一種用于人工心臟壓力與流量控制的裝置與控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于人工心臟壓力與流量控制的裝置與控制方法，通過檢測(cè)機(jī)體所處運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的血壓與流量數(shù)據(jù)，以半自動(dòng)按鍵控制或全自動(dòng)軟件控制輸出調(diào)節(jié)信號(hào)，然后進(jìn)驅(qū)動(dòng)電路輸出電壓信號(hào)作用于電機(jī)定子繞組，建立新的電磁場(chǎng)，從而改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)節(jié)血泵中血液的血壓和流速的目的。
【專利說明】一種用于人工心臟壓力與流量控制的裝置與控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)工程【技術(shù)領(lǐng)域】的人工心臟，尤其是一種用于人工心臟壓力與 流量控制的裝置與控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)顯示，心血管疾病一直是威脅人類健康的第一殺手，占全球總 死亡人數(shù)的30%左右，治療終末期心衰的有效途徑是心臟移植或采用植入式輔助人工心 臟。
[0003] 人工心臟的核心部分是血泵，由血泵提供壓力將血液經(jīng)血管傳輸至身體各器官與 組織，在此，由于血泵不等同于真實(shí)的心臟，沒有自調(diào)節(jié)功能，在不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下(如靜止、 行走、跑步等）機(jī)體就需要相應(yīng)的血壓與流量，因此，有必要發(fā)明一種控制血泵工作的控制 器與控制方法，以適應(yīng)現(xiàn)實(shí)存在的不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)血壓與流量需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種用于人工心臟壓力與流量控制的 裝置與控制方法。
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是： 一種用于人工心臟壓力與流量控制的裝置，作用于人工心臟的血泵，血泵由電機(jī)驅(qū)動(dòng)， 其特征在于：包括一信號(hào)采集器、一控制芯片和一驅(qū)動(dòng)電路，該信號(hào)采集器用于采集血泵中 血液的血壓和流量數(shù)據(jù)并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸給控制芯片；該控制芯片以所述血壓和流量 數(shù)據(jù)以及機(jī)體所處運(yùn)動(dòng)狀態(tài)作為判斷依據(jù)，輸出控制信號(hào)給驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路用于驅(qū) 動(dòng)所述電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)血泵中血液的血壓和流量。
[0006] 進(jìn)一步的，所述信號(hào)采集器具有兩個(gè)實(shí)施例，第一實(shí)施例為壓力傳感器和流速傳 感器； 所述信號(hào)采集器第二實(shí)施例則為電機(jī)自帶的編碼器，該編碼器將電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速反 饋給控制芯片，所述電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速與血泵中血液的血壓和流速呈對(duì)應(yīng)函數(shù)的關(guān)系，控 制芯片根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速計(jì)算出血泵中血液的血壓和流速。
[0007] 具體的，所述控制芯片輸出控制信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電路輸出 該電壓信號(hào)給電機(jī)的定子繞組以調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。
[0008] 基于同一個(gè)發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還保護(hù)一種應(yīng)用于上述裝置的控制方法，其特征在 于：包括以下步驟：S1、采集血泵中血液的血壓與流量數(shù)據(jù)；S2、控制芯片以機(jī)體所處運(yùn)動(dòng) 狀態(tài)為基礎(chǔ)，針對(duì)血壓與流量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，當(dāng)血壓和與流量數(shù)據(jù)與所處運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不 匹配時(shí)，輸出該運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下控制電機(jī)相應(yīng)工作數(shù)據(jù)的指令給驅(qū)動(dòng)電路；S3、驅(qū)動(dòng)電路將所述 指令轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，然后輸出給電機(jī)的定子繞組；S4、定子繞組根據(jù)所述電壓信號(hào)建立新 的電磁場(chǎng)，電機(jī)的轉(zhuǎn)子隨所述電磁場(chǎng)的改變而改變轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速；S5、血泵中血液的血壓與流 量變化到所述運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的設(shè)定值。
