HU191321B - Blood pump - Google Patents

Description

A találmány tárgya olyan vérszivattyú, mely bemenettel és kimenettel rendelkező, rugalmas falakkal körülvett pitvarüreget; bemenettel és kimenettel rendelkező, rugalmas falakkal körülvett kamraüreget; a pitvarüreg kimenetét a kainraüreg bemetével összekötő járatot; a járatban elhelyezkedő első egyirányú szelepet, mely a véráramlást csak a pitvarüregből a kamraüreg felé teszi lehetővé; a kamraüreg kimenetében lévő, a véráramlást a kimeneti nyíláson keresztül csak a, kamraüregből kifelé lehetővé tévő második egyirányú szelepet; első és második nyílással rendelkező burkolatot; a pitvarüreg bemenetét az első nyílással és a kamiaürcg kimenetét a második nyílással összekötő, az üregeket határoló rugalmas falaknak a burkolatban történő mozgatható felfüggesztését lehetővé tévő szerkezetet, és végül hajtószerkezetet tartalmaz, mely periodikusan mozgatja a kamraüreg falait, térfogatának csökkentése és vér kiszivattyúzása érdekében, ugyanakkor pedig a pitvarüreg falait oly módon mozgatja, hogy térfogata növekedhessék a bemeneten keresztül történő vérbeáramlás következeiében; a hajtószerkezet a járatot körülvevő és ahhoz kapcsolódó hajtógyűrűt tartalmaz, amelynek felszíne a kamraüreg falaival való összekapcsolódásra képes.

A 3.097.066 számú USA szabadalom olyan szívpumpát ír le és szemléltet, mely burkolatban elhelyezkedő, egymással egyirányú szelep segítségével összeköttetésben álló, két rugalmas tasakból áll. A kaniratasak a hajtóleinez és a burkolatfal között periodikusan összenyomódik, a vér kiszivattyúzása érdekében. A kamra-tasak hozzá van ragasztva a hajtólemezhez, mely a hajtólöketek között olyan irányban tágítja ki rugalmasan a kamra-tasakot, hogy elősegítse annak újratelítődését. Mivel a pitvartasak nagyobb a kamratasaknál, így a szivattyúzási fázis alatt létrejöhet a beáramlás a pitvar-tasaknak a kiáramlási fázisok alatti részleges összenyomódása miatt. Ezen szívpuinpa szabályozásának az az egyetlen módja, ha a meghajtás — pulzus — sebességét változtatjuk.

A 3.656.873 számú USA szabadalom szerinti szívpumpa — mely a szívsebészetben történő ideiglenes alkalmazásra szolgál, - szintén két, tasak-szerü, rugalmas tartályból áll, és a kamraként működő tasak kimeneténél egyirányú szelepet tartalmaz. Mindegyik rugalmas tartály egy-egy különálló, merev tartályba van szerelve oly módon, hogy a rugalmas tartályok külső részét ciklikusan pneumatikus nyomás hatásának lehessen kitenni. A kamra-tartály szakaszos összenyomódása pulzáló áramlást biztosít.

A pitvar-tartály nyomás vagy vákuum Itatása alatt áll, s ez határozza meg a vér felvételét. Amilyen mértékben a beáramló vér nyomása meghaladja a pitvartartályon kívüli nyomás értékét, olyan mértékű lesz a vérfelvétel. A kamra-tartályon kívüli nyomás változik, és amikor a kamrai nyomás a pitvari nyomásnál alacsonyabbá válik, a pitvarból vér áramlik be a kamrába. Ebben az esetben az egyirányú szelep mindaddig biztosítja a vér áramlását, amíg a pulzálás következtében a kamrai nyomás meg nem haladja a pitvari nyomás értékét. Nyilvánvaló, hogy ennél a konstrukciónál a frekvencia és a pneumatikus lüktetések változtatása révén biztosítható a szabályozás, de mivel 2 a pitvar-térfogat független a kamra-térfogattól, ezért nem állítható be állandó felvételi sebesség.

A 944 815 számú, 1981-es szovjetunióbeli szabadalom olyan vérszivattyút ír le és mutat be, amely vagy egy kamra-üregből, vagy pedig egy pitvar-és egy kamra-üregből áll, melyek hagynia-alaküak, rugalmas falaik vannak és burkolatban helyezkednek el. A kanua-üreg egy lineáris elektromos motor armatúrájának mozgása révén periodikusan és ismételten összenyomódik. A motor a kamra-üreg bemeneténél lévő szelep-lemezhez kapcsolódó, domborúan hajlított, gyűrű-alakú, hajtó-palkó segítségével fejti ki hatását. A visszatérő löketet rugó segítségével biztosítják. Az elrendezés olyan, hogy a szívólöketet ez a rugó erősen befolyásolja. Ennél fogva ez az eszköz lényegében olyan kényszerlöketű szivattyú, melynek teljesítményét csak a pulzus-frekvencia változtatása révén lehet változtatni.

A találmány a feltaláló azon felismerésén alapul, hogy az emberi szív nein az általánosan feltételezett módon működik. Mivel ezen felismerés a találmány műszaki hátteréül szolgál, az alábbiakban röviden ismertetjük annak érdekében, hogy a találmány könynyebben érhetővé váljék.

