RU2181601C2

RU2181601C2 - Perfusion pump

Info

Publication number: RU2181601C2
Application number: RU99127674A
Authority: RU
Inventors: Е.В. Руднев
Original assignee: Руднев Евгений Васильевич
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 1999-12-27
Publication date: 2002-04-27

Abstract

FIELD: pumps designed for blood transfer and circulation, for example, in artificial circulation apparatuses. SUBSTANCE: the hollow pump case has a cylindrical sleeve with longitudinal base flanges. Positioned on the outer side of the base flanges are grooves of a segment section with holes of the ducts connecting the grooves to the sleeve cavity accommodating the piston. The flat elastic blood tubes are made in the form of sections placed in tube grooves and fastened on detachable flanges hermetically fixed on the base flanges by roller cassettes. The piston reciprocates with the aid of the rod, fixed in a longitudinal groove of the rod is a rack engageable with a gear-wheel, whose axle is connected to the electric motor shaft through a reduction gear. In the extreme positions of the piston the direction of motor rotation is reversed with the aid of limit switches. A pressure-relief valve is positioned in the area of attachment of the rod to the piston, this valve is used for relief of the excessive pressure built up by the piston in the sleeve cavity, in whose upper part, on its inner surface, provision is made for grooves used for suction of free air with a subsequent compression of it and injection to the tube grooves. Positioned on the outer surface of each base flange is a discharge valve in the form of a slot crossing the tube grooves, the valve is hermetically closed by an elastic diaphragm, it communicates with the atmosphere. EFFECT: provided independent operation of the pump. 8 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относятся к насосам для перекачивания и циркуляции крови, например в аппаратах искусственного кровообращения (АИК). Широкое применение для подобных целей имеют насосы перистальтического действия, известен в частности перфузионный насос перистальтического действия (патент РФ 2101034, кл. 6 А 61 М 1/10, F 04 В 43/12, 1995), в котором разъемный полый корпус насоса разделен рабочим органом на насосную и приводную камеры. Герметично замкнутая полость насосной камеры сообщается со средством вакуумной откачки и в ней размещены, расположенные по направлению бегущего магнитного поля одноразовые эластично-гибкие кровеносные шланги плоского сечения с входными и выходными каналами на их концах. The invention relates to pumps for pumping and circulating blood, for example in heart-lung machines (AIC). Peristaltic pumps are widely used for such purposes; in particular, a peristaltic perfusion pump is known (RF patent 2101034, CL 6 A 61 M 1/10, F 04 B 43/12, 1995), in which a split hollow pump casing is divided by a working body to the pump and drive chambers. The hermetically sealed cavity of the pump chamber communicates with the vacuum pumping means and disposable, flexible, flexible, flat-section blood vessels with input and output channels at their ends located in the direction of the traveling magnetic field are placed in it.

Рабочий орган насоса выполнен в виде пассивной к магнитному полю эластично-гибкой диафрагмы и упругогибких ферромагнитных лент, расположенных между диафрагмой и кровеносными шлангами и ориентированных вдоль этих шлангов. Герметично замкнутая полость приводной камеры заполнена газовой средой под давлением, превышающим давление перекачиваемой среды на выходе насоса. Для создания бегущего магнитного поля служит блок электромагнитов, последовательно включаемых и выключаемых по заданной программе. The working body of the pump is made in the form of an elastic-flexible diaphragm passive to the magnetic field and elastic flexible ferromagnetic tapes located between the diaphragm and blood hoses and oriented along these hoses. The tightly closed cavity of the drive chamber is filled with a gaseous medium under a pressure exceeding the pressure of the pumped medium at the pump outlet. To create a traveling magnetic field, a block of electromagnets is used, which are sequentially switched on and off according to a given program.

Наличие в известном насосе блока электромагнитов, являющегося приводом рабочего органа насоса, осложняет или делает невозможным применение такого насоса, как и других известных насосов, в полевых условиях и даже в стационарных клинических условиях при аварийном выключении электроэнергии, если отсутствует аварийная система электропитания. The presence in the known pump of a block of electromagnets, which is the drive of the working body of the pump, complicates or makes it impossible to use such a pump, as well as other known pumps, in the field and even in stationary clinical conditions during an emergency power outage, if there is no emergency power supply system.

