[實用新型]一種壓電驅動血液泵的體外循環裝置

有效

• 申請號: 201520084801.0
• 申請日: 2015-02-06
• 公開（公告）號: CN204684305U
• 公開（公告）日: 2015-10-07
• 發明（設計）人: 楊陽;董景石;劉維帥;劉瑞剛;吳越;楊志剛;林柏松
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: A61M1/10
• 分類號: A61M1/10
• 代理公司: 長春市四環專利事務所(普通合伙) 22103
• 代理人: 張建成

技術領域

本實用新型涉及一種壓電驅動血液泵的體外循環裝置，屬于壓電學、機械振動學與生物醫學相結合的工程技術領域。

背景技術

體外循環是由血液泵(人工心臟泵)、氧合器(人工肺)、儲血器和連接管道組成。其中人工心臟泵，是置于患者體內或體外全部或部分代替自然心臟以實現血液循環的一種機械裝置，是現有治療心臟疾病的重要輔助手段之一。現已有的心臟泵按結構形式可分為搏動式與連續流式兩大類，其動力均是來自于電磁驅動式的旋轉馬達或直線馬達，因而也可統稱為電磁式心臟泵。

壓電泵是利用壓電陶瓷的逆壓電效應使壓電振子產生彎曲變形，再由變形引起的泵腔容積變化而實現流體的輸送，它在工作中不產生磁場，因此具有用作血液泵的特點。壓電泵在儀器儀表、醫學設施、機器人以及微型精密機械領域有廣泛的發展。壓電泵的輸出性能可由輸入電壓的脈沖個數來控制，可以通過實驗記錄下不同電壓、不同頻率下的輸出性能，輸出流量、輸出壓力精度高、控制性好，容易利用數字化控制實現搏動式輸出，生物兼容性好。

通過壓電驅動式血液泵的體外循環實驗，研究分析壓電泵驅動血液流動時的動力學狀態，取得流量、流速、流阻等參數對血液物理性狀的作用關系，找到可以減小溶血現象的動力學參數，便于合理設計出血液泵的結構。

發明內容

本實用新型提供一種利用壓電元件驅動血液的體外循環裝置，為壓電驅?動血液泵用于人工心臟提供實驗基礎。其中，實驗用到的血液泵是一種進行能量轉換的新型驅動裝置，它在工作中不產生磁場。因此，它具備用作心臟泵的特點。它是由3個壓電振子與單向閥構成，并由3個壓電振子與腔體的疊加進一步提高輸出壓力與流量，因而結構簡單體積小，更便于滿足攜帶與體內植入的需要。

為了達到上述目的，本實用新型提出了如下方案：

本實用新型所述的血液泵，其輸出性能可以由輸入電壓的脈沖個數來控制，在進行體外循環實驗前，可以通過實驗得到不同電壓、不同頻率下血液泵的輸出性能，易于利用數字化控制實現搏動式輸出。

本實用新型由血液泵、信號發生器、血液循環箱、血液循環管、支架、燒杯、量筒、秒表以及標尺組成，所述血液泵采用壓電驅動的形式工作，所述的血液循環箱采用封閉結構，通過血液循環管與所述的血液泵相連，泵出后的血液經血液循環管流回到血液循環箱中。

所述血液泵的振子中心開有一個通孔，單向閥粘結在壓電振子的中心。

所述血液泵的泵體材料為醫用硅膠，壓電振子表面涂上一層硅膠，起到密封隔離作用。

本實用新型壓電驅動血液泵的體外循環裝置，包括信號發生器，血液泵，血液循環箱，體外循環管和支架，其特點在于用壓電驅動血液泵代替人工心臟泵進行實驗研究，其中：

信號發生器給血液泵通電，血液泵的入口管通過血液循環管與血液循環箱連接，在血液泵的作用下，置于血液循環箱中的血液流入到血液泵中，泵出的血液又經血液循環管流回到血液循環箱中。泵工作一段時間后，從血液循環箱中取定量的血液，用全自動血細胞分析儀進行血液分析。

本實用新型所述的血液泵，泵體內裝有3個壓電振子，相鄰的兩個壓電振子之間形成一個泵腔，即血液泵有兩個泵腔；血液泵的上下兩個端蓋與中間端蓋之間形成兩個緩沖腔，上下端蓋上開有過流孔。每個壓電振子上都帶有一個過流孔，單向閥粘結在壓電振子的過流孔上，血液從壓電振子的一側流到另一側，不能反向，形成血液的定向流動。這種結構的血液泵可以使壓電振子產生的機械能直接作用在單向閥上，進一步提高了壓電泵的工作效率。

壓電驅動血液泵工作時，壓電振子在交變電壓的作用下發生往復的彎曲變形，每個腔體的體積隨著壓電振子的運動而變化。第一壓電振子向下振動，第二振子向上振動，第三壓電振子向下振動時，進口緩沖腔體積減小，第一腔體體積增大，第二腔體體積減小，出口緩沖腔體積增大，在壓力和慣性力的作用下，第一閥片開啟，第二閥片關閉，第三閥片開啟，血液從緩沖腔中進入到第一腔體中，同時第二腔體中的血液進入到出口緩沖腔中；接著，在交變電壓的作用下，第一壓電振子向上振動，第二壓電振子向下振動，第三壓電振子向上振動，進口緩沖腔體積增大，第一腔體體積減小，第二腔體體積增大，出口緩沖腔體積減小，在壓力和慣性力的作用下，第一閥片關閉，第二閥片開啟，第三閥片關閉，血液從第一腔體流入到第二腔體中，出口緩沖腔里的血液通過出口管流入到體外循環管中，同時血液循環管中的血液通過進口管流入到進口緩沖腔中，形成一個工作循環。

附圖說明

圖1為本實用新型壓電驅動血液泵體外循環裝置的結構示意圖。