Abból a megfigyelésből indultunk ki, — többek között ultrahangos vizsgálat során — hogy egy szívverés alatt a szív térfogata gyakran csak 10%-nál kisebb mértékben változik, továbbá, hogy a beáramló vér nem pulzál számottevő mértékben, a kiáramló vér azonban erőteljesen pulzál. Ennek alapján előre látható és klinikailag megrősíthető volt az a feltevés, hogy szívveréskor a szívizomzat összehúzódása a pitvari septumot - a szívbillentyűkkel együtt — lefelé húzza a szív csúcsának irányában. A szívizomzat elernyedésekor azután a billentyűsík felfelé nyomódik, de nem az izmok által kifejtett erő hatására, hanem a beáramló vér mozgási és helyzeti energiája, valamint a szíven belül és kívül elhelyezkedő rugalmas komponensek hatására. A szisztolés fázis alatt tehát a kamrák térfogata csökken-, a pitvaroké pedig megnő, e térfogatok összege pedig kissé csökken, és így a szív-konfiguráció is csökken. Következésképpen, a szisztolé periódusa alatt több vér pumpálódik ki, mint amennyi bejut. A vérnek a pitvarokba történő beáramlása azonban a szisztolés fázis alatt is folytatódik, a pitvartérfogatok megnövekedése következtében. A diasztolé alatt az aortában és az artéria pulmonalisban lévő billentyűk záródnak, és folytatódik a vérnek a pitvarokba történő beáramlása, mivel a teljes szívtérfogat kissé megnövekszik. A billentyűsík - többé-kevésbé az líjratclílödési térfogat tói függően felfelé tér ki, miáltal a következő kamrai szisztolés fázisban a szív verőtérfogatát a megelőző szisztolé és diasztolé alatt a szívbe bejutott vérmennyiség határozza meg. E felismeréseket — a szív septumainak szabályozó funkciójára vonatkozó további felismeréssel együtt — meglepőeknek és olyanoknak kell tekintenünk, melyek valószínűleg paradigmatikus változást eredményeznek az érintett tudományág területén.

így már az is megmagyarázható, hogyan telítődik a szív a diasztolé alatt, azaz milyen erő hatására változik meg a szív térfogata. Tény, hogy a szívizomzat olyan felépítésű, hogy képes az összehúzódásra, de

191 321 ezután egy másik erő segítsége szükséges az izmok kinyúlásához (elernyedéséhez). A feltaláló felismerése szerint ez az erő hidrodinamikai lökés-típusú erő, melyet az a kinetikus energia fejt ki, amit a szívben lévő vér a szisztolé alatt nyer, és amely a szisztolé végén, az aorta- és pulmonalis-billentyűk záródásakor olyan nyomássá alakul át, amely a kamra-térfogatot növelni igyekszik, többek között azáltal, hogy a billentyűsíkot felfelé nyomja.

A találmány egyik célja az, hogy olyan önszabá^! lyozó vérszivattyút hozzunk létre, mely — a feltalálói felismerésekkel összhangban — pulzáló kiáramlást, de lényegében állandó nyomású beáramlást hoz létre. További cél olyan vérszivattyú létrehozása, melynek hatékony lökettérfogata a töltőnyomás függvényében változik. További cél olyan vér-szivattyú létrehozása, mely képes az in vivő emberi szív működésének pótlására vagy támogatására. A találmánynak az is célja, hogy alapvetően állandó erő segítségével legyen működtethető, például autológ harántcsíkolt izmok segítségével, és ezáltal a szív-protézist a test által táplált energiaforrással lássa el.

A fenti célok elérése érdekében a találmány értelmében olyan vér-szivattyút hozunk létre, mely bemenettel és kimenettel rendelkező, rugalmas falakkal körülvett pitvar-üreget, bemenettel és kimenettel rendelkező, rugalmas falakkal körülvett kamra-üreget, a kamra-üreg bemenetét a' pitvar-üreg kimenetével összekötő járatot, a járatban egy első egyirányú szelepet, amely a vér áramlását csak a pitvar-üregből a kamra-üreg felé teszi lehetővé, továbbá a kamra-üreg kimenetében lévő második egyirányú szelepet tartalmaz, amely a véráramlást a kimeneti nyíláson keresztül csak a kamra-üregből kifelé teszi lehetővé. Az üregek niozgathatóan helyezkednek el az első és második nyílást tartalmazó burkolaton belül. A pitvarüreg bemenete az első nyíláshoz, a kamra-üreg kimenete pedig a második nyíláshoz van rögzítve. A kamraüreg falait egy hajtószerkezet periodikusan és szelektíven mozgatja, térfogatának csökkentése és vér kiszivattyúzása érdekében, ugyanakkor pedig a pitvarüreg falait oly módon mozgatja, hogy az növekedhessék a bemeneten keresztül történő vérbeáramlás következtében. A hajtószerkezet tartalmaz egy, a járatot körülvevő és ahhoz kapcsolódó hajtógyűrűt, melynek felszíne a kamra-üreg falaival — egy kiválasztott területen — képes úgy összekapcsolódni, hogy a hajtószerkezet hajtólöketei között a kamrákba belépő vér nyomása azáltal szabályozhassa a vérszivattyú teljesítményét, hogy a hajtógyűrű visszatérő löketének nagyságát a kamra-üreg falai és a hajtógyíírű közötti összekapcsolódási területre ható nyomóerő függvényeként határozza meg.

A találmány egyik előnyös kiviteli alakja a következő további jellegzetességeket tartalmazza egyedileg vagy kombinációban:

1. A hajtószerkezet csak a szivattyú hajtólökete alatt kapcsolódik össze a hajtógyűrűvel, a szivattyú visszatérő lökete alatt azonban szétválik a hajtógyűrűtől és visszahúzott helyzetet foglal cl;

2. A burkolat hermetikusan zárt és az üregeken kívüli része gázt tartalmaz, melynek nyomása az üregek pillanatnyi össztérfogatának változása függvényé, —1 ben változik, miáltal befolyást gyakorol a visszatérő löket alatti vérbeárandásra. A burkolatban lévő gáz nyomását nyomásszabályozó szelep ellenőrzi;

3. A burkolat és a hajtószerkezet összes alkotóeleme egy köpenyben helyezkedik el, mely a burkolat belsejével nyomásszabályozó szelepen keresztül áll összeköttetésben;

4. Λ pitvar- és kamra-üregek, valamint a járat egy rugalmas és lényegében nem-nyújtható anyagból készült egyrészes, tömlőszerű elem alkotórészei;

5. A pitvar-üreg bemenete és a kamra-üreg kimenete a burkolat ellentétes végein és a megfelelő üregeken áthaladó járattal is átellenben helyezkedik el;

6. Az üregek és a járat a pitvar-üreg bemenetét és a kainra-üreg kimenetét összekötő vonal, mint szimmetriatengely körül lényegében forgásszimmetrikusán helyezkedik el. Hasonlóképpen, a burkolat és a hajtógyűrű lényegében forgásszimmetrikus kialakítású, az üregek és a járat szimmetriatengelyével egybeeső szimmetriatengely körül;

7. Minden egyes üreg falrészci minden egyes működési ciklus részei alatt kapcsolódásba kerülhetnek a hajtógyűrű felülete és a burkolat belső falfelülete között. Az üregek megfelelő falaival összekapcsolódó felületek csészeformájúak, egymást kiegészítő (komplementer) alakkal. Előnyösen a hajtógyűrűnek az egyik üreggel összekapcsolódó felülete domború — konvex a másik üreggel összekapcsolódó felülete pedig homorú — konkáv Λ hajtógyűrűnek a kamraüreggel összekapcsolódó felszíne lényegesen nagyobb, mint a hajtógyűrű azon felszínének a területe, mely a pitvar-üreggel van összekapcsolódva, a szivattyú visszatérő löketének jelentős része alatt, miáltal a hajtólöketek között a szivattyú által felvett vér térfogata a visszatérő löket alatt az üregekbe bejutó vér mozgási és helyzeti energiájának a függvénye.

