Искусственное сердце

(5) 5 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН В юл. М 1 ецкий х ледова ИИ И ИС , С,Н.З ов, Л.М имически тельский усственн апольских Попов и комбинат институт х органовВ.М.БахЮ.М,Кисельство СС /10, 1979 СЕРДЦЕ едицинск видете 61 М 1 ЕННОЕ ние: вм именен й технике,дании устГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(54) ИСКУССТВ (57) Использоваможет быть пр ройств для полного замещения естественного сердца искусственным и позволяет повысить точность и надежность этих устройств. Сущность изобретения: устройство состоит из протеза сердца с мембраной 5, исполнительного устройства (ИУ) с линиями подвода и отвода приводной среды, датчика (Д) 2 положения мембраны, закрепленного на вытеснителе 3, измерителей 6 и 7, функционального преобразователя (ФП) 8, схемы сравнения 9, блока управления 10, регулирующего привода. Д 2 связан одним выходом последовательно с измерителем 6, ФП схемой сравнения 9, блоком управления1801497 5 10 20 25 30 10. регулирующим приводом, э через него с ИУ, Второй выход Д 2 связан последовательно с измерителем 7 и вторым входом схемы сравнения 9, Выходное звено ИУ вместе с вытеснителем 3 совершает возврэтнопоступательное движение между двумя крайними положениями, При этом мембрана.5, касаясь вытеснителя 3, воздействует на Д 2. Сигнал с Д 2 реализуются в измерителях 6 и 7 в отрезки времени, характеризу ющие период движения выходного звена ИУ (Тизм) и время заполнения протеза кровью в период диастолы; зависящее от величины предсердного давления (ь 3 м), в ФП 8 заложен временной аналог физиологической зависимости расхода от величины предсердного давления, получаемый при тарировке протеза, При поступлении в ФП Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано при полном замещении естественного сердца искусственным.Цель изобретения - повышение надежности и физиологичности работы искусственного сердца,На фиг, 1 изображена структурная схема одного из вариантов искусственного сердца; на фиг, 2 - структурная схема другого усовершенствованного варианта; на фиг. 3 - форма сигнала с контактного датчика положения мембраны для первого варианта устройства; на фиг. 4 - форма сигналов с двух контактных датчиков для второго варианта.Искусственное сердце содержит привод 1 вытеснения, датчик 2 положения мембраны, установленный на вытеснителе 3, жестко связанном с выходным звеном привода 1 вытеснителя, искусственный желудочек 4 с мембраной 5, не связанной с вытеснителем 3, блок 6 измерения положения вытеснителя, блок 7 измерения положения мембраны, функциональный преобразователь 8, схему сравнения 9, блок управления 10, при этом датчик 2 положения мембраны соединен с входом блока 7 измерения положения мембраны, вход блока 6 измерения положения вытеснителя соединен с входом блока 7 измерения положения мембраны, его выход через функциональный преобразователь 8 соединен с вторым входом схемы сравнения 9, первый вход которой соединен с блоком 7 измерения положения мембраны, а выход - с вхозначение ь, преобразуется в сигнал Т (в соответствии с аналогом), Сигналы Т и Тиэтр . сравниваются в схеме сравнения 9, и при появлении сигнала рассогласования через блок управления 10 и регулирующий привод в ИУ вносится корректировка режима работы протеза, Регулирование будет продолжаться до тех пор, пока в схеме сравнения 9 не наступит нулевое рассогласование, что будет соответствовать физиологическому режиму работы протеза, Для исключения ложных сигналов о касании вытеонителя 3 и мембраны 5 в устройство может быть введен датчик крайнего диастолического положения вытеснителя, выход которого подключен к второму входу измерителя 7, 1 з,п, ф-лы, 4 ил. дом блока управления 10, выход которого соединен с входом привода 1 вытеснителя. В качестве исполнительного устройства может быть использовано известное устройство, Датчиком 2 положения мембраны может быть контактный датчик с нормально открытыми контактами, которые