Искусственное сердце

митет Россий патентам и т ой Федерации арным знакам ЕТЕН о(73) Воробьев Борис Федорович; Докторевич Михаил Михайлович(67) Использование: изобретение относится к медицинской технике, а точнее к устройствам заменыестественного сердца искусственным. Сущность:искусственное сердце содержит корпус 1, крышки3, 4; желудочки для крови Д Е, камеры для рабочихжидкостей А Б, В, Г и привод состоящий из двухэлектромагнитов с подвижными 19, 20 и неподвижными 13, 14 "сердечниками с обмотками 15, 16, закрепленных на общем основании 2 с отверстиями21, и две пружины 17, 18, одни концы которых закреплены на общем основании 2, а другие соединены с соответствующими подвижными сердечни(в) Вб ц) 2 ООЗЗО 6 СХ(Я) 5 А 61 М 1 И ками 19, 20 электромагнитов, два сильфона 9, 10, закрепленных нижними торцами на общем основании 2, причем каждый электромагнит с пружиной помещен в сильфон (камера А Б), а его подвижный сердечник 19 (20) имеет воэможность контакта с верхним торцом 11 (12) сильфона 9 (10), причем сильфоны заполнены первой рабочей жидкостью, а второй рабочей жидкостью является физиологический раствор (камеры В и Г). Для повышения на - дежности эа счет принудительной перекачки первой рабочей жидкости из одной камеры (Б) в другую (Р) и непосредственной передачи силового усилия от одной пружины (1 7) к другой (18) введены жесткие стойки 22, 23,.расположенные внутри сильфонов и асрепляющие верхние торцы 11, 12 сипьфонов с возможностью их совместного перемещения в основании 2 перпендикулярно ему. Причем форма верхних торцов сильфонов 11, 12 и подвижных сердечников 19, 20 повторяют форму соответствующих крышек 3, 4. 1 зл. ф-лы 1 ил.2003306 50 Изобретение относится к медицинскойтехнике, точнее к устройствам замены естественного сердца искусственным.Известное искусственное сердце содержит корпус, камеры для крови и привод,состоящий из двух электромагнитов с сердечниками, причем электромагниты закреплены на общем основании, Однако из-загого, что электромагниты работают во времясистолы при большем ходе сердечника, устройство имеет малый КПД при больших габаритах и весе. Поэтому не годится дляимплантации,Известным техническим решением является искусственное сердце, содеркащее 5корпус, камеры дпя кроои, камеры для рабочей жидкости и привод, состоящий из электромагнита с неподвижным и подвижнымсердечниками, и пружину, Однако вытеснение крови из двух желудочков одновременно требует увеличения мощности, чтаувеличивает габариты и оес. Неоптимальнаяконструкция электромагнита уменьшаетКПД привода. а само искусственное сердцене обладает удобной формой дпя имплантации, Большой вес создает дополнительныенеудобства пациенту, что снижает комфортность. Из-за малого КПД электромагнитдрлжен разоиоать большие усилия, что приводит к быстрому износу, а значит и снижает З 0срок службы.Наиболее близким техническим решением является искусственное сердце, содержащее корпус, желудочки для крови,камеры для рабочей жидкости и привод, со- З 5стоящий из двух злектромагнитоо с подвижными и неподвижными сердечниками идвумя пружинами, двумя сильфонами, закрепленными нижними торцами на общемосновании с отверстиями, на котором с противополокных сторон установлены элеКтромагниты с пружинами, нижние стороны которых закреплены на общем основании, а другие соединены с соответствующими подвижными сердечниками, причем каждый электромагнит помещен в сильфон, а ега подвижный сердечник имеет возможность контакта с верхним торцом сипьфона, Рабочей жидкостью является физиологический раствор, а сильфоны заполнены трансформаторным маслом,Однако наличие в устройстве двух сварных сильфанов, выполняющих как функцию изоляции пространства, заполненного трансформаторным маслом, так и силовую функцию, а именно преодоление статической силы и динамической, возникающей при движении торца сильфана под действием первой пружины, а также силы противодействия сжатию второй пружины. 