PL B1 (19) PL (11) (13) B1 (12) OPIS PATENTOWY B01D 11/00 B06B 1/20 F15B 3/00 A61M 1/10

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (21 ) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (19) PL (11) (13) B1 (51 ) IntCl7 B01D 11/00 B06B 1/20 F15B 3/00 A61M 1/10 (54) Pulsator elektropneumatyczny (73) Uprawniony z patentu: Fundacja Rozwoju Kardiochirurgii, Zabrze, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 07/97 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 06/01 (72) Twórcy wynalazku: Krzysztof Domanowski, Gliwice, PL Roman Kustosz, Zabrze, PL Marek Swoboda, Siemianowice Śląskie, PL Henryk Swoboda, Tarnowskie Góry, PL (74) Pełnomocnik: Masłowski Andrzej, Kancelaria Prawa Patentowego Autorskiego i Gospodarczego PL B1 Pulsator elektropneumatyczny posiadający wzmac- (57) niacz pneumatyczny umieszczony w przedzielonym nieruchomą przegrodą korpusie zaopatrzonym w co najmniej dwa króćce dla czynnika roboczego usytuowane po obu stronach przepony sterowanej za pośrednictwem elektromagnesu, znamienny tym, że ma obudowę (1), w której dolnej komorze (Kd) jest usytuowany wzmacniacz pneumatyczny (PA), a w górnej komorze (Kg) jest usytuowany elektropneumatyczny przetwornik (EC), składający się z głowicy elektromagnetycznej (3) wyposażonej w obrotowo posadowioną belkę (4) zakończoną elementem (4a) zamykającym dyszę (5a) opornika pneumatycznego i podpartą sprężyną (6) zakotwioną do górnej pokrywy (1a) obudowy (1), przy tym utworzona pomiędzy ścianką (5), w której jest osadzona dysza (5a) opornika pneumatycznego, a górną płaszczyzną zespołu membran (M) pneumatycznego wzmacniacza (PA) komora (X) jest zaopatrzona we wlotowy króciec (7) doprowadzający sprężone powietrze z zewnętrznego źródła nadciśnienia Psup+, natomiast pneumatyczny wzmacniacz (PA) jest wyposażony w zespół zaworów (V+, V-) zamykających połączenie między króćcem wyjściowym (10) a usytuowanym poniżej niego w komorze dolnej (Kd) króćcem (11) doprowadzającym powietrze z zewnętrznego źródła nadciśnienia Psup+ oraz odpowiednio między króćcem wyjściowym (10) i króćcem (9) umieszczonym... Fig.1 Fig. 2

2 P ulsator elektropneum atyczny Zastrzeżenie patentowe Pulsator elektropneumatyczny posiadający wzmacniacz pneumatyczny umieszczony w przedzielonym nieruchomą przegrodą korpusie zaopatrzonym w co najmniej dwa króćce dla czynnika roboczego usytuowane po obu stronach przepony sterowanej za pośrednictwem elektromagnesu, znamienny tym, że ma obudowę (1), w której dolnej komorze (Kd) jest usytuowany wzmacniacz pneumatyczny (PA), a w górnej komorze (Kg) jest usytuowany elektropneumatyczny przetwornik (EC), składający się z głowicy elektromagnetycznej (3) wyposażonej w obrotowo posadowioną belkę (4) zakończoną elementem (4a) zamykającym dyszę (5a) opornika pneumatycznego i podpartą sprężyną (6) zakotwioną do górnej pokrywy (la) obudowy (1), przy tym utworzona pomiędzy ścianką (5), w której jest osadzona dysza (5a) opornika pneumatycznego, a górną płaszczyzną zespołu membran (M) pneumatycznego wzmacniacza (PA) komora (X) jest zaopatrzona we wlotowy króciec (7) doprowadzający sprężone powietrze z zewnętrznego źródła nadciśnienia Psup+, natomiast pneumatyczny wzmacniacz (PA) jest wyposażony w zespół zaworów (V+, V-) zamykających połączenie między króćcem wyjściowym (10) a usytuowanym poniżej niego w komorze dolnej (Kd) króćcem (11) doprowadzającym powietrze z zewnętrznego źródła nadciśnienia