PL219901B1

PL219901B1 - Circulatory system simulator

Info

Publication number: PL219901B1
Application number: PL397781A
Authority: PL
Inventors: Maciej Kozarski; Marek Darowski; Krzysztof Zieliński; Krystyna Górczyńska; Krzysztof Jakub Pałko
Original assignee: Inst Biocybernetyki I Inżynierii Biomedycznej Polskiej Akademii Nauk
Priority date: 2012-01-11
Filing date: 2012-01-11
Publication date: 2015-07-31
Also published as: PL397781A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest symulator układu krążenia.The subject of the invention is a circulatory system simulator.

Symulatory układu krążenia są budowane głównie jako urządzenia służące do badań medycznych systemów wspomagających krążenie i ich elementów, ale także dla celów dydaktycznych i jako obiekty laboratoryjne, na których można prowadzić prace np. nad nowymi metodami sterowania sztucznymi komorami serca itp.Cardiovascular simulators are mainly built as devices for researching medical circulatory support systems and their components, but also for teaching purposes and as laboratory facilities where work can be carried out, for example, on new methods of controlling artificial heart chambers, etc.

Do tej pory symulatory układu krążenia budowane są w światowych laboratoriach, prawie bez wyjątku, jako układy całkowicie hydrauliczne (w postaci mniej lub bardziej skomplikowanych połączeń rezystorów, kondensatorów oraz elastycznych rur) z niektórymi elementami mechanicznymi (np. kondensatory tłokowe) i elektrohydraulicznymi. Pewnym wyjątkiem od tej reguły są symulatory pracy komór serca w nielicznych przypadkach budowane jako urządzenia hybrydowe tzn. fizyczno (hydrauliczno)-numeryczne (komputerowe) z tłokowym lub membranowym elementem wykonawczym sterowanym przez komputer.Until now, cardiovascular simulators are built in world laboratories, almost without exception, as completely hydraulic systems (in the form of more or less complex connections of resistors, capacitors and flexible pipes) with some mechanical (e.g. piston capacitors) and electrohydraulic elements. A certain exception to this rule are the simulators of the work of the heart chambers, in a few cases built as hybrid devices, i.e. physical (hydraulic)-numerical (computer) devices with a piston or diaphragm actuator controlled by a computer.

Zgodnie z wynalazkiem symulator układu krążenia zawierający sterowane elektrycznie źródła ciśnienia i strumienia cieczy oraz przetworniki ciśnienia na sygnał elektryczny ma postać bloku elektrohydraulicznego zbudowanego z kilku, korzystnie z dwu do czterech modułów funkcjonalnych, z których każdy zawiera jedno elektrycznie sterowane źródło ciśnienia lub strumienia cieczy mające jeden hydrauliczny kanał wejściowy połączony ze wspólnym zbiornikiem cieczy roboczej oraz jeden hydrauliczny kanał wyjściowy połączony z przyporządkowaną mu roboczą komorą hydrauliczną poszczególnego modułu przy czym te robocze komory hydrauliczne są korzystnie umieszczone szeregowo w jednym bloku hydraulicznym, w którym wspólne ścianki komór mają otwory robocze, w których są umieszczone hydrauliczne elementy w postaci np. sztucznych zastawek serca, rur hydraulicznych lub płytek odcinających przepływ cieczy, przy czym w każdej komorze roboczej modułu funkcjonalnego jest umieszczony przetwornik ciśnienia na sygnał elektryczny.According to the invention, the circulatory system simulator comprising electrically controlled pressure and fluid flow sources and pressure to electric signal converters is in the form of an electrohydraulic block composed of several, preferably of two to four, functional modules, each of which includes one electrically controlled pressure or liquid flow source having one a hydraulic input channel connected to a common working liquid tank and one hydraulic output channel connected to an associated hydraulic working chamber of a particular module, these working hydraulic chambers are preferably arranged in series in one hydraulic block, in which the common walls of the chambers have working openings in which there are hydraulic elements in the form of e.g. artificial heart valves, hydraulic pipes or liquid shut-off plates, with a pressure-to-signal converter located in each working chamber of the functional module electric.

