可植入式實時流量檢測儀的製作方法

2023-05-18 20:46:41 3

專利名稱：可植入式實時流量檢測儀的製作方法
可植入式實時流量檢測儀技術領域本實用新型屬於醫療器械技術領域，具體涉及一種心室輔助裝置，特別涉及一種可植 入式心室輔助裝置。
技術背景心力衰竭是心血管出院病人最常見的診斷，也是醫療費用最高的疾病，國際上己將心 衰作為本世紀需要解決的一項重要課題。由於供體的缺乏，大約30%準備接受心臟移植的病人在等待供心過程中死於心功能惡化，心室輔助裝置(VAD)的出現和發展，使得心衰 的治療有新的途經，從1981年開始，美國國立衛生研究院(NTH)啟動RFDs計劃(a Request For Proposals)用於發展"用於長期心臟支持的可植入式能使病人自由移動，電動能源的心 室輔助裝置"。到目前為止共投入超過400億美元的資金以支持心室輔助裝置的研發。2006 年歐洲心衰指南巳將心室輔助裝置作為心衰治療的方法之。經過多年的研究，目前國際上 己經有數種產品應用於臨床，主要用於心臟移植的過渡。心功能的恢復甚至永久性替代治 療，但進口產品價格昂貴，使得心室輔助裝置的國產化研製迫在眉睫。植入式實時流量檢 測儀是植入式心室輔助裝置的另一個關鍵核心部件。它可實時監測植入體內軸流血泵的工 作狀況以及病人的病理狀況。 發明內容本發明的目的在於提供一種可正確地實時檢測植入式心室輔助裝置植入病人體內工 作狀況的流量檢測儀，以便採取相應的措施。為了實現上述目的，本發明採用的技術方案是將都卜勒超聲檢測探頭與心室輔助裝置 的可植入式微型軸流血泵一起植入體內，這在技術上是有相當難度。國外已投入臨床應用的兩種比較成熟的心室輔助裝置，德國的Berlin Heart Incorl回 避了實時檢測流量的難題，它是在實驗室中測量心室輔助裝置軸流血泵轉速、壓力和流量 的大量數據，得到轉速、壓力和流量的關係式，然而在臨床手術中利用這個關係式從實時 檢測到的轉速和壓力，計算得到流量，用這種方法一般情況下是可以的，但這種方法畢竟 是非直接式，臨床手術中病人的病理情況和心室輔助裝置的工況是千變萬化的， 一旦情況 超過實驗室的範圍，計算得到的流量就會失真，這對於臨床手術是極為危險的。另一種心 室輔助裝置是美國的DeBakey VAD從外形上看它的流量檢測探頭似乎套在軸流血泵出口流道外，體積比較大。本發明採用採用超聲都卜勒原理，用精巧的工藝，製成一個內徑為10mm llmm、外 徑為25mm 26mm、長度為25mm 26mm、重量僅為15g 16g的5MHz的超聲都卜勒測 速探頭，它可置於微型軸流血泵出口流道處，與微型軸流血泵成為一體植入體內，從而能 實時、正確地檢測管道內帶細小粒子(血液細胞)液體(血測的流速)，間接測量管道內 的血流量。本發明的實時流量檢測儀還包括有數據處理系統和顯示系統，數據處理系統利用f~~v 轉換和A/D數據轉換檢取探頭測得超聲都卜勒頻移信號換算成血液流動速度信號。本發明的具體結構如圖1所示，它包超聲都卜勒測速探頭、數據處理系統和顯示系統。 所述測速探頭由探頭內殼2和探頭外罩3組成；在探頭內殼2和探頭外殼3之間放置由晶 片5、主振器8、發射放大器9、接收放大器10和解調器11依次連接組成的電路；其中， 晶片5按照超聲都卜勒信息發射要求以120° -140°的角度放置，主振器8採用5MHZ連續 正弦振蕩電路，通過發射放大器9產生與發射換能器(晶片5)產生超聲束6;當超聲束6 發射到運動目標--一血液4時，發生反射，得到回波信號7，該回波信號7經接受換能器 (晶片5)，然後進入接收放大器10進行放大；再經解調器ll，給予解波，提取出都卜勒 頻移信號，輸入數據處理系統12作進一步數據處理，最後在顯示系統13上顯示。本發明的實時流量檢測儀的計算顯示系統其主機採用運行穩定的工控機主板CPU內 存、軟硬碟驅動器，並配有顯示器等外部標準設備。計算機備有計算流量、濾波等專用的 檢測計算軟體，這樣可把實時流量檢測儀檢測得到的心室輔助裝置的實時轉速，流速流量 顯示在顯示器的屏幕上，並記錄在工控機的內存中。


