имплантируемый протез сердца

Формула изобретения

Имплантируемый протез сердца, содержащий левый и правый насосы для крови, снабженные эластичными диафрагмами, гидропривод, включающий гидронасос с электродвигателем и электронной системой управления, золотниковый распределитель с золотником, отличающийся тем, что в него введен струйный переключатель потока, золотниковый распределитель выполнен в виде полого цилиндра, внутри которого установлены две шайбы, золотник, имеющий возможность перемещения между шайб и выполненный в виде полого цилиндра с продольной проточкой, управляющие трубопроводы струйного переключателя потока гидравлически связаны с рабочими камерами левого и правого насосов для крови, его рабочие трубопроводы выведены на торцы золотникового распределителя, а продольная проточка золотника имеет возможность в его крайних положениях связывать попарно нагнетательный трубопровод с трубопроводами, идущими к рабочим камерам левого или правого желудочков.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к кардиохирургии, в частности к искусственному сердцу.

Известно устройство [1], содержащее насос для крови и гидропривод, установленный в рабочей жидкости и включающий в себя гидронасос с электродвигателем, золотниковый распределитель с золотником, связанным с соленоидом, включаемый и выключаемый системой управления. При использовании подобного механизма в качестве привода имплантируемого протеза сердца к нему предъявляются повышенные требования по весу и габаритам, и применение для переключения потока жидкости соленоида, имеющего значительный вес, представляется нецелесообразным. Кроме того, для включения соленоида требуются дополнительные затраты энергии, что уменьшает общий ресурс работы автономного источника питания протеза сердца. Известны гидравлические устройства переключения потоков жидкости (струйные переключатели потока), имеющие весогабаритные характеристики, значительно меньшие, чем у золотникового переключателя [2].

Целью изобретение является уменьшение травмы окружающих тканей при имплантации протеза сердца путем уменьшения его весогабаритных характеристик.

Поставленная цель достигается тем, что золотниковый распределитель выполнен в виде полого цилиндра, внутри которого установлены две шайбы, между которыми имеет возможность перемещаться золотник, выполненный в виде полого цилиндра с продольной проточкой, в одну или другую сторону в зависимости от заранее устанавливаемой величины прироста давления на одном из двух управляющих трубопроводов струйного переключателя потока, при этом управляющие трубопроводы струйного переключателя потока связаны гидравлически с рабочими камерами левого и правого желудочков, его рабочие трубопроводы выведены на торцы золотникового распределителя, а продольная проточка золотника связывает попарно нагнетательный трубопровод с трубопроводами, идущими к рабочим камерам левого или правого желудочков.

На фиг.1 приведена принципиальная схема устройства.

На фиг.2 приведена принципиальная схема струйного переключателя.

На фиг.3 представлена рабочая характеристика струйного переключателя.

На фиг. 4 представлена характеристика прироста давления в камерах для крови по времени.

Имплантируемый протез сердца включает в себя левый насос для крови 1 с корпусом 2, эластичной диафрагмой 3, камерой с рабочей жидкостью 4, камерой с кровью 5 и правый насос для крови 6 с корпусом 7, эластичной диафрагмой 8, камерой с рабочей жидкостью 9, камерой с кровью 10. Камера 4 связана трубопроводом 11 с отверстием 12 золотникового распределителя 13, выполненного в виде полого цилиндра. Камера 9 соединена трубопроводом 14 с отверстием 15. Внутри внутреннего пространства золотникового распределителя 13 жестко укреплены две шайбы 16, между которыми перемещается золотник 17, выполненный в виде полого цилиндра, имеющего продольную проточку 18. К торцам золотникового распределителя 13 жестко крепятся рабочие трубопроводы 19 и 20 струйного переключателя потока 21, к торцам которого жестко крепятся управляющие трубопроводы 22 и 23, дистальные концы которых соединены с камерами 4 и 9. Гидронасос 24 приводится в действие электродвигателем 25. Система питания и контроля 26 осуществляет изменение режимов работы электродвигателя, а через него гидронасоса 24 в соответствии с заданной программой. Гидронасос 24 имеет возможность перекачивать рабочую жидкость из герметичного контейнера 27 (заполненного полностью рабочей жидкостью) в нагнетательный трубопровод 28, дистальный конец которого жестко крепится к золотниковому распределителю 13 через отверстие 29, которое расположено на одной линии между отверстиями 12 и 15 таким образом, что в одном крайнем положении золотника 17 гидравлически соединены через продольную проточку 18 отверстия 29 и 15, а в другом крайнем положении золотника 17 гидравлически соединены через продольную проточку 18 отверстия 29 и 12. Трубопровод 30 соединяет гидронасос 24 со струйным распределителем потока 21. Золотниковый распределитель 13 снабжен отверстиями 31 и 32 для соединения с внутренним пространством контейнера 27. Струйный распределитель потока 21 снабжен отверстиями 33 и 34 для соединения трубопроводов 19 и 20 с внутренним пространством контейнера 27.

