一種壓電驅(qū)動血液泵的體外循環(huán)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種壓電驅(qū)動血液泵的體外循環(huán)裝置，屬于壓電學(xué)、機(jī)械振動學(xué)與生物醫(yī)學(xué)相結(jié)合的工程技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]體外循環(huán)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(nèi)或體外全部或部分代替自然心臟以實(shí)現(xiàn)血液循環(huán)的一種機(jī)械裝置，是現(xiàn)有治療心臟疾病的重要輔助手段之一。現(xiàn)已有的心臟泵按結(jié)構(gòu)形式可分為搏動式與連續(xù)流式兩大類，其動力均是來自于電磁驅(qū)動式的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)或直線馬達(dá)，因而也可統(tǒng)稱為電磁式心臟泵。
[0003]壓電泵是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)使壓電振子產(chǎn)生彎曲變形，再由變形引起的泵腔容積變化而實(shí)現(xiàn)流體的輸送，它在工作中不產(chǎn)生磁場，因此具有用作血液泵的特點(diǎn)。壓電泵在儀器儀表、醫(yī)學(xué)設(shè)施、機(jī)器人以及微型精密機(jī)械領(lǐng)域有廣泛的發(fā)展。壓電泵的輸出性能可由輸入電壓的脈沖個數(shù)來控制，可以通過實(shí)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(shù)字化控制實(shí)現(xiàn)搏動式輸出，生物兼容性好。
[0004]通過壓電驅(qū)動式血液泵的體外循環(huán)實(shí)驗，研宄分析壓電泵驅(qū)動血液流動時的動力學(xué)狀態(tài)，取得流量、流速、流阻等參數(shù)對血液物理性狀的作用關(guān)系，找到可以減小溶血現(xiàn)象的動力學(xué)參數(shù)，便于合理設(shè)計出血液泵的結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型提供一種利用壓電元件驅(qū)動血液的體外循環(huán)裝置，為壓電驅(qū)動血液泵用于人工心臟提供實(shí)驗基礎(chǔ)。其中，實(shí)驗用到的血液泵是一種進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的新型驅(qū)動裝置，它在工作中不產(chǎn)生磁場。因此，它具備用作心臟泵的特點(diǎn)。它是由3個壓電振子與單向閥構(gòu)成，并由3個壓電振子與腔體的疊加進(jìn)一步提高輸出壓力與流量，因而結(jié)構(gòu)簡單體積小，更便于滿足攜帶與體內(nèi)植入的需要。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提出了如下方案:
[0007]本實(shí)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(shù)來控制，在進(jìn)行體外循環(huán)實(shí)驗前，可以通過實(shí)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(shù)字化控制實(shí)現(xiàn)搏動式輸出。
[0008]本實(shí)用新型由血液泵、信號發(fā)生器、血液循環(huán)箱、血液循環(huán)管、支架、燒杯、量筒、秒表以及標(biāo)尺組成，所述血液泵采用壓電驅(qū)動的形式工作，所述的血液循環(huán)箱采用封閉結(jié)構(gòu)，通過血液循環(huán)管與所述的血液泵相連，泵出后的血液經(jīng)血液循環(huán)管流回到血液循環(huán)箱中。
[0009]所述血液泵的振子中心開有一個通孔，單向閥粘結(jié)在壓電振子的中心。
[0010]所述血液泵的泵體材料為醫(yī)用硅膠，壓電振子表面涂上一層硅膠，起到密封隔離作用。
[0011]本實(shí)用新型壓電驅(qū)動血液泵的體外循環(huán)裝置，包括信號發(fā)生器，血液泵，血液循環(huán)箱，體外循環(huán)管和支架，其特點(diǎn)在于用壓電驅(qū)動血液泵代替人工心臟泵進(jìn)行實(shí)驗研宄，其中:
[0012]信號發(fā)生器給血液泵通電，血液泵的入口管通過血液循環(huán)管與血液循環(huán)箱連接，在血液泵的作用下，置于血液循環(huán)箱中的血液流入到血液泵中，泵出的血液又經(jīng)血液循環(huán)管流回到血液循環(huán)箱中。泵工作一段時間后，從血液循環(huán)箱中取定量的血液，用全自動血細(xì)胞分析儀進(jìn)行血液分析。
[0013]本實(shí)用新型所述的血液泵，泵體內(nèi)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(jié)在壓電振子的過流孔上，血液從壓電振子的一側(cè)流到另一側(cè)，不能反向，形成血液的定向流動。這種結(jié)構(gòu)的血液泵可以使壓電振子產(chǎn)生的機(jī)械能直接作用在單向閥上，進(jìn)一步提高了壓電泵的工作效率。
[0014]壓電驅(qū)動血液泵工作時，壓電振子在交變電壓的作用下發(fā)生往復(fù)的彎曲變形，每個腔體的體積隨著壓電振子的運(yùn)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(jìn)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(guān)閉，第三閥片開啟，血液從緩沖腔中進(jìn)入到第一腔體中，同時第二腔體中的血液進(jìn)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(jìn)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(guān)閉，第二閥片開啟，第三閥片關(guān)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(huán)管中，同時血液循環(huán)管中的血液通過進(jìn)口管流入到進(jìn)口緩沖腔中，形成一個工作循環(huán)。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型壓電驅(qū)動血液泵體外循環(huán)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本實(shí)用新型采用的血液泵第一種方式實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3為本實(shí)用新型采用的壓電振子示意圖。