[0009] 所述步驟S1中血壓與流量數(shù)據(jù)的采集具有兩種方式，其一是通過壓力傳感器和 流速傳感器設(shè)置于血泵內(nèi)腔檢測(cè)所得；其二，所述步驟S1中血壓與流量數(shù)據(jù)的采集是通過 電機(jī)自帶的編碼器獲取，該編碼器將電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速反饋給控制芯片，所述電機(jī)的轉(zhuǎn)矩 和轉(zhuǎn)速與血泵中血液的血壓和流速呈對(duì)應(yīng)函數(shù)的關(guān)系，控制芯片根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速計(jì) 算出血泵中血液的血壓和流速。
[0010] 類似的，所述步驟S2中處理過程也具有兩種實(shí)施方式，其一為半自動(dòng)處理，當(dāng)S1 中血壓和流速數(shù)據(jù)傳輸至控制芯片后，該數(shù)據(jù)通過顯示裝置顯示出來，再由用戶根據(jù)該數(shù) 據(jù)和機(jī)體所處運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行手動(dòng)按鍵調(diào)節(jié)，輸出相應(yīng)的電機(jī)控制信號(hào)給驅(qū)動(dòng)電路。
[0011] 其二，所述步驟S2中處理過程為全自動(dòng)處理，由振動(dòng)傳感器檢測(cè)機(jī)體所處運(yùn)動(dòng)狀 態(tài)，當(dāng)S1中血壓和流速數(shù)據(jù)傳輸至控制芯片后，控制芯片將該數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)庫中所述 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的數(shù)據(jù)對(duì)比分析，若二者不相同或不相近似，則找出與該運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相匹配的控 制指令，然后輸出該控制指令給驅(qū)動(dòng)電路；若二者相同或相近似，則不輸出控制指令。
[0012] 如上所述，所述數(shù)據(jù)庫中預(yù)存有不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的血壓和流速數(shù)據(jù)以及與之相對(duì) 應(yīng)的電機(jī)控制指令。
[0013] 本發(fā)明的有益效果： 本發(fā)明用于人工心臟壓力與流量控制的裝置與控制方法，通過檢測(cè)機(jī)體所處運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 下的血壓與流量數(shù)據(jù)，以半自動(dòng)按鍵控制或全自動(dòng)軟件控制輸出調(diào)節(jié)信號(hào)，然后進(jìn)驅(qū)動(dòng)電 路輸出電壓信號(hào)作用于電機(jī)定子繞組，建立新的電磁場(chǎng)，從而改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，達(dá)到 調(diào)節(jié)血泵中血液的血壓和流速的目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步的說明。
[0015] 圖1是本發(fā)明控制裝置及血泵作用時(shí)的第一實(shí)施例原理框圖； 圖2是本發(fā)明控制裝置及血泵作用時(shí)的第二實(shí)施例原理框圖； 圖3是本發(fā)明控制方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 如圖1-圖2所示，為一種用于人工心臟壓力與流量控制的裝置，作用于人工心臟 的血泵10,血泵10由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，包括一信號(hào)米集器20、一控制芯片30和一驅(qū)動(dòng)電路40,該 信號(hào)采集器20用于采集血泵10中血液的血壓和流量數(shù)據(jù)并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸給控制芯 片30 ;該控制芯片30以所述血壓和流量數(shù)據(jù)以及機(jī)體所處運(yùn)動(dòng)狀態(tài)作為判斷依據(jù)，輸出控 制信號(hào)給驅(qū)動(dòng)電路40,該驅(qū)動(dòng)電路40用于驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)血泵10中血 液的血壓和流量。
[0017] 如圖所示，所述信號(hào)采集器20具有兩個(gè)實(shí)施例，第一實(shí)施例為壓力傳感器和流速 傳感器，分別檢測(cè)血壓和流量數(shù)據(jù)； 所述信號(hào)采集器20第二實(shí)施例則為電機(jī)自帶的編碼器50,該編碼器50將電機(jī)的轉(zhuǎn)矩 和轉(zhuǎn)速反饋給控制芯片30,所述電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速與血泵10中血液的血壓和流速呈對(duì)應(yīng) 函數(shù)的關(guān)系，控制芯片30根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速計(jì)算出血泵10中血液的血壓和流速。
[0018] 具體的，所述控制芯片30輸出控制信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路40轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電路 40輸出該電壓信號(hào)給電機(jī)的定子繞組60以調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)子70的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。
