Аппарат искусственного кровообращения — SU 256169 (original) (raw)
Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДВТИЛЬСТВУ(22) Заявлено 03,04.68 (21) 1229402/31-16 1) М 61 М 1/00 явкисоединением ооударатвенныи кометеСовета Министров СССаа делам изооретенийи открытий(45) Дата опублик 5,01,77,Бюллетеньвания описания 10.05.7 С. Бобров, Н. А. Суп М. Егоров, Л, В, Ма айнштейн, Е. Е. Ба в и В, С. Касулин бин,72) Авторы изобретения довательский ппаратуры и есоюзный научно-и итут хирургическ 1) Заявит нтов БРА ШЕНИ АТ ИСКУССТВЕННОГО К Целью изобретения является созданиетакого аппарата искусственного крообращения, в котором бы было уменьшено влияниезнакопеременных нагрузок электромеханического привода, колебаний гидр одинамическогосопротивления в экстракорпоральной системе,а также колебаний напряжения в электросетина частоту пульса,Это достигается путем стабилизации числа оборотов электродвигателя во всем диапазоне его регулирования, Для этого системарегулирования частоты пульса выполнена ввиде импульсной электронной схемы, выходной сигнал которой коммутирует полупроводниковые управляемые вентили, установленные в цепи электродвигателя, и в нее введена тахометрическая обратная связь поскорости вращения якоря электродвигателя.Кроме того, для обеспечения синусоидального закона движения мембран двух перфузионных насосов, работающих в противофазе,и исключения погрешности их сдвига по фазе, средний диск крестовой муфты, входящийв механизм регулирования длины хода штоковнасосов, может быть шарнирно соединен с Известны аппараты искусственного кровообращения, содержащие перфузионные насосы мембранного типа с электромеханическим приводом, системой ручного привода и системами регулирования и измерения частоты пульса и величины ударного объема, оксигенатор крови пенно-пленочного типа с системой сигнализации и остановки аппарата при критическом снижении уровня крови в оксигенаторе, теплообменник с системой измерения температуры крови и теплоносителя, сосуд резервной крови, подвижно закрепленный на вертикальной штанге, фильтр- ловушку, газовые расходомеры, увлажнитель газов и магистральные трубы со сменными артериальными канюлями и венозными катетерами. Эти аппараты не исключают значи тельного влияния на частоту пульса колебаний напряжения электросети, влияния знако еременных нагрузок электромеханическо го привода, колебаний гидродинамического сопротивления в экстракорпоральной системе аппарата. Ремонт и эксплуатация таких аппаратов сопряжены с трудностями, так как электрические элементы расположены по всему объему аппаратов. 25256169 Составитель Н, Эскинедактор Н, Белявская Техред А. Демьянова Корректор С. Болд 814/78ИИПИ Гос 52 в ССС по 113 ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 6твенного колам изобретенийосква, Ж, Ра ПодписноеСовета Министрооткрытийская наб., д. 4/5ползуном кулисы, противоположные концы которой выполнены в виде штоков насосов.Лля упрощения конструкции ручного привода и исключения влияния усилия обратного хода упругих мембран перфузионных насосов на закон движения их штоков устройство автоматического отключения из кинематической цепи электромеханического привода элементов электродвигатель - червячный редуктор целесообразно выполнить в виде муфты обгона двустороннего действия, обойма которой жестко связана с червячным колесом редуктора, ступица неподвижно закреплена на валу червячного колеса, а свободный конец водила муфты выполнен в виде валика с посадочным местом длч фиксации сьемной рукоятки.Датчик регистрации величины хода штоков перфузионных насосов может быть выполнен в виде потенциометра и жестко связан с 20 ходовым винтом системы регулирования величины ударного объемаа в измерительное устройство введены нелинейные электронные преобразователи сигналов потенциометра, включенные в цепь показывающего прибора че рез переключатель диапазонов его шкалы, Это уменьшает погрешность измерения величины ударного обьема и обеспечивает возможность его отсчета по одной линейной шкале показывающего прибора, 30Лля упрощения процесса эксплуатации и конструкции системы измерения давления в артериальной магистрали аппарата, а также повышения точности измерения разделитель сред может быть выполнен в виде упрутой 35 трубки с глухим концом, герметично установленной внутри фильтра-ловушки и соединенной с манометром.При выполнении мостовых схем системы измерения температуры крови и теплоноси теля связанными с одним показывающим прибором через общий переключатель упрощается конструкция предлагаемого аппарата и уменьшаются его габариты.