Искусственное сердце

 

ввктек

ОПИСАНИЕ (@421163

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ (61) Зависимый от патента (51) М. Кл. А 61m l/03 (22) Заявлено 21.01.72 (21) 1753176/31-16 (32) Приоритет 22.01.71 (31) 7102219 (33) Франция

Опубликовано 25.03.74. Бюллетень ¹ 11

Государственный комитет

Соввта Министров СССР ао делам изоорвтвний и открытий (53) УДК 615475:616. .61-089.28 (088.8) Дата опубликования описания 2б.07.74 (72) Автор изобретения

Иностранец

Пьер Лявинь (Франция) Иностранная фирма

«Коммиссарьят а Л Энержи Атомик» (Франция) (71) Заявитель (54) ИСКУССТВЕННОЕ СЕРДЦЕ

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к аппарату искусственное сердце.

Известно искусственное сердце, содержащее насос для крови, гидропривод насоса с поршнем, двигатель с быстрым запуском и поршнем линейного перемещения, источник энергии, выполненный в виде котла, нагреваемого радиоизотопным иточником, и механизм релаксации.

Целью изобретения является повышение надежности и срока службы искусственного сердца.

Это достигается тем, что двигатель содержит два цилиндра, один из которых для рабочего газа и имеет дно, нагреваемое источником энергии, а второй цилиндр содержит упругий газ, поршень, смонтированный в обоих цилиндрах, газопроницаемый поршень, средства фиксации поршня в конце систолы, средства остановки с фиксацией поршня в конце диастолы, средства отвода газопроницаемого поршня, средства расфиксации поршня в начале систолы; к системе промежуточной жидкости, обеспечивающей работу предсердий, подсоединена буферная камера с гибкой перегородкой, контур восстановления утечек газа, а источник энергии состоит из кожуха, содержащего радиоактивный элемент, окруженного термической емкостью, выполненной из соединения с высокой теплотой плавления и помещенной внутри теплоизоляции, причем полости гидропривода расположены вокруг цилиндра с рабочим газом.

Оба цилиндра имеют одинаковое сечение, а полость последнего соединена с частью полости картера.

Газопроницаемый поршень выполнен в виде множества капилляров, расположенных па10 раллельно оси цилиндров и соединенных при помощи термоизолирующего материала.

Средства фиксации поршня в конце диастолы выполнены в виде защелок, входящих в зацепление со ступенчатыми упорами, смонти15 рованными в картере.

Средства расфиксации поршня в начале систолы выполнены в виде клинообразных упоров, закрепленных на цилиндре гидропривода и отгибающих защелки средств фиксации

20 поршня в конце диастолы.

Средства перемещения и фиксации с поршнем газопроницаемого поршня содержат разомкнутый магнитный контур, выполненный на поршне, и магнитный якорь, соединенный с

25 газопроницаемым поршнем и помещенный в конической расточке поршня.

Средства отвода газопроницаемого поршня выполнены в виде поршня малого диаметра, соединенного с магнитным якорем и помещен30 ного в цилиндрической расточке поршня, за421163

10 крытой стержнем, жестко закрепленном на картере двигателя.

Средства фиксации поршня в конце систолы содержат магнитные якоря, укрепленные на поршне, и постоянные магниты, укрепленные на картере.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема гидропривода искусственного сердца; на фиг. 2 — общий вид искусственного сердца в разрезе.

Аппарат искусственное сердце содержит насос 1 для крови, гидропривод 2 насоса с полостями 3 и 4 нагнетания и полостью 5 всасывания, поршнем 6 и системой 7 промежуточной жидкости, двигатель 8, содержащий картер 9 и источник энергии 10.

Двигатель 8 имеет два цилиндра 11 и 12.

Цилиндр 11 содержит рабочий газ и имеет дно 13, нагреваемое источником энергии, а цилиндр 12 — упругий газ. Поршень 14 расположен в обоих цилиндрах 11 и 12. Кроме того, в аппарате имеется газопроницаемый поршень 15.

Средства фиксации поршня 14 в конце систолы содержат магнитные якоря 16, укрепленные на поршне 14, и постоянные магниты

17, укрепленные на картере 9.

Средства перемещения и фиксации с поршнем 14 газопроницаемого поршня 15 содержат разомкнутый магнитный контур 18, выполненный на поршне, и магнитный якорь 19, соединенный с газопроницаемым поршнем и помещенный в конической расточке поршня 14.