Amint azt már említettük, az üregeket alkotó falakat ajánlatos nemcsak rugalmas, hanem lényegében nem-nyújtható anyagból, például merevített műanyagból készíteni. Ezen falak belső felületeinek simának is kell lenniök, a véralvadási jelenségek elkerülése érdekében, és természetesen olyan anyagból kell készülniük, mely inaktív (semleges) természetű, amilyen például a szilikongumi vagy a poliuretán.

A találmány szerinti vérszivattyú - ellentétben az emberi szívvel, mely kettős szivattyú —, lényegében egyszerű szivattyú. Sok esetben azonban lehetséges az ilyen egyszerű szivattyúnak a vérkeringési rendszerbe való illesztése, mely lényegében egymással együttműködő, zárt hurkot alkotó két különböző szivattyúból áll. A keringési rendszernek a tüdő-artérián, a tüdőkön és a tüdővénán áthaladó hurkában természetesen viszonylag kicsi a nyomáscsökkenés, a fő keringési rendszerrel — aorta, a test vérerei, vénás rendszer — összehasonlítva.

A találmány szerinti vérszivattyú alkalmas ideiglenes, testen kívüli használatra — például szív-tüdő készülék részeként — vagy pedig a testbe implantált ideiglenes szív-protézis céljára.

Λ továbbiakban azt mtilnljuk be, liogynn lehetséges a találmány szerinti vérszivattyút a testben maradó szívbe implantálni oly módon, hogy bevezető csövét a bal kamrával, kivezető csövét pedig az aortával kap3

191 321 csoljuk össze. Ezáltal a szív terhelése csökkenthető, és később — az elégtelenül működő szív gyógyulási periódusa után - lehetőség nyílik a szív-protézis eltávolítására. Λ tüdőben létrejövő kis nyomáscsés miatt még az elégtelenül működő szív is képes arra, hogy a keringési rendszernek ezen a részén átpuinpálja a vért.

A szív-protézis ebben az esetben megfelelő módon beültethető a hasüregbe, és újratölthető energiatároló elemmel működtetett lineáris vagy forgó elektromos motorral hajtható. Az elem töltése történhet a beteg alvása alatt, a bőrön áthatoló elektródokon keresztül, vagy pedig implantált felfogó-tekercs transzformátorhatása segítségével.

A szivattyú lökettérfogatának önszabályozása következtében a találmány szerint lehetséges mind a bal, mind a jobb szívfél funkcióját ellátó, kettős szivattyúszerkezet kialakítása is. Erre a célra két, párhuzamosan vagy külön-külön működtetett, fent említett típusú szerkezet használható, melyekkel szemben az a legfontosabb követelmény, hogy a két szivattyú által időegységenként kipuinpált vér mennyisége azonos legyen.

Ha két, fent leírt típusú vérszivattyút alkalmazunk, melyek azonos vagy különböző motorral, egy fázisban vagy különböző fázisban működnek, az áramlás révén elérhető a két vérszivattyú összekapcsolása. A vérszivattyúk lökettérfogatainak önszabályozása, — ami a töltőnyomások függvénye — kielégíti azt a követelményt, hogy a két rendszer töitöiiyomásai nem térhetnek el lényegesen az előzetesen megállapított értékektől annak érdekében, hogy elkerüljék a vér felgyülemlését a vénás rendszerben és a keringési rendszer tűdőbeli részében. A keringési rendszer hurkaiban fellépő áramlási ellenállás határozza meg a vérszivattyúk hajtólöketei alatt kifejtendő hatás mértékét.

A találmány könnyebb érthetősége kedvéért hivatkozunk egy példaképpeni kiviteli alakra és — „második”, illetve „harmadik” kiviteli alaknak nevezett variációinak itt következő leírására, összhangban a csatolt ábrákkal.

A példaképpeni kiviteli alakokat bemutató ábrák közül:

— az 1. ábra az első kiviteli alaknak a forgási szimmetriatengely mentén vett oldalirányú metszete, melyen az egyes alkatrészek bemutatása vázlatos;

— a 2. ábra az első kiviteli alak perspektivikus, alkatrészeire bontott képe;

— a 3A —3D ábrák különböző működési stádiumokban mutatják az első kiviteli alakot;

— a 4. ábra a második kiviteli alak egy részének perspektivikus rajza;

— az 5. ábra a harmadik kiviteli alaknak a forgási szimmetriatengely mentén vett oldalirányú metszeti képe, melyen az egyes alkatrészeket vázlatosan tüntettük fel.

Visszatérve az 1—3. ábrákon látható kiviteli alakra, amely a feltaláló szerint jelenleg a legjobbnak tartott típus, tulajdonképpen egy elkészített és kipróbált laboratóriumi prototípus. Λ. kiviteli alak a 6 tömlőszerű elemre van felépítve, amely rugalmas és lényegében nem nyújtható anyagból készült, s amely az la és lb részekből álló 1 burkolatban van beszerelve. 4

A 6 tömlőszerű elem, mely általában, — mint az le: jobban az 1. ábrán látható —, csőalakú és két, által bán harangalakú részből, a 6a kisebb üregrészböl < a 6v nagyobb üregrészböl áll, a következő módé készül: először a paraffin-formát esztergáljuk, máj hőhatás segítségével polírozzuk, ezután valamilye elasztomer anyaggal — ebben az esetben szilikoi gumival — bevonjuk, és néhány rétegben valamilye merevítő anyaggal - például laboratóriumi gézköté sel - burkoljuk be, majd hagyjuk megszilárdulni.

