專利名稱：超聲電機(jī)驅(qū)動隔膜式血泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域的血泵，具體是一種用于心室輔助的超聲 電機(jī)驅(qū)動隔膜式血泵。
技術(shù)背景對于終末期心力衰竭病人，目前臨床上已有動脈內(nèi)球囊泵(IABP)和心室動 脈旁流(V-AB)等選擇對循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行輔助。其中心室輔助裝置(VAD)作為心 室動脈旁流的一種，能幫助終末期心力衰竭患者渡過等待心臟供體的關(guān)鍵時期； 或者對于慢性心臟病患者，也能依靠各種植入式的VAD得到持久性支持。迄今， 已進(jìn)入醫(yī)療市場或者技術(shù)成熟的隔膜心室輔助裝置大體可分為氣動和電動隔膜 式心室輔助裝置。隔膜式心室輔助裝置提供搏動血流，較為符合生理特點(diǎn)。 一般 說來，隔膜式心室輔助裝置結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)和使用方便。氣動隔膜式心室輔助， 將輔助的血泵放置在體外，用引流管穿過皮膚，將血泵與病人的心臟和血管連接。 這樣病人活動的范圍有限，而且穿過皮膚的引流管，容易引起感染。電磁式電機(jī) 驅(qū)動的隔膜泵基本結(jié)構(gòu)與氣動隔膜血泵相同，但因?yàn)殡姍C(jī)的存在，血泵尺寸較大， 只能植入到體表面積較大的人體中。超聲電機(jī)是一種新型微驅(qū)動器，具有輸出力矩密度大，反應(yīng)速度快，寧靜運(yùn) 轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)緊湊體積小，不需要減速機(jī)構(gòu)每分鐘旋轉(zhuǎn)速度和心率接近，不產(chǎn)生電磁 干擾也不被電磁場干擾。采用超聲電機(jī)驅(qū)動隔膜式血泵，可縮小血泵體積，使其 可植入到體表面積較小的人體中；同時因?yàn)檗D(zhuǎn)速和自然心率接近，可減小血泵對 血液的破壞。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，以美國專利Blood Pump (血泵)，專利號 5， 092, 878為代表的一類搏動型血泵設(shè)計(jì)也將超聲電機(jī)引入其中。該技術(shù)以超聲 電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動作為動力源，經(jīng)過機(jī)械轉(zhuǎn)換變向裝置，如凸輪或絲杠等，將電機(jī) 輸出的旋轉(zhuǎn)動作轉(zhuǎn)變成直線往復(fù)動作，并以此實(shí)現(xiàn)搏動泵血的功能。但此發(fā)明中 超聲電機(jī)只在正行程驅(qū)動隔膜血袋，而反行程則沒有做功。因此，血泵的體積沒有得到充分的利用，限制了可植入人體體表面積的進(jìn)一步縮小或血泵對衰竭心臟 的輔助性能。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種超聲電機(jī)驅(qū)動，結(jié)構(gòu)緊湊的超 聲電機(jī)驅(qū)動隔膜式血泵。在本發(fā)明中，超聲電機(jī)驅(qū)動推板，在推板的兩側(cè)與外殼 之間，分別有兩個環(huán)形血袋。這樣推板的正、反行程，分別交替地?cái)D壓和擴(kuò)張兩 個環(huán)形血袋，以較小的血泵體積實(shí)現(xiàn)相對較大的血泵輸出。這種可植入隔膜式血 泵，能夠用于身材相對較小的患者。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明所述超聲電機(jī)驅(qū)動隔膜式血泵包 括外殼、推板、傳動機(jī)構(gòu)、超聲電機(jī)、環(huán)形血袋、入血口、出血口、單向閥、 驅(qū)動模塊、測控模塊。連接關(guān)系為外殼和推板之間通過超聲電機(jī)和傳動機(jī)構(gòu)連 接，推板一側(cè)連接環(huán)形血袋，環(huán)形血袋另一側(cè)連接外殼。兩個環(huán)形血袋上分別有 入血口、出血口，每個血口內(nèi)有內(nèi)置單向閥，控制血液的流向。測控模塊連接驅(qū) 動模塊，驅(qū)動模塊連接超聲電機(jī)。所述旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)包括定子，轉(zhuǎn)子，預(yù)壓力緊固件。