專(zhuān)利名稱(chēng)：人工心臟能源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種植入式心臟輔助裝置，尤其是為其提供動(dòng)力的能源系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
心臟是人體的重要器官，心臟疾病是危害人類(lèi)健康的重大疾病之一。目前世界上需要接受心臟移植的病人越來(lái)越多，但是全世界每年捐獻(xiàn)出來(lái)的心臟還不到2000個(gè)，許多患者因此失去了生存機(jī)會(huì)。人工心臟是一個(gè)人工血泵，可以幫助衰竭的心臟完成循環(huán)功能，減輕心功能不全病人自身的心臟負(fù)擔(dān)，改善病人的臨床癥狀。同時(shí)，降低病人的心肌耗氧量，改善其心肌收縮力，促進(jìn)病人自身心臟泵機(jī)能的恢復(fù)。它還可用于心臟移植的過(guò)渡期，為病人等候以后的心臟移植爭(zhēng)取時(shí)間。在人工心臟的研究中，面臨的主要問(wèn)題之一是血泵系統(tǒng)的能源提供方式。體外常用的能源有以下幾種1)工頻交流電源體外使用或經(jīng)皮傳輸或用經(jīng)皮變壓器與體內(nèi)的心室輔助裝置或人工心臟連接或耦合供電；2)電池其中包括Ni-Cd電池、Ag-En電池、Ag-Cd電池、lead-Acid電池等；3)放射性核能源238Pu原子能電池最有希望，100g238Pu原子能電池，按輸出功率為50W計(jì)算，可以用5～10年。但是價(jià)格將相當(dāng)昂貴，并且植入體內(nèi)后的核安全和污染等許多問(wèn)題還有待于一步解決；4)生物能源已經(jīng)由有關(guān)的研究人員提出利用食物、肌力或生物電等作為能源，驅(qū)動(dòng)心室輔助和人工心臟以推動(dòng)血液循環(huán)的設(shè)想。但試驗(yàn)之后獲得的功率與所需的功率相差太遠(yuǎn)，目前還沒(méi)有實(shí)用價(jià)值。
在傳統(tǒng)的血泵系統(tǒng)中，大多采用體內(nèi)儲(chǔ)能方式或通過(guò)導(dǎo)線(管)向體內(nèi)血泵提供能量，以維持血泵系統(tǒng)的能量供給。然而，無(wú)論體內(nèi)儲(chǔ)能還是外部能量導(dǎo)入方式，都存在許多弊端，主要表現(xiàn)在對(duì)于體內(nèi)儲(chǔ)能方式，由于目前大容量高能電池的發(fā)展受到限制，不可能長(zhǎng)時(shí)間向血泵提供足夠的能量，限制了整個(gè)系統(tǒng)使用的連續(xù)性，同時(shí)由于整個(gè)系統(tǒng)植入體內(nèi)，受到人體排異的可能性很大，病人的生活質(zhì)量也受到嚴(yán)重的影響，這種方式主要用于過(guò)渡性的心臟功能輔助。至于通過(guò)導(dǎo)線(管)將外部能量導(dǎo)入血泵的方式，雖然解決了能量供給不足的問(wèn)題，但由于導(dǎo)線(管)穿透人體，極容易產(chǎn)生感染和排異現(xiàn)象，大大降低了病人的生活質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服了現(xiàn)有人工心臟能源系統(tǒng)需電纜線穿過(guò)皮膚可能引驅(qū)動(dòng)電纜和管道周?chē)つw感染的缺陷，提供了一種由體外的磁場(chǎng)直接提供能量的能源系統(tǒng)，該系統(tǒng)無(wú)需外連導(dǎo)線，可避免感染并發(fā)癥。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案，具體參見(jiàn)

圖1～2，該系統(tǒng)主要由直流電動(dòng)機(jī)、體外永磁轉(zhuǎn)子、體內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)、倍壓整流和濾波電路、充電器、充電電池組成，體外永磁轉(zhuǎn)子和體內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子沿圓周方向均勻設(shè)置至少2對(duì)磁極，發(fā)電機(jī)輸出功率小于10瓦，倍壓整流和濾波電路是由兩個(gè)二極管和兩個(gè)電容串連與發(fā)電機(jī)聯(lián)接。其中，該能源系統(tǒng)由體外的直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)體外永磁轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，由于體外永磁轉(zhuǎn)子和體內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子存在磁耦合，體外永磁轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)引起植入體內(nèi)的體內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子的同步轉(zhuǎn)動(dòng)，體內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子內(nèi)部設(shè)置有發(fā)電機(jī)，體內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)切割磁力線，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。經(jīng)過(guò)倍壓整流和濾波后，通過(guò)充電器向可充電電池充電，為血泵工作提供能量。有外電源時(shí)，電池自動(dòng)充足電量以作備用，離開(kāi)外電源時(shí)，電池也能繼續(xù)支持血泵運(yùn)行。
本實(shí)用新型的有益效果是，有效解決了傳統(tǒng)血泵供能系統(tǒng)的不足，避免了導(dǎo)線穿過(guò)皮膚引起的感染；擴(kuò)大了病人的活動(dòng)范圍，提高了病人的生活質(zhì)量。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1為本實(shí)用新型的原理圖。