Целью изобретения является исключение обязательной необходимости электроэнергии для привода рабочего органа насоса, например, путем использования для этого силового пневмоцилиндра, действующего от баллона сжатого воздуха или от компрессора с буферным объемом, с возможностью действия компрессора от ручного привода. The aim of the invention is the elimination of the mandatory need for electricity to drive the working body of the pump, for example, by using a power pneumatic cylinder for this, acting from a compressed air cylinder or from a compressor with a buffer volume, with the possibility of the compressor acting from a manual drive.

С этой целью корпус насоса выполнен в виде цилиндрического стакана с продольными базовыми фланцами, герметично закрытыми съемными фланцами с помощью роликовых кассет, а сам стакан установлен на базовом элементе насоса с помощью продольных канавок на его внешней поверхности. На внешней стороне каждого базового фланца параллельно расположены канавки сегментного сечения, сообщающиеся с полостью стакана через каналы с отверстиями в зоне входных каналов кровеносных шлангов и в зоне дна стакана. For this purpose, the pump casing is made in the form of a cylindrical cup with longitudinal base flanges, hermetically sealed with removable flanges using roller cartridges, and the cup itself is mounted on the base element of the pump using longitudinal grooves on its outer surface. On the outside of each base flange, there are parallel grooves of segment section, communicating with the cavity of the glass through channels with holes in the area of the inlet channels of the blood hoses and in the area of the bottom of the glass.

Одноразовые кровеносные шланги выполнены в виде секций, герметично укрепленных входными и выходными каналами в отверстиях съемных фланцев, а сами шланги размещены в сегментных канавках базовых фланцев. Кроме того, на внешней стороне каждого базового фланца, в зоне выходных каналов кровеносных шлангов, имеется выпускной клапан в виде паза, расположенного ортогонально шланговым канавкам, герметично закрытого эластичной диафрагмой и сообщающегося с окружающей средой или источником газа под давлением, превышающим давление окружающей среды. Disposable blood hoses are made in the form of sections hermetically strengthened by the inlet and outlet channels in the holes of the removable flanges, and the hoses themselves are placed in the segment grooves of the base flanges. In addition, on the outside of each base flange, in the area of the outlet channels of the blood hoses, there is an exhaust valve in the form of a groove located orthogonal to the hose grooves, hermetically sealed with an elastic diaphragm and in communication with the environment or gas source under a pressure exceeding the ambient pressure.

Внутри стакана находится поршень со штоком, являющийся рабочим органом насоса. В зоне соединения штока с поршнем расположен регулируемый клапан сброса избыточного давления, создаваемого поршнем в полости стакана, в верхней части которого, вдоль образующей его внутренней поверхности, расположены канавки для всасывания атмосферного воздуха с последующим его сжатием и нагнетанием в сегментные канавки. Предусмотрены взаимозаменяемые разновидности внешнего привода поршня: электромеханический, ручной и пневмо- или гидропривод. Электромеханический привод в виде электродвигателя с редуктором числа оборотов связан с осью зубчатого колеса, подвижно укрепленного на направляющей втулке штока и взаимодействующего с зубчатой рейкой, укрепленной в продольной канавке штока. На защитном колпачке, установленном на направляющей втулке штока, укреплены концевые выключатели меняющие направление вращения электродвигателя в крайних положениях поршня. Inside the glass is a piston with a rod, which is the working body of the pump. In the zone of connection of the rod with the piston there is an adjustable valve for relieving excess pressure created by the piston in the cavity of the glass, in the upper part of which, along its inner surface forming grooves, there are grooves for suction of atmospheric air with its subsequent compression and injection into the segment grooves. Interchangeable varieties of an external piston drive are provided: electromechanical, manual and pneumatic or hydraulic drive. An electromechanical drive in the form of an electric motor with a speed reducer is connected with the axis of the gear wheel, movably mounted on the rod guide sleeve and interacting with the gear rack, mounted in the longitudinal groove of the rod. On the protective cap mounted on the rod guide sleeve, limit switches are mounted that change the direction of rotation of the motor in the extreme positions of the piston.

Ручной привод выполнен в виде укрепленного на направляющей втулке штока качающегося рычага с зубчатым колесом, расположенном на оси качания рычага, и с рукояткой на его свободном конце. При этом зубчатое колесо рычага взаимодействует с зубчатой рейкой штока через зубчатое колесо, подвижно укрепленное на направляющей втулке штока. The manual drive is made in the form of a swinging lever rod fixed to the guide sleeve of the rod with a gear located on the swing axis of the lever, and with a handle at its free end. In this case, the gear of the lever interacts with the gear rack of the rod through the gear wheel, movably mounted on the guide sleeve of the rod.