定子和轉(zhuǎn)子通過預(yù)壓力 緊固件相連接。所述驅(qū)動模塊，包括信號發(fā)生器、光電隔離器、功率放大器。連接關(guān)系為信 號發(fā)生器連接光電隔離器，光電隔離器后接功率放大器，功率放大器連接超聲電 機(jī)。信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號，經(jīng)功率放大器放大到超聲電機(jī)所需電壓和電流，光 電隔離器在信號發(fā)生器和功率放大器之間實(shí)現(xiàn)電氣隔離。所述測控模塊，包括流量傳感器、反饋信號調(diào)理電路、嵌入式控制器。連接 關(guān)系為流量傳感器檢測血泵輸出的流量，經(jīng)過信號調(diào)理電路輸入到嵌入式控制 器，嵌入式控制器控制驅(qū)動模塊。測控模塊通過對血泵的監(jiān)測，控制驅(qū)動模塊對 超聲電機(jī)施加驅(qū)動信號，實(shí)現(xiàn)泵血功能。所述傳動機(jī)構(gòu)采用現(xiàn)有成熟的機(jī)構(gòu)，如絲杠、凸輪機(jī)構(gòu)等，其作用是對超聲 電機(jī)輸出的運(yùn)動進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)持續(xù)泵血。所述入血口和出血口的單向閥由生物兼容性的瓣膜構(gòu)成。傳動機(jī)構(gòu)將超聲電機(jī)產(chǎn)生的輸出動力，調(diào)整為推板適當(dāng)?shù)耐鶑?fù)直線運(yùn)動。環(huán) 形血袋的入血口和出血口都有控制流向的單向閥，分別并聯(lián)連接兩個環(huán)形血袋的 入血口和出血口 ，并連接到衰竭的心室和大動脈。這樣在推板向 一個方向運(yùn)動時，位于推板和殼體之間的環(huán)形血袋之一，受到推板擠壓，環(huán)形血袋內(nèi)壓力升高，通 向大動脈出血口的單向閥被打開，而入血口的單向閥關(guān)閉，血液流入大動脈，輔 助心臟的泵血功能；同時，另一環(huán)形血袋擴(kuò)張，環(huán)形血袋內(nèi)壓力降低，入血口的 單向閥被打開，出血口單向閥關(guān)閉，心室血液由血口流入環(huán)形血袋。在推板反向 運(yùn)動時，兩個環(huán)形血袋受到的作用力正好相反，先前擴(kuò)張的血袋現(xiàn)在受到擠壓， 先前受擠壓的血袋現(xiàn)在擴(kuò)張。這樣在推板的正、反行程，血泵持續(xù)地將衰竭心室 血液輸送到大動脈。測控模塊通過對血泵的監(jiān)測，控制驅(qū)動模塊對超聲電機(jī)施加 驅(qū)動信號，實(shí)現(xiàn)泵血功能，達(dá)到心室輔助效果。本發(fā)明采用結(jié)構(gòu)靈活、緊湊的超聲電機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)上述可植入泵血功能，使其 能夠用于身材相對較小的患者，能更好地時適用于亞洲人群特征。本發(fā)明將超聲 電機(jī)各種優(yōu)點(diǎn)與可植入血泵的特殊要求相結(jié)合，發(fā)揮了超聲電機(jī)速度低，無需轉(zhuǎn) 換、減速等額外機(jī)構(gòu)；結(jié)構(gòu)緊湊，體積小等特點(diǎn)相比高速旋轉(zhuǎn)的電磁式動作器 件運(yùn)作更舒緩，對血液損傷?。徊煌{(diào)速狀態(tài)下，輸出力矩都比較大，動作控制 更簡單準(zhǔn)確等優(yōu)勢，解決了背景技術(shù)中所屬幾類血泵存在的主要問題。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)主視圖 圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)右視圖具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案 為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù) 范圍不限于下述的實(shí)施例。如圖1-2所示，本實(shí)施例包括推板1、傳動機(jī)構(gòu)2、旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)3、第 一環(huán)形血袋4、第二環(huán)形血袋ll、入血口5，外殼6，出血口7，單向閥8，驅(qū)動 模塊9，測控模塊IO。