Стенд для моделирования системы кровообращения

 

A. П. Осипов, В. М. Мордашев, В, А. Кремнев н Ю. М. Киселев (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СТЕНД ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ КРОВООБРАЩЕНИЯ

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам, моделирующим систему кровообращения человека, и может быть использовано для моделирования и исследования гемодинамики системы кровообращения.

Известен стенд для моделирования системы кровообращения, содержащий гидравлический контур, включаюший два искусственных желудочка сердца с приводами, два входных и два выходных резервуара с расположенными между ними дросселями (1).

Недостатком стенда является принудительное задание параметров работы отдельных элементов моделируемой системы кровообращения и обеспечение этих параметров с по15 мощью электронно-механической системы контроля и управления. При этом исключается возможность саморегул ирования модельной системы кровообращения, что делает ее не.адекватной естественной системе кровообращения человека.

Цель изобретения — упрощение конструкции.

Эта цель достигается тем, что в стенде для моделирования системы кровообращения, содержащем гидравлический контур, включаю. щий два искусственных желудочка сердца с приводами, два входных и два выходных резервуара с расположенными между ними дросселями, входные резервуары сообщены с . атмосферой, искусственные желудочки сердца расположены ниже уровня жидкости во входных резервуарах, а каждый привод искусственного желудочка сердца выполнен в виде поршневого двигателя одностороннего действия.

На чертеже изображена схема стенда дпя моделирования системы кровообращения.

Стенд содержит пщравлический контур 1 с установленными в нем двумя искуственными желудочками 2 и 3 сердца с двумя входными резервуарами 4 и 5 и двумя выходными резервуарами 6 и 7. При этом входные резервуары 4 и 5 сообшены с атмосферой, а выходные резервуары 6 и 7 герВмтич. ны и имеют воздушную прослойку 8 и 9 над жидкостью. Между резервуарами 5 и 6

3 936922 установлены дроссели 10 и 11, а искусствен- . ные желудочки сердца содержат входные клапаны 12 и 13 и выходные клапаны 14 и

15. Стенд содержит привод искусственных желудочков сердца, выполненный в виде порш-. невых двигателей 16 и 17 одностороннего действия с поршнями 18 и 19 и клапанными узлами 20 и 21. Резервуары 6 и 7 снабжены датчиками 22 и 23 давления.

Стенд работает следующим образом. 1О

На подготовительном этапе в гидравлический контур 1 заправляется жидкость в количестве, достаточном для заполнения всех элементов. При этом объем жидкости для за1 полнения резервуаров 4 и 5 определяют из 15 условия получения такой высоты столба жидкости на входе в каждый искусственный .желудочек 2 и 3 сердца, которая обеспечивала бы заданный диапазон предсердного давления., На рабочем этапе при подаче газа (или пара) zo к клапанным узлам 20 и 21 поршни 18 и

19 поршневых двигателей 16 и 17 совершают прямой ход, вызывая сокращение искусственных желодочков 2 и 3 сердца (фаза систолы)

Из искусственного желудочка 2 жидкость выбрасывается через выходной клапан 14 при закрытом входном клапане 12 и поступает в резервуар 6, который функционально имитирует аорту (легочную артерию). В результате объем воздушной прослойки 8 уменьшается, а давление в ней возрастает. Под действием повышенного давления жидкость из резевуара 6 перетекает по трубопроводу через регулируемый дроссель 10 в резервуар 5, сообщающийся с атмосферой и функционально

35 имитирующий предсердие искусственного желудочка 3 сердца. При этом в результате одного цикла выброса жидкости изменение уровня жидкости в резервуаре 5 незначительно, что достигается выбором досгаточно боль4а шого диаметра резервуара 5. Аналогично из искусственного желудочка 3 под действием усилия со стороны поршня 19 при его прямом ходе жидкость выбрасывается через выходной клапан 15 при закрытом клапане

13 и поступает в резервуар 7, который функционально имитирует легочную артерию (аорту). В результате объем воздушной прослойки

9 уменьшается, а давление в ней возрастает.

