Искусственное сердце

О П И С А Н И Е 404196ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К ПАТЕНТУ Зависимый от патентаитет 31,Х 11,1 щия осударственныи комитетСовета Министров СССРло делам изооретенийи открытий УДК 615.475(088.8 6.Х. иков та опубликования описания 25.111,197 Авторизобретения ИностранецПьер Лавинь(Франция) Заявител омисс СКУССТВЕННОЕ СЕРДЦЕ ата толк 1 е,55 ановлеццого в Изобретение относится к медицинской технике, а именно к аппарату искусственноесердце.Известны аппараты искусственное сердце,содержащие насос по крови, гидравлическоеустройство, двигатель с поршнем и радиоизотопный источник энергии. У известных аппаратов, одпако, относительно большие вес и габариты, недостаточная надежность в работе.Кроме того, они не обеспечиваот кривую из. 10менения давления во времени, близкую к физиологической, т. е. не обеспечивают хорошуюгемодицамику,Предлагаемое искусственное сердце отли.чается от известных тем, что опо снабжено 15механизмом релаксации, установленным между поршнем двигателя и гидравлическим устройством, магнитами для возвращения поршня двигателя в исходное положение, установленными на корпусе и поршне двигателя различными полюсами друг к другу выпускнымклапаном, установленным на поршне двигателя и имеющим упругие средства возврата воткрытое положение, упором для открытиявпускного клапана; гидравлическое устройство содержит поршень, помещенный в цилиндр с двумя отсеками, отделенными поршнем, причем один из отсеков имеющий двеизолированные камеры, соединен с нагнетающими камерами насоса по крови, а другой - ЗО с всасывающими камерами насоса по крови.Механизм релаксации содержит у пругн орган, заключенный между двумя стаканами, один из которых связан с поршнем двигателя, а другой с поршнем гидравлического устройства, два упора, ограничивающих расстояние между стаканами, средства временной фиксации стакана, связанного с поршнем двигателя, средства его расфцксациц в конце хода упругого органа,Средства временной фиксации содержат защелку, находящуюся ца упругой пластинке, жестко соединенной со стаканом, связанным с поршнем двигателя, и гашетку, соединеную с корпусом сердца. Средства расф 51 ксацн могут бь 1 ть выпол. цены в виде пальца, соединенного со стакаом, связанным с поршнем гидравлического устройства.Упругие средства возврата выпускного к.шпана выполнены из двух магнитов, ус 55 цовтенных навстречу друг другу полосами одинаковой полярности.Упор для открытия впускного кланна представляет собой подвижный аксиальцо расположенный па поршне двигателя толкаптель с упругими средствами.Упругие средства для возврвыполнены в виде магнита, устпоршне гидравлического ус.ройства и ферромдгннного кольца на толкателе.1-1 д фиг. 1 изображена принципиальная схема гидравлического устройства предлагаемого аппдрдта искусственное сердце; на фиг.2 - двигатель в разрезс; на фйг. 3 - упругие срсдствд впускного клапана; на фиг. 4 упругие средства для возврата толкателя.Предлагаемый аппарат искусственное сердце содержит насос по крови, камеры 1 и 2 которого являются нагнетаощими, а камеры 3 н 4 - всдсывающими, т, е. камеры 1 и 2 соотвстствуот правому и левому жслудочкл, д камеры 3 и 4 - правому и левому предсердиям.Каждая нз перечисленных камер имеет оболочку 5, сообщающуюся с гидравлическим устройством 6 и с трубопроводами 7 и 8, в которых имсотся искусственные шариковые клапаны 9. Трубопровод 7 установлен между полой веной и легочной артерией и присоеднястся и камерам 1 и 3, а трубопровод 8 установлен между легочной веной и аортой и прпсосдиняется к камерам 2 и 4. Внутри каждой камеры насоса по крови имеется гибкая псрсгородка 10 (мембрана), отделяющая отсек 11, наполненный кровью, ог отсека 12, наполненного промежуточной жидкостью для псредачи давления. Гидравлнчсскос устройство 6 содержит поршень 13, номеценны в цилиндр с двумя отсеками 14 и 15, отдслснн.