Аппарат для искусственного кровообращения

Оп ИС ИЗОБРЕ Союз Советских Социалистических РеспубликЬСТ К АВТОРСКОМУ СВ 61) Дополнительное к авт, свид-в 2М 1/О 2985/31 осударстеенный комитетСовета Министров СССРпо делам изооретенийи открытий 3) Приори 1,7 ДБюллетень ия описания 27.0 43) Опубликов 612 143 621066, 8 (088.8) Дата опубликова 2) Авторы изобретени айлов, Е, Н, Мззубчиков, С,вгеньев, Й. В А, Ми В, А, Б В, Н, вск е Б. Вав Евстр ов,Л, фили сесоюзный науч апп(71) Заявит иссл ате кии институентов гическо ры и инстр АРАТ ИС ЕННОГО КРОВООБРАШЕНИ парата при уменьшении притока венознои крови, стабилизация качества и повышение устойчивости системы регулирования при изменении параметров сердечно-сосудистой системы, упрощение схемы управления аппаратом, облегчение его эксплуатации и уменьшение габаритов.Эти цели достигаются тем, что аппарат снабжен системой автоматического регулирования перфузионного баланса и системой автоматической подачи резервной крови в оксигенатор, а система обработки информации и формирования управляющего сигнала выполнена в виде контура регулирования артериального давления путем автоматического изменения производительности перфузионного насоса с аьтоматической коррекцией величины уставки артериального давления по биохимическим показателям и ицинской твхобретение относитс ике 5 автоматическим регулиро иента воздействия при и метров сердечно-сосудистСистема обработки ин мирования управляюшего ванием к зменении ой систе эффипараи формонфор маци сигнала(22) Заявлено 27.11,69 (2 с присоединением заявки Известны аппараты искусственного кровообращения, содержащие датчики физиологических параметров, блок усиления и преобразования физиологической информации, устройство ооработки информации и формирования управляющего сигнала, перфузионный насос с автоматическим приводом и оксигенатором. Недостатком. известных аппаратов является динамическое несоответствие пр оизводительностк перфузионного насоса с потребностями организма, вследствие чего не обеспечивается нормализация внутренней среды организма и безопасность работы аппарата при уменьшении притока венозной крови. Система регулирования известных аппаратов пои изменении параметров сердечно-сосудистой системы недостаточно стабильна и устойчива, а схема управления аппарата весьма сложна,Целью изобретения является нормализация внутренней среды организма путем динамического согласования работы перфузионного насоса с потребностями организма, повышение безопасности работы апВ, П, Хренов, Р. И, УтямышевА, И. Васильев, И. А. Вороннн,Н. Мартынов, С, Б. Рассовскийпов10 55 тирована ввиде аналогова устройства. При этом д" и",мические согласования работы перфузионн".о насоса с потребностями организмапутем автоматического регулирования производительностью перфузионного насоса1 5 а также стабилизация качества и применение устойчивости системы регулирования путем автоматического регулирования коэффициента передачи системы при изменении гемодинамических параметров организма достигается тем, что, система обработки информации и формирования управляющего сигнала состоит из блока установки артериального давления блока автоматической коррекции величины установки; сум;мирующего устройства, схемы сравнения, блока регулирования коэффициента воздействия преобразователя гемодинамической информации, формирующего сигнал, обратно-пропорциональный периферическому сопротивлению 202 блока управления и переключателя. С выхода блока установки артериального давления и с выходов блока автоматической коррекции величины установки артериального давления сигналы подаются на входы суммирующего 25 устройства,с выхода которого суммарный сигнал подается на вход схемы сравнения и через переключатель на вход блока управления, На второй вход схемы сравнения подается сигнал, несущий информацию об уровне 30 артериального давления с выхода блока усиления и преобразования физиологической информации, с выхода блока сравнения через переключатель сигнал подается на вход блока регупирования коэффициента воздействия, на З 5 вход управления которого подается сигнал с выхода блока преобразования гемодинамической информации. На вход последнего блока подается сигнал об уровне артериального давления и скорости кровотока блока уси ления и преобразования физиологической информации, с выхода блока регулирования коэффициента воздействия сигнал подается на вход блока управления, выход которого соединен с входом насоса