Аппарат искусственного кровообращения

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 09) И 1) с 594 А 61 М 1/1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт медицинского приборостроения и Всесоюзный научныйцентр хирургии(54)(57) АППАРАТ ИСКУССТВЕННОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ, содержащий оксигенатор,теплообменник, артериальный насосныйблок с устройством управления в виде двух концевых выключателей, переключателя, двухпозиционного распределителя и регулятора производительностй и линии отсоса крови изоперационной раны, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью обеспечения перехода с искусственного кровообращения на вспомогательное, онснабжен кардиосинхрониэатором, двумя электропневматическими преобразователями и десятиходовым трехпознционным распределителем, соединяющим выход оксигенатора и вход теплообменника с артериальным насосным блоком, устройство управлениякоторого дополнительно содержитдвухпоэиционный распределитель, дванормально .открытых клапана, переключатель с ручным управлением ирегулятор ударного обема, при этомвыходы двухпозиционных распределителей соединены с приводными камерами артериального насосного блока,а их входы соединены с выходом регулятора производительности черезнормально открытые клапаны, управляющие входы которых подключены кконцевым выключателям, выход переключателя с ручным управлениемподключен к управляющим входам двухпозиционных распределителей, одинего вход соединен с выходом кардиосинхронизатора, а другой - с выходом переключателя.217418 2.1Изобретение относится к медицинской технике, а именно к аппаратуре искусственного кровообращения и может найти применение для осуществ" ления в условиях как обычных кардио- хирургических операционных, так и барокамер полного искусственного кровообращения при операциях на от" крытом сердце и для проведения. вспомогательного кровообращения как до, так и после операции.Цель изобретения - обеспечение перехода с искусственного кровооб" ращения на вспомогательное.На чертеже представлена схема предлагаемого аппарата.Аппарат содержит оксигенатор 1 крови, выход которого соединен через десятиходовой трехпоэиционный распределитель 2 с входами артериального мембранного насосного блока 3, а вход - с выходом сосуда 4 резервной крови, входы которого подключены к выходам насосов-отсасывателей 5. Выходы артериального насосного блока 3 соединены через распределитель 2 с входом теплообменника 6, а дозатор 7 газов подключен к газовому входу оксигенатора 1 крови, Артериальный насосный блок 3 подключен также к выходам его системы 8 управления, входы которой подключены к выходам электропневматических преобразователей 9 и 10, причем входы последних подключены соответственно к прямому и инверсному выходам кардиосинхронизатора 11.Артериальный насосный блок 3 содержит две насосные головки 12 и 13,.каждая из которых включает соответственно приводные камеры 14 и 15, мембраны 16 и 17, насосные камеры 18 и 19, причем мембраны 16 и 17 установлены соответственно на штоках 20 и 21. Насосные камеры 18 и 19 снабжены входными 22 и 23 и выходными 24 и 25 клапанами соответственно, а камера 18 - дополнитель" ным выходным штуцером 26.Система 8 управления артериальным насосным блоком 3 состоит иэ двух концевых выключателей 27 и 28, переключателя 29, трехходово 1 о двух- позиционного распределителя 30 с ручным управлением, нормально закрытого 31 и нормально открытого 32 трехходовых двухпозиционных распределителей, двух нормально открытых клапанов 33 и 34, регулятора производительности 35 и регулятора ударного объема, выполненного в виде коромысла Зб, по концам связанногосо штоками 20 и 21 насосного блока3 при помощи кулисных механизмов37 и 38 и в средней части закрепленного на подвижной оси 39 вращения,Выход концевого выключателя 27 соединен с одним иэ входов переключателя 29 и с управляющим входом нормально открытого клапана 34, а выход концевого выключателя 28 