專利名稱：超聲電機(jī)驅(qū)動滾壓式血泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域的血泵，具體涉及一種用于心室輔助的可植入超聲電機(jī)驅(qū)動滾壓式血泵。

背景技術(shù)：
對于終末期心力衰竭病人，目前臨床上已有動脈內(nèi)球囊泵(IABP)和心室動脈旁流(V-AB)等選擇對循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行輔助。其中心室輔助裝置(VAD)作為心室動脈旁流的一種，能幫助終末期心力衰竭患者渡過等待心臟供體的關(guān)鍵時(shí)期；或者對于慢性心臟病患者，也能依靠各種植入式的VAD得到永久性支持。迄今，已進(jìn)入醫(yī)療市場或者技術(shù)成熟的心室輔助裝置，大體可分為離心血式泵，氣動、液動隔膜輔助裝置，可植入式軸流泵以及可植入式搏動血泵。其中，各種氣動、液動隔膜類輔助裝置，因其動力來源氣泵、液泵體積大，無法植入體內(nèi)。其次，各類通過高速旋轉(zhuǎn)提供驅(qū)動壓力的非阻閉類血泵中高速旋轉(zhuǎn)的葉輪以及各種機(jī)械摩擦、機(jī)械接觸對血液細(xì)胞的損傷，和由此造成的血栓等問題也無法得到很好的解決。再者，現(xiàn)有可植入搏動血泵一般結(jié)構(gòu)尺寸偏大，無法提供給體面積較小，或者身材較小的患者使用。而且該類血泵大都需要人工瓣膜，也會帶來血栓等問題。因此，有必要研究與探索新型可植入血泵。
滾壓式血泵一般由泵管和泵頭組成，泵頭對泵管擠壓，推動管內(nèi)液體流動。這種泵通常是供醫(yī)療單位施行心臟直視手術(shù)時(shí)，代替人體心臟功能進(jìn)行體外循環(huán)使用的醫(yī)療器械。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)?00710026745.5公布一種用于醫(yī)療設(shè)備中的小型滾珠滾壓泵，主要目的是提供一種開合十分簡便、鎖定準(zhǔn)確牢靠的滾珠滾壓泵。然而目前這種滾壓血泵中電機(jī)的體積較大，重量較重，只能用于體外循環(huán)，不能植入人體。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種超聲電機(jī)驅(qū)動滾壓式血泵。本發(fā)明利用超聲電機(jī)輸出力矩密度大、能與心臟搏動頻率匹配的較低速度、結(jié)構(gòu)緊湊靈活、無需人工瓣膜即能實(shí)現(xiàn)血液定向流動控制。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括定子盤、轉(zhuǎn)子盤、滾壓施力器件、環(huán)形血袋、血袋管道口、中立預(yù)緊柱、潤滑孔路、潤滑質(zhì)、外殼、定子外殼緊固件、外殼通孔、驅(qū)動模塊、測控模塊。連接關(guān)系為轉(zhuǎn)子盤下表面與定子盤上表面接觸，定子盤、轉(zhuǎn)子盤構(gòu)成超聲電機(jī)。轉(zhuǎn)子盤上表面沿某一直徑方向設(shè)置滾壓施力器件。中立預(yù)緊柱下端壓于轉(zhuǎn)子盤，中立預(yù)緊柱通過軸承與外殼中心相連。外殼與轉(zhuǎn)子盤之間為環(huán)形血袋，中立預(yù)緊柱從環(huán)形血袋中央環(huán)孔穿過，潤滑質(zhì)由中立預(yù)緊柱里的潤滑孔路中流出，并充斥在外殼、轉(zhuǎn)子盤以及環(huán)形血袋圍成的空間內(nèi)，但受密封器件阻隔無法外溢。環(huán)形血袋與外殼之間緊固連接。兩條或多條血袋管道口由環(huán)形血袋引出，并分別通過相應(yīng)位置的兩個或多個外殼通孔引出。環(huán)形血袋設(shè)有缺口或截?cái)嗝婊蝾i縮阻斷處和超聲電機(jī)轉(zhuǎn)子盤旋轉(zhuǎn)方向控制血液的流向。定子外殼緊固件連接定子和外殼，并提供超聲電機(jī)所需的預(yù)緊力。測控模塊連接驅(qū)動模塊，驅(qū)動模塊連接超聲電機(jī)。
