Устройство для определения производительности пульсирующих насосов Советский патент 1983 года по МПК A61M1/03 

Изобретение относится к медицин; ской технике и может быть исполь зовано в аппаратах искусственного и вспомогательного кровообращения, аппаратах искусственной вентиляции легких, образцовых.расходомерных установках, а также приборах для измерения внешнего дыхания биологических объектов.

Известны устройства, в которых производительность пульсирующих насосов определяется по показателям двух приборов: по величине ударного объема и частоте пульсаций насоса или по показаниям задатчиков соответствуйщих величин путем перемножения показаний.

Так определяется производительность, например, в аппарате искус-:

;ствённой вентиляции легких типа Вита- 1 и аппарате искусственного кровообращения типа АИК-5М 13.

Недостатком таких устройств является необходимость-постоянного определения производительнсУсти посредством перемножения.оператором двух показаний, что усложняет &г(;

, работу при частых изменениях режима работы аппарата.

Наиболее близким по технической . сущности и достигаемому результату является устройство для определения производительности перфузионного насоса с возвратно-поступательным движением рабочего органа. устройство позволяет определять (Производительность насоса путем автоматического перемножения величин

10 частоты пульсаций насоса и ударноJTO объема.

Указанное устройство содержит датчик ритма пульсаций насоса, представляющий собой тахогенератор, вал

15 которого механически связан с балом двигателя насоса, датчик ударного объема насоса, представляющий собой источник питания и потенциометр, блок определения производительности

20 насоса, представляющий собой потенциометр, электрически связанный с выходом тахогенератора, а его ось явявляеься общей с осью потенциометра датчика ударного объема riacoca и ки25нематически связана с. штоком перфузионного насоса; блок индикации, который включает в себя переключатель и показывающие приборы, один из .;которых дает показания частоты льсаций насоса, другой при- замыкаНИИ контактов дает показания производительности насоса .j.

Данное устройство обладает невысокой точностью как выделения анаоговых сигналов, соответствующих начениям частоты пульсаций и ударного ооъема, так и определения производительности при автоматическом еремножении этих сигналов с помоью петенциометров, так как используемым в нем .контактным электромеханическим элементам, (тахогенератор, потенциометры).свойственны неостоянство переходных сопротивлений местах контакта,-температурная зависимость величин их сопротивлений, наличие люфтов в механических соеинениях подвижных частей потенциметров , а также в соединении с штоком насоса. Повышение точности определения производительности необходимо как для обеспечения .адекватности перфузии или дыхания при искусственном и. вспомогательном кровообращении и дыхании, так и для выявления осогг бенностей изменения внешнего дыхания биологического объекта в зависимости от различных воздействий на него и его состояния.

Необходимость использования в устройстве контактных элементов обуславливает также такой его недостаток, как невысокая надежность.

Цель изобретения - повышение точности определения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения производительности пульсирующих насосов, содержащее датчик ритма пульсаций насоса, датчик ударного рбъема, блок индикации и блок определе-. ния производительности, дополнительно снабжено генератором импульсов, а блок определения производительности включает управляемый делитель частоты/ реверсивный счетчик, делитель частоты, триггер, схему И и счетчик импульсов, причем первый выход генератора импульсов соединен с датчиком ритма пульсаций насоса, а второй выход соединен с первым входом схемы И, второй вход которой соединен с выходом триггера, управляющие входы триггера соединены с выходами реверсивного счетчика, датчика ритма.пульсаций насоса, управляемого делителя частоты и счетчика импульсов, входы реверсивного счетчика соединены с выходами делителя и датчика ударного объема, а вход делителя соединен с выходом схемы И-и входом управляемого делителя, при этом выход управляемого делителя через счетчик импульсов соединен . с входом блока индикации.

На фиг. 1 приведена блок-схема устр.ойства для определения производительности пульсирующих насосов; на фиг, 2 - временные диаграммы работы отдельных его элементов.