W hybrydowym symulatorze układu krążenia każda z hydraulicznych komór roboczych jest połączona z kanałem wejściowym przeciążeniowego zaworu bezpieczeństwa oraz kanałem wyjściowym ręcznego lub elektrohydraulicznego zaworu odcinającego, których kanały wyjściowe są połączone ze zbiornikiem płynu roboczego.In the hybrid circulatory system simulator, each of the hydraulic working chambers is connected to the input channel of the overload safety valve and the output channel of a manual or electro-hydraulic shut-off valve, the output channels of which are connected to the working fluid reservoir.

W bocznych ścianach komór roboczych hybrydowego symulatora układu krążenia, które nie są ich ścianami wspólnymi, są wykonane otwory łączące komory robocze z badanymi urządzeniami wspomagania krążenia.In the side walls of the working chambers of the hybrid cardiovascular simulator, which are not their common walls, there are openings connecting the working chambers with the tested circulatory support devices.

Każda komora robocza ma ponadto w swojej górnej ściance otwór łączący tę komorę z kanałem wejściowym kondensatora, korzystnie typu pneumo-hydraulicznego.Each working chamber furthermore has an opening in its upper wall connecting this chamber with the condenser input channel, preferably of the pneumo-hydraulic type.

Hybrydowy symulator układu krążenia zawierający sterowane elektrycznie źródła ciśnienia i strumienia cieczy oraz przetworniki ciśnienia na sygnał elektryczny w innym wykonaniu ma postać bloku elektrohydraulicznego zbudowanego z kilku, korzystnie z dwu do czterech modułów funkcjonalnych, z których każdy zawiera jedno elektrycznie sterowane źródło ciśnienia lub strumienia cieczy mające jeden hydrauliczny kanał wejściowy połączony ze zbiornikiem cieczy roboczej oraz jeden hydrauliczny kanał wyjściowy, połączony z roboczą komorą hydrauliczną modułu, przy czym te robocze komory hydrauliczne są korzystnie umieszczone szeregowo w jednym bloku hydraulicznym, w którym wspólne ścianki komór mają otwory robocze, w których są umieszczone hydrauliczne elementy w postaci np. sztucznych zastawek serca, rur hydraulicznych lub płytek odcinających przepływ cieczy, przy czym w każdej komorze roboczej modułu funkcjonalnego jest umieszczony przetwornik ciśnienia na sygnał elektryczny, a jedna z jego komór roboczych połączona jest, za pomocą korzystnie toroidalnego odcinka rury umieszczonego szczelnie w bocznym otworze ścianki komory, z elastyczną rurką, której przeciwny koniec jest zaopatrzony w kolanko szczelnie wprowadzone do drugiej komory roboczej symulatora, przy czym w kolanku tym znajduje się dławnica z otworem, w którym umieszczony jest szczelnie dren zakończony balonem pompy wewnątrz-aortalnej, a cały system połączeń składający się z wymienionych elementów tzn. toroidalnego wycinka rury, rurki silikonowej oraz kolanka jest umieszczony w korycie szczelnie mocowanym do korpusu bloku komór roboczych przy czym trzecia z komór roboczych ma otwór w bocznej ściance i łączy wnętrze tej komory z wnętrzem koryta, które w jednej ze ścianek ma umieszczoną dławnicę, w której otworze znajduje się szczelnie mocowany dren balonu pompy wewnątrz-aortalnej.Hybrid cardiovascular simulator containing electrically controlled pressure and fluid flow sources and pressure to electric signal converters in another embodiment is in the form of an electrohydraulic block composed of several, preferably two to four functional modules, each of which includes one electrically controlled pressure source or liquid stream having one hydraulic input channel connected to the working liquid tank and one hydraulic output channel connected to the working hydraulic chamber of the module, these working hydraulic chambers are preferably arranged in series in one hydraulic block, in which the common walls of the chambers have working openings in which they are placed hydraulic elements in the form of e.g. artificial heart valves, hydraulic pipes or plates cutting off the flow of liquids, where in each working chamber of the functional module there is a pressure transducer to an electrical signal, and one of its chambers is connected, by means of a preferably toroidal pipe section sealed in the side opening of the chamber wall, with a flexible tube, the opposite end of which is provided with an elbow tightly inserted into the second working chamber of the simulator, the elbow having a gland with an opening in which the drain ending with the balloon of the intra-aortic pump is sealed tightly, and the entire system of connections consisting of the above-mentioned elements, i.e. the toroidal section of the pipe, silicone tube and elbows, is placed in a trough tightly attached to the body of the working chamber block, while the third of the working chambers has an opening in side wall and connects the interior of this chamber with the interior of the trough, which in one of the walls has a stuffing box, in the opening of which there is a tightly fastened tube of the intra-aortic pump balloon.