Пневматический привод выполнен в виде силового пневмоцилиндра, укрепленного соосно на цилиндрическом стакане, а его поршень непосредственно связан с поршнем насоса с помощью общего штока. The pneumatic drive is made in the form of a power pneumatic cylinder mounted coaxially on a cylindrical cup, and its piston is directly connected to the pump piston using a common rod.

Возможен вариант выполнения корпуса насоса, до которому сегментные канавки и кольцевая канавка общего выпускного клапана, герметично закрытая эластичной кольцевой манжетой, выполнены непосредственно на внешней поверхности стакана, плотно охваченного полуцилиндрами с продольными фланцами и отверстиями для герметичного закрепления в них входных и выходных каналов кровеносных шлангов. С помощью продольных фланцев полуцилиндров корпус насоса установлен на базовом элементе, содержащем роликовые кассеты. An embodiment of the pump housing is possible, to which the segment grooves and the annular groove of the common exhaust valve, hermetically closed by an elastic annular cuff, are made directly on the outer surface of the glass, tightly enclosed by half-cylinders with longitudinal flanges and holes for tightly securing the input and output channels of blood hoses in them. Using the longitudinal flanges of the half-cylinders, the pump casing is mounted on a base element containing roller cassettes.

Изобретение поясняется фиг. 1-7. The invention is illustrated in FIG. 1-7.

Полый корпус насоса состоит из цилиндрического стакана (1) с базовыми фланцами (2), на которых расположены шланговые канавки (3) и пересекающий их паз (4) выпускного клапана, герметично закрытый эластичной диафрагмой (5). С помощью роликовых кассет (6) базовые фланцы герметично закрыты съемными фланцами (7) с отверстиями (8) для герметичного закрепления в них входных (9) и выходных (10) каналов кровеносных шлангов (11), выполненных в виде секций (12), фиксировано устанавливаемых на съемных фланцах с помощью контрольных шпилек (13). The hollow body of the pump consists of a cylindrical cup (1) with base flanges (2), on which are located the hose grooves (3) and the outlet valve groove (4) intersecting them, hermetically sealed with an elastic diaphragm (5). Using roller cartridges (6), the base flanges are hermetically sealed with removable flanges (7) with holes (8) for hermetically securing the input (9) and output (10) channels of blood hoses (11) in the form of sections (12), fixed on removable flanges using control pins (13).

Внутри цилиндрического стакана установлен поршень (14) со штоком (15), а на стакане укреплена направляющая втулка (16) штока. В зоне дна стакана имеются отверстия каналов (17), соединяющих его полость со шланговыми канавками, а в верхней части стакана имеются канавки (18) для заполнения его полости атмосферным воздухом. В зоне соединения штока с поршнем расположен клапан сброса избыточного давления, выполненный в виде диафрагмы (19) с отверстием, охватывающим конусную пробку (20) с резьбовым хвостовиком (21). A piston (14) with a rod (15) is installed inside the cylindrical glass, and a guide sleeve (16) of the rod is fixed on the glass. In the bottom of the glass there are openings of channels (17) connecting its cavity with hose grooves, and in the upper part of the glass there are grooves (18) to fill its cavity with atmospheric air. In the zone of connection of the rod with the piston, an overpressure relief valve is located, made in the form of a diaphragm (19) with an opening covering a conical plug (20) with a threaded shank (21).

Вариант выполнения корпуса насоса с непосредственно расположенными на внешней поверхности цилиндрического стакана шланговыми канавками и пересекающей их кольцевой канавкой содержит полуцилиндры (22) с продольными фланцами (23) и отверстиями (24) для закрепления кровеносных шлангов. С помощью продольных фланцев полуцилиндров насос устанавливают на его базовом элементе (25) с роликовыми кассетами (26). An embodiment of the pump housing with hose grooves directly located on the outer surface of the cylindrical cup and an annular groove intersecting them comprises half cylinders (22) with longitudinal flanges (23) and holes (24) for securing blood hoses. Using the longitudinal flanges of the half-cylinders, the pump is mounted on its base element (25) with roller cartridges (26).