с вторым входом переключателя 29 и с управляющим входом нормально открытого клапана 33. Выход переключателя 29 соединен через распределитель ЗО с управляющими входами нормально закрытого 31 и нормальнооткрытого 32 распределителей, входывозврата которых соединены с выходомэлектропневматического преобразователя 10, вход которого соединен с инверсным выходом кардиосинхрониэатора 11, прямой выход которого подключен через электропневматическийпреобразователь 9 к второму входураспределителя 30 с ручным управлением, Выход регулятора 35 проиэводительности подключен через нормально открытый клапан 33 и нормальнозакрытый распределитель 31 к приводной камере 14 насосной головки 12 ичерез нормально открытый клапан 34 и нормально открытый распределитель 32 - к приводной камере 15 насоснойЗ 5,головки 13. Насосы-отсасыватели 5 состоят из насосных головок 40 и 41, включающих каждая соответственно приводные камеры 42 и 43, мембраны 44 и 45, насосные камеры 46 и 47, причем мембраны 44 и 45 соединены между собой штоком 48, в средней части которого закреплен рычаг 49, Насосные камеры 46 и 47 снабжены входными 50 и 51 и выходными 52 и 53 клапанами.Система управления каждым насосом-отсасывателем 5 состоит из двух конечных выключателей 54 и 55, переключателя 56, четырехходового двух- позиционного распределителя 57 и регулятора производительности 58.Выходы конечных выключателей 54 и 55 соединены соответственйо с входами переключателя 56, выход которого подключен к управляющему входураспределителя 57. Выход регулятора58 производительности соединен с1217входом распределителя 57, а выходыпоследнего - соответственно с приводными камерами 42 и 43 насосных головок 40 и 41.Аппарат содержит также магистрали 59 и 60 для подключения сосуда 4 резервной крови и выхода теплообменника 6 соответственно к вене и артерии больного и магистрали 61 и 62 для соединения выходов насосов-отсасывателей 5 с сосудом 4 резервной крови. Магистрали 63 и 64 служат для периодического подключения входов насосов-отсасывателей 5 к полости раны больного.Аппарат работает следующим образом.Режим полного искусственного кровообращения: кардиосинхронизатор 11 выключают, десятиходовой трехпозиционный 2 и трехходовой двухпозиционный 30 распределители устанавливают в первую позицию. При этом распределитель 2 коммутирует выход оксигенатора 1 с входными клапанами 22 и 23 насосного блока 3, а вход теплообменника 6 - с выходными 24 и 25, штуцер 26 - с закрытым ходом распределителя 2, а распределитель 30 - выход переключателя 29 с управляющими входами распределителей 31 и 32. В исходном состоянии системы 8 управления насосным блоком 3 нормально закрытый распределитель 31 закрыт, а нормально открытый распределитель 32 и клапаны 33 и 34 открыты. При этом приводная камера 14насосной головки 12 сообщается черезраспределитель 31 с атмосферой, априводная камера 15 насосной головки 13 сообщена через распределитель 32 и клапан 34 с выходом регулятора 35 производительности. Магистраль 59 подключают к вене больного, по которой кровь самотеком поступает в сосуд 4 резервной крови, оттуда в оксигенатор 1, где она насыщается кислородом, поступающим из доэатора 7 газов, и из оксигенатора 1 через распределитель 2, клапаны 22 и 23 - в насосные камеры 18 и 19, откуда затем через клапаны 24 и 25 и распределитель 2 - в теплообменник 6 и магистраль 60, которую затем подключают к артерии больного.