Устройство для измерения давления крови в протезе сердца с пневматическим приводом Советский патент 1980 года по МПК A61F1/00 

теля измерительного импульса и входом схемы совпадения.

Кроме того, формирователь измерительного импульса выполнен в виде последовательно соединенных сумматора задатчика, схемы задержки и генератора линейно-изменяющегося напряжения

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 -.временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит электрически связ-анные датчик 1 расхода воздуха и датчик 2 давления воздуха, установленные 6 магистрали 3 пневмопитания протеза 4 сердца.

В устройство установлен блок изме.рения выходного давления, выполнен1ный в виде дифференциатора 5 сигнала датчика расхода воздуха, нуль-орган 6 и схема 7 совпадения, один вход которой соединен с выходом датчика 2 давления, а другой-с выходом нуль-органа 6.

Блок измерения входного давления выполнен в виде формирователя измерительного импульса и схемы измерения, включающей нуль-орган 8 и схему 9 совпадения. Вход нуль-органа 8 соединенс выходом датчика 1 расхода воздуха, один вход схемы 9 совпгщения соединен с выходом датчика 2 давления, а другой - с выходом нульоргана 8.

Формирователь измерительного импульса выполнен в виде.последовательно соединенных задатчика 10 периода измерений, схемы 11 регулируемой задержки, генератора 12 линейно-изменящегося напряжения и сумматора 13. Вход зада чика 10 периода измерения и один вход сумматора 13 соединены с выходом генератора 14 пневмопривода протеза сердца, а управляющий вход генератора 12 линейно-изменяющегося напряжения -соединён с выходом нуль-органа В.

Пневмопривод протеза 4 сердца функционально связан с устройством и содержит кроме генератора 14, задающего частоту и длительность систолы, а также уровни систолического давления и диастолического вакуума, и электропневмопреобразователь15, преобразующий сигнал генератора 14 в импульсы избыточного давления и вакуума в магистрали 3 пневмопитания насоса крови.

Устройство работает следующим образом.

Генератором 14 формируются электрические импульсы Uf., задающие частоту и длительность систолы протеза 4 сердца, а также уровни систолического давления и диастолического вакуума, Электропневмопреобразователь 15 преобразует электрические импульсы Up в пневматические. Давление воздуха в магистрали 3 пневмопитания

воспринимается датчиком 2, с выхода которого сигнал Р поступает в блок измерения давления крови. Одновременно с датчика 1 расхода воздуха снимается сигнал V.

В момент переключения фазы с диастолы на систолу давление в магистрали 3 пневмопитания начинает нарастать. Одновременно вследствие сжимаемости воздуха нарастает и его расход. В моме.нт времени txд , когда давление воздуха в магистрали пневмопитания и в протезе 4 сердца уравнивается с давлением в аорте, открывается выходной клапан протеза сердца, т.е. резко изменяется нагрузка пневмопривода. Пневмопривод не успевает мгновенно развить мощность, соответствующую изменивщейся нагрузке, давление воздуха продолжает нарастать, а расход падает.

вых

Давление воздуха Р

в момент

А

tкд I когда производная от сигнала V равна нулю, равно конечно-диастолическому давлению в аорте. Операция ифференцирования сигнала V, сравнения производной с нулевым уровнем выделение момента времени t . когда производная становится равной нулю, выполняются дифференциатоом 5 и нуль-органом 6. Последний в омент вырабатывает импульс U, через схему 7 совпадения стробирую- .щий сигнал Р датчика 2 давления. Амплитуда импульса на выходе схемы 7 совпадения пропорциональна величине .

к А

БЛОК измерения .входного давления работает следующим образом.

Для измерения входного давления, а также систолического выходного давления в сигнал Up вводятся специальные измерительные импульсы с формирователя измерительного импульса (показаны на фиг. 2 пунктиром), обеспечивающие линейное снижение избыточного давления воздуха в систолу до уровня систолического выходного давления и повышение давления воздуха в диастолу до уровня входного давления. Давление воздуха в магистрали 3 пневмопитания в момент ьых расход воздуха в систолу становится равным нулю, равно систолическому выходному давлению, а в момент tg, , когда расход воздуха в Диастолу становится равным нулю, равно входному давлению. Операция сравнения сигнала V с нулевым уровнем и выделение моментов времени tg , когда сигнал V становится равным нулю, выполняется нуль-органом 8. Последний в моменты t,, и tg . вырабатывает импульсы t через схему 9 совпадения стробирующие сигнал датчика 2 давления. Амплитуда импульсов на выходе схемы 9 совпадения

пропорциональная величинам PBWX .,- соответственно.

И

Формирователь измерительного имульса работает следующим образом,

Задатчик 10 обеспечивает синхронизацию работы формирователя с генератором 14 пневмопривода. Поскольку авление на выходе и на входе протеза 4 сердца изменяется сравнительно медленно, нет необходимости измерять их в каждом сердечном цикле.Поэтому задатчик 10 обеспечивает формирование импульсов с периодом, задаваемым оператором, либо в режиме разового запуска.

Схема 11 регулируемой задержки, выполненная в виде, например, одновибратора, служит для обеспечения временного сдвига измерительных импульсов относительно начала систолы и диастолы. Величина сдвига может регулироваться оператором.

Импульсы с выхода cxeNO регулируемой задержки запускают генератор 12 линейно-изменяющегося напряжения, формирующий собственно измерительные импульсы, которые через сумматор 13 подаются на электропневмопреобразователь 15..

Импульс с выхода нуль-органа 8 прекращает генерацию измерительного импульса, возвращая пневмопривод в нормальный режим работы. Длительность измерительного импульса не превышает 10 мс.

Таким образом, устройство обеспечивает возможность измерения выходного давления и повышение при этом алСтродействия (время измерения не превышает 10 мс по сравнению с 1с для известного устройства).

Устройство позволяет создать на его основе систему ручного или автоматического управления протезами сердца и обеспечить физиологически адекватное управление ими при острой сердечной недостаточности и других состояния.х, требующих частичной или полной законы функции сердца.

Формула изобретения

1,Устройство для измерения давлен};я крови в протезе сердца с пневматическим приводом, содержащее последовательно соединенные датчик расхода воздуха, датчик давления воздуха и блок измерения входного;ДавлеS ния крови, отличающееся тем, что, с целью повьпиения быстродействия управления протезом, в него введен блок измерения выходного давления крови, выполненный в виде последовательно соединенных диф0ференциатора, нуль-органа и схемы совпадения, причем вход блока измерения выходного давления соединен с выходом датчика воздуха и входом блока измерения входного давления,

5

2,Устройство по п. 1, о т .л и чающееся тем, что блок измерения входно1 о давления выполнен в виде нуль-органа, формирователя измерительного импульса и схемы совпаде0ния, причем вход нуль-органа соединен с выходом датчика давления воздуха, а выход с входом формирователя измерительного импульса и входом схемы совпадения.

5

3,Устройство по п.2, о т л и чающееся тем, что формирователь измерительного импульса выполнен в виде последовательно соединен. ных сумматора, задатчика, схе№Л зал держки и генератора линейно-изменяющегося напряжениг{.