Искусственное сердце

 

Использование изобретение относится к медицинской технике, точнее к устройствам замены естественного сердца искусственным. Сущность: искусственное сердце содержит корпус 1, крышки 3,4, желудочки для крови Д Е, камеры для рабочих жидкостей А, Б, В, Г, и привод установленный в камерах для первой рабочей жидкости А и Б, состоящий из двух электромагнитов с подвижными 19,20 и неподвижными 13,14 сердечниками с обмотками 15,16, закрепленных на противоположных сторонах общего основания 2 с отверстиями 21 для сообщения камер А и Б, две пружины 17,18, одни концы которых закреплены на общем основании 2,.а другие соединены с соответствующими подвижными сердечниками 19,20, в которое, с целью повышения надежности за счет принудительной перекачки первой рабочей жидкости из одной камеры (А) в другую (Б) и непофедственной передачи силового усилия от одной пружины (17) к другой (18), а также уменьшение габаритов и веса, введено два жестких вытеснителя 11, 12. расположенных между соответствующими подвижными сердечниками 19, 20 электромагнитов и желудочками для крови Д Е, и жестко соединенных между собой (стойки 9, 10} с возможностью их совместного перемещения в основании 2 перпендикулярно ему. и контакта с подвижными сердечниками 19, 20. причем по периферии вытеснители 11, 12 герметично соединены с основанием 2 гибкими теплопроводящими оболочками 22,23, образующими с вытеснителями 11,12 и основанием 2 камеры А, Б для первой рабочей жидкости. Форма вытеснителей 11, 12 и подвижных сердечников 19. 20 повторяет форму соответствующих крышек 3,4 корпуса 1 1 зп ф-лы, 1 ил.

(В) RU (11) 2ООЗЗО5С1 (51) 5 А61М1 И

Комитет Российской Федерации по патентам и товарнътм знакам

1 описжик изоБРКткнВ

К ПАТЕНТУ т (21) 4724907/14 (22) 26.07.89 (46) 30.11.93 Бюл. Иа 43-44 (7t) Московский физико-технический институт (72) Воробьев Б.Ф.; Докторевич M.Ì„Ñàäîâ В В. (73) Воробьев Борис Федорович; Докторевич Михаил Михайлович; Садов Валерий Впадимирович (54) ИСКУССТВЕННОЕ СЕРДЦЕ (57) Использование: изобретение относится к медицинской технике, точнее к устройствам замены естественного сердца искусственным. Сущность: искусственное сердце содержит корпус 1, крышки

3, 4, желудочки для крови Д, Е, камеры дпя рабочих жидкостей А, Б, В, Г, и привод установпенный в камерах для первой рабочей жидкости А и Б, состоящий из двух электромагнитов с подвижными f9, 20 и неподвижными 13, 14 сердечниками с обмотками

15, 16, закрепленных на противоположных сторонах общего основания 2 с отверстиями 21 дпя сообщения камер А и Б, две пружины 17, 18, одни концы которых закреплены на общем основании 2, а другие соединены с соответствующими подвижными сердечниками 19,20, в которое, с целью повышения надежности за счет принудительной перекачки первой рабочей жидкости из одной камеры (А) в другую (Б) и непосредственной передачи силового усилия от одной пружины (17) к другой (18), а также уменьшение габаритов и веса, введено два жестких вытеснитепя 11, 12, расположенных между соответствующими подвижными сердечниками 19, 20 электромагнитов и жепудочками дпя крови Д Е, и жестко соединенных между собой (стойки Q, 10) с воэможностью их совместного перемещения в основании 2 перпендикулярно ему.и контакта с подвижными сердечниками 19, 20, причем по периферии вытеснители 11, 12 герметично соединены с основанием 2 гибкими теплопроводящими оболочками 22, 23, образующими с вытеснителями 11, 12 и основанием 2 камеры А, Б для первой рабочей жидкости. Форма вытеснителей 11, 12 и подвиж— ных сердечников 19, 20 повторяет форму соответствующих крышек 3, 4 корпуса 1. 1 эп ф-лы, 1

2003305

Изобретение относится к медицинской технике, точнее к устройствам замены естественного сердца искусственным.

Известно искусственное сердце, содержащее корпус, камеры для крови и привод, ..состоящий из двух электромагнитов с сердечниками, причем электромагниты закреплены на общем основании. Однако из-за того, что электромагниты работаютво время систолы при большом ходе сердечника, устройство имеет малый КПД при больших габаритах и массе. Поэтому не годится для имплантации, ° Известным техническим решением является искусственное сердце, содержащее корпус, камеры для крови, камеры для рабочей жидкости и привод, состоящий иэ электромагнита с неподвижным и подвижным сердечниками и пружины. Однако вытесне=" ние крови из двух желудочков одновременно требует увеличения мощности. что увеличивает габариты и массу. HBoflTHMBRbная конструкция электромагнита уменьшает КПД привода, а само искусственное сердце не обладает удобной формой для имплантации, Масса 2 кг создает дополнительные неудобства пациенту, что снижает комфортность. Из-за малого КПД электромагнит должен развивать большие усилия, что приводит к быстрому износу, а значит и снижает срок службы.

