RU202952U1 - Blood flow control device for implantable circulatory support systems - Google Patents

Blood flow control device for implantable circulatory support systems Download PDF

Info

Publication number
RU202952U1
RU202952U1 RU2020131753U RU2020131753U RU202952U1 RU 202952 U1 RU202952 U1 RU 202952U1 RU 2020131753 U RU2020131753 U RU 2020131753U RU 2020131753 U RU2020131753 U RU 2020131753U RU 202952 U1 RU202952 U1 RU 202952U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cylinder
pump
tube
pulsating
outer casing
Prior art date
Application number
RU2020131753U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Георгий Пинкусович Иткин
Михаил Сергеевич Носов
Аркадий Павлович Кулешов
Александр Александрович Дробышев
Александр Сергеевич Бучнев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ТИО им. ак. В.И. Шумакова" Минздрава России)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ТИО им. ак. В.И. Шумакова" Минздрава России) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ТИО им. ак. В.И. Шумакова" Минздрава России)
Priority to RU2020131753U priority Critical patent/RU202952U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU202952U1 publication Critical patent/RU202952U1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/10Location thereof with respect to the patient's body
    • A61M60/122Implantable pumps or pumping devices, i.e. the blood being pumped inside the patient's body
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/20Type thereof
    • A61M60/247Positive displacement blood pumps

Abstract

Данная полезная модель относится к медицинской технике и медицинскому оборудованию, а именно к устройствам вспомогательного кровообращения (ВК) с помощью насосов непульсирующего потока (НПП) для обхода левого желудочка сердца. Предлагаемое устройство для генерации пульсирующего потока крови в имплантируемой системе вспомогательного кровообращения содержит гидравлическое сопротивление, установленное с возможностью присоединения к входной магистрали насоса непульсирующего потока. Гидравлическое сопротивление выполнено в виде цилиндра с установленной внутри него трубкой из эластичного биосовместимого материала, герметично закрепленной концами по торцам цилиндра с его внутренней стороны. Цилиндр расположен внутри внешнего корпуса с образованием герметичной компенсационной камеры между наружной поверхностью эластичной трубки и внешним корпусом. Внешний корпус имеет штуцер для заполнения компенсационной камеры газом. Стенки цилиндра перфорированы для регулирования просвета указанной трубки из условия обеспечения кардиосинхронизированного пульсирующего потока крови. В частном случае трубка из эластичного биосовместимого материала имеет сужение от периферии к центру. Технический результат заключается в создании физиологического пульсирующего потока и давления в аорте при постоянной заданной скорости рабочего колеса насоса в условиях обхода желудочка сердца; в минимизации зон рециркуляции и стагнации крови в насосе, потенциально опасных для тромбообразования; в универсальности предлагаемой системы ВК; в отсутствии внешнего энергопитания системы управления и системы кардиосинхронизации; в простоте и компактности конструкции. 1 з.п. ф-лы, 3 фиг.This utility model relates to medical technology and medical equipment, namely, circulatory assist devices (VCs) using non-pulsating flow pumps (NPPs) to bypass the left ventricle of the heart. The proposed device for generating a pulsating blood flow in an implantable auxiliary blood circulation system contains a hydraulic resistance installed with the possibility of being connected to the inlet line of a non-pulsating flow pump. The hydraulic resistance is made in the form of a cylinder with a tube installed inside it made of an elastic biocompatible material, hermetically fixed by its ends along the ends of the cylinder from its inner side. The cylinder is located inside the outer casing to form a sealed compensation chamber between the outer surface of the elastic tube and the outer casing. The outer casing has a fitting for filling the compensation chamber with gas. The walls of the cylinder are perforated to regulate the lumen of the said tube so as to ensure a cardiosynchronized pulsating blood flow. In a particular case, a tube made of an elastic biocompatible material has a narrowing from the periphery to the center. The technical result consists in creating a physiological pulsating flow and pressure in the aorta at a constant set speed of the impeller of the pump in conditions of bypassing the ventricle of the heart; in minimizing the zones of recirculation and stagnation of blood in the pump, potentially dangerous for thrombus formation; in the versatility of the proposed VC system; in the absence of external power supply to the control system and cardiosynchronization system; in simplicity and compactness of design. 1 wp f-crystals, 3 fig.

