Устройство для автоматического управления искусственным сердцем

11ц 519193

О П Е

ИЗОЬЕЕтЕНИЯ

Са1оз Советских

Социалистических

Рвсвублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Р (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.01.73 (21) 1882259/13 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.06.76. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 06.08.76 (51) М Кл А 61Г 1,/24

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений (53) УДК 65-52:616-089. .28:612.17 (088.8) н открытий (72) Авторы изобретения

Г. П. Иткии, В. И. Шумаков, Е. Ш. Штенгольд, T. Л. Егоров, Л. J1. Лавринович, 3. И. Зеличенко и А. П. Телепин (71) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт клинической и экспериментальной хирургии (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ИСКУССТВЕННЫМ СЕРДЦЕМ

Изобретение относится к медицине, а именно к аппаратам искусственного сердца, Известно устройство для автоматического управления искусственным сердцем, содержащее электронные источники команд для привода сердца, датчики длитсльности фаз, магнитоуправляемые контакты, установленные в датчиках длительности фаз, функциональные преобразователи и исполнительные механизмы (1). 10

Недостатком такого устройства является отсутствие контура обратной связи артериальные барорецепторы — частота и сила сердечных сокращений, низкая чувствительность к венозному притоку, отсутствие характерной 15 для естественного сердца связи частоты сокращений и длительности фазы нагнетания.

С целью расширения диапазона адекватного функционирования искусственного сердца предлагаемое устройство имеет датчик растяжения аорты, задатчик длительности фазы нагнетания, блок преооразования напряжение-частота, регуляторы давления нагнетания и всасывания насоса. Причем датчик растяжения аорты соединен через усилитель, функциональный преобразователь с блоком преобразования напряжение-частота и задатчиком, выход блока преобразования напряжение-частота соединен с входом задатчика и т1риггерами управления. Датчики длительности фа- 30 зы нагнетания насоса выполнены, например, в виде датчика ударного объема, усилителя, триггера Шмидта, соединенных последовательно, а выход триггера Шмидта соединен с входом триггера управления. Кроме того, регуляторы нагнетания и всасывания насоса зыполнены, например, в виде нуль-органа, преобразователя время-напряжение, генератора частоты, сумматоров, модуляторов, инвертора, усреднителя, причем вход нуль-органа соединен с выходом триггера управления и задатчиком, а выход через преобразователь время.:апряжение, генератор частоты — с одним сумматором, соединенным с выходом преооразователя время-напряжение, инвертором и с одним модулятором, вход которого соединен через другой модулятор с выходом триггера управления, а выход через усреднитель — с исполнительным механизмом.

На чертеже изображена блок-схема устройства для автоматического управления искусс.-венным сердцем.

Устройство содержит датчпк 1 растяжения аорты, соединенный через усилитель 2, 111ункциональпый преобразователь 3 с блокам 4 преобразозания напряжение-1астота и задатi1HK0iv1 5 pJIHTeJIbHocTH фазы нагнста11ия, III чики длительности фазы нагнетания насоса левого и правого предсердий, выполненные в виде датчика 6 ударного объема, усилителя 7, е т

519i93

15 б0 триггера 8 Шмидта, соединенных последовательно, регуляторы 9, 10 нагнетания и всасывания насоса соответственно левого и правого предсердий, выполненные в виде нуль-органа

11, преобразователя 12 время-напряжение, генератора 13 частоты, сумматоров 14 и 15, модуляторов 16 и 17, инвертора 18, усреднителя 19. .Причем выход блока 4 преобразования напряжение-частота соединен со входом задатчика 5 и триггерами 20, 21 управления, выход триггера 8 Шмидта соединен с входом триггера управления, вход нуль-органа 11 соединен с выходом триггера управления и задатчиком 5, а выход через преобразователь 12 время-напряжение, генератор 13 частоты — с одним сумматором, соединенным с выходом преобразователя 12 время-напряжение, инвертором 18 и с одним модулятором, вход которого соединен через другой модулятор с выходом триггера управления, а выход через усреднитель 19 — с исполнительным механизмом 22.

