Инфузионный насос

(7 ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт медицинского приборостроения (53) 615.475(088.8)(54) (57) ИНФУЗИОННЫЙ НАСОС, содержащий задатчик режима расхода жидкости, формирователь фазной последовательности, синхронный многофазный двигатель, подключенный к управляемому источнику тока и механически связанный с роликовой головкой, отличающийся тем, что, с целью повышения скорости выброса крови, инфузионный насос дополнительно снабжен датчиком скорости вращения двигателя и программным блоком, содержащим задатчик режима работы, задатчик амплитуды пульса 7 ции, сумматор, два коммутатора, формирователь импульсных сигналов, устройство сравнения и кардиосинхронизатор, причем выход задатчика режима расхода жидкости подключен к первому входу сумматора и второму входу первого коммутатора, первый вход которого соединен с выходом сумматора, второй вход сумматора подключен к выходу задатчика амплитуды пульсации, выход задатчика режима работы, управляемой кардиосинхронизатором, подключен к управляемому входу первого коммутатора, выход которого соединен с входом формирователя фазной последовательности и вторым входом устройства сравнения, первый вход которого подключен к датчику скорости, выход формирователя фазной последовательности с подключен к первому входу и через формирователь импульсных сигналов - к вто- р рому входу второго коммутатора, управляе- %ф Р мый вход которого соединен с выходом уст- фф ройства сравнения, выход второго коммутатора подключен к управляемому источнику тока.50 55 1Изобретение относится к медицинской технике, преимущественно к аппаратам искусственного кровообращения.Цель изобретения - повышение скорости выброса крови.На фиг, 1 изображена блок-схема насоса; на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов управления в характерных точках блок-схемы программного устройства, где режиму непрерывного потока соответствует диаграмма 1, а режиму пульсирующего потока диаграммы 11 и 111 соответственно.Инфузионный насос содержит задатчик 1 режима расхода жидкости, формирователь 2 фазной последовательности, управляемый источник 3 тока, синхронный многофазный двигатель 4, роликовую головку 5, датчик 6 скорости вращения двигателя и программный блок 7, содержащий два электронных коммутатора 8 и 9, задатчик 1 О режима работы, сумматор 11, задатчик 12 амплитуды пульсации, кардиосинхронизатор 13, устро ство сравнения 14 и формирователь 15 пмнульсных сигналов.Задатчик 1 режима расхода жидкости подключен к входу формирователя 2 фаз"ой .:оследовательности через электронный ком: атор 8, первый вход которого соединен с выходом сумматора 11, связанного с выходом задатчика 12 амплитуды пульсации а управляемый вход - с выходом з:,датчика 10 режима работы. Вход задатчика 10 пежима работы подключен к выходу к .ндиосннхронизатора 13.Яь.,ход формирователя 2 фазной последовательности соединен с первым входом электронного коммутатора 9 и с входом формиров;.толя 15 импульсных сигналов, выход орого соединен с вторым входом электронн, го коммутатора 9, Управляемый вход ч.зектронного коммутатора 9 соединен с выходом устройства сравнения 14, второй вход которогп соединен с выходом коммутатора 8, а первый вход - с выходом датчика 6 скорости.Ладатчик 1 режима расхода жидкости предназначен для регулирования количества подаваемой жидкости. формирователь 2 фазной последовательности предназначен для выработки трехфазного синусоидального напряжения, которое меняется по частоте в зависимости от уровня входного сигнал;. Источник 3 тока предназначен для выработки токов согласно поступающим на его вход сигналом.Электронный коммутатор 8 предназначен для коммутации сигналов по команде задатчика 10 режима работы с задатчика 1 режима расхода жидкости или сумматор: 11. Электронный коммутатор 9 предназначен для коммутации сигналов по команде устройства сравнения 14 с формирователя 2 фазной последовательности или формирователя 15 импульсных сигналов, Задатчик 10 режима работы предназначен для 10 15 20 25 30 35 40 45 управления коммутатором 8 при автономном режиме работы насоса в условиях полной замены сердца с образованием пульсаций и в кардиосинхронизированном режиме в условиях вспомогательного кровообращения с подключением кардиосинхронизатора 13 и синхронной с ним работы. Он выполнен на основе генератора прямоугольных импульсов с регулируемой частотой.Сумматор 11 суммирует сигналы, поступающие с задатчика2 амплитуды пульсаций и задатчика 1 режима расхода жидкости.Задатчик 12 амплитуды пульсации предназначен для установки требуемой величины амплитуды пульсации потока жидкости и выполнен на основе управляемого делителя напряжения, запитанного от источника тока.