圖2為本實(shí)用新型倍壓整流和濾波電路原理圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖1～2，該系統(tǒng)主要由直流電動(dòng)機(jī)、體外永磁轉(zhuǎn)子、體內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)、倍壓整流和濾波電路、充電器和充電電池組成，體外永磁轉(zhuǎn)子和體內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子沿圓周方向均勻設(shè)置至少2對(duì)磁極。其中，該能源系統(tǒng)由體外的直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)體外永磁轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，由于體外永磁轉(zhuǎn)子和體內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子存在磁耦合，體外永磁轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)引起植入體內(nèi)的體內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子的同步轉(zhuǎn)動(dòng)，體內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子內(nèi)部設(shè)置有發(fā)電機(jī)，體內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)切割磁力線，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。體內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度n2由體外永磁轉(zhuǎn)子與體內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子的磁極比決定，見(jiàn)式(1)，n2=P1P2n1---(1)]]>其中，n1，n2分別為體外永磁轉(zhuǎn)子和體內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，P1，P2分別為體外永磁轉(zhuǎn)子和體內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)目。通過(guò)調(diào)節(jié)磁極比，可提高體內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，從而增加輸出能量。兩轉(zhuǎn)子間水平距離在1.5cm～2cm可得到最大輸出能量。發(fā)電機(jī)輸出的交流電經(jīng)過(guò)倍壓整流和濾波電路后通過(guò)充電器向植入體內(nèi)的可充電電池充電，由電池為人工心臟的工作提供能量。
該裝置為提高輸出能量，提高能量的利用效率，采用倍壓整流和濾波電路，具體參見(jiàn)圖2。G為發(fā)電機(jī)，在G輸出電壓v的正半周，二極管D1導(dǎo)通，D2截止，電容C1被充電到v，極性為上正下負(fù)；在G輸出電壓v的負(fù)半周，二極管D1截止，D2導(dǎo)通，電容C2被充電到v，極性為上正下負(fù)；則負(fù)載R上電壓為電容C1與電容C2上電壓之和2v，此方式比通常的全波整流的輸出電壓提高一倍。其中，C1＝C2＝2200μF，R為負(fù)載。
權(quán)利要求1.一種人工心臟能源系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)主要由直流電動(dòng)機(jī)、體外永磁轉(zhuǎn)子、體內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)、倍壓整流和濾波電路、充電器、充電電池組成，體外永磁轉(zhuǎn)子和體內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子沿圓周方向均勻設(shè)置有至少2對(duì)磁極；其中，直流電動(dòng)機(jī)與體外永磁轉(zhuǎn)子相連，體內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子內(nèi)部設(shè)置有發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)與倍壓整流和濾波電路、充電器、充電電池依次相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人工心臟能源系統(tǒng)，其特征在于所述的發(fā)電機(jī)輸出功率小于10瓦。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人工心臟能源系統(tǒng)，其特征在于所述的倍壓整流和濾波電路是由兩個(gè)二極管和兩個(gè)電容串連與發(fā)電機(jī)聯(lián)接。
專(zhuān)利摘要一種人工心臟能源系統(tǒng)，能源系統(tǒng)由體外的直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)體外永磁轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)磁耦合，體外永磁轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)引起植入體內(nèi)的體內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子的同步轉(zhuǎn)動(dòng)，體內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子內(nèi)部安裝了發(fā)電機(jī)，通過(guò)體內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，經(jīng)過(guò)倍壓整流和濾波電路后，通過(guò)充電器向充電電池充電，為血泵工作提供能量。系統(tǒng)避免了導(dǎo)線穿過(guò)皮膚引起的感染；擴(kuò)大了病人的活動(dòng)范圍，提高了病人的生活質(zhì)量。
文檔編號(hào)H02J7/00GK2899800SQ20062001205
公開(kāi)日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2006年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月6日
發(fā)明者常宇, 郝冬梅 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)