[0019] 如圖3所示，基于同一個(gè)發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還保護(hù)一種應(yīng)用于上述裝置的控制方 法，包括以下步驟：S1、采集血泵10中血液的血壓與流量數(shù)據(jù)；S2、控制芯片30以機(jī)體所處 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為基礎(chǔ)，針對(duì)血壓與流量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，當(dāng)血壓和與流量數(shù)據(jù)與所處運(yùn)動(dòng)狀 態(tài)不匹配時(shí)，輸出該運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下控制電機(jī)相應(yīng)工作數(shù)據(jù)的指令給驅(qū)動(dòng)電路40 ;S3、驅(qū)動(dòng)電 路40將所述指令轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，然后輸出給電機(jī)的定子繞組60 ;S4、定子繞組60根據(jù)所 述電壓信號(hào)建立新的電磁場(chǎng)，電機(jī)的轉(zhuǎn)子70隨所述電磁場(chǎng)的改變而改變轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速；S5、 血泵10中血液的血壓與流量變化到所述運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的設(shè)定值。
[0020] 所述步驟S1中血壓與流量數(shù)據(jù)的采集具有兩種方式，其一是通過壓力傳感器和 流速傳感器設(shè)置于血泵10內(nèi)腔檢測(cè)所得；其二，所述步驟S1中血壓與流量數(shù)據(jù)的采集是通 過電機(jī)自帶的編碼器50獲取，該編碼器50將電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速反饋給控制芯片30,所述電 機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速與血泵10中血液的血壓和流速呈對(duì)應(yīng)函數(shù)的關(guān)系，控制芯片30根據(jù)電機(jī) 的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速計(jì)算出血泵10中血液的血壓和流速。
[0021] 類似的，所述步驟S2中處理過程也具有兩種實(shí)施方式，其一為半自動(dòng)處理，當(dāng)S1 中血壓和流速數(shù)據(jù)傳輸至控制芯片30后，該數(shù)據(jù)通過顯示裝置80顯示出來，再由用戶根據(jù) 該數(shù)據(jù)和機(jī)體所處運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行手動(dòng)按鍵90調(diào)節(jié)，輸出相應(yīng)的電機(jī)控制信號(hào)給驅(qū)動(dòng)電路 40。
[0022] 其二，所述步驟S2中處理過程為全自動(dòng)處理，由振動(dòng)傳感器檢測(cè)機(jī)體所處運(yùn)動(dòng)狀 態(tài)，當(dāng)S1中血壓和流速數(shù)據(jù)傳輸至控制芯片30后，控制芯片30將該數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)庫 中所述運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的數(shù)據(jù)對(duì)比分析，若二者不相同或不相近似，則找出與該運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相匹 配的控制指令，然后輸出該控制指令給驅(qū)動(dòng)電路40;若二者相同或相近似，則不輸出控制 指令。
[0023] 如上所述，所述數(shù)據(jù)庫中預(yù)存有不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的血壓和流速數(shù)據(jù)以及與之相對(duì) 應(yīng)的電機(jī)控制指令。
[0024] 本發(fā)明用于人工心臟壓力與流量控制的裝置與控制方法，通過檢測(cè)機(jī)體所處運(yùn)動(dòng) 狀態(tài)下的血壓與流量數(shù)據(jù)，以半自動(dòng)按鍵90控制或全自動(dòng)軟件控制輸出調(diào)節(jié)信號(hào)，然后進(jìn) 驅(qū)動(dòng)電路40輸出電壓信號(hào)作用于電機(jī)定子繞組60，建立新的電磁場(chǎng)，從而改變轉(zhuǎn)子70的轉(zhuǎn) 矩和轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)節(jié)血泵10中血液的血壓和流速的目的。
[0025] 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施方式，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，只要以 基本相同手段實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于人工心臟壓力與流量控制的裝置，作用于人工心臟的血泵，血泵由電機(jī)驅(qū) 動(dòng)，其特征在于：包括一信號(hào)采集器、一控制芯片和一驅(qū)動(dòng)電路，該信號(hào)采集器用于采集血 泵中血液的血壓和流量數(shù)據(jù)并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸給控制芯片；該控制芯片以所述血壓和 流量數(shù)據(jù)以及機(jī)體所處運(yùn)動(dòng)狀態(tài)作為判斷依據(jù)，輸出控制信號(hào)給驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路用 于驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)血泵中血液的血壓和流量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于人工心臟壓力與流量控制的裝置，其特征在于：所 述信號(hào)采集器為壓力傳感器和流速傳感器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于人工心臟壓力與流量控制的裝置，其特征在于：所 述信號(hào)采集器為電機(jī)自帶的編碼器，該編碼器將電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速反饋給控制芯片，所述 電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速與血泵中血液的血壓和流速呈對(duì)應(yīng)函數(shù)的關(guān)系，控制芯片根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn) 矩和轉(zhuǎn)速計(jì)算出血泵中血液的血壓和流速。