Датчик 6 скорости вращения двигателя 6 предназначен для выработки электрического сигнала, пропорционального скорости вращения насоса. Формирователь 15 импульсных сигналов предназначен для выработки импульсной фазной последовательности в виде прямоугольных сигналов и выполнен на основе усилителя-ограничителя,Устройство сравнения 14 предназначено для формирования команд перехода в режим стабилизации скорости в момент равенства заданной и текущей скоростей.Инфузионный насос работает следующим образом.В режиме непрерывного потока задатчик 10 режима работы выключен, сигнал 1.), вырабатываемый задатчиком 10 режима работы равен нулю (фиг. 2 а, ). В этом случае коммутатор 8 пропускает сигнал 11 (фиг. 2 б, 1) определенного постоянного уровня с задатчика 1 режима расхода жидкости. Сигнал 11 ь пройдя коммутатор 8, поступает на вход формирователя 2 фазной последовательности и на второй вход устройства 1 4 сравнения.В формирователе 2 фазной последовательности сигнал 1.)з преобразуется в синусоидальный сигнал 1.)4 постоянной амплитуды (фиг. 2 д, 1), частота, которого зависит от уровня сигнала, а постоянная амплитуда этого сигнала формируется в самом формирователе 2 фазной последовательности. Сигнал 1.4 поступает на первый вход электронного коммутатора 9 и на вход формирователя 15 импульсных сигналов. Одновременно на управляемый вход электронного коммутатора 9 поступает сигнал с устройства сравнения 14, на второй вход которого поступает сигнал 1.ь пропорциональный скорости вращения двигателя, с датчика 6 скорости вращения двигателя, При равенстве сигналов 1.з=(.) устройство сравнения подает нулевой сигнал на коммутатор 9, который в этом случае разрешает прохождение сигнала 04=06 (фиг. 2 ж, 1) с формирователя 2 фазной последовательности и запрещает прохождение сигнала прямоугольной формы 137 с формирователя 15 импульсных сигналов. Сигнал 13 в поступает на вход источника 3 тока, который создает в обмотках двигателя соответствующие заданию токи. При этом5 двигатель вращается с постоянной скоростью, задаваемой управляемым источником 3 тока по синусоидальному сигналу 136= 134В случае, когда двигатель выходит из 10 режима постоянной скорости, например, при увеличении нагрузки сигнал 13 з, вырабатываемый датчиком скорости 6, становится меньше сигнала Бз и устройство сравнения 14 подает на электронный коммутатор 9 сигнал, отличный от нуля. Коммутатор 9 закрывается для прохождения сигнала Б 4 и открывается для сигнала У 7 с формирователя 15 импульсных сигналов. Прямоугольный сигнал 137 по амплитуде и частоте равный синусоидальному сигналу 134 (фиг. 2 е, 1) является результатом преобразования в формирователе 15 импульсных сигналов синусоидального сигнала 134, поступающего с формирователя 2 фазной последовательности, Сигнал 13 з=137 поступает на вход источника 3 тока, ко торый вырабатывает токи прямоугольной формы, питающие обмотки двигателя 4 и вызывающие его форсирование по моменту приложенному к ротору и втягиванию его в синхронизм. Увеличение момента двигателя приводит к увеличению скорости двигателя, которое продолжается до тех пор, пока сигнал 13 з с датчика б скорости не сравняется с сигналом 13 з=13 з с задатчика 1 режима расхода жидкости, после чего двигатель вращается с постоянной скоростью. При переходе на режим пульсирующего потока оператор включает задатчик 10 режима работы в автономный, либо синхронизированный с кардиосинхронизатором 13 режим. При этом задатчик 10 режима работы вырабатывает сигнал 131 (фиг. 2 а, 11) 40 прямоугольной формы с периодом 1 о - 14, минимальный уровень которого равен О, а максимальный - постоянной величине Ь. Период 1 о - 14 задается оператором в зависимости от необходимой величины перфузии, либо определяется сигналом с кардиосин хронизатора. С момента времени 1 о (начала цикла) до момента времени 1 з, равного половине периода 1 О - 14 задатчик 10 режима работы вырабатывает и подает на управляемый50 вход электронного коммутатора 8 сигнал постоянного уровня 13. который, поступая на вход электронного коммутатора 8, закрывает его для прохождения сигнала 13 з и открывает для прохождения сигнала с сумматора 11. Последнии, суммируя сигналы55 юг с задатчика режима расхода жидкости 1 и 13 в (фиг. 2 в, 11) с задатчика 12 амплитуды пульсации, вырабатывает сигнал Б 9=13+13 в (фиг. 2 г, 11) . Сигнал 139= 13 з через электронный коммутатор 8 поступает на второй вход устройства сравнения 14 и на вход формирователя 12 фазной последовательности, где преобразуется в синусоидальный сигнал 134. частота которого увеличивается по сравнению с частотой его при непрерывном потоке за счет увеличения уровня сигнала 1.19. Увеличение уровня сигнала 139 до уровня 13 з+13 я (равного 13 до момента 1 О) (фиг, 2 г,1) приводит к увеличению частоты сигнала 134 с формирователя 2 фазной последовательности (фиг. 2, 