Description

Данная полезная модель относится к медицинской технике и медицинскому оборудованию, а именно к устройствам вспомогательного кровообращения (ВК) с помощью насосов непульсирующего потока (НПП) для обхода левого желудочка сердца и может быть использована для генерации пульсирующего потока и давления крови с целью создания физиологического артериального пульса, снижающего вероятность тромбообразования в насосе, развития разрежения в полости левого желудочка, эффективной разгрузки сердца в имплантируемых системах ВК.This utility model relates to medical technology and medical equipment, namely to circulatory assist devices (VCs) using non-pulsating flow pumps (NPPs) to bypass the left ventricle of the heart and can be used to generate pulsating blood flow and pressure in order to create a physiological arterial pulse , which reduces the likelihood of thrombus formation in the pump, the development of vacuum in the left ventricular cavity, effective unloading of the heart in implantable VC systems.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИLEVEL OF TECHNOLOGY

В начальном этапе применения ВК для лечения больных с терминальной сердечной недостаточностью (ТСН) разрабатывались и внедрялись в клиническую практику насосы пульсирующего потока (НПП). Однако в последние десятилетия НПП стали заменяться (более 94%) насосами непульсирующего потока (ННП) (центробежные, осевые), которые имеют ряд существенных преимуществ перед НПП - меньшие габариты, меньшее потребление энергии, более высокая надежность и ресурс. При этом основана стратегия управления всех коммерческих ННП заключается в поддержании постоянной скорости оборотов рабочего колеса (СОРК), задаваемой оператором.At the initial stage of the use of VC for the treatment of patients with end-stage heart failure (TSF), pulsating flow pumps (PPP) were developed and introduced into clinical practice. However, in recent decades, NPP began to be replaced (more than 94%) by non-pulsating flow pumps (NPP) (centrifugal, axial), which have a number of significant advantages over NPP - smaller dimensions, lower energy consumption, higher reliability and service life. At the same time, the management strategy of all commercial NNP is based on maintaining a constant speed of rotation of the impeller (SORK), set by the operator.

Несмотря на высокую выживаемость пациентов с применением данных насосов (первый год - до 85%) все еще остается ряд проблем, решение которых могло бы значительно улучшить результаты их клинического применения. К ним относятся:Despite the high survival rate of patients using these pumps (the first year - up to 85%), there are still a number of problems, the solution of which could significantly improve the results of their clinical use. These include:

сниженная аортальная пульсация приводит к ухудшению микроциркуляции в жизненно-важных органах (почки, печень и др.), развитию синдрома von Willlebrand и желудочно-кишечной ангиодисплазии;reduced aortic pulsation leads to a deterioration of microcirculation in vital organs (kidneys, liver, etc.), the development of von Willlebrand syndrome and gastrointestinal angiodysplasia;

снижение вероятности развития разрежения в полости левого желудочка (ЛЖ), связанного с несоответствием баланса притока и оттока крови, которое может привести к повреждению ткани в области входной канюли, смещению межжелудочковой перегородки, ухудшению функции правого желудочка, аритмии, ишемии сердца и гемолизу;a decrease in the likelihood of developing a vacuum in the cavity of the left ventricle (LV), associated with a mismatch in the balance of inflow and outflow of blood, which can lead to tissue damage in the area of the entrance cannula, displacement of the interventricular septum, impairment of right ventricular function, arrhythmia, heart ischemia and hemolysis;

относительно низкая пульсация потока в насосе, способствующая возникновению зон стагнации и рециркуляции, что повышает риск развития тромбоэмболии;relatively low pulsation of the flow in the pump, which contributes to the appearance of zones of stagnation and recirculation, which increases the risk of thromboembolism;

относительно низкая разгрузка сердца по работе по сравнению с НПП, являющаяся одним из основных факторов восстановления функции собственного миокарда.relatively low unloading of the heart at work in comparison with NPP, which is one of the main factors in the restoration of the function of its own myocardium.

Для решения этих проблем многие исследователи начали разрабатывать системы с использованием ННП в режиме модуляции СОРК, обеспечивающего пульсирующую работу насоса синхронно с работой собственного ЛЖ (Pirbodaghi Т., Asgari S., Cotter С. Physiologic and hematologic concerns of rotary blood pumps: what needs to be improved? // Heart Fail Rev 2014; 19:259-266; Rotary pumps and diminished pulsatility: do we need a pulse? ASAIO J. 2013 Jul-Aug; 59(4):355-66; Kishimoto S., Date K., Arakawa M., Takewa Y., Nishimura T, Tsukiya T. et al. Influence of a novel electrocardiogram-synchronized rotational-speed-change system of an implantable continuous-flow left ventricular assist device (EVAHEART) on hemolytic performance. J Artif Organs. 2014; 17(4):373-377).To solve these problems, many researchers began to develop systems using NNP in the SORK modulation mode, which ensures the pulsating operation of the pump synchronously with the work of its own LV (Pirbodaghi T., Asgari S., Cotter C. Physiologic and hematologic concerns of rotary blood pumps: what needs to be improved? // Heart Fail Rev 2014; 19: 259-266; Rotary pumps and diminished pulsatility: do we need a pulse? ASAIO J. 2013 Jul-Aug; 59 (4): 355-66; Kishimoto S., Date K., Arakawa M., Takewa Y., Nishimura T, Tsukiya T. et al. Influence of a novel electrocardiogram-synchronized rotational-speed-change system of an implantable continuous-flow left ventricular assist device (EVAHEART) on hemolytic performance. J Artif Organs. 2014; 17 (4): 373-377).

