RU1801497C - Искусственное сердце - Google Patents

Abstract

Использование: в медицинской технике, может быть применено при создании устройств дл  полного замещени  естественного сердца искусственным и позвол ет повысить точность и надежность этих устройств. Сущность изобретени : устройство состоит из протеза сердца с мембраной 5, исполнительного устройства (ИУ) с лини ми подвода и отвода приводной среды, датчика (Д) 2 положени  мембраны, закрепленного на вытеснителе 3, измерителей 6 и 7. функционального преобразовател  (ФП) 8. схемы сравнени  9, блока управлени  10, регулирующего привода. Д 2 св зан одним выходом последовательно с измерителем 6, ФП схемой сравнени  9, блоком управлени 

Description

10, регулирующим приводом, а через него с НУ, Второй выход Д 2 св зан последовательно с измерителем 7 и вторым входом схемы сравнени  9. Выходное звено ИУ всме- сте с вытеснителем 3 совершает возвратно- поступательное движение между двум  крайними положени ми. При этом мембрана . 5, каса сь вытеснител  3, воздействует на Д 2. Сигнал с Д 2 реализуютс  в измерител х б и 7 в отрезки времени, характеризующие период движени  выходного звена ИУ (Тизм) и врем  заполнени  протеза кровью в период диастолы, завис щее от величины предсердного давлени  (Тизм), в ФП 8 заложен временной аналог физиологической зависимости расхода от величины предсердного давлени , получаемый при тарировке протеза. При поступлении в ФП

значение т.Изм преобразуетс  в сигнал Т (о соответствии с аналогом). Сигналы Т и Тизм сравниваютс  в схеме сравнени  9, и при по влении сигнала рассогласовани  через блок управлени  10 и регулирующий привод в ИУ вноситс  корректировка режима работы протеза. Регулирование будет продолжатьс  до тех пор, пока в схеме сравнени  9 не наступит нулевое рассогласование, что будет соответствовать физиологическому режиму работы протеза. Дл  исключени  ложных сигналов о касании вытеснител  3 и мембраны 5 в устройство может быть введен датчик крайнего диастолического положени  вытеснител , выход которого подключен к второму входу измерител  7. 1 з.п. ф-лы, 4 ил..

Изобретение относитс  к медицинской технике и может быть использовано при полном замещении естественного сердца искусственным.

Цель изобретени  - повышение надежности и физиологичности работы искусственного сердца.

На фиг, 1 изображена структурна  схема одного из вариантов искусственного сердца; на фиг, 2 - структурна  схема другого усовершенствованного варианта; на фиг. 3 - форма сигнала с контактного датчика положени  мембраны дл  первого варианта устройства; на фиг. 4 - форма сигналов с двух контактных датчиков дл  второго варианта .

Искусственное сердце содержит привод Т вытеснени , датчик 2 положени  мембраны , установленный на вытеснителе 3, жестко св занном с выходным звеном привода 1 вытеснител , искусственный желудочек 4 с мембраной 5, не св занной с вытеснителем 3, блок б измерени  положени  вытеснител , блок 7 измерени  положе- ни  мембраны, функциональный преобразователь 8. схему сравнени  9, блок управлени  10, при этом датчик 2 положени  мембраны соединен с входом блока 7 измерени  положени  мембраны, вход блока 6 измерени  положени  вытеснител  со- единен с входом блока 7 измерени  положени  мембраны, его выход через функциональный преобразователь 8 соединен с вторым входом схемы сравнени  9, первый вход которой соединен с блоком 7 измерени  положени  мембраны, а выход - с входом блока управлени  10, выход которого соединен с входом привода 1 вытеснител . В качестве исполнительного устройства может быть использовано известное устройство . Датчиком 2 положени  мембраны может быть контактный датчик с нормально открытыми контактами, которые замыкаютс  при касании вытеснител  3 с мембраной 5 и размыкаютс  при отходе вытеснител  от мембраны . Роль измерителей могут выполн ть частотомеры - хронометры типа Ф-5080 или им подобные.

