Устройство для измерения давления крови при работе искусственного сердца

1367937 датчика 4 и 5 давления воздуха впневмомагистрали, датчик 6 перемещения поршня, датчики 7 и 8 конечныхположений поршня, формирователь 9импульсов измерения, измеритель 10среднего значения расхода, измеритель 11 падения давления на клапанах,инвертор 12, коммутатор 3, измеритель 14 падения давления в пневмомагистрали, два сумматора 15 и 18,электронный ключ 16, измеритель 17среднего значения давления в пневмокамере желудочка, два блока памяти19 и 20, формирователь 21 импульса:сброса. Измеритель 1 О среднего Изобретение относится к медицинской технике, касается косвенных . методов измерения давления среды в магистралях систем искусственного кровообращения, и может быть использовано в аппаратах искусственного сердца, а также в аппаратах искусственного и вспомогательного кровообращения.Цель изобретения - обеспечение измерения среднего артериального давления крови и увеличение точности измерения.На чертеже представлена функциональная схема устройства.Устройство содержит генератор 1 импульсов давления, соединенный с искусственным желудочком 2 мембранного типа пневмомагистралью 3, в которую включены датчики 4 и 5 давления в пневмомагистрали, при этом датчик 4 размещен на выходе генератора 1.Генератор 1 связан с датчиком 6 перемещения поршня и датчиками 7 и 8 конечного диастолического и конечного систолического положений поршня не показан).Кроме того, устройство содержит 1 последовательно соединенные формирователь 9 импульсов измерения, изме ритель 10 среднего значения расхода и измеритель 11 падения давления на клапанах, выход которого непосредственно и через инвертор 12 соединен значения расхода содержит измеритель22 перемещения поршня, умножитель 23,измеритель 24 отношения величин иизмеритель 25 интервала времени. Измеритель 11 падения давления на клапанах выполнен в виде функционального преобразователя. Измеритель 14падения давления в пневмомагистраливыполнен в виде дифференциального .усилителя. Устройство обеспечиваетвозможность измерения за один циклработы желудочка значений артериального и венозного давлений крови с по"вышенной точностью. 1 з.п. ф-лы,1 ил. с двумя входами коммутатора 13,измеритель 14 падения давления впневмомагистрали, сумматор 15, электронный ключ 16, измеритель 17 сред него значения давления в пневмокамере желудочка, сумматор 18, блоки 19и 20 памяти и формирователь 21 импульса сброса.При этом измеритель 10 среднегозначения расхода содержит последовательно соединенные измеритель 22перемещения поршня, умножитель 23и измеритель 24 отношения величин,второй вход которого соединен с 1измерителем 25 интервала времени.Измеритель 11 падения давленияНа клапанах выполнен в видефункционального преобразователя, реа.лизующего функцию20(1) Измеритель 14 падения давления впневмомагистрали выполнен в виде 25:дифференциального усилителя с коэффициентом усиления, равным отношению длины пневмомагистрали от датчика 4 давления до желудочка 2 кдлине участка между датчиками 4 и 5давления.Падение давления определяется наклапанах и в пневмомагистрали. Включение в пневмомагистраль двух датчиков давления на расстоянииЗ 5 друг от друга позволяет по разностиизмеренных ими значений давленийР, и Р, определить среднее за время импульса измерения падения давленияд Р на всей пневмомагистрали, которое во столько (п) раз больше измеренной разности, во сколько длина Ь всей пневмомагистрали от первогодатчика давления до желудочка больше расстояния 1 междудатчиками давления.10 Следовательно, при неизменном поперечном сечении пневмомагистрали среднее значение падения давления на ней можно бпределить как15(2)3 Р = (Р-Р) -= Рп.м 1 2Как видно из (2) в систолу величина дР отрицательная, в диастолу - положительная. 20Поскольку при изменении объема камер желудочка расход газа 6 в пневмомагистрали равен расходу крови через клапан желудочка, среднее зна чение падения давления дРна 25 нем можно определить в соответствии с зависимостьюВР= КЦ (3)Масштабный коэффициент К зависит30 от свойств среды и геометрических размеров сужающего устройства(не по казано). В данном устройстве для каждого из клапанов (не обозначены) он устанавливается один раз при калибровке.Таким образом, среднее за время импульса измерения давление Р, крови определяют в соответствии с зависимостью 40Ркр = Р 1 + (АРм + Рнл )э (4)где Р - среднее за время импульсаизмерения давление воздухав пневмомагистрали на выходе 45генератора импульса давлеУстройство работает следующимобразом,При создании давления поршеньмеханопневмопреобразователя, входящего в состав генератора 1, совершает возвратно-поступательное движениемежду двумя конечными положениями.