Устройство для нагнетания крови

/28-13 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРпо делдм изОБреп=кий и ОткР 1 тий(56) 1. Авторское свидетельство СССР Ф 344863, кл. А 61 М 1/00, 1972.2, Авторское свидетельство СССР по заявке В 3467043/13.кл. А 61 М 1/03. 1982 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГНЕТАНИЯ КРОВИ, содержащее внутриаортальный насос-баллончик. последовательно соединенные источник сжатого газа, распределитель, струйный насос. исполнительный механизм, а также задатчик частоты. выход которого подключен к входам Формирователей импульсов начала и конца фазы нагнетания насоса-баллончика, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью увеличения продолжительности контрпульсации путем снижения расхода сжатого газа, оно дополнительно содержит датчик . расхода, систему стабилизации давления газа, разделительную камеру,формирователь импульсов Фаз нагнетания и всасывания струйного насоса, два вхо,ЯО 1107872 А да которого соединены соответственнос выходами формирователей импульсовначала и конца фазы нагнетания насоса-баллончика и с входами формирователя импульсов Фазы нагнетания насоса-баллончика, а выход последнегосвязан с входом исполнительного механизма, третий вход формирователяимпульсов фаз нагнетания и всасывания струйного насоса соединен с первым выходом датчика расхода, другойвыход датчика расхода соединен совходом системы стабилизации давлениягаза и с выходом внутриаортальногонасоса-баллончика, а вход - с выходом разделительной камеры, выход Формирователя импульсов фаз нагнетанияи всасывания струйного насоса поступает на другой вход распределителя.2. Устройство по и. 1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что формирователь импульсов Фаз нагнетания и всасывания струйного насоса выполнен ввиде формирователя импульсов экстремальных значений объема пневмокамерыпасоса-баллончика, выход которогосоединен с входами двух триггеров,выходы последних - с входами усилителя мощности,Я - расход газа черезактивное сопло50струйного насоса; и- длительность фаз набсгнетания и всасывания газа струйнымнасосом в пневмокамеру рабочего орга-:на и из последнейсоответственно 2. где НС 1 ,1 1 О 7Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в системах вспомогательного кровообращения для оказания экстренной помощи в условиях неспециализированного стационара или во внебольничных условиях и при транспортировании больных в специализирова ный стационар.Известно устройство для нагнета ния крови, содержащее блок управления, основной распределитель, установленный между источником давления и пневмокамерой рабочего органа, и источник вакуума, выполненный в ви де камеры, разделенной подпружиненной мембраной на две полости, одна из которых соединена с основным распределителем, а другая через дополнительный распределитель подключена 29 к источнику давления 1.Однако малая долговечность мембраны в этом устройстве уменьшает время безотказной работы источника вакуума, отказ которого приводит к умень шению вакуума в пневмокамере рабочего органа, в результате чего увеличивается время наполнения рабочей камеры рабочего органа кровью и уменьшается его минутный объем, что снижа- З 0 ет гемодинамическую эффективность вспомогательного кровообращения.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является устройство для нагнетания крови, содержащее внутриаортальный насос-баллончик, последовательно соединенные источник сжатого газа, распределитель, струйный насос, исполнительный механизм, а также задатчик частоты, 40 выход которого подключен к входам формирователей импульсов начала и конца фазы нагнетания насоса-баллончика, Расходуемое этим устройством количество газа Ч за сердечный цикл, 45 можно описать следующим выражением%=81,1)Известно, что эффективность контр- пульсации насосом-баллончиком достигается при скоростях его раздутия и спадения, не превышающих скорости систолического выброса крови в аорту левым желудочком сердца, Но так как объем пневмокамеры насоса-баллончика меньше объема левого желудочка сердца, то при скоростях раздутия и спадения насоса-баллончика, равных скорости систологического выброса, величины 1и 1 , необходимые для обеспечения эффективной контрпульсации насосом-баллончиком, должны быть меньше длительности систолы. а их сумма меньше 2/3 длительности сердечного цикла, при длительности систолы. равной 1/3 длительности сердечного цикла.Причем в известном устроистве сумма ( + )=Т , где Т,- длительЧфность сердечного цикла, которая определяется из выражения Т -1/Г, где Й частота сердечных сокрацений, поэтому при контрпульсации насосом-баллончиком газ из источника сжатого газа расходуется в течение всего сердечного цикла и в объеме, большем необходимого, а следовательно, уменьшается ресурс автономности устройства, и ограничивается длительность контр- пульсации.