Функциональный преобразователь 8 представл ет собой устройство, позвол ющее задать опорную зависимость между интервалом времени движени  вытеснител  3 из крайнего левого положени  до встречи с мембраной 5 после реверса вы- теснител  в его крайнем правом положении и периодом движени  Т вытеснител  3,- котора  отражает физиологическую зависимость предсердного давлени  и минутного объема сердца. Предсердное давление св зано с интервалом времени

между моментом отхода вытеснител  3 от мембраны 5 и моментом встречи мембраны 5 с вытеснителем 3, после его реверса в крайнем правом положении. Например, если предсердное давление возросло, то

скорость наполнени  искусственного желудочка 4 возрастает и вытеснитель 3 раньше встретитс  с мембраной 5. При этом интервал времени уменьшитс  и, наоборот , если предсердное давление

уменьшитс , уменьшитс  и скорость наполнени  искусственного желудочка; вытеснитель 3 позднее встретитс  с мембраной 5 - интервал времени t увеличитс .

Минутный обьем искусственного желудочка св зан с периодом Т движени  вытес- нител  3. Чем больше период Т, тем меньше циклов в минуту совершит искусственный желудочек 4, а следовательно, тем меньше минутный обьем. При уменьшении периода Т минутный объем возрастает. Опорна  зависимость между t и Т получаетс  при предварительной тарировке искусственного сердца. Задаетс  величина предсердного давлени  и минутный обьем протеза; соответствующие физиологической зависимости . Соотношени  между t и Т занос тс  в функциональный преобразователь. В качестве блока управлени  может быть использован шаговый двигатель, шток которого жестко соединен с входным звеном исполнительного устройства и схема управлени  им. . „

Искусственное сердце работает следующим образом.

В конце фазы систолы (опорожнение искусственного желудочка 4 вытеснитель) вы- теснитель 3 реверсируетс  в крайнем левом положении и отходит от мембраны 5. Этот момент фиксируетс  датчиком 2 положени  мембраны (t2). Вытеснитель 3 перемещаетс  из крайнего левого в крайнее правое поожение , где происходит его реверс, и он начинает движение навстречу мембране 5, перемещающейс  под действием предсер-. ного давлени . Вытеснитель 3 и мембрана 5 встречаютс  (заканчиваетс  диастола и начинаетс  систола). Момент встречи мембраны 5 и вытеснител  3 фиксируетс  датчиком 2 поло-жени  мембраны (тз). Вытеснитель 3 и мембрана 5 перемещаютс  в крайнее левом (дл  вытеснител ) положе- ние. В крайнем левом положении вытеснитель 3 реверсируетс  и, начина  двигатьс  вправо, отходит от мембраны 5. Этот момент фиксируетс  датчиком положени  мембраны 2 (t/t). Сигнал с датчика положени  мембранЁ.1 поступает на входы блоков 7 измерени  положени  мембраны и блока б измерени  положени  вытеснител . В блоке 6 измерени  положени  вытеснител  происходит измерение периода движени  вытеснител  3 (Тизм}, а в блоке 7 измерени  положени  мембраны - измерение интервала времени между моментом отхода вытеснител  3 от мембраны 5: в крайнем левом положении и моментом времени их последующей встречи (Хизм). Сигнал ТИЗм с выхода блока 6 измерени  положени  вытеснител  поступает на вход функционального преобразовател  8, где в состо нии с заложенной опорной зависимостью между периодом

движени  вытеснител  Т и интервалом времени между моментом отхода вытеснител  3 от мембраны 5 в крайнем левом положении и моментом их следующей встречи про- 5 исходит преобразование сигнала Тизм в t. Сигнал t с выхода функционального преобразовател  8 поступает на вход 2, а сигнал т.изм с выхода блока измерени  положени  мембраны - на вход 1 схемы сравнени  9. В

0 схеме сравнени  происходит сравнение сигналов t и Гизм. Если t и т.Имз совпадают, значит искусственный желудочек 4 работает в физиологическом режиме. При несовпадении сигналов t и t-изм, что означает отклоне5 ние от физиологического режима, с выхода схемы сравнени  9 на вход блока управлени  10 поступает сигнал рассогласовани .

