Устройство для испытания искусственных клапанов сердца

(46) 15.07,87. Вюл. 11 (72) И.И.Н)рченко и О. (53) 615.475 (088.8) (56) Авторсксе сидет9 1045451 кл, А 61 1. Перимо иство ССС/22 1981,м. Измеряет затем объе я испытаниеудар- а 10 регур итации п о на зак иццвание, гцовенцое и котором прои дит 1 з.п растание лен-лы, 2 ил ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) УСТР 011 СТВО 1;с ИСПТАНИЯ ИСКУС - СТВЕНН 1 Х КПАПАНОВ СЕРДЦА (57) Изобретение предназначено для испытания искус.с.твеццых клапанов сердца (ИКС) и поышает точность из - мерения параметров клапана путем обеспечения постонного перепада да- пения на клапане в период всасываци. Устройство содержит напорную емкость 1, насос 2, преобразователь 3 давления, регуляторы 4 и 5, распределители б и 7, с ецс ра гор 8, источник 9 давления и блок 10 контроля параметров испытаний. В обойму 19 насоса 2Л 80132309 омесяеисиытуемь 1 ИМ, 20. Регулятор4 давлеция ключает задатчик 33 давс. и, а регу стор 5 - задатчик 37лансси с умматор 38, ресивер 40 игссслитель 39 мощности, содержащийжс.ксс 1 р 50 с дифАузором 55, исполнительый механизм 51 с пассивными камерами 60 ц 61 и рабочими камерами62 и 63, образованный блоком мембран.Режим испытаний задается распределитслем 7. В Лазе всасывания с помощьюраспределителя 6 клапан 20 открывается, жидкость из емкости 1 переливаетс в камеры насоса 2. Давление поникается на входе ИКС и на выходе регулятора 5, Перепад давления на ИКСосгается постоянны сяцый объем клапана, мУстройство относится к медицинской технике и может быть использовано для испытания искусственных клапанов сердца.ель изобретения - повышение точности измерения параметров клапана путем обеспечения постоянного перепада давления на входе клапана в период всасывания.На фиг. изображена принципиаль О ная пневмогидравлическая схема устройства для испытания искусственных кзапано ердца; на фиг.2 - схема усилителя мощности.Устройство для испытания искусственных клапанов сердца содержит напорную емкость , диафрагменный насос 2, преобразователь 3 давления, регуляторы 4 и 5 давления, трехходоые распределители 6 с электрическим 20 и 7 с ручным управлением, генератор 8 управляющих импульсов, источник 9 давления и блок 10 контроля параметров испытаний. Кроме того, устройство снабжено электрическим регуляторомтемпературы рабочей жидкости и бпоком контроля времени задержки открытия запирающего элемента (не показаны).11 апорная емкость 1 состоит из трубчатого корпуса 11, выполненного из 30 оптически прозрачного материала, на боковую поверхность которого нанесена измерительная шкапа 12, и успокоителя 13 колебаний поверхности уровня жидкости. Кроме того, напорная емкость 1 снабжена противопыльным фильтром (не показан).Диафрагменный насос 2 содержит мембранную камеру 14, разделенную мембраной 15 на рабочую 16 и пневматиО ческую 17 полости, управляемый клапан 18 и обойму 19, в которую устанавливают испытуемый клапан 20. Стенки обоймы 19 выполнены из оптически прозрачного материала. Это позволяет производить с помощью кинофотосъемка или визуально оценку работоспособности испытуемых клапанов. Управляемый клапан 18 представляет собой одномембранный элемент с соплом 21, проточный о 22 и глухой 23 камерами, которые разделены мембраной 24. Мембрана 24 и сопло 21 образуют гидравлический контакт клапана 18. Геометрические размеры клапана 18, ход и масса мембраны 24 выбираются из расчета обеспечения его высокого быстродействия и минимального перепада давления на ммбран .4 при котором происходит замыкание (ра гмыкание) гидравлического контакта, Рабочая полость 16 соединена с выходом клапана 20 и проточной камерой 2. Пневматическая по лость 17 соединена с выходом распределителя 6, вход клапана 20 и сопло 21 соединены с напорной емкостью 1 а глухая камера 23 соединена с выходом распределителяПреобразователь 3 давления состоит из одномембранного элемента 25 и нерегулиру мого дросселя 26. Одно- мембранный элемент 25 содержит глухую камеу 27, сопло 28, установленное в проточной камере 29 и образующее совместно с мембраной 30 переменный дроссель соило - заслонка. Глухая камера 27 соединена каналом с входом клапана 20, вход дросселя 26 соединен с источником 9 давления а выход - с проточной камерой 29, Кроме того, преобразователь 3 снабжен устройством для удаления воздуха из глухой камеры 27 (не показано).