Роликовый насос крови

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН ц 511 А 61 М 1/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ишюакаюеаскаа сбав ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Всесоюзный научный центр хирургии АМН СССР(54)(57) РОЛИКОВЫЙ НАСОС КРОВИ,содержащий последовательно соединенныенасосную головку, редуктор, двигатель постоянного тока, регулятор,а также Формирователь тахометрической обратной связи, причем один извыходов двигателя поступает на входФормирсвателя тахометрической обратной связи, о т л и ч а ю ц и й -с я тем, что, с целью расширениядиапазона регулирования объемной.804978 А скорости кровотока, блок управления дополнительно снабжен преобразователем ток-напряжение, сумматором, Функциональным преобразователем, источником опорного напряжения, разностным устройством, причем вход пре образователя ток-напряженне подсоединен к якорной обмотке двигателя постоянного тока, а его выход - к одному из входов Функционального преобразователя и сумматора, другой вход сумматора соединен с выходом Функционального преобразователя, на другой вход которого подан выход источ-. ника опорного напряжения, выход сумматора соединен с одним из входов разностного устройства, другой вход Е которого соединен с выходом формирователя тахометрической обратной связи, выход разностного устройства соединен с входом регулятора.1124978 Изобретение относится к медицинской технике, а именно к перфузионным насосам, применяемым в аппаратахискусственного и вспомогательногокровообращения.Известен роликовый насос, содержащий последовательно соединенные насосную головку, редуктор, двигательпостоянного тока, регулятор, а такжеформирователь тахометрической обратной связи, причем один из выходов 10двигателя поступает на вход формиро з:;вателя тахометрической обратной связи, выполненного в виде электронной схемы 1,Недостатком этого насоса является малый диапазон регулированияобъемной скорости кровотока, чтоограничивает функциональные возможности насоса и не позволяет использовать его для Формирования пульсирующего потока. Например, при требуемом минутном объеме перфузии5 л/мин, даже в случае равенствапродолжительностей систолы и диастолы, мгновенная объемная скорость к 5кровотока должна достигать 10 л/мин.Использование насоса в системе вспомогательного кровообращения для шунтирования сердца синхронно с Фазойсердечной деятельности требует ещебольшего динамического диапазонаизменений объемной скорости кровотока. В то же время,при коронарныхперфузиях требуемый минутный объемперфуэии может составлять 200300 мл/мин. Использование в блоке З 5управления вышеуказанного насосатолько отрицательной тахометрической обратной связи не позволяет поднять верхний предел выше 6-7 л/мин,при сохранении той же минималь- .40ной производительности насоса."ви.р. 0 "р" "вк.р. "о з вл,ф.,Р 11 в к 1 де завыл. р.,"вк, 9,. вве.р. кМвл.ф "а 1 рч овл,юр. о Аналоговая электронная схема состоит иэ двух операционных усилителей общего назначения, на одном изкоторых собран регулируемый источникопорного отрицательного напряжения, ана другом - инвертирующий сумматор сдиодной отсечкой в положительной области,Разностное устройство представляетсобой дифференциальный усилитель,на неинвертирующий вход которого пр-.дан сигнал тахометрической отрицательной обратной связи, а на инвертирующий вход - сигнал Формирователя токовой обратной связи. Элементы, составляющие токовую обратную связь,объединены пунктирной линией,Роликовый насос работает следующим образом,МПри вращении двигателя на выходеформирователя 5 тахометрнческой обЦелью изобретения является расширение динамического диапазона регулирования объемной скорости кровотока.Поставленная цель достигается тем, что в роликовом насосе крови, содержащем последовательно соединенные насосную головку, редуктор двигатель постоянного тока, регулятор, а также Формирователь тахометрической обратной связи, причем один из выходов двигателя поступает на вход формирователя тахометрической обратной связи, блок управления допол" нительно снабжен преобразователем ток-напряжение, сумматором, Функциональным преобразователем, источником опорного напряжения, раэностным устройством, причем вход преоб раэователя ток- напряжение подсоединен к якорной обмотке двигателя постоянного тока, а его выход - к одному нз входов функционального преобразователя и сумматора, другой 65 вход сумматора соединен с выходомФункционального преобразователя, надругой вход которого подан выходисточника опорного напряжения, выходсумматора соединен с одним из входов раэностного устройства, другойвход которого соединен с выходомформирователя тахометрической обратной связи, выход раэностногоустройства соединен с входом регулятора.