11), Синусоидальный сигнал 134 поступает на первый вход электронного коммутатора 9 и на вход формирователя 15 фазной последовательности, где преобразуется по форме в прямоугольный сигнал Б 7 той же амплитуды и частоты, что и синусоидальный сигнал 134 (фиг. 2 е, 11). Так как опорный сигнал 13 з=139=(Л+13 в на устройстве сравнения 14 в момент 1 о не равен сигналу 13 з, поступающему с датчика скорости 6, то устройство сравнения 14 подает на электронный коммутатор 9 сигнал, отличный от нуля, и коммутатор 9 открывается для прохождения сигнала прямоугольной формы 137=(3 в. Повышенная частота прямоугольного сигнала (3 з (фиг. 2 ж, 11), поступающего на вход управляемого источника тока 3, приводит к увеличению частоты токов, питающих обмотки двигателя 4, и изменению синусоидальной последовательности этих токов на прямоугольную последовательность на время переходного процесса 1 О - 1 (фиг, 2 ж и 2 з, 11). Увеличение частоты токов, питающих двигатель 4, приводит к увеличению момента, действующего на ротор двигателя, Скорость вращения ротора начинает постоянно увеличиваться. Прямоугольная форма токов, питающих обмотки двигателя 4 и подаваемых в момент 1 о, вызывает дополнительную форсировку двигателя и, следовательно, уменьшение времени переходного процесса (1 О - 11), за которое двигатель 4 приводит к увеличению сигнала 13 з с датчика скорости 6. В момент времени 1 ь когда двигатель достигнет заданной скорости, сигнал становится равным 13 з=13+13 з. Устройство сравнения 14 подает нулевой сигнал на коммутатор 9, который запирается для прохождения сигнала 137 с формирователя 15 импульсных сигналов и открывается для прохождения синусоидального сигнала 134 с формирователя фазной последовательности 2, так как двигатель достигает необходимой скорости и дальнейшая необходимость в форсировании его отпадает. Так как частота синусоидального сигнала 134 равна частоте прямоугольного сигнала 137, то скорость двигателя не меняется и он вращается с достигнутой постоянной скоростью до момента 1, когда сигнал 13 с задатчика 10 режима работы станет равным О,1175492 Уби,цзгО д фе Составитель Н. Аидриенк Техред И. Верес Тираж 722 И Государственного комитет делам изобретений и открМосква, Ж - 35, Раушская нП Патент, г. Ужгород, ул. да кто р Т. М итейк оказ 5248/7ВН Корректор М. СамборскаяПодписноеСССРтийб., д. 4/5Проектная, 4 ИИП по 113035,Филиал ППВ этот момент электронный коммутатор 8 открывается для прохождения сигнала с задатчикарежима расхода жидкости и закрывается для прохождения сигнала ./в с сумматора 11. Скачкообразное уменьшение уровня сигнала 119 до 1/2 (фиг. 2 г, 11) приводит к скачкообразному уменьшению частоты синусоидального сигнала 1./4 (фиг. 2, 111), вырабатываемого формирователем 2 фазной последовательности, и уменьшению частоты сигналов прямоугольной формы 1/т, вырабатываемых формирователем 15 импульсных сигналов (фиг, 2 е, 11), соответственно. В этот момент времени 12 сигнал 1.39=1./2 на устройства сравнения 14 не равен сигналу 1.15 с датчика скорости 6 и устройство сравнения 14 подает сигнал, отличный от нуля на коммутатор 9, который открывается для прохождения сигнала 1/7=1/в прямоугольной формы с формирователя 15 импульсных сигналов той частоты, что и сигнал 11. Скачкообразное уменьшение частоты сигнала 116 вызывает постоянное уменьшение частоты токов, вырабатываемых в источнике тока 3 и питающих обмотки двигателя 4, который начинает тормозиться. Время торможения двигателя (время переходного процесса) уменьшается в сравнении с прототипом за счет введения в момент времени 1 прямоугольной импульсной последовательности 1/6=-Бт. Уменьшение скорости вращения двигателя приводит к уменьшению сигнала 1./5, поступающего на второй вход устройства сравнения 14. В момент времени 1 з окончания переходного процесса, когда 1./з становится равным 1/з (фиг. 2 з, 11), устройство сравнения 14 подает нулевой сигнал на электронный коммутатор 9, который открывается для прохождения синусоидального сигнала Б 4 пониженной частоты, определяемой уровнем 112 с задатчика 1 режима расхода жидкости. Форсировка двигателя прекращается и двигатель вращается с постоянной скоростью до момента 14 - начала нового периода сигнала 1/. Далее процесс повторяется.Таким образом, предлагаемый инфузионный насос позволяет увеличить быстродействие двигателя по сравнению с инфузионным насосом, принятым за прототип, что повышает скорость выброса крови. Про веденные испытания изготовленного макета насоса показали, что быстродействие двигателя в переходных режимах увеличивается в 2 - 2,5 раза, что повышает скорость выброса крови и обеспечивает возможность работы насоса в пульсирующем режиме, адекватно работе сердца и стабилизации работы двигателя в периоды постоянного потока жидкости.