Блок управлени  10 в зависимости от знака сигнала рассогласовани  обеспечива0 ет соответствующее перемещение регулирующего элемента привода 1 вытеснител . Происшедшее при этом изменение расхода приводной среды вызывает изменение час-. тоты работы вытеснител . Теперь на еходы

5 блоков измерени  положени  вытеснител  и измерени  положени  мембраны поступает сигнал с датчика 2 положени  мембраны с новыми значени ми периода Тизм и интервала времени 1изм. В схеме сравнени  9 те0 перь осуществл етс  сравнение новых значений изм и t, полученное как результат преобразовани  в функциональном преобразователе 8 нового значени  периода ТМЗм в соответствии с опорной кривой. Если по5 прежнему т.Изм и t не совпадают, то возникает сигнал рассогласовани  соответствующей пол рности, и процесс регулировани  будет продолжен. Он будет происходить до тех пор. пока искусственный желудочек 4 не выйдет на

0 физиологический режим работы, чему будет

соответствовать равенство сигналов тизм и t.

Искусственное сердце дополнительно

снабжено датчиком 12 крайнего диастолическрго положени  вытеснител , который

5 соединен с другим входом блока 7 измерени  положени  мембраны. В этом случае блок 7 измерени  положени  мембраны измер ет промежуток времени движени  вытеснител  3 из его крайнего близлежащего

0 положени  к приводу 1 вытеснител  до момента встречи с мембраной 5. В функциональный преобразователь 8 в этом случае закладываетс  зависимость времени движени  вытеснител  3 от его крайнего, близ5 лежащего к приводу 1 вытеснител , положени  до встречи с мембраной 5 и периода работы вытеснител  3, соответствую- ща  физиологическому режиму работы искусственного желудочка 4. Эта зависимость получаетс  при тарировке искусственного сердца в режимах работы, соответствующих физиологическому. Введение датчика 12 крайнего диастолического положени  вытеснител  позвол ет исключить вли ние ложных сигналов о возможном касании вытеснител  3 и мембраны 5 в промежуточном положении на работу искусственного сердца, что повышает надежность работы искусственного сердца; кроме того, длительность интервала времени t в этом случае меньше, и относительное значение изменени  величины t в различ ных режимах работы к абсолютному ее значению возрастает, что позвол ет повысить точность измерени  величины t.

Формул а изоб рете.н и  1. Искусственное сердце, содержащее искусственный желудочек, привод вытеснител , вытеснитель и функциональный преобразователь, датчик расхода, соединенный с входом измерител  ударного выброса , и блок управлени , соединенный с приводом вытеснител , отличающеес 

тем, что, с целью повышени  надежности и физиологичности управлени , оно снабжено блоком измерени  положени  вытеснител , схемой сравнени , причем

вытеснитель жестко соединен с выходным звенсЛи привода вытеснител , а датчиком расхода  вл етс  датчик положени  мембраны , расположенный на вытеснителе, измерителем ударного выброса и  вл етс 

блок измерени  положени  мембраны, при этом вход блока измерени  положени  вытеснител  соединен с входом блока измерени  положени  мембраны, его выход через функциональный преобразователь соединен с вторым входом схемы сравнени , первый вход которой соединен с блоком измерени  положени  мембраны, а выход - с входом блока управлени .

2. Искусственное сердце по п. 1, о т л ичающеес  тем, что оно дополнительно снабжено датчиком крайнего диастолического положени  вытеснител , соединенным с другим: входом блока измерени  положени  мембраны.

4 г

Фиг,3Ьi

Фиг. 4