DE3311430C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Antriebsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Die aus "Medizinal-Markt/ACTA MEDICOTECHNICA" 19. Jahrgang, Nr. 10/1971, S. 70-77, bekannte derartige Antriebsvor­ richtung dient zur Steuerung des Betriebs einer intraaor­ talen Ballonpumpe und arbeitet mit drei Speichern, die miteinander in Reihe geschaltet sind. Der mit der Über­ druckquelle verbundene Speicher dient zur Speicherung des Startdrucks, während der nachgeschaltete Speicher als Haltedruckspeicher dient. Der dritte Speicher stellt einen Vakuumspeicher dar. Die drei Speicher sind über Elektroventile miteinander in Reihe geschaltet. Diese Elektroventile liegen jeweils außerhalb der Speicher in den Zuström- bzw. Abströmfluidbahnen, die die Speicher miteinander verbinden.

Allerdings kann der beim Betrieb solcher Antriebsvorrich­ tungen auftretende Geräuschpegel relativ große Ausmaße annehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebs­ vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs zu schaffen, die sich durch geringen Geräuschpegel aus­ zeichnet.

Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung sind somit die am Eingang und am Ausgang des Überdruckspeichers und des Unterdruckspeichers eingesetzten Magnetventile innerhalb zumindest eines dieser beiden Speicher angeordnet. Durch diese Maßnahme läßt sich in einfacher Weise eine beträcht­ liche Reduzierung des beim Betrieb der Antriebsvorrichtung auftretenden Geräuschpegels erreichen, so daß die erfin­ dungsgemäße Antriebsvorrichtung sehr leise arbeitet und nicht zu unerwünschten akustischen Belästigungen führt.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungs­ beispiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungs­ form der Antriebsvorrichtung für ein künstliches Herz;

Fig. 2 eine Vorderansicht einer Fernsteuerein­ heit;

Fig. 3a bis 3e eine perspektivische Ansicht einer Druck­ speichereinheit, einen Horizontalschnitt durch die Druckspeichereinheit, einen Schnitt entlang der Linie VIIIc-VIIIc in Fig. 3b, eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die die Verbindung zwischen einem Anschluß und einem Druckspeicher zeigt, und eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, in der die Verbindung zwischen einem Drucksensor und dem Druckspeicher dargestellt ist;

Fig. 4 einen vergrößerten Längsschnitt eines Magnet­ ventils und

Fig. 5 ein Blockdiagramm der in Fig. 1 dargestellten Antriebs­ vorrichtung.

In Fig. 1 ist die äußere Gestaltung der Antriebsvorrichtung für ein künstliches Herz dar­ gestellt. Mit 1 ist ein Gehäuse der Antriebsvorrichtung, mit 1 a eine Steuerplatte, mit 1 b eine Anzeigeplatte und mit 1 c eine Anschlußplatte bezeichnet. Auf einem Schirm innerhalb der Anzeigeplatte 1 b werden der Überdruck, der Unterdruck und ein Verhältniswert zwischen dem Über- und dem Unter­ druck für ein rechtes Herz, der Überdruck, Unterdruck und ein Verhältniswert zwischen dem Über- und dem Unterdruck für ein linkes Herz, die Herzleistung und die Drücke (negativ/positiv) der beiden Systeme angezeigt. Mit der Anschlußplatte steht ein Kabel für eine Fern­ steuereinheit REM in Verbindung, das über ein Verbin­ dungselement von der Platte lösbar ist. Ferner stehen mit der Anschlußplatte Rohre 2 a, 2 b in Verbindung, die zur Zuführung der jeweiligen Drücke zu den ent­ sprechenden Herzsystemen dienen. Das Gehäuse 1 der Antriebsvorrichtung ist auf vier Gleitrollen 3 gelagert.

