Устройство для нагнетания крови Советский патент 1980 года по МПК A61M1/03 

1

Изобретение относится к устройствам для искусственного кровообращения, а именно к устройствам для нагнетания крови.

Известны устройства для нагнетания крови с приводом от сжатого газа и на элементах пневмоавтоматики 1,

Недостатками этих устройств являются нестабильность производительности при изменении условий эксплуатации (режима нагнетания, артериального давления больного), а также большие амплитуды пульсаций давления и скорости кровотока, чреватые опасностью травмы форменных элементов крови и сосудов, большой расход газа, а также сложность управления при эксплуатации ввиду необходимости одновременного регулирования несколькими рукоятками одного параметра кровотока.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для нагнетания крови с насосом желудочкового типа, имеющее систему управления, снабженную генератором управляющих импульсов и распределительным устройством 2. Генератор управляющих импульсов выполнен в виде трехмембранного реле, введенного в режим автоколебаний путем включения

апериодического звена с регулируемым дросселем в линию обратной связи, и дроссельного делителя; распределительное устройство выполнено в виде эжектора с нулевым соплом переменного сечения. На выходе эжектора смонтирована подвижная мембрана, подпружиненная со стороны диффузора эжектора. С другой стороны мембрана имеет камеру, соединенную пневматической магистралью с выходом генератора управляющих импульсов.

Недостатками этого устройства являются наличие высокоамплитудных пульсаций давления и скорости кровотока, что влечет за собой разрушение форменных элементов

крови и травму сосудов.

Цель изобретения - предупреждение разрушения форменных элементов крови и травмы сосудов путем уменьщения амплитуды пульсаций давления и скорости кровотока, уменьшение расхода газа.

Указанная цель достигается тем, что в устройство введены второй насос, распределительное устройство и стабилизаз-ор давления питания; генератор управляющих импульсов выполнен в виде двух реле с нефиксированным положением реагирующего органа, реле с фиксированным положением реагирующего органа, а также двух апериодических звеньев с регулируемыми дросселями, делителя и стабилизатора, при этом вход и выход второго насоса посредством магистральных трубок соединены соответственно с входом и выходом первого насоса, стабилизатор давления питания соеди-ней с источником давления, входы основного и дополнительного распределительных устройств связан с выходом стабилизатора давления питания, а их выходы - с насосами, выход одного из реле с нефиксированным положением реагирующего органа подключен к входу реле с фиксированным положением реагирующего органа, выход второго реле с нефиксированным положением реагирующего органа связан с выходом реле с фиксированным положением реагирующего органа, вход стабилизатора подключен к выходу стабилизатора давления питания, а его выход соединен с питающими соплами всех реле и делителя, выход которого соединен с входами обоих реле с нефиксированным положением реагирующего органа, выход первого реле с нефиксированным положением реагирующего органа связан через одно из апериодических звеньев с входом этого реле, а сопло реле с фиксированным положением реагирующего органа через второе апериодическое звено имеет выход в атмосферу.

Такое выполнение устройства позволяет, сохраняя пульсирующий характер кровотока, уменьщить амплитуду пульсаций давления и скорости кровотока, предотвратить тем самым разрущение форменных элементов крови и травму сосудов, уменьщить расход газа и упростить эксплуатацию, устранив необходимость подстройки давления питания.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства.

Устройство для нагнетания крови содержит насос 1 по крови, источник 2°давления, распределительное устройство 3, генератор 4 управляющих импульсов.

Насос по крови состоит из прозрачного корпуса 5, герметично разделенного диафрагмой 6 желудочкового типа на две камеры: камеру 7 с кровью и камеру 8 силового газа. В камере 7 расположены клапаны 9, обеспечивающие однонаправленный поток крови.

Источник 2 давления включает в себя источние 10 сжатого газа, фильтр 11 и пневмотумблер 12.

Распределительное устройство 3 выполнено в виде эжектора 13 и мембранной коробки 14. Эжектор 13 содержит нулевое сопло 15, камеру 16 смещения и диффузор 17. Нулевое сопло 15 эжектора 13 выполнено в виде дросселя типа цилиндр-конус. Перемещая конус внутри цилиндра вдоль их общей

оси с помощью рукоятки 18, можно изменять площадь проходного (речения нулевого сопла 15 и тем самым регулировать расход газа через него.