Hybrydowy symulator układu krążenia będący przedmiotem wynalazku jest urządzeniem sterowanym całkowicie komputerowo, w którym część hydrauliczna jest zminimalizowana do niezbędnychThe hybrid cardiovascular simulator, which is the subject of the invention, is a completely computer-controlled device in which the hydraulic part is minimized to the necessary

PL 219 901 B1 elementów i jest połączona ze środowiskiem komputerowym za pomocą interfejsów spełniających, z układowego punktu widzenia, rolę tzw. transformatorów impedancji (opisanych w publikacji [1]). Model układu krążenia jest w takim rozwiązaniu w swojej dominującej części reprezentowany przez program komputerowy. W miejscach modelu, w których należy podłączyć badane urządzenie medyczne są podłączone wspomniane transformatory impedancji, w których strumienie przepływów numerycznych istniejące jako rozwiązania układów równań modelu matematycznego układu krążenia są wprost proporcjonalnie zamieniane na fizyczne strumienie cieczy kierowane do i z fizycznego urządzenia medycznego. Kluczowym zagadnieniem jakie zastało w tym przypadku rozwiązane, jest takie zaprojektowanie części hydraulicznej wraz ze związanym z nimi elementami elektromechanicznymi, aby wyeliminować z układu symulatora lub co najmniej zminimalizować wpływ niektórych elementów pasożytniczych nieuchronnie towarzyszących przepływom, np. każdy kanał hydrauliczny lub kryza hydrauliczna stanowią pewną rezystancję hydrauliczną i jednocześnie pewną inertancję reprezentującą zasobnik energii kinetycznej płynu itd.PL 219 901 B1 elements and is connected with the computer environment by means of interfaces fulfilling, from the systemic point of view, the role of the so-called impedance transformers (described in publication [1]). In such a solution, the model of the circulatory system is represented, for the most part, by a computer program. In the places of the model where the tested medical device should be connected, the abovementioned impedance transformers are connected, in which the numerical flow streams existing as solutions of equation systems of the mathematical model of the circulatory system are directly proportionally converted into physical liquid streams directed to and from the physical medical device. The key issue that has been solved in this case is the design of the hydraulic part with the associated electromechanical elements in such a way as to eliminate from the simulator system or at least minimize the influence of some parasitic elements inevitably accompanying the flows, e.g. each hydraulic conduit or hydraulic orifice constitutes a certain resistance hydraulic and at the same time a certain inertia representing the fluid kinetic energy storage, etc.