Fig. 2 ist eine Vorderansicht der Fern­ steuereinheit REM. Die Fernsteuereinheit REM ermöglicht alle Para­ meter der Antriebsvorrichtung für das künstliche Herz fernzusteuern und umfaßt insgesamt 14 Steuerabschnitte S 1 bis S 14. Die Steuerabschnitte S 1 bis S 4 funktionieren dahingehend, daß sie eine Erhöhung des Überdrucks, eine Abnahme des Überdrucks, eine Zunahme des Unterdrucks und eine Abnahme des Unterdrucks für das linke Herz befehlen. Die Steuerabschnitte S 5 bis S 8 bewirken dieselben Funktionen für das rechte Herz. Die Steuerabschnitte S 9 und S 10 bewirken einen Anstieg und eine Abnahme der Dauer des Überdrucks oder Unterdrucks (oder eine Änderung des Verhältniswertes zwischen Über- und Unterdruck) für das linke Herz, während die Steuerabschnitte S 11 und S 12 einen Anstieg und eine Abnahme der Dauer des Über- oder des Unterdrucks für das rechte Herz bewirken. Schließlich verursachen die Steuerabschnitte S 13 und S 14 einen Anstieg und eine Abnahme in der Herz­ leistung. Mit PL ist eine Leuchtdiode bezeichnet, die anzeigt, daß die Stromversorgung für die Antriebs­ vorrichtung eingeschaltet und die REM-Einheit an das Gehäuse angeschlossen ist. Mit SP ist eine Einheit bezeichnet, die ein akustisches Signal erzeugt, wenn ein Schalter niedergedrückt ist.

In den Fig. 3a bis 3e ist eine perspektivische Ansicht einer Druckspeichereinheit 40, die im Gehäuse 1 der Antriebsvorrichtung für das künstliche Herz installiert ist, eine horizontale Schnittansicht der Druckspeicherheinheit 40 (entlang der Linie VIIIb-VIIIb in Fig. 3c), ein Schnitt entlang der Linie VIIIc-VIIIc in Fig. 3b, eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die die Verbindung zwischen einem Anschluß und einem Druckspeicher zeigt, und eine teilweise vergrößerte Schnitt­ ansicht gezeigt, in der die Verbindung zwischen einem Drucksensor (Druckerfassungseinrichtung) 41 und dem Druckspeicher dargestellt ist.

Die Druckspeichereinheit 40 umfaßt vier Druckspeicher und bildet einen Teil sowohl des Über- als auch des Unterdrucksystems für zwei (links und rechts) künstliche Herzen. Jeder dieser vier Druckspeicher umfaßt zwei Magnetventile 42, 43 und einen Drucksensor 41. Bei dem Magnetventil 43 handelt es sich um einen normalen, die Öffnungs- und Schließbewegung steuernden Typ, während das Magnetventil 42 ein Steuerventil ist, dessen Öffnungs­ grad in Abhängigkeit von dem Ausmaß seiner Erregung ge­ steuert wird. Jedes Magnetventil 42 besitzt eine Eintrittsöffnung 42 a und eine Austrittsöffnung 42 b, von denen jeweils eine fest in ein Loch 45 a, 45 b, 45 c oder 45 d eingesetzt ist, das in einer Platte 44 a, 44 b, 44 c oder 44 d ausgebildet ist, während die andere Öffnung (d. h. die verbleibende Eintritts- oder Austrittsöffnung) zu einem Raum innerhalb des Blocks hin geöffnet ist. Das Magnetventil 43 in jedem Block besitzt eine Öffnung 43 a, die zu einem Raum innerhalb des Druckspeichers hin geöffnet ist, und eine andere Öffnung 43 b, die fest in ein Loch 46 a, 46 b in einer Platte 46 oder in ein Loch 47 a, 47 b in einer Platte 47 eingesetzt ist.

Rohre 48 a, 48 b, 48 c und 48 d sind jeweils mit den Platten 44 a, 44 b, 44 c und 44 d so verbunden, daß sie eine Verbindung mit den darin befindlichen Löchern 45 a, 45 b, 45 c und 45 d herstellen. Die Rohre 48 a und 48 d stehen mit Vakuumpumpen in Verbindung, die als Unterdruckquellen dienen, während die Rohre 48 b und 48 c mit Kompressoren in Verbindung stehen, die als Überdruckquellen dienen. Beide Löher 46 a und 46 b in der Platte 46 stehen miteinander in Verbindung, wobei an die gemeinsame Verbindung ein Rohr 49 angeschlossen ist. In ähnlicher Weise stehen beide Löcher 47 a und 47 b in der Platte 47 miteinander in Verbindung, wobei ein Rohr 50 an die gemeinsame Verbindung angeschlossen ist. Die Rohre 49 und 50 sind jeweils an die beiden künst­ lichen Herzen angeschlossen.

