Устройство для определения производительности пульсирующих насосов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОЬРЕ ЕНИЯ " 992О65

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01.04.81 (21) 3294518/28-13 (51)М.КЛ. с присоединением заявки № (23) Приоритет

A б1 М, 1/03

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (33) УДК 615.475 (088.8) Опубликовано 30.01 83.Бюллетень ¹ 4

Дата опубликования описания 30. 01. 83 т

Ю.И. Монахов, 3. В. Любарская, A.g. Лусккн -

Б.A. Березин и В.Ф. Остапенк Ь7 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

ПУЛЬСИРУЮЩИХ НАСОСОВ. Изобретение относится к медицин,ской технике и может быть использовано в аппаратах искусственного и вспомогательного кровообращения, аппаратах искусственной вентиляции легких, обраэцозых. расходомерных установках, а также приборах для измерения внешнего дыхания биологических объектов.

Известны устройства, в которых производительность пульсирующих насосоа определяется по показателям двух приборов: по величине ударного объема и частоте пульсаций насоса или по показаниям задатчиков соответствующих величин путем перемножения показаний.

Так определяется производительность, например, в аппарате искус-; ственной вентиляции легких типа "Вита-1" и аппарате искусственного кровообращения типа AHK-5M (1 3.

Недостатком таких устройств является необходимость постоянного определения производительности посредством перемножения .оператором двух показаний, что усложняет его, работу при частых изменениях режима работы аппарата.

Наиболее близким по технической .сущности и достигаемому результату является устройство для определения производительности перфузионного насоса с возвратно-поступатель ным движением рабочего органа. Данное устройство позволяет определять производительность насоса путем автоматического перемножения величин частоты пульсаций насоса и ударного объема. указанное устройство содержит датчик ритма пульсаций насоса представляющий собой тахогенератор, вал которого механически связан с валом двигателя насоса, датчик ударного объема насоса, представляющий собой источник питания и потекциометр, блок определения производительности насоса, представляющий собой потенциометр, электрически связанный с выходом тахогенератора, à его ось явявляеься общей с осью потенциометра датчика ударного объема Насоса и ки25 нематически связана с штоком перфуэионного насоса; блок индикации, который включает в себя переключатель и-показывающие приборы, один из .:которых дает показания частоты пульсаций насоса, другой при заьыка992065

4 нии контактов дает показания производительности насоса 2.g, Данное устройство обладает невысокой точностью как выделения аналоговых сигналов, соответствующих значениям частоты пульсаций и ударного ооъема, так и определения произ" водительности при автоматическом перемножении этих сигналов с помощью петенциометров, так как используемым в нем .контактным электромеханическим элементам (тахогенератор, потенциометры),свойственны непостоянство переходных сопротивлений в местах контакта,.температурная зависимость величин их сопротивлений, наличие люфтов в механических соединениях подвижных частей потенциометров, а также в соединении с што« ком насоса.

Повышение точности определения производительности необходимо как для обеспечения, адекватности перфузии или дыхания при искусственном и, вспомогательном кровообращении и дыхании, так и для выявления осо-;. бенностей изменения внешнего дыхания биологического объекта в зависимости от различных воздействий на него и его состоянии.

Необходимость использования в . устройстве контактных элементов обуславливает также такой его недостаток, как невысокая надежность °

Цель изобретения — повышение точности определения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения производительности пульсирующих насосов, содержащее датчик ритма пульсаций насоса, датчик ударного объ., ема, блок индикации и блок определе-. ния производительности, дополнительно снабжено генератором импульсов, а блок определения производительности включает управляемый делитель частоты реверсивный счетчик, делитель частоты, триггер, схему Й и счетчик импульсов, причем первый выход генератора импульсов соединен с датчиком ритма пульсаций .насоса, а второй выход соединен с первым входом схемы И, второй вход которой соединен с выходом триггера, управляющие входы триггера соединены с выходами реверсивного счетчика, датчика ритма пульсаций насоса, управляемого делителя частоты и счетчика . импульсов, входы реверсивного счетчика соединены с выходами делителя и датчика ударного объема, а вход делителя соединен с выходом схемы И-.и входом управляемого делителя, при этом выход управляемого делителя через счетчик импульсов соединен . с входом блока индикации.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для определения произ5

20 водительности пульсирующих насосов; на фиг. 2 - временные диаграммы работы отдельных его элементов.