п поршнем 13. Отсек 14 имеет дгс нзолироваиыс камеры 16 и 17. Камера 16 цилнндрнчсскдя, а камера 17 кольцевая и расположена вокруг камеры 16. Отсек 14 соединен с ндгнстаощии камерами 1 и 2 насоса по крови, а оСек 15 - с всасывающими камерамн 3 и 4, Поршень 13 движется при перемещении штока 18. Ооа отсека 14 и 15 гндрдвлчсского устройства заполнены пролежу он 1 жи,костью для передаи давления. Прн перемещении штока 18 вверх (по чсгтежу) нромекутоая Жидкость, содеркдщдяся в камерах 16 и 17, воздействует на гибкую перегородку 10 камер 1 и 2 и выталкивает нз ннх в трубопроводы 7 и 8 кровь - происходит ндгнегднис крови, содержащейся в желудочках искусственного сердца, При этом кровь отсасывастся в предсердия - камеры 3 и 4 благодаря действию промежуточной жндкосн, находящейся в отсеке 15 под поршнем 13, Когда направление перемсценя нггока 18 реверсируется, предсердия опорожиются в желудочки. Перемещение поршня вверх (но чертежу) соответствует систоле, а перемещение виз -- днастолс, Гидравлическое устройство приводит в действие абсолютно синхронным образом желудочки и предсердия искусственного сердца так, что с одной стороны оба желудочка находятся в фазе максимального наполнения кровью, когда оба предсердия находятся в фазе минимального наполнения кровью, а с другой стороны су.а объемов циркулирующей крови, содер 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 жащейся в желудочках и в предсердиях, постоянна.Шток 18 поршня 13 приводится в возвратно-поступательное движенис двигателем (фиг. 2), заключенным в корпус 19. В нижней части корпуса содержится рддиоизотопный источник 20 энергии, расположенный в камере 21. Камера 21 сообщается с редукционным цилиндром 22 двигателя через впускной клапан 23, который прижимается к его седлу упругими средствами, например, пружиной.В цилиндре 22 перемещается поршень 24 с упором 25, воздействующим на тарелку клапана 23, когда поршень 24 находится в своем нижнем положении. Поршень 24 связан со стаканом 26; имеющим упор 27. В конце рабочего хода вверх поршень 24 открывает отверстие 28 в цилиндре 22, благодаря которому пространство под поршнем 24 соединяется с пространством внутри корпуса 19 двигателя, В верхней части корпуса имеется капиллярный конденсатор 29, охлаждающиСя промежуточной жидкостью (которая сама охлаждается кровью). Внутренние степки корпуса также содержат капиллярную сеть для возвращения к конденсатору 29 следов конденсации, Конденсированная жидкость возвращается в камеру 21 посредством всасывающей трубки 30, снабженной обратным клапаном 31 и всасывающим и нагнетающим насосом.Камера 21 и цилиндр 22 теплоизолированы с помощью теплоизоляционного материала 32. Поршень 24 может быть снабжен устройством, обеспечивающим открытие впускного клапана 23. С этой целью поршень 24 оснащает. ся упором 25, который может представлять собой подвижный, аксиально расположенный на поршне 24 толкатель 33 с упругими средствами для его возврата, которые могут быть выполнены в виде магнита 34, установленного на поршне 24, и ферромагнитного кольца 35 на толкатсле, Уплотнение в поршне обеспечивается перегородкой 36, удерживаемой стопорным кольцом 37,Описаннос устройство работает следуощим образом.Когда поршень 24 доходит до конца при своем движении вниз, толкатель 33 касается клапана 23 и утапливастся в теле упора 25, так как сила магнита недостаточна для преодоления сил давления, оказываемых на клапане 23, Затем упор 25 входит в контакт с тарелкой клапана 23 и опускает его. Давление пара, проникающего в пространство под поршнем, уравновешивается с обеих сторон клапана 23, и толкатель 33 нод действием магнитных сил максимально выступает из упора, сильнее утапливает клапан 23, поддеркивая его открытым до тех пор, пока поршень 24 снова не отойдет от клапана при движении вверх. Во время обратного движения поршня (т. е. при его движении вниз), пар под поршнем может создавать противодавление, которое и тормозит движепие поршня,Для устранения этого поршень 24 может быть снабжен выпускным клапаиом 38 (фиг. 3), имеющим упругие средства возврата в открытое положение. Эти упругие средства возврата выполпепы в виде двух магнитов 39 и 40, один из которых установлен иа штоке поршня, а другой укреплен в теле поршня, при этом магниты устаиовлены друг против друга и обращены один к другому полюсами одинаковой полярности, При рабочем ходе поршня (т. е. движении его вверх), когда давление пара под поршнем выше его давления в корпусе двигателя, появляющаяся разность давлепий поддерживает выпускной клапан в закрытом положении. В конце рабочего хода давлепие в цилиндре 22 уменьшается, и пар выходит через отверстие 28 в корпус. При этом под действием магнитных сил клапан 38 открывается и оц остается открытым во все время обратного хода поршсия 24 до тех пор, пока поршень пе упрется во впускной клапан 23. В результате пар полностью выходит из пространства под поршнем через канал 41. Со иТоком 18 поршня 13 гидравлического устройства 6 связан стакан 42, снабженный упором 43. Между этим стаканом 42 и стаканом 26, связаппьтм с поршнем 24 двигателя установлен механизм релакс:ации, выполпеппый в виде упругого органа-пружины 44. Установленные па стаканах 26 и 42 упоры 27 и 43, взаимодействуя между собой, ограничивают расширение пружины 44 до значения, при котором остаточная сила ее сжатия соответствует кровяному давлению в конце систолы.