搏動式雙囊心臟輔助循環裝置的製作方法

2023-06-14 16:52:21

專利名稱：搏動式雙囊心臟輔助循環裝置的製作方法
搏動式雙囊心臟輔助循環裝置
技術領域：
本發明涉及心臟輔助裝置領域，具體地說，是一種搏動式雙囊心臟輔助循環裝置。
背景技術：
冠狀動脈疾病、心肌炎、高血壓及各類心肌病常常導致心臟功能下降和充血性心 力衰竭。內科藥物治療對此類疾病的治療效果非常有限，大多不能有效地延長患者的壽命。 在外科治療領域，心臟移植是目前較為成功的技術，但在中國每年有1000萬心臟衰竭的患 者，其中200萬到300萬人因心衰而死亡，但每年卻只有近200個患者有機會接受心臟移植 手術。由此可以看出，心臟移植遠遠不能滿足心衰患者的需要，探索新的治療方法，成為醫 學家們研究的重點。 人工心臟輔助循環裝置是利用機械的方法把血液輸送到全身各器官以部分代替 心臟的功能。(1)根據應用目的可分為I類輔助裝置，主要適用於數小時至數天的短時輔 助；11類裝置可用到數月；1、 II類裝置一般採用將心臟輔助循環裝置置於體外，多採用隔 膜泵、葉輪泵推動血液前進；患者身材不受限制，有一定的活動範圍，但患者往往要受制於 體積較大的控制臺，其中應用較廣的為BVS5000型人工心臟；III類裝置通常將心臟輔助 循環裝置置於人體內，最大限度地適應患者活動，旨在長時間的提供循環輔助。但要研製 長期植入人體內的輔助裝置，對心臟輔助循環裝置的體積、重量、效率、工作穩定性、機械壽 命及生理相容性等方面的要求均很高。由於價格昂貴、穩定性差等原因，目前採用較少，如 Novacor、Heartmate、Abiocor。 (2)根據心臟輔助循環裝置結構原理可分為搏動式隔膜心 髒輔助循環裝置及恆定血流的葉輪泵。搏動式心臟輔助循環裝置與自然心臟的工作極為相 似。目前的隔膜泵多採用氣體驅動，也有採用電磁鐵或微型電機實現能量轉換，屬於電動式 搏動泵，如Novacor、Heartmate、Abiocor。葉輪泵是非仿生性的心臟輔助循環裝置，均採用 高速旋轉的葉輪驅動血液單向流動。如Hemopump、Jarvik軸流泵、United States Surgical 軸流泵、Nimbus University ofPittsburgh軸流泵、DeBakey NASA軸流泵及Dura Heart軸 流泵等。 中國專利公開號CN2178532公開了左心輔助血泵，其入血口沿切線方向橫置於血
室上，出血口沿切線方向傾斜向上橫跨於入血口上，並在血室頂部中心設置形成螺旋上升
的血流，呈現出良好的順流性和射血功能，比較有效地解決已有血泵出現的湍流、剪切、撞
擊和流動不連續等問題，從而避免和減少血栓的產生。中國專利公開號CN101138658公開
了電液式心臟體外循環搏動血泵，在血泵殼體內設置一個血囊，血囊安裝在血泵殼體兩端
的進出血管道上，採用活塞機構把液體注入和抽出泵體內使泵體中的血囊收縮和擴張，使
血液能抽入和壓出血囊，兩端的進出血管道內分別裝有蝶形單向閥，使得血液單向流入流
出泵囊，形成機體供血功能，由工控計算機分別通過控制電路，控制搏動次數和壓出血液流
量，保證人體中需要的供血平衡。但是，這些專利存在以下不足 (1)採用氣動為動力，導致氣源設備大，噪音大，不便於移動； (2)不帶有控制裝置，不能方便調節心臟輔助循環裝置的工作狀態，不能實時監
(3)沒有涉及傳感系統，不能保持搏動泵與人體固有頻率同步； (4)心臟輔助循環裝置設計為在圓管形密封的心臟輔助循環裝置外殼中加入一個
軟性的腔囊，作為血液驅動囊，腔囊每搏輸出量和輸出壓力不穩定，而且極易不規則變形，