所述驅(qū)動模塊，包括信號發(fā)生器，光電隔離器，功率放大器。連接關(guān)系為信號發(fā)生器接光電隔離器，其后接功率放大器。信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號，經(jīng)功率放大器放大到超聲電機(jī)所需的電壓和電流，光電隔離器在信號發(fā)生器和功率放大器之間實(shí)現(xiàn)電氣隔離。
所述測控模塊，包括流量傳感器、反饋信號調(diào)理電路、嵌入式控制器。連接關(guān)系為流量傳感器檢測血泵輸出的流量，經(jīng)過反饋信號調(diào)理電路放大、濾波后輸入到嵌入式控制器，嵌入式控制器控制驅(qū)動模塊。
所述環(huán)形血袋由三層材料組成，最內(nèi)層由聚氨酯等生物兼容性材料制成，中間層為潤滑劑，如滑石粉等，用于減少磨損。最外層材料可由聚碳酸酯樹脂(如Lexan HPM樹脂)等構(gòu)成，具有耐磨、光滑、柔軟、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。
所述滾壓施力器件實(shí)現(xiàn)形式包括但不局限于碾輪，滾輪，滾柱等。滾壓施力器件施力方向決定環(huán)形血袋的血流方向。
血泵工作時(shí)，驅(qū)動模塊作用于超聲電機(jī)定子，使轉(zhuǎn)子盤轉(zhuǎn)動，帶動其上滾壓施力器件繞轉(zhuǎn)子盤中心旋轉(zhuǎn)。兩只滾壓施力器件在與環(huán)形血袋接觸的地方，將環(huán)形血袋相應(yīng)兩處擠壓，從而推動血液繞環(huán)形血袋中心運(yùn)動。下述以轉(zhuǎn)子盤旋轉(zhuǎn)方向?yàn)檎较?，則上述擠壓將沿正方向推動其前面的血液。與此同時(shí)上述擠壓處背后的環(huán)形血袋內(nèi)，隨著上述受擠壓的位置向前滾離，血袋在材料自身彈性力作用下回復(fù)原狀，在該處形成血流壓力較小的區(qū)域，吸引后續(xù)血液沿正方向流動。由此隨著上述擠壓位置循環(huán)滾動，血袋對其內(nèi)血液形成兩處前拉后推的循環(huán)驅(qū)動力。根據(jù)環(huán)形血袋隔斷處或外殼通孔，與血袋各管道位置的不同組合配置，可實(shí)現(xiàn)各管道串行泵血，各管道并行泵血；通過超聲電機(jī)停、轉(zhuǎn)運(yùn)動的控制，可實(shí)現(xiàn)搏動式泵血和非搏動式泵血。利用血泵可實(shí)現(xiàn)同位轉(zhuǎn)移形式泵血，異位轉(zhuǎn)移形式泵血，反搏式泵血形式等。所述異位轉(zhuǎn)移是將所述心血管系統(tǒng)的某一部分的一些血液轉(zhuǎn)移到所述心血管系統(tǒng)的其他部分。所述同位轉(zhuǎn)移是將所述心血管系統(tǒng)的某一位置的一些血液轉(zhuǎn)移到所述心血管系統(tǒng)的同一位置。而且滾壓施力器件的施力方向決定血流方向，故本發(fā)明的血泵不需要生物瓣膜或具有生物兼容性的單向閥。測控模塊根據(jù)對血泵輸出流量的監(jiān)測，通過驅(qū)動模塊，控制超聲電機(jī)實(shí)現(xiàn)泵血功能，達(dá)到心室輔助效果。
本發(fā)明采用結(jié)構(gòu)靈活、緊湊的超聲電機(jī)來直接實(shí)現(xiàn)上述可植入泵血功能，使其能夠用于身材相對較小的患者，能更好地時(shí)適用于亞洲人群特征。本發(fā)明血泵采用超聲電機(jī)，力矩大、速度低，無需轉(zhuǎn)換、減速等額外機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小。相比電磁式高速旋轉(zhuǎn)的非阻閉類血泵運(yùn)作更舒緩，對血液損傷?。徊煌{(diào)速狀態(tài)下，輸出力矩都比較大，動作控制更簡單準(zhǔn)確等優(yōu)勢。



圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)沿軸向剖視圖。
圖2為主要部件拆分示意圖。

具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
如圖1和圖2所示，本實(shí)施例中，包括第二外殼通孔1、外殼2、第一碾輪側(cè)邊軸承座3、第一碾輪4、環(huán)形血袋5、定子與外殼緊固件6、中立預(yù)緊柱潤滑孔路7、中立預(yù)緊柱8、第二碾輪9、第二碾輪側(cè)邊軸承座10、轉(zhuǎn)子盤11、摩擦片12、超聲電機(jī)定子盤13、第一外殼通孔14、第一血袋管道口15、第二血袋管道口16、潤滑質(zhì)17、中心軸承座18、驅(qū)動模塊19、測控模塊20。其中本實(shí)施例中，外殼通孔有兩個，分別為第一外殼通孔14和第二外殼通孔1；血袋管道口有兩個，分別為第一血袋管道口15和第二血袋管道口16。
上述部件的連接關(guān)系為摩擦片12粘貼于超聲電機(jī)定子盤13的上表面靠外，呈圓環(huán)狀的一圈凸緣上。轉(zhuǎn)子盤11下表面與超聲電機(jī)定子盤13上貼摩擦片12的凸緣區(qū)域接觸。轉(zhuǎn)子盤11上表面，沿直徑方向?yàn)榈谝荒胼唫?cè)邊軸承座3、中心軸承座18、第二碾輪側(cè)邊軸承座10，此三者兩兩之間分別為第一碾輪4和第二碾輪9。中立預(yù)緊柱8下端壓于中心軸承座18上，上端靠止推軸承與外殼2中心孔相連，中立預(yù)緊柱8內(nèi)開潤滑孔路7。外殼2與轉(zhuǎn)子盤11之間為環(huán)形血袋5，中立預(yù)緊柱8從環(huán)形血袋5中央環(huán)孔穿過，潤滑質(zhì)17通過中立預(yù)緊柱8里的潤滑孔路7充斥在外殼2、轉(zhuǎn)子盤11以及環(huán)形血袋5圍成的空間內(nèi)。第一血袋管道口15和第二血袋管道口16由環(huán)形血袋5上表面引出，二者緊鄰之間，由環(huán)形血袋5缺口隔開，并分別通過第一外殼通孔14和第二外殼通孔1引出外殼。定子外殼緊固件6連接超聲電機(jī)定子盤13和外殼2，并提供超聲電機(jī)所需的預(yù)緊力。測控模塊20通過對血泵流量的監(jiān)測，控制驅(qū)動模塊19驅(qū)動超聲電機(jī)，實(shí)現(xiàn)泵血功能，達(dá)到心室輔助效果。
所述環(huán)形血袋5由三層材料組成，最內(nèi)層由生物兼容性材料，如聚氨酯等制成，中間層為潤滑劑，如滑石粉等，用于減少磨損。最外層材料為聚碳酸酯樹脂(如Lexan HPM樹脂)等構(gòu)成，具有耐磨、光滑、柔軟、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。
所述驅(qū)動模塊19，包括信號發(fā)生器，光電隔離器，功率放大器。連接關(guān)系為信號發(fā)生器接光電隔離器，其后接功率放大器。信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號，經(jīng)功率放大器放大到所述超聲電機(jī)所需的電壓和電流；光電隔離器在信號發(fā)生器和功率放大器之間實(shí)現(xiàn)電氣隔離。
所述測控模塊20，包括流量傳感器、反饋信號調(diào)理電路、嵌入式控制器。連接關(guān)系為流量傳感器檢測血泵輸出的流量，經(jīng)過信號調(diào)理電路，輸入到嵌入式控制器。嵌入式控制器控制驅(qū)動模塊。
所述血泵的動力由低速度、大力矩超聲電機(jī)直接驅(qū)動，無需減速、變換機(jī)構(gòu)，具有緊湊結(jié)構(gòu)，靈活致動效果。
所述低速是指跟人體心率相當(dāng)?shù)乃俣取?br> 所述大力矩能產(chǎn)生跟人體血壓相當(dāng)?shù)膲簭?qiáng)。
所述的緊湊結(jié)構(gòu)能滿足心室輔助中對心輸出量的要求，其中包括但不局限于每搏輸出量、每分鐘輸出量等。