A szűkületszerű 9 járatban a 6a kisebb üregrés és a 6v nagyobb üregrész közé szereljük fel a csészt szerű, merev 10 hajtógyűrűt, mely annak érdekéber hogy súlya kicsi legyen, két vékony, egymáshoz erős tett és lyukkal ellátott, csészeformájú fémlemezbe áll. A 10 hajtógyűrűt az 1 burkolatba a 4 és 5 szelep pel, jelen esetben a közismert Bjork—Shiley-szelepel· nek nevezett szívszelepekkel együtt helyezzük be Más típusú szelepek használata is lehetséges, példát a Sant—Jude-féle szelepeké.

Ámint az a rajzokból nyilvánvaló, a 6 tömlőszer elemet a szerkezet egyéb részeihez három helye: erősítjük oda, nevezetesen a 9 járatban lévő 5 szelep hez, továbbá az 1 burkolat 7 és 8 nyílásához. A nyílás esetében a külső vájatot tartalmazó 20 gyűrű illesztjük be a 6 tömlőszerű elembe, kívülre pedig : rugalmas 21 O-gyűrűt helyezzük fel. A 21 O-gyűrű és a 20 O-gyűrűt az 1 burkolathoz a 31 csavarokká felerősített 30 rögzítőgyűrű tartja a helyén. A 4 és í szelepek szelcpfunkeiójukon kívül — a tömlőszeri elemet a 10 hajtógyűrűhöz, illetve a burkolat 8 nyila sához is rögzítik. Mindegyik szelepen van egy külst vajat a rugalmas O-gyűrű számára, mely a 6 tömlő szerű elemet a szelephez kapcsolja. A 10 hajtógyűrí lemezeit az 5 szelep körül a 13 O-gyűrűhöz rögzítjül· és a 32 csavarok segítségével kapcsoljuk őket egymás hoz. A 4 szelep 14 O-gyűrűjét a burkolathoz a 34 csavarok segítségével kapcsolt 33 rögzítőgyűrű segít ségével csatlakoztatjuk a 8 nyíláshoz.

Az 1. ábrán az egész készülék látható, felszereli állapotban. A 10 hajtógyűrű szabadon mozog felfelé és lefelé a merev 1 burkolaton beiül, melynek bclsc felszínén barázdák találhatók, és így a levegő szabadon áramolhat a burkolatnak a 10 hajtógyűrű két oldalár elhelyezkedő részei között.

A 6 tömlőszerű elem 6a kisebb üregrésze a pitvarüreget alkotja - „A”-val jelöljük —, a 6v nagyobb üregrésze pedig a — „V”-vel jelölt — kamra-üreget képezi. Az „A”-val jelölt pitvar-üreg bemeneti nyílása a 7 nyílásnál csatlakozik a burkolathoz. A 6a kisebb és 6v nagyobb üregrész közötti szűkületen, a 9 járaton keresztül a vér csak az „A”-val jelölt pitvar-üreg felől áramlik a „V”-vel jelölt kamra-üreg felé, az egyirányú 5 szelepen keresztül. Az egyirányú 4 szelepet tartalmazó 8 nyílás a szivattyú kimenetét képezi, melyen át a vér — a nyomás hatására - lüktetve áramlik kifelé.

A vérszivattyú egyes pitvar-, illetve kamra-üregeinek térfogatát a működési ciklus bizonyos stádiumaiban a 6:i kisebb és 6v nagyobb üregrész összekapcsolódása szabályozza, melyeket a burkolat 25 alsó és 26 felső fala, valamint a 10 hajtógyűrű 28 alsó és 27 felső felszíne határol. Sajátos módon a burkolat 25 alsó fala

-4191321 homorú, például általában kúpalakú, a 10hajtógyűrű 28 alsó felszíne pedig doniború. Hasonlóképpen, a vérszivattyú minden egyes ciklusának egy része alatt a 6a kisebb üregrész az 1 burkolat domború 26 felső fala és a 10 hajtógyűrű homorú 27 felső felszíne között helyezkedik el. Másszóval, mindegyik üregrész komplementer, általában csészealakú burkolat-, illetve hajtógyűrű felszínek között található. Lehetséges az is, hogy a 10 hajtógyűrű mindkét felszíne domború legyen, ez esetben a 6a kisebb üregrészhez kapcsolódó burkolatfelszínnek homorúnak kell lennie, ez azonban nem előnyös, mivel az ,,A” és „V” üregek között haladó 9 járat ebben az esetben hosszú lenne, ami néni kívánatos nyomáscsökkenéshez vezetne.

Az is lehetséges, - bár nem előnyös -, hogy a 6 tönilőszerű elem, a burkolat és a hajtógyűrű aszimmetrikus legyen. Másfelől, a 6 tömlőszerű elem bemeneti és kimeneti részei elhelyezkedhetnek a bemeneti és kimeneti 7 és 8 nyílásokat összekötő — képzeletbeli — vonalra átlósan vagy merőlegesen is. Ilyen 38 tömlőrészt ábrázol a 4. ábra, a 39 bemeneti és a 40 kimeneti nyílással együtt. A burkolat alsó részének különböznie kell formájában a 2. ábra megfelelő lb részétől. Az ilyen típusú tömlőrész esetében a hajtószerkezetet előnyösen a 41 alkatrész 42 lapos része közelében helyezzük cl.