Устройство содержит датчик 1 ритма пульсаций насоса, включающий в

себя преобразователь 2 движения рабочего органа насоса в электрический сигнал, например, фотоэлектрического типа, формирователь 3 импульсов начала и конца цикла работы

насоса, триггерную пересчетную схему 4, схему И 5, счетчик 6 пульсовой длительности, регистр 7 памяти и формирователь 8 импульсов сброса и записи, генератор 9 импульсов, датчик 10 ударного объема насоса, включающий преобразователь 11 объема, например, фотоэлектрического типа, в котором каяшому импульсу соответствует определенная величина объема, счетчик 12 импульсов, блок 13 определения производительности насоса, включающего в себя схему И 14, управляемый делитель 15 частоты, счетчик 16 импульсов, делитель 17 с

постоянным коэффициентом деления, триггер 18 считывания, реверсивный счетчик 19 и блок 20 индикации.

Преобразователь 2 соединен с формирователем 3, выходы которого сЪединены с управляющими входами счетчика 12 импульсов и входами триггерной пересчетной схемы 4, выход которой соединен с входом формиро.вателя 8 и с одним из входов схемы И 5, Другой вход которой соединен с выходом Г1 генератора 9 импульсов. Выход схемы И 5 соединен со.счетчиком б, выход которого соединен с регистром 7 памяти и блоком 20 индикации. Выход С формирователя 8

соединен с входами Запись регистров 7 и регистров памяти блока 20 индикации,.а его выход D соединен с входами Сброс счетчиков 6, 16 и 12 делителя 15 и управляющим входом J триггера 18.

Один вход схемы И 14 соединен с выходом 12 генератора 9 импульсов., а другой - с выходом триггера 18. Выход схемы И 14 соединен со счетными входами управляемого делителя 15 частоты и делителя 17. Установочный вход делителя 15 соединен с выходом регистра 7 памяти,а его вход с входом счетчика 16 импульсов, выход которого соединен с блоком 20 индикации. ВыХоД делителя 17 соединен с входом вычитания Е реверсивного счетчика 19 импульсов, выход обратного переноса которого соединен с управляющим входом К триггера 18.

Устройство работает следующим образом.

. При двйже.нии рабочего органа насоса на выходе преобразователя 2 двинсения в моменты смены фазы работы насоса появляются импульсы

(фиг. 2а), которые поступают на формирователь 3, с выходов А н В кЬторого поступают импульсы на управляющие входда,триггерной пересчетной схемы 4, причем с выхода А поступают импульсы, соответствующие началу фазы изгнания (фиг. 2б), а с выхода В - соответствующие началу забора (фиг. 2в) каждого цикла работы насоса. На выходе триггеряой пересчетной схемы 4 формируется имт. пульс, длительность которого соответствует длительности цикла работы насоса (фиг. 2г), который поступает на формировтель.8 импульсов сброса и записи и на один из входов схемы И 5, на другой вход которого поступают импульсы частотой F 1 с выхода Р 1 генератора 9,. С выхода схемы И 5 импульсы частотой F 1 заполняют счетчик 6 (фиг. 2д):.

Таким образом, в счетчике 6 записывается число импульсов Мц, npo-rt порциональное длительности цикла работы насоса....

Одновременно с формированием пачки из Мц импульсов па.переднему фронту импульоа с выхода А формирователя 3, поступающего на один из входов управления счетчика 12 импульсов объема, происходит его заполнение импульсами, поступающими с выхода импульсного преобразователя 11 объема до момента прихода импульса с выхода В формирователя 3 на другой вход управления счетчика 12, Таким , в счетчик 12 записывается число импульсов Ny,пропорциональное ударному объему насоса (Фиг. 2и). По заднему фронту импульса пересчетной cxe№J 4 на выходах С и О формирователя 8 импульсов сброса и записи формируются импульем записи (фиг. 2е) и импульс сброса (фиг. 2ж).

По импульсу записи число Мц, записанное в счетчик 6, заносится в регистр 7 памяти и поступает на ус- тановочный вход управляемого делителя 15 частоты, а число NV, записанное в счетчике 12, заносится в реверсивный счетчик 19 и регистр памяти блока 20 индикации. По окончании записи импульс сброса с выхода О формирователя 8 производит сброс счетчиков 6, 16, 12 делителя 15 и триггера 18 считывания в исходное состояние, чем подготавливает их к приему информации о следунндем цикле работы насоса.

