Устройство для нагнетания крови

 

(i) 45I227 ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз. Советскик

Социалистических

Республик (61) Зависимый от патента (51) М. Кл. А 61m If03 (22) Заявлено 14.01.72 (21) 1737963/31-16 (32) Приоритет (31) (33) США

Опубликовано 25.11.74. Бюллетень № 43

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 615.475:616.61-089/28 (088.8) Дата опубликования описания 28.05.75 (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Хэролд Д. Клетчка и Эдсен Хауард Рэфферти (США) Иностранная фирма

«Био Медикус инк» (США) (71) Заявитель

1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГНЕТАНИЯ КРОВ фЯ4,!

Изобретение относится к медицинской технике.

Известны устройства для нагнетания крови, содержащие корпус с патрубками для ввода и вывода крови, ротор, выполненный из двух или более конусообразных отстоящих один от другого соосно укрепленных дисков и привода ротора в виде электродвигателя.

Устройствами такого типа можно травмировать элементы крови при механическом воздействии на нее (например, резком изменении давления) деталями нагнетающих устройств.

При этом может быть нарушен баланс между составными частями крови, в результате чего кровь может оказаться непригодной для использования.

С целью атравматичного нагнетания крови в предлагаемом устройствс диски соединены между собой прп помощи стержней, магнитные средства электродвигателя смонтированы на роторе, а обмотки — на статоре.

Стержни, соединяющие диски, могут иметь в сечении обтекаемую в направлении вращения ротора каплеобразную форму.

Диски центров могут быть расположены на разных расстояниях один от другого, а магнитные средства представлять собой намагниченные части ротора.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство (осевой разрез), первый вариант; па фпг. 2 — сечение по А — А па фпг. 1; на фиг. 3 — второй вариант выполнения устрой5 ства; па фпг. 4 — сечение по Б — Б на фиг. 3; на фиг. 5 — третий вариант выполнения устройства.

Устройство для нагнетания крови (фиг. 1) содержит корпус 1, внутри которого установ10 лен ротор, выполненный в виде нескольких конусообразных отстоящнх один от другого соосно укрепленных дисков 2, 3, 4, соединенных между собой при помощи стержней 5, расположенных на некотором расстоянии

15 друг от друга по окружности ротора.

На усеченных концах дисков 2 и 3 выполнены круглые акспальные отверстия 6 и 7.

Диск 4 имеет закругленную вершину 8, ук20 репленную на валу 9, установленном с возможностью вращения в отверстии торцовой части 10 корпуса 1 устройства. Форма этой части корпуса повторяет форму диска 4 и отстоит от последнего на некотором расстоянии.

25 Узкий конец диска 2 устанавливается с возможностью вращения внутри корпуса 1 с использованием подшипника 11 и уплотнения с помощью кольцевой прокладки 12. Форма

451227

65 этой части корпуса устройства соответствует форме диска 2.

Три диска, приведенные в движение, вращаются как одно целое. Каждый из дисков 2, 3, 4 постоянно намагничен, причем северныи и южный полюса «N» и «S», обозначенные цифрами 13 и 14 соответственно, чередуются между собой по окружности диска 3, как показано на фиг. 2. Расположение магнитных полюсов на остальных дисках аналогичное.

Внутри корпуса 1 вокруг внешних краев дисков 2, 3, 4 размещаются обмотки 15 электродвигателя. Вместо намагничивания роторов можно к ним прикреплять отдельные магниты.

Входное отверстие 16 устройства окружено утолщенной стенкой. Форма части 10 корпуса, как было описано выше, повторяет форму диска 4, а с внешней стороны является плоской. В окружающей части стенки 17 корпуса, охватывающей внешние края дисков и отстоящей от них на одинаковом расстоянии, размещается обмотка 15. Внутренняя поверхность стенки 17 имеет два кольцевых скошенных выступа 18, 19, которые располагаются между дисками 2, 3 и 4 соответственно.

Внутри части 10 корпуса размещаются электрические коммутирующие элементы 20 для обмоток 15. Коммутирующие элементы

20 вращаются на валу 9, установленном с возможностью вращения в подшипнике 21. Коммутирующие элементы соединяются с обмотками обычным способом, поэтому эти соединения не показаны на чертежах. К выводам

22 электродвигателя присоединяется любой обычный источник питания. Намагниченные роторы начинают вращаться при подачеэлектрического тока к обмоткам 15 через коммутирующие элементы 20. жидкость поступает в устройство через входное отверстие 16 и течет между дисками 2 и 3 и между дисками 3 и 4, попадая в этп области через отверстия 6 и 7.