замыкаются при касании вытеснителя 3 с мембраной 5 и размыкаются при отходе вытеснителя от мембраны. Роль измерителей могут выполнять частотомеры - хронометры типа Фили им подобные,Функциональный преобразователь 8 представляет собой устройство, позволяю 15 щее задать опорную зависимость между интервалом времени движения вытеснителя 3 из крайнего левого положения до встречи с мембраной 5 после реверса вытеснителя в его крайнем правом положении и периодом движения Т вытеснителя 3,. которая отражает физиологическую зависимость предсердного давления и минутного объема сердца. Предсердное давление связано с интервалом времени между моментом отхода вытеснителя 3 от мембраны 5 и моментом встречи мембраны 5 с вытеснителем 3, после его реверса в крайнем правом положении. Например, если предсердное давление возросло, то скорость наполнения искусственного желудочка 4 возрастает и вытеснитель 3 раньше встретится с мембраной 5. При этом интервал времени уменьшится и, наоборот, если предсердное давление 35 уменьшится, уменьшится и скорость наполнения искусственного желудочка; вы45 50 55 теснитель 3 позднее встретится с мембраной 5 - интервал времени 1 увеличится,Минутный объем искусственного желудочка связан с периодом Т движения вытеснителя 3, Чем больше период Т, тем меньше циклов в минуту совершит искусственный желудочек 4, а следовательно, тем меньше минутный объем, При уменьшении периода Т минутный объем возрастает, Опорная зависимость между 1 и Т получается при предварительной тарировке искусственного сердца, Задается величина предсердного давления и минутный объем протеза; соответствующие физиологической зависимости, Соотношения между т и Т заносятся в функциональный преобразователь, В качестве блока управления может быть использован шаговый двигатель, шток которого жестко соединен с входным звеном исполнительного устройства и схема управления им,Искусственное сердце работает следующим образом.В конце фазы систолы (опорожнение искусственного желудочка 4 вытеснитель) вытеснитель 3 реверсируется в крайнем левом положении и отходит от мембраны 5. Этот момент фиксируется датчиком 2 положения мембраны (12). Вытеснитель 3 перемещает. ся изкрайнего левого в крайнее правое положение, где происходит его реверс, и он начинает движение навстречу мембране 5, перемещающейся под действием предсер-. дного давления, Вытеснитель 3 и мембрана 5 встречаются (заканчивается диастола и начинается систола). Момент встречи мембраны 5 и вытеснителя 3 фиксируется датчиком 2 положения мембраны (тз), Вытеснитель 3 и мембрана 5 перемещаются в крайнее левом (для вытеснителя) положе. ние. В крайнем левом положении вытесни- тель 3 реверсируется и, начиная двигаться вправо, отходит от мембраны 5. Этот момент фиксируется датчиком положения мембраны 2 (1 4). Сигнал с датчика положения мембранй поступает на входы блоков 7 измерения положения мембраны и блока 6 измерения положения вытеснителя, В блоке 6 измерения положения вытеснителя происходит измерение периода движения вытеснителя 3 (Тизм), а в блоке 7 измерения положения мембраны - измерение интервала времени между моментом отхода вытеснителя 3 от мембраны 5: в крайнем левом положениии моментом времени их последующей встречи (Ьзм). Сигнал Тизм с выхода блока 6 измерения положения вытеснителя поступает на вход функционального преобразователя 8, где в состоянии с заложенной опорной зависимостью между периодом 5 10 15 20 25 30 35 40 движения вытеснителя Т и интервалом времени между моментом отхода вытеснителя 3 от мембраны 5 в крайнем левом положении и моментом их следующей встречи происходит преобразование сигнала Тизм в 1; Сигнал т с выхода функционального преобразователя 8 поступает на вход 2, э сигнал 1 изм С ВЫХОДа бЛОКа ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ мембраны - на вход 1 схемы сравнения 9. В схеме сравнения происходит сравнение сигналов 1 и деизм. Если 1 и тимз совпадают, значит искусственный желудочек 4 работает в физиологическом режиме. При несовпадении сигналов 1 и тизм, что означает отклонение от физиологического режима, с выхода схемы сравнения 9 на вход блока управления 10 поступает сигнал рассогласования.