Устройство содержит датчик 1 ритма пульсаций насоса, включающий в себя преобразователь 2 движения рабочего органа насоса в электрический сигнал, например, фотоэлектрического типа, формирователь 3 импульсов начала и конца цикла работы насоса, триггерную пересчетную схему 4, схему И 5, счетчик 6 пульсовой длительности, регистр 7 памяти и формирователь 8 импульсов сброса и записи, генератор 9 импульсов, датчик 10 ударного объема насоса, включающнй преобразователь 11 объема, например, фотоэлектрического типа, в котором каждому импульсу соответствует определенная величина объема, счетчик 12 импульсов, блок 13 определения производительности на,соса, включающего в себя схему И 14, .управляемый делитель 15 частоты, счетчик 16 импульсов, делитель 17 с

25 постоянным коэффициентом деления; триггер. 18 считывания, реверсивный счетчик 19 и блок 20 индикации.

Преобразователь 2 соединен с формирователем 3, выходы которого соединены с управляющими входами счетЗ0 чика 12 импульсов и входами триггерной пересчетной схемы 4, выход которой соединен с входом формирователя 8 и с одним из входов схемы И 5, другой вход которой соединен с вы35 ходом Г1 генератора 9 импульсов.

Выход схемы И 5 соединен со.счетчиком б, выход которого соединен с регистром 7 памяти и блоком 20 индикации. Выход С формирователя 8

40 соединен с входами "Запись" регистров 7 и регистров памяти блока 20 индикации, а его выход D соединен с входами "Сброс" счетчиков 6, 16 и

12 делителя 15 и управляющим вхо4 дом ) триггера 18.

Один вход схемы И 14 соединен с выходом 12 генератора 9 импульсов., а другой — а выходом триггера 18.

Выход схемы И 14 соединен со счет50 ными входами управляемого делителя

15 частоты и делителя 17. Установочный вход делителя 15 соединен с выходОм регистра 7 памятиi а его вход— с входом счетчика 16 импульсов, выход IcoToporo coepHHeH c блоком 20 индикации. Выход делителя 17 соединен с входом вычитания Е реверсивного счетчика 19 импульсов, выход обратного переноса которого соединен с управляющим входом K триггера 18.

Устройство работает следующим образом.

При движении рабочего органа насоса на выходе преобразователя 2 движения в моменты смены фазы рабо65 ты насоса появляются импульсы

992065

45 причем (фиг. 2a), которые поступают на формирователь 3, с выходов A и В которого поступают импульсы на управляющие входы,триггерной пересчетной схемы 4, причем с выхода А поступают импульсы, соответствующие началу фазы изгйания (фиг. 2б), а с выхода  — соответствующие началу фазы забора (фиг. 2в) каждого цикла работы насоса. На выходе триггерной .. пересчетной схемы 4 формируется им-:,: пульс, длительность которого соответствует длительности цикла работы насоса (фиг. 2г), который поступает на формировтель. 8 импульсов сброса и записи и на один из входов схемы И

5, на другой вход которого поступают импульсы частотой F 1 с выхода

Р 1 генератора 9.,С выхода схемы И 5-. импульсы частотой F 1 заполняют счетчик 6 (фиг. 2д);

Таким образом, в счетчике 6 записывается число импульсов Иц, прот порциональное длительности цикла работы насоса.

Одновременно с формированием пачки из й„ импульсов по..переднему фронту импульса с выхода A формирователя 3, поступающего на один из входов управления счетчика 12 импульсов объема, происходит его заполнение им пульсами, поступающими с выхода импульсного преобразователя 11 объема до момента прихода импульса с выхода

В формирователя 3 на другой вход управления счетчика 12, Таким образом, в счетчик 12 записывается число импульсов и,пропорциональное ударному объему насоса (Фиг. 2и).

По заднему фронту импульса пересчетной схемы 4 на выходах С и 0 формирователя 8 импульсов сброса и записи формируются импульсы записи (фиг. 2e) и импульс сброса (фиг. 2ж) .

По импульсу записи число Nz, записанное s счетчик 6, заносится в регистр 7 памяти и поступает на установочный вход управляемого делителя

15 частоты,.а число й„, записанное в счетчике 12,.заносится в реверсивный счетчик 19 и регистр памяти блока 20 индикации. По окончании записи импульс сброса с выхода 0 формирователя 8 производит сброс счетчиков 6, 16 12 делителя 15 и триггера 18 считывания в исходное состояние, чем подготавливает их к приему информации о следующем цикле работы насоса. о заднему фронту .импульса сброса, поступающему на вход I триггера

18 считывания, — на его выходе форьжруется уровень логической "1" (фиг. 2 к), поступающий на одни из

;входов схемы H 14 и разрешающий прбхождение с выхода 15 генератора 9 импульсов частотой F 2 на счетный вход управляемого делителя 15 частоты и делителя 17 ° Последователь- . ность импульсов с выхода, целителя

17 .поступает на вход вычитания Е реверсивного счетчика 19, куда по импульсу записи было записано число N, пропорциональное ударному объему насоса.