使用壽命短。 目前國內尚沒有商業化的人工心臟輔助裝置；本發明為搏動式雙囊心臟輔助循環裝置。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種搏動式雙囊心臟輔助循環裝置。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的 —種搏動式雙囊心臟輔助循環裝置，至少包括外殼，閥，管道，血囊，其特徵在於， 血泵外殼內設有二個液壓室，每個液壓室中各有一個球型血囊，為第一血囊和第二血囊，每 個血囊和外殼之間均有一個擋扳，在第一血囊與外殼之間為第一擋扳，在第二血囊與外殼 之間為第二擋扳；第一血囊通過閥與進血管相連，第一血囊通過血泵外殼中部的隔板中央 的單向閥門與第二血囊相連，第二血囊通過閥與出血管相連；在第一血囊與血泵外殼之間 為第一空腔，第一空腔的外部設有液壓嘴，液壓嘴通過管道與第一壓力腔相通，而在第二血 囊與血泵外殼之間為第二空腔，第二空腔的外部設有液壓嘴，液壓嘴通過管道與第二壓力 腔相通，在第一壓力腔和第二壓力腔之間設有活塞，活塞通過連杆與安裝在伺服電機上的 絲杆機構相連，伺服電機通過驅動器與嵌入式計算機相連，嵌入式計算機分別與顯示屏和 操作鍵盤相連； 所述的血囊與管道的材料均為表面肝素化的聚氨酯材料；該材料具有良好的血液 相容性及組織相容性，即抗凝血性好，能有效地防止血栓的形成，並不引起溶血，不致癌，不 致敏，不引起機體不良反應，而且有良好的耐繞曲、疲勞、老化性能和一定的機械強度；
所述的單向閥門由生物瓣構成；採用3個生物瓣作為控制血液流動的單向閥門， 與2個單向閥門控制流動的重力引流泵相比，具有體積小，便於攜帶，患者活動不受限制的 優點；並且生物瓣相比機械瓣膜具有更好的血流動力學和生物相容性特徵；
所述的擋板為傘狀多孔液壓擋板，用來保護血囊，保證血囊受力均勻，不會產生局 部受力過大而損壞或疲勞； 本裝置的所有與血液接觸的部件，如血囊、進血管、出血管、進血管閥門，中間閥門 和出血管閥門均採用一次性的滅菌處理，每次治療後全部更換，保證整個血液通路無菌和 不與外界其它器件接觸，杜絕交叉感染； 本裝置由液壓系統提供動力，來驅動控制心臟輔助循環裝置搏出血液；
本裝置還設有監測與控制系統，通過嵌入式計算機可連續監測心率、心搏出量、心 室壓力、心房壓力，動靜脈血壓，從而自動調節心臟輔助循環裝置排出量和壓力，使流入道 回流量與流出道動脈搏出量相平衡，並與自然心臟的輸出同步。 本發明的裝置在工作時，把左心腔的插管接在血泵的進血管上，再把動脈插管接 在血泵的出血管上。操作人員通過屏幕設定每分鐘裝置搏動次數，以及每分鐘流量和壓縮和舒張的速度比例，在液壓泵的壓力腔、液壓管道和血泵殼體的第一空間以及第二空間內 充滿生理鹽水，在嵌入式計算機的控制下，由伺服電機通過螺旋絲杆機構帶動液壓泵連杆 來回推動壓力腔中的活塞來抽入和壓出液體。抽入的液體從處於進血管一旁的液壓室經液 壓管道流到液壓泵的前壓力腔內，使第一血囊舒張，由於血囊兩端的單向閥門的作用，使心 髒中的血液經進血管流入第一血囊中，同時液壓泵中活塞運動使後壓力腔中的液體經液壓 管道壓入處於出血管一旁的液壓室使得第二血囊被壓縮，而血囊兩端的單向閥門的作用， 第二血囊中的血液經出血管壓入動脈血管。這樣伺服電機驅動液壓泵的壓力腔活塞周而復 始的運動，使得二個血囊不斷地交叉收縮擴展，把來自左心腔的血液經過二級壓力壓入動 脈血管，完成血液循環過程。採用嵌入式計算機進行控制，使得醫務人員可以即時觀察裝置 中血液循環的過程，可以根據需要對搏動率和輸出量進行實時調整，由嵌入式計算機通過 電機控制電路自動調節來控制電機的轉速，保證按照設置的運動參數預定值，達到治療效 果。 本發明搏動式雙囊心臟輔助循環裝置的積極效果是
