SU404196A1 - Искусственное сердце - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к медицинской технике , а именно к аппарату «искусственное сердце.

Известны аппараты «искусственное сердце, содержащие насос но крови, гидравлическое устройство, двигатель с поршнем и радиоизотопный источник энергии. У известных аппаратов , однако, относительно большие вес и габариты , иедостаточна  надежность в работе. Кроме того, они не обеснечивают кривую изменени  давлени  во времени, близкую к физиологической , т. е. не обеспечивают хорошую гемодинамику.

Предлагаемое искусственное сердце отличаетс  от известных тем, что оно снабжено Механизмом релаксации, установленным между поршнем двигател  и гидравлическим устройством , магнитами дл  возвраш,ени  поршн  двигател  в нсходное положение, установленными на корпусе и поршне двигател  различными полюсами друг к другу выпускным клапаном, установленным на норшпе двигател  и имеюш,им упругие средства возврата в открытое положение, унором дл  открыти  впускного клапана; гидравлическое устройство содержит норшень, помеш,енный в цилиндр с двум  отсеками, отделенными поршнем , причем один из отсеков имеюш,ий две изолированные камеры, соединен с нагнетающи .ми камерами иасоса но крови, а другой -

с всасывающими камерами насоса но крови.

Механизм релаксации содерл ит упругий орган, заключенный между двум  стаканами, один из которых св зан с норшнем двигател , а другой - с поршнем гидравлического устройства , два унора, ограничнваюн;п. рассто ние между стаканами, средства вре.меннон фиксации стакана, св занного с поршнем двигател , средства его расфнксацнн в конце хода упругого органа.

Средства временной фиксации содержат защелку , наход щуюс  на упругой нластннке, жестко соединенной со стаканом, св занным с поршнем двигател , и гашетку, соединен)1ую с корнусом сердца.

Средства расфиксации могут быть выполнены в виде пальца, соединенного со стаканом , св занным с поршнем гидравлнчсскоп) устройства.

Упругие средства возврата выпускного клапапа выполнены из двух магнитов, установленных навстречу друг другу нолюсамн одинаковой пол рпостн.

Упор дл  открыти  впускпого клапана представл ет собой подвижный аксиа.льпо расноложеппый на норшне двигател  толкатс,п с упругими средствами.