В тот момент, когда в результа те вычитания число, записанное в

10 реверсивном счетчике 19 становится равным нулю, с его выхода обратного переноса на вход .К триггера 18 считывания поступает импульс, по кото рому на выходе триггера 18 появляется уровень логического "0", запрещающий прохождение импульсов частотой F 2 с выхода Г 2 генератора 9 на вход схемы И 14. При этом с выхода управляемого делителя 15 частоты на счетчик 16 импульсов прохо дит пачка (фиг. 2л) иэ йо импупьcos численно равная производительности насоса за один цикл, выражен- ной в л/мин или в мл/мин в зависи25 мости от выбРанного масштаба pasMepности при индикации результата, что видно из приведенных ниже соотношений:

"ч

Я ю .еЛс К* g мк)у ц

"ц ц

3 где Ц вЂ” производительность насоса, л/мин;

N — количество импульсов (Число), Ц пропорциональное длительности цикла работы насоса; и - количество импульсов (число), пропорциональное ударному объему насосами.

К„- масштабный коэффициент размерности индикации, равный коэффициенту деления делителя 17, "ч= Кч A нц= г (- т„, где К вЂ” коэффициент преобразования импульсного преобразовате@ „ ля -11 объема, имп/мл;

Кр — Йчастота импульсов с выхода

К

Г 1 генератора 9, Гц;

Q - ударный объем насоса,, м1ь;

Т = — — длительность цикла работы

"n насоса, с;

4ф

F — - частота ритма пульсаций наи соса, уд/мин.

Частота F 1 и коэффициент преобразования К импульсного преобраэова40 теля объема определяют точность вычисления производительности насоса..

Так, значение частоты F< = 200 Гц обеспечивает определение длительности цикла Т не хуже 0,5% в диапа6$ зоне ЬРп = 40 — 150 уд/мин, что со»

992065 ответствует F„= g0,75 уд/мин, а значение К = 30 имп/мл обеспечивает погрешность преобразования ударного объема f0 07 мл за цикл работы.

Результат определения производительности насоса не зависит от час- 5 тоты Г, которая определяет только время считывания числа, записанного в счетчик 19 датчика ударного объема насоса, т.е. время, необходимое для получения численного значения производительности насоса в счетчике 16, предназначенного для индикации в блоке 20, Это время должно и быть не более минимальной длительности фазы изгнания насоса при максимальной величине ударного выброса.

Построение блока определения производительности на основе управляемого делителя частоты позволило при определении производительности на-, соса в реальном масштабе времени операцию умножения ударного объема на частоту работы насоса заменить операцией деления на длительность цикла работы насоса благодаря обрат-. ной..зависимости этих величин. Такая замена операции значительно упрощает схему устройства при построении ее на импульсных элементах.

Формула изобретения

Устройство для определения про,,изводительности пульсирующих насосов, содержащее датчик. ритма пульсаций насоса, датчик ударного объема, блок индикации и блок определения производительности, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности -определения, оно дополнительно снабжено генератором импульсов, а блок Определения производительности включает управляемый делитель частоты, реверсивный счетчик, делитель частоты, триггер, схему Й и счетчик импульсов, причем первый выход генератора импульсов соединен с датчиком ритма пульсаций насоса, а второй выход соединен с первым входом схемы И, второй вход которой соединен с выходом триггера, управляющие входы триггера соединены с выходами реверсивного счетчика, датчика ритма пульсаций насоса, управляемого делителя частоты и счетчика импульсов, входы реверсивного счетчика соединены с выходами делителя и датчика ударного объема, а вход делителя соединен с выходом схемы И и входом управляемого делителя, при этом выход управляемого делителя через счетчик импульсов соединен с входом блока индикации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Техническое решение и инструкция по эксплуатации. М., ВНИИМТ, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 248165, кл. A 61 М 1/03, 1968. 992065 г фиг. 2

Составитель И. Раэаренова

Редактор A. Ворович Техред Е.Харитончик Корректор Г. Огар

Эаказ 181/6 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППН "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4