Блок управления 10 в зависимости от знака сигнала рассогласования обеспечивает соответствующее перемещение регулирующего элемента привода 1 вытеснителя, Происшедшее при этом изменение расхода приводной среды вызывает изменение час-. тоты работы вытеснителя. Теперь на еходы блоков измерения положения вытеснителя и измерения положения мембраны поступает сигнал с датчика 2 положения мембраны С НОВЫМИ ЗНаЧЕНИЯМИ ПЕРИОДа Тизм И ИНТЕР- вала времени Ьзм. В схеме сравнения 9 теперь осуществляется сравнение новых значений деизм и 1, полученное как результат преобразования в функциональном преобразователе 8 нового значения периода Тизм в соответствии с опорной кривой. Если по- прежнему Ьзм и 1 не совпадают, то возникает сигнал рассогласования соответствующей полярности, и процесс регулирования будет продолжен. Он будет происходить до тех пор, пока искусственный желудочек 4 не выйдет нэ физиологический режим работы, чему будетсоответствовать равенство сигналов тизм и т,Искусственное сердце дополнительно снабжено датчиком 12 крайнего диастолического положения вытеснителя, который соединен с другим входом блока 7 измерения положения мембраны. В этом случае блок 7 измерения положения мембраны измеряет промежуток времени движения вытеснителя 3 из его крайнего близлежащего положения к приводу 1 вытеснителя до момента встречи с мембраной 5, В функциональный преобразователь 8 в этом случае закладывается зависимость времени движения вытеснителя 3 от его крайнего, близлежащего к приводу 1 вытеснителяположения до встречи с мембраной 5 и периода работы вытеснителя 3, соответствующая физиологическому режиму работы искусственного желудочка 4, Эта зависимость получается при тарировке искусст 1801497венного сердца в режимах работы, соответствующих физиологическому, Введение датчика 12 крайнего диастолического положения вытеснителя позволяет исключить влияние ложных сигналов о возможном касании вытеснителя 3 и мембраны 5 в промежуточном положении на работу искусственного сердца, что повышает надежность работы искусственного сердца; кроме того, длительность интервала времени т в этом случае меньше, и относительное значение изменения величины 1 в различных режимах работы к абсолютному ее значению возрастает, что позволяет повысить точность измерения величины с.ьФормула изобретения 1, Искусственное сердце, содержащее искусственный желудочек, привод вытеснителя, вытеснитель и функциональныйпреобразователь, датчик расхода, соединенный с входом измерителя ударного выброса, и блок управления, соединенный с приводом вытеснителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью повышения надежности и физиологичности управления, оно снабжено блоком измерения положения вытеснителя, схемойсравнения, причем 5 вытеснитель жестко соединен с выходным.звенОМ привода вытеснителя, а датчиком расхода является датчик положения мембраны, расположенный на вытеснителе, из мерителем ударного выброса. и является 10 блок измерения положения мембраны, приэтом вход блока измерения положения вытеснителя соединен с входом блока измерения положения мембраны, его выход через функциональный преобразователь соеди нен с вторым входом схемы сравнения, первый вход которой соединен с блоком измерения положения мембраны, а выход - с входом блока управления.2. Искусственное сердце по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно дополнительноснабже но датчиком крайнего диастоличе-ского положения вытеснителя, соединенным с другим: входом блока измерения положения мембраны.1801497 оставител ь С.Запольскихехред М.Моргентал Корректор Е.Пап едакт эдательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Про дстве каз 806 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5