При включении системы 8 управления насосным блоком 3 газ с регулятора 35 производительности поступает через нормально открытый клапан 1015го25303540455055 418 434 и нормально открытый распределитель 32 в приводную камеру 15 насосной головки 13. Под воздействием газа мембрана 17 перемещается, нагнетая кровь через клапан 25, распределитель 2, теплообменник 6 и магистраль 60 в артерию больного. Мембрана 16 насосной головки 12,кинематически связанная с мембраной 17, в это время перемещается в противоположную сторону, всасывая кровь из оксигенатора 1 через распределитель 2 и клапан 22 в насосную камеру 18 этой головки. При достижении мембраной 16 заднего крайнего положения срабатывает концевой выключатель 27, импульсный сигнал которого поступает на один из входов пере" ключателя 29 и на управляющий вход нормально открытого клапан 34, который закрывается и прерывает доступ газа из регулятора 35 производитель" ности в приводную камеру 15 насосной головки 13, предотвращая ее от излишнего переполнения газом. По импульсному сигналу концевого выключателя 27 переключатель 29 вырабатывает единичный сигнал, который проходит через распределитель 30 и поступает на управляющие входы нормально закрытого и нормально откры" того распределителей 31 и 32. Послед-. ние меняют свои положения, в результате чего газ из приводной камеры 15 насосной головки 13 сбрасывается через распределитель 32 в атмосферу, а в приводную камеру 14 насосной головки 12 поступает газ с выхода регулятора 35 производительности через нормально открытый клапан 33 и распределитель 31. В результате этого мембрана 16 перемещается в сторо.ну крайнего переднего положения, вытесняя кровь из насосной головки 18 через клапан 24, распределитель 2, теплообменник 6 и магистраль 60 в артерию больного. Одновременно мембрана 17 насосной головки 13 перемещается в сторону заднего положения, всасывая кровь из оксигенатора 1 через распределитель 2 и клапан 23. При достижении мембраной 17 насосной головки 13 крайнего заднего положения срабатывает конечный выключатель 28, с выхода .,которого импульсный сигнал поступает на второй вход переключателя 29 и на управляющий вход нормально открытого клапана 33, который в результате217418 бви, Одновременно мембрана 44 насосной головки 49 перемещается в проти"воположную сторону, всасывая кровьиэ полости раны через магистрали 63 3 1 этого закрывается и прекращает доступ газа в приводную камеру 14 насосной головки 12. По импульсному сигналу концевого выключателя 28 на выходе переключателя 29 будет нулевой сигнал, и распределители 31 и 32 возвращаются в исходное поло. Работают они следующим образом. В исходном положении распределитель 57 соединяет приводную камеру 43 насосной головки 41 с выходом регулятора 58, а приводную камеру 42 насосной головки 40 - с атмосферой, При вклю чении насоса-отсасывателя 5 газ с регулятора 58 производительности поступает через распределитель 57 в приводную камеру 43 насосной головки 41. Под воздействием этого55 . газа мембрана 45 перемещается, вытесняя кровь через клапан 53 и мажение, в результате чего газ изприводной камеры 14 насосной головки 12 сбрасывается через распредели" тель 31 в атмосферу, а в приводную камеру 15 насосной головки 13 газ поступает через клапан 34 и распределитель 32 с регулятора 35 производительности, и цикл работы артериального насосного блока в режиме полного искусственного кровообращения повторяется.При этом регулирование величины ударного объема осуществляется перемещением оси 39 вращения коромысла36 относительно концевых выключате" лей 27 и 28. При приближении оси 39 к выключателям 27 и 28 уменьшаетсявеличина хода мембран 16 и 17, апри удалении оси от выключателей 27и 28 величина хода увеличиваетсяТаким образом реализуется регулирование величины ударного объема, которая пропорциональна величине ходамембран 16 и 17, причем изменениевеличины ударного объема не влияет практически на производительность насоса, так как задние крайние положения мембран при этом всегда постоянны. Регулирование производительности насоса осуществляется регулятором 35 производительности ,дроссельного типа. Насосы-отсасыватели 5 в режимеполного искусственного кровообраще"ния предназначены для отсасываниякрови из полости раны и возврата.