(1)本發明可以減輕心臟負荷，降低心肌耗氧量； (2)本發明提高舒張期血壓，通過增加冠狀動脈循環的血流量，進一步改善心肌的 收縮能力； (3)本發明可以促進心臟的泵血攻能及提供心肌細胞恢復的環境；
(4)本發明具有工作穩定，運行可靠，裝置簡單，操作方便等優點；便於在災難等 緊急情況下快速安裝使用，在短時間內提供治療，其便攜性有助於病員搬運及康復活動；
(5)本發明的液壓系統驅動控制心臟輔助循環裝置搏出血液；這種驅動形式與氣 壓相比具有體積小、噪音小、便於攜帶的優點； (6)本發明的監測與控制系統可根據機體的神經體液反饋，及時調整輔助裝置的 控制，從而達到與人體心臟的同步性。


圖l本發明的示意圖。 附圖中的各標號分別是1、第一血囊，2、第二血囊，3、進血管，4、出血管，5、進血管 單向閥，6、出血管單向閥，7、中間單向閥，8、血泵外殼，9、隔板，10、第一傘型擋扳，11、第二 傘型擋扳，12、第一空腔，13、第二空腔，14、液壓嘴，15、活塞，16、連杆，17、絲杆機構，18、伺 服電機，19、電機驅動器，20、液壓管道，21、第一壓力腔，22、第二壓力腔，23、嵌入式計算機， 24、顯示屏，25、操作鍵盤，26、液壓泵。
具體實施方式
以下提供本發明搏動式雙囊心臟輔助循環裝置的具體實施方式
。
實施例1 請參見附圖1， 一種搏動式雙囊心臟輔助循環裝置，至少包括外殼8，閥6，管道20， 血囊，血泵外殼內設有二個液壓室，每個液壓室中各有一個球型血囊，為第一血囊1和第二 血囊2，每個血囊和外殼8之間均設有一個擋扳，在第一血囊1與外殼8之間為第一擋扳10， 在第二血囊2與外殼8之間為第二擋扳11 ;第一血囊1通過閥5與進血管3相連，第一血囊1通過血泵外殼8中部的隔板9中央的單向閥門7與第二血囊2相連，第二血囊2通過 閥6與出血管4相連；在第一血囊1與血泵外殼8之間為第一空腔，第一空腔12的外部設 有液壓嘴14，液壓嘴14通過管道20與第一壓力腔21相通，而在第二血囊2與血泵外殼8 之間為第二空腔13，第二空腔13的外部設有液壓嘴14，液壓嘴14通過管道20與第二壓力 腔22相通，在第一壓力腔21和第二壓力腔22之間設有活塞15，活塞15通過連杆16與安 裝在伺服電機18上的絲杆機構17相連，伺服電機18通過驅動器19與嵌入式計算機23相 連，嵌入式計算機23分別與顯示屏24和操作鍵盤25相連；活塞15，第一壓力腔21和第二 壓力腔22共同組成液壓泵26。 本發明的搏動式雙囊心臟輔助循環裝置在用於治療時，請參見附圖l，把進血管3 通過心臟插管連接到心臟左心腔，再把出血管4通過心臟插管連接到動脈血管。通過操作 鍵盤25和顯示屏24向嵌入式計算機23輸入搏動率等，在嵌入式計算機23上啟動運行，嵌 入式計算機23就按照設置的參數控制伺服電機18運動，伺服電機18再通過絲杆機構17 和連杆16帶動液壓泵壓力腔中的活塞15在二個壓力腔21、22內來回往復運動。由於從第 一壓力腔21經液壓管道20到血泵外殼8的第一空腔12內充滿液體生理鹽水，活塞15的 往復運動在活塞前壓力腔壓出液體經液壓管道20流到血泵殼體8內時，使得第一血囊1收 縮，同時第二壓力腔22經液壓管道20到血泵外殼8的第二空腔13內也充滿液體生理鹽 水，這時第二血囊2外的液體流回液壓泵，使得第二血囊2舒展，由於進血管單向閥5，出血 管單向閥6，中間單向閥7的分別作用，使第一血囊1中的血液經中間單向閥7流入第二血 囊2中；當活塞8回復時，第一血囊1舒展，心臟中的血液經進血管4和進血管單向閥5流 入第一血囊1，而第二血囊2被壓縮，第二血囊2中的血液經出血管4和出血管單向閥5壓 入動脈血管。這樣活塞15在由嵌入式計算機23控制的伺服電機18帶動下，不斷地按照設 定的參數往復運動，使得第一血囊1和第二血囊2各自相反不停地收縮和舒張，產生收縮壓 和舒張壓，提供輔助的血液循環的動力。 在本發明中，血囊舒張使心臟中的血液由心臟插管經單向閥充入血囊，血囊收縮 使血囊中的血液經單向閥壓出血囊進入動脈血管，完成一次心臟搏動的血液循環。嵌入式 計算機23可以控制搏動次數和壓出血液流量，保證人體中需要的供血平衡。嵌入式計算機 23通過顯示屏幕24和操作鍵盤25，可互動接受對搏動次數和壓出血液流量的選擇。
