Аппарат вспомогательного кровообращения

(50 4 А 1 О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) (57) АППАРАТ ВСПОМОГАТЕ.г)ЬНОГО КРОВООБРАШЕНИЯ по авт. св.1032613, отличающийся тем, что, с цельюувеличения долговечности гибкого баллонапутем снижения нагрузки на баллон в сомкнутом состоянии, он дополнительно снабженраспределителем, датчиком расхода, формирователем импульсов, ресивером низкогодавления и регулятором низкого давления,в пневмомагистраль между распределительным устройством и ресивером вакуума подключены последовательно соединенные распрелелитель и датчик расхода, второй выход распределителя через ресивер низкого давления соединен с первым входом регулятора низкого давления, второй и третий входы регулятора низкого давления соединены соответственно с источником сжатого газа и с ресивером высокого лавления, выход регулятора низкого давления соелинен с ресивером вакуума, выход датчика расхода электрически соединен с первым входом формирователя импульсов, выход которого соединен с распределителем, второй вхол формирователя импульсов соединен с блоком управления, а регулятор низкого давления электрически соединен с блоком управления,фзс сп,Изобретение относится к медицинскойтехнике, преимущественно к аггпаратам вспомогательного кровообращения для контрпульсации внутриаортальным насосомбаллончиком,Цель изобретения - увеличение долговечности гибкого баллона путем снижениянагрузки на баллон в сомкнутом состоянии.На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого аппарата вспомогательного кровообращения; на фиг. 2 -- устройство регулятора низкого давления; на фиг. 3 - блоксхема блока управления.Аппарат вспомогательного кровообращения содержит компрессор 1,ресивер 2 вакуума, ресивер 3 высокого давления, катетер 4, гибкий баллон 5, распределительноеустройство 6, блок 7 управления, ресивер 8рабочего давления, регулятор 9 рабочегодавления, источник 10 сжатого газа, одномембранный элемент 11, снабженный соплом 12 глухой камеры 13, проточной камерой 14 и мембраной 15, электропневмоклапан 16, регулятор 17 вакуума, электропневмоклапаны 18 и 19, регулируемое пневмосопротивление 20, сигнализатор 21 вакуума,устройство 22 для сброса избытка газа сис.темы 23 сигнализации с пневматическими,выходами 24 - 27 и электрическими выходами 28 и 29, распределитель 30, формирователь 31 импульсов, датчик 32 расхода, регулятор 33 низкого давления, ресивер 34 низкого давления.Формирователь 31 импульсов содержитусилитель 35 мощности, триггер 36, измеритель 37 расхода, пороговый элемент 38, дифференциатор 39 и инвертор 40.Регулятор 33 низкого давления имеетэлектрический вход 41, пневматические входы 42 - 44, выход 45 и содержит корпус 46,мембранные блоки 47 и 48, проточные камеры 49 и 50, глухую камеру 51, сопла 52 и 53,задатчик 54 давления, электропневмоклапан 55.Блок 7 управления содержит усилитель 56биопотенциалов, формирователь 57 синхроимпульсов, измеритель 58 длительности кардиоцикла, формирователи 59 и 60 началаи конца фазы нагнетания гибкого баллона 5,дизъюнктор 61, 0-триггер 62, усилитель 63мощности, блок 64 сигнализации с лампочками 65 и 66, триггер 67 блокировки, переключатель 68 режимов с полюсами 69 - 72,имеющий три позиции 73 - 75.Формирователь 31 импульсов формируетимпульсы начала фазы раздутия баллона 5.Баллон 5, ресиверы 2, 3, 8 и 34, а такжекомпрессор 1 образуют пневмосистему аппарата.С помощью регуляторов 9,7 и 33 рабочего давления, вакуума и низкого давленияустанавливаются соответственно давлениев баллоне 5 в конце фазы раздутия, необходимая скорость спадения баллона 5 (видеальном случае скорость спадения балло 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 55 на 5 должна равняться скорости систолического выброса крови из левого желудочка сердца) и давление в баллоне 5 в сомкнутом состоянии. Давление в баллоне 5 в раздутом (предельном) состоянии равно давлению на выходе регулятора 9 и определяется из выраженияРр 9 == (1 - 1,05) Рд кахс,где Р 9 - давление на выходе регулятора 9;Рыхс - максимальное диастолическоедавление в аорте при контрпульсации.