ее в систему "аппарат-больной". гистраль 61 в сосуд 4 резервной кро 51 О20ЗО и клапан 50. При достижении мембраной 44 крайнего заднего положениясрабатывает конечный выключатель 55,по импульсному сигналу которогона выходе переключателя 56 будетединичный сигнал, который меняетсостояние распределителя 57, в результате чего газ из приводной камеры 43 насосной головки 41 сбрасы"веется в атмосферу, а в приводнуюкамеру 42 насосной головки 40 начинает поступать газ с регулятора 58производительности. Иембраны 44 и45 начинают перемещаться в обратнуюсторону, в результате чего кровьиз насосной камеры 46 через клапан52 по магистрали 61 поступает всосуд 4 резервной крови,а в насосную камеру 47 кровь поступает изполости раны через магистрали 63и клапан 51. При достижении мембраной 44 насосной головки 40 заднегокрайнего положения срабатывает конечный выключатель 54, по импульсному сигналу которого на выходе переключателя 56 будет нулевой сигнал,в результате чего распределитель57 вернется в исходное положение,и цикл работы насоса-отсасывателяповторяется. Аналогично работает второй насос-отсасыватель 5.В режиме вспомогательного кровообращения по методике веноартериальной перфузии аппарат работает следующим.образом.Иагистрали 59 и 60 по-прежнему, как и при полном искусственном кровообращении, подключены соответственно к вене и артерии больного. Распределитель ЗО с ручным управлением переключают во вторую позицию. При этом выход переключателя 29 подключается к закрытому ходу распределителя ЗО, а выход электропневматичес" кого преобразователя 9 - к управляющим входам распределителей 31 и 32, в результате чего, если даже на управляющих входах в момент переключения распределителя 30 был единичный сигнал, он станет нулевым, так как эти входы сообщатся через электропневматический преобраэова" тель 9 с атмосферой. Распределители1217 25 31 и 32 при этом займут исходное положение, при котором выход регулятора 35 производительности подключается через клапан 34 и распределитель 32 с приводной камерой 155 насосной головки 13, а приводная ,камера 14 насосной головки 12 сообщается через распределитель 31 с атмосферой. Под воздействием газа мембрана 17 насосной головки 13 переместится в переднее крайнее положение, а мембрана 16 насосной головки 12 - в крайнее заднее положение. При достижениимембраной 16 крайнего заднего положения сработа 15 ет концевой выключатель 27, сигнал которого закроет клапан 34, и доступ газа с регулятора 35 производительности в приводную камеру 15 насосной головки 13 прекратится, насосный блок 3 остановится. По сигналу концевого выключателя 27 на выходе переключателя 29 появляется единичный сигнал, который не проходит через распределитель 30, и поэтому состояние распределителей 3.1 и 32 не меняется. Насосный блок 3 будет на" ходиться в ждущем режиме до тех пор, пока не появится электросигнал с прямого выхода кардиосинхронизатора 11. Потом переключают во вторую позицию распределитель 2, который в этом случае коммутирует выход оксигенатора 1 с входным клапаном 22 насосной головки 12, вход теплообменника - с ее выходным клапаном 24, штуцер 26 - с закрытым ходом распределителя 2, входной 23 и выходной 25 ;клапаны: насосной головки 13 - с атмосферой. После переключения распределителя 2 во. вторую позицию включают кардиосинхронизатор 11. Если при этом электросигнал появится на инверсном выходе кардио- синхронизатора 11, что соответствует фазе сердечной систолы больного, 45 то с выхода электропневматического преобразователя 10 поступает единичный пневматический сигнал на входе возврата в исходное положение распределителей 31 и 32, которые в это время и находились в этом положении. Поэтому в состоянии насосного блока изменения не произойдет, он по-прежнему будет находиться в ждущем режиме. Возможность насосного блока 3 находиться вждущем режиме обеспечивает безопасность вспомогательного кровообращения как в период пуска,4188так и в случае исчезновения электро- сигнала, так как при этом насос не препятствует естественному кровотоку. Если в момент включения кардиосинхронизатора 11 появится сигнал на прямом выходе, что соответстувет фазе сердечной диастолы больного, то с вйхода электропневматического