Psup+ oraz odpowiednio między króćcem wyjściowym (10) i króćcem (9) umieszczonym w zespole membran (M) i łączącym ten zespół (M) z zewnętrznym źródłem podciśnienia Psup-, przy czym zespół zaworów (V+, V-) jest podparty od dołu sprężyną (14) kotwioną do dolnej pokrywy (1b) obudowy (1), zaś membrany zespołu membran (M) są sztywno połączone z sobą, a zawory (V+) oraz (V-) są osadzone na wspólnym trzpieniu (13), natomiast pomiędzy przegrodą (12) komory dolnej (Kd) i dolną membraną zespołu membran (M) jest umieszczona kompensująca sprężyna (15), a dodatkowo komora górna (Kg) jest wyposażona w króciec (2) doprowadzający powietrze w podciśnieniu Psup- z zewnętrznego źródła zasilającego. * * * Przedmiotem wynalazku jest pulsator elektropneumatyczny do regulowania przebiegu wytwarzanego ciśnienia sterującego pracą pomp membranowych, w szczególności pompy krwi jak i duplikatora pulsu, to jest pompą służącą do wytwarzania zadanego w czasie przebiegu ciśnienia. Z polskiego opisu patentowego numer jest znany pulsator posiadający obudowę z pokrywą wyposażoną w króciec, przy czym pomiędzy pokrywą a obudową jest usytuowana przepona mocowana śrubami, zaś na spodzie obudowy pomiędzy pierścieniami jest usytuowany resor. Przepona i resor są sprzężone trzpieniem mocowanym do przepony wyprofilowaną złączką, a do resoru nakrętką. Na pierścieniach, na spodzie obudowy jest posadowiony nabiegunnik, na którym jest umieszczony magnes, zaś na nim z kolei nabiegunnik, przy czym pomiędzy nabiegunnikami jest szczelina, w której jest usytuowana dolna część wyprofilowanej złączki z cewką, natomiast cewka jest zespolona z zaciskiem obudowy poprzez przewody. Trzpień w obu swoich częściach, górnej i dolnej jest usytuowany w łożyskach posadowionych w nabiegunniku. Ujawniony pulsator jest zasilany ze wzmacniacza mocy sterowanego generatorem, który jest sprzężony ze wskaźnikiem częstościomierza. Z innego polskiego opisu patentowego numer jest znany pulsator dwustronnego działania składający się z korpusu wyposażonego w dwa króćce. Wewnątrz korpusu, w jego jednej części jest usytuowana nieruchoma przegroda, która jedną krawędzią jest przymocowana do korpusu, zaś do drugiej krawędzi nieruchomej przegrody jest przymocowana półpanewka. Ponadto, we wnętrzu korpusu jest umieszczony wał, którego oś symetrii pokrywa się z osią symetrii półpanewki i osią symetrii co najmniej drugiej części korpusu,

3 przy czym do wału jest przymocowana ruchoma przegroda usytuowana wewnątrz korpusu w jego drugiej części. Króćce są usytuowane w korpusie w tej jego części, w której znajduje się nieruchoma przegrodą, przy czym jeden króciec jest usytuowany po jednej stronie nieruchomej przegrody, a drugi koniec jest usytuowany po drugiej stronie nieruchomej przegrody. Nadto, z polskiego opisu patentowego numer jest znany pulsator dwustronnego działania składający się z korpusu zaopatrzonego w dwa króćce, który jest wyposażony w zespół dwu tłoków połączonych z sobą oraz w napędowy mimośród usytuowany pomiędzy tymi tłokami. Napędowy mimośród jest połączony z zespołem dwu tłoków za pomocą korbowodu. Z kolei polski opis patentowy o numerze ujawnia konstrukcję wzmacniacza pneumatycznego. Pulsator elektropneumatyczny według wynalazku posiada obudowę w kształcie walca, przedzieloną wewnątrz za pomocą zespołu membran na dwie komory i zamkniętą obustronnie pokrywami górną oraz dolną. W zaopatrzonej w króciec doprowadzający