Режимы работы искусственного желудочка 2, соединенного с генератором 1Фпневмомагистралью 3, а следовательно,и создаваемое им давление крови определяются расстоянием между конеч Сигнал с измерителя 22 поступает на вход делимого измерителя 24 отношения величин через умножитель 23, а с измерителя 25 на вход делителя измерителя 24 непосредственно. Таким образом, измеритель 10 обеспечивает получение величины среднего за время длительности импульса. измерения значения расхода Я в соответствии с зависимостью ИЯЭИЗм(5) где Б - перемещение поршня за время длительности импульсов измерения; ными положениями движения поршня и скоростями его перемещения в прямом и обратном направлениях. При этом движение поршня в направлении, сопровождающемся изгнанием крови иэ жидкостной камеры желудочка 2 (слева- направо), определяет длительность систолы, а обратное движение, сопро вождающееся забором крови из входной магистрали 3 в камеру желудочка 2, определяет длительность диастолы.Импульс начала систолы с датчика 7 конечного диастолического положения и имйульс начала диастолы с датчика 8 конечного систолического положения, связанных с поршнем генератора 1, поступают на формирователь 9.Импульсы измерения на первом выходе формирователя 9 с чередующимися длительностями Тв систолу и Тном в диастолу смещены относительно начала фаз соответственно первый на Т ,. = (50-60) мс, второй на Т 1= (70-80) мс. Эти величины определяются временем, необходимым для окончания переходных процессов в пневмомагистрали 3 при переходе от одной фазы работы желудочка 2 к другой.Сигнал, соответствующий величине перемещения поршня с выхода датчика 6, поступает на вход измерителя 22, а импульс измерения с первого выхода формирователя 9 поступает на другой вход измерителя 22 и вход измерителя 25. На выходе измерителя 22 образуется сигнал, соответствующий перемещению поршня за время действия импульса измерения, а на выходе измерите ля 25 - сигнал, соответствующий дли" тельности импульса измерения.67937 10 15 20 25 30 35 40 45 55 5 13Б - площадь поперечного сеченияпоршня;Тц- длительность импульса измерения.В умножителе 23 сигнал с измерителя 22 умножается на величину, численно равную 3, и становится равным величине объема, описываемого поршнем за время импульса измерения . Поскольку импульс измерения совпадает по времени с фазой измерения объема заполнения жидкостной камеры желудочка 2, Ц характеризует как расход воз" духа в пневмомагистрали 3, так и расход крови через клапан желудочка 2. Сигнал, с измерителя 24 поступает на вход измерителя 11, в котором он возводится в квадрат и умножается на масштабный коэффициент, зависящий от свойств среды и геометрических размеров клапана. Сигнал на выходе; измерителя 11 соответствует величине падения давления на клапане. Посколь" ку конструктивные параметры артериального и венозного клапанов различны, масштабный коэффициент соответственно имеет два значения, которые устанавливаются по сигналу управления со второго выхода формирователя 9. При значении сигнала управления, со ответствующем уровню логического "0" в систолу, масштабный коэффициент равен К, при значении, соответствующем уровню логической "1" в диастолур - К,Сигнал с выхода измерителя 11 поступает на один вход двухвходового коммутатора 13 непосредственно, а на другой - через инвертор 12. Коммутатор 13 также управляется сигналом со второго выхода формирователя 9. На выход коммутатора 13 в диастолу проходит прямой сигнал с измерителя 11 и ВР, = К Ц в систолу проходит инвертированный сигнал и 1 Р, = -КД 1. Сигналы с датчиков 4 и.5 давления на входы измерителя 14 падения давления в пневмомагистрали 3, в котором сигналы вычитаются для определения падения давления на участке между датчиками 4 и 5 (дР = Р- Р) и умножаются на величину и, равную отношении длины всей пневмомагистрали от датчика 4 до желудочка 2 к расстоянию между датчиками 4 и 5 давления. Сигнал на выходе измерителя 14 дР== дР п. В диастолу величина ьР положительная, в систолу - отрицательная. В сумматоре 15 сигналы с датчика 4 Р) и измерителя 14 суммируютсяРезультатом суммирования является сигнал Р + вР, соответствующий величине давления в пневмокамере желудочка 2. Этот сигнал через электронный ключ 16, открываемый на времяимпульса измерения, поступает на измеритель 17 среднего значения величины, на выходе которого формируется сигнал Р, + АР. Результат измерения давления крови получают по окончании каждого импуль са измерения на выходе сумматора 18, на входы которого поступают сигналы с измерителей 14 и 17По сигналу с датчика 7 в блоке 19 памяти происходит запись результата измерения среднего значения венозного. давления крови. По сигналу с датчика 8 в блоке 20 памяти происходит запись результата измерения среднего значения артериального