая с ромощыо задатчика 13 времени систолы (т.е. времени выдержки электропневмоклапана 16 в режиме Систола или времени подключения соответствующего формирователя 10 по-пожительного давления к пневмополости желудочка). В режиме автоматического изменения . положительного давления переключатель 9 установлен в положение Q.. При этом образуется замкнутый контур автоматического управления давлением по ошибке между заданным и текущим значениями ударного выброса. Контур содержит формирователь 5 сигнала рассогласования текущего и заданного значений ./ ударного выброса, на вход которого подключен задатчик б ударного выброса, формирователь 10 положительного давления, подключенный через электропневмополости желудочка 1. В обратной связи установлен датчик 4 объема крови, электрический выход которого подключен к формирователю 5 сигнала рассогласования. При этом величина давления пневмомагистрали каждого келудочка формируется в соответствии с алгоритмом, при Т д Т п const д. -Y 1-klT VT улт lдА дп 1 п Р,,. const Р „ const где , - текущее значение давле ния пневмомагистрали; - давление пневмомагистрали предыдущего цикла ЛР - величина давления, необходимого в данном ци ле для дожима диафрагмы желудочка в кон це систолы до положени задаваемого уставкой; V - установка ударного выб роса; Vy., текущее значение удар ного выброса; К - коэффициент пропорциональности (кг/см) ; ,Т( - время систолы левого и правого желудочков; Т. Т - время диастолы левого ДЛ ДП и правого желудочков; Р, ,Р - величина отрицательног давления левого и правого желудочков; Pj - величина предеердного давления. Это значит, что при изменении периферического сопротивления сосудов на входе замкнутого контура (на входе формирователя 5 сигнала рассогласования) появляется ошибка, величина которой определяет изменение положительного давления на выходе формирователя положительного давления в пос ледующем цикле таким образом, чтобы диафрагмы желудочков достигали положения, защаваемого установкой ударно го выброса. Этим обеспечивается стабильное конечное положение диафрагмы желудочков в конце каждой систолы, после систолы электропневмоклапан 16 сообщает пневматическую камеру желудочков с формирователями 17 отрицательногр давления. После диастоличёс кого наполнения желудочков цикл повторяется. В режиме автоматического изменени времени систолы переключатель 9 пере водится в положение б, образуя при этом замкнутый контур автоматическог .изменения времени систолы по ошибке между текущим значением ударного объ ма и заданным значением ударного выб роса. В этом случае формирователь по ложительного давления работает в руч ном режиме, величина давления задает ся эадатчиком 12 давления. Величина отрицательного давления задается задатчиком 19. В прямой цепи замкнутого контура втоматического управления временем истолы имеется формирователь 5 сигала рассогласования и формирователь 1 длительности. В обратной цепи атчик 4 объема крови, подключенный а вход формирователя 5 сигнала расогласования. Время систолы в этом режиме формиуется в соответствии с алгоритмом const Р д сопе1 XiiV-Vtl-.-P/ const P fj constдл Тд„1где Т текущее значение времени систолы; время предыдущего цикла (в переходном режиме - время, задаваемое задатчиком-13 времени систолы); величина автоматического изменения времени систолы для того чтобы диафрагма желудочков дошла до положения, определяемого задатчиком С ударного выброса;Р.. , величина пневматического давления левого и правого желудочков (задается вручную); коэффициент пропорциональности (сек/см) ; Р-п. -.h, величина отрицательного о А П давления левого и правого желудочков (задается вручную); Pj - величина предсердного давления. Как и в предыдущем режиме, в том случае, если за.время, определяемое предыдущим циклом (в переходном режиме - время, задаваемое задатчиком времени систолы) диафрагма желудочка не дошла до положения, определяемого Эадатчиком 6 ударного выброса, на входе замкнутого контура появляется ошибка и, в соответствии с этим, формирователь длительности изменяет время систолы таким образом, чтобы обеспечить дожим диафрагм желудочков до положения, задаваемого эадатчиком Ударного выброса. В итоге согласование работы желудочков по началу систолы и стабильность конечных положений диафрагм желудочков приводят в установившемся режиме к постоянству расходов на вы ходе левого и правого желудочков.. в случае разных давлений крови на входах желудочков (переходный режим) желудочек, имеющий большее входное давление, заполнится раньше, что приведет к большему ударному выбросу этого желудочка. Следовательно, произойдет.перекачивание крови из одного круга кровообращения в другой, после чего давлв76нйе на входах выравняютсп и желудочки перейдут на работу в установившемся режиме при равных производительнос т ях. Формула изобретения Система управления сердечным насосом, содержащая электропневмоклапаны, формирователи положительного и отрицательного давлений, регуляторы временных переключений электропневмоклапанов, датчики объема крови, нульорганы, формирователи длительности и блок согласования работы левого и пра вого- Желудочков с формирователями сиг нала рассогласования, отличающаясятем, что, с целью повышени 2 точности согласования работы левого и правого желудочков по производительности, блок согласования работы левого и правого желудочков снабжен элементом ИЛИ, установленным между нульорганами и формирователями длительности левого и правого желудочков, а формирователи сигнала рассогласования подключены к входам соответствующих формирователей положительного цавления и к вторым входам формирователей длительностей, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 434941, кл.А 61 М 1/03, 1971.