Известно устройство (US 7850594, B2), которое содержит ННП с приводом, обеспечивающим пульсирующий режим насоса синхронно с работой сердца. Причем сердечный цикл определяется из индекса пульсаций на основании измерения обратной ЭДС приводного бесконтактного двигателя постоянного тока.A device (US 7850594, B2) is known, which contains an NNP with a drive that provides a pulsating pump mode synchronously with the work of the heart. Moreover, the cardiac cycle is determined from the ripple index based on the measurement of the back EMF of the driving contactless DC motor.

Известно устройство (WO 2009150893, A1), которое состоит из детектора опорных сигналов сердечного цикла и блока управления ННП, синхронизирующего его работу с фазами сердечного цикла.Known device (WO 2009150893, A1), which consists of a detector of the reference signals of the cardiac cycle and the control unit NNP, synchronizing its work with the phases of the cardiac cycle.

Описаны и другие системы МПК (US 2017080138 A1, US 20110178361 A1, US 9579435 B2, US 9345824 B2, US 8864644 B2), в которых ННП подключен по схеме «желудочек-аорта» с блоком управления, который за счет модуляции СОРК, используя сигналы ЭКГ. обеспечивает кардиосинхронизированный пульсирующий режим насоса.Other IPC systems are also described (US 2017080138 A1, US 20110178361 A1, US 9579435 B2, US 9345824 B2, US 8864644 B2), in which the NNP is connected according to the "ventricle-aorta" scheme with a control unit, which, due to the modulation of SORK, using signals ECG. provides a cardiosynchronized pulsating pump mode.

Основным недостатком описанных выше устройств является периодическое изменение СОРК, синхронизированное с частотой сердца, которое может привести к увеличению сдвиговых напряжений в насосе и соответственно к травме крови. (Tayama Е., Nakazawa Т., Takami Y., et al: The hemolysis test of Gyro C1E3 pump in pulsatile mode. Artif Organs. 1997; 21:675-79).The main disadvantage of the devices described above is the periodic change in SORK, synchronized with the heart rate, which can lead to an increase in shear stresses in the pump and, accordingly, to blood trauma. (Tayama E., Nakazawa T., Takami Y., et al: The hemolysis test of Gyro C1E3 pump in pulsatile mode. Artif Organs. 1997; 21: 675-79).

Другим недостатком этих устройств является инерционность системы двигатель - насос, которая ограничивает получение заданной амплитуды расхода и давления в систолической фазе и приводит к фазовому сдвигу выброса насоса относительно работы, что значительно снижает эффект генерации пульсирующего потока (Bozkurt S., van de Vosse F.N., Rutten M.C. Enhancement of Arterial Pressure Pulsatility by Controlling Continuous-Flow Left Ventricular Assist Device Flow Rate in Mock Circulatory System. J. Med. Biol. Eng. 2016; 36:308-31). Кроме того, данные устройства требуют существенных материально-технических затрат на совершенствование насосов и блоков управления.Another disadvantage of these devices is the inertia of the motor-pump system, which limits the receipt of a given amplitude of flow and pressure in the systolic phase and leads to a phase shift of the pump ejection relative to operation, which significantly reduces the effect of generating a pulsating flow (Bozkurt S., van de Vosse FN, Rutten MC Enhancement of Arterial Pressure Pulsatility by Controlling Continuous-Flow Left Ventricular Assist Device Flow Rate in Mock Circulatory System. J. Med. Biol. Eng. 2016; 36: 308-31). In addition, these devices require significant material and technical costs for the improvement of pumps and control units.

Недостатком большинства систем, основанных на кардиосинхронизированной модуляции СОРК, является неэффективная работа, связанная с нарушением сердечного ритма при ТСН (аритмия, асистолия и др.).The disadvantage of most systems based on cardiosynchronized SORK modulation is ineffective work associated with heart rhythm disturbances in TSN (arrhythmia, asystole, etc.).

Известно устройство и способ управления потоком крови роторных насосов крови, предполагающие использование канала рециркуляции, подключенного параллельно входу-выходу ННП (RU 2665178, С1).A device and method for controlling the blood flow of rotary blood pumps is known, involving the use of a recirculation channel connected in parallel to the input-output of the NNP (RU 2665178, C1).

