[發明專利]氣動直接心室輔助裝置及其控制器

有效

• 申請號: 200810037403.8
• 申請日: 2008-05-15
• 公開（公告）號: CN101269244A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發明（設計）人: 楊明;劉一;李世陽;鄭喆俊
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: A61M1/10
• 分類號: A61M1/10;A61F2/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及一種醫療器械技術領域的心臟輔助裝置，具體是一種氣動直接心室輔助裝置及其控制器。

背景技術

心輸出量不足每年造成了大量的死亡案例。而現有的大多數心臟輔助裝置都要求設備與血液直接接觸，引起很多并發癥，而直接心室輔助則避免了這個問題。直接心室輔助裝置包括兩個組成部分：1)杯形件，其內膜的外表面與心臟的外表面緊密相符。2)驅動和控制系統，給內膜施加壓力從而輔助心臟泵血。

經對現有技術的文獻檢索發現，中國專利號為：200480023755，這是一項裝有傳感器并且由算法控制的利用液體直接驅動的機械心室輔助裝置的技術。該技術利用許多傳感器測量相關心臟功能指標，提出相應控制算法，輔助衰弱的心臟。然而，在實際的臨床應用中，液體較重，相對衰竭心臟的快速跳動，反應速度較慢；在空間非常有限的人體環境內，使用太多的傳感器，增加輔助裝置的復雜性，降低了系統的可靠性，也增加了感染的危險性；另外，該技術也未能提出如何正確分割杯形體與左右心室接觸的兩部分。因為杯形體作用在左右心室的力量一般應該是不同，而且左右心室尺寸也因人而異。

發明內容

本發明針對現有技術的不足和醫療實踐中的需要，提供一種氣動直接心室輔助裝置及其控制器。其中輔助裝置的杯形體在制作時，可以根據病人左右心室尺寸，利用內膜不同的厚度和在杯形體內不同位置嵌入加強筋，實現對左右心室施加不同的輔助力；控制器控制空氣壓縮機和真空泵交替地通過各自的氣體輸送管道至杯形體，幫助被輔助的心臟收縮和舒張。當氣體被周期地充入外殼和內膜之間的空間時，提供心臟外壁周期的收縮力；當氣體被周期地抽出外殼和內膜之間時，內膜恢復，心臟舒張，從而實現了非血液直接接觸的心室輔助；另外，為利用盡量少的傳感器，測量、估計盡可能多的參數。在本發明中，利用氣體在每一個工作周期中，容積和壓力乘積不變的原理，根據氣壓傳感器的輸出，估計使用輔助裝置后心臟泵出的血流量。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明所涉及的氣動直接心室輔助裝置包括：空氣壓縮機、第一醫用輸氣管、穩壓閥、第二醫用輸氣管、電氣比例閥、第三醫用輸氣管、第一醫用三通、第四醫用輸氣管、電磁閥、第五醫用輸氣管、真空泵、第六醫用輸氣管、第二醫用三通、第七醫用輸氣管、氣壓傳感器、第八醫用輸氣管、第三醫用三通、第九醫用輸氣管、第十醫用輸氣管、杯形體、血壓傳感器。

第一醫用輸氣管一端與空氣壓縮機的輸出口連接，另一端與穩壓閥的輸入口連接；第二醫用輸氣管的一端與穩壓閥的輸出口連接，另一端與電氣比例閥的輸入口連接；第三醫用輸氣管的一端與電氣比例閥的輸出口連接，另一端與第一醫用三通的一端連接；第四醫用輸氣管的一端與第一醫用三通的另一端連接，另一端與電磁閥的輸入口連接；第五醫用輸氣管的一端與電磁閥的輸出口連接，另一端與真空泵的吸氣口連接；第六醫用輸氣管的一端與第一醫用三通的第三端連接，另一端與第二醫用三通連接；第七醫用輸氣管的一端與第二醫用三通的另一端連接，另一端與氣壓傳感器連接；第八醫用輸氣管的一端與第二醫用三通的第三端連接，另一端與第三醫用三通的一端連接；第九醫用輸氣管的一端與第三醫用三通的另一端，另一端連接至杯形體的一個接口；第十醫用輸氣管的一端與第三醫用三通的第三端，另一端連接至杯形體的另一個接口。

所述杯形體包括杯形體外殼、固定螺帽、杯形體內膜、加強筋、氣管接頭，固定螺帽鑲嵌在杯形體外殼內，加強筋鑲嵌在杯形體內膜內。氣管接頭與固定螺帽連接。杯形體外殼的上緣表面和杯形體內膜的下底面緣，用醫用硅膠均勻粘接。氣管接頭一端是螺紋，與固定螺帽連接；另一端是快速接口，分別與第九醫用輸氣管、第十醫用輸氣管連接。

本發明包含的杯形體采用醫用硅橡膠或聚氨酯等與人體兼容的材料制作，其內膜內嵌的加強筋在制作時可以根據心臟左右心室尺寸調整位置。內膜與左右心室分別接觸的部分的厚度根據所需提供的輔助動力來決定。其外殼上有快速接口，用于杯形體與氣管的快速連接。

本發明所涉及的氣動直接心室輔助裝置的控制器，包括：處理器、數模轉換電路、信號轉換驅動電路、輸出的信號控制電磁閥和電氣比例閥、模數轉換電路。處理器連接數模轉換電路，數模轉換電路輸出信號接至信號轉換驅動電路，信號轉換驅動電路的輸出信號接至電磁閥和電氣比例閥。氣壓傳感器和血壓傳感器測量的信號接至模數轉換電路，模數轉換電路采集的數據輸出送至處理器。

本發明主要采用閥、管、空氣壓縮機和真空泵，便于設計，制造和維護。通過高性能的控制器控制氣動直接心室輔助設備動作的頻率和幅度。