Устройство работает следующим образом. При подаче электроэнергии на электродвигатель 25 гидронасос 24 начинает вращаться и создает на своем выходе давление P_H, которое передается через нагнетательный трубопровод 28, продольную проточку 18, трубопровод 14 в камеру 9, вследствие чего эластичная диафрагма 8 правого насоса для крови 6 начинает передвигаться, преодолевая сопротивление давления крови кровеносной системы организма, поскольку мощность электродвигателя подбирается так, что она всегда больше давления крови организма, начинается систола правого насоса для крови 6. Одновременно давление от гидронасоса Р_H передается через трубопровод 30 на вход струйного распределителя потока 21. При этом за счет работы гидронасоса 24, который забирает рабочую жидкость из контейнера 27 через отверстия 31 и 12, трубопровод 11, рабочая жидкость высасывается из камеры 4, что вызывает движение эластичной диафрагмы 3 - диастола левого насоса для крови 1. Движение диафрагмы 8 и гидравлически связанной с ней диафрагмой 3 происходит до тех пор, пока диафрагма 8 не достигнет крайнего правого положения (на схеме обозначено пунктиром), при этом дальнейшее продвижение диафрагмы возможно при преодолении ее упругой деформации. При этом происходит прирост давления на выходе гидронасоса P_Н) и, следовательно, трубопроводах 28, 14, 23, 30 и камере 10. Прирост давления происходит до тех пор, пока не достигнет заранее установленного критического значения (P_кр), что вызывает перераспределение потока жидкости в струйном распределителе потока 21, и рабочая жидкость начинает течь от трубопровода 30 в трубопровод 20 и, таким образом, жидкость начинает давить на правый торец золотника 17 - происходит его перекладка. При этом давление от гидронасоса 24 передается через нагнетательный трубопровод 28, продольную проточку 18, трубопровод 11 в камеру 4 левого насоса для крови 1, диафрагма 3 которого к этому моменту находится в крайнем правом положений (на схеме обозначена пунктиром), которая начинает двигаться в исходное левое положение - начинается систола левого насоса для крови 1, и она продолжается до тех пор, пока диафрагма 3 не достигнет крайнего левого положения, прирост давления на ней не достигнет критического значения , что приведет к новой перекладке золотника 17 (в исходное правое положение) - далее происходит повторение цикла.

Предлагаемое изобретение позволяет по сравнению с аналогом существенно уменьшить весогабаритные характеристики, что обеспечивает при его имплантации в ортотопической позиции комфортное размещение в грудной клетке организма. Кроме того, незначительные энергозатраты на прекладку золотника позволяют экономно тратить электроэнергию автономного источника питания. Работа устройства иллюстрируется на представленной характеристике прироста давления в камерах для крови по времени, при этом приняты следующие обозначения:

_c - время систолы правого насоса для крови;

_д - время диастолы правого насоса для крови;

- время систолы левого насоса для крови;

- время диастолы левого насоса для крови;

P₁ - давление в рабочем трубопроводе 20;

P₂ - давление в рабочем трубопроводе 19.

Источники информации

1. Патент РФ 2140793, кл. А 61 М 1/10.

2. М. Л. Залманзон. Теория элементов пневмоники. - М.: Наука. Физматлитература, 1969.