powietrze o z zewnętrznego źródła zasilającego komorze górnej, jest usytuowany przetwornik elektropneumatyczny, a w komorze dolnej jest umiejscowiony wzmacniacz elektropneumatyczny. Przetwornik elektropneumatyczny składa się z głowicy elektropneumatycznej wyposażonej w obrotowo posadowioną belkę podpartą sprężyną zakotwioną do górnej pokrywy obudowy. Belka jest zakończona na końcu swojego ramienia elementem zamykającym dyszę opornika pneumatycznego, który z kolei jest usytuowany ponad zespołem membran. Pomiędzy ścianą, w której jest osadzona dysza opornika pneumatycznego, a górną płaszczyzną zespołu membran znajduje się komora, w której objętości magazynuje się medium robocze, przy czym komora ta jest zaopatrzona w króciec wlotowy doprowadzający sprężone powietrze z zewnętrznego źródła nadciśnieniowego. Usytuowany w dolnej komorze wzmacniacz pneumatyczny jest zamknięty od góry zespołem membran i jest wyposażony w zespół zaworów zamykających połączenie pomiędzy króćcem wyjściowym, a usytuowanym poniżej niego króćcem wlotowym, za pomocą którego jest doprowadzane powietrze z zewnętrznego źródła nadciśnienia, albo zamykających połączenie pomiędzy króćcem wyjściowym i usytuowanym powyżej niego, w zespole membran, króćcem wlotowym doprowadzającym powietrze z zewnętrznego źródła podciśnieniowego. Zespół zaworów osadzonych na wspólnym trzpieniu jest zaopatrzony w kompensującą sprężynę opartą swoimi końcami o dolną płaszczyznę zespołu membran oraz przegrodę usytuowaną wewnątrz komory dolnej, przy tym od dołu jest podparty sprężyną zakotwioną drugostronnie do dolnej pokrywy obudowy. Obie membrany zespołu membranowego są sztywno połączone z sobą. Pulsator jest zasilany sprężonym powietrzem z zewnętrznego źródła, w postaci kompresora lub z niezależnej sieci sprężonego powietrza. Ujawniony pulsator jest przeznaczony do wytwarzania sygnału o regulowanej amplitudzie, czasie trwania i nachyleniu zbocza, to jest czasu narastania sygnału od wartości zerowej do wartości maksymalnej, której wartością graniczną jest wartość nadciśnienia zasilającego jak i czasu opadania od wartości maksymalnej do wartości minimalnej, której ekstremum jest zdeterminowane wartością podciśnienia zasilającego. Zadany przebieg sygnału jest wytwarzany przez przetwornik, który dzięki zastosowaniu głowicy elektromagnetycznej ma charakterystykę liniową, przy czym chwilowa wartość ciśnienia powietrza na wyjściu przetwornika jest zależna w ramach stabilnych ciśnień zasilania jedynie od natężenia prądu przepływającego przez uzwojenie głowicy. Opisany pulsator znajduje zastosowanie w symulatorach układów hydraulicznych, w tym układu krwionośnego, i jest przeznaczony do sterowania pracą membranowej pompy krwi, jak również nadaje się do sterowania pracą balonów wewnątrzaortalnych, a także duplikatora pulsu, to jest pompy, najczęściej hydraulicznej, służącej do wytwarzania zadanego w czasie przebiegu ciśnienia mogącej sterować przykładowo pracę testera zastawek sercowych. Przedmiot wynalazku pokazano w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczną budowę pulsatora elektropneumatycznego, a fig. 2 wykres przebiegu ciśnienia medium tłoczonego przez pulsator do zewnętrznego odbiornika. Pulsator elektropneumatyczny według wynalazku posiada obudowę 1, w której górnej komorze Kg jest usytuowany przetwornik elektropneumatyczny EC, a w dolnej komorze Kd wzmacniacz pneumatyczny PA. Przetwornik elektropneumatyczny EC będący przetwornikiem

