RU2219956C2

RU2219956C2 - Implantable artificial cardiac ventricle

Info

Publication number: RU2219956C2
Application number: RU2002102760/14A
Authority: RU
Inventors: В.И. Шумаков; В.П. Ганин; В.Е. Толпекин; Д.В. Шумаков; В.В. Морозов; А.В. Жданов
Original assignee: НИИ трансплантологии и искусственных органов
Priority date: 2002-02-04
Filing date: 2002-02-04
Publication date: 2003-12-27

Abstract

FIELD: medical engineering. SUBSTANCE: device has membrane blood pump, plate-type pusher with guiding mechanism having graphelon bushings, electromotor having hollow rotor inside of which screwed planetary gear is available. The hollow rotor of electromotor is shaped as coil on lateral surface of which ring-shaped permanent magnet is mounted. EFFECT: increased active surface of the permanent magnet; high efficiency of electromotor with minimum distance between bearings being retained. 2 dwg

Description

Изобретение относится к кардиохирургии, а именно к устройствам механической помощи сердцу. The invention relates to cardiac surgery, and in particular to devices for mechanical assistance to the heart.

В современной кардиохирургии применение вживляемых искусственных желудочков сердца является радикальным средством лечения критических случаев сердечной недостаточности. Наиболее распространенное устройство этого класса содержит диафрагменный насос для крови, движение которой осуществляется с помощью электромеханического привода, например, устройство по заявке 99126622 (1). Электромеханический привод этого устройства содержит электродвигатель, связанный с диафрагменным насосом через пластинчатый толкатель с направляющим механизмом. Однако размещение этого устройства в живом организме связано с определенными трудностями, обусловленными наличием реечной передачи. Механизм реечной передачи имеет пространственную структуру, что затрудняет уменьшение его габаритов и, прежде всего, уменьшение его высоты. In modern cardiac surgery, the use of implantable artificial ventricles of the heart is a radical treatment for critical cases of heart failure. The most common device of this class contains a diaphragm pump for blood, the movement of which is carried out using an electromechanical drive, for example, the device according to application 99126622 (1). The electromechanical drive of this device contains an electric motor connected to the diaphragm pump through a plate pusher with a guide mechanism. However, the placement of this device in a living organism is associated with certain difficulties due to the presence of rack and pinion transmission. The rack and pinion transmission mechanism has a spatial structure, which makes it difficult to reduce its dimensions and, above all, reduce its height.

Известно устройство (2), в котором электромеханический привод имеет центральный винт, который приводит в движение диафрагму с помощью направляющего механизма, включающего в себя пластинчатый толкатель с несколькими стержнями, жестко связанными одним концом с толкателем и установленными параллельно направлению движения толкателя. Стержни имеют возможность перемещаться в отверстиях корпуса устройства. Применение этого механизма исключает проворот центрального винта относительно корпуса. Наличие значительного трения при движении стержней в этом механизме увеличивает потребление энергии от автономного источника. A device (2) is known in which the electromechanical drive has a central screw, which drives the diaphragm using a guide mechanism that includes a plate pusher with several rods rigidly connected at one end to the pusher and installed parallel to the direction of movement of the pusher. The rods have the ability to move in the holes of the device. The use of this mechanism eliminates the rotation of the central screw relative to the housing. The presence of significant friction during the movement of the rods in this mechanism increases the energy consumption from an autonomous source.

Целью изобретения является улучшение размещения вживляемого искусственного желудочка сердца в организме. The aim of the invention is to improve the placement of implantable artificial ventricle of the heart in the body.

Поставленная цель достигается тем, что электродвигатель имеет полый ротор в форме катушки, на боковой поверхности которой укреплен кольцевой постоянный магнит, внутрь ротора вставлена гайка винтовой планетарной передачи, подшипники размещены внутри кольцевого постоянного магнита, а направляющий механизм содержит стержни, жестко связанные с пластинчатым толкателем, имеющие возможность совершать возвратно-поступательные перемещения во втулках из графелона. This goal is achieved in that the electric motor has a hollow rotor in the form of a coil, an annular permanent magnet is fixed on its lateral surface, a screw of a planetary gear is inserted inside the rotor, the bearings are located inside the annular permanent magnet, and the guide mechanism contains rods rigidly connected to the plate pusher, having the ability to make reciprocating movements in the sleeves of grafelon.

На фиг.1 приведена схема общего вида устройства. Figure 1 shows a diagram of a General view of the device.

На фиг.2 - вид устройства со стороны насоса для крови. Figure 2 is a view of the device from the side of the blood pump.

