Стенд за изследване на протезни сърдечни клапи

Полезният модел е свързан с областта на медицината, а именно сърдечната хирургия, и може да се използва за медико-биологична оценка на материали и ефекта от взаимодействието на съставните части на сърдечните клапи върху крайните им характеристики.

Техническият резултат от полезния модел е повишаване на ефективността на дегазиране на използваните работни течности и възможността за използване на различни разтвори, включително отровни, поради херметичността на хидравличния амортисьор на дегазатора.

Контролът на параметрите на работа на стенда и неговото управление се осъществява с помощта на компютър 22 с блокове за обработка на входящата информация 21 и подаване на управляващи сигнали 23. 1 z.p.f., 2 ил.

Проблемът с разработването на нови сърдечни клапни протези е свързан с комплексно решение на сложни биомедицински и технически проблеми, един от които е изследването на хидродинамичните характеристики на протезата в режими, които адекватно симулират физиологичните условия на тяхното функциониране.

Известен стенд за тестване на аортната и митралната клапа на сърцето за пропускателна способност и обратен поток, съдържащ тестови камери за митрална и аортна клапа, резервоар за налягане, пневматичен акумулатор, пневматично дистанционно управление, импулсен умножител, трипозиционен клапан, измервателни резервоари, тръби за налягане, поплавъчни и възвратни клапани, свързващи линии (GOST 26997-86. Изкуствени сърдечни клапи Общи спецификации - М.: Държавен комитет по стандартизация на СССР, 1986. - S.24-26).

Основните недостатъци на известното устройство са:

твърда фиксация на клапите, което прави невъзможно записването на характеристики в широк диапазон поради невъзможността да се увеличи диаметърът на преминаване на биологичната клапа във фазата на "систола";

твърди квадратни стени на изпитвателните камери и стъпаловидни преходи на хидравлични линии значително увеличават съпротивлението на потока на флуида, което изисква „нефизиологични“ (надценени) налягания в акумулатора и нарушава характеристиките на потока на тестваните клапани;

липсата на механизъм, който симулира "систола" на атриума за митрална позиция, не позволява да се получи адекватна крива на налягането през целия цикъл;

невъзможността да се създадат условия, които имитират трикуспидалната позиция на сърдечната клапа;

липса на регулируемо периферно съпротивление и др.

Тези недостатъци в конструкцията на известния стенд оказват значително влияние върху надеждността на резултатите от оценката и изключват възможността за извършване на някои видове тестове на протезни сърдечни клапи върху него.

Частично тези недостатъци бяха отстранени при последващи разработки на стендове за изследване на изкуствени сърдечни клапи, произведени у нас и в чужбина (патенти на България за ПМ № 32387 клас A61F 2/24 и № 34080 клас A61F 2/24, американски патенти за изобретения № 5899937, 3868536, 3758237 и др.).

Съществени недостатъци на известния стенд за изследване на сърдечните клапи са:

значително увеличаване на вътрешните обеми на блоковете поради използването на статичен метод за създаване на остатъчно налягане;

зависимост на работните характеристики от позицията на тестваните сърдечни клапи в пространството.

Добре познатата стойка съдържа аортни и предсърдни тестови камери, блок за контрол на демпфиране и остатъчно налягане,хидравличен демпфер-дегазатор и пневмохидравличен задвижващ блок, свързани чрез хидравлични линии към посочените устройства, и чрез пневмопроводи - чрез електромагнитен пневматичен клапан с първата група пневматични устройства, а блокът за управление на амортизирането и остатъчното налягане е свързан чрез втория електромагнитен пневматичен клапан към втората група пневматични устройства, всяко от които включва компресор и вакуумна помпа с сензори за налягане. Стендът включва разходомери, контролен панел с блокове за обработка на постъпваща информация и подаване на управляващи сигнали, както и цифрови филмови камери.

Съществените предимства на този стенд са независимостта на работните характеристики на тестваните сърдечни клапи от тяхното положение в пространството и намаляването на вътрешните обеми и геометричните външни размери.

Недостатъкът на известната стойка е несигурността с конструкцията на хидравличния демпфер-дегазатор, т.к. използваният преди това открит резервоар не осигурява необходимата ефективност и възможност за адекватно функциониране при честота над 90 цикъла / мин., а ако системата е била напълнена с агресивни работни течности, това е представлявало опасност за обслужващия персонал и околната среда.

Техническият резултат от полезния модел е повишаване на ефективността на обезгазяване на използваните работни течности и възможността за използване на различни решения като техни, вкл. и отровни, поради херметичността на хидравличния демпфер-дегазатор.

Предлага се стенд за изследване на сърдечни клапни протези, съдържащ циркулационна система, свързана с хидравлични линии чрез пневмохидравличен задвижващ блок, включително аортна тестова камера със сензор за дебитомер на изхода, амортизиращ и контролен блок

остатъчно налягане, хидроамортизатор-дегазатор и предсърден тесткамера със сензор за разходомер на входа, два електромагнитни пневматични клапана, единият от които е свързан чрез пневматични линии към пневматичния хидравличен задвижващ блок, първата група пневматични устройства, а втората група е свързана към блока за управление на амортизирането и остатъчното налягане, втората група пневматични устройства, всяка от които съдържа компресор и вакуумна помпа, сензори за налягане, устройства за обработка на входяща информация, бр. контролни сигнали и цифрови камери.

Разликата е, че хидравличният демпфер-дегазатор съдържа перфориран разклонител за подаване на работната течност, ограничителни решетки, между които са разположени сферични тела от инертен материал и последователно разположени в корпуса сборник на работната течност.

Разликата е също, че стойката е оборудвана с еластичен въздушен резервоар, свързан чрез клапан към горната част на тялото.