Упругие средства дл  возврата толкател  выполнены в виде магнита, установленного в jiopiuiie гидравлического устройства и ферромаппггиого кольца на толкателе. На фиг. 1 изображена прииципиальиа  схема гидравлического устройства предлагаемого аппарата «искусственное сердце ; на фиг. 2 - двигатель в разрезе; на фиг. 3 - упругне средства впускного клапана; па фиг. 4 - упругие средства дл  возврата толкател . Предлагаемый аппарат «нскусственпое сердце содержнт насос по крови, камеры 1 н 2 которого  вл ютс  иагпетающими, а ка .меры 3 н 4 - всасывающими, т. е. камеры 1 н 2 соответствуют правому и левому желудочкам , а камеры 3 и 4 - правому и левому предсерди м. Кажда  из перечисленпых камер нмеет оболочку 5, сообщающуюс  с гидравлическим устройством бис трубопроводами 7 и 8, в которых имеютс  искусственные шариковые клапаны-9. Трубопровод 7 установлен .между полой Benofi и легочной артерией и присоедин етс  к камерам 1 и 3, а трубопровод 8 установлен между легочной веной и аортой и нрисоеднп етс  к камерам 2 и 4. Впутри каждой камеры насоса но крови имеетс  гибка  иерегородка 10 (мембрана), отдел юща  отсек 11, наполненный кровью, от отсека 12, наполненного промежуточной жидкостью дл  передачи давлени . Гидравлическое устройство 6 содержит порщень 13, помен1енпый в цилпндр с двум  отсеками 14 и 15, отделенными поршнем 13. Отсек 14 имеет две изолнрованн1 1е ка.меры 16 и 17. Камера 16 цилиндрическа , а камера 17 кольцева  и расположена вокруг камеры 16. Отсек 14 соединен с 11агнетающими камера.ми 1 и 2 насоса но , а отсек 15 - с всасывающими камерами 3 и 4. Поршень 13 движетс  нри иеремещенин штока 18. Оба отсека 14 и 15 гидравлнческого устройства .занолнены иромежупочной жидкостью дл  нередачи давлени . При неремещенни штока 18 вверх (ио че1)те су) промежуточна  жидкость, содержаща с  в камерах 16 и 17, во.здействует на гибкую перегородку 10 камер 1 и 2 и выталкивает из них в трубопроводы 7 и 8 кровь - происходит нагнетание крови, содержащейс  в желудочках искусственного сердца. При этом кровь отсасываетс  в предсерди  - камеры 3 и 4 благодар  действию промежуточной жидкостн, наход щейс  в отсеке 15 под норшнем 13. Когда направлепие перемещени  ппока 18 реверсируетс , предсерди  опорожн ютс  в желудочки. Перемещение порщн  вверх (но чертежу) соответствует систоле, а перемещение вниз - днастоле. Гидравлическое устройство приводит в действие абсолютно снихронным образом желудочки и предсерди  искусственного сердца так, что с одной стороны оба желудочка наход тс  в фазе максимального наполнени  кровью, когда оба предсерди  наход тс  в фазе минимального нанолцени  кровью, а с другой стороны сумма объемов циркулирующей крови, содержащейс  в желудочках и в предсерди х, посто нна . Шток 18 поршн  13 приводитс  в возвратно-поступательное движение двигателем (фиг. 2), заключеиным в корпус 19. В нижней части корпуса содержитс  радиоизотопный источник 20 энергии, расположепиый в камере 21. Ка.мера 21 сообщаетс  с редукционным цилиндром 22 двигател  через впускной клапан 23, который прнжимаетс  к его седлу упругими средствами, папример, пружиной . В цилиндре 22 перемещаетс  поршень 24 с упором 25, воздействующим на тарелку клапана 23, когда порщепь 24 находитс  в своем иижне.м положении. Порщень 24 св зан со стаканом 26, имеющим унор 27. В конце рабочего хода вверх норшень 24 открывает отверстие 28 в цилиндре 22, благодар  которому пространство под поршием 24 соедин етс  с прострапство.м внутри корпуса 19 двигател . В верхней части корнуса имеетс  капилл рный конденсатор 29, охлаждающийс  промежуточной жидкостью (котора  сама охлаждаетс  кровью). Внутренние стенки корпуса также содержат капилл рную сеть дл  возвращени  к конденсатору 29 следов конденсации. Кондеисированна  жид-кость возвращаетс  в камеру 21 посредством всасывающей трубки 30, снабженной обратным клапаном 31 и всасывающим и нагнетающим насосом. Камера 21 и цилиидр 22 теплоизолированы с помонхью теплопзол ционного материала 32. Поршень 24 может быть снабжен устройство .м, обеспечивающим открытие впускного клапана 23. С этой целью порщепь 24 оснащаетс  упоро.м 25, который может представл ть собой подвижный, аксиально расположенный ia поршне 24 толкатель 33 с упругими средствами дл  его возврата, которые могут быть выполнены в виде магнита 34, установленного на поршне 24, и ферромагнитного кольца 35 на толкателе. Унлотнение в поршне обеснечиваетс  перегородкой 36, уд.€рживае.мой стопориым кольцо.м 37. Описанное устройство работает следующим образо.м. Когда порщень 24 доходит до конца при своем движении вниз, толкатель 33 касаетс  клапана 23 и утапливаетс  в теле упора 25, так как сила магпита недостаточна дл  преодолени  сил давлени , оказываемых .на клапане 23. Затем упор 25 входит в контакт с тарелкой клапана 23 и опуекает его. Давлеиие пара, цроникающего в иространство под поршнем, уравновешиваетс  с обеих сторон клапана 23, и толкатель 33 под действием .магнитных сил максимально выступает из упора, сильиее утапливает клапап 23, поддержива  его открытым до тех пор, пока поршень 24 снова не отойдет от клапана при движении вверх. Во врем  обратного движени  поршн  (т. е. при его движении вниз), пар под поршне.