所述的緊湊結(jié)構(gòu)還能適用于可植入人體的要求，其中包括但不局限于具有能配合不同植入部位周邊器臟的一定外形和動作形式。
所述靈活的致動效果包括但不局限于借助超聲電機(jī)靈活的結(jié)構(gòu)形式對滾壓泵血結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)。
所述靈活的致動效果包括但不局限于利用超聲電機(jī)調(diào)頻控制或、和調(diào)相控制或、和調(diào)壓控制對超聲電機(jī)實(shí)施各種控制以達(dá)到心室輔助效果。
本實(shí)施例具體工作時(shí)，驅(qū)動信號作用于超聲電機(jī)定子盤13，驅(qū)動轉(zhuǎn)子盤11轉(zhuǎn)動。當(dāng)轉(zhuǎn)子盤11旋轉(zhuǎn)，帶動其上第一碾輪4、第二碾輪9繞轉(zhuǎn)子盤11中心旋轉(zhuǎn)，同時(shí)兩碾輪繞其共同軸線自轉(zhuǎn)。兩只碾輪在跟環(huán)形血袋5接觸的地方，將環(huán)形血袋5下表面相應(yīng)兩處向上擠壓。且該兩處擠壓的位置，隨著兩只碾輪同步繞環(huán)形血袋5中心旋轉(zhuǎn)。下述以轉(zhuǎn)子盤11旋轉(zhuǎn)方向?yàn)檎较?，則上述兩擠壓處將沿正方向推動其前面的血液。與此同時(shí)，隨著該受擠壓的位置向前滾離，擠壓變形的血袋5在材料自身彈性力的作用下回復(fù)原狀。因此在該處形成血流壓力較低區(qū)域，進(jìn)而吸引后續(xù)血液沿正方向流動。隨著上述兩擠壓位置循環(huán)滾動，環(huán)形血袋5對其內(nèi)血液形成兩處前拉后推的循環(huán)驅(qū)動力。被驅(qū)動的血液可從第一血袋管道口15流入，然后從第二血袋管道口16流出。且因環(huán)形血袋5在第一血袋管道口15和第二血袋管道口16之間被隔斷，故從血袋5一個管道口流入的血液不會被轉(zhuǎn)到先前流過的血袋，只能從另外一個管道口流出。因此，第一碾輪4、第二碾輪9的旋轉(zhuǎn)方向就決定了血流方向，故本發(fā)明的血泵不需要生物瓣膜或具有生物兼容性的單向閥，減少血栓產(chǎn)生的可能。測控模塊20通過對血泵流量的監(jiān)測，控制驅(qū)動模塊19驅(qū)動超聲電機(jī)，實(shí)現(xiàn)泵血功能，達(dá)到心室輔助效果。
本發(fā)明從致動原理、傳動形式根本層面，解決了離心式血泵、軸流式血泵等非阻閉類血泵中，維持一定血壓所必須的較高速度旋轉(zhuǎn)對血液的剪切、摩擦等損傷問題；解決了各類氣動、液動隔膜泵，推壓式搏動泵植入性差，以及人工瓣膜、閥門對血液的損傷等問題。
權(quán)利要求
1、一種超聲電機(jī)驅(qū)動滾壓式血泵，其特征在于，包括定子盤、轉(zhuǎn)子盤、滾壓施力器件、環(huán)形血袋、血袋管道口、中立預(yù)緊柱、潤滑孔路、潤滑質(zhì)、外殼、定子外殼緊固件、外殼通孔、驅(qū)動模塊、測控模塊，轉(zhuǎn)子盤下表面與定子盤上表面接觸，定子盤、轉(zhuǎn)子盤構(gòu)成超聲電機(jī)，轉(zhuǎn)子盤上表面沿某一直徑方向設(shè)置滾壓施力器件，中立預(yù)緊柱下端壓于轉(zhuǎn)子盤，中立預(yù)緊柱通過軸承與外殼中心相連，外殼與轉(zhuǎn)子盤之間為環(huán)形血袋，中立預(yù)緊柱從環(huán)形血袋中央環(huán)孔穿過，潤滑質(zhì)由中立預(yù)緊柱里的潤滑孔路中流出，并充斥在外殼、轉(zhuǎn)子盤以及環(huán)形血袋圍成的空間內(nèi)，環(huán)形血袋與外殼之間緊固連接，血袋管道口由環(huán)形血袋引出，并分別通過外殼通孔引出，環(huán)形血袋設(shè)有缺口或截?cái)嗝婊蝾i縮阻斷處和超聲電機(jī)轉(zhuǎn)子盤旋轉(zhuǎn)方向控制血液的流向，定子外殼緊固件連接定子和外殼，并提供超聲電機(jī)所需的預(yù)緊力，測控模塊連接驅(qū)動模塊，驅(qū)動模塊連接超聲電機(jī)。