Цель изобретения - увеличение продолжительности контрпульсации путем снижения расхода сжатого газа. Указанная цель достигается тем, что устройство для нагнетания крови, содержащее внутриаортальный насос- баллончик, последовательно соединенные источник сжатого газа, распределитель, струйный насос, исполнительный механизм, а также задатчнк частоты, выход которого подключен к входам формирователей импульсов начала и конца фазы нагнетания насоса- баллончика, дополнительно содержит датчик расхода, систему стабилизации давления газа, разделительную камеру, формирователь импульсов фаз нагнетания и всасывания струйного насоса, два входа которого соединены соответственно с выходами формирователей импульсов начала и конца фазы нагнетания насоса-баллончика и с входами формирователя импульсов фазы нагнетания насоса-баллончика, а выход последнего связан с входом исполнительного механизма, третий входформирователя импульсов фаз нагнетания и всасывания струйного насоса соединен с первым выходом датчикаРрасхода, другой выход датчика расхода соединен с входом системы стаби 5 лизации давления газа и с выходом внутриаортального насоса-баллончика, а вход - с выходом разделительной камеры, выход формирователя импуль 1 О сов фаз нагнетания и нсасывания струйного насоса поступает на другой вход распределителя.Кроме того, формирователь импульсов фаз нагнетания и всасывания15 струйного насоса выполнен в виде последовательно соединенных формирователя импульсов экстремальных значений объема пневмокамеры насоса-баллон. чика, выход которого соединен с входами двух триггеров, выходы последних - с входами усилителя мощности.В предлагаемом устройстве сумма (С +Г )( -Т. Умножив левую н пра 7вую части (1) наи подствив вместо 15 суммы(Т +С ) ее значения для каждого устройства, после несложных преобразований, получают следующие выражения для определения расхода газа известным Яи предложенным Я устО ройствами 3 =аиОп ( 298(2 35Из выражения (2) следует, что расход газа известным устройством Я я равен расходу газа через активное сопло струйного насоса и не зависит отчастоты Г сердечных сокращений . Анализ выражений (2) и (3) показывает,что расход газа предлагаемым устройством более чем в 1,5 раза меньше чемизвестным; Причем расход газа предложенным устройством Япрямо пропорционален частоте Г сердечных сокращений и зависит от длительностей раздутия г,р и спаданиянасоса-баллончика, которые в предлагаемом устройстве определяют длительности фаз нагнетания и всасывания струйного насоса.На чертеже представлена функциональная схема устройства.Устройство для нагнетания крови,содержит внутриаортальный насос-бал 55пончик 1, камеру 2 безопасности,струйный насос 3, распределитель 4,источник 5 сжатого газа, исполнительный механизм б, эадатчик 7 частоты,формирователи импульсов начала 8 и конца 9 нагнетания насоса-баллончика 1, формирователь 10 импульса фазы нагнетания насоса-баллончика 1 и формирователь 11 импульсов фаэ нагне" тания и всасывания струйного насоса 3.Формирователь 10 и исполнительный механизм 6 образуют формирователь импульсов фаз нагнетания и всасывания насоса-баллончика 1,Камера 2 безопасности состоит из разделительной камеры 12, в корпусе Которой встроен датчик 13 расхода. Выход датчика 13 подключен к насосу баллончику 1.Задатчик 7 частоты представляет собой кардиосинхронизатор. На входы 14-16 эадатчика частоты поступают биологические сигналы средца, например ЭКГ. Выход задатчика 7 частоты подключен к входам формирователей 8 и 9. Формирователь 11 содержит формирователь 17 экстремальных значений объема пневмокамеры насоса-баллончика 1, подключенный к входам двухвходового усилителя 20 мощности. Выход усилителя 20 мощности подключен к командному входу распределителя 4, Кроме того, устройство содержит систему 21 стабилизации давления газа в насосе- баллончике 1.Устройство работает следующим образом.На входы 14-16 задатчика 7 частоты поступают биологические сигналы сердца, например ЯКБ-комплекс электро кардиограммы ЭКГ, Задатчик 7 частоты формирует управляющие импульсы в фазе с В.-зубцом ЭКГ, которые поступают на входы формирователей 8 и 9, Формирователи 8 и 9 формируют импульсы начала и конца фазы нагнетания насоса- баллончика 1 с задержкой относительно управляющих импульсов, задаваемой и автоматически регулируемой в долях от продолжительности сердечного цикла. С выхода формирователя 8 импульсы начала фазы нагнетания насоса- баллончика 1 поступают на вход 22 формирователя 10 и Я-вход триггера 18. С выхода формирователя 9 импульсы конца фазы нагнетания насоса-баллончика 1 поступаютна вход 23 формирователя 10 и Я-вход триггера 19.