Az is lehetséges, hogy elhagyjuk a rugalmas tömlőrész minden vagy néhány olyan részét, melyek a teljes szivattyúzási ciklus alatt állandóan összekapcsolódnak a burkolat 25 alsó és 26 felső falával és a 10 hajtógyűrű 28 alsó és 27 felső felszínével. Előnyös a rugalmas 6 tömlőszerű elemnek a 25 alsó fallal, valamint a 10 hajtógyűrű 27 felső felszínével érintkező részének az elhagyása. Az 5. ábra a fentiek szerint módosított kiviteli alakot mutatja be. A rugalmas 6 tömlőszerű elem megmaradó részeinek végeit a 27 felső felszínen és a 25 alsó falon rögzítjük a 44 és 45 körkörös készülékekkel, melyeken számos koncentrikusan elhelyezkedő 46 és 47 csavar található, továbbá a 4 és 5 szelepben és a 20 gyűrűben elhelyezkedő perifériás vájatnál azáltal, hogy a 14, 13 és 21 O-gyűrű segitségével odaszorítjuk őket. A rugalmas 6 tömlőszerű elem kihagyott részeit ezáltal a 25 alsó fal és a 27 felső felszín egyes részeivel helyettesítettük. Ezen új felszíneket nem-trombogén anyagból kell készíteni, illetve modifikálni kell annak érdekében, hogy nemtrombogénné váljék. Az utóbbi kiviteli alak előnyös a 6 tömlőszerű elem rugalmas részeinek előállítása szempontjából.

Amint azt az 1. ábra sematikusan ábrázolja, a vérszivattyút bármilyen elektromos vagy pneumatikus 17 baj tószerkezet működtetheti. Az első kiviteli alak esetében az egyirányú hajtóerőt a 10 hajtógyűrűre a 12b tológyűrű segítségével visszük át, mely egy pár, egymással szemben lévő 12a toló rúdon helyezkedik el, melyek a felső fal nyílásain keresztül kinyúlnak a burkolatból, és megfelelő — az ábrán nem látható — csúszózár segítségével a burkolat hermetikusan lezárható. A 12a tolórudakat pneumatikus vagy elektromos motor működteti, megfelelő kapcsolószerkezet segítségével. A laboratóriumi vérszivattyúban lévő motor beépített helyretoló rugót tartalmazó pneumatikus henger. A hengerbejuttatott és a kapcsolószerkezeten keresztül ható sűrített levegő lüktetései lefelé nyomják a 12b tológyűrűt, mely minden szivattyúzási ciklus hajtólökete alatt összekapcsolódik a 10 hajtógyűrűvel. A hajtólöket végén a 12a tolórudak és a 12b tológyűrű elválik a 10 hajtógyürűtől és a pneumatikus tengely helyretoló rugója segítségével a burkolat tetejére húzódik vissza.

A 12b tológyűrű és a 10 hajtógyürű minden lefelé irányuló löké te alatt a kamra-üreg térfogata csökken, miáltal a kamra-üregben lévő vér nyomása megnő, s ennek következtében az 5 szelep záródik, a kimeneti 4 szelep pedig kinyílik, és így vér pmnpálódik kifelé a kamra-üregből. Ezalatt az „A” pitvar-üreg térfogata megnő, és így a véráramlás az üreg belsejébe a szivattyú hajtólökete — azaz a szisztolés fázis — alatt is folytatódik. A lefelé irányuló löket végén a 12b tológyűrű visszahúzódik, és így a kamra-üregre ható nyomás megszűnik. Mindazonáltal, a véráramlás folytatódik a kamra-üregből kifelé a kimeneti 8 nyíláson keresztül, a vernek a 10 hatjógyűrű lefelé irányuló lökete alatt adott impulzus következtében. Amikor a „V” kamra-üregben csökken a nyomás, az 5 szelep kinyílik, és véráramlás kezdődik a pitvar-üreg felől a kamra-üreg felé. Amikor a kimeneti 4 szelepen keresztüli áramlást fenntartó impulzus csökken, a szelep záródik. A beáramló vér nyomása az 5 szelepen keresztül a pitvar-üregből a kamra-üregbe jutó vér impulzusával együtt olyan nettó felfelé ható erőt hoz létre, amit a kamra-üreg 6v nagyobb üregrésze fejt ki a 10 hajtógyűrű 28 alsó felszínére. A 6v nagyobb üregrésznek és a 10 hajtógyűrű 28 alsó felszínének érintkezési felülete — melynek normalizálása úgy történik, hogy kivetítjük egy, a 10 hajtógyürű irányított mozgástengelyére merőleges, képzeletbeli síkra —, nagyobb, mint a 6a kisebb üregrész és a 10 hajtógyűrű 27 felső felszíne közötti — a fentiek szerint normalizált érintkezési terület. Ennél fogva, a 10 hajtógyűrű felfelé emelkedik, és a beáramló vér egy része a kamraüregbe jut, melynek térfogata a 10 hajtógyűrű felemelkedésekor megnő. A vérszivattyú visszatérő lökete során a kamra-üreg telítődésének mértéke és ennél fogva a vérszivattyú teljesítménye a beáramló vér nyomásától függ.

A találmány szerinti vérszivattyúnál a beáramló vér nyomásával összhangban álló teljesítmény önszabályozására vonatkozó teljesítőképesség korlátozott. Ez a korlátozás abban áll, hogy minden hajtólöket az előtt kezdődik, mielőtt a szivattyú-üregek elérik a maximális térfogatukat. Miután a maximális térfogatot elérték, több vér nem áramolhat be a vérszivattyúba, a beáramló vér nyomása megnő és hypertensiós állapot alakul ki. Ennek megfelelően a vérszivattyú 17 hajtószerkezeténél a hajtólöketek sebességét úgy állítjuk be, hogy a vérszivattyú üregei ne értjék el maximális térfogatukat a hajtólöketek között. Egy adott hajtófrekvencia azonban a beáramlás! nyomások és kiáramlás! értékek egész skálája mellett biztosíthatja a vérszivattyú önszabályozási funkcióját.

A vérszivattyú üregeinek telítődési mértékét a vérszivattyú minden egyes működési ciklusa alatt az is befolyásolja, hogy milyen a gáz nyomása a burkolaton belül és a vérszivattyú üregein kívül. A vérszivattyú minden hajtólökete alatt megnő a gáz által elfoglalt 5

191 321 térfogat, és ennek megfelelően a gáz nyomása csökken. Az üregeken kívüli gáznyomás-csökkenés növeli a beáramló vér és a vér beáramlását gátló külső gáznyomás közötti nettó nyomáskülönbséget. A vérszivattyú visszatérő lökete alatt az üregek össztérfogata megnő, a burkolatban lévő gáz térfogata csökken, és ennek megfelelően megnő a burkolaton belüli gáznyoiiKÍs. Amikor a gáz nyomása megközelíti a beáramló vér nyomását, az üregek telítődésének mértéke csökken. Nyilvánvaló, hogy a burkolatban lévő gáz nyomásában beálló változások minden egyes ciklus alatt szabályozó nyomást fejtenek ki a vérszivattyú telítődésére. Λ burkolatban uralkodó gáznyomásokat tehát egyfelől a vérszivattyú lökettérfogatának és a burkolatban lévő gáz térfogatának viszonya határozza meg a működési ciklus bármely adott pillanatában, ez a viszony pedig a vérszivattyú mértani konstrukciójának függvénye. A burkolatban lévő gáz mennyisége nyomásellenőrző szeleppel szabályozható, amely a burkolatban lévő gáznyomás felső és alsó határértékének biztosításához megfelelően beállított, két egyirányú szelepből áll.

