RU2061503C1

RU2061503C1 - Artificial heart ventricle

Info

Publication number: RU2061503C1
Application number: RU9292002731A
Authority: RU
Original assignee: Научно-исследовательский институт трансплантологии и искусственных органов РАМН
Priority date: 1992-10-28
Filing date: 1992-10-28
Publication date: 1996-06-10

Abstract

FIELD: medical engineering. SUBSTANCE: device has casing with working blood chamber and electromechanical drive. The blood chamber is separated with membrane connected to displacement transducer and provided with inlet and outlet valves. The electromechanical drive has stator fixed in the casing and rotor movable in axial direction. The membrane is rigidly fixed in the casing and the rotor is spring- loaded to it. The displacement transducer has two elastic members having tie rods and compression springs. One tie rod end is connected to an end of the corresponding compression spring, which another end is rigidly connected to the flange mounted to be engageable with the membrane. The other end of the tie rod is connected to the rotor. EFFECT: improved blood circulation. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано в системах вспомогательного кровообращения. The invention relates to medicine and can be used in auxiliary circulatory systems.

Известен искусственный желудочек сердца на основе пневмопривода, содержащий пневмополость, которая попеременно подключается к источникам пневмодавления и разрежения с помощью электроклапана, и систему управления электроклапаном (см. Искусственное сердце, издание АН СССР, Ленинград, Изд-во "Наука", 1988, с.63-64). Known is an artificial ventricle of the heart based on a pneumatic actuator, containing a pneumatic cavity, which is alternately connected to sources of pneumatic pressure and vacuum using an electrovalve, and an electrovalve control system (see Artificial Heart, USSR Academy of Sciences, Leningrad, Nauka Publishing House, 1988, p. 63-64).

К недостаткам такого искусственного желудочка сердца следует отнести его большие габариты и массу, худшую управляемость пневмоприводом из-за сжимаемости рабочего газа по сравнению с гидравлическими и механическими приводами. The disadvantages of such an artificial ventricle of the heart include its large dimensions and mass, the worst controllability of the pneumatic drive due to the compressibility of the working gas in comparison with hydraulic and mechanical drives.

В связи с тем, что искусственный желудочек сердца размещен внутри тела больного, а система его энергообеспечения располагается снаружи, то возникает опасность инфекционных заражений. Due to the fact that the artificial ventricle of the heart is located inside the patient’s body, and its energy supply system is located outside, there is a danger of infectious infections.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является техническое решение по а.с. N 950401, А61М 1/10, 1982, принятое нами за прототип. The closest in technical essence and the achieved effect is a technical solution for AS N 950401, A61M 1/10, 1982, adopted by us for the prototype.

Искусственный желудочек сердца содержит корпус, в котором размещена рабочая камера для крови и электромеханический привод, при этом камера для крови отделена диафрагмой, соединенной с преобразователем перемещения и снабжена входным и выходным клапанами, электромеханический привод содержит неподвижно установленный в корпусе статор и перемещаемый в осевом направлении ротор. The artificial ventricle of the heart contains a housing in which the working chamber for blood and an electromechanical actuator are located, while the blood chamber is separated by a diaphragm connected to a displacement transducer and equipped with inlet and outlet valves, the electromechanical actuator contains a stator fixed in the housing and an axially displaceable rotor .

Недостатком прототипа является большое энергопотребление, что требует использование источника питания повышенной мощности, а это, в свою очередь, приводит к увелечению габарита электромагнита и к выделению им значительной тепловой энергии, что ведет к росту температуры. Жесткая система передач" силы, используемая в преобразователе перемещений, приводит к травмированию крови, т.к. в процессе вытеснения крови из рабочей камеры происходит гидравлический удар. The disadvantage of the prototype is the large power consumption, which requires the use of a power source of increased power, and this, in turn, leads to an increase in the size of the electromagnet and to the release of significant thermal energy, which leads to an increase in temperature. The rigid “power transmission system” used in the displacement transducer leads to blood injury, since a hydraulic shock occurs during the displacement of blood from the working chamber.

Цель изобретения исключение гидравлического удара и снижение потребляемой мощности. The purpose of the invention is the elimination of water hammer and reduction of power consumption.

Эта цель достигается тем, что диафрагма жестко закреплена в корпусе, ротор подпружинен к нему, а преобразователь перемещений выполнен в виде упругих элементов, включающих тяги и пружины сжатия, причем один конец каждой тяги посредством шарнира соединен с концом соответствующей пружины, другой конец которой жестко связан с фланцем, установленным с возможностью контакта с диафрагмой, а другой конец тяги через втулку соединен с ротором. This goal is achieved by the fact that the diaphragm is rigidly fixed in the housing, the rotor is spring-loaded to it, and the displacement transducer is made in the form of elastic elements, including rods and compression springs, one end of each rod being connected to the end of the corresponding spring by the hinge, the other end of which is rigidly connected with a flange mounted with the possibility of contact with the diaphragm, and the other end of the rod through the sleeve is connected to the rotor.

