Аппарат искусственного кровообращения /его варианты/ Советский патент 1982 года по МПК A61M1/03 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для регулирования содержания кислорода в артериальной крови аппарата искусственного кровообращения.

Известен аппарат искусственного . кровообращения, который содержит оксигенатор, артериальную и венозную магистрали, шунт, регулируемый дроссель, установленный на шунте

Однако в известном аппарате регулирование содержания кислорода в крови осуществляется с низкой точностью, что приводит к.кислородной интоксикации и снижению эффективности искусственного кровообращения.

Цель изобретения - предупреждение кислородной интоксикации путем повышения точности регулирования содержания кислорода в крови.

Поставленная цель достигается тем, что аппарат искусственного кровообращения, содержащий оксигенатор, артериальную и венозную магистрали, шунт, регулируемый дроссель, установленный на шунте, снабжен двумя- рас.хопомерами, один из которых установлен на артериальной магистрали, а другой на шунте, и блоком управления, входы которого соединены с расходомерами, а выход с регулируемым дросселем.

При этом аппарат снабжен оксиметром, установленным на артериальной магистрали и блоком управления, вход которого соединен с оксиметром, а выход - с регулируемым дросселем.

На фиг.1 изображена структурная

10 схема аппарата искусственного кровообращения, (вариант ; на фиг.2 то же, (вариант 11) , на фиг.З структурная схема блока управления и регулируемого дросселя.

15

Аппарат (по варианту 1 состоит из венозной магистрали 1, соединенной со входом оксигенатора 2, выход которого соединен с артериальной магистралью 3, на которой установле20ны артериальный насос 4 и расходомер в виДе, например, флюометра 5. Устройство снабжено шунтом 6, соединяющим вход и выход оксигенатора 2. На шунте 6 установлены регулируемый

25 дроссель 7 и второй расходомер в виде флюометра 8. Аппарат снабжен блоком 9 управления с двумя входами 10 и 11 и выходом 12. Вход 10 соединен с флюометром 5, вход 11 - с флюомёт30 ром 8, а выход 12 соединен с регулируемым дросселем 7. Блок 9 управления состоит, например, из задатчика

13процента шунтируеМой крови, блока

14сравнения сигналов, порогового элемента 15 и блока 16 включения дросселя. Вход 10 блока 9 управления соединен с блоком 14 сравнения сигналов через эадатчик 13 процента шунтируемой крови, а вход 11 непосредственно соединен с блоком 14 сравнения. Выход блока 14 сравнения через пороговый элемент 15 соединен с блоком

.16 включения дросселя, выход которого выход 12 блока 9 управления. Регулируемый дроссель выполнен, например, в виде приспособления для окклюзии эластичного шунта 6 и состоит из реверсивного электропривода 17 с выдвижным штоком 18, подвижного и неподвижного прижимных планок 19 и 20 Подвижная планка 19 соединена со штоком 18, а эластичный шунт 6 находится между прижимными планками 19 и 20. Выход 12 блока управления соединен с электроприводом 17.

В качестве оксигенатора может быть установлен оксигенатор любого типа, например -противоточный пузырьковый оксигенатор от аппарата АИК-5М. В качестве артериального насоса может использоваться, например, роликовый насое.

В качестве флюометров могут использоваться обычные электромагнитные флюометры для аппаратов искусственного кровообращения, дающие на выходе элекрический сигнал, напряжение которого пропорционально объемной скорости кровотока. В качестве задатчика: процента шунтируемой крови может использоваться обычный регулируемый делитель напряжения (например потенциометр), напряжение на выходе которого составляет некоторый процент, устанавливаемый оператором, от напряжения на входе. В качестве блока сравнения может использоваться обычный блок вычитания сигналов (напряжений).

В устройстве по варианту II, в отличие от устройства по варианту Т отсутствует расходомер, установленный на шунте, а вместо расходомера, ycTaновленного на артериальной магистрали -3, установлен оксиметр 21. Вход блока 9 управления соединен с оксиметром 21, а выход с регулируемым дросселем 7. Причем в ка.честве оксиметра может .быть использован спектрометрический оксиметр .непрерывного действия, измеряющий величину насыщения гемоглобина кислородом.

Устройство по варианту 1 работает следующим образом (.Фиг.1 и 3).

Кровь от больного по венозной магистрали 1 поступает под действием силы тяжести в оксигенатор 2 и шунт 6. Часть венозной крови, пбступивIJOH в оксигенатор 2, насыщается кислородом и освобождается от углекислоты, а затем подается на вход артериального насоса 4. Другая часть венозного потока проходит через шун 6 и подается на вход артериального насоса 4, минуя оксигенатор. В результате оба потока смешиваются и насосом 4 по артериальной магистрали 3 подаются в аорту больного.

Кровь, прошедшая через оксигенатор 2, насыщена на 100% кислородом, и его напряжение в плазме достигает 300-500 мм рт.ст. Венозная кровь обычно насыщена в пределах 60-70%, По физиологическим требованиям насыщение кислородом артериальной крови должно поддерживаться в пределах 96-98%, чему соответствует напряжение в плазме 95-100 мм рт.ст, согласно кривой диссоциации гемоглобина.

При этом физиологические нормы соблюдены, если шунтируется (пропускается мимо оксигенатора от 1/15 до 1/8 части общего количества венозной крови 70% насыщения кислородом. Так, например, если шунтируется 1/15 часть венозной крови; то при смешивании ее с 14/15 частями оксигенированной крови насыщение смеси 98%, поскольку 30% восстановленного гемоглобина из 1/15 части распределены в 15 раз большем количестве смеси. Находящийся в смеси восстановленный гемоглобин присоединяет к себе излишек кислорода из плазмы. Если венозная кровь насыщена меньше чем на 70%, то и шунтироваться должна соответственно меньшая ее часть, чтобы получить 98% насыщения в смеси, не учитывая повышения насыщения от присоединения к гемоглобину избытка растворенного у в плазме кислорода. В каждом конкретном случае необходимый процент венозной крови, пропускаемый через шунт 6 мимо оксигенатора 2 усХДнавливается оператором на задатчике 13 в зависимости от анализов крови на газы и электролиты с целью поддержания насыщения кислородом артериальнойкрови на уровне 9698%, чему соответствует РаО в пределах 95-100 мм рт.ст.

