Искусственное сердце

ЗОБРЕТЕ С ПА Ту Комитет Российской Федерациипо патентам и товарнътм знака(73) Воробьев Борис Федорович; Докторевич Михаил Михайлович; Садов Валерий Впадимирович(57) Использование: изобретение относится к медицинской технике, точнее к устройствам заменыестественного сердца искусственным. Сущность:искусственное сердце содержит корпус 1, крышки3, 4, желудочки дпя крови Д, Е, камеры дпя рабочихжидкостей А Б, В, Г, и привод установпенный в камерах дпя первой рабочей жидкости А и Б, состоящий из двух электромагнитов с подвижными 19, 20и неподвижными 13, 14 сердечниками с обмотками15, 16, закрепленных на противоположных сторонахобщего основания 2 с отверстиями 21 дпя сообщения камер А и Б, две пружины 17, 18, одни концыкоторых закреплены на общем основании 2, а другие соединены с соответствующими подвижными Е) ВУ (1 Ц 2 ООЗЗО1) 5 А 61 М 1 12 2сердечниками 19,20, в которое, с целью повышения надежности за счет принудительной перекачки первой рабочей жидкости из одной камеры (А) в другую (Б) и непосредственной передачи силового усилия от одной пружины (17) к другой (18), а также уменьшение габаритов и веса, введено два жестких вытеснитепя 11, 12, расположенных между соответствующими подвижными сердечниками 19, 20 электромагнитов и желудочками дпя крови Д Е, и жестко соединенных между собой (стойки 9, 10) с возможностью их совместного перемещения в основании 2 перпендикулярно ему.и контакта с подвижными сердечниками 19, 20, причем по периферии вытеснитепи 11, 12 герметично соединены с основанием 2 гибкими теппопроводящими оболочками 22, 23, образующими с вытеснитепями 11, 12 и основанием 2 камеры А, Б дпя первой рабочей жидкости. Форма вытеснитепей 11, 12 и подвижных сердечников 19, 20 повторяет форму соответствующих крышек 3, 4 корпуса 1. 1 зп ф-пы, 1Изобретение относится к медицинской технике, точнее к устройствам замены естественного сердца искусственным.Известно искусственное сердце, содержащее корпус, камеры для крови и привод, .,состоящий из двух электромагнитов с сердечниками, причем электромагниты закреплены на общем основании. Однако из-за того, что электромагниты работаютво время систолы при большом ходе сердечника, устройство имеет малый КПД при больших габаритах и массе. Поэтому не годится для имплантации,Известным техническим решением является искусственное сердце, содержащее корпус, камеры для крови, камеры для рабочей жидкости и привод, состоящий из электромагнита с неподвижным и подвижным сердечниками и пружины. Однако вытесне" ние крови из двух желудочков одновременно требует увеличения мощности, что увеличивает габариты и массу. Неоптимальная конструкция электромагнита уменьшает КПД привода, а само искусственное сердцене обладает удобной формой для имплантации, Масса 2 кг создает дополнительные неудобства пациенту, что снижает комфортность. Из-за малого КПД электромагнит должен развивать большие усилия, что приводит к быстрому износу, а значит и снижает срок службы.Наиболее близким техническим решением является искусственное сердце, содержащее корпус, камеры для крови, камеры для рабочей жидкости и привод, состоящий иэ двух электромагнитов с подвижными и неподвижными сердечниками и двумя пружинами, двумя сильфонами, закрепленными нижними торцами на общем основании, на котором с противоположных сторон установлены электромагниты с пружинами, нижние стороны которых закреплены на основании, причем каждый электромагнит помещен в сильфон, а его подвижный сердечник имеет возможность контакта с верхним концом сильфона. Рабочей жидкостью является физиологический раствор, а сильфоны заполнены трансформаторным маслом.Однако наличие в устройстве двух сварных сильфонов, выполняющих как функцию изоляции пространства, заполненного трансформаторным маслом, так и силовую функцию, а именно преодоления статической силы и динамической, возникающей при движении торца сил ьфона под действием первой пружины, э также силы противодействия второй пружины. Это заставляет работать сварные сильфоны при больших силовых нагрузках, что увеличивает возможность их отказа в работе.