Со стаканом 26 связана защелка 45, которая при движении поршня 24 вверх, (в коще его рабочего хода), входит в зацепление с гашеткой 46, жестко связанной с корпусом 19 двигателя, при этом осуществляется временная фиксация стакана 26, связанного с поршнем 24. Для осуществления его расфиксации служит палец 47, соединенный со стаканом 42. Этот палец освобождает защелку 45, когда пружина 44 заканчивает свое расширепие и стакан 42 находится в верхнем положении.Для возвращения поршня 24 двигателя в исходное положение служат магниты 48 и 49, один из которых установлен па стакане 26 поршня двигателя а другой иа корпусе двигателя. Эти магниты обращены один к другому противоположными полюсами.При относительном перемещении поршня 13 гидравлического устройства 6 и поршня 24 двигателя осуществляется также работа откачивающего-нагнетающего, насоса для повторного введепия конденсата в камеру 21. Этот насос выполнен в виде поршня 50, присоединенного к концевому утолщепию штока 18 одним или несколькими стержнями 51 и совершающего движение впутри каналов в цилиндре 52, прикрепленном к цилиндру 22 оболочкой 53 с пазами для прохода в них деталей крепления стакана 26 к поршню 24,Предлагаемый аппарат искусственное сердце работает следующим образом. В ис Следующая фаза функционирован ья соответствует ослаблепию действия пруспи.1 44. Поршень 24 и связанные с пим детали останавливаются защелкой 45, фиксирующей поршень. В иачале этой фазы пар из цлидра выпускается через отверстие 28, которое остается открытым около трети секунды. Зятем пружина 44, опираясь на стакан 26, воздействует на поршень 13, который выталкивает промежуточпую жидкость из камер 16 и 17. С медицинской точки эрен эта фаза соответствует систоле. Ее продолжительность практически устанавливается сопротивлением, оказываемым кровеносной системой человеческого организма, с одной стороны, и упругостью пружины 44, с другой стороны. Соответственный выбор этой пружины позволяет установить время систолы аппарата, практически равное времени систолы человеческого сердца, и падения давления во время систолического периода, которое напоминает ход соответствующей кривой в человсчсском сердце.В конце этой фазы давления в желудочках- камерах 1 и 2 находятся в отношении, которое, как в течение всей фазы, задацо сопротивче 11 иями кровеносных Сстех. 40 45 50 55 60 65 5 10 15 20 25 30 35 ходпом состоянии поршень 24 двигателя находится В сраИю Иизком положспии, В 1 ускной клапан 23 открыт, упоры 27 и 43 стака- пОВ 26 и 42 аходятся В коа 1 те 1 111)Оса 44 поддерживается в состоянии предваритсльного сжатия, магниты 48 и 49 притянуты друг к другу. Давлепия в камерах 16 и 17 и сТсссс 15 равны давленшо крови во время естесВс 1- пой диастолы. Пар, образующийся под действием радиоизотопиого источника 20, из камеры 21 проникает через впускной клапан 23 в цилиндр 22 и резко ускоряет поршсш, 24 вверх, который задерживается только силой пружины 44, При поднятии поршня вверх клапан 23 закрывается, и пар под поршнем быстро расширяется, Во время этой фазы поршень 24 и все связанные с ним детали ускоряются, а затем замедляются и, пасоец, останавливаются в конце длины хода порция путем зацепления защелки 45, па гашетке 46. Во время этой очень короткой фазы, вследствие малой инерции поршня 24 и связанных с иим деталей поршень 13 ги;1 равлического устройства практически пе не ремена ется. Эта фаза с медицинской точки зреия соответствует изометрической фазе установления давления крови в обои;: желудочках - камерах 1 и 2. Соотпошепис между давлсиями в камерах 16 и 17 устанавливается автоматиеск па правильиой Величие, тас как Оо определяется сопротивлениями обоих сстсственных кругов кровообращения человеческого организма,Только результирующая сил давления на поршень 13 практически равна силе, создаваемой пружиной 44 в ее состоянии максимального сжатия.