Недостатком данного устройства является введение в контур насоса дополнительной поверхности в виде канала рециркуляции (эластичного шунта), что увеличивает площадь контакта крови с инородной поверхностью.The disadvantage of this device is the introduction into the pump circuit of an additional surface in the form of a recirculation channel (elastic shunt), which increases the contact area of blood with a foreign surface.

Кроме того, для генерации пульсирующего потока канал рециркуляции синхронно с циклами работы сердца (систола/диастола) частично или полностью открывается/перекрывается электромагнитным клапаном. Работа электромагнитного клапана при закрытии требует относительно большой мощности для срабатывания и удержания заданного зазора в систолической фазе. Электромагнитный клапан имеет достаточно большие весо-габаритные характеристики, что в совокупности с большим потреблением энергии делает систему непригодной для применения в имплантируемых системах ВК.In addition, to generate a pulsating flow, the recirculation channel synchronously with the heart cycles (systole / diastole) is partially or completely opened / closed by an electromagnetic valve. Closing the solenoid valve requires relatively high power to operate and maintain a predetermined gap in the systolic phase. The solenoid valve has sufficiently large weight and size characteristics, which, together with high energy consumption, makes the system unsuitable for use in VC implantable systems.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство и способ управления потоком крови роторных насосов, представленное в патенте RU 2725083, С1. Устройство включает в себя роторный насос с блоком управления насосом, при этом входная магистраль насоса содержит гидравлическое сопротивление, обеспечивающие полное открытие просвета входной магистрали в систолическую фазу сердечного цикла и уменьшение просвета входной магистрали в диастолическую фазу сердечного цикла.The closest to the claimed technical solution is a device and method for controlling the blood flow of rotary pumps, presented in patent RU 2725083, C1. The device includes a rotary pump with a pump control unit, while the input line of the pump contains hydraulic resistance, which ensures full opening of the lumen of the input line in the systolic phase of the cardiac cycle and a decrease in the lumen of the input line in the diastolic phase of the cardiac cycle.

Для функционирования переменного гидравлического сопротивления используется внешний электромеханический, электрогидравлический или электропневматический привод с блоком кардиосинхронизации с получением сигналов ЭКГ. Использование привода усложняет конструкцию системы, требует дополнительной энергии для ее работы, а весо-габаритные характеристики привода и схемы управления усложняют возможность использования системы в имплантированных устройствах МПК.For the functioning of the variable hydraulic resistance, an external electromechanical, electrohydraulic or electro-pneumatic drive with a cardiosynchronization unit is used to receive ECG signals. The use of the drive complicates the design of the system, requires additional energy for its operation, and the weight and size characteristics of the drive and control circuits complicate the possibility of using the system in implanted IPC devices.

Кроме того, недостатком данного устройства является необходимость использования для его функционирования сигналов ЭКГ, что делает систему неэффективной в условиях нарушения сердечного ритма (аритмия, асистолия), которые часто сопутствуют ТСН.In addition, the disadvantage of this device is the need to use ECG signals for its functioning, which makes the system ineffective in conditions of cardiac arrhythmias (arrhythmia, asystole), which often accompany TSN.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание автономного саморегулируемого устройства, обеспечивающего кардиосинхронизированную генерацию пульсирующего потока в имплантируемых системах ВК с применением ННП, без использования дополнительных приводных устройств и систем датчиков сокращения сердца (ЭКГ и др.).The task to be solved by the claimed utility model is the creation of an autonomous self-regulating device that provides cardiosynchronized generation of a pulsating flow in implantable VC systems using NNP, without the use of additional drive devices and cardiac contraction sensor systems (ECG, etc.).

Технический результат, обеспечиваемый предлагаемой полезной моделью, заключается:The technical result provided by the proposed utility model consists of:

в создании физиологического пульсирующего потока и давления в аорте при постоянной заданной скорости рабочего колеса насоса в условиях обхода желудочка сердца;in creating a physiological pulsating flow and pressure in the aorta at a constant set speed of the pump impeller in conditions of bypassing the heart ventricle;

в минимизации зон рециркуляции и стагнации крови в насосе, потенциально опасных для тромбообразования, за счет генерации в нем пульсирующего потока без изменения скорости оборотов ротора;in minimizing the zones of recirculation and stagnation of blood in the pump, potentially dangerous for thrombus formation, due to the generation of a pulsating flow in it without changing the rotor speed;

в универсальности предлагаемой системы ВК, в которой в качестве базового насоса может быть использован ННП любой конструкции;in the versatility of the proposed VC system, in which an NNP of any design can be used as a base pump;

в отсутствие внешнего энергопитания системы управления и системы кардиосинхронизации с получением сигналов управления от внешних датчиков (ЭКГ);in the absence of external power supply to the control system and cardiosynchronization system with receiving control signals from external sensors (ECG);

в простоте и компактности конструкции, позволяющим разместить ее внутри входной канюли насоса, что делает возможность ее применения как в экстракорпоральных, так и в имплантированных системах ВК с минимумом используемых деталей.in the simplicity and compactness of the design, allowing it to be placed inside the pump inlet cannula, which makes it possible to use it both in extracorporeal and implanted VC systems with a minimum of parts used.