Давление в баллоне 5 в сомкнутом состоянии равно давлению на входе 42 регулятора ЗЗ и определяется из выраженияРрзз = Рилакс; - (60 - 80 мм рт. ст.),где Р, зз - давление на входе 42 регулятора 33;Р, макс - максимальное систолическоедавление в аорте при контрпульсации,Формирователь 31 импульсов формируетпрямоугольный электрический импульс, длительность которого определяется из следуюгцего выражения; где з - длительность импульса формирователя 31;, - длительность систолы;1 - время спадения баллона 5 до сомкнутого состояния,при этом 1 з =: , где 1, - продолжительность сомкнутого состояния баллона 5.Проводимость пневмосопротивления 20выбирается из расчета обеспечения расходагаза через него, превышающего утечку газаиз пневмосистемы в процессе контрпульсации, например, за счет газопроницаемостиматериала баллона 5.Аппарат вспомогательного кровообращения работает следующим образом.Перед началом вспомогательного кровообращения удаляется воздух из пневмосистемы. Полюсы 69 - 72 переключателя 68 режимов устанавливают в позицию 73. В этомположении полюсов электропневмоклапаны 16, 18 и 55 и 5-вход триггера блока 67подключаются к источнику напряжения,а сигнализатор 21 - к лампочке 66 блока 64.При этом триггер 67 устанавливается в 1,а триггер 62 - в О, и распределительноеустройство 6 обесточивается. Злектропневмоклапан 16 переключается в положение,соответствующее отключению сопла 12 иглухой камеры 13 элемента 11 от ресивера 8,электропневмоклапан 18 переключается вположение, соответствующее подключениюкомпрессора 1 к атмосфере (ресивер 3 приэтом от компрессора 1 отключается), а электропневмоклапан 55 переключается в положение, соответствующее соединению входа 42и выхода 45 регулятора 33. Распределитель 1303165зное устройство 6 в этот отрезок временинаходится в положении, показанном нафиг. 1. Воздух из баллона 5, ресиверов 3, 8и 34 компрессором 1 откачивается в ресивер 2 и через электропневмоклапан 18 в атмосферу (через распределительное устройство 6 и регулятор 33). Удаление воздуха из пневмосистемы осуществляется до остаточного давления в ней, равного 0,05 - 0,1 кгс/см, величина которого измеряется сигнализатором вакуума 21. При остаточном 10 давлении в пневмосистеме, равном 0,05 - 0,1 кгс/см, замыкаются контакты сигнализатора 21 вакуума и на блоке 64 сигнализации загорается лампочка 66, что свидетельствует об окончании удаления воздуха из пневмосистемы. 15Для заполнения пневмосистемы газом полюсы 69 - 72 переключаются в позицию 74. В этом положении полюсов электропневмоклапан 19 и Я-вход триггера 67 подключаются к источнику напряжения, а выход 28 и С-вход триггера 67 - к первому входу блока 64, на котором появляется соответствующий сигнал, например загорается лампочка 66. При этом триггер 67 устанавливается в О, причем пока на выходе триггера блока 67 существует О на выходе 25 триггера 62 - синхроимпульсы.В результате происходит переключение электропневмоклапанов 16, 18 и 55 в положения, показанные на фиг. 1, а на распределительное устройство 6 поступают управляющие синхроимпульсы: распределительное 30 устройство 6 в систоле подключает баллон 5 к ресиверу 2, ресивер 8 при этом подключается к ресиверу 3, а в диастоле подсоединяется баллон 5 к ресиверу 8, ресиверы 2 и 3 при этом отключаются соответственно от баллона 5 и ресивера 8.В это же время блок управления 7 выдает сигнал на переключение электропневмоклапана 19 в положение, соответствующее подключению выхода регулятора 9 к проточной камере 14 элемента 11. Начинается заполнение пневмосистемы аппарата газом, которое осуществляется регулятором 9.В начальный момент заполнения давление в проточной камере 14 элемента 11 в систоле и диастоле больше давления в его глухой камере 13 (давление в ресиверах 3 и 8 меньше давления настройки регулятора 9 и равно остаточному давлению в пневмосистеме). Мембрана 15 элемента 11 перемещается в сторОйу меньшего давления, и его сопло 12 открывается. В систоле распределительное устройство 6 находится в положении, показанном на чертеже, и выход регулятора 9 в течение этого отрезка времениподключается через электропневмоклапан 19, проточную камеру 14 и сопло 12 элемента 11 и электропневмоклапан 16 к ресиверу 8 и через распределительное устройство 6 - к ресиверу 3. Происходит заполнение ресиверов 3 и 8 и глухой камеры 13 газом до давле 3540455055 ния, не превышаюгцего давления настройки регулятора 9 (пропускная способность сопла 2 элемента 11 не обеспечивает заполнения суммарной емкости ресиверов 3 и 8 и глухой камеры 13 до давления настройки регулятора 9 в течение систолы). Баллон 5 в это время подключается через распределительное устройство 6 к ресиверу 2.