RU1777892C

RU1777892C - Artificial ventricle

Info

Publication number: RU1777892C
Application number: SU904836003A
Authority: RU
Inventors: Леонид Леонидович Попов; Вячеслав Петрович Ганин; Владимир Анатольевич Клоков; Юрий Михайлович Киселев
Original assignee: Московский Физико-Технический Институт; Научно-Исследовательский Институт Трансплантологии И Искусственных Органов
Priority date: 1990-04-28
Filing date: 1990-04-28
Publication date: 1992-11-30

Abstract

Использование: относитс к медицинской технике, точнее к аппаратам дл искусственного кровообращени , Сущность изобретени в том, что искусственный желудочек состоит из двух герметичных отсеков, разделенных перегородкой с отверстием и демпферной канавкой. Устранение стука в искусственном желудочке обеспечиваетс демпфированием, за счет демпферной канавки , демпферного сильфона, отсека в котором размещено управление желудочком, блока пружины, и трубка со штоком. При чем трубка со штоком благодар прорези выполн ет еще и функцию регул тора формы импульса , что снижает веро тность осложнений, как при операции на сердце, так и после нее. 1 ил. (Л сUsage: relates to medical equipment, more specifically to apparatus for cardiopulmonary bypass. The essence of the invention is that the artificial ventricle consists of two sealed compartments separated by a partition with an opening and a damper groove. Elimination of knocking in the artificial ventricle is ensured by damping due to the damper groove, the damper bellows, the compartment in which the ventricular control is located, the spring unit, and the tube with the rod. Moreover, the tube with the rod, thanks to the slot, also serves as the regulator of the pulse shape, which reduces the likelihood of complications, both during heart surgery and after it. 1 ill. (L s

Description

Изобретение относитс к медицинской технике, а именно к кардиохирургии.The invention relates to medical equipment, namely cardiac surgery.

Известен искусственный желудочек сердца, состо щий из корпуса с камерой дл крови и привода, включающего манжету У- .образной формы в сечении, один конец которой надет на корпус.An artificial heart ventricle is known, consisting of a body with a blood chamber and a drive including a U-shaped cuff in cross section, one end of which is worn on the body.

Данна конструкци искусственного желудочка не позвол ет иметь форму импульса на выходе привода, близкую к физиологической , т. к. отсутствует узел, регулирующий форму импульса.This design of the artificial ventricle does not allow a pulse shape at the output of the drive close to physiological, since there is no node that controls the shape of the pulse.

Известен искусственный желудочек сердца вз тый за прототип, содержащий корпус с камерой дл крови и привод, состо щий из электромагнита вт жного типа и блока пружин и узла регулировани формы импульса, выполненного в виде шарнирно- кулачкового механизма, вытесн ющегоKnown artificial ventricle of the heart taken for the prototype, comprising a housing with a blood chamber and an actuator consisting of an electromagnet of the retractable type and a block of springs and a pulse shape control unit made in the form of a pivot-cam mechanism

кровь непосредственно из камеры дл крови .blood directly from the blood chamber.

Данное устройство позвол ет в небольших пределах грубо регулировать форму импульса , однако така регулировка не дает возможности приблизить форму импульса на выходе привода к физиологической. Более того, наличие сложной шарнирно-кулэч- ковой передачи снижает надежность устройства и его срок службы, т. к. из-за наличи трущихс пар возможен перекос, что может привести всю систему управлени формой импульса к заклиниванию, а трение ведет к быстрому износу кинематических пар и стенок камеры дл крови. Кроме того непосредственное механическое воздействие на камеру дл крови может приводить к травме форменных элементов крови.This device makes it possible to roughly control the shape of the pulse within small limits, however, such adjustment does not make it possible to bring the shape of the pulse at the output of the drive closer to physiological. Moreover, the presence of a complex articulated gear reduces the reliability of the device and its service life, because skewing is possible due to the presence of rubbing pairs, which can lead to the entire control system of the pulse shape jamming, and friction leads to rapid wear of the kinematic pairs and walls of the blood chamber. In addition, a direct mechanical effect on the blood chamber may result in injury to blood cells.