Jede Platte 44 a, 44 b, 44 c und 44 d umfaßt vier An­ schlüsse 51 und den daran befestigten Drucksensor 41. Die Anschlüsse 51 und der Drucksensor 41 sind in der in den Fig. 3d und 3e gezeigten Weise montiert. Jeder Anschluß 51 umfaßt einen stabähnlichen Leiter 51 a und einen Isolationsnippel 51 b, der den Leiter 51 a hält. Der Isolationsnippel 51 b besteht aus Polytetrafluoräthylen. Die Platte 44 ist mit konischen Öffnungen versehen, die jeweils ein Gewinde auf ihrer Innenfläche aufweisen, und der Isolationsnippel 51 b weist eine an die konische Öffnung angepaßte Form auf. Der Leiter 51 a und der Isolationsnippel 51 b sind in ähnlicher Weise über konische Gewinde aneinander befestigt. Diese konischen Gewinde dienen darüber hinaus als Dichtung, so daß kein spezielles Dichtungs­ element erforderlich ist. Leitungsdrähte 54 von den Magnetspulen der Magnetventile 42 und 43 sind über Verbindungselemente 52 und 53 an die entsprechenden Anschlüsse 51 angeschlossen. Der Drucksensor 41 ist in ähnlicher Weise wie die Anschlüsse 51 über konische Gewinde an der Platte 44 befestigt.

In Fig. 4 ist ein vergrößerter Längsschniutt durch das bei dem Ausführungsbeispiel verwendete Magnetventil 42 gezeigt. Ein Ventilgehäuse 11 des Magnetventiles 42 ist mit einer ersten Öffnung 12 und einer zweiten Öffnung 13 versehen. Ein innerhalb des Gehäuses 11 befind­ licher Raum wird durch einen Ventilsitz 14 in eine erste innere Kammer 15, die mit der ersten Öffnung 12 in Verbindung steht, und eine zweite innere Kammer 16, die mit der zweiten Öffnung 13 in Ver­ bindung steht, aufgeteilt. Ein Spulengehäuse 18, das aus einer magnetischen Substanz besteht, ist über ein Dichtungsmaterial 17 am Ventilgehäuse 11 befestigt. Ein Spulenkörper 20, der eine darum ge­ wickelte Spule 19 umfaßt, ist in das Gehäuse 18 eingepaßt und wird durch eine Basis 21 und eine Basis 22 gelagert, die aus magnetischem Material bestehen. Ein fester Kern 23 aus magnetischem Material ist an der Basis 21 befestigt. Der Kern 23 ist hohl ausgebildet, und eine aus nicht magne­ tischem Material bestehende Führungsstange 24 er­ streckt sich durch diesen. Ein beweglicher Kern 25 aus magnetischem Material ist an der Führungsstange 24 befestigt. Die Führungsstange 24 wird durch eine Schraubenfeder 26, die sich mit einem Ende der Stange in Kontakt befindet, nach links gedrückt. Das andere Ende der Führungsstange 24 erstreckt sich durch ein Lager 27 und einen Balg 28 und weist an seiner Spitze einen daran befestigten Ventilkörper 29 auf. Der innerhalb des Balges 28 befindliche Raum steht über kleine Öffnungen 30 und 37 mit der ersten inneren Kammer 15 (wie gezeigt) oder der zweiten inneren Kammer 16 (wenn die Führungsstange 24 nach rechts bewegt ist) in Verbindung.

Wenn die Spule 19 erregt wird, durchsetzt der ent­ stehende magnetische Fluß den Kern 23, den Kern 25, die Basis 22, das Gehäuse 18, die Basis 21 und den Kern 23. Dadurch wird eine Kraft erzeugt, die auf den Kern 25 einwirkt und diesen gegen den Kern 23 bewegt, wodurch sich die Stange 24 so lange nach rechts bewegt, bis die Anziehungskraft der von der Schrauben­ feder 26 ausgeübten entgegengesetzt gerichteten Kraft entspricht und der Ventilkörper 29 somit um eine Strecke vom Ventilsitz 14 abgehoben ist, die der jeweiligen Größe der Anziehungskraft entspricht. Eine Endfläche 23 a des Kernes 23 besitzt die Form eines E, während eine Endfläche 25 a des Kernes 25 eine Ausnehmung aufweist, um einen mittleren vorstehenden Abschnitt der Endfläche 23 a aufzunehmen. Die Innenflächen 23 b zwischen beiden vorstehenden Endabschnitten und dem mittleren vorstehenden Abschnitt der E-förmigen Endfläche 23 a sind schräg ausgebildet, wie aus Fig. 4 zu ersehen ist. Die Schrägflächen stellen sicher, daß das Verhältnis zwischen der Größe der Erregung der Spule und dem Maß der Verschiebung der Stange 24 (oder der Spalt zwischen den Flächen 23 a und 25 a) über den Breitenbereich proportional gehalten wird. Ein derartig ausgebildetes Magnetventil besitzt ein gutes Ansprechvermögen seiner beweglichen Teile und ermöglicht eine Steuerung der Öffnungs- und Schließbewegung mit hoher Geschwindigkeit.