В процессе движения якоря тяги сжимают пружины, которые, изгибаясь и принимая форму дуги, приводят в движение фланец. Фланец и изогнутые пружины воздействуют плавно на диафрагму, тем самым предотвращая гидравлический удар. In the process of movement, the link anchors compress the springs, which, bending and taking the shape of an arc, set the flange in motion. The flange and curved springs act smoothly on the diaphragm, thereby preventing water hammer.

Максимальный расход электроэнергии происходит в начале движения якоря, в то время, когда пружины изогнулись и приняли дугообразную форму токопотребление в обмотках статора падает по сравнению с прототипом, что приводит к снижению потребляемой мощности, т.е. предложенный искусственный желудочек сердца более экономичный по сравнению с прототипом. The maximum power consumption occurs at the beginning of the movement of the armature, while the springs are bent and take an arcuate shape, the current consumption in the stator windings drops compared to the prototype, which leads to a decrease in power consumption, i.e. the proposed artificial ventricle of the heart is more economical in comparison with the prototype.

Искусственный желудочек сердца изображен на фиг.1. Искусственный желудочек сердца содержит корпус 1, в котором размещена рабочая камера для крови 2 и электромеханический привод. Камера для крови отделена диафрагмой 3 и снабжена входным 4 и выходным 5 клапанами. Электромеханический привод содержит неподвижно установленный в корпусе статор 6 и перемещаемый в осевом направлении ротор 7. Ротор подпружинен к корпусу с помощью пружины 8. Преобразователь перемещений выполнен в виде упругих элементов, включающих тяги 9 и пружины сжатия 10, прячем один конец каждой тяги посредством шарнира 11 соединен с концом соответствующей пружины, другой конец которой жестко связан с фланцем 12, установленным с возможностью контакта с диафрагмой, а другой конец тяги через втулку 13 соединен с ротором. The artificial ventricle of the heart is depicted in figure 1. The artificial ventricle of the heart contains a housing 1, in which a working chamber for blood 2 and an electromechanical drive are located. The blood chamber is separated by a diaphragm 3 and is equipped with an input 4 and output 5 valves. The electromechanical drive contains a stator 6 fixed in the housing and an axially displaceable rotor 7. The rotor is spring-loaded to the housing using a spring 8. The displacement transducer is made in the form of elastic elements, including rods 9 and compression springs 10, we hide one end of each rod through a hinge 11 connected to the end of the corresponding spring, the other end of which is rigidly connected to the flange 12, mounted with the possibility of contact with the diaphragm, and the other end of the rod through the sleeve 13 is connected to the rotor.

Искусственный желудочек работает следующим образом. An artificial ventricle works as follows.

Электрический сигнал подается на обмотку управления статора 6. Магнитное поле в зазоре между статором 6 и ротором 7 втягивает ротор 7 во внутрь статора 6 и с помощью тяг 9 сжимает пружины 10, которые, выгибаясь, приводят в движение фланец 12. Фланец 12 и изогнутые пружины 10 плавно воздействуют на диафрагму 3. В результате входной клапан 4 закрывается, а выходной 5 открывается и кровь вытесняется из рабочей камеры 2. An electrical signal is supplied to the control winding of the stator 6. A magnetic field in the gap between the stator 6 and the rotor 7 draws the rotor 7 into the inside of the stator 6 and, using rods 9, compresses the springs 10, which, when bent, drive the flange 12. The flange 12 and the bent springs 10 smoothly act on the diaphragm 3. As a result, the inlet valve 4 closes, and the outlet 5 opens and the blood is forced out of the working chamber 2.

По окончании воздействия электрического сигнала на обмотку статора 6, пружина 8 возвращает ротор 7, тяги 9 и пружины 10 в исходные положения. Выходной клапан 5 закрывается, а входной 4 открывается, кровь поступает в рабочую камеру 2, возвращая тем самым диафрагму 3 в исходное положение. At the end of the action of the electric signal on the stator winding 6, the spring 8 returns the rotor 7, rod 9 and spring 10 to its original position. The outlet valve 5 closes, and the inlet 4 opens, blood enters the working chamber 2, thereby returning the diaphragm 3 to its original position.

По сравнению с прототипом, предлагаемый искусственный желудочек сердца позволяет обеспечить близкое к естественному кровообращение. Это обусловлено прежде всего быстродействием и лучшей управляемостью предложенного электромеханического привода и предотвращением гидравлического удара, что исключает травмирование крови. Compared with the prototype, the proposed artificial ventricle of the heart allows for close to natural blood circulation. This is primarily due to the speed and better controllability of the proposed electromechanical drive and the prevention of water hammer, which eliminates blood injury.

Claims

An artificial ventricle of the heart, comprising a housing in which a working chamber for blood and an electromechanical drive are located, wherein the blood chamber is separated by a diaphragm connected to a displacement transducer and equipped with inlet and outlet valves, the electromechanical actuator contains a stator fixedly mounted in the housing and moved axially the direction of the rotor, characterized in that the diaphragm is rigidly fixed in the housing, the rotor is spring-loaded to it, and the displacement transducer is made in the form of elastic elements, I include their thrust and compression springs with one end connected by a hinge to the end of the respective compression spring, the other end of which is rigidly associated with the flange mounted to be in contact with the diaphragm, and the other end of the link through a bushing connected to the rotor.