VI VI VI 00VI VI VI 00

чh

ГОGO

Цель изобретени - увеличение длительности искусственного кровообращени путем достижени физиологического закона управлени нагнетательным элементом желудочка.The purpose of the invention is to increase the duration of cardiopulmonary by achieving the physiological law of control of the ventricular delivery element.

В известном искусственном желудочке сердца, содержащем корпус, в котором расположены камера дл крови, регул тор фор- мы импульса и привод, состо щий из электромагнита с подвижным сердечником, компенсатора и блока пружин, согласно изобретению, корпус имеет перегородку дел щую его на два герметичных отсека, привод снабжен демпфирующим сильфоном и демпфирующей канавкой в перегородке, регул тор формы импульса вл етс демпфером привода и состоит из отверсти в перегородке и по меньшей мере одной трубки с прорезью в стенке, закрепленной герметично торцом в перегородке, а со стороны другого торца установлен шток с возможностью перемещени в трубке и жестко св занный с блоком пружин, компенсатор выполнен в виде кольцевой манжеты имеющей в радиальном направлении У-об- разную форму, причем один конец манжеты герметично закреплен на корпусе, а другой на блоке пружин, а на перегородке закреплены электромагнит и демпфирующий силь- фон, который св зан с блоком пружин.In the known artificial heart ventricle, comprising a housing in which a blood chamber, a pulse shape regulator and a drive consisting of an electromagnet with a movable core, a compensator and a spring unit according to the invention are located, the housing has a partition that divides it into two tight compartment, the drive is equipped with a damping bellows and a damping groove in the partition, the pulse shape regulator is a drive damper and consists of an opening in the partition and at least one tube with a slot in the wall fixed hermetically end face in the partition, and on the other end side there is a rod with the ability to move in the tube and rigidly connected to the spring block, the compensator is made in the form of an annular cuff having a radially Y-shaped shape, with one end of the cuff being hermetically fixed to the body and the other on the spring block, and on the partition the electromagnet and damping bellows are fixed, which is connected to the spring block.

Кроме того, подвижный сердечник электромагнита имеет фаску, направл ющими вл ютс шток и трубка закрепленна по центру вдоль оси подвижного сердечника, имеюща на концах подвижного сердечника по отверстию в боковой стенке, причем демпфирующа канавка в перегородке выходит на сторону, где закреплен электромагнит .In addition, the movable core of the electromagnet has a chamfer, the guides are the rod and the tube is fixed centrally along the axis of the movable core, having at the ends of the movable core a hole in the side wall, and the damping groove in the partition extends to the side where the electromagnet is fixed.

На чертеже изображен искусственный желудочек сердца, разрез.The drawing shows an artificial ventricle of the heart, an incision.

Искусственный желудочек сердца содержит корпус 1, на одном конце которого закреплена камера дл крови 2, а на другом компенсатор изменени объема в виде манжеты 3 У-образной формы в радиальном сечении , один конец которой с внутренней стороны надет на наружную часть корпуса 1. а другой с внешней стороной надет на крышку 4 блока пружин 5. В корпусе 1 размещен привод, состо щий из электромагнита 7 вт жного типа с подвижным 8 и неподвижным сердечниками 9 и катушки 10. Блок пружин 5 состоит из крышки 4 в которой закреплены стойки 6. ограничителей 1 установленных в корпусе 1 с возможностью перемещени , ограничителей 12. пружины 13, установленных между ограничител ми 11 и 12 и надетых на шпильки 14. Шпильки 14 жестко закреплены в ограничителе 12 и вл ютс направл ющими дл ограничителей 11. Подвижный сердечник 8 жестко или шарнирно соединен с ограничителем 12, который упираетс в крышку 4,The artificial ventricle of the heart contains a housing 1, on one end of which a blood chamber 2 is fixed, and on the other a volume change compensator in the form of a U-shaped cuff 3 in a radial section, one end of which is worn on the outside of the housing 1. and the other with the outer side it is put on the cover 4 of the spring block 5. In the housing 1 there is a drive consisting of an electromagnet 7 of the retractable type with a movable 8 and fixed cores 9 and a coil 10. The spring block 5 consists of a cover 4 in which the racks 6. of limiters are fixed 1 mouth newly movable in the housing 1, the stops 12. The springs 13 are installed between the stops 11 and 12 and worn on the studs 14. The studs 14 are rigidly fixed in the stop 12 and are guides for the stops 11. The movable core 8 is rigidly or pivotally connected with a limiter 12, which abuts against the cover 4,