Сущность полезной модели заключается в следующем.The essence of the utility model is as follows.

Предлагаемое устройство для генерации пульсирующего потока крови в имплантируемой системе вспомогательного кровообращения содержит гидравлическое сопротивление, установленное с возможностью присоединения к входной магистрали насоса непульсирующего потока. Гидравлическое сопротивление выполнено в виде цилиндра с установленной внутри него трубкой из эластичного биосовместимого материала, герметично закрепленной концами по торцам цилиндра с его внутренней стороны. Цилиндр расположен внутри внешнего корпуса с образованием герметичной компенсационной камеры между наружной поверхностью эластичной трубки и внешним корпусом. Внешний корпус имеет штуцер для заполнения компенсационной камеры газом. Стенки цилиндра перфорированы для регулирования просвета указанной трубки из условия обеспечения кардиосинхронизированного пульсирующего потока крови.The proposed device for generating a pulsating blood flow in an implantable auxiliary blood circulation system contains a hydraulic resistance installed with the possibility of connecting to the inlet line of the non-pulsating flow pump. The hydraulic resistance is made in the form of a cylinder with a tube made of an elastic biocompatible material installed inside it, hermetically fixed by its ends along the ends of the cylinder from its inner side. The cylinder is located inside the outer casing to form a sealed compensation chamber between the outer surface of the elastic tube and the outer casing. The outer casing has a fitting for filling the compensation chamber with gas. The walls of the cylinder are perforated to regulate the lumen of the said tube so as to provide a cardiosynchronized pulsating blood flow.

В частном случае трубка из эластичного биосовместимого материала имеет сужение от периферии к центру.In a particular case, a tube made of an elastic biocompatible material has a narrowing from the periphery to the center.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

Существо полезной модели поясняется на следующих фигурах.The essence of the utility model is illustrated in the following figures.

На фиг. 1 показана схема генерации пульсирующего потока в системах ВК с применением ННП на примере подключения к левому желудочку сердца.FIG. 1 shows a diagram of the generation of a pulsating flow in VC systems using NNP using the example of connection to the left ventricle of the heart.

На фиг. 2 показана схема предлагаемого устройства для имплантируемых систем ВК.FIG. 2 shows a diagram of the proposed device for implantable VC systems.

На фиг. 3 показана диаграмма давлений и расходов, полученная на гидродинамическом стенде, при моделировании сердечной недостаточности и работе системы без генерации и с генерацией пульсирующего потока.FIG. 3 shows a diagram of pressures and flow rates obtained on a hydrodynamic stand, when simulating heart failure and operating the system without generation and with the generation of a pulsating flow.

На фигурах обозначены следующие позиции:The following positions are indicated in the figures:

1 - насос (ННП) с блоком управления,1 - pump (ННП) with a control unit,

2 - входная магистраль насоса,2 - pump inlet line,

3 - левый желудочек,3 - left ventricle,

4 - выходная магистраль насоса,4 - pump outlet line,

5 - аорта,5 - aorta,

6 - устройство для генерации пульсирующего потока крови,6 - a device for generating a pulsating blood flow,

7 - эластичная трубка,7 - elastic tube,

8 - цилиндр (цилиндрический корпус),8 - cylinder (cylindrical body),

9 - пространство (между цилиндром и эластичной трубкой),9 - space (between the cylinder and the elastic tube),

10 - перфорации (отверстия),10 - perforations (holes),

11 - компенсационная камера,11 - compensation chamber,

12 - внешний корпус,12 - outer case,

13 - штуцер.13 - fitting.

Схема генерации пульсирующего потока, представленная на фиг. 1, включает в себя насос 1 с блоком управления, входную магистраль 2 НПП для подключения к левому желудочку 3, выходную магистраль 4 ННП для подключения к аорте 5; при этом во входной магистрали 2 НПП установлено устройство для генерации пульсирующего потока 6, представляющее собой переменное гидравлическое сопротивление, обеспечивающее полное открытие просвета входной магистрали 2 в систолическую фазу сердечного цикла и уменьшение просвета входной магистрали 2 в диастолическую фазу сердечного цикла.The pulsating flow generation circuit shown in FIG. 1, includes a pump 1 with a control unit, an input line 2 NPP for connection to the left ventricle 3, an output line 4 NNP for connection to the aorta 5; at the same time, a device for generating a pulsating flow 6 is installed in the input line 2 of the NPP, which is a variable hydraulic resistance, which ensures full opening of the lumen of the input line 2 in the systolic phase of the cardiac cycle and a decrease in the lumen of the input line 2 in the diastolic phase of the cardiac cycle.

