Стенд для моделирования системы кровообращения Советский патент 1982 года по МПК A61M1/03 

1

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам, моделирующим систему кровообращения человека, и может быть использовано для моделирования и исследования гемодинамики системы кровообращения.

Известен стенд для моделирования системы кровообращения, содержащий гидравлический контур, включающий два искусственных желудочка сердца с приводами, два входных и два выходных резервуара с расположенными между ними дросселями 1.

Недостатком стенда является принудительное задание параметров работы отдельных элементов моделируемой системы кровообращения и обеспечение этих параметров с помощью электронно-механической системы контроля и управления. При этом исключается возможность саморегулирования модельной системы кровообращения, что делает ее неадекватной естественной системе кровообращения человека.

Цель изобретения - упрощение конструкции.

Эта цель достигается тем, что в стенде для моделирования системы кровообращения, содержащем гидравлический контур, включающий два искусственных желудочка сердца с приводами, два входных и два выходных резервуара с расположенными между ними дросселями, входные резервуары сообщены с атмосферой, искусственные желудочки сердца расположены ниже уровня жидкости во входных резервуарах, а каждый привод искусственного желудочка сердца вьшолнеи в виде порщневого двигателя одностороннего действия.

На чертеже изо ажена схема стенда дня моделирования системы кровообращения.