соединенную через стойки б с ограничителем 11. Пружины 13 предварительно сжаты так, чтобы сила их сжати компенсировала бы давление на крышку 4 в 120 мм рт. ст. По меньшей мере кажда из трех стоек перехо0 дит в шток 15, который входит в трубку 16 с заглушкой на торце. В стенке трубки 16 выполнена прорезь 17 сложной формы, обеспечивающа форму импульса давлени , близкую к физиологической, что вл етс connected through struts b with a limiter 11. The springs 13 are pre-compressed so that their compressive force would compensate for the pressure on the cover 4 in 120 mm RT. Art. At least each of the three posts passes into the rod 15, which enters the tube 16 with a plug at the end. In the wall of the tube 16, a slot 17 is made of a complex shape, providing a pressure pulse shape close to physiological, which is

5 частью регул тора формы импульса. Причем шток 15 в трубке 16 вл етс одновременно и демпфером , что устран ет стук и повышает комфортность больного с искусственным желудочком сердца. Между5 part of the pulse shape controller. Moreover, the rod 15 in the tube 16 is also a damper, which eliminates knocking and increases the comfort of a patient with an artificial ventricle of the heart. Between

0 корпусом электромагнита 7 и ограничителем 12 установлена возвратна пружина 18. Корпус 1 делитс на два отсека перегородкой 19, в первом отсеке расположен привод, во втором - камера дл крови 2. В перего5 родке 19 и сердечнике 9 имеютс соосные отверсти 20,форма которых определ ет закон протекани рабочего тела (газз или жидкости ), т. е. форму импульса давлени . Кроме того, в перегородке 19 выполненаA return spring 18 is mounted on the body of the electromagnet 7 and the limiter 12. The housing 1 is divided into two compartments by a partition 19, a drive is located in the first compartment, and a blood chamber 2 is located in the second compartment. Coaxial holes 20 are present in the partition 19 and core 9, the shape of which There is a law of the flow of the working fluid (gas or liquid), i.e., the shape of the pressure pulse. In addition, in the partition 19 is made

0 демпфирующа канавка 2 f, имеюща выход в сторону противоположную от камеры дл крови, а ее вход соединен с центральным несквозным отверстием 22 в неподвижном сердечнике 9 в который входит центральна 0 damping groove 2 f, having an exit to the side opposite from the blood chamber, and its entrance is connected to the central through hole 22 in the fixed core 9 into which the central

5 трубка 23, Торцы трубки 23 имеют заглушки 24. Отверстие 22 вл етс направл ющим дл трубки 23, котора закреплена по центру (вдоль оси симметрии) подвижного сердечника 8 и имеет отверсти 25 в стенке5 tube 23, The ends of the tube 23 have plugs 24. The hole 22 is a guide for the tube 23, which is fixed in the center (along the axis of symmetry) of the movable core 8 and has holes 25 in the wall

0 соосные с отверсти ми на концах подвижного сердечника. Со стороны противоположной камере дл крови на перегородке t9 закреплены: трубка 16с прорезью 17 (через сердечник 9), электромагнит 7 с неподвиж5 ным сердечником 9 и демпфирующий силь- фон 26, который через шпильку 14 жестко св зан с ограничителем 12 блока пружин 5. Подвижный сердечник 8 имеет пазы 27 дл выхода рабочего тела при его перемещении0 coaxial with holes at the ends of the movable core. From the side opposite the blood chamber to the partition t9 there are fixed: a tube 16 with a slot 17 (through the core 9), an electromagnet 7 with a fixed core 9 and a damping bellows 26, which through the pin 14 is rigidly connected to the limiter 12 of the spring block 5. Mobile the core 8 has grooves 27 for the exit of the working fluid when moving it

00

Устройство работает следующим образом .The device operates as follows.