Устройство работает следующим образом (фиг. 2): при сокращении желудочка сердца 4 (систола) внутрижелудочковое давление стремится полностью раскрыть эластичную трубку 7, прижимая ее к корпусу цилиндра 8. При этом газ, заполняющий пространство 9 (между эластичной трубкой 7 и цилиндром 8) через отверстия 10 выходит в компенсационную камеру 11, образуемую наружной поверхностью эластичной трубки 7 и внешним корпусом 12, обеспечивая свободное перемещение эластичной трубки 7 при относительно низком внутрижелудочковом давлении (30-60 мм рт.ст), как правило, связанным с сердечной недостаточностью. При этом гидравлическое сопротивление потоку крови из левого желудочка 3 в насос 1 снижается, формируя максимальную амплитуду потока крови через насос 1.The device works as follows (Fig. 2): when the ventricle of the heart 4 (systole) contracts, the intraventricular pressure tends to fully open the elastic tube 7, pressing it against the body of the cylinder 8. In this case, the gas filling the space 9 (between the elastic tube 7 and the cylinder 8) through the holes 10 it enters the compensation chamber 11 formed by the outer surface of the elastic tube 7 and the outer casing 12, providing free movement of the elastic tube 7 at a relatively low intraventricular pressure (30-60 mm Hg), usually associated with heart failure. In this case, the hydraulic resistance to blood flow from the left ventricle 3 to pump 1 decreases, forming the maximum amplitude of blood flow through pump 1.

В диастолической фазе за счет снижения внутрижелудочкового давления и присасывающего действия насоса 1 давление в эластичной трубке 7 снижается, что приводит к смыканию ее стенок и увеличению гидравлического сопротивления потоку крови на пути из левого желудочка 3 в насос 1 и, соответственно, к снижению скорости потока крови через насос 1.In the diastolic phase, due to a decrease in intraventricular pressure and the suction action of pump 1, the pressure in the elastic tube 7 decreases, which leads to the closure of its walls and an increase in the hydraulic resistance to blood flow on the way from the left ventricle 3 to pump 1 and, accordingly, to a decrease in the blood flow rate through pump 1.

Таким образом, на выходе насоса 1 формируется кардиосинхронизированный пульсирующий поток.Thus, a cardiosynchronized pulsating flow is formed at the output of pump 1.

Для свободного перемещения газа из пространства 9 (между цилиндром 8 и эластичной трубкой 7) в компенсационную камеру 11, суммарное сечение (общая площадь перфораций) отверстий 10 должно быть не менее 2% внутренней поверхности цилиндра 8, а объем компенсационной камеры 11 должен быть не менее двух объемов пространства 9 при заполнении компенсационной камеры через штуцер 13 воздухом.For the free movement of gas from space 9 (between the cylinder 8 and the elastic tube 7) into the compensation chamber 11, the total section (total perforation area) of the holes 10 must be at least 2% of the inner surface of the cylinder 8, and the volume of the compensation chamber 11 must be at least two volumes of space 9 when filling the compensation chamber through the nozzle 13 with air.

Вследствие того, что данная конструкция для эффективного функционирования не имеет свободный выход газа в атмосферу данное устройство генерации пульсирующего потока может быть использовано только в имплантированных системах ВК с использованием ННП.Due to the fact that this design does not have a free outlet of gas into the atmosphere for effective operation, this device for generating a pulsating flow can only be used in implanted VC systems using NNP.

Сравнительные испытания двух режимов работы насоса 1 (центробежный насос (ЦН) (Rotaflow, Maquet inc., Germany) на гидродинамическом стенде (ГС) проводились в условиях моделирования сердечной недостаточности с использованием макета устройства 6. В качестве макета устройства был использован медицинский переходник (цилиндр 8), снабженный двумя штуцерами (отверстия 9) с 3-х ходовыми кранами. Внутри переходника по торцам была вмонтирована эластичная трубка 7, изготовленная методом макания из медицинского полиуретана. К штуцеру 13 через 3-ходовые краны была подсоединена компенсационная камера.Comparative tests of two modes of operation of pump 1 (centrifugal pump (CP) (Rotaflow, Maquet inc., Germany) on a hydrodynamic stand (HS) were carried out under conditions of simulating heart failure using a model of device 6. A medical adapter (cylinder 8), equipped with two fittings (holes 9) with 3-way valves.An elastic tube 7 made by dipping from medical polyurethane was mounted inside the adapter at the ends.A compensation chamber was connected to the fitting 13 through 3-way valves.