преобразователя 9 единичный пневмосигнал поступит на управляющие входы распределителей 31 и 32, которые поменяют свое первоначальное положение на второе, в результате чего выход регулятора 35 производительности подключится через клапан 33 и распределитель 31 к приводной камере 14 насосной головки 12, а приводная камера 5 насосной головки 13 сообщается через распределитель 32 с атмосферой. Под воздействием газа мембрана 16 насосной головки 12 начинает перемещаться в переднее положение, вытесняя кровь из насосной камеры 18 через клапан 24, распределитель 2, теплообменник 6 и магистраль 60 в артерию больного. Мембрана 17 насосной головки 13 в это время перемещается в заднее положение. При достижении мембраной 17 крайнего заднего положения срабатывает концевой выключатель 28, по сигналу которого клапан 33 закроется, прекратив доступ газа в приводную камеру 14 насосной головки 12, и она остановится, При наступлении фазы сердечной систолы на прямом выходе кардиосинхронизатора 11 будет нулевой электросигнал, а на инверсном выходе - единичный. Единичный сигнал преобразуется электропневмопреобра-зователем 10 в пневматический и онпоступает на входы возврата распределителей 31 и 32, благодаря чему они возвращаются в первоначальное положение. В результате этого газ из приводной камеры 14 насосной головки 12 сбрасывается в атмосферу через распределитель 31, а газ с выхода регулятора 35 производительности поступает через клапан 34 и распределитель 32 в приводную камеру 15 насосной головки 13, и мембрана 17 переместится в переднее положение, а мембрана 16 в заднее. При этом кровь из оксигенатора 1 поступает в насосную камеру 18 насосной головки 12. При достижении мембраной 16 крайнего заднего положения срабатывает концевой выключатель27, по сигналу которого закрываетсяклапан 34, прекращая доступ газа вприводную камеру 15 насосной головки13. После этого насосный блок 3будет находиться в неподвижном состоянии до тех пор, пока не наступитМсердечная диастола и не появитсяэлектросигнал на прямом выходе кардиосинхронизатора 11, с появлениемкоторого цикл работы насосного блока3 в режиме веноартериальной перфузииповторяется. Таким образом, в этомрежиме работы аппарата кровь, по" , ступавшая самотеком по магистрали59 через сосуд 4 резервной крови воксигенатор 1, в период сердечной сис"толы всасывается в насосйую камеру18 насосной головки 12, а в периодсердечной диастолы она вытесняется,из нее в артерию больного. Насоснаякамера 19 насосной головкм 13 в этовремя всегда сообщена через распределитель 2 с атмосферой. Объем кро"ви, подаваемой насосным блоком 3за цикл, регулируется регуляторомударного объема аналогично тому,как в режиме полного искусственногокровообращения.В режиме артерио-артериальнойконтрпульсацин аппарат работает сле, дующим образом. Переключение аппарата с полногоискусственного кровообращения на режим артерио-артериальной контрпульсации осуществляется так же как ив режиме вено-артериальной перфузии.Отличие заключается лишь в том, чтораспределитель 2 переключают в третью позицию, а магистраль 59 отключают от больного. При этом распреде литель 2 коммутирует между собойвходной 22 и выходной 24 клапанынасосной голонки 12, штуцер 26 спомощью того же распределителяподключается к входу теплообменника 15 6, а входной 23 и выходной 25 клапаны насосной головки 13 сообщаютсяс атмосферой. После включения кардиосинхронизатора 11 работа электропневматических преобразователей 9 2 О и 10 и системы 8 управления насос"ным блоком 3 происходит аналогичноработе ее в режиме веноартериальнойперфузии. При этом насосная головка12 в период сердечной систолы заби рает кровь из артерии больного черезмагистраль 60 и теплообменннк 6, а впериод сердечной диастолы эта кровьэтой же головкой нагнетается в артерию через штуцер26, теплообменник 6 и магистраль 60..Дылы ак оектная Филиал ППП "Патент", г.ужгород,8 Тираж 659 ПодписноВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5