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于人工心臟壓力與流量控制的裝置，其特征在于：所 述控制芯片輸出控制信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電路輸出該電壓信號(hào)給電機(jī)的 定子繞組以調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。
5. -種應(yīng)用于權(quán)利要求1所述裝置的控制方法，其特征在于：包括以下步驟：S1、采集 血泵中血液的血壓與流量數(shù)據(jù)；S2、控制芯片以機(jī)體所處運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為基礎(chǔ)，針對(duì)血壓與流量 數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，當(dāng)血壓和與流量數(shù)據(jù)與所處運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不匹配時(shí)，輸出該運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下控 制電機(jī)相應(yīng)工作數(shù)據(jù)的指令給驅(qū)動(dòng)電路；S3、驅(qū)動(dòng)電路將所述指令轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，然后輸 出給電機(jī)的定子繞組；S4、定子繞組根據(jù)所述電壓信號(hào)建立新的電磁場(chǎng)，電機(jī)的轉(zhuǎn)子隨所述 電磁場(chǎng)的改變而改變轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速；S5、血泵中血液的血壓與流量變化到所述運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的 設(shè)定值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于：所述步驟S1中血壓與流量數(shù)據(jù)的采 集是通過壓力傳感器和流速傳感器設(shè)置于血泵內(nèi)腔檢測(cè)所得。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于：所述步驟S1中血壓與流量數(shù)據(jù)的采 集是通過電機(jī)自帶的編碼器獲取，該編碼器將電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速反饋給控制芯片，所述電 機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速與血泵中血液的血壓和流速呈對(duì)應(yīng)函數(shù)的關(guān)系，控制芯片根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩 和轉(zhuǎn)速計(jì)算出血泵中血液的血壓和流速。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于：所述步驟S2中處理過程為半自動(dòng) 處理，當(dāng)S1中血壓和流速數(shù)據(jù)傳輸至控制芯片后，該數(shù)據(jù)通過顯示裝置顯示出來，再由用 戶根據(jù)該數(shù)據(jù)和機(jī)體所處運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行手動(dòng)按鍵調(diào)節(jié)，輸出相應(yīng)的電機(jī)控制信號(hào)給驅(qū)動(dòng)電 路。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于：所述步驟S2中處理過程為全自動(dòng)處 理，由振動(dòng)傳感器檢測(cè)機(jī)體所處運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)S1中血壓和流速數(shù)據(jù)傳輸至控制芯片后，控 制芯片將該數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)庫中所述運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的數(shù)據(jù)對(duì)比分析，若二者不相同或不相 近似，則找出與該運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相匹配的控制指令，然后輸出該控制指令給驅(qū)動(dòng)電路；若二者相 同或相近似，則不輸出控制指令。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制方法，其特征在于：所述數(shù)據(jù)庫中預(yù)存有不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 下的血壓和流速數(shù)據(jù)以及與之相對(duì)應(yīng)的電機(jī)控制指令。
【文檔編號(hào)】G05D27/02GK104043153SQ201410274559
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月18日
【發(fā)明者】馮森銘 申請(qǐng)人:馮森銘