По заднему фронту импульса сброса, поступающему, на вход I триггера 18 считывания,на его выходе форлмруется уровень логической 1 . (фиг, 2 к) , поступающий на одни из входов схемы и. разрешающий прохождение с выхода 15 генератора 9 импульсов частотой F 2 на счетный

вход управляемого делителя 15 частоты и делителя 17. Последовательность импульсов с выхода делителя 17 -поступает на вход вычитания Б реверсивного счетчика 19, куда по

импульсу записи было записано число NV пропорциональное ударному объему насоса.

В тот момент, когда в результате вычитганйя число, записанное в

реверсивном счетчике 19 становится равным нулю, с его выхода обратного переноса на вход К триггера 18 считывания поступает импульс, по которому на выходе триггера 18 появляется уровень логического О, запрещающий прохождение импульсов частотой F 2 с выхода Г 2 генератора 9 на вход схемы И 14. При этом с выхода управляемого делителя 15 частоты на счетчик 16 импульсов прохо дит пачка (фиг, 2.л) из NQ импуиьсов, численно равная производительности насоса за один цикл, выраженной в л/мин или в мл/мин в зависимости отвыбранного масштаба размерности при индикации результата, что; видно из приведенных ниже соотношений:

NN

- bt

тйNalrr

А

Ц

де Q - производительность насоса,

л/мин;.

Мц- количество импульсов { 1исло), пропорциональное длительности цикла работы насоса; Ну- количество импульсов (число), пропорциональное ударному, объему насоса;

V масштабный коэффициент раз мерности индикации, равный

коэффициенту деления делителя 17,

причем

КуУх,ДГ

45

FIТц,

N,

где Ку - коэффициент преобразования .импульсного преобразовате50 eo-Ff объема, имп/мл;

Kjp-v-И частота импульсов с выхода V Г 1 генератора 9, Гц; д-ударный объем насоса,, мй;

Тцг-- длительность циклаработы 55 РП . насоса, с;

Fp- частрта ритма пульсаций насоса, уд/мин.

Частота Г 1 и коэффициент преобрзования К импульсного преобразова теля объема определяют точность вычисления производительности насоса. Так, значение частоты F. 200 Гц обеспечивает определение длительности цикла Тц не хуже 0,5% в дяапа.65 зоне AFn .40 - 150 уд/мин, что соответствует ДРг, ±0,75 уд/мин, а значение Ку 30 VIMTI/MJI обеспечивает погрешность; преобразования ударного объема ±0,07 мл за цикл работы. Результат ойределения производительности насоса не зависит от частоты Fg , которая определяет только время считывания числа, записанного в счетчик 19 датчика ударного объема насоса, т.е. время, необходимое для получения численного значения производительности насоса в счетчике 16, предназначенного для индикации в блоке 20. Это время быть не более минимальной длительности фазы изгнания насоса при максимальной величине ударного выброса Построение блока определения про изводительности на основе управляемого делителя частоты позволило пр определении производительчости на- . coca в реальном масштабе времени оп рацию умножения ударного объема на частоту работы насоса заменить операцией деления на длительность цикла работы насоса благодаря обратной зависимости этих величин. Такая замена операции значительно упрощает схему устройства при построени ее на импульсных элементах. Формула изобретения Устройство для определения про;Изводительности пульсирующих насосо содержащее датчик ритма пульсаций насоса, датчик ударного объема, блок индикации и блок определения производительности, отличающееся тем, что, с целью повышений точности определения, оно дополнительно снабжено генератором импульсов, а блок определения производительности включает управляемый делитель частоты, реверсивный счетчик, делитель частоты, триггер, схему И и счетчик импульсов, причем первый выход генератора импульсов соединен с датчиком ритма пульсаций насоса, а второй выход соединен с первым входом схемы И, второй вход которой соединен с выходом триггера управляющие входы триггера соединены с выходами реверсивного счетчика, датчика ритма пульсаций насоса, управляемого делителя частоты и счетчика импульсов, входы реверсивного счетчика соединены с выходами делителя и датчика ударного объема, а вход делителя соединен с выходом схемы И и входом управляемого делителя, при этом выход управляемого делителя через счетчик импульсов соединен с входом блока индикации. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Техническое решение и инструкция по эксплуатации. М., ВНИИМТ, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР № 248165, кл. А 61 М 1/03, 1968.