Мембранная коробка 14 состоит из корпуса 19, разделенного мембранной 20 на две камеры, одна из которых (герметичная) связана с генератором 4 управляющих импульсов, а другая сообщается с атмосферой и с диффузором 17 эжектора 13. Жесткий центр .мембраны 20 и торец 17 эжектора 13 образуют элемент типа «сопло-заслонка. Ход мембраны 20 с одной стороны ограничен торцом диффузора 17, а с другой - .жестким упором. Мембрана 20 фиксируется в исходном положении пружиной 21. Распределительное устройство 3 соединено с насосом 1 по крови пневматической линией 22, непосредственно связывающей камеру 16 смешения эжектора 13 с камерой 8 силового газа насоса 1 по крови.

Устройство для нагнетания крови снабжено вторым насосом 23 по крови, дополнительным распределительным устройством 24 и стабилизатором 25 давления питания.

Насос 23 по крови построен аналогично насосу 1 и содержит прозрачный корпус 26, диафрагму 27 желудочкового типа, камеру 28 для крови, камеру 29 силового газа и клапаны 30.

Дополнительное распределительное устройство 24 построено аналогично распределительному устройству 3 и содержит эжектор 31, имеющий нулевое сопло 32, камеру 33 смещения и диффузор 34, а также мембранную коробку 35, состоящую из корпуса 36, мембраны 37 с жестким центром и пружины 38. Камера 29 насоса 23 по крови соединена с камерой 33 смещения эжектора

31пневматической линией 39. Проходное сечение нулевого сопла 32

эжектора 31 регулируется одновременно с проходным сечением нулевого сопла 15 эжектора 13 рукояткой 18.

Стабилизатор 25 давления питания, например, обеспечивает поддержание в системе давления 4 ± 0,2 атм, его вход связан с выходом источника 2 давления, а выход - с манометром 40, нулевыми соплами 15.и

32эжекторов 13 и 31 и генератором 4 управляющих импульсов.

Генератор 4 управляющих импульсов состоит из двух реле 41 и 42 с нефиксированным положением реагирующего органа,

0 реле 43 с фиксированным положением реагирующего органа, двух апериодических звеньев 44 и 45 с регулируемыми дросселями 46 и 47, делителя 48 и стабилизатора 49.

Реле 41 и 42 содержат корпуса 50 и 51, реагирующие органы 52 и 53, питающие

сопла 54 и 55 и атмосферные сопла 56 и 57. Каждый реагирующий орган 52 и 53 состоит из трех мембран с жесткими центрами, соединенных общей осью. Крайние мембраны

реагирующих органов 52 и 53 образуют с соплами 54, 55 и 56 и 57 элементы типа «сопло-заслонка Мембраны делят корпуса 50 и 51 реле 41 и 42 на четыре камеры: «А, «С, «У, «В.

Реле 43 состоит из корпуса 58, регирующего органа 59, пружины 60, фиксирующей реагирующий орган 59, питающего сопла 61 и атмосферного сопла 62.

Реагирующий орган 59 реле 43 имеет конструкцию, аналогичную реагирующим органам 52 и 53 реле 41 и 42. Мембраны реагирующего органа 59 делят корпус 58 реле 43 на четыре камеры: «А, «С, «У и «В.

Апериодические звенья 44 и 45 помимо регулируемых дросселей 46 и 47 соответственно сключают в себя и пневмоемкости 63 и 64.

Делитель 48 состоит из регулируемого дросселя 65 и постоянного дросселя 66.

Вход стабилизатора 49 связан с выходом стабилизатора 25 давления питания, а его выход - с питающими соплами 54, 55 и 61 и постоянным дросселем 66 делителя 48.

Постоянный дроссель 66 делителя 48 связан с камерами «С реле 41 и 42 я через регулируемый дроссель 65 - с атмосферой. Благодаря этому, в камерах «С реле 41 и 42 устанавливается постоянное давление подпора, величина которого настраивается дросселем 65.

Камера «А реле 41 соединена с камерой «У реле 43, через сопло 56 - с камерой «В реле 41, с герметичной камерой мембранной коробки 14 и через апериодическое звено 44 - с камерой «У реле 41. Камера «В реле 41 связана с атмосферой.