殼體6和推板1之間通過旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)3和傳動機(jī)構(gòu)2連接，推板1兩側(cè)分 別連接第一環(huán)形血袋4和第二環(huán)形血袋11，第一環(huán)形血袋4和第二環(huán)形血袋11 另一側(cè)都連接到外殼6。第一環(huán)形血袋4和第二環(huán)形血袋11上分別有入血口 5、 出血口7，每個血口內(nèi)都有控制流向的單向閥8。測控模塊10連接驅(qū)動模塊9， 驅(qū)動模塊9連接超聲電機(jī)3。本實(shí)施例中所述旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)3包括定子，轉(zhuǎn)子，預(yù)壓力緊固件。連接關(guān)系為，定子和 轉(zhuǎn)子通過預(yù)壓力緊固件相連接。通過低速、大力矩超聲電機(jī)直接驅(qū)動血泵，無需 減速、變換機(jī)構(gòu)，具有緊湊結(jié)構(gòu)，靈活驅(qū)動的效果。所述低速是指跟人體心率相當(dāng)?shù)乃俣?。所述大力矩能產(chǎn)生跟人體血壓相當(dāng)?shù)膲簭?qiáng)。所述的緊湊結(jié)構(gòu)能滿足特定心室輔助中對心輸出量的要求，其中包括但不局 限于每搏輸出量、每分鐘輸出量等。所述的緊湊結(jié)構(gòu)還能適用于可植入人體的要求，其中包括但不局限于具有能 配合不同植入部位周邊器臟的特定外形和動作形式。所述靈活的驅(qū)動效果，包括但不局限于借助超聲電機(jī)靈活的結(jié)構(gòu)形式對泵血 的實(shí)現(xiàn)。所述入血口 5和出血口 7的單向閥8由生物兼容性的瓣膜構(gòu)成。所述驅(qū)動模塊9，包括信號發(fā)生器，光電隔離器，功率放大器。連接關(guān)系為 信號發(fā)生器接光電隔離器，其后接功率放大器，然后接超聲電機(jī)。信號發(fā)生器產(chǎn) 生的信號，經(jīng)功率放大器放大到所述超聲電機(jī)需要的電壓和電流；光電隔離器在 信號發(fā)生器和功率放大器之間實(shí)現(xiàn)電氣隔離。所述測控模塊10，包括流量傳感器、反饋信號調(diào)理電路、嵌入式控制器。 連接關(guān)系為流量傳感器檢測血泵輸出的流量，經(jīng)過信號調(diào)理電路，輸入到嵌入 式控制器。嵌入式控制器通過控制信號發(fā)生器，控制驅(qū)動模塊。所述傳動機(jī)構(gòu)2，為絲杠傳動機(jī)構(gòu)。絲杠傳動機(jī)構(gòu)2將旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)3輸出的正反旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，轉(zhuǎn)換為推板1往復(fù) 直線運(yùn)動。兩個環(huán)形血袋的入血口 5和出血口 7內(nèi)含有單向閥8，分別并聯(lián)兩個 環(huán)形血袋的入血口 5和出血口 7，然后分別連接到衰竭的心室和大動脈。當(dāng)推板 1向第一環(huán)形血袋4擠壓時，第一環(huán)形血袋4內(nèi)壓力升高，其通向大動脈出血口 7的單向閥被打開，而入血口5的單向閥關(guān)閉，血液流入大動脈，完成輔助心臟 泵血功能。在此過程中，第二環(huán)形血袋11容積擴(kuò)大，袋內(nèi)壓力降低，第二環(huán)形 血袋11的入血口 5的單向閥被打開，出血口 7的單向閥關(guān)閉，心室血液經(jīng)入血 口5的單向閥流入第二環(huán)形血袋11。當(dāng)推板l返程時，即向第二環(huán)形血袋ll擠 壓，第二環(huán)形血袋11內(nèi)壓力升高，其通向大動脈出血口 7的單向閥被打開，而 入血口5的單向閥關(guān)閉，血液流入大動脈。在此過程中，第一環(huán)形血袋4容積擴(kuò)大，袋內(nèi)壓力降低，第一環(huán)形血袋4的入血口5的單向閥被打開，出血口7的單 向閥關(guān)閉，心室血液經(jīng)入血口 5的單向閥流入第一環(huán)形血袋4。如此往復(fù)循環(huán)， 測控模塊10通過對泵血參數(shù)(壓力或、和流量)的監(jiān)測控制驅(qū)動模塊9對旋轉(zhuǎn) 超聲電機(jī)3施加驅(qū)動信號，實(shí)現(xiàn)泵血功能，達(dá)到心室輔助效果。本實(shí)施例利用超聲電機(jī)輸出力矩密度大、能與心臟搏動頻率匹配的相對較低 的速度，結(jié)構(gòu)緊湊靈活等特性，從驅(qū)動原理、傳動形式根本層面，解決了離心式 血泵、軸流式血泵等非阻閉類血泵中維持一定血壓所必須的較高速度旋轉(zhuǎn)對血液 的剪切、摩擦等損傷問題；為更好地解決上述各類氣動液動隔膜泵、推壓式搏動 泵植入性差，機(jī)構(gòu)復(fù)雜，可靠性低等問題提供了新方向。