A 3A —3D ábrák vázlatosan mutatják az első kiviteli alakot a működési ciklus négy szakaszában. A 3A ábra a vérszivattyút a hajtólöket végén ábrázolja, azaz abban a helyzetben, amikor a 12b tológyíírű a 10 hajtógyűrűre kifejtett egyirányú hajtóerő hatására a lefelé történt elmozdulás végére ér, amint azt a D jelzésű nyíl mutatja. A 12b tológyűrű lefelé irányuló lökete alatt a 10 hajtógyűrű összenyomja a „V” kamra-üreget, nyomást gyakorolva ezáltal a vérre és a nyitott egyirányú 4 szelepen, valamint a kimeneti 8 nyíláson keresztül vért pumpál ki a kamra-üregből. A kamra-üregben lévő vérre ható nyomás a liajtólöket alatt zárva tartja az 5 szelepet. A 10 hajtógyűrű lefelé irányuló lökete oly módon változtatja meg az „A” pitvar-üreg mértani alakját, hogy annak térfogata megnövekedhet, és ezáltal lehetővé válik a vér beáramlása a bemeneti 7 nyíláson keresztül, a lefelé irányuló löket ideje alatt. Az ,,A” és „V” üregek össztérfogata a lefelé irányuló löket - hajtólöket - alatt csökken, miáltal a gáz télfogata az 1 burkolaton belül megnő, ami a burkolatban lévő gáz nyomásának csökkenését eredményezi.

Amint az a 3B ábrán látható, a hajtólöket végén a 17 hajtószerkezet a 12b tológyíírűt visszahúzza. A 12b tológyűrű visszahúzása után a kimeneti 8 nyüáson átáramló vér impulzusa a 4 szelepet rövid ideig nyitva tartja, és így további kiáramlás megy végbe. A hidrosztatikus nyomás azonban a kamraüregben hirtelen lecsökken, és az 5 szelep a pitvar-üregbe belépő vér hidrodinamikai és hidrosztatikus nyomásának hatására kinyílik. Ennek megfelelően a kamraüreget alkotó óv nagyobb üregrész rugalmas falai nyomóerőt fejtenek ki a 10 hajtógyűrű 28 alsó felszínére. Természetesen a kamra-üreg összes felszínére hasonló nyomóerő hat. Ennél kisebb nyomóerőt fejtenek ki a pitvar-üreget alkotó 6a kisebb üregrész falai a 10 hajtógyűrű 27 felső felszínére, de az üregrészek és a 10 hajtógyűrű hozzájuk kapcsolódó felszíneinek mértani alakja olyan, hogy a 10 hajtógyűrűre gyakorolt nyomás következtében a hajtólöketek közti periódus egy része alatt olyan nettó, 6 felfelé ható erő érvényesül, mely a 10 hajtógyűrűt felfelé emeli.

A domború 26 felső fal, - amikor a 10 hajtógyűrű mozgása feléje irányul — fokozatosan érintkezésbe lép a 6a kisebb üregrész hozzá közel eső részével, és a 6a kisebb üregrész térfogatának differenciális csökkenése megközelíti a 6v nagyobb üregrész térfogatának differenciális növekedéséi. Egy bizonyos ponton ez a két érték egyenlővé válik. Ekkor a 10 hajtógyűrű felfelé irányuló mozgása megszűnik, függetlenül egyfelől az „A” és „V” üregek közti nyomáskülönbségtől, másfelől pedig a kamrán kívül uralkodó nyomás nagyságától. Λ felszínek ilyen elrendezése,— melyolymódon hat az „A” és „V” üregekre, hogy az össztérfogat még a 10 hajtógyűrönek a bemenet irányában történő maximális ebnozdulása előtt érje el legnagyobb értékét —, védő hatást fejt ki a 6 tömlőszerű elem rugalmas anyagára, ami olyan vérszivattyú folyamatos használata esetén válik különösen fontossá, amely nem hermetikusan zárt és például légköri nyomáson működik. lla a vérszivattyút a szív munkáját támogató, vagy alihoz hasonló eszközként használjuk, akkor a 10 hajtógyűrű mozgását a beáramló vér helyzeti és mozgási energiája szabályozza, a hermetikusan zárt burkolatban lévő „A” és „V” üregeken kívül uralkodó, változó nyomással kölcsönhatásban, feltéve, hogy a burkolaton belüli nyomás úgy van beállítva, hogy az „A” és „V” üregek maximális össztérfogata és ennek következtében a burkolaton belüli maximális nyomásérték nem érhető el.

Amint az a 3C ábrából látható, a 10 hajtógyűrű a rá ható, felfelé irányuló erő hatására felfelé emelkedik, és ezzel lehetővé válik a kamra-üreg térfogatának növekedése. A két üreg térfogata és mértani alakja olyan, hogy a pitvar-üreg méretének csökkenése ellenére a pitvar- és kamra-üregek össztérfogata folyamatosan nő, a vérnek a vérszivattyú üregeibe történő beáramlása során. A beáramló vér nyomásának hatása azonban annál jobban csökken, minél magasabb a 10 hajtógyűrű helyzete, és minél nagyobb az üregek össztérfogata, minthogy a 10 hajtógyűrűnek a megfelelő üregek falaival összekapcsolódó területe változik, — amint az a 3C ábrán látható —, és a burkolatban lévő gáz nyomása csökken. Ezen felül a beáramló vér impulzusainak hatásai is csökken.