Зля упрощения эксплуатации и ремонта 45 аппарата целесообразно все элементы электросхемы и показывающие приборы смонтировать на отдельном выдвижном шасси, одна из стенок которого является лицевой панелью.лроме того, для удаления посторонних взрывоопасных газовых смесей из аппарата, а также охлаждения электродвигателя и блоков электросхемы в процессе работы в верхней части аппаратана выдвижном шасси может быть установлен воздушный вентилятор.Повышение эффективности процесса пенс- гашения отсасыва.емой из полостей сердца крови в предлагаемом аппарате может быть достигнуто путем увеличения фактической площади контакта крови с пеногасительными дисками сосуда резервной крови, для чегона несущий стержень пеногасительного устройства надета воронка, опирающаяся своейнаружной кромкой в кольцевую проточку корпуса центробежной камеры сосуда резеовнойкрови, а перфорированные пеногасительныедиски, закрепленные на несущем стержне,имеют сферическую форму поверхности.При этом диски оольшего диаметра расположены выпуклостью вниз по направлениютока крови, а диски меньшего диаметра, чередуясь с дисками большего диаметра, расположены выпуклостью вверх, против токакрови.Для упрощения процесса перемещения сосуда резервной крови по высоте штанги ификсации его в требуемом положении штачга может быть снабжена зубчатой рейкой, ав несущий кронштейн сосуда резервной крови вмонтирована шестерня, с валом которойсвязана подпруадненная поворотнач рукоятка, имеющая торцовые зубья, взаимодейстующие в момент фиксации сосуда резервнойкрови с неподвижными торцовыми зубьяминесущего кронштейна,На фиг, 1 изображена прлщипиальнаясхема аппарата; на фиг. 2 - фильтр-ловушка,разрез; на фиг, 3 - сосуд резервной кровина фиг. 4 - то же, разрез по А-А на фиг,З;на фиг. 5 - принципиальная электрическаясхема регулирования частоты пульса; нафиг. 6 - электромеханический привод, продольный разрез", на фиг. 7 - то же, разрезпо Б-Б на фиг. 6; на фиг, 8 - принципиальная электрическая схема устройства для измерения ударного обьема.Предлагаемый аппарат искусственногокровообращения содержит перфузионные насосы 1 мембранного типа с электромеханическим приводом 2, системой ручного привода с ручкой 3 и системами регулированияи измерения частоты пульса и величины ударного обьема.Из вены организма кровь через магистральную трубку 4 самотеком поступает всосуд 5 резервной крови, из которого потрубке 6 попадает в оксигенатор 7 пеннопленочного типа, снабженный системой сигнализации и остановки аппарата при критическом снижении уровня крови в нем, Подаваемая через увлажиитель 8 в оксигенаторгазовая смесь вспенивает там кровь и насыщает ее кислородом. Пена гасится, аоксигенированная кровь поступает в щелитеплообменного устройства 9, а оттуда вкамеры насосов 1,Аппарат снабжен газовыми расходомерами 10, например, типа ротаметров, предназначенными для замера расхода газовой смеси, и фильтром-ловушкой 11. При обратном25616движении мембран перфузионных насосовкровь попадает в фильтр-ловушку и черезего нижний штуцер по трубке 12 нагнетается в артерию организма. Контроль за давлением крови в полости фильтра-ловушкиосуществляется манометром 13. Пузырькигаза из верхней части фильтра-ловушки отводятся в сосуд резервной крови, Нижняячасть фильтра-ловушки соединена с распределителем 14 венэзнэй крови, Этэ соединениеобразует шунтэвую цепь,пэ которой осуществляется циркуляция растворов и крови приподготовке аппарата к употреблению. Внутрифильтра ловушки имеется разделитель сред,выполненный в виде упругой трубки 15 сглухим концом, служащей одновременно датчиком давления, Внутренняя пэлэсть трубки15 соединена с манометром 13,Для повышения эффективности процессапеногашения отсасываемой из полости сердца крови пеногасительное устройство сосуда резервной крови выполнено в виде полого несущего стержня 16, на который надета воронка 17, опирающаяся своей наружной кромкой в кольцевую проточку корпусацентробежной камеры 18, а перфорированныепеногасительные диски 19 имеют сферическую форму, При этом диски большего диаметра расположены выпуклостью вниз, понаправлению тока крови, а диски меньшегодиаметра, чередуясь с дисками большегодиаметра, расположены выпуклостью вверх,против тока крови.Сосуд резервной крови выполняет несколько функций, а именно - служит резервной емкостью для донорской крови, являетсяприемником отсасываемой из полостей сердца крови и промежуточной емкостью для венэзнэй крови.