Вживляемый искусственный желудочек сердца включает в себя корпус насоса для крови 1, имеющий входной патрубок 2 с клапаном 3 и выходной патрубок 4 с клапаном 5. К корпусу 1 крепится диафрагма 6. Корпус насоса для крови 1 жестко крепится на корпус привода 7, в который вмонтирована статорная обмотка вентильного электродвигателя постоянного тока 8 и подшипники 9, в которых имеет возможность вращаться ротор 10. Ротор 10 выполнен полым и имеет форму катушки, на боковой поверхности которой жестко укреплен кольцевой постоянный магнит 11, а внутрь жестко вставлена гайка планетарной винтовой передачи 12, связанная через сателлиты 13 с центральным винтом 14. Центральный винт 14 жестко связан с пластинчатым толкателем 15, к которому жестко крепятся стержни направляющего механизма 16, имеющие возможность совершать возвратно-поступательные перемещения во втулках 17. Втулки 17 выполнены из графелона. An implantable artificial ventricle of the heart includes a blood pump housing 1, having an inlet pipe 2 with a valve 3 and an outlet pipe 4 with a valve 5. A diaphragm 6 is attached to the housing 1. The blood pump housing 1 is fixed to the drive housing 7, in which it is mounted the stator winding of the DC DC valve motor 8 and bearings 9, in which the rotor 10 is able to rotate. The rotor 10 is hollow and has the shape of a coil, on the side surface of which a ring permanent magnet 11 is rigidly fixed, and inwardly rigidly in the nut of the planetary helical gear 12 is connected, connected through the satellites 13 to the central screw 14. The central screw 14 is rigidly connected to the plate pusher 15, to which the rods of the guide mechanism 16 are rigidly mounted, which are able to make reciprocating movements in the bushings 17. The bushings 17 are made of grafelon.

Вживляемый искусственный желудочек сердца работает следующим образом. При подаче напряжения на статорную обмотку 8 ротор 10 начинает вращаться. Его вращение передается сателлитам 13, которые связаны с центральным винтом 14, который движется поступательно в одну или другую сторону, в зависимости от направления вращения ротора 10. Движение центрального винта 10 передается пластинчатому толкателю 15, при этом, возможному провороту пластинчатого толкателя 15 от вращения винтовой планетарной передачи препятствуют стержни 16. Пластинчатый толкатель 15, воздействуя на диафрагму 6, выталкивает кровь из корпуса сердечного насоса. Наполнение сердечного насоса происходит самотеком от напора кровеносной системы организма. Implantable artificial ventricle of the heart works as follows. When applying voltage to the stator winding 8, the rotor 10 begins to rotate. Its rotation is transmitted to the satellites 13, which are connected with the central screw 14, which moves progressively in one or the other direction, depending on the direction of rotation of the rotor 10. The movement of the central screw 10 is transmitted to the plate pusher 15, while the possible rotation of the plate pusher 15 from rotation of the screw the planetary gear is prevented by the rods 16. The plate pusher 15, acting on the diaphragm 6, pushes blood out of the body of the heart pump. The filling of the heart pump occurs by gravity from the pressure of the circulatory system of the body.

Использование ротора в форме катушки позволяет увеличить площадь постоянного магнита, а следовательно, повысить КПД электродвигателя при неизменном расстоянии между подшипниками. Использование графелона как материала для втулок направляющего механизма пластинчатого толкателя позволяет снизить трение и уменьшить рабочие зазоры в трущейся паре, что также уменьшает потребляемую мощность электродвигателя и шумность при его работе. В соответствии с вышесказанным, применение предлагаемого изобретения дает возможность без уменьшения потребляемой мощности устройства уменьшить его габариты и тем самым повысить имплантабельность. Using a rotor in the form of a coil allows you to increase the area of the permanent magnet, and therefore, increase the efficiency of the electric motor with a constant distance between the bearings. The use of graphelon as a material for the bushings of the guide mechanism of the plate pusher allows to reduce friction and reduce the working gaps in the rubbing pair, which also reduces the power consumption of the electric motor and noise during its operation. In accordance with the foregoing, the application of the present invention makes it possible, without reducing the power consumption of the device, to reduce its dimensions and thereby increase implantability.

Источники информации
1. Заявка на изобретение 99126622 от 08.12.1999 г.Sources of information
1. Application for invention 99126622 from 12/08/1999

2. W.S. Pierce. The artificial heart: Pats, Progress and Patience. Artificial organs, 1992, v. 16, 3, р. 314-319. 2. W.S. Pierce The artificial heart: Pats, Progress and Patience. Artificial organs, 1992, v. 16, 3, p. 314-319.

Claims

An implantable artificial heart ventricle containing a diaphragm pump for blood, a plate pusher with a guiding mechanism, an electric motor, characterized in that the electric motor has a hollow rotor in the form of a coil, an annular permanent magnet is fixed on its side surface, a screw of a planetary gear is inserted inside the rotor, bearings are placed inside the annular permanent magnet, and the guide mechanism contains rods rigidly connected to the plate pusher, with the ability to make reciprocating movements in graphelon bushings.