Перед началом контрпульсации с помощью системы 21 производится за 1107872полнение пневмокамеры насоса-баллончика 1 физиологически приемлемым газом до необходимого давления. В тече ние контрпульсации система 21 позволяет компенсировать утечку газа из разделительной камеры 12 и станки камеры насоса-баллончика 1 в аорту. Зта же система 21 обесп чивает контроль целостности насоса-баллончикав течение контрпульсации,При появлении на входе 22 Формирователя 10 и Б-входе триггера 18 10 импульса начала фазы нагнетания насоса-баллончика 1 на выходах Формирователей 10 и 11 .появляются электрические сигналы Фаз нагнетания насосабаллончика 1 и струйного насоса 3,Исполнительный механизм 6 переключается в положение, соответствующееотключецию диффузора струйного насоса 3 от атмосферы, Одновременно распределитель 4 переключается в положецие, соответствующее подключению активного сопла струйного насоса 3 кисточнику 5 сжатого газа. Газ из источника 5 нагнетают через активноесопло и приемый патрубок струйногопасоса 3 в разделительную камеру 12.Происходит нагнетание Физиологически приемлемого газа в пневмокамерунасоса-баллончика 1 через датчик 13. 25 30 Насос-баллончик 1 раздувается. Сопро тивление датчика 13 изменяется в зависимости от величины расхода газачерез него. В конце раздутия насосабаллончика 1 расход газа через датчик 13 уменьшается до нуля и на выходе Формирователя 17 появляется короткий электрический импульс, опреного насоса 3. Одновременно на выходе Формирователя 11 появляется электрический сигнал конца фазы нагнетания струйного насоса 3, причем на выходе Формирователя 10 электрический 45сигнал Фазы нагнетания насоса-баллончика 1 все еще существует. Распределитель 4 переключается в положение,соответствующее отключению источника5 от активного сопла струйного насоса 3. Нагнетание газа в разделительную камеру 12 прекращается, Однако 50 насос-баллончик 1 продолжает оставаться раздутым, т.к. в разделительнойкамере находится силовой газ, давление которого превышает давление Физиологически приемлемого газа, находяшегося в пневмокамере насоса-бальзнчикя 1,деляющий конец фазы нагнетания струй При появлении на входе 23 що,.;:ирователя 10 и Б-входе триг,:.;,я 13 импульса конца Фазы нагнетания насоса-баллончика 1 на выходах Формирователей 10 и 11 появляются электрические сигналы Фаз всасывания насоса-баллончика 1 и струйного насоса 3.Исполнительный механизм 6 переключается в положение, соответствующее подключению диффузора струйного насоса 3 к атмосфере. Одновременно распределитель 4 переключается в положение, соответствующее поцключению активного сопла струйного насоса 3 к источнику 5. Сжатый газ через активное сопло и диффузор струйного насоса 3 и исполнительный механизм 6 истекает в атмосферу, В результате в приемном патрубке струйного насоса 3 и разделительной камеры 12 создается разрежение, Происходит отсасывание, физиологически приемлемого газа из пневмокамеры насоса-баллончика 1ерез датчик 13. Насос-баллончик 1 складывается, Сопротивление датчика 13 изменяется в зависимости от величины расхода газа через него. Б конце спадания насоса-баллончика 1 расход газа через датчик 13 уменьшается до нуля и на выходе формирователя 17 появляется короткий электрический импульс, определяющий конец фазы всасывания струйного насоса 3. Одновременно на выходе формирователя 11 появляется электрический сигнал конца Фазы всасывания струйного насоса 3, причем на выходе формирователя 10 электрический сигнал Фазы всасывания насоса-баллончика 1 все еще существует. Распределитель 4 переключается в положение, соответствующее отключению источника 5 от активного сопла струйного насоса 3, Истечение газа в атмосферу прекращается. Однако насос-баллончик 1.продолжает оставаться сложенным,так как давление газа в разделительной камере 12 и пневмокамере насоса-баллончика равно атмосферному и меньше аортального. При появлении на входе 22 Формирователя 10 и Б-входе -ригера 18 импульса начала фазы нагнетания насоса-баллончика 1, цикл работы устройства повторяется. В предлагаемом устройстве по сравнению с известными газ из источника сжатого газа расходуется лишь во время раздутия и спадания насоса-баллончика, что позволяет увеличить ресурсавтономности устройства и длительность контрпульсацни прн оказанииэкстренной помощи больным инфарктоммиокарда, осложненным кардиогеннымщоком, в условиях неспециализированного стационара или во внебольничныхусловиях, а также стабилизироватьи улучшить кардогемодинамику больного уже при транспортировании в спе 07872 8циалиэированный стационар. Кроме то.го, предлагаемое устройство предотвращает перегрузку гибкой оболочкинасоса-баллончика в конце его раздутия и спадания, в результате чегоповышаются долговечность и веооятность безотказной работы насоса-баллончика, а следовательно, уменьшается вероятность возникновения газовой эмболии 10 и повышается безопасность пациента.