В диастоле распределительное устройство 6 переключается и отключает баллон 5 от ресивера 2, а ресивер 3 от ресивера 8, подсоединяя последний к баллону 5, и газ из ресивера 8 перетекает в баллон 5. Давление в баллоне 5 повышается, а в ресивере 8 и гчухой камере 13 понижается и в конце переходного процесса наполнения баллона 5 газом давление в них выравнивается, баллон 5 раздувается, если давление в нем выше аортального длительность переходного процесса наполнения меньше длительности диастолы). Выход регулятора 9 в это время подсоединяется через электропневмоклапан 19, проточную камеру 14, сопло 12 и электропневмоклапан 16 к ресиверу 8 и глухой камере 13 и через распределительное устройство 6 к баллону 5 и происходит их заполнение до давления, не превышающего давление настройки регулятора 9 (пропускная способность сопла 12 не обеспечивает заполнения суммарной емкости ресивера 8, глухой камеры 13 и баллона 5 до давления настройки регулятора 9 за время лиастолы).В это же время компрессор 1 перекачивает газ из ресивера 2 в ресивер 3, повышая уровень давления в последнем. Одновременно в начале диастолы формирователь 59 начала нагнетания выдает на 5-вход триггера 36 сигнал, фазированный по переднему фронту импульса фазы наполнения баллона 5, и на выходе формирователя 31 формируется управляющий импульс, устанавливаюший распределитель 30 в положение, показанное на фиг. 1.В следую гней систоле распределительное устройство 6 переключается и баллон 5 подключается к ресиверх 2, а ресивер 3 подсоединяется к ресиверу 8, происходит опорожнение баллона 5 и наполнение ресивера 8 (давление в ресиверах 3 и 8 в конце переходного процесса наполнения выравнивается). Газ из балона 5 перетекает в ресивер 2. Давление в баллоне 5 понижается и в конце переходного процесса опорожнения баллона 5 давление в баллоне 5 и ресивере 2 выравнивается. Баллон 5 складывается. Одновременно,на выходе формирователя 3 формируется управляющий импульс, переключающий распределитель 30, и баллон 5 подключается к ресиверу 34. Газ из ресивера 3 через сопло 53 и проточную камеру 50 регулятора 33, ресивер 34, распределитель 30 и распределительное устройство 6 натекает в баллон 5. Давление в нем повышается до давления настройки задатчика 54. Прислучайном повышении давления в этот момент времени в баллоне 5 сопло 53 закрывается, а сопло 52 открывается. Происходит сброс излишка газа из баллона 5 через сопло 52 в ресивер 2 до давления настройки задатчика 54. Одновременно компрессор 1 перекачивает газ из ресивера 2 в ресивер 3, повышая давление в последнем.В диастоле распределительное устройство 6 и распределитель 30 переключаются, и цикл заполнения повторяется.В процессе заполнения давление в ресивере 3 повышается от цикла к циклу, а давление в ресивере 8 и глухой камере 13 пульсирует между давлениями в ресивере 3 и в систоле и настройки регулятора 9 в диастоле. При этом давление в баллоне 5 пульсирует между давлениями в ресиверах 2 и 34 в систоле (баллон 5 складывается и находится в сомкнутом положении) и давлением настройки регулятора 9 (баллон 5 раздувается, если давление в нем выше аортального), При давлении в ресиверах 3 и 8 и глухой камере 13 в систоле (распределительное устройство 6 находится в положении, показанном на фиг. 1) большем давления настройки регулятора 9 мембрана5 перекрывает сопло 12 одномембранного элемента 11, отключая регулятор 9 от ресивера 8. Заполнение пневмосистемы газом в этот момент времени прекращается. Однако давление в ресиверах 3 и 8 в систоле продолжает расти, так как газ из баллона 5 в этот момент времени через распределительное устройство 6 перетекает в ресивер 2, а компрессор 1 перекачивает газ из ресивера 2 в ресивер 3. В диастоле распределительное устройство 6 переключается