專利名稱：搏動式雙囊心臟輔助循環(huán)裝置的制作方法
搏動式雙囊心臟輔助循環(huán)裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及心臟輔助裝置領(lǐng)域，具體地說，是一種搏動式雙囊心臟輔助循環(huán)裝置。
背景技術(shù)：
冠狀動脈疾病、心肌炎、高血壓及各類心肌病常常導(dǎo)致心臟功能下降和充血性心 力衰竭。內(nèi)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(lǐng)域，心臟移植是目前較為成功的技術(shù)，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(shù)。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(yī) 學(xué)家們研究的重點。 人工心臟輔助循環(huán)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(jù)應(yīng)用目的可分為I類輔助裝置，主要適用于數(shù)小時至數(shù)天的短時輔 助；11類裝置可用到數(shù)月；1、 II類裝置一般采用將心臟輔助循環(huán)裝置置于體外，多采用隔 膜泵、葉輪泵推動血液前進；患者身材不受限制，有一定的活動范圍，但患者往往要受制于 體積較大的控制臺，其中應(yīng)用較廣的為BVS5000型人工心臟；III類裝置通常將心臟輔助 循環(huán)裝置置于人體內(nèi)，最大限度地適應(yīng)患者活動，旨在長時間的提供循環(huán)輔助。但要研制 長期植入人體內(nèi)的輔助裝置，對心臟輔助循環(huán)裝置的體積、重量、效率、工作穩(wěn)定性、機械壽 命及生理相容性等方面的要求均很高。由于價格昂貴、穩(wěn)定性差等原因，目前采用較少，如 Novacor、Heartmate、Abiocor。 (2)根據(jù)心臟輔助循環(huán)裝置結(jié)構(gòu)原理可分為搏動式隔膜心 臟輔助循環(huán)裝置及恒定血流的葉輪泵。搏動式心臟輔助循環(huán)裝置與自然心臟的工作極為相 似。目前的隔膜泵多采用氣體驅(qū)動，也有采用電磁鐵或微型電機實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，屬于電動式 搏動泵，如Novacor、Heartmate、Abiocor。葉輪泵是非仿生性的心臟輔助循環(huán)裝置，均采用 高速旋轉(zhuǎn)的葉輪驅(qū)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于血
室上，出血口沿切線方向傾斜向上橫跨于入血口上，并在血室頂部中心設(shè)置形成螺旋上升
的血流，呈現(xiàn)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(xiàn)的湍流、剪切、撞
擊和流動不連續(xù)等問題，從而避免和減少血栓的產(chǎn)生。中國專利公開號CN101138658公開
了電液式心臟體外循環(huán)搏動血泵，在血泵殼體內(nèi)設(shè)置一個血囊，血囊安裝在血泵殼體兩端
的進出血管道上，采用活塞機構(gòu)把液體注入和抽出泵體內(nèi)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(nèi)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(shù)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)采用氣動為動力，導(dǎo)致氣源設(shè)備大，噪音大，不便于移動； (2)不帶有控制裝置，不能方便調(diào)節(jié)心臟輔助循環(huán)裝置的工作狀態(tài)，不能實時監(jiān)
(3)沒有涉及傳感系統(tǒng)，不能保持搏動泵與人體固有頻率同步； (4)心臟輔助循環(huán)裝置設(shè)計為在圓管形密封的心臟輔助循環(huán)裝置外殼中加入一個
軟性的腔囊，作為血液驅(qū)動囊，腔囊每搏輸出量和輸出壓力不穩(wěn)定，而且極易不規(guī)則變形，
使用壽命短。 目前國內(nèi)尚沒有商業(yè)化的人工心臟輔助裝置；本發(fā)明為搏動式雙囊心臟輔助循環(huán)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種搏動式雙囊心臟輔助循環(huán)裝置。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的 —種搏動式雙囊心臟輔助循環(huán)裝置，至少包括外殼，閥，管道，血囊，其特征在于， 血泵外殼內(nèi)設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)有活塞，活塞通過連桿與安裝在伺服電機上的 絲桿機構(gòu)相連，伺服電機通過驅(qū)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，并不引起溶血，不致癌，不 致敏，不引起機體不良反應(yīng)，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(gòu)成；采用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，便于攜帶，患者活動不受限制的 優(yōu)點；并且生物瓣相比機械瓣膜具有更好的血流動力學(xué)和生物相容性特征；
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(chǎn)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 和出血管閥門均采用一次性的滅菌處理，每次治療后全部更換，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(tǒng)提供動力，來驅(qū)動控制心臟輔助循環(huán)裝置搏出血液；
本裝置還設(shè)有監(jiān)測與控制系統(tǒng)，通過嵌入式計算機可連續(xù)監(jiān)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(diào)節(jié)心臟輔助循環(huán)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，并與自然心臟的輸出同步。 本發(fā)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(shè)定每分鐘裝置搏動次數(shù)，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(nèi) 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桿機構(gòu)帶動液壓泵連桿 來回推動壓力腔中的活塞來抽入和壓出液體。抽入的液體從處于進血管一旁的液壓室經(jīng)液 壓管道流到液壓泵的前壓力腔內(nèi)，使第一血囊舒張，由于血囊兩端的單向閥門的作用，使心 臟中的血液經(jīng)進血管流入第一血囊中，同時液壓泵中活塞運動使后壓力腔中的液體經(jīng)液壓 管道壓入處于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(jīng)出血管壓入動脈血管。這樣伺服電機驅(qū)動液壓泵的壓力腔活塞周而復(fù) 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(jīng)過二級壓力壓入動 脈血管，完成血液循環(huán)過程。采用嵌入式計算機進行控制，使得醫(yī)務(wù)人員可以即時觀察裝置 中血液循環(huán)的過程，可以根據(jù)需要對搏動率和輸出量進行實時調(diào)整，由嵌入式計算機通過 電機控制電路自動調(diào)節(jié)來控制電機的轉(zhuǎn)速，保證按照設(shè)置的運動參數(shù)預(yù)定值，達到治療效 果。 本發(fā)明搏動式雙囊心臟輔助循環(huán)裝置的積極效果是
