RU2635634C1 - Пневматический привод искусственных желудочков сердца - Google Patents

Пневматический привод искусственных желудочков сердца Download PDF

Info

Publication number
RU2635634C1
RU2635634C1 RU2016147958A RU2016147958A RU2635634C1 RU 2635634 C1 RU2635634 C1 RU 2635634C1 RU 2016147958 A RU2016147958 A RU 2016147958A RU 2016147958 A RU2016147958 A RU 2016147958A RU 2635634 C1 RU2635634 C1 RU 2635634C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
piston
artificial
ventricle
cylinder
artificial ventricle
Prior art date
Application number
RU2016147958A
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Викторович Сумин
Георгий Пинкусович Иткин
Александр Александрович Дробышев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "ФНЦТИО 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 "Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "ФНЦТИО им. ак. В.И. Шумакова" Минздрава России) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "ФНЦТИО им. ак. В.И. Шумакова" Минздрава России)
Priority to RU2016147958A priority Critical patent/RU2635634C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2635634C1 publication Critical patent/RU2635634C1/ru

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
    • A61M60/40Details relating to driving

Landscapes

  • External Artificial Organs (AREA)

Abstract

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к аппаратам вспомогательного кровообращения и искусственного сердца и может быть использовано в качестве носимого автономного привода пневматических искусственных желудочков. Устройство содержит электродвигатель, соединенный с кривошипно-шатунным механизмом, соединенным с поршнем, размещенным в цилиндре. Устройство содержит контроллер. Одна часть рабочей полости цилиндра, разделенная поршнем, подключена к пневмополости первого искусственного желудочка и двум встречно включенным обратным клапанам. Рабочая полость подключена к датчику давления и двухлинейному электромагнитному распределителю. Распределитель выполнен с возможностью сообщения с атмосферой при прямом ходе поршня, после выброса крови из первого искусственного желудочка и при обратном ходе поршня после заполнения кровью первого искусственного желудочка. Другая часть рабочей полости цилиндра, разделенная поршнем, подключена к пневмополости второго искусственного желудочка. Другая полость соединена с дополнительным встречно включенным обратным клапаном, дополнительным датчиком давления и дополнительным двухлинейным электромагнитным распределителем. Распределитель выполнен с возможностью сообщения с атмосферой при обратном ходе поршня после выброса крови из второго искусственного желудочка и при прямом ходе поршня после заполнения кровью второго искусственного желудочка. Контроллер связан с обоими датчиками давления и обоими электромагнитными распределителями. Технический результат заключается в обеспечении синхронной работы двух искусственных желудочков, с соотношением фаз систола-диастола, приближенным к физиологическим величинам. 3 ил.