Камера «А реле 42 связана с камерой «В этого же реле через сопло 57 и с герметичной камерой мембранной коробки 35. Камера «У реле 42 связана с камерами «А и «В реле 43. Камера «С реле 43 связана с атмосферой.

Проводимости дросселей 46 и 47 регулируются одновременно рукояткой 67.

Устройство работает следующим образом.

Газ от источника 10 сжатого газа под давлением через фильтр 11, замкнутый пневмотумблер 12 поступает в стабилизатор 25 давления питдния. С выхода стабилизатора 25 газ под давлением, поступает на стабилизатор 49 и в нулевые .сопла 15 и 32 эжекторов 13 и 31. Наличие стабилизатора 25 давления питания обеспечивает поддержание постоянного давления перед нулевыми соплами 15 и 32 эжекторов 13 и 31 независимо от площади проходного сечения сопл.

Наличие стабилизатора 49 позволяет получить стабильное давление питания генератора 4 управляющих импульсов, что обеспечивает независимое регулирование частоты пульсаций. С выхода стабилизатора 49 газ попадает в питающие сопла 54, 55 и 61

реле 41, 42 и 43 и на вход делителя 48. В камерах «С реле 41 и 42 устанавливается давление подпора, настроенное дросселем 65.

Под действием давления подпора реагирующий орган 52 реле 41 опускается, сопло 56 перекрывается, сопло 54 открывается. Газ через сопло 54, камеру «А реле 41 поступает в камеру «У реле 43.

Под действием давления реагирующий орган 59 реле 43 опускается, сжимая пружину 60, перекрывает сопло 62 и открывает сопло 61. Газ через сопло 61 и камеру «А реле 43 поступает в камеру «У реле 42. Реагирующий орган 53 реле 42 поднимается, перекрывая сопло 55 и открывая сопло 57.

Таким образом, на выходе реле 41 ус танавливается единичный сигнал, а на выходе реле 42 -- нулевой.

Далее давление с выхода реле 41 поступает в мембранную коробку 14. Мембрана

С 20 под действием давления перемещается и перекрывает диффузор 17 эжектора 13. Силовой газ под давлением через нулевое сопло 15 и камеру 16 смещения начинает нагнетаться в камеру 8 насоса 1 по крови. Диафрагма 6 сжимается, и содержимое камеры 7 насоса 1 выбрасывается в сосудистое русло (фаза систолы камеры 7 насоса 1).

В то же время пружина 38 удерживает мембрану 37 отведенной от диффузора 34

0 эжектора 31. Силовой газ под давлением через нулевое сопло 32, камеру 33 смещения и диффузор 34 истекает в атмосферу. В результате этого в линии 39 возникает разрежение, под действием которого газ отсасывается из камеры 29 насоса 23.

Диафрагма 27 расправляется и заполняется кровью (фаза диастолы камеры 28 насоса 23). Одновременно газ с выхода реле 41 поступает через апериодическое звено 44 в камеру «У реле 41. Давление в камере «У возрастает. Когда давление в камере «У становится больще давления в камере «С на величину, называемую дифференциалом срабатывания, реагирующий орган 52 реле 41 перемещается вверх, перекрывает сопло 54 и открывает сопло 56, связанное через камеру «В реле 41 с атмосферой. На выходе реле 41 устанавливается нулевой сигнал.