Mielőtt a 10 hajtógyűrű abba a helyzetbe emelkedik, ahol az üregek össztérfogata maximális — a burkolaton belüli nyomás állandó vagy pedig amikor az „A” és „V” üregekben, valamint a szobában -uralkodó nyomás az említett üregek és a hermetikusan zárt 1 burkolat között egyenlővé vált, — a burkolaton belüli nyomást az „A” és „V” üregek össztérfogatának változása befolyásolja, a beáramló vér helyzeti és mozgási energiájának függvényében akkor a következő hajtólöket kezdetén a 12b tológyűrű lefelé mozdul el a D nyíllal jelölt hajtószerkezet hatására, amint az a 3D ábrán látható. Magasabb löket-frekvenciáknál, amikor a mozgási erők jelentősége még nagyobb és egyensúly már nem érhető el, a teljesítmény még mindig arányos a beáramló vér nyomásával.

In vivő alkalmazása esetén az 1 burkolat és a 17 hajtószerkezet külső köpenybe helyezhető, előnyösen például egy szilikongumiból álló tömlőbe, melynek

-611

191 371 , térfogata olyan, hogy az egész rendszer fajsúlya körülbelül 1 g/cm³, — ami megfelel a test fajsúlyának aminek következtében az egész rendszer súlya azonos a helyettesített térfogat (pótolt rész) súlyával. Ilyen tömlőt vagy köpenyt ábrázol a 35 jelzésű képzeletbeli vonalakkal, sematikusan az 1. ábra. A 16 nyomás₍szabályozó szelep - például két, különböző irányban ι működő egyirányú szelep — összeköttetést biztosít az 1 burkolat belseje és külseje között, előre meghatározott nyitási nyomások segítségével, az előnyös i nyomásszabályozás érdekében.

A 10 hajtógyűrű löket alatti legmagasabb helyzetének ellenőrzésére érzékelő készüléket alkalmazhatunk. Ha a beteg — tűlerőltetés vagy más ok miatt — több vért használ fel az átáramlás megnövekedése következtében, ez észrevehetővé válik, mivel a 10 hajtógyűrű - a maximális térfogat irányában - magasabbra emelkedik. Ekkor lehetséges kontroli-keringés beállítása, ami megnöveli a hajtószerkezet löketfrekvenciáját, és így teljesen természetes szabályozás biztosítható.

Valószínű, hogy a perifériás ellenállás nem kritikus a szív teljesítménye szempontjából, és a szabályozó tényező elsősorban a beáramlás. Ez a felismerés valószínűleg tartósan és meghatározó módon megváltoztatja a kardiológiai nézeteket.

) A rajzok szerint felépített laboratóriumi vérszivattyúval, - melynek külső átmérője 90 mm, a burkolat körkörös hengeres részének magassága 32 mm, a szelepek átmérője 27 mm —, a következő eredményeket értük el; percenkénti 250-es állandó löketfrekvenciánál és 6 vizcentiméterek megfelelő beáramlás! nyomásnál 13,3 liter percenkénti teljesítmény, 6,5 vízcentiméteres beáramlás! nyomásnál pedig percenként 15,8 liter. A kimenetnél 350 Hgmm*es szisztolés és 60 Hgmm-es diasztolés nyomás volt tapasztalható. A vizsgálatot vízzel végeztük. A kiszámított lökettérfogat a kamraüreg - 6v nagyobb üregrész esetében — 60 cm³, a pitvar-üreg — 6a kisebb üregrész esetében — 28 cm³.

A találmány értelmében tehát olyan vérszivattyút hoztunk létre, melyben a billentyűsík nem saját ereje folytán emelkedik fel, hanem a beömlő folyadék nyomása és a szisztolés fázis alatt kialakuló impulzus hatására. Amint a billentyűsík maximális lefelé történt elmozdulás után visszafelé halad, a folyadék folytonos áramlása következtében a szelep összecsukható falként működik, mely a következő hajtólöket kezdetéig a beáramlással ellentétesen mozdul el. Az aorta-billentyűnek megfelelő szelep bezáródik, amikor megszűnik rajta keresztül az áramlás. Ez — a sebességtől függően — történhet később annál, hogy a szivattyú belsejében lévő billentyűsík elérte legalsó helyzetét. Még az is elképzelhető, hogy az aorta-billentyű párja nyitva marad a diasztolés fázis egy része alatt, amely a frekvencia növekedésével mind rövidebbé válik.