Description

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к аппаратам вспомогательного кровообращения и искусственного сердца, и может быть использовано в качестве носимого автономного привода пневматических искусственных желудочков.
Известен пневматический привод искусственного желудочка сердца (JP 2006346440 А, 28.12.2006), в котором электродвигатель с помощью двух овальных шестерней приводит в действие кривошипно-шатунный механизм, который посредством поршня и цилиндра нагнетает воздух в пневмокамеру искусственного желудочка (фаза систолы) и разрежает воздух в пневмокамере (фаза диастолы). На выходе цилиндра установлены два встречно включенных обратных клапана, соединенных с атмосферой, и два датчика давления, соединенных с контроллером. Имеются компараторы и индикатор показания датчиков. Величина максимального положительного и минимального отрицательного давления, исходя из показаний индикатора, регулируется оператором с помощью вмонтированных в обратные клапаны органов управления («ручек» - «knob»).
При этом соотношение фаз систола-диастола жестко определено конфигурацией двух овальных шестерней, фиксировано и может быть изменено только заменой шестерен.
Недостатком этого пневматического привода является то, что в процессе его работы не контролируется величина давления воздуха в пневмополости искусственного желудочка и соответственно не производится управление режимами работы обратных пневматических клапанов в процессе работы привода.
Наиболее близким к патентуемому изобретению является пневматический привод искусственного желудочка сердца, известный из следующего источника информации, который принят нами за прототип (RU 151253 U1, 27.03.2015). Известный привод-прототип позволяет управлять длительностью фаз сердечного цикла при увеличении производительности искусственного желудочка сердца, уменьшении величины потребляемой энергии и увеличении срока службы элементов.
Недостатком прототипа является то, что он предназначен для привода в действие одного искусственного желудочка, например левого, а для работы полного искусственного сердца требуется два желудочка. Для привода в действие второго желудочка, например, правого, дополнительно требуется второй пневматический привод, что увеличивает вес и габариты конструкции, увеличивает величину потребляемой энергии практически в 2 раза. При этом необходимо синхронизировать по частоте работу обоих приводов.
Техническая проблема заключается в разработке пневматического привода искусственных желудочков сердца для аппаратов вспомогательного кровообращения и искусственного сердца, который обеспечит синхронизированную работу двух искусственных желудочков с использованием одного электродвигателя, одного кривошипно-шатунного механизма, одного поршня и цилиндра.
Технический результат заключается в обеспечении синхронной работы двух искусственных желудочков сердца, с соотношением фаз систола-диастола, приближенным к физиологическим величинам при уменьшении веса, габаритов конструкции, а также величины потребляемой энергии. Синхронизация в работе желудочков достигается тем, что при прямом ходе поршня происходит систола - фаза выброса крови из первого желудочка, а при обратном ходе поршня происходит систола - фаза выброса крови из второго желудочка. При этом два двухлинейных электромагнитных распределителя обеспечивают раздельное управление фазами систола-диастола каждого искусственного желудочка.
Сущность изобретения состоит в следующем.
Пневматический привод искусственных желудочков сердца содержит электродвигатель, кривошипно-шатунный механизм, поршень и цилиндр, одна рабочая полость которого подключена параллельно к пневмополости первого искусственного желудочка, а рабочая полость с другой стороны поршня подключена параллельно к пневмополости второго искусственного желудочка, каждая из двух рабочих пневмополостей сообщается с двумя встречно включенными обратными клапанами, с датчиком давления и двухлинейным электромагнитным распределителем. При этом датчики давления и электромагнитные распределители соединены с контроллером.
В частном случае функцию цилиндра выполняют два сильфона, глухая торцевая поверхность одного сильфона закреплена на одной стороне поршня, глухая торцевая поверхность второго сильфона закреплен на противоположной стороне поршня; с другой торцевой стороны пневмополость одного сильфона соединена с пневмополостью искусственного первого желудочка, пневмополость другого сильфона с другой торцевой стороны соединена с пневмополостью второго желудочка.
Работа предлагаемого пневматического привода поясняется следующими чертежам.
На фиг. 1 изображена функциональная схема пневматического привода, на фиг. 2 представлена конструкция, в которой функцию цилиндра выполняют два сильфона,
где 1 - электродвигатель;
2 - кривошипно-шатунный механизм;
3 - поршень;
31 - сильфон 1;
32 - сильфон 2;
4 - цилиндр;
5, 6, 7, 8 - встречно включенные обратные клапаны;
9, 10 - датчики давления воздуха;
11, 12 - электромагнитные распределители;
13 - контроллер.
Пневматический привод искусственных желудочков сердца содержит электродвигатель 1, кривошипно-шатунный механизм 2, поршень 3 и цилиндр 4. Рабочая полость цилиндра 4 с одной стороны поршня 3 подключена параллельно к пневмополости первого искусственного желудочка, двум встречно включенным обратным клапанам 5, 6, датчику давления 9 и двухлинейному электромагнитному распределителю 11. Рабочая полость цилиндра 4 с другой противоположной стороны поршня 3 подключена параллельно к пневмополости второго искусственного желудочка, двум встречно включенным обратным клапанам 7, 8, датчику давления 10 и двухлинейному электромагнитному распределителю 12. Датчики давления 9, 10 и электромагнитные распределители 11, 12 связаны с контролером 13. Двухлинейный электромагнитный распределитель 11 сообщается с атмосферой при прямом ходе поршня в фазу систолы, после выброса крови из первого желудочка и в фазу диастолы при движении поршня в обратном направлении. Двухлинейный электромагнитный распределитель 12 сообщается с атмосферой при обратном ходе поршня в фазу систолы после выброса крови из второго желудочка и в фазу диастолы при движении поршня в прямом направлении.
Прямой ход поршня - это движение поршня в направлении от одного его крайнего положения (точка А) к другому крайнему положению поршня (точка Б), обратный ход поршня - движение поршня в обратном направлении от точки Б к точке А.
Глухая торцевая поверхность сильфона 31 закреплена на одной стороне поршня, глухая торцевая поверхность сильфона 32 закреплена на противоположной стороне поршня; с другой торцевой стороны пневмополость сильфона 31 соединена с пневмополостью искусственного первого желудочка, пневмополость сильфона 32 с другой торцевой стороны соединена с пневмополостью второго желудочка.
Предлагаемый пневматический привод работает следующим образом.
Электродвигатель 1 приводит в действие кривошипно-шатунный механизм 2, который с помощью поршня 3 и цилиндра 4 при движении поршня в прямом направлении нагнетает воздух в пневмокамеру первого искусственного желудочка (фаза систолы), при этом электромагнитный распределитель 11 закрыт (цилиндр отсоединен от атмосферы). По сигналу датчика давления 9 контроллер 13 дает команду на открытие электромагнитного распределителя 11, цилиндр сообщается с атмосферой, сжатый воздух выходит из цилиндра, наступает фаза диастолы, при этом поршень продолжает двигаться в прямом направлении. В начале движения поршня в обратном направлении электромагнитный распределитель 11 по сигналу контроллера 13 закрывается - цилиндр отсоединяется от атмосферы.
При обратном ходе поршня после заполнения первого искусственного желудочка кровью электромагнитный распределитель 11 по сигналу контролера 13 открывается, цилиндр заполняется атмосферным воздухом.
При движении поршня в обратном направлении поршень нагнетает воздух в пневмокамеру второго искусственного желудочка - фаза систолы, при этом электромагнитный распределитель 12 закрыт - цилиндр отсоединен от атмосферы. По сигналу датчика давления 10 контроллер 13 дает команду на открытие электромагнитного распределителя 12, цилиндр сообщается с атмосферой, сжатый воздух выходит из цилиндра, наступает фаза диастолы, при этом поршень продолжает двигаться в обратном направлении. В начале движения поршня в прямом направлении электромагнитный распределитель 12 по сигналу контроллера 13 закрывается - цилиндр отсоединяется от атмосферы. При прямом ходе поршня после заполнения второго искусственного желудочка кровью электромагнитный распределитель 12 по сигналу контролера 13 открывается, цилиндр заполняется атмосферным воздухом.
Были проведены испытания предлагаемого пневматического привода на гидравлическом стенде-имитаторе системы кровообращения.
На фиг. 3 представлены графики зависимости параметров от времени при испытании предлагаемого пневматического привода на гидравлическом стенде-имитаторе системы кровообращения,
где 14 - график зависимости величины хода поршня от времени (синусоида);
15 - график зависимости величины давления воздуха в пневмокамере первого (левого) желудочка от времени, полученная с помощью датчика давления 9;
16 - график зависимости напряжения на электромагнитном распределителе 11 от времени (1 - распределитель закрыт; 0 - открыт);
17 - график зависимости величины давления воздуха в пневмокамере второго (правого) желудочка от времени, полученная с помощью датчика давления 10;
18 - график зависимости напряжения на электромагнитном распределителе 12 от времени (1 - распределитель закрыт; 0 - открыт);
Результаты испытаний, графики зависимости параметров от времени, представленные на фиг. 3, подтверждают достижение указанного технического результата.
Электромагнитные распределители регулируют соотношение фаз систола-диастола каждого искусственного желудочка автономно и позволяют работать искусственным желудочкам с одинаковой частотой с соотношением фаз систола-диастола, приближенным к физиологическим величинам, при использовании одного электродвигателя, одного кривошипно-шатунного механизма, одного поршня и цилиндра, что обеспечивает уменьшение веса, габаритов конструкции и уменьшение величины потребляемой энергии.