Устройство работает следующим образом, Сигналы датчиков 1 растяжения аорты усиливаются и вводятся в функциональный преобразователь 3, где вычисляется частота пульса по заданному алгоритму. Выходное напряжение с выхода функционального преобразователя 2 подается на блок 4 преобразования напряжение-частота, где формируется периодическая последовательность импульсов, частота которых пропорциональна расчетному значению частоты пульса. Этими импульсами запускаются триггеры 20, 21 управления соответственно левого и правого насоса и определяется таким образом начало фазы нагнетания.

Сигнал окончания фазы нагнетания (далее рассматриваем только один канал управления левым насосом) формируется при помощи датчика 6 длительности фаз нагнетания. Сигналы датчика 6 ударного объема усиливаются усилителем 7 и подаются на вход триггера 8

Шмидта, срабатывающий при напряжении, соответствующем заданному уровню конечносистолического объема насоса, определяя тем самым начало фазы всасывания насоса (окончание фазы нагнетания). Заданная длительность фазы нагнетания в устройстве зависит от частоты пульса и формируется задатчиком

5 длительности фазы нагнетания, на вход которого подаются запускающие импульсы блока 4 преобразования напряжение-частота и управляющее напряжение с выхода функцион;. ьного преобразователя 3.

Сигнал задатчика 5 длительности фаз нагнетания подается на один вход нуль-органа

11. На другой вход нуль-органа подается сигнал триггера 20 управления, соответствующий измеренной длительности фазы нагнетания.

Импульсные сигналы рассогласования с нульоргана 11 подаются на вход преобразователя

12, вырабатывающего постоянное напряжение, пропорциональное сигналу рассогласования, и далее на другие блоки регулятора 9 нагнетания и всасывания насоса. Осуществляется пропорционально-интегральное управление, уменьшающее статическую ошибку и повышающее быстродействующие системы. Длительность фазы нагнетания определяется сигналом триггера 20 управления, подаваемым на импульсный вход модулятора 16, а длительность фазы всасывания — сигналом, снимаемым с другого плеча триггера 20 управления и подаваемым на импульсный вход модулятора 17.

Формула изобретения

1. Устройство для автоматического управления искусственным сердцем, содержащее датчики длительности фаз, функциональный преобразователь, триггеры управления, исполнительные механизмы, усилитель о т л и ч а ющееся тем, что, с целью расширения диапазона адекватного функционирования искусственного сердца, оно имеет датчик растяжения аорты, задатчик длительности фазы нагнетания, блок преобразования напряжение-частота, регуляторы давления нагнетания и всасывания насоса, причем датчики растяжения аорты соединены через усилитель, функциональный преобразователь с блоком преобразования напряжение-частота и задатчиком, выход блока преобразования напряжение-частота соединен с входом задатчика и триггерами управления.

2. Устройство по п. 1, отл и ч а ю щ ее с я тем, что датчики длительности фазы нагнетания насоса выполнены, например, в виде датчика ударного объема, усилителя, триггера

Шмидта, соединенных последовательно, а выход триггера Шмидта соединен с входом триггера управления.

3. Устройство по п. 1, отл и ч а ющееся тем, что регуляторы нагнетания и всасывания насоса выполнены, например, в виде нуль-органа, преобразователя время-напряжение, генератора частоты, сумматоров, модуляторов, инвертора, усреднителя, причем вход нульоргана соединен с выходом триггера управления и задатчиком, а выход через преобразователь время-напряжение, генератор частоты — с одним сумматором, соединенным с выходом преобразователя время-напряжение, инвертором и с одним модулятором, вход которого соединен через другой модулятор с выходом триггера управления, а выход через усреднитель — с исполнительным механизмом.

Источник информации, принятый экспертизой во внимание: 1. авт. св. № 434941, кл

А 61 Г 1/24, от 26. 04. 71 г. — прототип.

519193

Составитель Л. Соловьев

Редактор Л. Гончарова Техред 3. Тараненко Корректор Н. Аук

Заказ 1644/13 Изд. Ия 1462 Тираж 630 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3С-35, Раушская наб., д. 4/5 типография, пр. Сапунова, 2