1 та заставляет работать сварные сильфоны прибольших силовых нагрузках, что увеличивает возможность их отказа в работе,К недостаткам относится и тот факт, чтопри выходе из строя хотя бы одного сипьфана устройство становится неработоспособным,Цель изобретения - повышение надежности за счет принудительной перекачкипервой рабочей жидкости из одной камерыв другую и непосредственной передачи силаоога усилия от одной пружины к другой.Поставленная цель достигается тем, чтоо искусственное сердце, содержащее корпус, желудочки дпя крови, камеры для рабочей жидкости и привод, состоящий из двухэлектромагнитов с подвижными и непоцвижными сердечниками, закрепленных спротивоположных сторон на общем основании с отверстиями, и двух пружин, одниконцы которых закреплены на общем основании, а другие соединены с соответствую-щими подвижными сердечникамизлектромагнитоо, двух сипьфанав, закрепленных нижними торцами на общем основании, причем каждый электромагнит спружиной помещен о сипьфон, а его подвижный сердечник имеет возможностьконтакта с верхним торцом сильфана, причем сипьфаны заполнены первой рабочейжидкостью, а отарой рабочей жидкостью является физиологический раствор, согласноизобретению, верхние торцы сипьфоноо жестко соединены друг с другом с возможностью их совместного перемещения восновании перпендикулярно ему. Причемформа верхних торцов сильфонав и подвижных сердечников повторяет форму соответствующих крышек.Отличительными признаками данноготехнического решения являются: жесткое соединение верхних торцов сильфаноо (с помощью стоек, свободно движущихся в отверстиях общего основания, расположенных между пружинами и боковыми сторонами сильфонов) с возможностью их совместного перемещения в основании перпендикулярно ему.Введение жестких стоек, расположенных внутри сильфонов и скрепляющих верхние торцы сильфонов с возможностью их совместного перемещения в основании и перпендикулярно ему, позволяет перекачивать жидкость из одной камеры в другу 1 о путем принудительного выдавливания ее через отверстия в основании и еппсредственна передавать силооье усилии пружи. ны к пружине без игналину" л,:и; лппи функции сильф илСхема искусственного сердца с электромагнитным приводом показана на чертеже.Конструкция состоит из корпуса 1 с общим основанием 2, закрепленным в средней части корпуса 1, крышек 3 и 4 с подсоединенными трубопроводами 5 и 6, в которых установлены прямые и обратные клапаны. мембран 7 и 8, сильфонов 9 и 10, закрытых торцами 11 и 12, электромагнитов с неподвижными сердечниками 13 и 14, обмотками 15 и 16, пружинами 17 и 18, установленными между основанием 2 и подвижными сердечниками (якорями) 19 и 20 электромагнитов. Основание 2, сильфон 9 и торец 11 сильфона 9 образуют полость А, которая через отверстия 21 в основании 2 сообщается с полостью Б, ограниченной соответственно основанием 2, сильфоном 10 и торцом 12. Верхние торцы сильфонов 11 и 12 жестко и герметично скреплены жесткими стойками 22 и 23, свободно движущимися в отверстиях основания 2, Полости А и Б заполнены первой рабочей жидкостью, например трансформаторным маслом, и представляют собой герметично замкнутое пространство, которое не сообщается с полостями В и Г, образованными соответственно торцами 11 и 12 сильфонов, сильфонами 9 и 10, общим основанием 2, корпусом 1 и мембранами 7 и 8. Полости В и Г заполнены физиологическим раствором, герметичны и не сообщаются между собой. Пространство, ограниченное крышками 3, 4 и мембранами 7, 8, образуют полости Д и Е, являющимися желудочками сердца, которые через трубопроводы 5 и 6 сообщаются с кровеносными системами. Форма торцов 11 и 12, подвижных сердечников 19 и 20 может, в частности, повторять форму крышек 3 и 4,Устройство работает следующим образом.