Claims (1)

  1. Пневматический привод искусственных желудочков сердца, содержащий электродвигатель, соединенный с кривошипно-шатунным механизмом, соединенным с поршнем, размещенным в цилиндре, и контроллер, при этом одна часть рабочей полости цилиндра, разделенная поршнем, подключена к пневмополости первого искусственного желудочка, двум встречно включенным обратным клапанам, датчику давления, двухлинейному электромагнитному распределителю, выполненному с возможностью сообщения с атмосферой при прямом ходе поршня после выброса крови из первого искусственного желудочка и при обратном ходе поршня после заполнения кровью первого искусственного желудочка; другая часть рабочей полости цилиндра, разделенная поршнем, подключена к пневмополости второго искусственного желудочка, дополнительным встречно включенным обратным клапанам, дополнительному датчику давления и дополнительному двухлинейному электромагнитному распределителю, выполненному с возможностью сообщения с атмосферой при обратном ходе поршня после выброса крови из второго искусственного желудочка и при прямом ходе поршня после заполнения кровью второго искусственного желудочка, при этом контроллер связан с обоими датчиками давления и обоими электромагнитными распределителями.
RU2016147958A 2016-12-07 2016-12-07 Пневматический привод искусственных желудочков сердца RU2635634C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016147958A RU2635634C1 (ru) 2016-12-07 2016-12-07 Пневматический привод искусственных желудочков сердца

