Стенд для испытания искусственного сердца Советский патент 1981 года по МПК A61M1/03 

(54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ИСКУССТВЕННОГО СЕРДЦА

I

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к стендам, имитирующим гемодинамику сосудистой системы организма.

Известен стенд для испытания искусственного сердца, состоящий из системного и легочного контуров, каждый из которых содержит артериальную и венозную гидравлические емкости, датчик артериального давления, систему изменения уровня давления в артериальной и венозной гидравлической емкости, включающую в себя задатчик нагрузки, управляющие устройства и приводы, кроме того, системный контур содержит расходомер и датчик венозного давления иЗНедостатком известного стенда является отсутствие элементов и взаимосвязей, посредством которых определяется дисбаланс (недостаточность одного из насосов) по производительности левой и правой половин искусственного сердца, вызьш ющий увеличение давления в капиллярных отделах сосудистой системы вьше допустимой нормы, что приводит к отеку организма при использовании искусственного сердца in vivo; стенд не позволяет определять саморегуляцию искусственного сердца.

Цель изобретения - обеспечение возможности определения саморегуляции искусственного сердца.

Поставленная цель достигается тем, что в стенде для испытания искусственного сердца, состоящем из системного и легочного контуров, каждый из которых содержит артериальную и венозную гидравлические емкости, датчик артериального давления, систему изменения уровня давления в артериаль ной и венозной гидравлической емкости, системный и легочный контуры стенда снабжены блоком поддержания капиллярного давления в физиологических пределах, включающим прекапиллярную и посткапиллярную емкости,-регистратор среднего капиллярного давления, .датчик капиллярного давления, капиллярную емкость, функциональный преобразователь, исполнительный меха низм и задатчик нагрузки,при этом вход регистратора среднего капиллярного давления и датчика капиллярного давления подсоединены,к капиллярной емкости, а выход датчика капиллярного дaвлeнv я подсоединен к первому входу функционального преобразователя, выходы которого через исполнител ные механизмы соединены с посткапиллярной и прекапиллярной емкостями, а второй вход функционального преобразователя подсоединен к задатчику нагрузки. На чертеже изображен стенд для испытания искусственного сердца, структурная схема. Стенд состоит из системного и легочного контуров, которые содержат артериальные гидравлические емкости 1 и 2, вход которых подключен чер датчик 3 расхода к выходу левой и пр вой половин 4 и 5 соответственно искусственного сердца, блоки поддержания капиллярного давления в физиологических пределах, венозные гидравли ческие емкости 6 и 7, выход которых подключен на вход правой и левой половин 5 и 4искусственного сердца, системы изменения уровня давления в артериальных и венозных гидравлических емкостях, датчики 8 артериального давления, подключенные к артериал ным гидравлическим емкостям 1 и 2, устройства 9 контроля средних венозн давлений, подключенные к венозным ги равлическим емкостям 6 и 7. Кроме то го, системный контур содержит расход мер 10, выход которого подключен на вход венозной гидравлической емкости 6 и датчик 1 венозного давления вход которого подключен к венозной гидравлической емкости 6, а выход к правой половине 5 искусственного сердца. Блоки поддержания капиллярного да ления в физиологических пределах содержат капиллярные емкости 12 и 13, прекапиллярные емкости 14 и 15, вход которых подключен к артериальной гид равлической емкости 1 и 2, а выход подключен на вход капиллярной емкос ти 12 и 13 соответственно;посткапил лярные емкости 16 и 17, вход которых подкхгочен к капиллярной емкости 12 и 13 соответственно, а выход подклю 4 ей в системном контуре на вход расодо мёра 10, а в легочном контуре на ход венозной гидравлической емкоси 7, функциональные преобразоватеи 18 и 19, исполнительные механизы 20 и 2 1 ; регистраторы 22 среднего капиллярного давления, подключенные к капиллярным емкостям 12 и 13; датики 23 капиллярного давления, выход которых подключен к функциональным преобразователям 18 и 19, выход последних соединен с исполнительными механизмами 20, которые связаны с прекапиллярными емкостями 14 и 15. Система изменения уровня давления в артериальных и венозных гидравлических емкостях содержит задатчик 24 нагрузки, приводы 25, выход которых связан с артериальными гидравлическими емкостями 1, 2 и венозными 6 и 7 гидравлическими емкостями; управляющие устройства 26 и 27, вход которых подключен к задатчику 24 нагрузки,а выходы подключены к приводам 25 и исполнительным механизмам 21, связанными с посткапиллярными емкостями 16 и 17. Системный контур, легочный контур, левая и правая половины 4 и 5 искусственного сердца заполняются жидкостью, плотность и вязкость которой аналогична крови. Стенд работает следующим образом. Оператор, воздействуя