權(quán)利要求
1、一種超聲電機(jī)驅(qū)動隔膜式血泵，其特征在于，包括外殼、推板、傳動機(jī)構(gòu)、超聲電機(jī)、環(huán)形血袋、入血口、出血口、單向閥、驅(qū)動模塊、測控模塊，外殼和推板之間通過超聲電機(jī)和傳動機(jī)構(gòu)連接，推板一側(cè)連接環(huán)形血袋，環(huán)形血袋另一側(cè)連接外殼，兩個環(huán)形血袋上分別有入血口、出血口，每個血口內(nèi)有內(nèi)置單向閥控制血液的流向，測控模塊連接驅(qū)動模塊，驅(qū)動模塊連接超聲電機(jī)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲電機(jī)驅(qū)動隔膜式血泵，其特征是，所述超聲 電機(jī)包括定子、轉(zhuǎn)子、預(yù)壓力緊固件，定子和轉(zhuǎn)子通過預(yù)壓力緊固件相連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲電機(jī)驅(qū)動隔膜式血泵，其特征是，所述驅(qū)動 模塊，包括信號發(fā)生器、光電隔離器、功率放大器，信號發(fā)生器連接光電隔離器， 光電隔離器后接功率放大器，功率放大器連接超聲電機(jī)，信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號， 經(jīng)功率放大器放大到超聲電機(jī)所需電壓和電流，光電隔離器在信號發(fā)生器和功率 放大器之間實(shí)現(xiàn)電氣隔離。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲電機(jī)驅(qū)動隔膜式血泵，其特征是，所述測控模塊，包括流量傳感器、反饋信號調(diào)理電路、嵌入式控制器，流量傳感器檢測血 泵輸出的流量，經(jīng)過反饋信號調(diào)理電路輸入到嵌入式控制器，嵌入式控制器控制 驅(qū)動模塊，測控模塊通過對血泵的監(jiān)測，控制驅(qū)動模塊對超聲電機(jī)施加驅(qū)動信號， 實(shí)現(xiàn)泵血功能。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲電機(jī)驅(qū)動隔膜式血泵，其特征是，所述入血 口和出血口的單向閥由生物兼容性的瓣膜構(gòu)成。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲電機(jī)驅(qū)動隔膜式血泵，其特征是，所述傳動 機(jī)構(gòu)為絲杠傳動或凸輪機(jī)構(gòu)，對超聲電機(jī)輸出的運(yùn)動進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)持續(xù)泵血。
全文摘要
一種超聲電機(jī)驅(qū)動隔膜式血泵，包括外殼、推板、傳動機(jī)構(gòu)、超聲電機(jī)、環(huán)形血袋、入血口、出血口、單向閥、驅(qū)動模塊、測控模塊，連接關(guān)系為外殼和推板之間通過超聲電機(jī)和傳動機(jī)構(gòu)連接，推板一側(cè)連接環(huán)形血袋，環(huán)形血袋另一側(cè)連接外殼，兩個環(huán)形血袋上分別有入血口、出血口，每個血口內(nèi)有內(nèi)置單向閥控制血液的流向，測控模塊連接驅(qū)動模塊，驅(qū)動模塊連接超聲電機(jī)。本發(fā)明采用結(jié)構(gòu)、外形以及驅(qū)動、傳動形式靈活緊湊的超聲電機(jī)來直接實(shí)現(xiàn)上述可植入泵血功能，使其能夠用于身材相對較小的患者，能更好地時適用于亞洲人群特征。
文檔編號A61M1/10GK101269245SQ20081003740
公開日2008年9月24日 申請日期2008年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月15日
發(fā)明者明 楊, 韓元杰 申請人:上海交通大學(xué)