Przedmiot wynalazku zostanie bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1. pokazuje zarówno budowę symulatora jak i sposób jego połączenia ze sztuczną komorą serca będącą elementem wykonawczym urządzenia przeznaczonego do wspomagania komory serca naturalnego, na fig. 2 pokazano schematycznie przekrój poprzeczny symulatora w płaszczyźnie A-A, a fig. 3 przedstawia przykład innego zastosowania symulatora.The subject of the invention will be explained in more detail in the drawing, in which Fig. 1 shows both the construction of the simulator and the method of its connection with the artificial heart chamber which is the actuator of the device designed to support the ventricle of the natural heart, Fig. 2 shows a schematic cross-section of the simulator in plane AA, and Fig. 3 shows an example of another use of the simulator.

Hybrydowy symulator układu krążenia ma postać bloku elektrohydraulicznego zbudowanego z kilku, korzystnie z dwu do czterech sekcji modułów funkcjonalnych S1 do S4 z których każdy zawiera jedno elektrycznie sterowane źródło T ciśnienia lub strumienia cieczy mające jeden hydrauliczny kanał wejściowy 15 zaopatrzony w uszczelkę 17 połączony ze wspólnym zbiornikiem cieczy roboczej 20 oraz jeden hydrauliczny kanał wyjściowy 16 połączony za pomocą rury 13 z przyporządkowaną mu roboczą komorą hydrauliczną 10 poszczególnego modułu o numerze S1 do S4, przy czym te robocze komory hydrauliczne są korzystnie umieszczone szeregowo w jednym bloku hydraulicznym 11, w którym wspólne ścianki komór mają otwory robocze 8, w których są umieszczane hydrauliczne elementy w postaci np. sztucznych zastawek serca, rur hydraulicznych lub płytek 9 odcinających przepływ cieczy, przy czym w każdej komorze roboczej modułu funkcjonalnego jest umieszczon y przetwornik ciśnienia na sygnał elektryczny.The hybrid cardiovascular simulator is in the form of an electrohydraulic block composed of several, preferably two to four sections of functional modules S1 to S4, each of which includes one electrically controlled pressure or liquid flow source T having one hydraulic input channel 15 provided with a seal 17 connected to a common reservoir of the working fluid 20 and one hydraulic outlet 16 connected by means of a pipe 13 to the associated working hydraulic chamber 10 of the individual module S1 to S4, these working hydraulic chambers are preferably arranged in series in one hydraulic block 11 in which the common walls of the chambers they have operating openings 8 in which hydraulic elements in the form of e.g. artificial heart valves, hydraulic pipes or liquid shut-off plates 9 are placed, wherein a pressure transducer to an electrical signal is arranged in each working chamber of the functional module.

W hybrydowym symulatorze układu krążenia każda z hydraulicznych komór roboczych jest połączona z kanałem wejściowym przeciążeniowego zaworu bezpieczeństwa 29 oraz kanałem wyjściowym ręcznego lub elektrohydraulicznego zaworu odcinającego 32, których kanały wyjściowe są połączone ze zbiornikiem płynu roboczego 20.In the hybrid circulatory system simulator, each of the hydraulic working chambers is connected to the input channel of the overload safety valve 29 and the output channel of the manual or electro-hydraulic shut-off valve 32, the output channels of which are connected to the working fluid reservoir 20.

W bocznych ścianach komór roboczych hybrydowego symulatora układu krążenia, które nie są ich ścianami wspólnymi, są wykonane otwory 7 łączące komory robocze 10 poszczególnych modułów od S1 do S4 z badanymi urządzeniami wspomagania krążenia np. 4.In the side walls of the working chambers of the hybrid cardiovascular simulator, which are not their common walls, openings 7 are made connecting the working chambers 10 of individual modules from S1 to S4 with the tested circulatory support devices, e.g. 4.

Każda komora robocza ma ponadto w swojej górnej ściance otwór łączący tę komorę z kanałem wejściowym kondensatora korzystnie typu pneumo-hydraulicznego.Each working chamber furthermore has an opening in its upper wall which connects this chamber with the condenser input channel, preferably of the pneumo-hydraulic type.