На фиг.1 дана блок-схема предлагаемого насоса; на фиг.2 - схема,работы формирователя обратной связи,Роликовый насос содержит регулятор 1, двигатель 2, редуктор 3,насосную головку 4, Формирователь5 тахометрической обратной связи,преобразователь 6 ток-напряжение,раэностное устройство 7, Функциональный преобразователь 8, сумматор 9, источник 10 опорного напряжения,функциональный преобразовательпредставляет собой аналоговую электронную схему, реализующую следующую Функциональную зависимость:а/- выходное напряжение Функционального преобраэователялнапряжение на входе функционального преобраэователярзаранее устанавливае" мое опорное напряжение,ратной связи появляется напряжение, пропорциональное скорости вращения вала двигателя, а на выходе формирователя токовой обратной связи (на фиг.1 объединен пунктирной линией) формируется напряжение, зависящее от тока якоря двигателя, как показано выше. На выходе разностного устройства 7 вырабатывается сигнал, представляющий собой разность напряжения тахометри ческой отрицательной обратной связи и напряжения токовой обратной связи, Результирующий сигнал обратных связей, образованный разностным устройством 7, подается на вход регуля тора 1, в котором вычитается иэ сиг-. нала установки, и образованная раз-. ность усиливается усилителем рассогласования. Знаки обратных связей подобраны таким образом, ггтобы тахометрическая обратная связь была всегда отрицательйой, а токовая связь является положительной при токе якоря 1 яс 1 яо и отрицательной при 1 г 1 о, где25ток, при котором влияние токовой связи равно нулю, являющийся корнем уравнения)гР 1 яо"оп) )1 яоф 0 30 55при в) Как следует иэ описания Функционального преобразователя, напряжение на выходе Формирователя токо.- вой связи зависит от тока якоря и выбранных коэфФициентов г и )г и 35 величины опорного напряжения 0 о В работе формирователя можно выделить 3 .областига) ц; р. привыл,гр.оя1 я1 пор ф акопдля этой области токовая связь являет ся положительной и пропорциональной току якоря);(токовая связь является положительной, но глубина ее уменьшается с уве. личецием тока якоря; при"оп1 я 1 яора Ъавлияние токовой связи равно нулю) ) 1 я 1 яо (токовая связь является отрицательной и вызывает ограничение якорного тока) .Подбором коэффициентов,и(гг и Величины опорного напряжения 0 о можно обеспечить; такую величину токовой обратной связи, которая в сочетании с тахометрической отрицательной обратной связью позволяет;обеспечить оптимальные условия работы двигателя с якорными током близким к номинальному в более широком диапазоне изменений угловых скоростей, при сохранении требуемой жесткости механической характеристики на,соса;предотвратить появление якорных токов, превышающих допустимые токи коммутации, возникающие при больших нагрузках и при резком разгоне двигателя.Исследования роликового насоса крови на стенде и в эксперименте на животных (собаках) выявили следующие его характеристикиг диапазон ре-, гулирования объемной скорости кровотока на трубке диаметром 12 мм от 50 мл/мин до 12 л/мин; время разгона, насоса в режиме фСтарт-стоп во всем диапазоне 95 мс.Укаэанные характеристики определяют универсальность предлагаемого насоса и позволяют использовать его при различных методиках перфузии коронарных сосудов, при которых требуется точная подача малых объемов крови (до 300 мл/мин), кроме того, при проведении полного исусственного кровообращения на пульсйрую" щем потоке и вспомогательного кровообращения синхронно с фазой сердечной деятельности требуются мгновенные значения объемной скорости до 12 л/мин.Указанные преимущества позволяют расширить диапазон регулирования объемной скорости кровотока и увеличить быстродействие насоса, что позволяет испольэовать его для проведения пульсирующей перфуэии, улучшающей микроциркуляцию, кровоток в мозге, сердце, почках, а также применять насос для обходов левого и правого желудочков при шунтировании сердца, что является одним иэ эффективнейших методов вспомогатель- ного кровообращения.1124978 Условные о 5 означеиия: х-ка лреобразобаяеля мок- напряжение х-ка Функционального яреобра.тВажеюю РРЗ 3 лзРщодооиий сигуа еокооой одротно сзю Фие. 2Составитель О.Силантьевако Техред Т. Маточка Корректор И,Муск едактор О.Черн аэ.8323/5 .Тираж ВНИИПИ Государственног по делам иэобретений 113035, Москва, Ж687Подпкомитета СССРи.открытийРаушская наб., д,4/5 ис Филиал ППП Патент, г.Ужгород,.ул,Проект