В конечный момент фазы спускания пружины 44 упоры 27 и 43 входят в контакт и препятс 1 вуют дальнейшему действию пружины, Давления в камерах 16 и 17, следовательно, снова резко падают после закрытия клапацов 9 па значение, практически равное значению давления крови в диастолический период. В то же время сила давления, оказываемая защелкой 45 на гашетку 46, становится очень слабой, и палец 47, который поднялся вверх во время растяжения пружины, освобождает защелку, Все детали, связанные с поршнем 24 и с поршнем 13, образуют тогда снова жесткий узел, способный перемещаться целиком по оси цилиндра 22.Этот узел возвращается затем целиком к своему начальному положению под действием результирующей сил добавления, в частности упругости перегородок оболочек (мембран) .Дополнительное действие может создавать действие магнитов 48 и 49, когда оци сближаются, притягиваясь друг к другу.В конце обратного хода подвижной узел, вследствпс своей инерции и действия магнитов 48 и 49, вызывает открытие впускного клапана 23. Таким образом, двигатель снова находится в исходном состоянии.С медицинской точки зрения последняя фаза соответствует периоду диастолы (наполнение желудочков благодаря перемещениям промежуточной жидкости и действию искусствсппых клапанов 9. Во время этой последней фазы кровяное давление задается самим организмом.Конденсация пара, который вытекает через отверстие 28 непрерывно, происходит в капиллярцом кондепсаторе 29. Капельки, которые могут показаться на внутренних стенках корпуса 19, также возвращаются в конденсатор.Предмет изобретения1. Искусственное сердце, содержащее насос по крови, гидравлическое устройство, двигатель с поршнем и радиоизотопный источник энергии, отличающееся тем, что, с целью уменьшения веса и объема, повышения надежности и улучшения гемодицамики, оцо спабжепо механизмом релаксации, устацов,1 еппым между поршцем двигателя и гидравлическим устройством, магнитами для возвращения поршня двигателя в исходное положе 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 пие, установленными ца корпусе и поршне двигателя различными полюсами навстречу друг другу, выпускпым клапаном, установленным на поршне двигателя и имеющим упругие средства возврата в открытое положение, упором для открытия впускцого клапана; гидравлическое устройство содержит поршень, помещенный в цилиндр с двумя отсеками, отделенными поршнем, причем один из отсеков, имеющий две изолированные камеры, соедипеп с нагнетающими камерами насоса по крови, а другой - с всасывающими камерами насоса по крови.2. Искусственное сердце по и. 1, отличаюи 1 ееся тем, что, механизм релаксации содержит упругий орган, заключеппый между двумя стаканами, одип из которых связан с порШнем двигателя, а другой - с поршнем гидравлического устройства, два упора, ограничивающих расстояние между стаканами, средства временной фиксации стакана, связанного с поршнем двигателя, средства его расфпксации в коцце хода упругого органа.3. Искусственное сердце по п. 2, отличаюи 1 ееся тем, что средства временной фиксации содержат защелку, находящуюся на упругой пластинке, жестко соединенной со стаканом связанным с поршнем двигателя, и гашетку, соедицеппую с корпусом сердца.4. Искусственное сердце по п. 2, отличаюи 1 ееся тем, что средства расфиксации выполпепы в виде пальца, соединенного со стаканом, связаппым с поршнем гидравлического устройства.5. Искусственное сердце по п. 1, отличаюи 1 ееся тем, что упругие средства возврата выпускного клапапа выполнены из двух магнитов, установленных навстречу друг другу полюсами одинаковой полярности,6. Искусственное сердце по п. 1, отличаюи 1 ееся тем, что упор для открытия впускного клапана представляет собой подвижщый, аксиальпо расположецый па поршне двигателя, толкатель с упругими средствами для его возврата.7, Искусствеццое сердце по п. 6, отличаюи 1 ееся тем, что упругие средства для возврата толкателя выполцецы в виде магнита, устацовлепцого в поршне гидравлического устройства и ферромагнитного кольца па толка- теле,оставитель Е. Ланцбург корректор Т, Добровольская и онов аз 62/ Тираж 46( овета Минист открытий аб., д. 45