Наиболее близким техническим решением является искусственное сердце, содержащее корпус. камеры для крови, камеры для рабочей жидкости и привод, состоящий иэ двух электромагнитов с подвижными и неподвижными сердечниками и двумя пружинами, двумя сильфонами, закрепленными нижними торцами на общем основании, на котором с противоположных сторон установлены электромагниты с пружинами, нижние стороны которых закреплены на основании, причем каждый электромагнит помещен в сильфон, а его подвижный сердечник имеет возможность контакта с верхним концом сильфона. Рабочей жидкостью является физиологический раствор, а сильфоны заполнены трансформаторным маслом.

Однако наличие в устройстве двух сварных сильфонов, выполняющих как функцию изоляции пространства, заполненного трансформаторным маслом, так и силовую функцию, а именно преодоления статической силы и динамической, возникающей при движении торца сил ьфона под действием первой пружины, а также силы противодействия второй пружины. Это заставляет работать сварные сильфоны при больших силовых нагрузках, что увеличивает возможность их отказа в работе.

Цель изобретения — повышение надежности за счет принудительной перекачки первой рабочей жидкости из одной камеры в другую и непосредственной передачи силового усилия от одной пружины к другой, а также уменьшение габаритов и массы.

Поставленная цель достигается тем, что

10 .искусственное сердце, содержащее корпус, желудочки для крови, камеры для рабочих жидкостей и привод, установленный в камерах для первой рабочей жидкости, состоящий из двух электромагнитов с подвижными

15 и неподвижными сердечниками, закрепленных на противоположных сторонах общего основания с отверстиями для сообщения камер для первой рабочей жидкости, двух пружин, одни торцы которых закреплены на

20 основании, а другие соединены с соответствующими подвижными сердечниками электромагнитов, согJIBGHQ изобретению, ° снабжено двумя жесткими вытеснителями. расположенными между соответствующими

25 подвижными сердечниками электромагнитов и желудочками для крови и жестко сое-. диненными между собой с возможностью совместного перемещения в основании перпендикулярно ему и контакта с подвиж30 ными. сердечниками, причем по периферии .вытеснители герметично соединены с основанием или корпусом гибкими теплопроводящими оболочками, образующими с вытеснителями и основанием камеры для первой рабочей жидкости (форма вытеснителей и подвижных сердечников повторяет форму соответствующих крышек корпуса), Отличительными признаками заявленного технического решения являются:

4ц два жестких вытеснителя, расположенных между соответствующими подвижными сердечниками электромагнитов и желудочками для крови, жестко соединенных между собой с возможностью их совместного пере45 мещения в основании перпендикулярно ему и контакта с подвижными сердечниками; две гибкие теплопроводящие оболочки, герметично соединенные с фланцами и основанием или корпусом.

Введение указанных признаков обеспечивает повышение надежности устройства за счет принудительной перекачки первой рабочей жидкости из одной камеры в другую и непосредственной передачи силового уси55 лия от одной пружины к другой, а также уменьшения габаритов и массы.

Схема искусственного сердца с электромагнитным приводом показана на ч »ртеже.

Конструкция состоит из корп ;э 1 с общим основанием 2, sax p »n»!»»: ° »»;»рп усе

2003305

1, крышек 3 и 4 с подсоединенными трубопроводами 5 и 6, в которых установлены прямые и обратные клапаны, мембран 7 и 8, жестких стоек 9 и 10, жестко скрепленных с вытеснителями 11 и 12, электромагнитов с неподвижными сердечниками 13 и 14 с обмотками 15 и 16, пружинами 17 и 18, установленными между основанием 2 и подвижными сердечниками (якорями) 19 и

20 электромагнитов. Вытеснители 11 и 12; 10 общее основание 2 с отверстиями 21, гибкие (зластичн ые) теплопроводящие герметичные оболочки 22 и 23 образуют камеры А и

Б, заполненные первой рабочей жидкостью.

