RU2244568C2

RU2244568C2 - Pulsar device for performing auxiliary blood circulation

Info

Publication number: RU2244568C2
Application number: RU2002108322/14A
Authority: RU
Inventors: В.И. Шумаков (RU); В.И. Шумаков; А.И. Хаустов (RU); А.И. Хаустов; В.И. Жданов (RU); В.И. Жданов; В.Е. Толпекин (RU); В.Е. Толпекин; Э.К. Гасанов (RU); Э.К. Гасанов; И.В. Мелемука (RU); И.В. Мелемука; Д.В. Шумаков (RU); Д.В. Шумаков; А.А. Дробышев (RU); А.А. Дробышев; Г.П. Иткин (RU); Г.П. Иткин; Рустам Абдухалитович Нарзикулов (TJ); Рустам Абдухалитович Нарзикулов
Original assignee: Научно-исследовательский институт трансплантологии и искусственных органов Минздрава РФ; Московский государственный авиационный институт (технический университет)
Priority date: 2002-04-03
Filing date: 2002-04-03
Publication date: 2005-01-20
Also published as: RU2002108322A

Abstract

FIELD: medical engineering.

SUBSTANCE: device has wireless generator of blood flow oscillations based on two-step centrifugal injector having controllable elastic reservoir volume. Pulsating mode is provided due to pulsar passage cross-sections being selected in a way that pressure and flow rate pulsations arise at the outlet when two flows interact, their amplitude and frequency are adjustable using auxiliary elastic reservoir.

EFFECT: enhanced effectiveness in creating pressure and flow rate pulsations without applying external pressure-vacuum source.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области медицины, в частности к кардиохирургии, трансплантологии и вспомогательного кровообращения, и может быть применено для лечения острой сердечной недостаточности.The invention relates to medicine, in particular to cardiac surgery, transplantation and auxiliary circulation, and can be used to treat acute heart failure.

Известен пульсатор (бесклапанный насос) для вспомогательного кровообращения, подключенный к артериальной магистрали непульсирующего источника потока крови (В.И.Шумаков, В.Е.Толпекин, Т.А.Попов. Атлас вспомогательного кровообращения. - Алма-Ата: Гылый. 1992, стр.135, рис.209). В этом случае пульсации генерируются за счет изменения его проходного сечения при изменении давления внутри баллончика. Недостатком этого решения является маятникообразный поток крови, что приводит к травме крови, обязательное наличие сложных регулировочных устройств, а также источника давления и вакуума.Known pulsator (valveless pump) for auxiliary circulation connected to the arterial line non-pulsating source of blood flow (V.I. Shumakov, V.E.Tolpekin, T.A. Popov. Atlas of auxiliary circulation. - Alma-Ata: Gyly. 1992, p. 135, Fig. 209). In this case, pulsations are generated due to a change in its flow area when the pressure inside the can changes. The disadvantage of this solution is the pendulum-like blood flow, which leads to blood injury, the mandatory presence of complex adjusting devices, as well as a source of pressure and vacuum.

Технический результат изобретения состоит в уменьшении травмы крови и упрощении управления системой создания пульсирующего режима кровообращения, а также снижении затрат при эксплуатации аппарата и упрощении конструкции. Для этого использован пульсатор, состоящий из двухступенчатой центробежной форсунки с регулируемой системой упругости.The technical result of the invention is to reduce blood injury and simplify the management of the system to create a pulsating regime of blood circulation, as well as reduce costs during operation of the apparatus and simplify the design. For this, a pulsator was used, consisting of a two-stage centrifugal nozzle with an adjustable elasticity system.

Система кровообращения выполнена и работает следующим образом (фиг.1). Центробежный насос 3 забирает кровь из левого желудочка 1 через входную магистраль 2. Поток за насосом в выходной магистрали 4 делится на два потока: большая часть потока через входной штуцер 5 поступает в двухступенчатую центробежную форсунку 7, а другая, меньшая часть потока (10-20)%, по магистрали 6 через кран 8 поступает в регулировочную емкость 9, а затем - в дополнительную магистраль 10, из которой через штуцер 11 в центробежную форсунку, где смешивается с основным потоком. Для изменения частоты пульсаций служит зажим 12, который поджимает регулировочную емкость 9, изменяя ее жесткость и, как следствие, частоту пульсаций. Суммарный поток через выходной штуцер 12 форсунки поступает в выходную магистраль 13, которая связана с аортой 14. Проходные сечения двухступенчатой форсунки спроектированы таким образом, что при взаимодействии двух потоков на ее выходе возникают пульсации давления и тока крови.The circulatory system is made and works as follows (figure 1). A centrifugal pump 3 draws blood from the left ventricle 1 through the inlet line 2. The stream behind the pump in the outlet line 4 is divided into two streams: most of the stream through the inlet 5 enters the two-stage centrifugal nozzle 7, and the other, a smaller part of the stream (10-20 )%, through line 6 through the crane 8 it enters the adjusting tank 9, and then into the additional line 10, from which through the nozzle 11 to the centrifugal nozzle, where it is mixed with the main stream. To change the ripple frequency, use clamp 12, which compresses the adjusting capacitance 9, changing its rigidity and, as a consequence, the ripple frequency. The total flow through the outlet nozzle 12 of the nozzle enters the exit line 13, which is connected to the aorta 14. The through sections of the two-stage nozzle are designed in such a way that when the two flows interact, pulsations of pressure and blood flow occur at its output.