Blok komór roboczych symulatora łączy się za pomocą krótkich kanałów wyjściowych w postaci rur 13, mocowanych elastycznie w pierścieniach uszczelek dociskanych płytkami 12 i 14, z kanałem wyjściowym 16 sterowanego elektrycznie źródła strumienia cieczy T1, korzystnie w postaci hydraulicznej pompy zębatej 28 napędzanej silnikiem elektrycznym 24, której kanał wejściowy jest sztywno i szczelnie połączony za pomocą uszczelki 17 z otworem zbiornika cieczy roboczej 16. Silnik elektryczny 24, korzystnie prądu stałego, wyposażony w tachoprądnicę 26, jest połączony z typowym sterownikiem 27 i razem z nim tworzy układ funkcjonalny, którego zadanej wartości sygnału elektrycznego dostarczanej do sterownika z przetwornika cyfrowo-analogowego, odpowiada proporcjonalną doń wartością prędkości obrotowej wału silnika niezależnie od obciążenia silnika. W konsekwencji zadanej wartości sygnału elektrycznego odpowiada strumień cieczy dostarczany przez pompę korzystnie zębatą, przepływający między komorą roboczą 10 symulatora i zbiornikiem 20 cieczy roboczej.The block of the simulator working chambers is connected by means of short output channels in the form of pipes 13, elastically fastened in sealing rings pressed by plates 12 and 14, with the output channel 16 of an electrically controlled source of liquid stream T1, preferably in the form of a hydraulic gear pump 28 driven by an electric motor 24, the input channel of which is rigidly and tightly connected by means of a seal 17 to the opening of the working liquid tank 16. An electric motor 24, preferably a direct current, equipped with a tachogenerator 26, is connected to a typical controller 27 and together with it forms a functional system whose given signal value is supplied to the controller from a digital-to-analog converter, corresponds to the proportional value of the rotational speed of the motor shaft, regardless of the engine load. Consequently, the predetermined value of the electric signal corresponds to the liquid flow supplied by the pump, preferably a gear pump, flowing between the working chamber 10 of the simulator and the working liquid tank 20.

Sygnał sterujący pracą sterownika jest dostarczany z komputera sterującego 37 korzystnie typu PC poprzez przetwornik cyfrowo-analogowy 34. W zależności od charakteru rozwiązania równań modelu matematycznego układu krążenia znajdującego się w komputerze sygnał ten może być bezpośrednio użyty do nastawiania wartości strumienia cieczy dostarczanej przez pompę zębatą. W takim przypadku układ sterownik - silnik elektryczny - pompa spełnia rolę elektrycznie sterowanego źródła strumienia cieczy. Również jest możliwe użycie sygnału ciśnienia w komorze roboczej symulatora mierzonego za pomocą przetwornika ciśnienia 33 i przetworzonego przez prze4The control signal of the controller is supplied from the control computer 37, preferably of the PC type, via a digital-to-analog converter 34. Depending on the nature of the solution of the equations of the mathematical model of the circulatory system in the computer, this signal can be directly used to adjust the value of the liquid flow supplied by the gear pump. In this case, the controller - electric motor - pump system acts as an electrically controlled source of liquid stream. It is also possible to use the pressure signal in the simulator working chamber measured by the pressure transducer 33 and processed by the wire

PL 219 901 B1 twornik analogowo-cyfrowy 36 na sygnał cyfrowy podawany do komputera a następnie użytego w układzie regulacji ciśnienia realizowanego przez komputer, który oblicza wartość sygnału sterującego podawanego za pośrednictwem przetwornika cyfrowo-analogowego 34 do sterownika 27 silnika. Wtedy pompa hydrauliczna jest użyta jako element sterowanego elektrycznie źródła ciśnienia.The analog-to-digital armature 36 to a digital signal fed to a computer and then used in a computer-operated pressure regulation system that calculates the value of the control signal supplied via a digital-to-analog converter 34 to the engine controller 27. The hydraulic pump is then used as part of the electrically controlled pressure source.

