[發(fā)明專利]多模式心室輔助血泵控制器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910081435.2
• 申請日: 2009-04-03
• 公開（公告）號(hào): CN101513545A
• 公開（公告）日: 2009-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 常宇;高斌;陳寧寧;喬愛科;劉有軍;馮繼宏
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): A61M1/12
• 分類號(hào): A61M1/12
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 吳蔭芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及人工心臟血泵的控制器。

背景技術(shù)

人工心臟即心室輔助裝置，主要應(yīng)用在救治心臟衰竭的病人。人工心臟中的控制器是人工心臟穩(wěn)定工作及智能心臟輔助裝置的核心部分。

在國外，專利WO2006/055745A2和US?20040215050A1介紹的人工心臟中以血泵流量為控制信號(hào)，通過一定的控制方法來控制血泵的工作狀態(tài)。在控制方法中提出三種控制模式：恒速模式，恒流模式，最大流量模式。此控制系統(tǒng)由于三種控制模式的設(shè)計(jì)使得在控制的可靠性和靈敏度方面有了很大程度的提高，是目前國外做的比較好的一套控制系統(tǒng)。但是，由于這三種控制模式是以血泵狀態(tài)為基礎(chǔ)的，而不是以病人的狀態(tài)為基礎(chǔ)的，所以不夠人性化，不會(huì)完全適合病人的病情。

在國內(nèi)，清華大學(xué)白凈教授等的專利CN1446592A：微型軸流式血泵的優(yōu)化非恒速控制方法，是建立在由目標(biāo)函數(shù)、控制參數(shù)、限制條件組成的調(diào)節(jié)血泵轉(zhuǎn)速的優(yōu)化模型之上的方法。但也由于其非恒速，對電力需求較大。

以上設(shè)計(jì)存在一些問題。一是，以上設(shè)計(jì)普遍耗能較大，都在15W以上，這樣儀器的實(shí)用性就會(huì)降低，尤其在病人無法迅速充電的情況下，大量耗電會(huì)使病人情況非常危險(xiǎn)。二是，由于其血泵的轉(zhuǎn)速較大或速度變化率大，對血液的破壞較大。三是，沒有直接根據(jù)病人的生理情況來控制人工心臟中血泵的轉(zhuǎn)速，使人工心臟工作在適合病人病情的最佳狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種多模式心室輔助血泵控制器，可以根據(jù)病人的實(shí)際生理狀態(tài)，選擇不同的工作模式，從而讓人工心臟達(dá)到適合病人病情的最佳工作狀態(tài)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案：設(shè)計(jì)一種多模式心室輔助血泵控制器，該控制器包括上位機(jī)控制模塊、串口通信；上位機(jī)控制模塊通過串口通信與下位機(jī)控制模塊連接，下位機(jī)控制模塊控制血泵的運(yùn)行，且測量并提供血泵的狀態(tài)信號(hào)給上位機(jī)控制模塊，其中包括血泵的電壓、電流、轉(zhuǎn)速、溫度，其特征在于：該控制器還包括可監(jiān)測人體狀態(tài)的信號(hào)采集模塊，該模塊給上位機(jī)控制模塊提供人體的狀態(tài)信號(hào)，其中包括心率(HR)、主動(dòng)脈壓(AOP)、左心室壓(LVP)、肺動(dòng)脈壓(PAP)和血液流量(Q)；上位機(jī)控制模塊根據(jù)血泵和人體的狀態(tài)信號(hào)可實(shí)現(xiàn)如下工作模式：

●常規(guī)模式，在該模式下，以心率和心率變化率為控制信號(hào)來調(diào)整血泵轉(zhuǎn)速到所需流量；

●抽吸處理模式，當(dāng)左心室壓小于發(fā)生抽吸的左心室壓臨界點(diǎn)時(shí)切換到該模式，在該模式下，當(dāng)左心室壓下降時(shí)，以左心室壓為控制信號(hào)來調(diào)整血泵轉(zhuǎn)速到所需流量；當(dāng)左心室壓上升時(shí)，保持當(dāng)前血泵轉(zhuǎn)速得到的流量；

●肺淤血處理模式，當(dāng)肺動(dòng)脈壓大于發(fā)生肺淤血的臨界條件時(shí)切換到該模式，在該模式下，當(dāng)肺動(dòng)脈壓上升時(shí)，以肺動(dòng)脈壓為控制信號(hào)來調(diào)整血泵轉(zhuǎn)速到所需流量；當(dāng)肺動(dòng)脈壓下降時(shí)，保持當(dāng)前血泵轉(zhuǎn)速得到的流量；

●信號(hào)采集模塊故障處理模式，在該模式下，血泵選擇一個(gè)合理的轉(zhuǎn)速，保持此轉(zhuǎn)速不變，直到恢復(fù)正常；

●搏動(dòng)模式，在該模式下，在收縮期和舒張期調(diào)整血泵轉(zhuǎn)速分別給出不同的流量；

●啟動(dòng)模式，在該模式下，保持恒定流量不變；

上述各種模式的切換條件如下：設(shè)心率HR、主動(dòng)脈壓AOP、左心室壓LVP、肺動(dòng)脈壓PAP和流量Q為系統(tǒng)的輸入，A，B，C為通過手動(dòng)切換的系統(tǒng)的輸出，輸出為A時(shí)，系統(tǒng)工作在常規(guī)模式；輸出為B時(shí)，系統(tǒng)工作在搏動(dòng)模式；輸出為C時(shí)，系統(tǒng)工作在啟動(dòng)模式；

●當(dāng)系統(tǒng)工作在常規(guī)模式下時(shí)，若檢測到觸發(fā)條件左心室壓LVP小于發(fā)生抽吸的左心室壓臨界點(diǎn)LVP0，則系統(tǒng)切換到抽吸處理模式；

●經(jīng)過抽吸處理模式下的調(diào)整，當(dāng)檢測到條件左心室壓LVP大于左心室恢復(fù)充盈的臨界點(diǎn)LVP1時(shí)，系統(tǒng)切換回到常規(guī)模式；

●在常規(guī)模式下，若檢測到觸發(fā)條件肺動(dòng)脈壓PAP大于發(fā)生肺淤血的肺動(dòng)脈壓臨界點(diǎn)PAP0，則系統(tǒng)切換到肺淤血處理模式；

●經(jīng)過肺淤血處理模式下的調(diào)整，當(dāng)檢測到條件肺動(dòng)脈壓PAP小于肺循環(huán)恢復(fù)正常的臨界點(diǎn)PAP1時(shí)，系統(tǒng)切回到常規(guī)模式；

●在常規(guī)模式下，若檢測到心率HR，主動(dòng)脈壓AOP是沒有生理意義的值時(shí)，系統(tǒng)切換到信號(hào)采集模塊故障處理模式，經(jīng)過檢修后，當(dāng)檢測到心率HR，主動(dòng)脈壓AOP恢復(fù)到有生理意義的值時(shí)，系統(tǒng)切回到常規(guī)模式。

其中的信號(hào)采集模塊包含分別測量血流量、血壓和心率信號(hào)的流量傳感器、有創(chuàng)壓力傳感器、心電電極；具有多路的由濾波器和放大器構(gòu)成的輸入信號(hào)預(yù)處理系統(tǒng)，由單片機(jī)構(gòu)成的將預(yù)處理后的輸入信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，將處理后的數(shù)據(jù)送到上位機(jī)控制模塊的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。