In Fig. 5 ist die in Fig. 1 dargestellte Antriebs­ vorrichtung für ein künstliches Herz schematisch zusammen mit zwei künstlichen Herzen 60 R, 60 L dargestellt.

Die künstlichen Herzen 60 R, 60 L sind jeweils über die Rohre 2 a und 2 b mit der Antriebs­ vorrichtung verbunden. Die Rohre 2 a und 2 b sind an die entsprechenden Ausgangsanschlüsse der Druck­ speichereinheit 40 angeschlossen. Mit 61 R und 61 L sind Kompressoren und mit 62 R und 62 L Vakuumpumpen be­ zeichnet. Die Magnetspulen der vier Magnetventile 42 und die Drucksensoren 41 sind an eine Steuereinheit CON 1 angeschlossen, während die vier Magnetventile 43 an eine Steuereinheit CON 2 angeschlossen sind. Diese Magnetventile 42 und 43, bei denen es sich insgesamt um acht handelt, sind so ausgebildet, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Da im Überdrucksystem Luft von der Eintritts­ öffnung zur Austrittsöffnung und im Unterdruck­ system von der Austrittsöffnung zur Eintrittsöffnung strömt, sind die Eintritts- und Austrittsöffnungen der Magnetventile im Über- und Unterdruck­ system umgekehrt angeschlossen.

An die Steuereinheiten CON 1 und CON 2 sind jeweils Prozeßeinheiten CPU 1 und CPU 2 angeschlossen. Steuer­ terminals zur Eingabe von Änderungen des Überdrucks, des Unterdrucks, der Herzleistung und des Druckverhältnisses sind an die Eingänge der Prozeß­ einheiten CPU 1 und CPU 2 angeschlossen. Diese Steuer­ terminals umfassen eine Schalttafel SWU, die auf der Steuerplatte 1 a des Gehäuses 1 der Antriebsvor­ richtung für das künstliche Herz vorgesehen ist, und die Schalttafel REM für die Fernsteuerung. Beide Schalttafeln sind parallel zueinander geschaltet, wie nachfolgend beschrieben wird. Der Schalttafel REM für die Fernsteuerung wird ein vorgegebenes Signal von einer Einheit SGU zur Erzeugung eines akustischen Signales zugeführt. Diese Einheit SGU wird durch die Prozeß­ einheiten CPU 1 und CPU 2 gesteuert. Eine Anzeigeeinheit DSU umfaßt eine aus sieben Segmenten bestehende Leucht­ diode (LED) o. ä. zur Anzeige von Ziffern, die über ein Stellen-Antriebssignal und ein Segment-Antriebs­ signal von beiden Steuereinheiten CON 1 und CON 2 in dynamischer Weise betrieben wird.

Claims (1)

1. Antriebsvorrichtung für ein künstliches Herz (60 R, 60 L), mit einer Überdruckquelle (61 R, 61 L), die über ein erstes Magnetventil (42) mit dem Innenraum eines Überdruckspeichers gekoppelt ist, dessen Auslaßöffnung über ein zweites Magnet­ ventil (43) mit dem künstlichen Herzen (60 R, 60 L) verbunden ist, einer Unterdruckquelle (62 R, 62 L), die über ein drittes Magnetventil (42) mit dem Innenraum eines Unterdruckspeichers verbunden ist, dessen Auslaßöffnung über ein viertes Magnet­ ventil (43) mit dem künstlichen Herzen (60 R, 60 L) gekoppelt ist, einer ersten Druckerfassungseinrichtung (41) zur Ermittlung des Drucks in der Fluidbahn zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetventil, einer zweiten Druckerfassungs­ einrichtung (41) zur Ermittlung des Drucks in der Fluidbahn zwischen dem dritten und dem vierten Magnetventil, einer Schalttafel (SWU, REM) zum Vorgeben von Betriebsparametern und einer Steuereinrichtung (CON 1, CON 2) zur Steuerung des Betriebs der Antriebsvorrichtung in Abhängigkeit von den vorgegebenen Betriebsparametern und den erfaßten Drücken, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Magnetventile (42, 43) in dem Überdruck- und/oder dem Unterdruckspeicher angeordnet sind.