и сообщает ресивер 8 с баллоном 5. Давление в баллоне 5 повышается, а в ресивере 8 и глухой камере 13 понижается и в конце переходного процесса наполнения баллона 5 газом давление в них выравнивается. Давление в проточной камере 14 в этот отрезок времени больше давления в глухой камере 13. Мембрана 15 перемещается и открывает сопло 12, сообщая регулятор 9 с ресивером 8 и баллоном 5: происходит заполнение ресивера 8, глухой камеры 13 и баллона 5 до давления, не превышающего давление настройки регулятора 9 (баллон 5 раздувается, если давление в нем выше аортального). Одновременно компрессор 1 откачивает газ из ресивера 2 в ресивер 3, повышая уровень давления в последнем над предыдущим.В систоле распределительное устройство 6 переключается и цикл заполнения повторяется.В процессе заполнения минимальное значение давления в ресивере 8 величина давления в нем в конце переходного процесса наполнения баллона 5), глухой камере 13 и баллоне 5 в диастоле возрастает от цикла 5 О 5 20 25 30 35 40 45 50 55 к циклу и стремится к давлению настройки регулятора 9, а давление в ресивере 3 возрастает до максимального значения, превышающего давление настройки регулятора 9. При минимальном значении давления в ресивере 8, равном давлению срабатывания системы 23 сигнализации, с выхода 28 поступает напряжение на блок 64 сигнализации, загорается лампочка 66, свидетельствующая об окончании начальной фазы заполнения пневмосистемы газом. Одновременно блок управления 7 выдает команду на переключение электропневмоклапана 19 в положение, показанное на фиг. 1. Конечная фаза заполнения пневмосистемы газом осугцествляется через пневмосопротивление 20. В диастоле ресивер 8 подключается к баллону 5. Газ из ресивера 8 перетекает в баллон 5. Давление в баллоне 5 повышается, а давление в ресивере 8 понижается и в конце переходного п роцесса напол нения баллона 5 давление в них выравнивается длительность переходного процесса наполнения меньше длительности диастолы). Выход регулятора 9 в это время подсоединяется через пневмосопротивление 20, проточную камеру 14, сопло 12 и электропневмоклапан 16 к ресиверу 8, глухой камере 13 и баллону 5 - происходит их заполнение газом да давления не превышающего давления настройки регулятора 9, причем скорость заполнения пропорциональна проводимости пневмосопро. тивления 20 (баллон 5 раздувается), Одновременно в начале диастолы формирователь 59 блока управления 7 выдает на 5-вход триггера 36 сигнал, фазированный по переднему фронту импульса фазы наполнения баллона 5, и на выходе формирователя 31 формируется управляющий импульс, устанавливающий распределитель 30 в положение, показанное на фиг. 1. В систоле ресивер 3 подключается к ресиверу 8 и глухой камере 13, а баллон 5 подсоединяется к ресиверу 2 - происходит наполнение ресивера 8 и глухой камеры 13 до давления в ресивере 3, а баллон 5 опорожняется в ресивер 2 до давления в ресивере 2. В конце переходного процесса опорожнения баллона 5 на выходе формирователя 31 формируется управляющий импульс, переключающий распределитель 30, и баллон 5 подключается к ресиверу 34 - давление в них выравнивается. Одновременно повышается давление в глухой камере3 и мембрана 15 перекрывает сопло 12, отключая регулятор 9 от ресивера 8. В диастоле ресивер 8 подключается к баллону 5, и цикл конечной фазы заполнения повторяется.При заполнении ресивера 8, глухой камеры 13 и баллона 5 в диастоле через пневмосопротивление 20 до давления настройки регулятора 9 заполнение пневмосистемы аппарата газом прекращается (сопла 12 в конце диастолы открыто, но отсутствует расход газа через регулятор 9 и пневмосо 13031657противление 20, так как отсутствует перепад давления между ними и ресивером 8). Таким образом, регулятор 9 оказывается подключенным в конце переходного процесса наполнения баллона 5 в диастоле к ресиверу 8 и через распределительное устройство 6 подсоединенным к баллону 5, а в систоле отключенным. При незначительном уменьшении минимального значения давления в ресивере 8 в конце переходного процесса наполнения баллона 5 в диастоле (давление в ресивере 3 меньше необходимого), например, из-за газопроницаемости материала камеры баллона 5, катетера 4, появляется перепад давления между регулятором 9, ресивером 8 и баллоном 5. Через пневмосопротивление 20 и открытое сопло 12 протекает необходимый расход газа и давление в ресивере 8 и баллоне 5 повышается до давления настройки регулятора 9.