Двухступенчатая форсунка на расчетном режиме работы имеет участок с падающей расходной характеристикой, т.е. на этом участке расходной характеристики увеличение расхода в дополнительной магистрали (магистрали, в которой находится емкость с заданной упругостью) приводит к уменьшению давления перед форсункой и дальнейшему увеличению расхода, что в сочетании с имеющейся податливостью приводит к автоколебательному течению жидкости в дополнительной магистрали.The two-stage nozzle in the calculated operating mode has a section with a falling flow characteristic, i.e. in this section of the flow characteristic, an increase in the flow rate in the additional line (the line in which the container with a given elasticity is located) leads to a decrease in pressure in front of the nozzle and a further increase in flow rate, which, in combination with the existing flexibility, leads to a self-oscillating fluid flow in the additional line.

На фиг.2 показана двухступенчатая форсунка. Поток жидкости поступает из насоса через входной штуцер 5 к завихрителю 15. В завихрителе имеются тангенциальные каналы 16, по которым пульсирующая жидкость поступает в камеру закручивания 17, образованную завихрителем 15 и соплом 18. В камеру закручивания через штуцер 11 поступает также поток жидкости из дополнительной магистрали по щели 19 к камере закручивания, где смешивается с жидкостью, поступающей через тангенциальные каналы завихрителя. Оба жидкостных потока смешиваются в камере закручивания, образуя суммарный поток, истекающий через выходное сопло 20 в выходную магистраль. При смешении потока жидкости, идущего через дополнительную магистраль, с основным потоком, идущим от завихрителя, происходит изменение давления на жидкостном вихре в камере закручивания, которое совместно с имеющейся упругостью в дополнительной магистрали приводит к возникновению пульсирующего режима течения жидкости основного потока крови.Figure 2 shows a two-stage nozzle. The fluid stream flows from the pump through the inlet 5 to the swirler 15. The swirl has tangential channels 16 through which the pulsating fluid enters the swirl chamber 17, formed by the swirl 15 and the nozzle 18. The fluid flow from the additional line also enters the swirl chamber through the nozzle 11 through the slit 19 to the swirl chamber, where it is mixed with the fluid entering through the tangential channels of the swirler. Both liquid flows are mixed in a swirl chamber, forming a total stream flowing out through the outlet nozzle 20 into the outlet line. When the fluid stream passing through the additional line is mixed with the main stream coming from the swirl, the pressure changes on the liquid vortex in the swirl chamber, which, together with the existing elasticity in the additional line, leads to a pulsating flow of the liquid in the main blood stream.

Пульсатор испытан на гидродинамическом стенде, имитирующем большой и малый круг кровообращения, при работе с центробежным непульсирующим бионасосом “Б” “Биопамп”.The pulsator was tested on a hydrodynamic bench simulating a large and small circle of blood circulation when working with a centrifugal non-pulsating B-pump “Biopamp”.

Всего проведено 12 исследований.A total of 12 studies were conducted.

При работе центрифужного бионасоса среднее давление на входе в магистрали составляло 10,7±0,4 мм рт.ст., на выходе - 75,3±1,7 мм рт.ст. при расходе 5,0 л/мин.During the operation of the centrifuge bio-pump, the average pressure at the inlet to the mains was 10.7 ± 0.4 mm Hg, and at the outlet it was 75.3 ± 1.7 mm Hg. at a flow rate of 5.0 l / min.

Установка на выходе бионасоса предложенного пульсатора позволила получить пульсацию давления в среднем 26,3±0,8 мм рт.ст., среднее давление в выходной магистрали при этом 103,9±3,1 мм рт.ст.The installation of the proposed pulsator at the output of the bio-pump made it possible to obtain a pressure pulsation of an average of 26.3 ± 0.8 mm Hg, with an average pressure in the output line of 103.9 ± 3.1 mm Hg.

При использовании известного пульсатора в этих условиях среднее давление в выходной магистрали составляло 86,2±2,3 мм рт.ст.When using a known pulsator under these conditions, the average pressure in the output line was 86.2 ± 2.3 mm Hg.

Claims

A pulsator for auxiliary circulation, including a pulsating source of blood flow and a pulsating device included in the arterial line, characterized in that the pulsating device uses a non-driven generator of oscillations of the blood flow in the form of a two-stage liquid centrifugal nozzle and an associated adjusting elastic capacity for changing pulsations of the blood flow while the non-power generator of oscillations of the blood flow is connected to the output line of the non-pulsating source stream but blood.