[發明專利]基于微型氣缸驅動的人工心臟血液泵

有效

• 申請號: 201310676536.0
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN103656770A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 唐敏;朱迪;劉承立;葉騫
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: A61M1/10
• 分類號: A61M1/10
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 祖志翔

技術領域

本發明涉及一種人工臟器裝置，具體涉及一種基于微型氣缸驅動的人工心臟血液泵，屬于醫療器械技術領域。

背景技術

血泵作為人工心臟、心室輔助裝置的核心部件，其驅動裝置所采用的動力源以及與之相配套的驅動結構，在很大程度上決定了整個系統的設計。其中，搏動型血泵不僅因為模仿自然心臟節律跳動，有利于各主要臟器的血液微循環灌注，而且與連續泵血的離心泵、軸流泵相比，搏動型血泵可以避免高速旋轉葉輪以及其他機械磨損對血細胞的損傷。

氣動技術是以空氣和惰性氣體作為工作介質，空氣的供給量充足而且無需成本，不造成污染，即使在很小的空間里，也可以實現細小的往復動作。氣動驅動系統一般由外置動力源提供壓力，驅動封閉于剛性腔殼內的隔膜或囊做往復運動，從而擠壓隔膜或囊另一側的血液，并在單向閥或瓣膜的配合下，實現定向泵血功能。這種驅動形式的優點是血泵隔膜或囊受力均勻，不會產生局部受力過大而損壞囊。一般通過調整氣源的正、負壓力，變換驅動頻率和收縮舒張周期比值，改變閥門的開度和通氣時間，調節心率、心搏出量、血壓波形等生理指標，使血泵適應人體或實驗動物的機體需要，在人工心臟的發展上具有重要的意義。

典型的氣動血泵Abiomed?BVS5000、羅葉泵等，雖然形狀大小各異，但大都關注入血口、出血口、泵腔以及單向閥的配置對其血液流場的影響。然而傳統的氣動血泵在驅動可植入人工心臟時，由于無法看到隔膜或囊的實時狀況，因而不能適當調整氣源壓力，導致供氣氣壓過大或供氣氣壓不足，同時還存在尺寸過大，難以植入等問題，成為該類血泵發展面臨的瓶頸問題。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種基于微型氣缸驅動的人工心臟血液泵，通過控制微型氣缸活塞桿的行程，達到精確控制血泵壓縮量的效果，同時具有體積小、耗氣量少的優點。

本發明解決其技術問題的技術方案是：

一種基于微型氣缸驅動的人工心臟血液泵，置于人體內部，其包括微型氣缸、泵體和活塞柱；

所述活塞柱和內周固定在該活塞柱上端周邊且外圍固定在泵體內腔壁上的血液膈膜把泵體內腔分隔為相互隔離的上腔室和下腔室，該血液膈膜為彈性體，并且隨所述活塞柱在該上腔室與下腔室之間作往復運動；

所述上腔室為泵血腔室且設有入血口和出血口，該入血口和出血口分別設置有單向閥，以控制血流作單向流動；

所述下腔室內固定有滑槽并且開有氣路進出的氣口；

所述微型氣缸固定于所述下腔室內，該微型氣缸的氣缸活塞桿與滑動于所述滑槽內的滑塊連接，該滑塊通過連桿與所述活塞柱連接，所述微型氣缸通過所述氣路依次與置于人體外部的電磁換向閥和氣源連接；

所述氣源通過切換所述電磁換向閥對所述微型氣缸進行充放氣，使所述氣缸活塞桿推動所述滑塊，進而通過所述連桿帶動所述活塞柱做往復運動,使血液自所述入血口流入并由出血口流出，實現所述人工心臟血液泵的功能。

進一步地，所述的泵體為圓筒狀，所述活塞柱為圓柱狀，所述血液膈膜為環狀密封結構以防止血液自所述上腔室流入下腔室。

進一步地，所述的活塞柱由輕質材料制作且與所述血液膈膜固定為一體。

進一步地，所述的滑塊與所述滑槽之間為滑動配合，潤滑條件良好，所述滑塊在該滑槽內做直線滑動。

進一步地，所述的微型氣缸的外徑為4mm，有效行程為6mm。

進一步地，所述的連桿一端鉸接在所述活塞柱下面，另一端鉸接在所述滑塊上。

進一步地，所述入血口與人體左心室相連接，所述出血口與人體主動脈相連接。

本發明結合氣動技術和搏動型血泵技術，利用氣缸活塞桿的往復運動引起泵血腔室的容積變化，進而模擬自然心臟的工作情況；通過調節電磁換向閥的換向時間，來控制微型氣缸往復運動的速率與自然心臟相近；通過調整上腔室的容積大小或者選用合適的氣缸活塞桿有效行程，來控制搏動的輸出血量以滿足輔助需求，以及產生合適的輸出力以滿足生理條件的灌注壓力。