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016147958A RU2635634C1 (ru) 2016-12-07 2016-12-07 Пневматический привод искусственных желудочков сердца

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2635634C1 true RU2635634C1 (ru) 2017-11-14

Family

ID=60328479

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016147958A RU2635634C1 (ru) 2016-12-07 2016-12-07 Пневматический привод искусственных желудочков сердца

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2635634C1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3919722A (en) * 1973-03-06 1975-11-18 Us Health Totally implantable artificial replacement heart
SU1584953A1 (ru) * 1987-06-03 1990-08-15 Научно-Исследовательский Институт Трансплантологии И Искусственных Органов Пневматический привод искусственного сердца
EP0467999B1 (en) * 1989-11-30 1994-08-03 National Research Council Of Canada Electrohydraulic drive for pumps e.g. artificial hearts
WO2003072161A2 (en) * 2002-02-21 2003-09-04 Design Mentor, Inc. Fluid pump
RU2445982C1 (ru) * 2008-01-14 2012-03-27 Карма Имплантируемый моноблочный кардиопротез
CN103656770A (zh) * 2013-12-11 2014-03-26 上海交通大学 基于微型气缸驱动的人工心脏血液泵

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3919722A (en) * 1973-03-06 1975-11-18 Us Health Totally implantable artificial replacement heart
SU1584953A1 (ru) * 1987-06-03 1990-08-15 Научно-Исследовательский Институт Трансплантологии И Искусственных Органов Пневматический привод искусственного сердца
EP0467999B1 (en) * 1989-11-30 1994-08-03 National Research Council Of Canada Electrohydraulic drive for pumps e.g. artificial hearts
WO2003072161A2 (en) * 2002-02-21 2003-09-04 Design Mentor, Inc. Fluid pump
RU2445982C1 (ru) * 2008-01-14 2012-03-27 Карма Имплантируемый моноблочный кардиопротез
CN103656770A (zh) * 2013-12-11 2014-03-26 上海交通大学 基于微型气缸驱动的人工心脏血液泵

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4302854A (en) Electrically activated ferromagnetic/diamagnetic vascular shunt for left ventricular assist
US5429584A (en) Cardiac assist method and apparatus
KR20150105947A (ko) 조직 내에 압력 펄스를 발생시키는 장치
DE68906403T2 (de) Vollstaendig implantierbare herzprothese mit schwimmenden membranen, mit schnellanschluessen und mit auswechselbaren elementen.
US3327322A (en) Artificial heart powered by a fluid pressure pump means simulating the action of the human heart
EP1061967A1 (en) Pressure control system for cardiac assist device
US8840382B2 (en) Blood-pumping device
JPS61500534A (ja) 埋込み可能の心臓ポンプ
RU2635634C1 (ru) Пневматический привод искусственных желудочков сердца
CA2762200C (en) Actuating mechanism for pneumatically-driven artificial heart
US7811318B2 (en) Apparatus and method for pneumatically driving an implantable medical device
CN110230585A (zh) 压力真空控制泵
RU151253U1 (ru) Пневматический привод искусственного желудочка сердца
NL2021903B1 (en) Ventricular assistance system and method
US20140343672A1 (en) Artificial heart
RU167339U1 (ru) Пневматический привод искусственного желудочка сердца
EP3120881A1 (en) Pulsatile ventricular assist device
EP3020386B1 (en) Living body stimulator
HU192334B (en) Double pump applicable as artificial heart
Sievert et al. Control of an extracorporeal heart assist device
RU82124U1 (ru) Искусственное сердце
Huang et al. A Numerical Method to Enhance the Performance of a Cam‐Type Electric Motor‐Driven Left Ventricular Assist Device
CN209900033U (zh) 一种带闭环控制的双泵心肺复苏装置
PL220891B1 (pl) Urządzenie do kontrapulsacji nieinwazyjnej
RU2387457C1 (ru) Искусственное сердце