Предложената конструкция на хидравличния демпфер-дегазатор е херметизирана и предотвратява отделянето на газове и изпарението на работния флуид в атмосферата, поради което като работен флуид може да се използва всяка течност, вкл. и отровни. Херметичният дизайн на този комплект позволява тестване на сърдечни клапни протези във всяко положение (хоризонтално, вертикално, наклонено и др.).

Същността на полезния модел е илюстрирана с чертежи, където фигура 1 показва блокова схема на стойка за изследване на протезни сърдечни клапи, а фигура 2 - хидроамортизатор-дегазатор.

Стендът за изследване на протезни сърдечни клапи съдържа аортна 1 и предсърдна 2 тестови камери, които имат места за инсталиране на две изследвани клапи. Камерите се пълнят с работна течност с помощта на циркулационна система, която също включва пневмохидравлично задвижване 3, блок за амортизиране и контрол на остатъчнотоналягане 4 и хидравличен демпфер-дегазатор 5, свързан между

сам с помощта на хидравлични линии 6. Стойката е оборудвана с ултразвукови или други сензори за поток 7, монтирани на изхода на камерата за изпитване на аортата и на входа на камерата на предсърдието, предавайки информация към техните измервателни блокове 8. Първият електромагнитен пневматичен клапан 9 е свързан чрез пневматични линии 10 към първата група пневматични устройства, включително компресор 11 и вакуумна помпа 12 със сензори за налягане 13. Втори електромагнитен клапан е свързан към блока за управление на затихването и остатъчното налягане 4. пневматичен клапан 14, който е свързан чрез пневматични линии 15 към втората група пневматични устройства, съдържащи компресор 16 и вакуумна помпа 17 със сензори за налягане 18. Тестовите камери и пневматичното задвижване също са оборудвани със сензори за налягане 19. За наблюдение и запис на параметрите от процеса на функциониране на камери 1 и 2 се използват цифрови кинокамери 20. Цифрово-аналогов преобразувател (DAC) 23, свързващ елементите на стойката един с друг.

Хидравличният демпфер-дегазатор на работната течност 5 има корпус 24, в чиято горна част е монтирана перфорирана тръба 25, свързана с хидравличната линия 6. Под тръбата, между ограничителните пръти 26, има сферични тела 27 от инертен материал (топки). В долната част на тялото 24 има колекция от работна течност 28, която е свързана с предсърдната тестова камера 2 с помощта на хидравлична линия 6. Хидроамортизаторът-дегазатор има еластичен въздушен резервоар 29, свързан с горната част на тялото с помощта на клапан 30.

По-долу е дадено описание на работата на стойката за изследванесърдечни клапи.

Началото на тестовия цикъл е подаването на импулс на напрежение от компютъра 22 през многоканалния DAC 23 към електромагнитния клапан 9, който в отворено положение свързва компресора 11

с пневмохидравлично задвижване 3. Последният доставя работния флуид през хидравличната линия 6 към аортната тестова камера 1. Под действието на хидравличен импулс тестваният клапан в предсърдната тестова камера 2 се затваря, а клапанът в аортната камера 1, когато налягането надвиши налягането в блок 4, се отваря и преминава работния флуид през ултразвуковия сензор 7 на разходомера до блок 4 и по-нататък по хидравличната линия 6 до хидравличния демпфер-дегазатор 5.

През отворите в перфорираната тръба 25 струята работен флуид с газ навлиза в слоя от сферични инертни тела (топчета) 27, където потокът на флуидните струи се разделя допълнително, докато налягането на флуида пада и газът го напуска нагоре. Работният флуид навлиза в колектора 28 и се подава през хидравличната линия 6 през сензора на разходомера 7 в предсърдната тестова камера 2, а газовете, освободени от течността от тялото с отворен клапан 30, се изпускат в еластичния въздушен резервоар 29. След края на цикъла клапанът 30 се затваря и резервоарът 29 се заменя от хидравличния амортисьор-дегазатор 5 се влива в предсърдната камера 2, отваря разположения в нея тестов клапан и запълва пневмохидравличния задвижващ механизъм 3, който подготвя хидравличната система за следващия цикъл. По време на целия цикъл с помощта на датчици за налягане 13, 18, 19 и разходомери се осигурява непрекъсната регистрация и съхраняване в компютъра на 22 параметъра.флуиден поток и работни характеристики на тестваните сърдечни клапи. Конструкцията на хидравличния амортисьор-дегазатор осигурява херметичността на този възел и дава възможност за използване на различни разтвори, включително отровни, като работна течност. Поради плътността на възлите на стойката е възможно да се изследват характеристиките на сърдечните клапи във всяка от техните позиции.

1. Стенд за изследване на сърдечни клапни протези, съдържащ циркулационна система, свързана с хидравлични линии през пневмохидравличен задвижващ блок, включително аортна тестова камера със сензор за дебитомер на изхода, блок за контрол на амортизирането и остатъчното налягане, хидроамортисьор-дегазатор и предсърдна тестова камера със сензор за дебитомер на входа, два електромагнитни пневматични клапана, единият от които е свързан към пневмохидравличен задвижващ агрегат чрез пневматични линии първата група пневматични устройства, а втората втората група пневматични устройства е свързана към блока за управление на амортизирането и остатъчното налягане, всеки от които съдържа компресор и вакуумна помпа, сензори за налягане, устройства за обработка на входяща информация, издаване на управляващи сигнали и цифрови камери, характеризиращи се с това, че хидравличният демпфер-дегазатор съдържа перфорирана разклонителна тръба за подаване на работната течност, ре стриктни решетки, между които са разположени сферични тела от инертен материал и колектор на работния флуид.

2. Стойка съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че е снабдена с еластичен въздушен резервоар, свързан чрез клапан към горната част на корпуса.