Средства фиксации поршня 14 в конце диастолы выполнены в виде защелок 20, входящих в зацепление со ступенчатыми упорами 21, смонтированными в картере 9.

Средства отвода газопроницаемого поршня

15 выполнены в виде поршня 22 малого диаметра, соединенного с магнитным якорем 19 и помещенного в цилиндрической расточке 23 поршня 14, закрытой стержнем 24, жестко закрепленном на картере 9 двигателя.

Средства расфиксации поршня 14 в начале систолы выполнены в виде клинообразных упоров 25, закрепленных на цилиндре 26 гидропривода 2 и отгибающих защелки 20 средств фиксации поршня 14 в .конце диа столы.

К системе 7 промежуточной жидкости подсоединена буферная камера 27 с гибкой перегородкой 28.

Аппарат искусственное сердце содержит контур 29 восстановления утечек газа.

Источник 10 энергии снабжен кожухом 30, содержащим радиоактивный элемент 31, окруженный термической емкостью 32, помещенной внутри теплоизоляции 33.

Газопроницаемый поршень 15, выполнен в виде множества капилляров 34, расположенных параллельно оси цилиндров и соединенного при помощи термоизолирующего материала.

Поскольку поршень 14 неподвижен благодаря якорям 16 и магнитам, магнитный кон20

65 тур поршня 14 притягивает якорь 19 и газопроницаемый поршень 15, который ложится на поршень 14 за счет повышения давления в цилиндре 11. Поршень 22, толкаемый якорем

19, сжимает газ, заключенный в цилиндрической расточке, внутренней относительно поршня 14.

Последующая термодинамическая фаза, соответствующая началу фазы диастолы, проходит следующим образом: повышение давления в цилиндре 11 таково, что сила остановки поршня 14, создаваемая комбинацией якоря

16 и магнитами 17, является уже недостаточной и очень быстро убывает, так как движение поршня 14 ускоряется и замедляется, а затем останавливается благодаря наличию системы защелок 20 и упоров 21. На этой короткой фазе рабочий газ в цилиндре 11 изотермически расширяется, поглощая тепло, а упругий газ в цилиндре 12 сжимается.

В конце этой фазы давление газа, заключенного в цилиндрической расточке, внутренней относительно поршня 14, благодаря сближению поршня 22 и стержня 24 увеличивается, достигая такой величины, что оказываемое им усилие на поршень 22 становится больше силы притяжения якоря 19, сложенной с силами давления в цилиндре 11. Тогда газопроницаемый поршень 15 отводится на дно ци линдра 11. Давление рабочего газа изменяется и изменяется одновременно его температура.

Сопровождающая фаза диастолы проходит следующим образом: с самого начала термодинамической фазы, которая только что была описана, тяга 35 освобождается. Оба поршня

36 и 37 накачки могут, следовательно, отходить, управление отходом может быть получено путем саморегулирования, определяемого в соответствии с требованиями медицины, но давления в полостях 3 и 4 (давления в желудочках) будут более высокими, чем в полости 5. Можно поддерживать давление в картере на уровне значения ниже давления в полости 5.

По окончании фазы диастолы упор 25 освобождает защелки 20. Начинается последующая термодинамическая фаза, синхронная с фазой систолы.

Поршень 14 под воздействием сил давления газа, заключенного в цилиндре 12, превышающих сил и давления газа, заключенного в цилиндре 11, возвращается в свою исходную точку, толкая посредством тяги 35 оба поршня 36 и 37, и кровь оттекает из желудочков.

Газ, находящийся в цилиндре 11, изотермически сжимается, уступая тепло, которое в большей части передается жидкости полостям, окружающей цилиндр. Часть этого тепла может быть отдана непосредственно тканям человека за счет проводимости через различные детали и картер 9.

Упоры 21 защелок 20 могут выполняться ступенями, чтобы обеспечить несколько положений остановки поршня 14, не вызывая из421163 мепения фаз. Эта мера предосторожности позволяет сделать работу сердца стабильнои: несмотря HB Возможе!Ость незначительных изменений его параметров, вызываемых износом, изменениями теплообменника. Таким образом, сердце может несколько изменять систолический объем и частоту, но не останавливается.