(1)本發(fā)明可以減輕心臟負荷，降低心肌耗氧量； (2)本發(fā)明提高舒張期血壓，通過增加冠狀動脈循環(huán)的血流量，進一步改善心肌的 收縮能力； (3)本發(fā)明可以促進心臟的泵血攻能及提供心肌細胞恢復(fù)的環(huán)境；
(4)本發(fā)明具有工作穩(wěn)定，運行可靠，裝置簡單，操作方便等優(yōu)點；便于在災(zāi)難等 緊急情況下快速安裝使用，在短時間內(nèi)提供治療，其便攜性有助于病員搬運及康復(fù)活動；
(5)本發(fā)明的液壓系統(tǒng)驅(qū)動控制心臟輔助循環(huán)裝置搏出血液；這種驅(qū)動形式與氣 壓相比具有體積小、噪音小、便于攜帶的優(yōu)點； (6)本發(fā)明的監(jiān)測與控制系統(tǒng)可根據(jù)機體的神經(jīng)體液反饋，及時調(diào)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(fā)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、連桿，17、絲桿機構(gòu)，18、伺 服電機，19、電機驅(qū)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(fā)明搏動式雙囊心臟輔助循環(huán)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(huán)裝置，至少包括外殼8，閥6，管道20， 血囊，血泵外殼內(nèi)設(shè)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(shè)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(shè) 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(shè)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(shè)有活塞15，活塞15通過連桿16與安 裝在伺服電機18上的絲桿機構(gòu)17相連，伺服電機18通過驅(qū)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(fā)明的搏動式雙囊心臟輔助循環(huán)裝置在用于治療時，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(shè)置的參數(shù)控制伺服電機18運動，伺服電機18再通過絲桿機構(gòu)17 和連桿16帶動液壓泵壓力腔中的活塞15在二個壓力腔21、22內(nèi)來回往復(fù)運動。由于從第 一壓力腔21經(jīng)液壓管道20到血泵外殼8的第一空腔12內(nèi)充滿液體生理鹽水，活塞15的 往復(fù)運動在活塞前壓力腔壓出液體經(jīng)液壓管道20流到血泵殼體8內(nèi)時，使得第一血囊1收 縮，同時第二壓力腔22經(jīng)液壓管道20到血泵外殼8的第二空腔13內(nèi)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，由于進血管單向閥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(jīng)中間單向閥7流入第二血 囊2中；當活塞8回復(fù)時，第一血囊1舒展，心臟中的血液經(jīng)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(jīng)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(shè) 定的參數(shù)往復(fù)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(chǎn)生收縮壓 和舒張壓，提供輔助的血液循環(huán)的動力。 在本發(fā)明中，血囊舒張使心臟中的血液由心臟插管經(jīng)單向閥充入血囊，血囊收縮 使血囊中的血液經(jīng)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(huán)。嵌入式 計算機23可以控制搏動次數(shù)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(shù)和壓出血液流量的選擇。
充分考慮到了感染的發(fā)生。本發(fā)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都采用一次性使用，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(chǎn)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(chǎn)生局部受力過大而損壞或疲勞。 醫(yī)務(wù)人員可通過互動界面操作，針對不同的患者設(shè)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(jiān)控，保證血液循環(huán)的良好環(huán)境。 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人
員，在不脫離本發(fā)明構(gòu)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(yīng)視為
本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種搏動式雙囊心臟輔助循環(huán)裝置，至少包括外殼，閥，管道，血囊，其特征在于，血泵外殼內(nèi)設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)有活塞，活塞通過連桿與安裝在伺服電機上的絲桿機構(gòu)相連，伺服電機通過驅(qū)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(jù)權(quán)利要求1所述的搏動式雙囊心臟輔助循環(huán)裝置，其特征在于，所述的管道的 材料為表面肝素化的聚氨酯材料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的搏動式雙囊心臟輔助循環(huán)裝置，其特征在于，所述的單向閥 門由生物瓣構(gòu)成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的搏動式雙囊心臟輔助循環(huán)裝置，其特征在于，所述的擋板為 傘狀多孔液壓擋板。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種搏動式雙囊心臟輔助循環(huán)裝置，血泵外殼內(nèi)設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)有活塞，活塞通過連桿與安裝在伺服電機上的絲桿機構(gòu)相連，嵌入式計算機分別與顯示屏和操作鍵盤相連。本發(fā)明的優(yōu)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(fù)環(huán)境；工作穩(wěn)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(yōu)先權(quán)日2008年12月5日
發(fā)明者周健, 孫木, 潘鋼, 臧旺福 申請人:上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院