Под действием повышенного давления жид5О кость из резервуара 7 перетекает по трубопроводу через регулируемый дроссель 11 в резервуар 4, сообщающийся с атмосферой и функционально имитирующий предсердие искусственного желудочка 2. При завершении прямого хода поршня 18 клапанный узел 20 срабатывает таким образом, что подача газа в двигатель 16 прекращается и отработанный гаэ из двигателя 16 сбрасывается в атмосфе4 ру. Усилие на поршень 18 со стороны газа становится близким нулю, поршень 18 останавливается, фаза систолы в искусственном желудочке 2 заканчивается. При этом закрывается выходной клапан 14, а входной кла-. пан 12 открывается под действием гидростатического столба жидкости, обусловленного тем, что искусственный желудочек 2. сердца расположен ниже .уровня жидкости во входном резервуаре 4. Жидкость поступает в искусственный желудочек 2 из резервуара 4 и заполняет его (фаза диастолы). При этом поршень 18 совершает обратный ход со скоростью, определяемой скоростью заполнения искусственного желудочка 2 жидкостью. Длительность диастолы, следовательно, обусловлена гидростатическим давлением, т.е. величиной предсердного давления. При полном заполнении искусственного желудочка 2 жидкостью поршень 18 заканчивает обратный ход и при. ходит в исходное положение. Клапанный узег срабатывает таким образом, что сброс газа двигателя 16 прекращается, в двигатель 16 подается газ и начинается прямой ход поршня 18 (фаза систолы). Аналогично, при завершении прямого хода поршня 19 клапанный узел 21 срабатывает таким образом, что подача газа в двигатель 17 прекращаются и отработанный. газ из двигателя 17 сбрасывается в атмосферу. Усилие на поршень 19 ео стороны газа становится близким нулю, поршень 19 останавливается, фаза систолы в искусственном желудочке 3 сердца. заканчивается. При этом закрывается выходной клапан

15, а входной клапан 13 открывается под действием гидростатического столба жидкости, обусловленного тем, что искусственный желудочек 3 расположен ниже уровня жидкости во входном резервуаре 5. Жидкость поступает в искусственный желудочек 3 из резервуара 5 и заполняет его (фаза диастолы}, При этом поршень 19 совершает обратный ход со скоростью, определяемой скоростью заполнения искусственного желудочка

3 жидкостью. Длительность диастолы, следовательно, обусловлена гидростатическим давлением, т.е. величиной предсердного давления.

При полном заполнении искусственного желудочка 3 поршень 19 заканчивает обратный ход и приходит в исходное положение. Клапанный узел 21 срабатывает таким образом, что сброс газа из двигателя 17 прекращается, в двигатель 17 подается гаэ и начинается прямой ход поршня 19 (фаза систолы). В общем случае прямой (обратный) ход поршней 18 и 19 совершается асинхронно. Регистрация давления в резервуарах 6 и 7 осуществляется с помощью датчиков 22 и 23 давления.

93б92

Гидростатическое давление в резервуарах

4 и 5 регистрируется визуально нли любым другим способом, Применение изобретения позволяет значительно упростить конструкцию стенда, моделирующего систему кровообращения. Возможно обеспечить одинаковый расход крови по имитаторам кругов кровообращения без использования. электронных систем управления.

Стенд самонастраивается на тот или иной ре- 16 жим работы искусственных желодучков сердца, в зависимости от изменения в параметрах имитаторов кругов кровообращения, вследствии чего отпадает необходимость в получении и обработке первичной информации (давление, 1S расход по контуру), электронными системами, отпадает необходимость в выдаче ими команд на изменение этих параметров. Стенд может быть использован для отработки и отбора желудочков искусственного сердца, предназначен- эО ных для в2кивления в организм, для экспериментального исследования гемодинамики в зависимости от сопротивления сосудистой системы, от величины предсердного и аорталыюго

2 6 давления, от различия в ударных объемах искусственных желудочков и тд.

Формула изобретения

Стенд для моделирования системы кров обращения, содержащий гидравлический кон тур, включающий два искусственных желуд ка сердца с приводами, два входных и два выходных резервуара с расположенными между ними дросселями, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения конструкции, входные резервуары сообщены с атмосферой, искусственные желудочки сердца расположены ниже уровня жидкости во входных резервуарах, а каждый привод искусственного желудочка сердца выполнен в виде поршневого двигателя одностороннего действия.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 339296, кл. А 61 Н 1 03, 1972.