Sterowane elektrycznie źródła strumienia i ciśnienia cieczy są podstawowymi układami hybrydowych transformatorów impedancji.Electrically controlled fluid flow and pressure sources are the basic systems of hybrid impedance transformers.

W opisanym przykładzie wykonania w każdym z modułów funkcjonalnych może być zrealizowany dowolny typ źródła ciśnienia lub strumienia cieczy w zależności od realizowanego komputerowego modelu układu krążenia.In the described embodiment, any type of pressure source or liquid flow may be implemented in each of the functional modules depending on the computer model of the circulatory system being implemented.

W przypadku połączenia symulatora ze sztuczną komorą serca 4 będącą elementem wykonawczym urządzenia przeznaczonego do wspomagania komory serca naturalnego wystarczy zastosowanie dwu na przykładu T1 oraz T2 modułów funkcjonalnych symulatora połączonych ze sztuczną komorą 4 serca za pomocą drenów 5 i 6. Transformator impedancji T1 zbudowany na module S1 łączy sztuczną komorę 4 z „numerycznym”, to znaczy istniejącym jako program komputerowy przedsionkiem komory serca, podczas gdy transformator T2 zbudowany na module S2 realizuje połączenie kanału wyjściowego komory z górnym odcinkiem numerycznej aorty. Sztuczna komora serca 4 ma swoje własne zastawki umieszczone w jej kanałach wlotowym 5 i wylotowym 6 i jest sterowana przez zewnętrzny generator 1 zwykle elektropneumatyczny, połączony z komorą 4 za pomocą przewodu pneumatycznego 2.In the case of connecting the simulator with the artificial ventricle 4, which is the executive element of the device designed to support the natural heart ventricle, it is enough to use two, for example, T1 and T2 functional modules of the simulator connected to the artificial heart chamber 4 by means of drains 5 and 6. T1 impedance transformer built on the S1 module connects the artificial ventricle 4 with the "numerical", ie existing as a computer program, atrium of the heart ventricle, while the transformer T2 built on module S2 connects the ventricular outlet channel with the upper segment of the numerical aorta. The artificial heart chamber 4 has its own valves placed in its inlet 5 and outlet 6 channels and is controlled by an external generator 1, usually electro-pneumatic, connected to the chamber 4 by a pneumatic conduit 2.

Na fig. 2 pokazano schematycznie przekrój poprzeczny symulatora w płaszczyźnie A-A, na którym wyraźnie widać elementy jego wyposażenia takie jak czujnik ciśnienia 33 każdego modułu od S1 do S4, zawór elektro-hydrauliczny 32 łączący komorę roboczą modułu funkcjonalnego ze zbiornikiem 20 cieczy roboczej 16 oraz zawór 19 doprowadzający ciecz roboczą, a także zawór przeciążeniowy 29 zabezpieczający system hydrauliczny przed nadmiernym wzrostem ciśnienia w komorach roboczych w stanach awaryjnych. Zbiornik cieczy roboczej ma ponadto pokrywę 21, w której umieszczony jest filtr 22 zanieczyszczeń pochodzących z otoczenia.Fig. 2 shows schematically the cross-section of the simulator in the plane AA, clearly showing its accessories, such as the pressure sensor 33 of each module from S1 to S4, the electro-hydraulic valve 32 connecting the working chamber of the functional module with the working fluid tank 20 and the valve. 19 for supplying working liquid, as well as an overload valve 29 protecting the hydraulic system against excessive pressure in the working chambers in emergency conditions. The spray liquid tank also has a cover 21 in which a filter 22 of pollutants from the environment is placed.