Электромеханический привод поршня содержит электродвигатель с редуктором числа оборотов (не показан), соединенный с осью зубчатого колеса (27), взаимодействующего с зубчатой рейкой (28), укрепленной в продольной канавке (29) штока, а также расположенные на защитном колпачке (30) концевые выключатели (не показаны), меняющие направление вращения злектродвигателя в крайних положениях поршня. The electromechanical piston drive contains an electric motor with a speed reducer (not shown) connected to the axis of the gear (27), interacting with the gear rack (28), mounted in the longitudinal groove (29) of the rod, and also end ones located on the protective cap (30) switches (not shown) that change the direction of rotation of the electric motor in the extreme positions of the piston.

Ручной привод поршня содержит укрепленный на направляющей втулке штока качающийся рычаг (31) с зубчатым колесом (32), расположенным на оси качания рычага и взаимодействующим с зубчатой рейкой штока. На свободном конце качающегося рычага имеется рукоятка (33). The manual piston drive comprises a swing arm (31) mounted on the rod guide sleeve with a gear wheel (32) located on the swing axis of the lever and interacting with the rod gear. At the free end of the swing arm there is a handle (33).

Пневматический привод поршня содержит установленный на цилиндрическом стакане силовой пневмоцилиндр (34), поршень (35) которого непосредственно связан со штоком поршня насоса. The pneumatic piston drive comprises a power pneumatic cylinder (34) mounted on a cylindrical cup, the piston (35) of which is directly connected to the piston rod of the pump.

Для приведения насоса в действие, в соответствии с реальными условиями и возможностями, на цилиндрическом стакане корпуса укрепляют одно из взаимозаменяемых устройств привода поршня насоса. Секционированные кровеносные шланги входными и выходными каналами герметично укрепляют в отверстиях съемных фланцев, а сам стакан продольными пазами устанавливают на базовом элементе насоса. To bring the pump into action, in accordance with the actual conditions and capabilities, one of the interchangeable pump piston drive devices is mounted on the cylindrical barrel of the housing. Sectioned blood hoses with inlet and outlet channels are hermetically strengthened in the openings of removable flanges, and the glass itself with longitudinal grooves is mounted on the base element of the pump.

После соединения входных и выходных каналов кровеносных шлангов с соответствующими сосудами кровеносной системы приводят в действие поршень насоса, работающего по двухтактному циклу. При движении поршня вверх происходят разрежение газовой среды в полости стакана и через каналы, соединяющие ее с каждой сегментной канавкой, происходит разрежение газовой среды под кровеносными шлангами, в результате чего происходит всасывание крови в кровеносные шланги через их входные каналы. В верхнем положении поршня происходит всасывание атмосферного воздуха в полость стакана через канавки, соединяющие ее с окружающей средой. При движении поршня вниз происходит сжатие воздуха, заполнившего полость стакана, до величины давления, регулируемой клапаном сброса избыточного давления. При этом струйки воздуха, поступающего в сегментные канавки через отверстия, расположенные против входных каналов кровеносных шлангов, закрывают их изнутри и проталкивают заполнившую кровеносные шланги порцию крови через выходные каналы, открывая выпускные клапаны путем вдавливания эластичных диафрагм внутрь их пазов за счет создаваемой разности давления на их противоположные стороны. After connecting the inlet and outlet channels of the blood hoses with the corresponding vessels of the circulatory system, the piston of the pump operating in a push-pull cycle is activated. When the piston moves upward, a rarefaction of the gaseous medium occurs in the cavity of the glass and through the channels connecting it with each segment groove, a rarefaction of the gaseous medium under the blood hoses occurs, as a result of which blood is sucked into the blood hoses through their inlet channels. In the upper position of the piston, atmospheric air is sucked into the cup cavity through grooves connecting it to the environment. When the piston moves downward, the air that fills the cavity of the glass is compressed to a pressure regulated by the overpressure relief valve. In this case, trickles of air entering the segment grooves through openings located opposite the inlet channels of the blood hoses close them from the inside and push the portion of blood that filled the blood hoses through the outlet channels, opening the outlet valves by pressing the elastic diaphragms into their grooves due to the pressure difference created on them opposite sides.