Газ из мембранной коробки 14 через сопло 56 и камеру «В реле 41 истекает в атд мосферу, и мембрана 20 под действием пружины 21 отходит от диффузора 17 эжектора 13. Силовой газ через нулевое сопло 5, камеру 16 смешения и диффузор 17 эжектора 13 истекает в атмосферу, создавая в линии 22 разрежение, под действием которо5 го газ из камеры 8 отсасывается. Диафрагма 6 расправляется и наполняется кровью из резервуара (диастола камеры 7 насоса 1). Одновременно падает давление в камере «У реле 43, которая также опорожняется через сопло 56 и камеру «В реле 41. Под действием пружины 60 реагирующий орган 59 реле 43 поднимается, перекрывает сопло 61 и открывает сопло 62. Газ из камеры «У реле 42 через сопло 62 и апериодическое звено 45 истекает в атмосферу, и давление в камере «У реле 42 падает. В этот момент на выходах реле 41 имеются нулевые сигналы. Соответственно мембраны 20 и 37 отжаты пружинами 21 и 38 от диффузоров 17 и 34 эжекторов 13 и 31 и оба насоса 1 и 23 находятся в фазе диастолы. Этот промежуток времени - от конца систолы камеры 7 насоса 1 и до начала систолы камеры 28 fiacoca 23 - представляет собой фазу диастолы устройства в целом, которая составляет не более 1/3 времени цикла. Когда давление в камере «У реле 42 падает до величины, соответствующей ерабатыванию, реагирующий орган 53 реле 42 под действием давления подпора опускается, перекрывая сопло 57 и открывая сопло 55. На выходе реле 42 появляется единичный сигнал. Газ с выхода реле 42 поступает в мембранную коробку 35, мембрана 37 под давлением газа перемещается, перекрывая диффузор 34 эжектора 31. Силовой газ через нулевое сопло 32 и камеру 33 смешения нагнетается в насосную камеру 28. Диафрагма 27 сжимается и ее содержимое выбрасывается из насоса (фаза ситолы камеры 28 насоса 23). Одновременно падает давление в камере «У реле 41, которая опорожняется через апериодическое звено 44 и сопло 56 в атмосферу. Когда давление в камере «У реле 41 становится ниже давления подпора на величину дифференциала срабатывания, реагирующий орган 52 реле 41 вновь опускается, сопло 54 открывается, сопло 56 закрывается, на выходе реле 41 появляется единичный сигнал, реле 43 переключается, на его выходе также устанавливается единичный сигнал, который переключает реле 42 в положение, соответствующее нулевому сигналу. Цикл повторяется. Производительность устройства для нагнетания крови регулируется рукояткой 18. Частота пульсаций насосов 1 и 23 определяется проводимостью дросселей 46 и 47 апериодических звеньев 44 и 45. Про-, водимость дросселя 47 также определяет длительность систолы насоса 23, которая настраивается примерно равной длительности систолы насоса 1. Совместно регулируя рукояткой 67 проводимости дросселей 46 и 47, регулируют частоту пульсаций устройства в целом. Таким образом, генератор управляющих импульсов обеспечивает режим работы, при котором систолы насосов 1 и 23 следуют друг за другом в противофазе, образуя суммарщю систолу всего устройства в целом, которая длится не менее 2/3 времени рабочего цикла. Совместная диастола насосов 1 и 23, представляющая собой диастолу всего устройства, длится не более 1/3 времени цикла. Таким образом, время изгнанеия крови удлиняется вдвое по сравнению с прототипом, что ведет к уменьщению амплитудных значений скоростей кровотока вдвое и амплитудных значений давления кровотока вчетверо. Это в свою очередь, влечет за собой уменьщение энергетических затрат (расхода газа) вдвое по сравнению с прототипом. При этом сохраняется физиологичный пульсирующий поток крови. Введение стабилизатора давления низкого перепада обеспечивает поддержание стабильного давления питания, независимо от расхода газа в системе, т. е. от производительности насоса. Это позволяет упразднить рукоятку регулирования давления питания, заменив ее тумблером включения, благодаря чему регулирование производительности и частоты пульсаций устройства осуществляется независимо двумя рукоятками. Благодаря предотвращению разрушения форменных элементов крови и травмы сосудов, предлагаемое устройство позволяет проводить длительные перфузии. При этом уменьшение расхода газа обеспечивает более длительную работу от одного источника питания (баллона со сжатым газом). Формула изобретения Устройство для нагнетания крови, содержащее насос, источник давления, распределитель, генератор управляющих импульсов, включающий в себя реле и апериодическое звено с регулируемым дросселем, отличающееся тем, что, с целью предупреждения разрушения форменных элементов крови и травмы сосудов путем уменьшения амплитуды пульсаций давления, скорости кровотока и расхода газа, в него введены дополнительно второй насос, второй распределитель и стабилизатор давления питания, генератор управляющих импульсов выполнен на двух реле с нефиксированным положением реагирующего органа и одном реле с фиксированным положением, при этом в генератор введены делитель, стабилизатор и второе апериодическое звено, вход и выход дополнительно введенного насоса соединены соответственно с входом и выходом основного насоса, стабилизатор давления питания подключен к источнику давления и связан своим выходом со входами распределителей, выходы которых подключены к насосам, выход же одного из реле с нефиксированным положением реагирующего органа