Na fig. 3 pokazano przykład innego zastosowania symulatora wraz z wyposażeniem z tym związanym. Jest to przypadek wspomagania lewej komory serca za pomocą wewnątrz-aortalnej pompy balonowej 42. W tym celu wybrano trzy komory robocze symulatora połączone z transformatorami impedancji T2, T3 oraz T4. Transformator T2 łączy odcinek fizycznej elastycznej (na przykład kauczukowej) aorty 41 z wejściem komputerowego modelu układu krążenia o impedancji wejściowej widzianej w kierunku lewej komory serca, podczas gdy transformator T4 łączy ten odcinek aorty z modelem układu krążenia o impedancji widzianej w kierunku pozostałej części numerycznej aorty i krążenia obwodowego. W pokazanym przykładzie wykonania, komora robocza łączy się za pomocą korzystnie toroidalnego odcinka rury umieszczonego szczelnie za pomocą uszczelki 38 w bocznym otworze ścianki komory, z elastyczną rurką kauczukową 41, której przeciwny koniec jest zaopatrzony w kolanko 46 szczelnie wprowadzone do drugiej komory roboczej symulatora przy czym w kolanku tym znajduje się dławnica 45 z otworem, w którym umieszcza się szczelnie dren 43 zakończony balonem 42 pompy wewnątrz-aortalnej a cały system połączeń składający się z wymienionych elementów tzn. toroidalnego wycinka rury, rurki silikonowej oraz kolanka jest umieszczony w korycie 40 szczelnie mocowanym do korpusu bloku komór roboczych przy czym trzecia z komór roboczych ma otwór w bocznej ściance, który łączy wnętrze tej komory z wnętrzem koryta 40, które w jednej ze ścianek ma umieszczoną dławnicę 44, w której otworze znajduje się szczelnie mocowany dren 43 balonu 42 pompy wewnątrz-aortalnej. Dodatkowy transformator 13 impedancji pozwala na połączenie komory koryta 40 ze środowiskiem o wejściowej impedancji odtwarzającej własności mechaniczne ściany aorty, a więc zmienną w funkcji ciśnienia sprężystość, a także jej własności reologiczne. Również jest w tym przypadku możliwe wprowadzenie zmiennego ciśnienia podkładowego wokół elastycznej rury 41 zmieniającego jej roboczą średnicę.Figure 3 shows an example of another use of the simulator with related equipment. It is a case of supporting the left ventricle with an intra-aortic balloon pump 42. For this purpose, three working chambers of the simulator connected with impedance transformers T2, T3 and T4 were selected. Transformer T2 connects a physical flexible (e.g. rubber) aorta 41 to the input of a computer model of the circulatory system with an input impedance viewed toward the left ventricle, while transformer T4 connects this aortic segment to a circulatory model with impedance viewed toward the rest of the numerical aorta and peripheral circulation. In the shown embodiment, the working chamber is connected by means of a preferably toroidal pipe section sealed by means of a seal 38 in a side opening of the chamber wall, with a flexible rubber tube 41, the opposite end of which is provided with an elbow 46 sealed into the second working chamber of the simulator, whereby this elbow has a gland 45 with an opening in which the drain 43 is sealed, ending with the balloon 42 of the intra-aortic pump, and the entire system of connections consisting of the above-mentioned elements, i.e. a toroidal pipe section, a silicone tube and an elbow, is placed in a trough 40 tightly fixed to the body of a block of working chambers, the third of the working chambers has an opening in the side wall that connects the interior of this chamber with the interior of the trough 40, which in one of the walls has a stuffing box 44, in the opening of which there is a tightly fastened drain 43 of the pump balloon 42 inside -aortal. An additional impedance transformer 13 enables the connection of the trough chamber 40 with an environment with an input impedance reproducing the mechanical properties of the aortic wall, i.e. the elasticity that varies depending on the pressure, and also its rheological properties. Also in this case, it is possible to introduce a variable back pressure around the flexible pipe 41 changing its working diameter.

