УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСПРОВОДНОЙ ЧРЕСКОЖНОЙ ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ СЕРДЕЧНОМУ НАСОСУ
DEVICE FOR WIRELESS PERCUTANEOUS TRANSMISSION OF ENERGY TO CARDIAC PUMP

Изобретение относится к области медицинской техники и может быть использовано для имплантируемых сердечных устройств, в том числе кардиостимуляторов, аппаратов вспомогательного кровообращения, искусственных желудочков сердца, искусственных сердец. Также изобретение может найти применение в других областях техники, в устройствах где необходима беспроводная передача энергии.
На сегодняшний день развитие имплантируемых устройств и их беспроводная работы является основным направлением развития современной медицины и техники. Для работы любого имплантируемого устройства необходим надежный и бесперебойный источник энергии. Существующие методы энергообеспечения имплантируемых устройств имеют ряд недостатков, таких как необходимость замены аккумуляторных батарей через определенный срок работы, постоянный контроль за уровнем заряда, использование для передачи проводов, которые несут инфекционные заражения тканей и органов, возможность замыканий при контакте с водой, большие масса-габаритные размеры. Но все это может быть решено при использовании беспроводной чрескожной передачи энергии.
Известно устройство (патент US 8620447 B2, A61N 1/3787, А61М 1/12, А61М 1/127, 2011), содержащее имплантируемую катушку для чрескожной передачи энергии, имеющую встроенную радиочастотную антенну. Также в устройстве предусмотрен способ связи между внешним устройством и имплантированным устройством, имеющим множество вторичных катушек со встроенными радиочастотными антеннами.
Недостатком аналога является сложность ее технической реализации и невысокая надежность, вызванная тем, что в данной системе используются радиочастотные антенны, которые при любой помехе могут нарушить устойчивую работу системы.
Известно устройство для чрескожной беспроводной передачи энергии (патент РФ №2671418, A61N 1/08, A61N 1/37211, A61N 1/3787, 31.10.2018), в котором передача энергии осуществляется источником оптического излучения, содержащее отражающий элемент и приемник оптического излучения, а также устройство преобразования, хранения и сбора электрической энергии.
Недостатком аналога является сложность ее технической реализации и невысокая надежность, вызванная тем, что в данной системе используется большое количество комплектующих и система передачи помехонеустойчива.
Известно устройство низкочастотной чрескожной передачи энергии имплантируемому медицинскому устройству (патент РФ №2440832, A61N 1/3787, A61N 1/37223, 27.12.2006), которое содержит внешний первичный резонансный контур и внутренний вторичный резонансный контур, которые имеют максимум резонанса на частоте 100 кГц или ниже.
Недостатком аналога является малая надежность и большая вероятность отказа работы устройства при более высоких частотах передачи энергии, следовательно, необходима дополнительная система резервирования передачи энергии.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство (заявка WO 2008106717 A1, A61N 1/3787, А61М 1/127, 2008), которое содержит две передающие резонансные катушки, электродвигатель, насос для перекачки крови, соединенный и управляемый контроллером. Одна из двух резонансных катушек расположена внутри или на контроллере, а третья катушка является принимающей и располагается внутри тела человека. Устройство контролируется контроллером и может в случае отказа одного из внешних резонансных контуров снабжать энергией внутреннюю катушку через второй внешний резонансный контур, что обеспечивает надежность и резервирование системы передачи энергии.
Недостатком ближайшего аналога является большие массогабаритные показатели, низкая эффективность и стабильность работы устройства, а также нагрев частей, недопустимый при работе данных устройств.
Задача изобретения - обеспечение электроснабжения и бесперебойной работы имплантируемых сердечных устройств, а также удобство и надежность эксплуатации.
Техническим результатом является повышение надежности устройства и эффективности за счет отказа от проводов передачи энергии и быстро выходящих из строя устройств передачи энергии.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что устройство беспроводной чрескожной передачи энергии содержит резонансные катушки, электродвигатель и соединенный с ним насос для перекачки крови, согласно изобретению, образующие контур резонансные катушки выполнены в виде четырех наборных катушек, электрически связанных с емкостью и размещенных по разные стороны тела человека с возможностью резервировать друг друга при работе. При этом электродвигатель выполнен в виде аксиальной электрической машины с расположением фаз 2×3 и установлен на одном валу с насосом перекачки крови.
Использование двух каналов приема и передачи, позволяет передавать непрерывный сигнал для бесперебойной работы сердечного устройства. Обеспечение высокоэффективной передачи энергии очень важно для работы электродвигателя, работающего приводом для имплантируемых устройств.
Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображено устройство чрескожной передачи энергии. На фиг. 2 изображена принципиальная схема чрескожной передачи энергии.
Устройство для беспроводной чрескожной передачи энергии сердечному насосу включает (фиг. 1) первичный резонансный контур 1 и источник питания 2, находящиеся снаружи тела человека и отделяемые слоем кожи 3. Первичный резонансный контур 1 содержит две резонансные катушки 4 и электрически связан с источником питания 2 для передачи энергии вторичному резонансному контуру 5. Переменное магнитное поле генерируется в первичном резонансном контуре 1 в ответ на электрический сигнал источника питания 2.
Устройство для беспроводной чрескожной передачи энергии сердечному насосу содержит вторичный резонансный контур 5 с двумя резонансными катушками 6, в котором присутствует нагрузка в виде имплантируемого блока 7, содержащего насос для перекачки крови и приводной электродвигатель, а также выпрямитель 8. Электродвигатель представляет собой аксиальную осевую электрическую машину со схемой соединения фаз 2×3, раскручивающий ротор центробежного сердечного насоса. Вторичный резонансный контур 5 расположен относительно первичного резонансного контура 1 на расстоянии 10-25 мм, для обеспечения эффективной передачи энергии.
Устройство для беспроводной чрескожной передачи энергии сердечному насосу работает следующим образом. На резонансную катушку 4 первичного резонансного контура 1 подается электрический сигнал от источника питания 2, после чего в первичном резонансном контуре 1 генерируется магнитное поле. В свою очередь резонансная катушка 6, находящаяся во вторичном резонансном контуре 5, генерирует электрический сигнал на имплантируемый блок 7 через выпрямитель 8, благодаря переменному магнитному полю. Сигнал от выпрямителя 8 передает энергию на имплантируемый блок 7, приводя в действие электрический двигатель, который затем приводит в работу насос для перекачки крови.
Итак, заявляемое устройство позволяет повысить надежность и эффективность работы сердечного насоса за счет его бесперебойной работы.