Так как в предложенном устройстве нет лопастей, заставляющих жидкость двигаться наружу в радиальном направлении, как в ооычном центробежном насосе, благодаря трению между дисками и жидкостью, последняя начинает совершать вращательное движение по кругу и постепенно перемещаться в сторону от оси к периферии корпуса. В корпусе имеется выходное отверстие 23, ось которого тангенциальна периферии корпуса, но она может быть также направлена в любом другом направлении. Кидкость, скорость которой увеличилась за счет вращения дисков, движется под давлением через выходное отверстие 23, тем самым завершая цикл работы устройства. Стрелкой 24 показано направление вращения дисков.

Таким образом, электродвигатель может быть любого известного типа, работающим на постоянном или переменном токе, с коммутацией или без нее, может питаться от любого подхоящего источника переменного тока или от батарейки, размещаемых или внутри или

50 снаружи тела. Подводящие проводники могут устанавливаться с наружной стороны тела хирургическим путем. Источник питания может иметь емкостную связь с выводами электродвигателя, при этом пластины-конденсаторы могут располагаться под кожей или одна пластина располагаться под кожей, а вторая — снаружи. Источник питания в виде батарейки может устанавливаться в теле хирургическим путем и периодически заменяться новым или перезаряжаться индуктивно снаружи тела. Корпус 25 устройства, изображенный на фиг. 3, по своей форме аналогичен корпусу 1, изображенному на фиг, 1. Внутри насосной камеры располагается ряд дисков

26, 27, 28, 29, при этом диск 26 устанавливается с возможностью вращения в подшипнике и уплотняется с помощью кольцевой прокладки 30. В утолщенной стенке 31 корпуса выполнено входное отверстие 32 для жидкости и в дисках 26 — 29 имеются постепенно уменьшающиеся в диаметре круглые отверстия 33, 34, 35, 36, дающие возможность жидкости попадать в области между дисками. С помощью стержней 37, располагающихся на некотором расстоянии друг от друга по окружности, диски соединяются с вращающимся магнитом 38. Магнит укреплен на валу 39, который вращается в подшипнике 40.

Конец 41 магнита имеет форму, повторяющую форму диска 29, и отстоит от последнего на расстоянии, примерно равном расстоянию между соседними дисками. По окружности магнит состоит из чередующихся между собой областей, соответствующих южному и северному полюсам магнита. Соединительные стержни 37 имеют обтекаемую каплеобразную форму в поперечном сечении (фиг. 4).

Закругленные края 42 стержней 37 являются передними кромками, которые поворачиваются при нагнетании жидкости, тем самым стержни 37 не создают турбулентного потока жидкости и поток, обтекая их, остается ламинарным. Внутри корпуса 25 размещаются обмотки 43. Электрические коммутирующие элементы для обмоток располагаются в отсеке 44, установленном на конце вала 39. Коммутирующие элементы и обмотки соединяются между собой обычным способом, питание осуществляется от подходящего источника (на чертежах не показан), который присоединяется к выводам 45.

Для того, чтобы объемный расход жидкости оставался приблизительно постоянным при всех расстояниях от входного отверстия к периферии ротора, расстояние между дисками ротора должно уменьшаться по мере удаления от оси ротора (фиг. 5). Благодаря такому расположению дисков предотвращаются, например, кавитация, повышение давления, понижение давления, отрицательно действующие на жидкость внутри устройства, и тем самым предотвращается ухудшение свойств нагнетаемой жидкости.

451227

5

Расстояния между наружными краями дисков могут быть достаточно малыми и составлять несколько тысячных сантиметра. Ближе к оси ротора эти расстояния могут быть значительно большими. Близкое расположение наружных краев дисков не оказывает вредного воздействия на кровь и в то же время способствует более эффективной работе устройства, которая определяется эффективностью переноса жидкости дисками, что, в свою очередь, зависит от промежутков между дисками.