м может создавать противодавлепие , которое и тормозит деижепие порщи , Дл  устранени  этого поршень 24 может быть снабжен выпускным клананом 38 (фиг. 3), нмеющим упругие средства возврата в открытое положение. Эти упругие средства возврата выполнены в внде двух магнитов 39 5 и 40, один из которых установлен на штоке поршн , а другон укреплен в теле поршн , нрн этом магниты установлены друг против друга и обраш,ены один к другому полюсами одинаковой нол рности. При рабочем ходе Ю поршн  (т. е. движении его вверх), когда давг ление пара под поршнем выше его давлени  в корпусе двигател , по вл юи1,а с  разность давлении поддерживает вынускпои клапан в закрытом ноложении. В конне рабочего хода 15 давление в цилиндре 22 уменьшаетс , и пар выходит через отверстие 28 в корпус. При этом под действием магнитных сил клапап 38 открываетс  и он остаетс  открытым во все врем  обратного хода порш-н  24 до тех нор,20 пока поршень не упретс  во впускиой кланан 23. В результате пар полностью выходит из пространства под поршнем через канал 41. Со штоком 18 поршн  13 гидравлического устройства 6 св зан стакан 42, снабженный упо-25 ром 43. Между этим стаканом 42 и стаканом 26, св занным с поршнем 24 двигател  установлен механизм релаксации, выполненный в виде унругого органа-пружины 44. Установленные на стаканах 26 и 42 упоры 27 и 43, взаи-ЗО .модейству  между собой, ограничивают расширение пружины 44 до значени , при котором остаточна  сила ее сжати  соответствует кров ному давлению в конце систолы. Со стаканом 26 св зана защелка 45, кото-35 ра  нри движении поршн  24 вверх, (в конце его рабочего хода), входит в зацепление с гашеткой 46, жестко св занной с корпусо.м 19 двигател , при этом осуществл етс  временна  фиксаци  стакана 26, св занного с порш-40 нем 24. Дл  осуществлени  его расфикеации служит палец 47, соединенный со стаканом 42. Этот палец освобождает защелку 45, когда пружииа 44 заканчивает свое расширение и стакан 42 находитс  в верхнем положении. 45 Дл  возвращени  поршн  24 двигател  в нсходное положение служат магниты 48 и 49, одип из которых установлеи на стакане 26 норшн  двигател  а другой иа - корпусе двигател . Эти магниты обращены одни к дру- 50 гому нротивоположными полюсами. При отиосительиом перемещении порн1н  13 гидравлического устройства 6 и порщн  24 двигател  осуществл етс  также работа откачивающего-нагнетающего ласоса дл . по- 55 вторного введени  коиденсата в камеру 21. Этот иасос выполнен в виде порщн  50, присоединенного к концевому утолщению штока 18 одним или несколькими стержн ми 51 и совершающего движение внутри каналов в 60 цилиндре 52, прикреплеином к цилиидру 22 оболочкой 53 с пазами дл  прохода в них деталей креплени  стакана 26 к поршию 24. Предлагаемый аппарат «искусственное сердце работает сле.дующим образом. В не- 65 ходном состо нии поршень 24 двигател  находитс  в крайнем низком ноложении, впускной клапан 23 открыт, упоры 27 и 43 стаканов 26 и 42 наход тс  в контакте и пружина 44 поддерживаетс  в состо нии предварительного сжати , магниты 48 и 49 прит нуты друг к другу. Давлени  в камерах 16 и 17 п отсеке 15 равны давлению крови во врем  естественной диастолы. Пар, образуюш,ийс  под денствием радноизотопиого источника 20, из камеры 21 проникает через внускнон кланан 23 в цилиндр 22 и резко ускор ет 24 вверх, который задерживаетс  только силой нружииы 44. При подн тии порнш  вверх клапан 23 закрываетс , и нар нод норшнем быстро расшир етс . Во врем  этой фазы иоршеиь 24 и все св заииые с иим детали ускор ютс , а затем замедл ютс  и, иаконен, останавливаютс  в конце длииы хода иориш  иутем зацеплени  защелки 45, на 46. Во врем  этой очень короткой фазы, вследствие малой инерции норшн  24 н св занных с иим деталей поршень 13 гидравлического устройства практически ие перемешаетс . Эта фаза с медицинской точки зрени  соответствует изометрической фазе устаиоплеин  давлени  крови в обоих желудочках - камерах 1 и 2. Соотношеиие между давлени ми в камерах 16 и 17 устанавливаетс  автоматически на правильной величине, так как оно определ етс  сонротивлени ми обоих естественных кругов кровообращени  человеческого организма. Только результирующа  сил давлени  на поршень 13 практически равна силе, создаваемой пружиной 44 в ее состо нии макснмалыюго сжати . С 1едующа  фаза функциоиироваии  соответствует ослаблепию действи  пружины 44. Поршень 24 и св занные с иим детали останавливаютс  защелкой 45, фиксирующей норшень . В начале этой фазы пар из цилиндра выпускаетс  через отверстие 28, которое остаетс  открытым около трети секунды. Затем пружина 44, опира сь иа стакан 26, воздействует на поршень 13, который выталкивает промежуточную жидкость из камер 16 i 17. С медицинской точки зрени  эта фаза соответствует систоле. Ее продолжительность практически устанавливаетс  сопротивлением. оказываемым кровеиосиои системой человеческого оргаЕ1изма, с одной стороны, и уиругостью нружины 44, с другой стороны. Соответствепиый выбор этой пружины позвол ет установить врем  систолы аипарата, нрактически равное времени систолы человеческого сердца, и падени  давлени  во врем  систолического периода, которое иапомпнает ход соответствующей кривой в человеческом сердце . В конце этой фазы давлени  в желудочкахкамерах 1 и 2 .наход тс  в отнощении, которое , как в теченне всей фазы, задано сопротивлелш ми кровеносных систем.