Claims (17)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Vérszivattyú, mely bemenettel és kimenettel rendelkező, rugalmas falakkal (6a) körülvett pitvarüreget (A); bemenettel és kimenettel rendelkező, rugalmas falakkal (6v) körülvett kamraüreget (V); a pitvar-üreg (A) kimenetét a kamra-üreg (V) bemenetével összekötő járatot (9): a járatban (9) elhelyezkedő első, a kamra-üreg (V) felé egyirányú szelepet (5); a kamra-üreg (V) kimenetében levő második, a kamra-üreg (V) felől egyirányú szelepet (4); első és második nyílással (7, 8) ellátott burkolatot (1); a pitvar-üreg (A) bemenetét az első nyílással (7), a kamra-üreg (V) kimenetét a második nyílással (8) összekötő, a pitvar- és kamra-üregek (A, V) rugalmas falait (6a, 6v) a burkolatban (1) mozgathatóan felfüggesztő szerkezetet; végül a rugalmas falakat (6a, 6v) egyidejűleg, periodikusan mozgató hajtószerkezetet (17) tartalmaz, amely hajtószerkezet (17) a járatot (9) körülvevő, ahhoz kapcsolódó hajtógyűrűt (10) tartalmaz, amelynek felszíne (28) a kamra-üreg (V) rugalmas falával (6v) összckapcsolódóan van kialakítva, azzal jellemezve, hogy a rugalmas falú (6a) pitvar-üreg (A) kimenetét a rugalmas falú (6v) kamraüreg (V) bemenetével összekötő járatot (9) körülvevő hajtógyűrű (10) felszíne (28) — az adott esetben szabályozó szeleppel (16) ellátott — burkolatban (1) levő kamra-üreg (V) egy kiválasztott felületéhez kapcsolódik, továbbá hogy a baj tógyűrű (10) visszatérőlöketének nagysága a kamra-üreg (V) rugalmas fala (6v) és a hajtógyűrű (10) közötti kapcsolódási felületre ható nyomóerővel arányosan van kialakítva.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti vérszivattyú, azzal jellemezre, hogy a hnjtószcrkczct (17) a szivattyú liajtólökctc alatt össze vau kapcsolódva a hajtógyürűvel (10), a szivattyú visszatérő lökete alatt viszont a hajtógyűrűtől (10) szétvált, visszahúzott helyzetben van.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti vérszivattyú, azzal jellemezve, hogy a burkolat (1) hermetikusan zárt, és a kamra-, illetve pitvar-üregeken (V, A) kívüli részében a kamra-, illetve pitvar-üregek (V, A) pillanatnyi össztérfogatának függvényében változó nyomású gáz van.
4. 4. A 3. igénypont szerinti vérszivattyú, azzal jellemezve, hogy a burkolatban (1) a gáz nyomását szabályozó szelep (16) van.
5. 5. A 4. igénypont szerinti vérszivattyú, azzal jellemezve, hogy a burkolat (1) és a hajtószerkezet (17) összes alkatrésze egy köpenyben (35) van elhelyezve, mely a burkolat (1) belsejével nyomásszabályozó szelepen (16) keresztül van összekötve.
6. 6. Az 1. igénypont szerinti vérszivattyú, azzal jellemezve, hogy a pitvar- és kamra-üregek (A, V), valamint a járat (9) egy rugalmas és gyakorlatilag nyújthatatlan anyagból levő egyrészes, tömlőszerű elem (6) részeiként vannak kialakítva.
7. 7. Az 1. igénypont szerinti vérszivattyú, azzal jellemezve, hogy a pitvar-üreg (A) bemenete és a kamra-üreg (V) kimenete a burkolat (1) ellentétes végein, a megfelelő üregeken áthaladó járattal (9) átellenben van elhelyezve.
8. 8. A 7. igénypont szerinti vérszivattyú, azzal jellemezve, hogy a pitvar-, illetve kamra-üregek (A, V) és a járat (9) a pitvar-üreg (A) bemenetét, valamint a kamra-üreg (V) kimenetét összekötő vonal, mint szimmetriatengely körül lényegileg forgásszimmetrikusán vannak elhelyezve.

   191 321
9. 9. A 8. igénypont szerinti vérszivattyú, azzal jellemezve, hogy a burkolat (1) és a hajtógyűrű (10) lényegileg forgásszimmetrikusán van kialakítva a pitvar-, illetve kamra-üregek (A, V) és a járat (9) szimmetriatengelyével egybeeső szimmetriatengely körül.
10. 10. Az 1. igénypont szerinti vérszivattyú, azzal jellemezve, hogy a bemenet, a pitvar-üreg (A), a pitvarés kamra-üregek (A, V) közti járat (9), valamint a kamra-üregnek (V) a járattal (9) határos azon része, amely ,a teljes működési ciklusnak egy része során kapcsolódásban van a belső falfelülettel, lényegében forgásszimmetrikusán vannak elhelyezve a pitvarüreg (A) bemenetét, valamint a pitvar-üreg (A) és a kamra-üreg (V) közötti járatot (9) összekötő vonal, mint szimmetriatengely körül, továbbá hogy a kamraüreg (V) kimenete az említett tengelyre átlósan vagy merőlegesen helyezkedik el.
11. 11. A 10. igénypont szerinti vérszivattyú, azzal jellemezve, hogy a hajtószerkezet (17) a kamra-üregnek (V) a burkolattal (1) határos része közelében van elhelyezve.
12. 12. Az 1. igénypont szerinti vérszivattyú, azzal jellemezve, hogy a pitvar- és kamra-üregek (A, V) falrészei minden egyes működési ciklus egy-egy szakaszászában kapcsolódásban vannak a hajtógyííríí (1) felülete és a burkolat (1) belső falfelülete között, továbbá hogy az összekapcsolódó felületek egymást kiegészítő (komplementer) csészeformájúak.
13. 13. A 10. igénypont szerinti vérszivattyú, azzal jellemezve, hogy a hajtógyűrűnek (10) pitvar- és kamraüregek (A, V) egyikével összekapcsolódó felülete domború, azaz konvex, a másik üreggel összekapcsolódó felülete pedig homorú, azaz konkáv.
14. 14. A 10. igénypont szerinti vérszivattyú azzal jellemezve, hogy a hajtógyűrűnek (10) a kamra-üreg5 gél (V) összekapcsolódó felülete lényegesen nagyobb, mint a hajtógyűrű (10) azon felületének a területe, amely a pitvar-üreggel (A) van összekapcsolódva a szivattyú visszatérő Iöketének jelentős szakasza során. ,
15. 15. A 10. igénypont szerinti vérszivattyú, azzal

    10 jellemezve, hogy az egyes pitvar- és kamra-üregek (A,

    V) rugalmas falainak (6a, 6v) azon részei, melyek a teljes működési ciklus alatt össze vannak kapcsolódva a hajtógyíirű (10) felületével vagy a burkolat (1) belső falfelületével, teljesen vagy részben helyettesítve van1 nak a hajtógyűrű (1) vagy a burkolat (1) belső falának említett felületeivel.
16. 16. A 15. igénypont szerinti vérszivattyú, azzal jellemezve, hogy a pitvar- és kamra-üregek (A, V)

    2Q rugalmas falainak (6a, 6v) helyettesítendő része előnyösen a pitvar-üregnek (A) a hajtógyűrű (1) felületéhez kapcsolt része és/vagy a kamra-üregnek (V) a burkolat (1) falával összekapcsolt része.
17. 17. A 13. igénypont szerinti vérszivattyú, azzal

    2g jellemezve, hogy a burkolat (1) belső falfelületének domború, konvex része, amely a pitvar-üreg (A),rugalmas falának (6a) egy részéhez kapcsolódik, úgy van kialakítva, hogy a hajtólöketek között a pitvar- és kamra-üregek (A, V) össztérfogata a hajtógyűrűnek

    30 (10) a pitvar-üreg (A) irányában való mozgása határhelyzetét megelőzően maximális nagyságú.

    5 rajz, 8 ábra