При этом режим работы без пульсатора осуществлялся за счет подачи небольшого вакуума в пространство между переходником и эластичной трубкой и перекрытия 3х-ходовыми кранами выхода газа во внешнюю камеру.In this case, the mode of operation without a pulsator was carried out by supplying a small vacuum to the space between the adapter and the elastic tube and blocking the gas outlet to the outer chamber with 3-way valves.

При работе ЦН с устройством генерации пульсирующего потока в пространство между переходником с эластичной трубкой и компенсационной камерой через штуцер и 3-ходовые краны заполнялось газом (воздухом) при нулевом давлении.During operation of the central pump with a device for generating a pulsating flow, the space between the adapter with the elastic tube and the compensation chamber was filled with gas (air) at zero pressure through the fitting and 3-way valves.

В режиме систолы имитатора левого желудочка (ИЛЖ) воздух из пространства (между наружной поверхностью эластичной трубки и внутренней поверхностью переходника через штуцера и 3-ходовые тройники выходит в компенсационную камеру и эластичная трубка полностью раскрывается, не создавая гидравлического сопротивления потоку крови из левого желудочка в ЦН.In the systole mode of the left ventricular simulator (LVL), air from the space (between the outer surface of the elastic tube and the inner surface of the adapter through the fittings and 3-way tees enters the compensation chamber and the elastic tube is fully opened without creating hydraulic resistance to the blood flow from the left ventricle to the central nervous system ...

В режиме диастолы за счет присасывающего действия ЦН воздух через штуцера и 3-х ходовые краны перемещался из компенсационной камеры в пространство между переходником и эластичной трубкой, которая при этом спадется, создавая гидравлическое сопротивление потоку из ИЛЖ в ЦН.In the diastole mode, due to the suction action of the CN, air through the choke and 3-way valves moved from the compensation chamber into the space between the adapter and the elastic tube, which collapses at the same time, creating a hydraulic resistance to the flow from the LV IL to the CN.

На фиг. 3 представлена сравнительная диаграмма давлений и расходов, полученная на ГС, где а) при моделировании сердечной недостаточности при работе насоса без пульсатора, б) при работе насоса с заявляемой полезной моделью, где Рао - давление в аорте Рлп - давление в левом предсердии, Рлж - давление в левом желудочке, Qн - расход в насосе, Qao - расход в аорте.FIG. 3 shows a comparative diagram of pressures and flow rates obtained at the HS, where a) when simulating heart failure when the pump is operating without a pulsator, b) when the pump is operating with the claimed utility model, where P ao is the pressure in the aorta P lp is the pressure in the left atrium, R lzh - pressure in the left ventricle, Q n - flow rate in the pump, Q ao - flow rate in the aorta.

Результаты сравнения работы насоса в стандартном непульсирующем режиме и в режиме работы насоса с заявляемой полезной моделью при моделировании сердечной недостаточности, полученные на ГС сведены в таблицу.The results of the comparison of the pump operation in the standard non-pulsating mode and in the pump operation mode with the claimed utility model when simulating heart failure, obtained on the HS are summarized in the table.

Figure 00000001
Figure 00000001

Как видно из таблицы, пульсовое давление в аорте Рао при работе ЦН с заявляемой полезной моделью в 2,5 раза выше, а пульсовой поток выше в 2,0, за счет чего в полостях ЦН создаются условия минимизации зон застоя и рециркуляции, опасных для образования тромбов.As can be seen from the table, the pulse pressure in the aorta P ao during the operation of the central pump with the claimed utility model is 2.5 times higher, and the pulse flow is higher by 2.0, due to which conditions are created in the cavities of the central pump to minimize stagnation and recirculation zones that are dangerous for blood clots.

Claims (2)

1. Устройство для генерации пульсирующего потока крови в имплантируемой системе вспомогательного кровообращения, содержащее гидравлическое сопротивление, установленное с возможностью присоединения к входной магистрали насоса непульсирующего потока, отличающееся тем, что гидравлическое сопротивление выполнено в виде цилиндра с установленной внутри него трубкой из эластичного биосовместимого материала, герметично закрепленной концами по торцам цилиндра с его внутренней стороны, причем цилиндр расположен внутри внешнего корпуса с образованием герметичной компенсационной камеры между наружной поверхностью эластичной трубки и внешним корпусом, при этом внешний корпус имеет штуцер для заполнения компенсационной камеры газом, а стенки цилиндра перфорированы с возможностью прохода газа из пространства компенсационной камеры между трубкой и цилиндром в пространство компенсационной камеры между цилиндром и внешним корпусом для регулирования просвета трубки и обеспечения кардиосинхронизированного пульсирующего потока крови.1. A device for generating a pulsating blood flow in an implantable auxiliary blood circulation system, containing a hydraulic resistance installed with the possibility of connecting to the inlet line of a non-pulsating flow pump, characterized in that the hydraulic resistance is made in the form of a cylinder with a tube installed inside it made of an elastic biocompatible material, hermetically fixed by the ends along the ends of the cylinder from its inner side, and the cylinder is located inside the outer casing to form a sealed compensation chamber between the outer surface of the elastic tube and the outer casing, while the outer casing has a fitting for filling the compensation chamber with gas, and the cylinder walls are perforated with the possibility of gas passage from the space of the compensation chamber between the tube and the cylinder to the space of the compensation chamber between the cylinder and the outer casing to regulate the lumen of the tube and provide cardiosynchronized pulsating blood flow. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что трубка имеет сужение от периферии к центру.2. The device of claim. 1, characterized in that the tube is tapered from the periphery to the center.
RU2020131753U 2020-09-28 2020-09-28 Blood flow control device for implantable circulatory support systems RU202952U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020131753U RU202952U1 (en) 2020-09-28 2020-09-28 Blood flow control device for implantable circulatory support systems