Цель изобретения - повышение надежности за счет принудительной перекачки 5 первой рабочей жидкости из одной камерыв другую и непосредственной передачи силового усилия от одной пружины к другой, а также уменьшение габаритов и массы,Поставленная цель достигается тем, что 10 .искусственное сердце, содержащее корпус,желудочки для крови, камеры для рабочих жидкостей и привод, установленный в камерах для первой рабочей жидкости, состоящий из двух электромагнитов с подвижными 15 и неподвижными сердечниками, закрепленных на. противоположных сторонах общего основания с отверстиями для сообщения камер для первой рабочей жидкости, двух пружин, одни торцы которых закреплены на 20 основании, а другие соединены с соответствующими подвижными сердечниками электромагнитов, согласно изобретению,снабжено двумя жесткими вытеснителями.расположенными между соответствующими 25 подвижными сердечниками электромагнитов и желудочками для крови и жестко сое-.диненными между собой с возможностью совместного перемещения в основании перпендикулярно ему и контакта с подвиж ными. сердечниками, причем по периферии.вытеснители герметично соединены с основанием или корпусом гибкими теплопроводящими оболочками, образующими с вытеснителями и основанием камеры для 35 первой рабочей жидкости (форма вытеснителей и подвижных сердечников повторяет форму соответствующих крышек корпуса),Отличительными признаками заявленного технического решения являются: 40 двэ жестких вытеснителя, расположенных между соответствующими подвижными сердечниками электромагнитов и желудочками для крови, жестко соединенных между собой с возможностью их совместного пере мещения в основании перпендикулярно емуи контакта с подвижными сердечниками;две гибкие теплопроводящие оболочки,герметично соединенные с фланцами и основанием или корпусом.50 Введение указанных признаков обеспечивает повышение надежности устройства за счет принудительной перекачки первой рабочей жидкости из одной камеры в другую и непосредственной передачи силового уси лия от одной пружины к другой, а такжеуменьшения габаритов и массы.Схема искусственного сердца с электромагнитным приводом показана на чртеже.Конструкция состоит из коро;а 1 с общим основанием М закрп:. ; рпусе2003305 1, крышек 3 и 4 с подсоединенными трубопроводами 5 и 6, в которых установлены прямые и обратные клапаны, мембран 7 и 8, жестких стоек 9 и 10, жестко скрепленных с вытеснителями 11 и 12, электромагнитов с неподвижными сердечниками 13 и 14 с обмотками 15 и 16, пружинами 17 и 18, установленными между основанием 2 и подвижными сердечниками (якорями) 19 и 20 электромагнитов, Вытеснители 11 и 12; 10 общее основание 2 с отверстиями 21, гибкие (зластичн ые) теплопроводящие герметичные оболочки 22 и 23 образуют камеры А и Б, заполненные первой рабочей жидкостью. Гибкие оболочки 22 и 23, мембраны 7 и 8, корпус 1 образуют камеры В и Г, заполненные второй рабочей жидкостью, Камеры А и Б сообщаются между собой через отверстия, 21, Пространства, ограниченные крышками 3 и 4, мембранами 7 и 8, образуют полости 20 Д и Е, являющиеся желудочками искусственного сердца, которые через трубопроводы 5 й 6 сообщаются с кровеносными системами. Вытеснители 11 и 12, подвижные сердечники 19 и 20 могут быть различ ной формы, в частности, могут повторять форму крышек 3 и 4.Устройство работает следующим образом.