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲電機(jī)驅(qū)動滾壓式血泵，其特征是，所述驅(qū)動模塊，包括信號發(fā)生器、光電隔離器、功率放大器，信號發(fā)生器接光電隔離器，光電隔離器連接功率放大器，信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號，經(jīng)功率放大器放大到超聲電機(jī)所需的電壓和電流，光電隔離器在信號發(fā)生器和功率放大器之間實(shí)現(xiàn)電氣隔離。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲電機(jī)驅(qū)動滾壓式血泵，其特征是，所述測控模塊，包括流量傳感器、反饋信號調(diào)理電路、嵌入式控制器，流量傳感器檢測血泵輸出的流量，經(jīng)過反饋信號調(diào)理電路放大、濾波后輸入到嵌入式控制器，嵌入式控制器控制驅(qū)動模塊，測控模塊根據(jù)對血泵輸出流量的監(jiān)測，通過驅(qū)動模塊控制超聲電機(jī)實(shí)現(xiàn)泵血功能。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲電機(jī)驅(qū)動滾壓式血泵，其特征是，所述環(huán)形血袋由三層材料組成，最內(nèi)層由生物兼容性材料制成，中間層為潤滑劑，最外層材料為聚碳酸酯樹脂。
5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲電機(jī)驅(qū)動滾壓式血泵，其特征是，所述生物兼容性材料為聚氨酯，所述潤滑劑為滑石粉。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲電機(jī)驅(qū)動滾壓式血泵，其特征是，所述滾壓施力器件施力方向決定環(huán)形血袋的血流方向。
7、根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的超聲電機(jī)驅(qū)動滾壓式血泵，其特征是，所述滾壓施力器件為碾輪、滾輪、滾柱中的一種。
全文摘要
一種醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域的超聲電機(jī)驅(qū)動滾壓式血泵，其中轉(zhuǎn)子盤下表面與定子盤上表面接觸，定子盤、轉(zhuǎn)子盤構(gòu)成超聲電機(jī)，轉(zhuǎn)子盤上表面沿某一直徑方向設(shè)置滾壓施力器件，中立預(yù)緊柱下端壓于轉(zhuǎn)子盤，中立預(yù)緊柱與外殼中心相連，外殼與轉(zhuǎn)子盤之間為環(huán)形血袋，中立預(yù)緊柱從環(huán)形血袋中央環(huán)孔穿過，潤滑質(zhì)由中立預(yù)緊柱里的潤滑孔路中流出，環(huán)形血袋與外殼緊固連接，血袋管道口由環(huán)形血袋引出，并分別通過外殼通孔引出，環(huán)形血袋設(shè)有缺口或截?cái)嗝婊蝾i縮阻斷處和超聲電機(jī)轉(zhuǎn)子盤旋轉(zhuǎn)方向控制血液的流向，定子外殼緊固件連接定子和外殼，測控模塊連接驅(qū)動模塊，驅(qū)動模塊連接超聲電機(jī)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊靈活、無需人工瓣膜，能實(shí)現(xiàn)血液定向流動控制。
文檔編號A61M1/12GK101274113SQ20081003740
公開日2008年10月1日 申請日期2008年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月15日
發(fā)明者明 楊, 韓元杰 申請人:上海交通大學(xué)