Аналогичным образом подготавливается и приводится в действие насос, выполненный по второму варианту устройства корпуса. В этой случае кровеносные шланги герметично укреплены в отверстиях стенок полуцилиндров, а сами полуцилиндры с помощью продольных фланцев установлены на базовом элементе насоса, содержащем роликовые кассеты. Similarly, a pump made according to the second embodiment of the housing device is prepared and driven. In this case, the blood hoses are hermetically fixed in the openings of the walls of the half-cylinders, and the half-cylinders themselves are mounted using longitudinal flanges on the base element of the pump containing roller cartridges.

Возможность применения и оперативной замены различных устройств привода поршня насоса позволяет, в зависимости от конкретных условий и возможностей проведения экстренных хирургических операций, использовать предлагаемый насос не только в непредвиденно сложных стационарных условиях, но и в полевых условиях и даже в условиях неотложного транспортирования пациента. The possibility of using and replacing various devices of the pump piston drive allows, depending on the specific conditions and possibilities of carrying out emergency surgical operations, to use the proposed pump not only in unforeseen difficult stationary conditions, but also in the field and even during emergency transportation of the patient.

Claims

1. A perfusion pump containing disposable elastic flat blood tubes with inlet and outlet channels at their ends located in a hermetically sealed cavity of the pump casing, characterized in that the disposable blood hoses with inlet and outlet channels are placed in segmented section hose grooves parallel to one or more base flanges of the pump housing, each of which communicates through a hole in the inlet area of the hose with a source of periodically varying pressure gaseous medium from a rarefied state to a pressure exceeding the ambient pressure, and in the area of the outlet channels of the hoses there is a discharge valve common to all blood hose hoses, made in the form of a groove intersecting with the hose grooves, hermetically closed by an elastomeric diaphragm, with the formation of a closed the cavity of the valve, which communicates with the environment or the gas source under a pressure exceeding the pressure of the environment, while the blood hoses through their the inlet and outlet channels are hermetically mounted on a removable flange sealed on the base flange.

2. The perfusion pump according to claim 1, characterized in that the source of periodically changing pressure of the gas medium is made in the form of a cylindrical cup making up the pump body, in the inner cavity of which there is a piston with a rod, in the connection zone of which there is an overpressure relief valve, and the rod is movable fixed in the guide sleeve, coaxially mounted on the glass, while in the area of the bottom of the glass there are openings of channels connecting the cavity of the glass with hose grooves, and in the upper part of the glass along the generatrix Its inner surface has grooves connecting the cavity of the glass with the environment.

3. The perfusion pump according to claim 1 or 2, characterized in that the overpressure relief valve is made in the form of an elastomeric cuff diaphragm with a hole covering the plug, made in the form of a body of revolution with a threaded shank.

4. The perfusion pump according to paragraphs. 1, 2 or 3, characterized in that the disposable blood hoses with inlet and outlet channels at their ends are made in the form of sections that are tightly fastened in the holes of the removable flanges, hermetically fixed to the base flanges using roller cartridges.

5. The perfusion pump according to paragraphs. 1, 2, 3 or 4, characterized in that the parallel-located hose grooves and orthogonally intersecting them, hermetically closed by an elastic-elastic cuff, the annular groove of the exhaust valve is made directly on the outer surface of the cylindrical cup tightly enclosed by half-cylinders with holes for tightly securing the input and output channels of blood hoses and with longitudinal flanges for connecting half-cylinders and securing the pump to its base element containing roller cartridges.

6. The perfusion pump according to paragraphs. 1, 2, 3, 4 or 5, characterized in that the piston has an electromechanical piston drive, consisting of an electric motor and a speed reducer, which is connected with the axis of the gear wheel interacting with the gear rack mounted in the longitudinal groove of the rod, and on the protective cap mounted on the rod guide sleeve, limit switches are placed that change the direction of rotation of the electric motor in the extreme positions of the piston.

7. The perfusion pump according to paragraphs. 1, 2, 3, 4 or 5, characterized in that the piston has a manual piston drive, made in the form of a swing arm mounted on a guide shaft of the swing arm with a gear located on the swing axis of the arm and with a handle on its free end, while the gear the lever wheel has the ability to interact with the gear rack of the rod through the gear wheel, movably mounted on the guide sleeve of the rod.

8. The perfusion pump according to paragraphs. 1, 2, 3, 4 or 5, characterized in that the piston has a pneumatic or hydraulic piston, made in the form of a power pneumatic or hydraulic cylinder coaxially mounted on a cylindrical glass of the pump housing, and its piston is directly connected to the pump piston via a rod .