Гибкие оболочки 22 и 23, мембраны 7 и 8, корпус 1 образуют камеры В и Г, заполненные второй рабочей жидкостью, Камеры А и

Б сообщаются между собой через отверстия, 21, Пространства, ограниченные крышками

3 и 4. мембранами 7 и 8, образуют полости 20

Д и Е, являющиеся желудочками искусственного сердца, которые через трубопроводы 5 и 6 сообщаются с кровеносными системами. Вытеснители 11 и 12, подвижные сердечники 19 и 20 могут быть различ- 25 ной формы, в частности, могут повторять форму крышек 3 и 4.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении, показанном на чертеже, в обмотку 15 подано электропитание, якорь 19 электромагнита притянут к корпусу 13 электромагнита, пружина 17 сжата, обмотка 16 другого электромагнита в это время обесточена, поэтому на якорь 20 35 не действуют никакие силы, кроме остаточного усилия свободной пружины 18. Между якорем 19 и крышкой 3 устанавливается максимальный зазор. Обьем полости Д максимальный, а полости Š— минимальный, Для приведения в действие искусственного сердца необходимо выключить электропитание обмотки 15. При этом исчезают тяговые усилия электромагнита, освобождается сила сжатой пружины 17, которая воз- 45 действует через якорь 19 на жесткий вытеснитель 11. Он начинает перемещаться и при помощи стоек 9 и 10 перемещает вытеснитель 12, сжимая при этом пружину 18.

В результате описанных действий переме- 50 щаются мембраны 7 и 8, обьем полости Д

Формула изобретения

1. ИСКУССТВЕННОЕ СЕРДЦЕ, содержащее корпус, желудочки для кррви, камеры для рабочих жидкостей и привод, установленный в камерах для первой рабочей >KMQKocTM, сост ояший из pBgx 3RGKtpoуменьшается, а Š— увеличивается, т.е. ïðîисходит выталкивание и всасывание крови желудочками через соответствующие клапаны в трубопроводах 5 и 6. При таком протекании процесса равнодействующая всех сил уменьшается и система (без инерционных сил) приведет в равновесие, т.е, движение прекратится при равенстве зазоров в двух обесточенных электромагнитах, Чтобы этого не случилось, при подходе системы к положению равновесия на катушку 16 подается электропитание(катушка 15 — выключена). В результате якорь 20 подтягивается к электромагниту до упора, пружина 18 сожмется, а освободившаяся пружина 17 будет растягиваться и толкать жесткие вытеснители 11 и 12; в желудочке Д вЂ” систола, а в желудочке Š— диастола. Процесс перемещения жестких вытеснителей 11 и 12 и стоек 9 и 10 будет продолжаться до момента, когда вытеснитель 12 дойдет до механического упора (якорь 20 и вытеснитель 12 плотно прижаты к электромагниту). В этом случае объем желудочка Д вЂ” минимальный, а желудочка Š— максимальный.

Таким образом завершился полупериод работы привода искусственного сердца с электромагнитами постоянного тока. Для осуществления другого полупериода, аналогично предыдущему, необходимо обесточить обмотку соленоида 16 и процесс продолжится.

Применение гибких оболочек 22, 23, которые соединяются с основанием 2 в любом месте между корпусом и стойками, позволяет максимально испольэовать поперечные размеры устройства, уменьшить ход якорей

19, 20, а значит вес и габариты устройства.

Изготовление вытеснителей 11, 12 и якорей 19, 20 электромагнитов в форме, повторяющей форму крышек 3, 4, позволяет устройству работать и при выходе из строя гибкой оболочки (одной либо двух 22, 23), выталкивать кровь из желудочков Д, Е непосредственно вытеснителями 11, 12, хотя при этом объем выталкиваемой крови мажет несколько уменьшиться.

{56) Авторское свидетельство СССР

l9 1704315, кл. А 61 F 2/22, 1988. магнитов с подвижными и неподвижными сердечниками, закрепленных на противоположных сторонах общего ocHQRR ия с отверстиями для сообщения каме р для первой рабочЕй жидкости, двух пц .l1H. одни концы которых закреплены и. -ом

2003305

Составитель Б.Воробьев

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор А.Обручар

Редактор Т,Пилипенко

Заказ 3289

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гв. ар в. 101 основании, а другие соединены с соответствующими подвижными сердечниками электромагнитов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем принудительной перекачки первой рабочей жидкости иэ одной камеры -в другую и непосредственной передачи силового усилия от одной пружины к другой, уменьшения габаритов и массы, оно снабжено двумя жесткими вытеснителями, расположенными между соответствующими подвижными сердечниками электромагнитов и желудочками для крови и жестко соединенными между собой с возможностью совместного перемещения в основании перпендикулярно к нему и контакта с подвижными сердечниками. причем по периферии вытесни5 тели герметично соединены с основанием или корпусом гибкими теплопроводящими оболочками, образующими с вытеснителями и основанием камеры для первой рабочей жидкости., 10 2. Искусственное сердце по п.1, отличающееся тем, что форма вытеснителей и подвижных сердечников повторяет форму соответствующих крышек корпуса.