с автоматичес ким приводом. Автоматическая коррекция величины установки артериального давления достигается тем, что система автомати;еской коррекции величины установки выполнена в виде блоков установки физиологических параметров, блоков сравнения, функциональных преобразователей и блоков регулирования весовых коэффициентов, причем сигналы с выходов блоков установки физиологических параметров подаются на входы схем сравнения, на вторые входы которых подаются сигналы соответствующих выходов блока усиления и преобразования физиологической информации. С выходов схем сравнения сигналы рассогласования через функциональные преобразователи подаютсяна входы блоков регулирования коэффициентов связи и с их выходов на входы суммирующего устройства.Динамическое согласование работы перфузионного насоса с потребностями организма при механических нарушениях сердечнососудистой системы, например, при кровопотерях, достигается тем, что система автоматической подачи резервной крови в оксигенатор содержит датчик уровня крови воксигенаторе, пороговое устройство, электромагнитный зажим, схему управленияэлектромагнитным зажимом сосуд для резервной крови, причем сосуд для резервной крови соединен с рабочей камерой оксигенатора магистралью, ка которой установлен электромагнитный зажим, Вход егосоединен с выходом схемы управления электромагнитного зажима. Вход этой схемыуправления соединен с выходом пороговогоустройства, на вход которого подается сигнал черех блок усиления и преобразованияфизиологической информации с датчика уровня еДля обеспечения адекватности перфузии,а также для повышения безопасности работы аппарата система автоматического регулирования перфузионного баланса содержит пороговое устройство, формирующее сигнал, пропорциональный падению крови в оксигенаторе ниже критического значения. Навход порогового устройства подается сигналчерез блок усиления и преобразования физиологической информации е датчика уровня, ас его выхода на соответствующий вход суммирующего устройства.На чертеже изображена блок-схема предлагаемого аппарата,Предлагаемый аппарат содержит датчик1 артериального давления, соединенный с входом блока 2, усиления и преобразованияфизиологической информации, с выхода которого электрический сигнал об уровне артериального давления поступает на вход схемы сравнения 3. На второй вход этой схемы сигнал подается с блока 4 установкиартериального давления через суммирующееустройство 5, В положении с тумблера 6 сигнал с выхода схемы сравнения через блок 7регулирования коэффициента воздействия поступает на вход блока 8 управления, в состав которого входит усилитель и корректирующие цепи (регулирование длительностипереходного процесса, величина перерегули.рования, статическая ошибка регулированияи т,д.). С выхода блока управления электрический сигнал поступает на вход насоса 9 с автоматическим. приводом, производительность которого изменяется в соответ5ствии с уровнем управляющего сигнала на входе насоса. С целью повышения адекватности работы перфузионного насоса потребностям организма в систему введен блок 10 автоматической коррекции величины5 установки артериального давления, осуществляющий регулирование установки при изменении отдельных физиологических параметров, несущих информацию о потребностях организма, например, степени насыщения венозной крови кислородом и частоте сердечного ритма. Блок автоматической коррекции величины установки артериального давления состоит из двух дополнительных органов", выполненных по однотипным структурным схемам. С выхода преобразователей физиологической информации датчика 11 о содержании кислорода в венозной крови и датчика 12 ритма электрический сигнал поступает на вход схемы сравнения 13 (14). На второй вход подается сигнал с блока 15 установки содержания кислорода в венозной крови и блока 16 в установке частоты ритма, С выхода схемы сравнения электрический сигнал через функциональ ные преобразователи 17 и 18 и через блоки 19, 20 регулирования весовых коэффициентов поступает на вход суммирующего устройства 5, функциональные преобразователи обеспечивают преобразование сигнала з 0 рассогласования в соответствии с характером функциональной зависимости между соответствующим физиологическим параметром содержания кислорода в венозной крови (или частоты ритма) и величиной артериальЗ 5 ного давления. Блок связи позволяет регупировать коэффициент воздействия по соответствующему параметру.