[发明专利]基于微型气缸驱动的人工心脏血液泵

说明书

技术领域

本发明涉及一种人工脏器装置，具体涉及一种基于微型气缸驱动的人工心脏血液泵，属于医疗器械技术领域。

背景技术

血泵作为人工心脏、心室辅助装置的核心部件，其驱动装置所采用的动力源以及与之相配套的驱动结构，在很大程度上决定了整个系统的设计。其中，搏动型血泵不仅因为模仿自然心脏节律跳动，有利于各主要脏器的血液微循环灌注，而且与连续泵血的离心泵、轴流泵相比，搏动型血泵可以避免高速旋转叶轮以及其他机械磨损对血细胞的损伤。

气动技术是以空气和惰性气体作为工作介质，空气的供给量充足而且无需成本，不造成污染，即使在很小的空间里，也可以实现细小的往复动作。气动驱动系统一般由外置动力源提供压力，驱动封闭于刚性腔壳内的隔膜或囊做往复运动，从而挤压隔膜或囊另一侧的血液，并在单向阀或瓣膜的配合下，实现定向泵血功能。这种驱动形式的优点是血泵隔膜或囊受力均匀，不会产生局部受力过大而损坏囊。一般通过调整气源的正、负压力，变换驱动频率和收缩舒张周期比值，改变阀门的开度和通气时间，调节心率、心搏出量、血压波形等生理指标，使血泵适应人体或实验动物的机体需要，在人工心脏的发展上具有重要的意义。

典型的气动血泵Abiomed BVS5000、罗叶泵等，虽然形状大小各异，但大都关注入血口、出血口、泵腔以及单向阀的配置对其血液流场的影响。然而传统的气动血泵在驱动可植入人工心脏时，由于无法看到隔膜或囊的实时状况，因而不能适当调整气源压力，导致供气气压过大或供气气压不足，同时还存在尺寸过大，难以植入等问题，成为该类血泵发展面临的瓶颈问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种基于微型气缸驱动的人工心脏血液泵，通过控制微型气缸活塞杆的行程，达到精确控制血泵压缩量的效果，同时具有体积小、耗气量少的优点。

本发明解决其技术问题的技术方案是：

一种基于微型气缸驱动的人工心脏血液泵，置于人体内部，其包括微型气缸、泵体和活塞柱；

所述活塞柱和内周固定在该活塞柱上端周边且外围固定在泵体内腔壁上的血液膈膜把泵体内腔分隔为相互隔离的上腔室和下腔室，该血液膈膜为弹性体，并且随所述活塞柱在该上腔室与下腔室之间作往复运动；

所述上腔室为泵血腔室且设有入血口和出血口，该入血口和出血口分别设置有单向阀，以控制血流作单向流动；

所述下腔室内固定有滑槽并且开有气路进出的气口；

所述微型气缸固定于所述下腔室内，该微型气缸的气缸活塞杆与滑动于所述滑槽内的滑块连接，该滑块通过连杆与所述活塞柱连接，所述微型气缸通过所述气路依次与置于人体外部的电磁换向阀和气源连接；

所述气源通过切换所述电磁换向阀对所述微型气缸进行充放气，使所述气缸活塞杆推动所述滑块，进而通过所述连杆带动所述活塞柱做往复运动,使血液自所述入血口流入并由出血口流出，实现所述人工心脏血液泵的功能。

进一步地，所述的泵体为圆筒状，所述活塞柱为圆柱状，所述血液膈膜为环状密封结构以防止血液自所述上腔室流入下腔室。

进一步地，所述的活塞柱由轻质材料制作且与所述血液膈膜固定为一体。

进一步地，所述的滑块与所述滑槽之间为滑动配合，润滑条件良好，所述滑块在该滑槽内做直线滑动。

进一步地，所述的微型气缸的外径为4mm，有效行程为6mm。

进一步地，所述的连杆一端铰接在所述活塞柱下面，另一端铰接在所述滑块上。

进一步地，所述入血口与人体左心室相连接，所述出血口与人体主动脉相连接。

本发明结合气动技术和搏动型血泵技术，利用气缸活塞杆的往复运动引起泵血腔室的容积变化，进而模拟自然心脏的工作情况；通过调节电磁换向阀的换向时间，来控制微型气缸往复运动的速率与自然心脏相近；通过调整上腔室的容积大小或者选用合适的气缸活塞杆有效行程，来控制搏动的输出血量以满足辅助需求，以及产生合适的输出力以满足生理条件的灌注压力。