Как известно, нормальное напряжение углекислого газа в вене достигает 47 мм рт.ст., а в артерии41 мм рт.ст. Если шунтируется 1/10 часть венозной крови, то напряжение углекислоты в смешанной артериарильной крови достигает 41,6 мм рт.ст., что вполне допустимо с физиологической точки зрения,

После того, как оператор устанавливает на задатчике 13 необходимый процент шунтируемой крови (предположим, что это 10%; на выходе задатчика 13 появляется напряжение величина KOTOpoio соответствует l/lO производительности артериального насоса. Это напряжение подается на вход блока 14 сравнения, где из нег вычитается напряжение, подаваемое на вход 11 от флюометра 8, соответствующее величине шунтируемого потока крови. Разность полученных напряжений через пороговый элемент 15 подается на блок 16 включения дросселя. В случае, если рассогласование между количеством шунтируемой крови и требуемым процентом шунтирования ниже порогового значения по абсолютной величине, то разность сигналов не проходит через пороговый элемент 15 и включение приспб-i собления для окклюзии не производится. Это необходимо для устойчивости работы приспособления для окклюзии, так как какая-то разность сигналов на входах блока 14 всегда имеет место и при отсутствии порогового элемента оно всегла во включенном состоянии. Поэтому блок 16 включения дросселя при отсутствии сигнала на входе производит остановку электропривода. Если на вход блока 16 подается положительный сигнал, то он включает реверсивный электропривод 17 с перемещением штока 18 и подвижной планки 19 влево, так как в этом случае шунтируется недостаточное количество крови. Благодаря эластичности материала шунт 6 начинает расплавляться и поток крови через него начинает увеличиваться . При достижении требуемой величины шунтирования разность сигналов на входах блока 14 сравнения равна О, и блок 16 выключает электропривод.

В случае поступления отрицательного сигнала на вход блока 16 электропривод включается в противоположном направлении и передвигает шток 18 и планку 19 вправо, увеличивая тем самым степень окклюзии шунта 6, так kaK наличие отрицательного сигнала на входе блока 16 свидетельствует 6 том, что количество шунтируемой крови больше требуемого. Ввиду увеличения степени окклюзии поток крови через шунт 6 начинает уменъ. шаться, и по достижении требуемого значения Происходит выключение элек ропривода блоком 16.

Таким образом, предлагаемое устройство автоматически поддерживает величину потока крови через шунт в заданных пределах, и в случае изменения производительности артериал ного насоса автоматически подстраивает к новому значению поток через шунт.

Нормализация транспорта кислород позволяет- предотвратить проявления кислородной интоксикации и падение

потребления кислорода организмом больного. Это предотвращает также падение уровня калия и бикарбоната в плазме и снижение количества буферных оснований, что стабилизирует кислотно-щелочное равновесие в организме больного и предотвращает метаболический ацидоз. В результате исчезает необходимость в гипервентиляции организма больного, благодар чему обмен углекислоты может протекать в соответствии с физиологическими нормами. Кроме того, во время работы устройства отсутствует необходимость .вливать дополнительные количества хлористого калия и бикарбоната натрия ввиду нормализации обмена электролитов. Все это приводит к повышению эффективности искусственного кровообращения.

Устройство по варианту 2 работает следующим образом (фиг.2.

Кровь от больного по венозной магистрали 1 поступает под действием силы тяжести в оксигенатор 2 и шунт 6. Часть венозной крови, поступившая в оксигенатор, насыщается там кислородом и Освобождается от углекислоты а затем подается на вход артериального насоса 4. Другая часть венозного потока подается в артериальную магистраль 3 через шунт 6, минуя оксгенатор 2. Получаемое насыщение кислородом смешанной артериальной крови регистрируется оксиметром 21, сигнал которого подается на вход блока 9 управления. Блок 9 управления в соответствии с сигналом оксиметра 21 и задатчика блока 9 вырабатывает сигнал управления дросселем 7, который регулирует поток крови через шунт 6 так, чтобы установить заданную величину насыщения кислородом крови в арт иальной магистрали.

Таким образом, аппараты по вариантам 1 и 2 обеспечивают предупреждение кислородной интоксикации путем повышения точности регулирования содержания кислорода в крови.

Формула изобретения

1. Аппарат искусственного кровообращения, содержащий оксигенатор, артериальную и венозную магистрали, шунт, регулируемый дроссель, установленный на шунте, отличающийся тем, что, с целью предупреждения кислородной интоксикации путем повышения точности регулирования содержания кислорода в крови, он снабжен двумя расходомерами, один из которых установлен на артериальной магистрали, а другой на шунте, и блоком управления, входы которого соединены с расходомерами, а выход с регулируемым дросселем.

2. Аппарат искусственного кровообращения, содержащий оксигенатор, артериальную и венозную магистрали, шунт, регулируемый дроссель, установленный на шунте, .отличающ и и. с я тем, что, с целью предупреждения кислородной интоксикации путем повышения точности регулирования содержания кислорода в крови, он снабжен оксиметром, установленным на артериальной магистрали и блоком управления, вход которого соединен с оксиметром, а выход с регулируемым дросселем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 770498. кл. А 61 М 1/03, 1978.

(ip(/. /

и.г

п

ю