Преобразова;ель 3 преобразует гидростатическое давление жидкости на входе клапана 20 в непрерывный пневматический сигнал давления согласно выражениюРе Рс угде Р - давление газа на выходе 31преобразователя 3; Р - х - давление столба жидкости на входе 32 преобразователя 3Проводимости дросселя 26 и переменного дросселя сопло - заслонка преобразователя 3 а также жесткость мембраны 30 и длина канала между глухой камерой 27 и входом клапана 20 выбираются из условия обеспечения его устойчивой работы (беэ автоколебаний) и высокой чувствительности.Регулятор 4 давления содержит соединенные последовательно задатчик 33 давления, пневмоповторитель 34 со сдвигом, усилитель 35 мощности и ресивер 36. Выход регулятора 4 давления подсоединен к одному из входов распределителя 6 и к блоку 1 О контроля, а выход эадатчика 33 давления соединен также с блоком 10 контроля и с одним из входов распределителя 7, при этом другой вход распределителя 7 подключен к источнику 9 давления,Регулятор 5 давления состоит из задатчика 37 давления, мембранного(к.ря 7) с ое 1)цец Г атмосферой цри .го поцо;игост дтм(сферцсо к)наля )ыбиряется из рдсчта ОГспецгни у( тойчиной рзботы сумматора 38.11 1итс.ьцьц хоп кдм(рь( 4 Г) сумматорд 38 пдключ(ц к нюхеу 31 прсобра- :51)дтля 5 1 явлен) , д с 011(1 д чч и ч 5,с 11 р( (:иер6 и 1;ыби)я,.( (1 1 у( .01 и) Об(.Гцч(гци 51 устО 1 чи1 дбо г 1 усцтс ге и 35 и 3" мощцосн црехдцых ркигдх (н начале фаз агцтдния 1 сясьация цдсосд 2) и ( ос 5,1(и10 - 1 обьемон полости7,цгов(ьн) заддтч. )в 33 и 37 дав( и и 5. ус т дц д лиц дг Г я ц Обходи ь(д Ниц (я сихо( и хов( кцацдца20 соогвстствеццо в фд )дх нагнетания г в(;)И 1 И 1 я цлд:., При этом ддвч(лц( цд выходе клапана О н фазецд Иетян)я опрлепя( тся разностью ;(долг цй н рабочей полости 16 каме;и 1) и ца гыхсле напорной емкости 1.:1 д ециг н полости 16 н )тот прог(; ж; Ок )р( мс гц соо гнетстнует;)днле н полости 17. В фазе цдгнетдция д(1(Иие н полости 17 формируется регулятором ч) давления без учета поцяи(ния уровня жидкости в цапорцой емкости 1 н этот промежуток времени, причем величиной повье(ения гидроста(5 ческого даглеция на входе клапана 20 и 5-за повьшения уронця жи;кости в напорной емкости 1 можно пренебречь, тдк как оця составляет несколько процентов от необходимого номицдльцого значения давления на выходе к:дпца 20,Давление ца входе клапана 20 в фазе нсасывания определяется разностью на кыходе напорной емкости 1 и в рабочеи полости 16 камеры 14 при этом давление в полости 16 в этот промежу132309 Ри Р зди ток времени равно давлению в полости17. В фазе всасывания давление в полости 17 формируется регулятором 5давления с учетом понижения уровняжидкости в напорной емкости 1 в этотпромежуток времени, причем величинойпонижения гидростатического давленияжидкости на входе клапана 20 из-эапонижения уровня жидкости в напорнойемкости 1 пренебречь нельзя, так как 10оца сравнима с необходимым номинальным значением давления на входе испытуемого Клапана 20.Из расчета обеспечения необходимой скорости нарастания давления на 15выходе клапана 20 и надежного замыкания гидравлического контакта клапана 18 давление в полости 17 камеры 14 должно превышать давление вкамере 23 ца 30-50 мм рт.ст. Указанцая величина превышения давления задается с помощью пневмоповторителя34 со сдвигом.