Цилиндры 11 и 12 могут быть объединены в один, без отверстия наружу, силы давления могли бы тогда передаваться магнитным путем, что дает преимущество, состоящее в обеспечении идеальной герметичности между цилиндрами 11 и 12 и зоной под картером. Но этот тип передачи более тяжел по сравнению с механической передачей.

Герметичность самого двигателя ввиду высоких давлений газа в цилиндрах по сравнению с давлением в картере, близким к атмосферному, обеспечивается обычными круглыми прокладками, но возникает необходимость в системе рекуперации утечек газа вследствие работы двигателя. Такой контур 29 восстановления утечек газа показан на фиг. 2, но тогда нужно использовать один и тот же газ в качестве рабочего, упругого и картерного газа. Эта система имеет следующую конструкцию: соединенный с картером цилиндра 38 оканчивается невозвратным клапаном 39 внутри цилиндра 12. В этом цилиндре может перемещаться поршень 40, соединенный с поршнем 14. С другой стороны цилиндр 12соединен с рабочим цилиндром 11 по каналу 41, снабженному калиброванным клапаном 42.

Газ, заключенный в картере, снова сжи»ается до цилиндра 12 благодаря наличию цилиндра 38 и поршня 40, так что клапан 39 открывается лишь в том случае, когда давление в цилиндре 12 становится слишком низким. Если же давление в цилиндре 11 падает, в него может поступать газ из цилиндра 12 через отверстие калиброванного клапана 42.

Предмет изобретения

1. Искусственное сердце, содержащее насос для крови, гидропривод насоса с полостями, поршнем и системой промежуточной жидкости, двигатель содержащий картер и радиоизотопный источник энергии, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения надежности и срока службы, двигатель содержит два цилиндра, один из которых для рабочего газа имеет дно, нагреваемое источником энергии, а второй цилиндр для упругого газа, поршень, 5

50 смонтированный в обоих цилиндрах, газопроницаемый поршень, средства фиксации поршня в конце систолы, средства перемещения и фиксации с поршнева! газопроницаемого поршня, средства фиксации поршня в конце диастолы, средства отвода газопроницаем ого поршня, средства расфиксации поршня в начале систолы; к системе промежуточной жидкости подсоединепа буферная камера с гибкой перегородкой, контур восстановления утечек газа, причем полости гидропривода расположены вокруг цилиндра для рабочего газа, а источник энергии выполнен в виде кожуха, окруженного термической емкостью, помещенной внутри теплоизоляции.

2. Искусственное сердце по п. 1, о т л и ч а юще е с я тем, что оба цилиндра имеют одинаковое сечение, причем полость последнего соединена с частью полости картера.

3. Искусственное сердце по и. 1, о тл и ч а ющ е е с я тем, что газопронпцаемый поршень выполнен в виде множества капилляров, расположенных параллельно оси цилиндров и соединенных при помощи термоизолирующего материала.

4. Искусственное сердце по п. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что средства фиксации поршня в конце диастолы выполнены в виде защелок, входящих в зацепление со ступенчатыми упорами, смонтированными в картере.

5. Искусственное сердце по п. 1, отлич аю щ е е с я тем, что средства расфнксацпи поршня в начале спстолы выполнены в виде клинообразных упоров, закрепленных на цилиндре гидропривода.

6. Искусственное сердце по п. 1, отличаю щ е е с я тем, что средства перемещения и фиксации с поршнем газопроницаемого поршня содержат разомкнутый магнитны!! контур, выполненный а поршне, и магнитный якорь, соединенный с газопроницаемым поршнем и помещенный в конической расточке поршня.

7. Искусственное сердце по п. 1, отл и ч а-! о щ е е с я тем, что средства отвода газопроницаемого поршня выполнены в виде поршня малого диаметра, соединенного с магнитным якорем и помещенного в цилиндрической расточке поршня, закрытой стержнем, жестко закрепленным на картере двигателя.

8. Искусственное сердце по п. 1, отличаю щ е е с я тем, что средства фиксации поршня в конце систолы содержат магнитные якоря, укрепленные на поршне, и постоянные магниты, укрепленные на картере.

421163

Фиг 2

Составитель Т. Головина

Техред Т. Миронова

Корректор В. Брыксина

Редактор Д. Пинчук

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1820/12 Изд. № 687 Тираж 482 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5