[0018]圖4為本實(shí)用新型采用的壓電泵中間端蓋結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖5為本實(shí)用新型采用的壓電泵另一種方式實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]1、信號發(fā)生器；2、壓電驅(qū)動血液泵；3、支架；4、體外循環(huán)管路；5、血液循環(huán)箱；6、下端蓋;701-712、密封圈;801-805、單向閥;901_902、中間端蓋;10、上端蓋;11、出口管；12、出口緩沖腔；131-133、壓電振子；141、第二腔體；142、第一腔體；15、進(jìn)口緩沖腔；16、進(jìn)口管。
【具體實(shí)施方式】
[0021]參照圖1和圖2所示，本實(shí)用新型一種壓電驅(qū)動血液泵的體外循環(huán)裝置是由信號發(fā)生器1，支架2，壓電驅(qū)動血液泵3，體外循環(huán)管4和血液循環(huán)箱5構(gòu)成，其中:壓電驅(qū)動血液泵是由進(jìn)口管16、出口管11、單向閥801-805、壓電振子131-133、泵體組成。泵體是由上端蓋10、中間端蓋901、902、下端蓋6組成。進(jìn)口管的一端與血液循環(huán)箱相連，另一端與進(jìn)口緩沖腔相連；出口管的一端與體外循環(huán)管路相連，另一端與出口緩沖腔相連；第一壓電振子131、第二壓電振子132、第三壓電振子133將泵體分割成出口緩沖腔12，第二腔體141，第一腔體142，進(jìn)口緩沖腔15 ;第一閥片801，第二閥片802，第三閥片803分別粘貼在第一壓電振子131，第二壓電振子132，第三壓電振子133的中心；每個壓電振子的兩端都裝有一個密封圈701-712。
[0022]參照圖3所示，本實(shí)用新型采用的壓電振子是由彈性基板1312、壓電陶瓷13131、13132、和醫(yī)用硅膠組成。圓形的薄壓電陶瓷13131黏貼在彈性基板1312上，在其另一面粘貼上圓形的薄壓電陶瓷13132，并且兩個壓電陶瓷的極性相反，形成壓電雙晶片結(jié)構(gòu)；將粘貼好的壓電雙晶片的中心切孔，保證其同心；用醫(yī)用硅膠1311制成壓電雙晶片的外部結(jié)構(gòu)，使其完全密封。
[0023]中間端蓋901參照圖4，由出線槽9011，8個螺紋孔9012，密封圈槽9013，過流孔9014和密封圈固定柱體9015構(gòu)成。密封圈放到密封圈槽中，壓電振子上的電源線從出線槽9011出伸出，中間端蓋上的密封圈固定柱體9015與下端蓋6中的密封圈702、711配合，用于密封固定下端蓋的密封圈，整個泵體通過8個螺紋孔9012和8個螺母固定。
[0024]參照圖5，為本實(shí)用新型的另一種實(shí)施形式，在第一種實(shí)施形式的基礎(chǔ)上，在中間端蓋901上第一腔體的一側(cè)有單向閥804，在中間端蓋902上第二腔體的一側(cè)有單向閥805。
【主權(quán)項】
1.一種壓電驅(qū)動血液泵的體外循環(huán)裝置，它由血液泵、信號發(fā)生器、血液循環(huán)箱、血液循環(huán)管、支架、燒杯、量筒、秒表以及標(biāo)尺組成，其特征在于:所述血液泵采用壓電驅(qū)動的形式工作，所述的血液循環(huán)箱采用封閉結(jié)構(gòu)，通過血液循環(huán)管與所述的血液泵相連，泵出后的血液經(jīng)血液循環(huán)管流回到血液循環(huán)箱中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓電驅(qū)動血液泵的體外循環(huán)裝置，其特征在于:所述血液泵的輸出流量和輸出壓力可以根據(jù)輸入電壓的脈沖個數(shù)來控制。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓電驅(qū)動血液泵的體外循環(huán)裝置，其特征在于:所述血液泵的振子中心開有一個通孔，單向閥粘結(jié)在壓電振子的中心。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓電驅(qū)動血液泵的體外循環(huán)裝置，其特征在于:所述血液泵的泵體材料為醫(yī)用硅膠，壓電振子表面涂上一層硅膠，起到密封隔離作用。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種壓電驅(qū)動血液泵體外循環(huán)裝置，包括：信號發(fā)生器、支架、血液泵、體外循環(huán)管、血液循環(huán)箱，血液泵通電后，血液循環(huán)箱中的血液通過體外循環(huán)管流入到血液泵中，泵出的血液又經(jīng)血液循環(huán)管流回到血液循環(huán)箱中，血液循環(huán)1h~2h后，用全自動血細(xì)胞分析儀對血液進(jìn)行分析；其特點(diǎn)在于壓電驅(qū)動血液泵的單向閥和壓電振子裝配在一體上，工作時不僅可以充分利用壓電振子的中心變形所產(chǎn)生的動能有效地轉(zhuǎn)換能量，而且可以使壓電振子產(chǎn)生的機(jī)械能直接作用在單向閥上，進(jìn)一步提高了血液泵的工作效率；其優(yōu)點(diǎn)在于操作簡單、方便，能夠清晰的檢測出血液經(jīng)過血液泵工作后的各項性能，為后期壓電泵用于人工心臟泵的實(shí)現(xiàn)提供基礎(chǔ)。
【IPC分類】A61M1/10
【公開號】CN204684305
【申請?zhí)枴緾N201520084801
【發(fā)明人】楊陽, 董景石, 劉維帥, 劉瑞剛, 吳越, 楊志剛, 林柏松
【申請人】吉林大學(xué)
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年2月6日