После подачи управл ющего импульса на обмотку электромагнита 7 подвижныйAfter applying a control pulse to the winding of the electromagnet 7 movable

5 сердечникв прит гиваетс к неподвижному сердечнику 9, при этом от т нет ограничитель 12, который сжимает пружины 13. Причем крышка 4 не успевает переместитьс в корпусе 1 и совершить рабочий ход, т. к. сопротивление рабочей не позвол ет ей перемещатьс одновременно с подвижным сердечником 8, поэтому за это врем сжимаютс только пружины 13, которые запасают энергию от работы электромагнита 7. Далее пружины 13, распр мл сь, перемещают ограничитель 11, который св зан с крышкой 4, что вызывает перемещение последней . При этом вытесн етс объем рабочей среды из первого отсека во второй (в сторону камеры дл крови 2). Происходит выброс крови из искусственного желудочка систолы. По окончании систолы выключаетс управл ющий импульс, пружина 18 возвращает блок пружин 5 в исходное состо ние, что приводит к перемещению крышки 4 от камеры дл крови 2, т. е. происходит заполнение искусственного желудочка кровью благодар небольшому разрежению, создаваемому перемещением крышки 4. Далее цикл повтор етс .5, the core is attracted to the fixed core 9, while from there is no limiter 12, which compresses the springs 13. Moreover, the cover 4 does not have time to move in the housing 1 and make a working stroke, since the resistance of the worker does not allow it to move simultaneously with the movable the core 8, therefore, during this time only the springs 13 are compressed, which store energy from the operation of the electromagnet 7. Then, the springs 13, spread, move the stopper 11, which is connected to the cover 4, which causes the latter to move. In this case, the volume of the working medium is expelled from the first compartment into the second (towards the blood chamber 2). There is a release of blood from an artificial ventricle of systole. At the end of the systole, the control impulse is turned off, the spring 18 returns the spring block 5 to its initial state, which leads to the movement of the cover 4 from the blood chamber 2, i.e., the artificial ventricle is filled with blood due to the small vacuum created by the movement of the cover 4. Next the cycle repeats.

При подходе подвижного сердечника 8 к неподвижному 9 подвижный сердечник 8 имеет большой запас энергии несмотр на то, что ее больша часть передаетс в блок пружин 5. Поэтому дл предотвращени удара лишн энерги подвижного сердечника 8 переходит в демпфирующийсиль- фон 26 и другие демпфирующие элементы 15-17, 20, 21, 24 и др.When approaching the movable core 8 to the stationary 9, the movable core 8 has a large energy supply despite the fact that most of it is transferred to the spring unit 5. Therefore, to prevent impact, the excess energy of the movable core 8 is transferred to the damping bellows 26 and other damping elements 15- 17, 20, 21, 24, etc.

Форма импульса давлени , поступающа во второй отсек и действующа на камеру дл крови 2,задаетс формой прорези 17.The shape of the pressure pulse entering the second compartment and acting on the blood chamber 2 is determined by the shape of the slot 17.

Предложенный искусственный желудочек сердца имеет небольшие габариты благодар использованию электромагнита, работающего в импульсном режиме. При этом выходные характеристики искусственного желудочка приближаютс к характеристикам функционировани естественного сердца, путем более тонкого чем в прототипе регулировани формой импульса давлени . Конструктивное выполнение, в частности расположение привода в первом отсеке, позвол ет снизить травму форменных элементов крови, т. к. устран етс механический контакт привода с камерой дл The proposed artificial heart ventricle is small due to the use of an electromagnet operating in a pulsed mode. At the same time, the output characteristics of the artificial ventricle come nearer to the characteristics of the functioning of the natural heart, by applying a finer pressure pulse control than in the prototype. The design, in particular the location of the drive in the first compartment, allows to reduce the trauma of the blood cells, since the mechanical contact of the drive with the camera is eliminated

крови.blood.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION An artificial ventricle of the heart, comprising a body including a blood chamber with nozzles and valves and an actuator.

consisting of an electromagnet with a movable core, a spring unit, a volume change compensator, a pulse shape regulator, characterized in that, in order to increase the duration of the artificial

blood circulation by achieving the physiological law of control of the ventricular delivery element, the sealed drive chamber is made with a partition between the direct drive and the ventricular air chamber, which, in turn, is made with a damping hole, and the drive damper contains at least one tube with a slot in the wall, fixed

hermetically end face on the partition, and the rod with the possibility of movement in the tube and rigidly connected to the cover of the spring block, to which is also attached a movable core of the electromagnet with a fixed

a part mounted on a partition, the lid being connected to the housing by means of a flexible cuff having a cross section of different shapes.

12