пульсатор для вспомогательного кровообращения
Классы МПК: | A61M1/10 насосы для перекачивания крови; искусственное сердце; устройства для механического воздействия на систему кровообращения, например внутриаортальные баллоны |
Автор(ы): | Шумаков В.И. (RU), Хаустов А.И. (RU), Жданов В.И. (RU), Толпекин В.Е. (RU), Гасанов Э.К. (RU), Мелемука И.В. (RU), Шумаков Д.В. (RU), Дробышев А.А. (RU), Иткин Г.П. (RU), Нарзикулов Рустам Абдухалитович (TJ) |
Патентообладатель(и): | Научно-исследовательский институт трансплантологии и искусственных органов Минздрава РФ (RU), Московский государственный авиационный институт (технический университет) (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2002-04-03 публикация патента:
20.01.2005 |
Изобретение относится к области медицины, в частности к кардиологии, трансплантологии, и может быть использовано для лечения острой сердечной недостаточности, в частности, для вспомогательного кровообращения. В изобретении используется бесприводной генератор колебаний потока крови на основе двухступенчатой центробежной форсунки с регулируемой системой упругой емкости. Пульсирующий режим обеспечивается за счет проходных сечений пульсатора, выбранных таким образом, что при взаимодействии двух потоков на его выходе возникают пульсации давления и расхода, амплитуда и частота которых может регулироваться вспомогательной упругой емкостью. Пульсатор позволяет создать пульсации давления и расхода в широких диапазонах изменения давления и расхода без применения внешнего источника давления-вакуума. 2 ил.
Формула изобретения
Пульсатор для вспомогательного кровообращения, включающий пульсирующий источник потока крови и включенное в артериальную магистраль пульсирующее устройство, отличающийся тем, что в качестве пульсирующего устройства использован бесприводный генератор колебаний потока крови в виде двухступенчатой жидкостной центробежной форсунки и связанной с ней регулировочной упругой емкости для изменения пульсаций тока крови, при этом бесприводный генератор колебаний потока крови подключен к выходной магистрали непульсирующего источника потока крови.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области медицины, в частности к кардиохирургии, трансплантологии и вспомогательного кровообращения, и может быть применено для лечения острой сердечной недостаточности.
Известен пульсатор (бесклапанный насос) для вспомогательного кровообращения, подключенный к артериальной магистрали непульсирующего источника потока крови (В.И.Шумаков, В.Е.Толпекин, Т.А.Попов. Атлас вспомогательного кровообращения. - Алма-Ата: Гылый. 1992, стр.135, рис.209). В этом случае пульсации генерируются за счет изменения его проходного сечения при изменении давления внутри баллончика. Недостатком этого решения является маятникообразный поток крови, что приводит к травме крови, обязательное наличие сложных регулировочных устройств, а также источника давления и вакуума.
Технический результат изобретения состоит в уменьшении травмы крови и упрощении управления системой создания пульсирующего режима кровообращения, а также снижении затрат при эксплуатации аппарата и упрощении конструкции. Для этого использован пульсатор, состоящий из двухступенчатой центробежной форсунки с регулируемой системой упругости.
Система кровообращения выполнена и работает следующим образом (фиг.1). Центробежный насос 3 забирает кровь из левого желудочка 1 через входную магистраль 2. Поток за насосом в выходной магистрали 4 делится на два потока: большая часть потока через входной штуцер 5 поступает в двухступенчатую центробежную форсунку 7, а другая, меньшая часть потока (10-20)%, по магистрали 6 через кран 8 поступает в регулировочную емкость 9, а затем - в дополнительную магистраль 10, из которой через штуцер 11 в центробежную форсунку, где смешивается с основным потоком. Для изменения частоты пульсаций служит зажим 12, который поджимает регулировочную емкость 9, изменяя ее жесткость и, как следствие, частоту пульсаций. Суммарный поток через выходной штуцер 12 форсунки поступает в выходную магистраль 13, которая связана с аортой 14. Проходные сечения двухступенчатой форсунки спроектированы таким образом, что при взаимодействии двух потоков на ее выходе возникают пульсации давления и тока крови.
Двухступенчатая форсунка на расчетном режиме работы имеет участок с падающей расходной характеристикой, т.е. на этом участке расходной характеристики увеличение расхода в дополнительной магистрали (магистрали, в которой находится емкость с заданной упругостью) приводит к уменьшению давления перед форсункой и дальнейшему увеличению расхода, что в сочетании с имеющейся податливостью приводит к автоколебательному течению жидкости в дополнительной магистрали.
На фиг.2 показана двухступенчатая форсунка. Поток жидкости поступает из насоса через входной штуцер 5 к завихрителю 15. В завихрителе имеются тангенциальные каналы 16, по которым пульсирующая жидкость поступает в камеру закручивания 17, образованную завихрителем 15 и соплом 18. В камеру закручивания через штуцер 11 поступает также поток жидкости из дополнительной магистрали по щели 19 к камере закручивания, где смешивается с жидкостью, поступающей через тангенциальные каналы завихрителя. Оба жидкостных потока смешиваются в камере закручивания, образуя суммарный поток, истекающий через выходное сопло 20 в выходную магистраль. При смешении потока жидкости, идущего через дополнительную магистраль, с основным потоком, идущим от завихрителя, происходит изменение давления на жидкостном вихре в камере закручивания, которое совместно с имеющейся упругостью в дополнительной магистрали приводит к возникновению пульсирующего режима течения жидкости основного потока крови.
Пульсатор испытан на гидродинамическом стенде, имитирующем большой и малый круг кровообращения, при работе с центробежным непульсирующим бионасосом “Б” “Биопамп”.
Всего проведено 12 исследований.
При работе центрифужного бионасоса среднее давление на входе в магистрали составляло 10,7±0,4 мм рт.ст., на выходе - 75,3±1,7 мм рт.ст. при расходе 5,0 л/мин.
Установка на выходе бионасоса предложенного пульсатора позволила получить пульсацию давления в среднем 26,3±0,8 мм рт.ст., среднее давление в выходной магистрали при этом 103,9±3,1 мм рт.ст.
При использовании известного пульсатора в этих условиях среднее давление в выходной магистрали составляло 86,2±2,3 мм рт.ст.
Класс A61M1/10 насосы для перекачивания крови; искусственное сердце; устройства для механического воздействия на систему кровообращения, например внутриаортальные баллоны