на задатчик 24 нагрузки, задает искусственному сердцу требуемую производительность. Сигнал с задатчика 24 нагрузки, соответствующий требуемой производительности, поступает на системы изменения уровня давления в артериальHbix и венозных гидравлических емкостях, а именно на управляющие устройства 26 и 27, которые управляют работой приводов 25, изменяющих уровень давления и объемную податливость в артериальных гидравлических емкостях 1 и 2 и венозных гидравлических емкостях 6 и 7 в соответствии с требуемой производительностью, при этом изменяется давление во всем системном контуре и легочном контуре. Кроме того, управляющие устройства 26 и 27 приводят в действие исполнительные механизмы 21, посредством которых изменяется величина и унру1 ость гидравлического сечения в посткапиллярных емкостях 16 и 17 соответственно требуемому расходу жидкости. Да.пее включается искусственное сердце, производительность которого находится в зависимости от уровня давления в венозной гидравлической емкости 6. Информа ция о уровне давления в венозной гидравлической емкости 6 поступает в искусственное сердце через датчик 1 венозного давления. Жидкость, нагнетаемая левой и правой половин 4 и 5 искусственного серд ца, подается в артериальные гидравлические емкости 1 и 2 через датчик 3 расхода, а затем в блоки поддержания капиллярного давления в физиологических пределах. Работа последних заключается в еле- 5 токи дующем. . Физиологическое давление в капиллярных емкостях 12 и 13 поддерживает ся величинЪй оттока жидкости из капи лярных емкостей 12 и 13, которая задается системами изменения уровня да ления в артериальных и венозных гидравлических емкостях в соответствии с требуемой производительностью искусственного сердда, и величиной при тока жидкости в капиллярные емкости 12 и 13, которая изменяется автоматически в зависимости от давления в капиллярных емкостях.Сигнал об отклонении давления в капиллярных ем костях от физиологической нормы .lepe дается датчиками 23 капиллярного дав ления на функциональные преобразователи 18 и 19, которые преобразуют полученный сигнал и воздействуют на исполнительные механизмы 20, а последние изменяют величину и упругость гидравлического сечения прекапиллярных емкостей 14 и 15 до изве ных критических значений. Величина и упругость гидравлического сечения прекапиллярньк емкостей 14 и 15 оказывает влияние на приток жидкости в капиллярные емкости 12 и 13 и на нагрузку искусственного сердца. Жидкость из блоков поддержания ка пиллярного давления поступает в венозные гидравлические емкости 6 и 7, а из них на вход левой и правой половин 4 и 5 искусственного сердца. Отток жидкости из венозных гидравлических емкостей 6 и 7 зависит от чув ствительности искусственного сердца к притоку жидкости из посткапиллярных емкостей 16 и 17. Контроль действительной производительности искусственного сердца по сравнению с; требуемой производится расходомером 10. Контроль мгновенных значений расхода жидкости обеспечива816 ется посредством датчика 3 расхода. Средние венозн1.1е давл1:ния в венозных гидравлических емкостях 6 и 7 контролируются устройствами 9 к(5нтроля средних венозных давлений. Контроль мгновенных значений давления в.артериальных гидравлических емкостях 1 и 2 обеспечивается посредством датчиков 8 артериального давления. Контроль давления в капиллярных емкостях 12 и 13 обеспечивается регистраторами 22 среднего капиллярного давления. В тех случаях, когда венозные отиз венозных гидравлических емкостей 6 и 7 будут не равны между собой, т.е. будет иметь место дисбаланс по производительности левой и правой половин искусственного сердца, то это приведет к перемещению части жидкости из одного контура в другой. Вследствие этого среднее давление уменьшится в венозной гидравлической емкости того контура, из которого жидкость переместилась, и увеличится в венозной гидравлической емкости того контура, в которы переместилась-жидкость. Увеличение среднего давления в венозно ; гидравлической емкости приведет к уменьшению оттока жидкости из капиллярной емкости, так как при заданной величине и упругости гидравлического сечения посткапиллярной емкости перепад давления через нее уменьшится. Уменьшение оттока из капиллярной емкости вызовет повьшенное давление в ней, и если величина давления будет выше физиологической нормы, а прекапиллярная емкость будет иметь критическую величину и упругость гидравлического сечения, то искусственное сердце при использовании его вызовет .отек организма. Нгшичие дисбаланса по производительности левой и правой половин искусственного сердца, описанного вьше, эквивалентно недостаточности одного из желудочков естественного сердца, и если величина этой недостаточности будет такой, что давление в капиллярном отделе превысит допустимую нору, то это приведет к развитию отека, например легких, и гибели организма. Конструкция стенда обеспечивает нижение летательных исходов при исользовании искусственного сердца за чет исключения отеков организма