Аппарат искусственного кровообращения

 

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) (11) (д) А 61 М 1/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ВС "."

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3690010/28-14 (22) 04.01.84 (46) 15.03 .86. Бюл. В 10 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт медицинского приборостроения и Всесоюзный научный центр хирургии (72) А.M.Åãîðoâ, Б.С.Бобров, Ю.П.Золкин, А.Н.Веткин, В.Н.Дмитриев, В.П.Осипов, Г.О.Лурье, И.А.Кузьмина и И.В.Петрова (53) 615.475(088.8) (54)(57) АППАРАТ ИСКУССТВЕННОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ, содержащий оксигенатор, теплообменник, артериальный насосный блок с устройством управления в виде двух концевых выключателей, переключателя, двухпозиционного распределителя и регулятора производительностй и линии отсоса крови из операционной раны, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью обеспечения перехода с искусственного кровообращения на вспомогательное, он снабжен кардиосинхрониэатором, двумя электропневматическими преобразователями и десятиходовым трехпознционным распределителем, соединяющим выход оксигенатора и вход теплообменника с артериальным насосным блоком, устройство управления которого дополнительно содержит двухпоэиционный распределитель, два нормально .открытых клапана, переключатель с ручным управлением и регулятор ударного обема, при этом выходы двухпозиционных распределителей соединены с приводными камерами артериального насосного блока, а их входы соединены с выходом регулятора производительности через нормально открытые клапаны, управляющие входы которых подключены к концевым выключателям, выход переключателя с ручным управлением подключен к управляющим входам двухпозиционных распределителей, один его вход соединен с выходом кардиосинхронизатора, а другой — с выходом переключателя.

217418 2

1 .1

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к аппаратуре искусственного кровообращения и может найти применение для осуществления в условиях как обычных кардиохирургических 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 кровообращения на вспомогательное.

На чертеже представлена схема предлагаемого аппарата. Аппарат содержит оксигенатор 1 крови, выход которого соединен через десятиходовой трехпоэициснный 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 кардиосинхронизатсра 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, трехходово1о двухпозиционного распределителя 30 с ручным управлением, нормально закрытого 31 и нормально открытого 32 трехходовых двухпозициснных распределителей, двух нормально открытых клапанов 33 и 34, регулятора производительности 35 и регулятора ударного объема, выполненного в виде коромысла Зб, по концам связанного со штоками 20 и 21 насосного блока

3 при помощи кулисных механизмов

37 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 нормально открытого 32 распределителей, входы возврата которых соединены с выходом электропневматического преобразователя 10, вход которого соединен с инверсным выходом кардиосинхрониэатора 11, прямой выход которогс подключен через электропневматический преобразователь 9 к второму входу распределителя 30 с ручным управлением. Выход регулятора 35 проиэвсдительности подключен через нормально открытый клапан 33 и нормально закрытый распределитель 31 к приводной камере 14 насосной головки 12 и через нормально открытый клапан 34 и нормально открытый распределитель

32 — к приводной камере 15 насосной

З5 .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-стсасывателем 5 состоит из двух конечных выключателей 54 и 55, пере-. ключателя 56, четырехходового двухпозиционного распределителя 57 и регулятора производительности 58.

Выходы конечных выключателей 54 и 55 соединены соответственйо с входами переключателя 56, выход которого подключен к управляющему входу распределителя 57. Выход регулятора

58 производительности соединен с

1217 входом распределителя 57, а выходы последнего — 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 14 насосной головки 12 сообщается через распределитель 31 с атмосферой, а приводная 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

418 4

34 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 поло-. жения 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 производительности 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 открытого 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 результате

217418 б ви, Одновременна мембрана 44 насосной головки 49 перемещается в проти" ваположную сторону, всасывая кровь иэ полости раны через магистрали 63

% 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 полаРаботают они следующим образом. В исхадном положении распределитель 57 соединяет привадную камеру 43 насосной головки 41 с выходом регулятора 5S, 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 этого

55 . газа мембрана 45 перемещается, вытесняя кровь через клапан 53 и мажение, в результате чего газ из приводной 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 рабаты артериального насоснаго блока в режиме полного искусственного кровообращения повторяется.

При этом регулирование величины ударного объема осуществляется перемещением оси 39 вращения коромысла

36 относительно концевых выключателей 27 и 28. При приближении оси 39 к выключателям 27 и 28 уменьшается величина хода мембран 16 и 17 а при удалении оси от выключателей 27 и 28 величина хода увеличивается..

