[發明專利]用于連續流動全人工心臟的生理性控制的方法

有效

• 申請號: 201080004162.2
• 申請日: 2010-01-06
• 公開（公告）號: CN102271728A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: D·霍爾瓦思;A·馬西洛;L·戈爾丁;B·庫班
• 申請（專利權）人: 克里夫蘭診所基金會
• 主分類號: A61M1/12
• 分類號: A61M1/12;A61M1/10;F04D7/02;F04D15/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 原紹輝;譚祐祥

技術領域

本發明一般涉及人工心臟，并且更特別地涉及控制它的方法。

背景技術

心臟移植是用于具有晚期心力衰竭的病人的措施，晚期心力衰竭是過早死亡的最主要的原因。由于無法利用捐贈心臟，所以開發并逐漸開始使用機電血泵系統。這些設備能夠提供到移植的過渡、到康復的過渡，或者作為對未接受捐贈心臟的病人的永久治療。大多數這種病人將使用心室輔助設備(“VAD”)治療，其分別從左心室或右心室抽取血液并排放到主動脈或肺動脈。一些病人需要全人工心臟(TAH)作為到移植的過渡，或是作為永久的治療。

一種已知類型的TAH是連續流動全人工心臟(CFTAH)，其包括位于一個轉子上的兩個離心泵，該轉子支撐在液體動壓軸承上并由單個電動機驅動。CFTAH替代了心臟的心室，并且將血液流輸送到病人的體(左)循環和肺(右)循環。這種CFTAH的實例在美國專利申請公開2007/0253842中得到描述。

然而這種類型的CFTAH可能要在外部控制下運行，因此需要優選使用最小數量的傳感器的生理性控制。

發明內容

這種需要通過本發明得到了解決，本發明提供了一種用于人工心臟的生理性控制的系統和方法。

依照本發明的一個方面，提供了一種控制泵的方法，該泵包括耦接到轉子的電動機，該轉子在其相對的端部處承載了第一和第二葉輪。該方法包括：(a)使用電動機驅動轉子，以便使流體從第一葉輪通過第一流體線路、第二葉輪、第二流體線路、以及返回到第一葉輪來進行循環；(b)基于第一電動機參數來確定第一流體線路的阻力；(c)基于第二電動機參數來確定通過第一流體線路的流率；以及(d)改變泵的至少一個運行參數，以便保持第一流體線路的流率和阻力之間的預定關系。

依照本發明的另一方面，人工心臟系統包括：(a)人工心臟，其包括了耦接到轉子的電動機，該轉子在其相對的端部處承載了第一和第二葉輪，其中：(i)第一葉輪與病人的體血管系統連通；并且(ii)第二葉輪與病人的肺血管系統連通；(b)電源；以及(c)耦接到電源和泵的控制器，該控制器編程為：(i)使用電動機驅動轉子，以便沿著從第一葉輪通過肺血管系統、第二葉輪、體血管系統、以及返回到第一葉輪的線路來泵送血液；(ii)基于第一電動機參數來確定體血管系統的阻力；(iii)基于第二電動機參數來確定通過體血管系統的流率；以及(iii)改變人工心臟的至少一個運行參數，以便保持體血管系統的體流量和阻力之間的預定關系。

依照本發明的又一方面，提供了一種控制泵的方法，該泵包括了耦接到轉子的電動機，該轉子在其相對的端部處承載了第一和第二葉輪。該方法包括：(a)使用電動機驅動轉子，以便從第一葉輪通過第一流體線路、第二葉輪、第二流體線路、以及返回到第一葉輪來循環流體；(b)調制轉子的速度以產生脈動的流動；(c)監測指示了抽吸或摩擦的電動機參數；以及(d)響應于抽吸或摩擦的指示，減小電動機峰值速度。

附圖說明

參考以下結合了附圖的描述可以最佳地理解本發明，附圖中：

圖1是依照本發明的一個方面構造的人工心臟和控制系統的剖視圖；

圖2是耦接到循環系統的圖1的泵的示意性框圖；

圖3是顯示了目標運行特性的圖表；

圖4是顯示了依照本發明的一個方面控制泵的方法的框圖；

圖5是顯示了相對于第一測量的電動機功率特性而繪出的所觀察到的體循環血管阻力值的圖表；

圖6是顯示了相對于第二測量的電動機功率特性而繪出的所觀察到的體流量值的圖表；

圖7是顯示了關于速度脈動的控制關系的圖表；

圖8是一組顯示了在正常狀態下具有調制速度的人工心臟的運行的圖表；

圖9是一組顯示了正經歷間歇抽吸的具有調制速度的人工心臟的運行的圖表；

圖10是顯示了在以各種速度運行人工心臟中標準化的電流相對于時間的關系的圖表；以及

圖11是圖10中所示標準化電流中的統計變化的圖表。

具體實施方式

參考附圖，其中在全部各個視圖中相同的附圖標記代表相同的元件，圖1描繪了用來臨時或永久支持病人的連續流動全人工心臟10。該人工心臟10包括具有對置的左入口14和右入口16的中空殼體12。包括多個線圈繞組的電氣定子18布置在殼體12中。盡管使用了全人工心臟10作為說明性示例，但是本發明的原理可以等同地用于其他種類的機械構造和泵，例如心室輔助設備。