CN201244229Y - 基于微型压电泵的人工心脏辅助泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种基于微型压电泵的人工心脏辅助泵，属于生物医学工程技术领域。本实用新型中的人工心脏辅助泵是微型压电泵包括有进口阀门(或进口流管)、出口阀门(或出口流管)、压电振动膜、支撑体及设置在支撑体内的舒缩流腔、进口腔和出口腔。其中：压电振动膜的两端与舒缩流腔的内壁固定连接，进口腔的一端通过进口阀门(进口流管)与舒缩流腔相连通，另一端与心室相连通；出口腔的一端通过出口阀门(出口流管)与舒缩流腔相连通，另一端与血管相连通。本实用新型与传统的机械叶轮式人工心脏辅助泵相比：避免了由于机械磨擦导致的发热和血栓，以及对血液的污染和因此而导致的感染等严重问题；同时还具有耐久性好、体积小、能耗低等优点。

Description

基于微型压电泵的人工心脏辅助泵

技术领域

本实用新型是一种基于微型压电泵的人工心脏辅助泵，属于生物医学工程技术领域。

背景技术

人工心脏是在解剖学、生理学上代替人体因重症丧失功能不可修复的自然心脏的一种人工脏器。要想制成像自然心脏那样精确的组织结构、完全模拟其功能的人工心脏是极不容易的，需要医学、生物物理学、工程学、电子学等多学科的综合应用及相当长时期的研究。

从广义及泵功能这一角度考虑，人工心脏研究可以回溯到体外循环的动脉泵开始，即1953年Gibbons将体外循环应用于临床。心肺机利用滚筒泵挤压泵管将血泵出，犹如自然的搏血功能进行体外循环。而人工心脏这个血液泵恰是受此启发而开始研究的。1957年美国KOlff和Akutsn将聚乙烯基盐制成的人工心脏植于人体内生存一个半小时，以此为开端展开了世界性人工心脏研究。

近年来随着对人体生理的认识以及能源与材料技术的发展，全人工心脏(TAH)和长时间心室辅助循环(VADS)得到进一步发展，具体表现在外置气动泵向超压缩电动泵发展，辅助循环向可携带全人工心脏发展，以及由永久性全人工心脏代替同种心脏移植。2001年7月美国已经成功用于人体，但仅是开始。

康复工程近年来在我国有了长足的进步，因此相应的力学问题也日益增多！钟坤喜等进行了叶轮全人工心脏的双心室辅助急性动物试验及离心型人工心脏电动叶轮血泵的左心室辅助动物长期存活试验研究。用自制的离心型人工心脏电动叶轮血泵在18头小公牛身上行左心室辅助存活试验。试验期动物血液参数和器官功能无明显变化，证明该装置的血液相容性已经达到设计要求，动物死亡或实验终结，均由血泵内轴承磨损引起。

目前的人工心脏辅助泵大多是采用旋转轴及叶轮等机械零件驱动血液流动。旋转轴与轴承的连接属于活动连接，相对运动速度大；叶轮与叶轮腔内壁之间的相对运动速度也很大；导致这些部位产生了很大的剪切应力，很容易引起严重的溶血问题；同时也存在由于机械磨擦导致的发热和血栓，以及对血液的污染和因此而导致的感染等严重问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有人工心脏辅助泵存在的上述弊端，提出了一种基于微型压电泵的人工心脏辅助泵。这种基于微型压电泵的人工心脏辅助泵是利用压电振动膜随着压电变化而变形的特点，形成与心室舒缩相类似的运动从而完成泵血。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。

基于微型压电泵的人工心脏辅助泵，包括有进口阀门、出口阀门、压电振动膜、支撑体及设置在支撑体内的舒缩流腔、进口腔和出口腔。其中：压电振动膜的两端与舒缩流腔的内壁固定连接，进口腔的一端通过进口阀门与舒缩流腔相连通，另一端与心室相连通。出口腔的一端通过出口阀门与舒缩流腔相连通，另一端与血管相连通。

基于微型压电泵的人工心脏辅助泵，包括有进口流管、出口流管、压电振动膜、支撑体及设置在支撑体内的舒缩流腔、进口腔和出口腔。其中：压电振动膜的两端与舒缩流腔的内壁固定连接，进口腔的一端通过进口流管与舒缩流腔相连通，另一端与心室相连通。出口腔的一端通过出口流管与舒缩流腔相连通，另一端与血管相连通。