В конечный момент фазы снускани  пружины 44 упоры 27 и 43 вход т в контакт и преп тствуют дальнейшему действию пружины. Давлени  в камерах 16 и 17, следовательно, снова резко падают после закрыти  клапанов 9 на значение, практически равное значению давленн  крови в диастолический период . В то же врем  сила давлени , оказываема  защелкой 45 на гашетку 46, становитс  слабой, и палец 47, который подн лс  вверх во врем  раст жени  пружины, освобождает защелку. Все детали, св занные с поршнем 24 и с поршнем 13, образуют тогда снова жесткий узел, сиособпый перемеш,атьс  нелико.м по оси цилипдра 22.

Этот узел возвращаетс  затем целиком к своему начальному положеиию под действием результирующей сил давлеии , в частности упругости перегородок оболочек (мембран).

Донолнительпое действие может создавать действие магнитов 48 и 49, когда они сближаютс , прит гива сь друг к другу.

Б копне обратного хода подвижной узел, вследствие своей инерции и действи  магнитов 48 и 49, вызывает открытие впускного клапана 23. Таки.м образом, двигатель снова находитс  в исходном состо нии.

С медицииской точки зрени  иоследи   фаза соответствует периоду диастолы (наполнение желудочков благодар  перемещеии .м промежуточной жидкости и действию искусственных клапанов 9. Во вре.м  этой последней фазы кров ное давление задаетс  сами.м организмом .

Конденсаци  пара, который вытекает через отверстие 28 непрерывно, происходит в капилл рно .м конденсаторе 29. Капельки, которые дгогут показатьс  на внутренних стенках корнуса 19, также возвращаютс  в коНхДенсатор.

П р е д м е т изобретени 

Claims (7)

1. Искусственное сердце, содержащее насос но крови, гидравлическое устройство, двигатель с иоршнем и радиоизотопный источник энергии, отличающеес  тем, что, с целью уменьшени  веса и объема, повышени  надежности и улучшени  гемодинамики, оно снабжено механизмом релаксации, установленным между поршнем двигател  и гидравлическим устройством, магнитами дл  возвращени  иоршн  двигател  в исходное положение , устаиовлевными на корпусе и иоршие двигател  различными полюсами навстречу друг другу, выпускным клапаном, установленным на поршне двигател  и имеющим упругие средства возврата в открытое положение, упором дл  открыти  впускного клапапа; гидравлическое устройство содержит поршень, помещенный в цилиндр с двум  отсеками, отделенными поршнем, -причем одии из отсеков,

и.меющий две изолированные камеры, соединен с пагиетающи.ми камерами цасоса по крови, а другой - с всасывающими ка.мерами насоса по крови.

2.Искусствеиное сердце по п. 1, отличающеес  тем, что, механизм релаксации содержит упругий орган, заключенный между двум  стаканами, один из которых св зан с порШнем двигател , а другой - с поршнем гидравлического устройства, два упора, ограпичИвающих рассто ние между стакаиами, средства временной фиксации стакана, св занного с порщием двигател , средства его расфиксации в копце хода упругого органа.

3.Искусствеиное сердце по п. 2, отличающеес  тем, что средства времеппой фиксации

содержат защелку, наход щуюс  па упругой пластинке, жестко соединепной со стаканом, св занным с поршнем двигател , и гащетку, соедииеппую с корпусом сердца.

4. Искусствеиное сердце по п. 2, отличающеес  тем, что средства расфиксации выполпеиы в виде пальца, соединениого со стакаиом , св заппым с поршнем гидравлического устройства.

5. Искусственное сердце по п. 1, отличающеес  тем, что упругие средства возврата выnycKFioro клапапа выполнены из двух магнитов , устаиовлеппых навстречу друг другу полюсами одинаковой пол рности.

6. Искусственное сердце по п. 1, отличающеес  тем, что упор дл  открыти  впускного клапапа представл ет собой подвижный, аксиальио расположенный иа порщне двигател , толкатель с упругими средствами дл  его

возврата.

7. Искусственное сердце по п. 6, отличающеес  тем, что упругие средства дл  возврата толкател  выполнены в виде магнита, устаповленного в порщпе гидравлического устройства и ферромагиитиого кольца на толкателе .

18

15

/3

C

3S