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020131753U RU202952U1 (en) 2020-09-28 2020-09-28 Blood flow control device for implantable circulatory support systems

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU202952U1 true RU202952U1 (en) 2021-03-16

Family

ID=74874188

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020131753U RU202952U1 (en) 2020-09-28 2020-09-28 Blood flow control device for implantable circulatory support systems

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU202952U1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009150893A1 (en) * 2008-06-11 2009-12-17 株式会社サンメディカル技術研究所 Artificial heart control device, artificial heart system, and artificial heart control method
US7850594B2 (en) * 2006-05-09 2010-12-14 Thoratec Corporation Pulsatile control system for a rotary blood pump
RU2665178C1 (en) * 2018-02-06 2018-08-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ТИО им. ак. В.И. Шумакова" Минздрава России) Device and method for controlling the blood flow of rotary pumps
RU2725083C1 (en) * 2020-01-29 2020-06-29 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ТИО им. ак. В.И. Шумакова" Минздрава России) Device and method for blood flow control of rotary pumps

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7850594B2 (en) * 2006-05-09 2010-12-14 Thoratec Corporation Pulsatile control system for a rotary blood pump
WO2009150893A1 (en) * 2008-06-11 2009-12-17 株式会社サンメディカル技術研究所 Artificial heart control device, artificial heart system, and artificial heart control method
RU2665178C1 (en) * 2018-02-06 2018-08-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ТИО им. ак. В.И. Шумакова" Минздрава России) Device and method for controlling the blood flow of rotary pumps
RU2725083C1 (en) * 2020-01-29 2020-06-29 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ТИО им. ак. В.И. Шумакова" Минздрава России) Device and method for blood flow control of rotary pumps

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5339161B2 (en) Manifold
RU2725083C1 (en) Device and method for blood flow control of rotary pumps
RU2665178C1 (en) Device and method for controlling the blood flow of rotary pumps
US4397049A (en) Hydraulically actuated cardiac prosthesis with three-way ventricular valving
US4381567A (en) Hydraulically actuated total cardiac prosthesis with reversible pump and three-way ventricular valving
US8226712B1 (en) Total artificial heart system for auto-regulating flow and pressure
US20030092961A1 (en) Optimized pulsatile-flow ventricular-assist device and total artificial heart
CZ295454B6 (en) Extracardiac pumping system
EP0449786B1 (en) Cardiac assist device
US4369530A (en) Hydraulically actuated cardiac prosthesis and method of actuation
CA2385681A1 (en) Single cannula ventricular-assist method and apparatus
EP3153189B1 (en) Chamber for artificial circulatory assistance and membrane
RU201911U1 (en) Blood flow control device for extracorporeal circulatory support systems
RU2665179C1 (en) Artificial heart
EP3520833A1 (en) Fluid circulation chamber membrane, chamber and pump for artificial circulatory assistance and pumping system
US4389737A (en) Hydraulically actuated cardiac prosthesis with three-way ventricular valving
US5318501A (en) Linear motion, muscle-actuated cardiac assist device
RU202952U1 (en) Blood flow control device for implantable circulatory support systems
EP0079373A1 (en) Hydraulically actuated cardiac prosthesis.
CN109157686B (en) High-flow pulsating electromagnetic blood pump and left heart counterpulsation auxiliary system comprising same
Meyns et al. Miniaturized implantable rotary blood pump in atrial-aortic position supports and unloads the failing heart
RU210252U1 (en) Blood flow control device in extracorporeal circulatory assist systems
RU2732312C1 (en) Blood flow control device in cardiopulmonary bypass devices
WO2022066043A1 (en) Device for controlling blood flow in extracorporeal circulatory support systems
Khodeli et al. Practical and Theoretical Considerations for ECMO System Development