Давление в ресивере 3 в этот момент времени равно значению, определяемому выражениемР ЯРК+)ы+ Ь 5 ) РоРУ Кв) ар 34Ц 3.,цгде Р,., Р.з и Р, - соответственно абсолютные значения давлений настройки регулятора 9 и в ресиверах 3 и 34;) Ь и- соответственно обьемы ресивера 8, пневмолинии между распределительным устройством 6 и баллона 5и при соответствующем выборе обьема ресивера 8 может в несколько раз превышать давление настройки регулятора 9.Таким образом, начальная фаза наполнения баллона 5 газом в диастоле происходит при высоком давлении в ресивере 8, а в конце переходного процесса наполнения давление в баллоне 5 и ресивере 8 выравнивается до давления настройки регулятора 9. Баллон 5 быстро раздувается, причем время его раздутия значительно меньше диастолы. В систоле же баллон 5 подключается вначале к ресиверу 2, а в конце переходного процесса опорожняется - к ресиверу 34, чем обеспечивается быстрое сложение баллона 5 и работа его в пределах упругих деформаций.В процессе контрпульсации минимальное значение давления в ресивере 8 в конце переходного процесса наполнения баллона 5 в диастоле может превысить давление на 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 8стройки регулятора 9, например из-за дополнительного подсоса воздуха из атмосферы. При повышении минимального значения давления в ресивере 8 до давления срабатывания системы 23 сигнализации с выхода 29 поступает напряжение источника питания и загорается лампочка 65, что свидетельствует об избытке газа в пневмосистеме. Одновременно срабатывает устройство 22, и излишек газа сбрасывается в атмосферу. В результате гаснет лампочка 65.В процессе контрпульсации минимальное значение давления в ресивере 8 и баллоне 5 в конце переходного процесса наполнения в диастоле может резко понизиться, например, из-за нарушения герметичности баллона 5. Величина утечки газа через стенку баллона 5 в кровь увеличится и не сможет боль пе компенсироваться расходом газа через п невмосоп рати вленне 20.При понижении минимального значения давления в ресивере 8 до давления срабатывания системы 23 сигнализации с выхо. - да 28 поступает напряжение источника питания и загорается лампочка 66, свидетельствующая об аварийной утечке газа из пневмосистемы, блок 67 блокировки производит блокировку распределительного устройства 6 в положении, соответствующем подключению баллона 5 к ресиверу 2, причем после опорожнения баллона 5 последний подключается к ресиверу 34 (на выходе формирователя 31 формируется управляющий импульс, переключающий в соответствующее положение распределитель 30). При необходимости давление в конце переходного процесса наполнения баллона 5 в диастоле можно в процессс контрпульсации изменять. Для уменьшения давления в баллоне 5 достаточно уменьшить давление настройки регулятора 9 до величины, превышающей давление срабатывания системы 23 сигнализации. Для увеличения давления в баллоне 5 переключатель 68 устанавливают в позицию 74. В результате отключается блок 67 блокировки и переключается электропневмоклапан 19 в по. ожснис, соответствующее подключению регулятора 9 к проточной камере 14 элемента 11. Давление настройки регулятора 9 необходимо увеличить до величины, превышающей давление срабатывания системы 23 сигнализации. Одновременно иа выходе 28 последней и на блоке 64 сигнализации появляется сигнал, соответствующий заполнению пневмосистемы газом. Процесс заполнения пневмосистемы до нового значения давления настройки регулятора 9 аналогичен начальной и конечной фазам заполнения пневмосистемы аппарата газом.1303165 фиг Составитель Редактор Т. Парфенова Техред И. ВеЗаказ 1239/6 Тираж 596ВНИИПИ Государственного комитета СС113035, Москва, Ж - -35,Производственно.полиграфическое пред Н. Андриенкорес Корректор М. СамборскаПодписноеСР по делам изобретений и открытийРаугпская наб., д. 4/5приятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4