В исходном положении, показанном на 30 чертеже, в обмотку 15 подано электропитание, якорь 19 электромагнита притянут к корпусу 13 электромагнита, пружина 17 сжата, обмотка 16 другого электромагнита в это время обесточена, поэтому на якорь 20 35 не действуют никакие силы, кроме остаточного усилия свободной пружины 18. Между якорем 19 и крышкой 3 устанавливается максимальный зазор, Объем полости Д максимальный, а полости Е - минимальный, "0Для приведения в действие искусственного сердца необходимо выключить электропитание обмотки 15. При этом исчезают тяговые усилия электромагнита, освобождается сила сжатой пружины 17, которая воз действует через якорь 19 на жесткий вытеснитель 11. Он начинает перемещаться и при помощи стоек 9 и 10 перемещает вытеснитель 2, сжимая при этом пружину 18, В результате описанных действий переме щаются мембраны 7 и 8, обьем полости Д Формула изобретения 1. ИСКУССТВЕННОЕ СЕРДЦЕ, содержащее корпус, желудочки для кррви, камеры для рабочих жидкостей и привод, установленный в камерах для первой рабочей ждкос, состояший из двух элекроуменьшается, а Е - увеличивается, т.е. происходит выталкивание и всасывание крови желудочками через соответствующие клапаны в трубопроводах 5 и 6. При таком протекании процесса равнодействующая всех сил уменьшается и система (без инерционных сил) приведет в равновесие, т.е, движение прекратится при равенстве зазоров в двух обесточенных электромагнитах, Чтобы этого не случилось, при подходе системы к положению равновесия ьа катушку 16 подается электропитание(катушка 15 - выкл ючена). В результате якорь 20 подтягивается к электромагниту до упора, пружина 18 сожмется, а освободившаяся пружина 17 будет растягиваться и толкать жесткие вытеснители 11 и 12; в желудочке Д - систола, а в желудочке Е - диастола. Процесс перемещения жестких вытеснителей 11 и 12 и стоек 9 и 10 будет продолжаться до момента, когда вытеснитель 12 дойдет до механического упора якорь 20 и вытеснитель 12 плотно прижаты к электромагниту), В этом случае объем желудочка Д - минимальный, а желудочка Е - максимальный.Таким образом завершился полупериод работы привода искусственного сердца с электромагнитами постоянного тока, Для осуществления другого полупериода, аналогично предыдущему, необходимо обесточить обмотку соленоида 16 и процесспродолжится.Применение гибких оболочек 22, 23, которые соединяются с основанием 2 в любом месте между корпусом и стойками, позволяет максимально испольэовать поперечные размеры устройства, уменьшить ход якорей 19, 20, а значит вес и габариты устройства.Изготовление вытеснителей 11, 12 и якорей 19, 20 электромагнитов в форме, повторяющей форму крышек 3, 4, позволяет устройству работать и при выходе из строя гибкой оболочки (одной либо двух 22, 23), выталкивать кровь из желудочков Д, Е непосредственно вытеснителями 11, 12, хотя при этом объем выталкиваемой крови может несколько уменьшиться. 56) Авторское свидетельство СССРР 1704315, кл, А 61 Г 2/22, 1988. магнитов с подвижными и неподвижными сердечниками, закрепленных на противоположных сторонах общего основалия с отверстиями для сообщения каме р для первой рабочей жидкости, двух пин, одни концы которых закреплен ы н. -ом2003305 Составитель Б.Воробьев Техред М.Моргентал Корректор А.Обручар Редактор Т,Пилипенко Заказ 3289 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гэ, арв 101 основании, а другие соединены с соответствующими подвижными сердечниками электромагнитов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем принудительной перекачки первой рабочей жидкости иэ одной камеры в другую и непосредственной передачи силового усилия от одной пружины к другой, уменьшения габаритов и массы, оно снабжено двумя жесткими вытеснителями, расположенными между соответствующими подвижными сердечниками электромагнитов и желудочками для крови и жестко соединенными между собой с возможностью совместного перемещения в основании перпендикулярно к нему и контакта с подвижными сердечниками, причем по периферии вытесни тели герметично соединены с основаниемили корпусом гибкими теплопроводящими оболочками, образующими с вытеснителями и основанием камеры для первой рабочей жидкости10 2. Искусственное сердце по п.1, отличающееся тем, что форма вытеснителей и подвижных сердечников повторяет форму соответствующих крышек корпуса.