Стенд содержит гидравлический контур 1 с установленными в нем двумя искуствеиными желудочками 2 я 3 сердца с двумя входными резервуарами 4 н S и двумя выходными резервуарами 6 и 7. При этом входные резервуары 4 и S сообщены с атмосферой, а выходные резервуары 6 и 7 герК«епгн ны и имеют воздушную прослойку 8 я 9 над жидкостью. Между резервуарами 5 я б 393 установлены дроссели 10 и 11, а искусственные желудочки сердца содержат входные клапаны 12 и 13 и выходные клапаны 14 и 15. Стенд содержит привод искусственных желудочков сердца, выполненный в виде поршневых двигателей 16 и 17 одностороннего действия с поршнями 18 и 19 и клапанными узлами 20 и 21. Резервуары 6 и 7 снабжены датчиками 22 и 23 давления. Стенд работает следующим образом. На подготовительном этапе в гидравлический контур 1 заправляется жидкость в количестве, достаточном для заполнения всех элементов. При этом объем жидкости для заполнения резервуаров 4 и 5 определяют из условия получения такой высоты столба жидкости на входе в каждый искусственный желудочек 2 и 3 сердца, которая обеспечиваля бы заданный диапазон предсердного давления. . На рабочем этапе при подаче газа (или пара) к клапанным узлам 20 и 21 поршни 18 и 19 поршневых двигателей 16 и 17 совершают ,прямой ход, вызывая сокращение искусственных желодочков 2 и 3 сердца (фаза систолы) Из искусственного желудочка 2 жидкость выбрасывается через выходной клапан 14 при закрытом входном клапане 12 и поступает в резервуар 6, который функционально имитирует аорту (легочную артерию). В результате объем воздушной прослойки 8 уменьшается, а давление в ней возрастает. Под действием повьпяенного .давления жидкость из резевуара 6 перетекает по трубопроводу через регулируемый дроссель 10 в резервуар 5, сообщающийся с атмосферой и функционально имитирующий предсердие искусственного жеЛу дочка 3 сердца. При этом в результате одного цикла выброса жидкости изменение уровня жидкости в резервуаре 5 незначительно, что достигается выбором достаточно большого диаметра резервуара 5. Аналогично из искусственного желудочка 3 под действием усилия со стороны поршня 19 при его прямом ходе жидкость выбрасывается через выходной клапан 15 при закрытом клапане 13 и поступает в резервуар 7, который функционально имитирует легочную артерию (аорту). В результате объем воздушной прослойки 9 уменьшается, а давление в ней возрастает. Под действием повышенного давления жидкость из резервуара 7 перетекает по тру,бопроводу через регулируемый дроссель 11 в резервуар 4, сообщающийся с атмосферой и функционально имитирующий предсердие ис-. кусственного желудочка 2. При завершении прямого хода поршня 18 клапанный узел 20 срабатывает таким образом, что подача газа в двигатель 16 прекращается и отработанный газ из двигателя 16 сбрасывается в атмосферу. Усилие на поршень 18 со стороны газа становится близким нулю, поршень 18 останавливается, фаза систолы R искусственном желудочке 2 заканчивается. При этом закрывается выходной клапан 14, а входной клапан 12 открывается под действием гидростатического столба жидкости, обусловленного тем, что искусственный желудочек 2. сердца расположен ниже .уровня жидкости во входном резервуаре 4. Жидкость поступает в искусственный желудочек 2 из резервуара 4 и заполняет его (фаза диастолы). При этом поршень 18 совершает обратный ход со ckoростью, определяемой скоростью заполнения искусственного желудочка 2 жидкостью. Длительность диастолы, следовательно, обусловлена гидростатическим давлением, т.е. величиной предсердного давления. При полном заполнении искусственного желудочка 2 жидкостью поршень 18 заканчивает обратный ход и приходит в исходное положение. Клапанный узег срабатывает таким образом, что сброс газа двигателя 16 прекращается, в двигатель 16 подается газ и начинается прямой ход поршня 18 (фаза систолы). Аналогично, при завершении прямого хода поршня 19 клапанный узел 21 срабатывает таким образом, что подача газа в двигатель 17 прекращается и отработанный; газ из двигателя 17 сбр сМвается в атмосферу. Усилие на поршень 19 ео стороны газа становится близким нулю, поршень 19 останавливается, фаза систолы в искусственном желудочке 3 сердца, заканчивается. При этом закрывается выходной клапан 15, а входной клапан 13 открывается под действием гидростатического столба жидкости, обусловленного тем, что искусственный желудочек 3 расположен ниже уровня жидкости во входном резервуаре 5. Жидкость поступает в искусственный желудочек 3 из резервуара 5 и заполняет его (фаза диастолы). При этом поршень 19 совершает обратный ход со скоростью, определяемой скоростью заполнения искусственного желудочка 3 жидкостью. Длительность диастолы, следовательно, обусловлена гидростатическим давлением, т;е. величиной предсердного давления. При полном заполнении искусственного желудочка 3 порцхень 19 заканчивает обратный ход и приходит в исходное положение. Клапанный узел 21 срабатывает таким образом, что сброс газа из двигателя 17 прекращается, в двигатель 17 подается газ и начинается прямой ход порашя 19 (фаза систолы). В общем случае прямой (обратный) ход поршней 18 и 19 совершается асинхронно. Регистрация давления в резервуарах 6 и 7 осуществляется с помощью датчиков 22 и 23 давления. 593 Гвдростатическое давление в резервуарах 4 и 5 регистрируется визуально или любым другим способом. Применение изобретения позволяет значительно упростить конструкцию стевда, модепирующего систему кровообращения. Возможно обеспечить одинаковый расход крови по имитаторам кругов кровообращения без использования .электронных систем управления. Стенд самонастраивается на тот или иной режим работы искусственных желодучков сердца в зависимости от изменения в параметрах имитаторов кругов кровообращения, вследствии чего отпадает необходимость в получении и обработке первичной информации (давление, расход по контуру), электроннв1ми системами, отпадает необходимость в вьздаче ими команд на изменение этих параметров. Стенд может быть использован для отработки и отбора желудочков искусственного сердца, предназначенных для Е кивления в организм, для экспериментального исследования гемодинамики в зависимости от сопротивления сосудистой системы, от величины предсердного и аортального давления, от различия в ударных о)ъемах искусственных желудочков и т.д. Формула изобретения Стенд для моделирования системы KpoBi обращения, содержащий гидравлический кои тур, включающий два искусственных желуд ка сердца с приводами, два входных и два выходных резервуара с расположенными между ними дросселями, отличающийс я тем, что, с целью упрощения конструкции, входные резервуары сообщены с атмосферой, искусственные желудочки сердца расположены ниже уровня жидкости во входных резервуарах, а каждый привод искусственного желудочка сердца выполиен в виде порщневого двигателя одностороннего действия. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР N 339296, кл. А 61 Н 1/03, 1972.