圖1為本發明可植入式實時流量監測儀結構示意圖。圖中標號1.血流方向，2.探頭內殼，3.探頭外罩，4.血液，5.晶片，6.超聲 束，7.回波信號，8.主振器，9.發射放大器，10.接收放大器，11.解調器，12.數據 處理系統，13.顯示系統。
具體實施方式
如附圖所示，本發明主要有超聲波都卜勒測速探頭、數據處理系統和計算顯示系統三 大部分組成。其中超聲都卜勒測速探頭是本發明專利的關鍵核心部件，它與泵機合一可植 入式軸流血泵的流道成一體植入體內，因此該測試探頭要求功能強、體積小、重量輕。為 此本發明利用精巧的加工工藝和比重輕度與血液相容性能好的鈦合金材料設計加工超聲 都卜勒測速探頭，該項測速探頭由一長為25-26mm，內徑為10-llmm的探頭內殼2和外徑為25-26mm的探頭外罩3組成。在探頭內殼2和外罩3之間依次放置晶片5、主振器8、 發射放大器9、接收放大器10、解調器11。晶片5按超聲都卜勒信息發射的要求以130° 的角度放置。本超聲探頭是連續式超聲都卜勒探頭，是通過在靜止(固定)點連續發射超 聲信號並檢測從移動點發射的超聲信號產生的都卜勒頻移頻率，進而計算出移動點的移動 速度。主振器8為5MHz連續正弦振蕩電路，通過發射放大器9產生與發射換能器諧振頻 率相同的頻率信號，去激發發射換能器(晶片5)產生超聲束6，當超聲束髮射到運動目 標一血液4時，運動目標就有反射回來的回波信號7，經接受換能器(晶片5)收到回 波信號7後經低噪聲接收放大器10的放大，然後再經解調器ll加以解波，提取出都卜勒 頻移信號，再經過低通濾波器濾出純的都卜勒頻移信號放大後輸入數據處理系統12作進 一步處理。數據處理系統通過f-v轉換(頻率-速度轉換)將都卜勒信號轉換成速度信號， 再經過A/D轉換(模擬/數字轉換)將模擬的速度信號，轉換成數字的速度信號，並輸入 到計算顯示系統，經過專用的計算軟體從數字速度信號計算出流量並在顯示器上顯示。 本實施例中，探頭殼體材料是由比重輕、血液相容性能好點鈦合金，探頭殼體內殼為一10mm，外殼^25mm，長度25mm，重量僅為16g。可與泵機合一可植入式軸流血泵的 流道成一體植入體內。本發明已與泵機合一植入式軸流血泵(另案申請專利)組合成植入 式心室輔助裝置，並已經成功地應用於植入小牛體內的動物實驗。
權利要求
1、一種可植入式實時流量檢測儀，包括超聲都卜勒測速探頭、數據處理系統和顯示系統三個部分；其特徵在於所述超聲都卜勒測速探頭的內徑為10mm～11mm、外徑為25mm～26mm、長度為25mm～26mm，由探頭內殼(2)和探頭外罩(3)組成；在探頭內殼(2)和探頭外殼(3)之間放置由晶片(5)、主振器(8)、發射放大器(9)、接收放大器(10)和解調器(11)依次連接組成的電路；其中，晶片(5)按照超聲都卜勒信息發射要求以120°-140°的角度放置，主振器(8)採用5MHZ連續正弦振蕩電路，通過發射放大器(9)產生與晶片(5)產生超聲束(6)；當超聲束(6)發射到運動目標——血液(4)時，發生反射，得到回波信號(7)；該回波信號(7)經晶片(5)，然後進入接收放大器(10)進行放大，再經解調器(11)，給予解波，提取出都卜勒頻移信號，輸入數據處理系統(12)作進一步數據處理，最後在顯示系統(13)上顯示。
2、 根據權利要求1所述的可植入式實時流量檢測儀，其特徵在於所述超聲都卜勒測 速探頭置於可植入式微型軸流血泵出口流道處，與微型軸流血泵成為一體植入體內。
3、 根據權利要求1所述的可植入式實時流量檢測儀，其特徵在於所述數據處理系統 包括頻率-速度轉換運算、模擬/數字轉換運算。
全文摘要
本發明屬於醫療器械技術領域，具體為一種可植入式實時流量檢測儀，該檢測儀由超聲都卜勒測速探頭、數據處理和顯示系統組成。超聲多普率探頭由探頭內殼和探頭外罩組成，中間放置由晶片、主振器、發射放大器、接收放大器、調解器組成的電路。數據處理包括有f-v轉換和A/D數據轉換；顯示系統有工控機主板、軟硬碟驅動器並配有顯示器等外部標準設備。工控機備有專用的濾波和流量計算等檢測軟體。本發明的超聲多普率測速探頭重量輕、體積小、功能強，與泵機合一植入式軸流血泵的流道成一體植入體內。本檢測儀可實時、準確的檢測和顯示植入式血泵的流量、流速等狀況。
文檔編號A61B8/06GK101214158SQ200710173889
公開日2008年7月9日 申請日期2007年12月29日 優先權日2007年12月29日
發明者劉中民, 亮 葉, 周連第, 徐建明, 柳兆榮, 範慧敏, 陳應生 申請人:同濟大學附屬東方醫院;上海麥登電子科技有限公司