Сосуд резервной крови закреплен на крон штейне 20, который может перемещаться поштанге 21 с зубчатой рейкой 22. В кронштейн 20 вмонтирована шестерня 23, жесткосоединенная с валом 24, который вращается в двух опорных втулках 25, Поворотная 45рукоятка 26 с торцовыми зубьями 27 подвижно соединена с валом 24 и может перемещаться в осевом направлении. Поворотнаярукоятка 26 фиксируется винтом 28 черезпружину 29, При оттягивании рукоятки торцовые зубья 27 выходят из зацепления снеподвижными зубьями кронштейна 20.Нагревание или охлаждение контактируемых с кровью стенок теплообменного устройства осуществляется водой. 55Для удаления посторонних взрывоопасныхгазовых смесей, а также охлаждения электромеханического привода 2 и блоков электросхемы в процессе работы в верхней частиаппарата на выдвижном шасси установлен 60 воздушный вентилятор 30,Электродвигатель 31 электромеханического привода питается от сети переменноготока через управляемый полупроводниковыйвентиль 32, который отпирается импульсами,поступающими с электронной управляющейсхемы 33. В зависимости от сдвига фазыотпираюших импульсов относительно фазынапряжения сети изменяется среднее напряжение, приложенное к якорю электродвигателя, а следовательно, и его число оборс 1 тов, Сдвиг фазы на выходе управляющейсхемы 33 пропорционалеч постоянному напряжению, пэступаюшему ча ее вход. С цельюисключения влияния на скэрэсть якоря электэодвигателя напряжения питающей сети иизменения нагрузки на вход управляющейсхемы 33 подается напряжение, равное разности напряжений, поступающих с движка регулировочного потенциометра 34 и тахогенератора 35, вал которого связан с якоремэлектродвигателя. Напряжение, снимаемое стахэгенератэра, образует отрицательную обратную связь по скорости якоря электродвигателя.При изменении положения движка регулировочного потенциометра якорь электродвигателя будет изменять скорость вращениядо тех пор, пока напряжение, поступающеена вход управляющей схемы 33, не достигнет определенной величины, пропорциональной числу оборотов якоря электродвигателя.При изменении нагрузки или напряжения питающей сети изменяется число оборотовякоря электродвигателя, что вызывает изменение напряжения снимаемого с тахэгенератэра 35, а сээтветственнэ и напряжения,пэступающегэ на вхэд схемы 33, В результате этэгэ изменяется сдвиг фазы управляющих импульсэв, а также среднее напряжение, пэступающее на якорь электродвигателя,и егэ скэрэсть вэсстанавливается дэ заданной,Для обеспечения работы вручную применена муфта обгона двустороннего действия,обойма 36 которой жестко связана с червячным колесом 37 редуктора 38, а ступица 39неподвижно закреплена на валу 40, Такимобразом при работе от электродвигателячервячное колесо 37 и вал 40 жесткосоединены, а при работе вручную они отсоединяются друг от друга с помощью водила41, свободный конец которого выполнен ввиде валика с посадочным местом для фиксации съемной рукоятки.Для обеспечения синусоидального законадвижения штоков насосов, работающих в противофазе, и исключения погрешности их сдвига по фазе средний диск 42 крестовой муфж43, обеспечивающей преобразование вращательных движений вала 40 в возвратно-пэ256169 7ступательцые движения штоков 44 насэсэв,шарнирно соединен с ползуном 45 кулисы,противоположные концы которой выполненыв виде штоков 44,Величина ударного объема измеряетсяс помощью датчика, выполненного в видепотенциометра 46, жестко связанного с ходовым винтом 47 системы регулированиявеличины ударного объема. Б измерительное устройство введены нелинейные элект ронные преобразователи сигналов потенцио метра 46, включенные в цепь показывающего прибора 48 через переключатель 40диапазонов его шкалы,Для уменьшения габаритов и упрощенияконструкции аппарата мостовые схемы системы измерения температуры крови и теплоносителя связаны с одним показывающимприбором через общий переключатель.Все элементы электросхемы и показываю-ошие приборы смонтированы ца отдельномвыдвижном шасси ( на чертеже не показано), одна из стенок которого является лицевой панелью аппарата. Формула и з о б р е т е н и я 1. Аппарат искусственного кровообрашеция, содержащий перфузионные насосы мамбанного типа с электромеханическим приводом, системой ручного привэда и системами регулирования и измерения частоты пульса и величины ударного обьема, оксигенатор крови пенно-пленочного типа с системой сигнализации и остановки аппарата при крьвь тическом снижении уровня крови в оксигенаторе, теплообменник с системой измереНия температуры крови и теплоносителя, со- суд резервной крови, подвижно закрепленной 4 п на вертикальной штанге, фильтр-ловушку, га. эовые расходомеры, увлажнитель газов и магистральные трубки со сменными артери- альными канюлями и венозными катетарами, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что,с целно 4 уменьшения влияния знакопеременных нагрузок электромеханического привода, колеба.