Клапан 18 расположен ниже испытуемого клапана 20, при этом его мембраца 24 расположена параллельноцентральной оси симметрии клапана 20,а расстояние между ними выбираетсяиз условия обеспечения равенства гидростатического давления столба жидкости перепаду давлений на мембране24 при котором происходит замыкание(размыкание) гидравлического контакта клапана 18.Лля того чтобы давление на выходе 31 преобразователя 3 давления соответствовало давлению ня входе испытуемого клапана 20, мембрана 30 одномембранного элемента 25 и центральная ось симметрии клапана 20 должны 40быть расположены в одной горизонтальной плоскости,В качестве генератора 8 управляющих импульсов использован источникэлектрических импульсов с регулируемой частотой и длительностью пульсаций, при этом амплитуда импульсовдолжна соответствовать рабочему напряжению управляющего электромагнитараспределителя 6, 50Устройство для испытания искусственных клапанов сердца работает следующим образом.Фаза всасывания насоса 2 определяется наличием электрического импульса на выходе генератора 8. Отсутствиеимпульса на выходе генератора 8 соответствует фазе нагнетания насоса 2. 8 6Режим испытаний задается положением распределителя 7, При положении распределителя 7, показанном на фиг. 1, измеряется ударный объем испытуемого клапана 20. В этом положении распределителя 7 глухая камера 23 клапана 18 соединяется с выходом задатчикя 33 давления, В напорной емкостиустанавливается номинальный уровень в минимальном объеме полости 16 камеры 14. Генератором 8 задается необходимая рабочая частота и длительность фазы всасывания.1В фазе нагнетания распределитель 6 находится в положении, соответствующем подключению полости 17 камеры 14 к вьгходу регулятора 4 давления. Давление в полости 17 возрастает. Одновременно возрастает давление и в рабочей полости 16 камеры 14.При повышении давления в цей до величины, равной гидростятическому давлению жидкости на выходе няпрцой емкости 1 (входе кляияця 20) или лревышаюшеи его, испытуемый клапан 20 закрывается. При давлении в полости 16, равном давлению н глухой камере 23 клапана 18 или превышающем его, гидравлический контакт замыкается и жидкость из целости 6 через проточную камеру 22 и сопло 21 переливается в напорную емкость 1, а уровень жидкости в цей повышается до номинального. Одновременно повышается давление жидкости в глухой камере 27 и на выходе 31 преобразователя 3 давления. Сумматором 38 выполняется алгебраическая операция суммирования выходных давлений преобразователя 3 давления и задатчикя 37 давления, а усилителем мощности - операция повторения выходного давления сумматора 38 и усиление его по расходу. При этом реализуется логическая операция где Р, - давление ця выходе усилителя 39 мощности;Р - давление на выходе задатчи 3ка 37 давления,Учитывая соотношения где Н - номинальное значение уровняжидкости, определяемое расстоянием1323098 5 1 О минадьцого эцачеция;удельный вес рабочей жидкости;Ре- давление ца входе испытуемо -го клапана 20,получим реализуемую усилителем 39операцию Давление ца входе кпапаца 20 в этотпромежуток времени равно давлениюв гпухой камере 23 клапана 18, аследовательно, давпецию ца выходе задатчика 33 давпения. В фа е всасьцация распределитель 6 находится в по 15 20 25 поженци, соотве гствующем подкпюченцю полости 7 камеры 14 к выходу регулятора 5 давпеция. В этот момент давление на выходе рс гупятора 5 давпения равно а давпецие и полости 17 падает до це - дичины давпеця в ресивере 40. Одновременно падает и давление в полости 16. При давлении в полости 16,равном давлении в камере 23 клапана18 ипи меньшел. его, контакт размыкается, а при давлении в цей, равном давлению на выходе напорной емкости1, которое в этот момен г равно величине П ). (перепад давления ца клапане 20 равен н этот момент величине Р , ) ипи меньшем его, испытуемый клапан 20 открывается. Жидкость иэ напорной емкости 1 через клапан 20 переливается в цопость 16 камеры 14, и уровень жидкости в емкости 1 понижается относительно номинального.