При переводе тумблера 6 в положение О включается контур регулирования арте риального давления, В этом случае блок 4 установки артериального давления определяет величину производительности перфузионного насоса, а дополнительные контуры регулирования осуществляют автоматическую коррек цию производительности при изменении содержания кислорода в венозной крови и частоты ритма. При этом сигнал непосредственно с выхода суммирующего устройства 5 поступает на вход блока управления и с его 50 выхода на вход насоса 9 с автоматическим приводом.Для обеспечения необходимого качества и повышения устойчивости рассматриваемой системы регулирования в нее включен кон тур автоматической коррекции коэффициента воздействия, содержащий преобразователь 21 гемодинамической информации, формирующий на основе анализа гемодинамических параметров сердечно-сосудистой сис 6темы, например, артериального давпения искорости кровотока сигнал обратно пропор 5циональный величине периферического сопротивления большого круга сердечно-сосудистой системы, При этом. на входы преобраэователя 21 гемодинамической информации подаются сигналы об уровне артериальногодавления и скорости кровотока с соответствующих датчиков ( датчика 1 артериального давления и датчика 22 скорости кровотока) через блок 2 усиления и преобразования физиологической информации, а с выхода - сигнал, обратно пропорциональный величине периферического сопротивления, подается на блок 7 регулирования козффициента воздействия, обеспечивающего автоматическое изменение коэффициента воздействияпропорционально управляющему сигналу.Подобное построение обеспечивает автоматическую стабилизацию коэффициента передачи разомкнутой системы "аппарат-организми позволяет получать необходимое качество регулирования в широком. диапазоне изменения периферического сопротивления.Для обеспечения адекватности перфузиипотребностям организма,а также для повышения надежности и безопасности перфуэиив состав аппарата входит система автоматического поддержания перфузионного балансаобеспечивающая автоматическое уменьшениепроизводительности насоса 9 при уменьшениипритока венозной крови. В состав системыавтоматического поддержания перфузионногобаланса входят датчик 23 уровня крови воксигенаторе 24 и пороговое устройство 25,формирующее сигнал, пропорциональный понижению уровня крови ниже критического значения, связанного с опасностью воздушнойэмболии, а также с ухудшением оксигенации веноэной крови,Сигнал с выхода датчика 23 уровня крови через блок 2 усиления и преобразованияподается на вход порогового устройства 25,а с выхода порогового устройства ча одиниз входов суммирующего устройства 5, благодаря чему обеспечивается уменьшениепроизводительности насоса. 9 при паденииуровня крови в оксигенаторе 24 ниже критического значения,Для обеспечения динамического согласования работы перфузионного насоса с потребностями организма при механических нарушениях сердечноосудистой системы например, при кровоподтеках, в состав аппаратавходит система автоматической подачи резервной крови в оксигенатор. В состав этой системы входит пороговое устройство 26, формирующее скачкообразный сигнал при паденииуровня крови ниже критического значения,сосуд 27 для резервной крови, соединенный342390с рабочей камерой оксигенатора 24 магистралью 28,на которой установлен электромагнитный зажим 29,и схема 30 управления электромагнитным зажимом, Сигнал об уровне крови в эксигенаторе с выхода блока 2 усиления и преоб разования физиологический информации подается на вход порогового устройства 26,на выходе которого возникает постоянный электрический сигнал при падении уровня крови в оксигенаторе ниже критического (порогового) значения, связанного с опасностью воздушной эмболии. Электрический сигнал с выхода поророгового устройства подается на вход схемы 30 управления электромагнитным зажимом, к выходу которой подключен вход элек тромагнитногозажима 29, При падении уровня крови ниже критического электромагнитный зажим отрывает магистраль 28, и кровь из сосуда 27 с резервной кровью поступает в рабочую камеру оксигенатора, При увеличении 20 уровня выше критического магистраль 28 перекрывается электромагнитным зажимом.