充分考慮到了感染的發生。本發明中的第一血囊1，第二血囊2、進血管3，出血管 4，進血管單向閥5，出血管單向閥6，中間單向閥7都採用一次性使用，治療時血液只與第一 血囊1，第二血囊2、進血管3，出血管4，進血管單向閥5，出血管單向閥6和中間單向閥7直 接接觸，以保證不產生交叉感染。所述的擋板為傘狀多孔液壓擋板，用來保護血囊，保證血 囊受力均勻，不會產生局部受力過大而損壞或疲勞。 醫務人員可通過互動界面操作，針對不同的患者設置血泵的不同壓縮量，壓縮比
和搏動量，對進出人體血液的溫度和流量進行實時監控，保證血液循環的良好環境。 以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人
員，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為
本發明的保護範圍內。
權利要求
一種搏動式雙囊心臟輔助循環裝置，至少包括外殼，閥，管道，血囊，其特徵在於，血泵外殼內設有二個液壓室，每個液壓室中各有一個球型血囊，為第一血囊和第二血囊，每個血囊和外殼之間均有一個擋扳，在第一血囊與外殼之間為第一擋扳，在第一血囊與外殼之間為第二擋扳，第一血囊通過閥與進血管相連，第一血囊通過血泵外殼中部的隔板中央的單向閥門與第二血囊相連，第二血囊通過閥與出血管相連；在第一血囊與血泵外殼之間為第一空腔，第一空腔的外部設有液壓嘴，液壓嘴通過管道與第一壓力腔相通，而在第二血囊與血泵外殼之間為第二空腔，第二空腔的外部設有液壓嘴，液壓嘴通過管道與第二壓力腔相通，在第一壓力腔和第二壓力腔之間設有活塞，活塞通過連杆與安裝在伺服電機上的絲杆機構相連，伺服電機通過驅動器與嵌入式計算機相連，嵌入式計算機分別與顯示屏和操作鍵盤相連。
2. 根據權利要求1所述的搏動式雙囊心臟輔助循環裝置，其特徵在於，所述的管道的 材料為表面肝素化的聚氨酯材料。
3. 根據權利要求1所述的搏動式雙囊心臟輔助循環裝置，其特徵在於，所述的單向閥 門由生物瓣構成。
4. 根據權利要求1所述的搏動式雙囊心臟輔助循環裝置，其特徵在於，所述的擋板為 傘狀多孔液壓擋板。
全文摘要
本發明公開了一種搏動式雙囊心臟輔助循環裝置，血泵外殼內設有二個液壓室，第一血囊通過血泵外殼中部的隔板中央的單向閥門與第二血囊相連，在第一血囊與血泵外殼之間為第一空腔，第一空腔的外部設有液壓嘴，液壓嘴通過管道與第一壓力腔相通，而在第二血囊與血泵外殼之間為第二空腔，第二空腔的外部設有液壓嘴，液壓嘴通過管道與第二壓力腔相通，在第一壓力腔和第二壓力腔之間設有活塞，活塞通過連杆與安裝在伺服電機上的絲杆機構相連，嵌入式計算機分別與顯示屏和操作鍵盤相連。本發明的優點減輕心臟負荷，降低心肌耗氧量；提高舒張期血壓；促進心臟泵血攻能及提供心肌細胞恢復環境；工作穩定，運行可靠，裝置簡單，操作方便。
文檔編號A61M1/10GK101745156SQ20081020411
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月5日 優先權日2008年12月5日
發明者周健, 孫木, 潘鋼, 臧旺福 申請人:上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院