Одновременно на вепичццу зпонижается давление на входе клапана 20, в глухой камере 27 и на выходе 31 преобразоватепя 3, оцо равно в этот промежуток времени величине (Н-Ь), Одновременно понижается на эту же величину давпецие ца выходе регулятора 5. При этом перепад давления на клапане 20 в этот промежуток времени остается постоянным и ранен давлению настройки задатчика 37 давления. Ударный объем клапана 20 определяется разностью между номинальным и конечным (в конце фазы всасывация) уровнями жидкости в напорной емкости 1,от центральной оси клапана 20 до поверхности жидкости в напорной емкости 1;Ь - колебания уровня жидкости в напорной емкости 1 относитепьцо но 30 35 40 45 50 В фазе нагнетания распределитель 6 переключается в исходное положение, и цикл работы устройства повторяется.При положении распределителя 7, соответствующем подключению глухой камеры 23 клапана 8 к источнику 9 да- пения (гидравлический коцтакт кпапана 18 в фазах всасывация и нагнетания разомкнут), измеряется об ем регургитации.В этом же положении распредепитепя 7 цо при небольших значениях давпения на входе клапана 20 проводятся испытания искусственных клапановс ряда ца эакпинивацие при открытии запирающего элемента.При измерении объема регургитации ц напорной емкости 1 устацавпинается с зазором иипицдрическое тело заданного объема. В напорной емкости 1 устанавливается номицапьцый уровень жидкс сти при максимапьцом объеме полости 16 камеры 14. Генератором 8 задается необходимая частота и дпитепьность фазы нагнетания. С помощью пцевмоповторителя 34 со сдвигом устацавпивается давление ца выходе усипитепя 35 мощности, равное давлению настройки эадатчика 33 давления,В фазе нагнетания распределитель 6 находится в положении, соответствующем подключению полости 17 камеры 14 к выходу регулятора давпения 4, Давление в полости 17 возрастает. Одновременно возрастает давление и в рабочей полости 16 камеры 14При повышении давления в ней до величины равной гидростатическому давлению жидкости на выходе напорной емкости 1 ипи превышающей его, испытуемый клапан 20 закрывается. В момент закрытия клапана 20 происходит обратный переток жидкости через него, что повышает уровень в напорной емкости 1, При дальнейшем повышении давления в полости 16 происходит переток жидкости в напорную емкость 1 и повышение уровня в ней над номинальным из-эа негерметичности клапана 20. На выходе регулятора 5 давления в этот промежуток времени формируется соответствующий уровень давпения с учетом изменения уровня жидкости в напорной емкости 1. В фазе всасывания распределитель 6 переключается в положение соответствующее подключению полости 17 к выходу регулятора 5 давления. Тогда, ",)т;( )ИЯ; , )дпд)70 З С(р;Иа СОДЕр)3 д)цЕЕ1( ,15 т)с 3) ,сИНЫЙ Нд.:ОС.:, 060 Й".1" ,С: 3 ГИЫТуСЗ -г Р 7 т ):т 1)т)3130".лИГ) 531)тЯ ГтсДПаиЕДИ )риугз (7)К)г(Ь, И 3 ИГ)ОД НаСС)Са С ГЕИЕт)ДРОтИРсаЗ 151 СЗ(тИХ ИМИУЗЬ СОВ И ЗСГУЗТ РОМ т;ДВЯЕНи, ТРСХХО;ОВ )й РаСПРЕ,Г 1 1:Ь ОДИН ВХО;1 КОТОС (.ОГДИ -11 Г Н ( Р ЕЗ,ГЯ ТОР ОМ;1 с 113 Л Е ИЯ 0 Т Л Итя я ( е с яГГ, чт), Г пе,т(ь)зИт)53)7)(НГ Г( ТОИОС )1 1:31 СрЕИИЯ Пар дЯЕТ 1 т)И КДт; 1 Д 1 т, 1 (г ОС)Г)т(цсГт)1 Я И( О- ,)1 Гипс)1 О пГГдт)Г);(д 131 И)г )д Гзхз)5Гт,.1 идиа 1 т иср)10; )Г ЯГ 1)дни 510110Г Г г",) )( с и 1) ) т Г)(.",; а Вз н) л. О 7т )т и с);1 е , т )к 1 Г 05 К сз к т 0 5) с с 0 пл 0 м4 Г) )ИИ"13),т Ид Гт;бЛ;07 т ЛГ)(1)сз)у 10;)ОМ И И( т)0 ИИ(Т 1 И 7 ( Х(31)И 3 Л) ГУСТО)Ий и) мембран, которые делят корпус на пассивиье и рабоис камеры такчто ГЗ),)УЗОР РаСИОЛО;-",ЕН и ОДНОЙ ИД Пае сГзнтх камср и обрадует с блоком мелбран перел)Г)итпй Дроссель Гопло "и;оика, пдс сиИыс камеры сообГен)дт.)ос(зеро 1 о;)цд и з рабочих камерСО)ц)сна С Ирт)Сця,тм ИатрубКОМ Л ВЫ 5 Г хс) л си)цтс ля моя;ности, а Другаяг гс) )ХС)Г,ОМ132 И)98 б 7 И 6 Г бд Составитель Л.ПоповТехред Л.Сердюкова Корректор Е.Рошко Редактор М,11 иткина Заказ 2892/6 Тираж 595 ПодписноеВЕ 111 ПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектнаоектная 4