Hybrydowy symulator układu krążenia według wynalazku ma szereg zalet w porównaniu z dotąd budowanymi, czysto hydraulicznymi urządzeniami. Praktycznie wszystkie parametry tego symulatora są nastawiane jako parametry w numerycznej (komputerowej) części symulatora. Jest z tym związana duża osiągalna dokładność i powtarzalność symulacji. Radykalnie skraca się też czas badań prowadzonych na symulatorze. Program badawczy realizowany tygodniami na symulatorze hydraulicznym może być wykonany w ciągu liku dni badań. Oznacza to istotne obniżenie ich kosztu.The hybrid cardiovascular simulator according to the invention has a number of advantages over the purely hydraulic devices built so far. Virtually all parameters of this simulator are set as parameters in the numerical (computer) part of the simulator. This is related to the high achievable accuracy and repeatability of the simulation. The time of tests carried out on the simulator is also dramatically shortened. A research program carried out for weeks on a hydraulic simulator can be carried out within a dozen research days. This means a significant reduction in their cost.

Claims

1. A cardiovascular system simulator comprising electrically controlled pressure and fluid flow sources and pressure to electric signal converters, characterized in that it is in the form of an electrohydraulic block composed of several, preferably two to four, functional modules (S1 to S4), each of which includes one an electrically operated source (T) of pressure or fluid stream having one hydraulic input channel (15) connected to the working liquid tank (20) and one hydraulic output channel (16) connected to the working hydraulic chamber (10) of the module, the working hydraulic chambers being preferably arranged in series in one hydraulic block, in which the common walls of the chambers have working openings (8) in which there are placed hydraulic elements in the form of e.g. artificial heart valves, hydraulic pipes or liquid shut-off plates (9), each chamber being working module (10) of the functional module, a pressure transducer (33) is placed to an electric signal, and each of the hydraulic working chambers of the simulator is connected with the input channel of the overload safety valve (29) and the output channel of the manual or electro-hydraulic shut-off valve (32), the output channels of which are connected to the working fluid tank (20), moreover in each openings (7) connecting the working chambers with the tested circulatory support devices (4) are made from the side walls of the working chambers, which are not their common walls, and each working chamber (10) has an opening in its upper wall connecting it with the input channel of the capacitor hydraulic (30) preferably of the pneumohydraulic type.

2. Circulatory system simulator comprising electrically controlled pressure and fluid flow sources and pressure to electric signal converters, characterized in that it is in the form of an electrohydraulic block composed of several, preferably at least three, functional modules, each of which includes one electrically controlled source of pressure or flow having one hydraulic input channel connected to the working liquid tank (16) and one hydraulic output channel connected to the working hydraulic chamber of the module, these working hydraulic chambers are preferably arranged in series in one hydraulic block (10) in which the common walls of the chambers have openings operating elements (8), in which hydraulic elements are placed, in the form of e.g. artificial heart valves, hydraulic pipes or liquid shut-off plates, and in each working chamber of the functional module there is a pressure transducer to electric signal, one of which from its working chambers belonging to the module (S2) is connected, by means of a preferably toroidal pipe section (39) sealed in the side opening of the chamber wall, with a flexible tube (41), the opposite end of which is provided with an elbow (46) tightly inserted into the chamber. working chamber belonging to the simulator module (S4), where in this elbow there is a stuffing box (45) with an opening in which there is a tightly placed drain (43) ending with a balloon (42) of the intra-aortic pump, and the entire system of connections consisting of the above-mentioned elements, i.e. a toroidal section of a pipe, a silicone tube and an elbow, is placed in a trough (40) sealed to the body (48) of a block of working chambers, the third of the working chambers belonging to the module (S4) has an opening in the side wall connecting the interior of this chamber with inside the trough (40), which in one of the walls has a stuffing box (44), in the opening of which there is a tightly fastened tubing (43) of the intra-aortic pump balloon.