В исходном положении, показанном на чертеже, в обмотку 15 подано электропитание, якорь электромагнита 19 притянут к корпусу электромагнита, пружина 17 сжата, обмотка 16 другого электромагнита обесточена, поэтому на якорь 20 не действуют никакие силы, кроме остаточного усилия свободной пружины 18. Между якорем 19 и крышкой 3 устанавливается максимальный зазор. Объем полости Д максимальный, полости Е - минимальный. Для приведения в действие искусственного сердца необходимо выключить питание обмотки 15. При этом исчезают тяговые усилия электромагнита, освобождается сила сжатой пружины 17, которая, воздействуя через якорь 19 на торец 11 сильфона 9, неча-ает перемещаться ипри помощи стоек 22 и 23 перемещает торец 12, сжимая при этом пружину 18 и сильфон 10.В результате описанных действий перемещаются мембраны 7 и 8, Объем полости Д уменьшается, 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 (безынерционных сил) придет в равновесие, т.е. движение прекратится при равействе зазоров в двух обесточенных электромагнитах. Чтобы этого не произошло, при подходе системы к положению равновесия на обмотку 16 подается электропитание (обмотка 15 выключена), В результате якорь 20 подтягивается к электромагниту до упора, пружина 18 сожмется,20(56) Авторское свидетельство СС СГВ 1704315, кл. А 61 Е 2/22, 1988,а освободившаяся пружина 17 будет растягиваться и толкать торцы 11 и 12 сильфонов; в желудочке Д - систола, а в желудочке Е - диастола, Процесс перемещения торцов 11 25 и 12, стоек 22 и 23 будет продолжаться домомента, когда торец 12 дойдет до механического упора (якорь 20 и торец 12 плотно прижаты к электромагниту). В этом случае объем полости Д минимальный, а полости Е 30 - максимальный.Таким образом завершился полупериодработы привода искусственного сердца с электромагнитами постоянного тока, Для осуществления другого полупериода, ана логично предыдущему, необходимо обесточить обмотку 16 и процесс продолжится.Использование данного устройства дает возможность выбрать оптимальные динамические характеристики системы 40 (например, форму импульса при выбросекрови), т,к. они зависят от общей площади отверстий 21 основания 2, площади выпускного клапана, характеристик пружин, но не зависят от параметров сильфонов. Если из готовить торцы сильфонов и якоря электромагнитов в форме, повторяющей форму крышек, то устройство может работать при выходе одного и даже двух сильфонов из строя, выталкивая кровь из желудочков не посредственно верхними торцами сильфо.нов, ходя объем выталкиваемой крови может несколько уменьшиться, Таким образом, предложенное искусственное сердце отличается повышенной надежностью благодаря устранению силовой нагрузки на сил ьфон.2003306 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, уд Галн 1 д 101 Формула изобретения1. ИСКУССТВЕННОЕ СЕРДЦЕ, содержащее корпус, желудочки для крови, камеры для рабочих жидкостей и привод, .состоящий из двух электромагнитов с подвижными и неподвижными сердечниками, закрепленных с противоположных сторон на общем основании с отверстиями, и двух пружин, одни кснцы которых закреплены нэ общем основании, а другие соединены с соответствующими подвижными сердечниками электромагнитов, двух сильфонов, закрепленных нижними торцами на общем основании, причем каждый злектромагнит с пружиной размещен в сильфоне, а его подвижный сердечник установлен с возможностью контакта с верхним торцом сильфона, причем сильфоны заполнены первой рабочей жидкостью, а второй рабочей жидкостью является физиологический раствор, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем принудительной перекачки первой рабочей жидкости из одной камеры в другую к непосредственной передачи силового усилия от одной пружины к другой, верхние 10 торцы сильфонов жестко соединены друг сдругом с возможностью их совместного перемещения в основании перпендикулярно к нему.2. Искусственное сердце по п.1, отли- "5 чающееся тем, что форма верхних торцовсильфонов и подвижных сердечников повторяет форму соответствующих крышек корпуса,