давления крови. По сигналу с формирователя 21 происходит обнуление блоков памяти и подготовка их таким образом к записи результата измерения давления крови в следующем цикле работы желудочка 2, Следователь - но, в блоках 19 и 20 памяти результат измерения давления крови хранится с момента окончания импульса измерения до момента поступления импульса сброса, По сигналу импульса сброса происходит также обнуление измерителей 17,22 и 25Таким образом, устройство позволяет одним способом в соответствии с зависимостью Р= Р+ л Р + +ВР ) на одних и тех же функциональных элементах измерять средние значения как артериального, так и венозного давлений с повышенной точностью, что открывает воэможность оптимального управления искусственным сердцем при создании потока крови, адекватного потребностям перфузируе 50 мого объекта.Повышение точности измерения дав-,ления крови достигается благодаря;измерению и учету величины падениядавления на пневмомагистрали, что снижает методическую погрешность,а также уменьшению методической погрешности величины падения давленияна клапанах вследствие использованияспособа измерения, исключающего не1367937 1. Устройство для измерения давления крови при работе искусственного 10сердца, содержащее генератор импульсов давления, включающий в себя электродвигатель и поршневой механопневмопреобразователь, соединенный с искусственным желудочком мембранного 1 15типа пневмомагистралью, первый датчик давления в пневмомагистрали,формирователь импульсов измерения,измеритель среднего значения расхода,первый сумматор и первый блок памяти, 20о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью обеспечения измерения среднегоартериального давления крови и повышения точности измереьля, оно снабжено датчиком перемещения поршня, 25соединенного с информационным входомизмерителя среднего значения расхода,датчиками конечных диастолического исистолического положений поршня, связанными с ним, вторым датчиком давления в пневмомагистрали, последовательно соединенными измерителем падения давления на клапанах,инвертором и коммутатором, второй .вход которого подключен к входу инвертора, последовательно соединенными измерителем падения давления впневмомагистрали, вторым сумматором,второй вход которого подключен кпервому датчику давления в пневмомагистрали и к первому входу измерителя падения давления в пневмомагистрали, второй вход которого соединен свторым датчиком давления в пневмомагистрали, электронным ключом и измерителем среднего значения давления в пневмокамере желудочка, формирователем импульсов сброса и вторымблоком памяти, первый управляющийвход, которого подключен к выходу дат 352. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что измерительсреднего значения расхода выполнен ввиде последова-.ельно соединенных 40 измерителя перемещения поршня, умножителя и измерителя отношения величин, второй вход которого соединен сизмерителем интервалов времени, причем первый вход измерителя перемеще ния поршня соединен с датчиком перемещения поршня, а второй вход измерителя перемещения поршня и вход измерителя интервала времени соединеныс первым выходом Формирователя импульсов измерения. Составитель А.ДмитриеваРедактор Н.Лазаренко Техред А.Кравчук Корректор В. Гирняк Тираж 655 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж., Раушская наб., д.4/5 Заказ 126/4,Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород ул.Проектная,4 обходимость определения эмпирических коэффициентов, характеризующихконструктивные особенности искусственного желудочка. Формула изобретения чика конечного систолического положения поршня и к первому входу Формиро"вателя импульсов измерения, второйуправляющий вход - к выходу Формирователя импульсов сброса, к управляющему входу измерителя среднего значения расхода, к первому управляющемувходу первого блока памяти и к управляющему входу измерителя среднегозначения давления в пневмокамере желудочка, выход которого подключен кпервому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходомкоммутатора, а выход - с информационными входами первого и второгоблоков памяти, второй управляющийвход первого блока памяти подключен квыходу датчика конечного диастоличес"кого положения поршня и к второмувходу формирователя импульсов измерения, первый выход которого соединен свходом формирователя импульсов сброса, с первым информационным входомизмерителя среднего значения расходаи управляющим входом электронногоключа, а второй выход - с управляющими входами коммутатора и измерителяпадения давления на клапанах, второйвход первого из которых и выход второго объединены, причем информационный вход измерителя падения давления на клапанах соединен с выходомизмерителя среднего значения расхода.