Таким образом реализуется регулирование величины ударного объема, которая пропорциональна величине хода мембран 16 и 17, причем изменение величины 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 режиме полного искусственного кровообращения предназначены для отсасывания крови из полости раны и возврата .ее в систему "аппарат-больной". гистраль 61 в сосуд 4 резервной кра »

1О

)5

3Î и клапан 50. При достижении мембраной 44 крайнего заднего положения срабатывает конечный выключатель 55, по импульсному сигналу которого на выходе переключателя 56 будет единичный сигнал, который меняет состояние распределителя 57, в результате чего газ из приводной камеры 43 насосной головки 41 сбрасывается в атмосферу, а в приводную камеру 42 насосной головки 40 начинает поступать газ с регулятора 58 производительности. Иембраны 44 и

45 начинают перемещаться в обратную сторону, в результате чего кровь из насосной камеры 46 через клапан

52 по магистрали 61 поступает в сосуд 4 резервной крови,а в насосную камеру 47 кровь поступает из полости раны через магистрали 63 и клапан 51. При достижении мембраной 44 насосной головки 40 заднего крайнего положения срабатывает конечный выключатель 54, па импульсному сигналу которого на выходе переключателя 56 будет нулевой сигнал, в результате чего распределитель

57 вернется в исходное положение, и цикл работы насоса-отсасывателя повторяется.

Аналогично работает второй на"ос-отсасыватель 5.

В режиме вспомогательного кровообращения по методике веноартериальнай 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 30 с ручным управлением переключают во вторую позицию. При этом выход переключателя 29 подключается к закрытому ходу распределителя 30, 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 саобщатся через электропневматический преобраэова" тель 9 с атмосферой. Распределители

1217

55

31 и 32 при этом займут исходное положение, при котором выход регулятора 35 производительности подключается через клапан 34 и распределитель 32 с приводной камерой 15

5 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 достижении мембраной 16 крайнего заднего положения сработа15 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 кардиосинхронизатора 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, 418

8 так и в случае исчезновения электросигнала, 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 он поступает 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 пос I тупает в насосную камеру 1 8 насосной головки 12. При достижении мембраной 16 крайнего заднего положения срабатывает концевой выключатель

1217418

27, по сигналу которого закрывается клапан 34, прекращая доступ газа в приводную камеру 15 насосной головки

13. После этого насосный блок 3 будет находиться в неподвижном состоянии до тех пор, пока не наступит

4 сердечная диастола и не появится электросигнал на прямом выходе кардиосинхронизатора 11, с появлением которого цикл работы насосного блока

3 в режиме веноартериальной перфузии повторяется. Таким образом, в этом режиме работы аппарата кровь, по", ступавшая самотеком по магистрали

59 через сосуд 4 резервной крови в оксигенатор 1, в период сердечной сис толы всасывается в насосную камеру

18 насосной головки 12, а в период сердечной диастолы она вытесняется, из нее в артерию больного. Насосная камера 19 насосной головкм 13 в это время всегда сообщена через распределитель 2 с атмосферой. Объем кро" ви, подаваемой насосным блоком 3 за цикл, регулируется регулятором ударного объема аналогично тому, как в режиме полного искусственного кровообращения.

В режиме артерио-артериальной контрпульсацин аппарат работает сле.дующим образом.

Переключение аппарата с полного искусственного кровообращения на режим артерио-артериальной контрпульсации осуществляется так же как и в режиме вено-артериальной перфузии.

Отличие заключается лишь в том, что распределитель 2 переключают в третью позицию, а магистраль 59 отключают от больного. При этом распредеt0 литель 2 коммутирует между собой входной 22 и выходной 24 клапаны насосной голонки 12, штуцер 26 с помощью того же распределителя подключается к входу теплообменника

15 6, а входной 23 и выходной 25 клапаны насосной головки 13 сообщаются с атмосферой. После включения кардиосинхронизатора 11 работа электропневматических преобразователей 9

2О и 10 и системы 8 управления насосным блоком 3 происходит аналогично работе ее в режиме веноартериальной перфузии. При этом насосная головка

12 в период сердечной систолы заби25 рает кровь из артерии больного через магистраль 60 и теплообменннк 6, а в период сердечной диастолы эта кровь этой же головкой нагнетается в артерию через штуцер

26, теплообменник 6 и магистраль 60.

1217418

Составитель А.Макеев

Техред А.Бабинец

Pедактор М.Дылын

Корректор Л. Пилипенко

Заказ 1025/8 Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1.13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4