формула изобретения 1, Аппарат искусственного кровообраще ния, содержащий датчики физиологических параметров, блок усиления и преобразования физиологической информации, устройство для обработки информации и формирования управляющего сигнала, насос с автома- З 0 тическим приводом иоксигенатор, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью нормализации внутренней среды организма, повышения безопасности работы аппарата и функциональности в схеме управления, облегчения З 5 эксплуатации и уменьшения габаритов, он снабжен системами автоматического регулирования перфузионного баланса и автоматической подачи резервной крови в оксигенатор; система обработки информации и 40 формирования управляющего сигнала выполнена в виде контура регулирования артериального давления путем автоматического изменения производительности перфузионного насоса с автоматической коррекцией вели чины установки артериального давления по биохимическим показателям. и автоматическим регулированием. коэффициента воздействия, система обработки информации и формирования управляющего сигнала смон тирована в виде аналогова устройства.2. Аппарат по и, 1 о т л и чаю щ и йс ятем, что, с целью обеспечения динамического согласования работы перфузионного насоса с потребностями организма путем ав томатического регулирования производительности насосастабилизации качества и повышения устойчивости системы регулирования, система обработки информации и формирования управляющего сигнала состоит из бло 8ков установки величины артериального давления и автоматической коррекции установкиэтой величины, суммирующего устройства,схемы сравнения, блока регулирования коэффициента воздействия преобразователя гемодинамической информации, формирующийсигнал обратно-пропорциональный периферическому сопротивлению, блока управленияи переключателя, выход блоков установки артериального давления и автоматической коррекции установки этой величины давлениясоединен с входами суммирующего устройства,выходы которого связаны с входомсхемы сравнения и через переключательс входом блока управления, второй вход схемы сравнения подключен к выходу блокаусиления и преобразования физиологической информации, а выход блока сравнениячерез переключатель соединен с входом блока регулирования коэффициента воздействия, вход управления которого соединенс выходом блока преобразования гемодинамической информации, подключенного к выходам. блока усиления и преобразованияфизиологической информации, на которыхформируются сигналы об уровнях артериального давления и скорости кровотока, выходблока регулирования коэффициента воздействия связан со входом блока управления,выход которого соединен со входом насоса с автоматическим приводом,3,. Аппарат по и. 1, о т л и ч ю щ и йс я тем, что, с целью автоматической коррекции величины установки артериального давления, система автоматической коррекции выполнена в виде блоков установки физиологических параметров, блоков сравнения, функциональных преобразователей и блоков регулирования весовых коэффициентов,выходы блоков установки физиологическихпараметров подключены ко входам схемсравнения, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами блокаусиления и преобразования физиологическойинформации, а выходы схем сравнения через функциональные преобразователи - свходами блоков регулирования коэффициентов связи, выходы которых связаны срвходами суммирующего устройства.4.Аппаратпоп, 1, отличающ и й с я тем, что, с целью обеспечениядинамического согласования работы перфузионного насоса с потребностями организма при механических нарушениях сердечно-сосудистой системы, например при кровопотерях, система автоматической подачи резервной крови в оксигенатор содержит датчик уровня крови в оксигенаторе,пороговое устройство, электромагнитныйзажим со схемой управления, сосуд для342390 ЦНИИПИ Заказ 901/79 Тираж 674 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 9резервной крови, соединенный с рабочей камерой оксигенатора магистралью, вход схемы управления электромагнитного зажима подключен к выходу порогового устройства, связанного на входе через блок усиления и преобразования физиологической информации с датчиком уровня,5, Аппарат по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью адекватности перфузии потребности организма при повышеО 10нии безопасности работы аппарата, система автоматического регулирования перфузионного баланса содержит пороговое устройство, формирующее сигнал, пропорциональный падению крови в оксигенаторе ниже критического значения, вход которого через блок усиления и преобразования физиологической информации связан с датчиком уровня, выход которого соединен с входом суммирующего устройства.