Для каждого ряда дисков существует оптимальное расстояние между дисками, при Котором работа устройства наиболее эффективна. Однако при поддержании близкого расстояния между дисками на большом протяжении по радиусу будет оказываться вредное воздействие на состав крови. Таким образом, длч лучшей работы насоса необходимо близко располагать между собой только периферийные части дисков. Поэтому диски могут быть сделаны постепенно сближающимися между собой к периферии, как показано на фиг. 5, что не будет оказывать вредного влияния на кровь и, следовательно, достигается эффективная работа устройства.

В результате сближения краев дисков предотвращается кавитация. Сближение концов дисков может быть таким, что скорость потока или увеличится или уменьшится при удалении жидкости от оси, и соответственно изменяется давление нагнетаемой жидкости. Во внешних кольцевых полостях между дисками поддерживается максимальная скорость жидкости, т. е. минимальное давление.

В варианте выполнения устройства, показанном на фиг. 5, устраняется уплотнение между дисками и корпусом устройства. Корпус состоит из двух частей 46 и 47. Часть 46 постепенно расширяется от конца 48, окружающего входное отверстие 49 для жидкости, и имеет плоскую внешнюю поверхность 50, которая плотно прижимается с помощью зажнмной гайки 51 ко второй части 47 корпуса.

Длл предотвращения утечки жидкости в кольцевой паз торца части 46 корпуса помеща ется и рокл адка 52.

В боковой стенке части 47 имеется выходчое отверстие 53. В центре торца 54 этой части корпуса имеется отверстие, куда вставляется вал 55, вращающийся в подшипнике

56 и имеющий уплотнение 57.

Торец 54 имеет утолщение к оси насоса.

Внутренний конец вала имеет коническую форму и от него отходит ряд обтекаемых стержней 58 малого диаметра, расположенных на одинаковом расстоянии один от другого и наклоненных под одним и тем же углом к валу. С помощью стержней 58 поддерживается ряд изогнутых различным образом дисков 59, 60, 61, 62. Стержни проходят сквозь соответствующие отверстия в дисках.

1О

Диски имеют круглые центральные отверстия 63, 64, 65, 66 последовательно сужающиеся в диаметре. Расстояние между центрами дисков 59 и 60 больше, чем расстояние мсжду центрами дисков 60 и 61, которое в свою очередь меньше расстояния между центрами дисков 61 и 62. Диски 59 и 62 находятся на некотором расстоянии от противостоящих им частей 46 и 47 корпуса соответстBE.HHG.

Промежутки между дисками уменьшаются к периферии. Однако промежутки между стенками корпуса и крайними дисками 59 и 62 к периферии дисков увеличиваются, это сделано для предотвращения травмирования крови.

После прохождения входного отверстия 49 жидкость при своем движении в сторону торца 54 устройства уменьшается в объеме.

Жидкость проходит последовательно через уменьшающиеся отверстия 63 — 66 в дисках.

Блок дисков располагается в одной камере корпуса, а магнитный элемент располагается в другой камере (фиг. 5). Вал 55 простирается через эту камеру, неся на себе магнитный диск 67, намагниченный таким же образом, как было описано выше. Магнитный диск 67 жестко прикреплен к более массивному диску

68 и вращается вместе с ним. Вал 55 вращается в подшипнике 69. Корпус насоса имеет плоскую торцовую стенку 70. В отсеке 71, примыкающем к стенке 70, размещаются электрические коммутирующие элементы для обмоток 72 электродвигателя. При соединении обмоток 72 через коммутирующие элементы с источником питания приводятся во вращательное движение магнитный диск 67 вместе с диском 68, и ротор начинает нагнетать жидкость, поступающую через входное отверстие 49.

Предмет изобретения

1. Устройство для нагнетания крови, содержащее корпус с патрубками для ввода н вывода крови, ротор, выполненный из двух или более конусообразных отстоящих одпп от другого соосно укрепленных дисков, и привод ротора в виде электродвигателя, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью атравматичного нагнетания крови, диски соединены между собой при помощи стержней, магнитные средства электродвигателя смонтированы на роторе, а обмотки — на статоре.

2. Устройство по п. 1, отлич ающееся тем, что стержни имеют обтекаемую в направлении вращения ротора каплеобразную форму3. Устройство по п. 1, отлич ающееся тем, что центры дисков расположены на разных расстояниях один от другого.

451227

53 м7

Составитель Е. Лаицбург

Техред М. Семенов

Редактор Д. Пинчук

Корректор Е. Мохова

Заказ 1219/18 Изд. № 564 Тираж 482 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2