本实用新型与传统的机械叶轮式人工心脏辅助泵相比：避免了由于机械磨擦导致的发热和血栓，以及对血液的污染和因此而导致的感染等严重问题；同时还具有耐久性好、体积小、能耗低等优点。

附图说明

图1(a)为本实用新型的微型有阀压电泵人工心脏辅助泵舒张期的结构示意图

图1(b)为本实用新型的微型有阀压电泵人工心脏辅助泵收缩期的结构示意图

图2(a)为本实用新型的微型无阀压电泵人工心脏辅助泵舒张期的结构示意图

图2(b)为本实用新型的微型无阀压电泵人工心脏辅助泵收缩期的结构示意图

图中：1、进口阀门，2、压电振动膜，3、舒缩流腔，4、出口阀门，5、出口腔，6、支撑体，7、进口腔，8、进口流管，9、出口流管。

具体实施方式

下面结合图1～图2对本实用新型作进一步说明：

实施例1：

如图1所示，本实施例中的压电泵为有阀压电泵，包括有进口阀门1、出口阀门4、压电振动膜2、支撑体6及设置在支撑体内的舒缩流腔3、进口腔7和出口腔5。其中：压电振动膜2的两端与舒缩流腔3的内壁固定连接，进口腔7的一端通过进口阀门4与舒缩流腔3相连通，另一端与(左、右)心室相连通。出口腔5的一端通过出口阀门4与舒缩流腔3相连通，另一端与血管相连通。其中进口阀门1、出口阀门4可以采用图示瓣膜结构，也可以采用弹簧-钢球结构。

图1(a)为本实施例舒张期的结构示意图，图1(b)为本实施例收缩期的结构示意图。本实施例中的压电泵使得血液只能单向流动，从而可以为下游血管供血。

实施例2：

如图2所示，本实施例中的压电泵为无阀压电泵，包括有进口流管8、出口流管9、压电振动膜2、支撑体6及设置在支撑体6内的舒缩流腔3、进口腔7和出口腔5。其中：压电振动膜2的两端与舒缩流腔3的内壁固定连接，进口腔7的一端通过进口流管8与舒缩流腔3相连通，另一端与(左右)心室相连通。出口腔5的一端通过出口流管9与舒缩流腔3相连通，另一端与血管相连通。其中进口流管8和出口流管9可以采用锥形、Y形、锯齿形等结构。图2(a)为本实施例舒张期的结构示意图，图2(b)为本实施例收缩期的结构示意图。

下面详细说明实施例1及实施例2的工作过程：

当向压电振动膜2通一交流电时，压电振动膜2会产生沿轴向的往复变形振动，把压电振动膜2作为压电泵的动力源，随着压电振动膜2的轴向往复变形振动，从而导致舒缩流腔3的体积周期性变化：当舒缩流腔3体积增大时，流体从进口流管8(或进口阀门1)流入舒缩流腔3，此时压电泵处于舒张阶段；当舒缩流腔3体积减小时，流体从出口流管9(或出口阀门4)流出舒缩流腔3，此时压电泵处于排出收缩阶段。从宏观上看，压电泵总是使血液从进口流管8(或进口阀门1)流入，从出口流管9(或出口阀门4)流出，从而实现了血液的单向流动。

Claims (2)

1、基于微型压电泵的人工心脏辅助泵，其特征在于：包括有进口阀门(1)、出口阀门(4)、压电振动膜(2)、支撑体(6)及设置在支撑体(6)内的舒缩流腔(3)、进口腔(7)和出口腔(5)；其中：压电振动膜(2)的两端与舒缩流腔(3)的内壁固定连接，进口腔(7)的一端通过进口阀门(1)与舒缩流腔(3)相连通，另一端与心室相连通；出口腔(5)的一端通过出口阀门(4)与舒缩流腔(3)相连通，另一端与血管相连通。

2、基于微型压电泵的人工心脏辅助泵，其特征在于：包括有进口流管(8)、出口流管(9)、压电振动膜(2)、支撑体(6)及设置在支撑体(6)内的舒缩流腔(3)、进口腔(7)和出口腔(5)；其中：压电振动膜(2)的两端与舒缩流腔(3)的内壁固定连接，进口腔(7)的一端通过进口流管(8)与舒缩流腔(3)相连通，另一端与心室相连通；出口腔(5)的一端通过出口流管(9)与舒缩流腔(3)相连通，另一端与血管相连通。

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