4 o regulowanej oporności pneumatycznej typu dysza-przesłona, składa się z głowicy elektromagnetycznej 3 wyposażonej w obrotowo posadowioną belkę 4 zakończoną elementem 4a zamykającym dyszę 5a opornika pneumatycznego i podpartą sprężyną 6 zakotwioną do górnej pokrywy la obudowy 1. Komora X utworzona pomiędzy ścianką 5, w której jest osadzona dysza 5a opornika pneumatycznego, a górną płaszczyzną zespołu membran M wzmacniacza pneumatycznego PA jest zaopatrzona we wlotowy króciec 7 doprowadzający powietrze w nadciśnieniu Psup+. Pneumatyczny wzmacniacz PA jest wyposażony w zespół zaworów V+ i V- zamykających połączenie między króćcem wyjściowym 10, a usytuowanym poniżej niego w komorze dolnej Kd króćcem 11 doprowadzającym powietrze w nadciśnieniu Psup+ z zewnętrznego źródła zasilającego oraz odpowiednio między króćcem wyjściowym 10 i króćcem 9 doprowadzającym powietrze w podciśnieniu Psup- umieszczonym w zespole membran M, przy czym zespół zaworów V+, V- jest podparty od dołu sprężyną 14 kotwioną do dolnej pokrywy 1b obudowy 1. Króćcami wlotowymi 2, 7, 9 i 11 jest podawane powietrze z zewnętrznego źródła zasilającego w postaci kompresora lub niezależnej sieci sprężonego powietrza. Membrany M są sztywno połączone z sobą, a zawory V+ oraz V- są osadzone na wspólnym trzpieniu 13, przy czym pomiędzy przegrodą 12 komory dolnej Kd i dolną membraną zespołu membran M jest umieszczona kompensująca sprężyna 15. Dodatkowo komora górna Kg jest wyposażona w króciec 2 doprowadzający powietrze w podciśnieniu Psup- z zewnętrznego źródła zasilającego. Pulsator jest przeznaczony do wytwarzania ciśnienia o przebiegu zgodnym z przebiegiem przedstawionym na fig. 2, przy czym regulowane są zarówno amplituda sygnału Psys, Pdias, czas trwania cyklu T, czas trwania okresu tłoczenia Tsys i czas trwania okresu ssania Tdias, jak również nachylenie zbocza, to jest czas narastania sygnału od wartości 0 do wartości maksymalnej Psys, której wielkością graniczną jest wartość nadciśnienia Psup+ oraz analogicznie czas opadania zbocza impulsu od wartości Psys do wartości Pdias, której ekstremum jest zdeterminowane wartością podciśnienia Psup-. Żądany przebieg ciśnienia wyjściowego Pout wytwarzany jest przez przetwornik elektropneumatyczny, który dzięki zastosowaniu głowicy elektromagnetycznej 3 ma charakterystykę liniową, przy czym chwilowa wartość ciśnienia Pout jest zależna w ramach stabilnych ciśnień zasilania Psup+, Psup- jedynie od wartości natężenia prądu i(t) przepływającego przez uzwojenie głowicy elektromagnetycznej 3. W przypadku, w którym ciśnienie w objętości wyjściowej odbiornika zewnętrznego Pout, jakim jest przykładowo komora serca, ma wartość mniejszą niż ciśnienie wytwarzane przez przetwornik magazynowane w komorze X, zespół membran M zostaje przesuwany w dół otwierając zawór V+, wskutek czego króciec wyjściowy 10 zostaje połączony z króćcem 11 doprowadzającym powietrze w nadciśnieniu Psup+ aż do chwili wyrównania obu ciśnień. Natomiast w przypadku przeciwnym, to jest gdy ciśnienie w komorze X ma wartość mniejszą niż ciśnienie wyjściowe Pout zespół membran M unosi się ku górze powodując otwarcie zaworu V-, wskutek czego króciec wyjściowy 10 zostaje połączony z króćcem 9 doprowadzającym powietrze w podciśnieniu Psup-, aż do chwili wyrównania obu ciśnień.

5

6 Fig.1 Fig. 2 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.