ний гидродинамического сэпрэтивления и экстракорпоральной системе аппарата, а также колебаний напряжения в электросети на 50 частоту пульса путем стабилизации числа оборотов электродвигателя во всем диапазоне его регулирования, система регулирования частоты пульса выполнена в виде импульсной электронной схемы, выходной сиг "нвл которой коммутирует полупроводниковые управляемые вентили, установленные в цепи электродвигателя, и в нее введена тахометрическая обратная связь по скорости враше ния якоря электродвигателя, 60 82, Аппарат по п, 1, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что, с целью обеспечения сицусоидального закона движения мембран двухперфузионных насосов, работающих в противофазе, и исключения погрешности их сдвига по фазе, средний диск крестовой муфты,входящий в механизм регулирования длиныхода штоков насосов, шарнирно соединен сползуном кулисы, противоположные концыкоторой выполнены в виде штоков насосов.3. Аппарат по п. 1, о т л и ч а ю ш и й -с я тем, чтос целью упрощения конструкции ручного привода и исключения влиянияусилия обратного хода упругих мембран перфузионных насосов на закон движения их штоков, устройство автоматического отключенияиз кинематической цепи эпектромеханического привода элементов "эпеьрэ;,впгатель -червячнЫй редуктор выцопцео в иде муфты обгона двустороннего действия, обоймакоторой жестко связана с червячным колесом редуктора, ступица цеподигюэ закреплена на валу червячного колеса, а свободНый коНец водила муфты вьшопцец в видевалика с посадочным мсом дпя фиксациисьемной рукоятки.4, Аппарат цэ и, 1, о т л и ч а ю ш и йс я тем, чтэ с целью ук 1 ецьшецпя погрешности измерения величины ударного обьемаи обеспечения во;можцости его ссчета поодной линейной шкале пгказываюшы о прибора, датчик регистрации веничины хода штоков перфузиоцных насосов, выполненный ввиде потенциоме 1 ра жестко связан с ходовым винтом сис е, ;.гулирования величиныударного обьема, а вз;,к: ительное устройство введены нелинейные электронике преобразователи си цапов потецциэметра, включенные в иець показывающего прибора черезперекпочитель диапазонов его шкапы.5. Аппарат цо п. 1, о т л и ч а ю ш и й.с я тем, что, с целью упрошеция процессаэксплуатации и конструкции системы измерения в артериальной магистрали аширата, атакже повышения точности измерения, разделитель сред выполнен в виде упругой трубки с глухим концом, герметично установленной внутри фильтра-ловушки и соединенной сманометром,6. Аппаратпоп. 1, отпичаюшийс я тем, что, с целью уменьшения его габаритов и упрощения конструкции, мостовыесхемы системы измерения пемцературы крови и теплоносителя связаны с одним показывающим прибором через общий переключатель.7. Аппарат по и, 1, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что, с целью упрощения процессаего эксплуатации и ремонта, все элементыэлектрэсхемы и показывающие црпоэры смэц 256169тированы на отдельном выдвижном шасси, одна из стенок которого является лицевой панелью.8, Аппарат по пп. 1 и 7, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью удаления посторонних взрывоопасных газовых смесей из аппарата, а также охлаждения электродвигателя и блоков электросхемы в процессе работы, в верхней части аппарата на выдвижном шасси установлен возпчшный вен О тилятор.9. Аппарат по п. 1, о т л и ч а ю ш и .й. с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса пеногашения отсасываемой из полостей сердца крови путем увеличения фактической площади ее контакта с пеногасительными дисками сосуда резервной крови, на несущий стержень пеногасительного устройства надета воронка, опирающаяся своей наружной кромкой в кольцевую проточку корпуса центробежной камеры сосуда резервной крови, а перфорированные пеногасительные диски, закрепленные на несущем стержне, имеют сферическую форму поверхности, при этом диски большего диаметра расположены выпуклостью вниз, по направлению тока крови, а диски меньшего диаметра, чередуясь с дисками большего диаметра, расположены выпуклостью вверх, против тока крови.10, Аппарат по и. 1, о т л и ч а ю ш и йся тем, что, с целью упрощения процесса перемещения сосуда резервной крови по высоте штанги и фиксации его в требуемом положении, штанга имеет зубчатую рейку, а в несущий кронштейн сосуда резервной крови вмонтирована шестерня, с валом которой связана подпружиненная поворотная рукоятка, имеющая торцовые зубья, взаимодействующие в момент фиксации сосуда резервной крови с неподвижными торцовыми зубьями несущего кронштейна.