專利名稱：可植入式仿生柔性搏動血泵的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種醫療器械技術領域中的心室輔助裝置，尤其涉及一種用超聲電機驅動的可植入式仿生柔性搏動血泵。
背景技術：
目前，在世界范圍內，心臟疾病已經成為影響人類健康的最主要的疾病之一。機械輔助循環不僅是目前心臟輔助治療的有效方法，更逐漸發展為治療心力衰竭的永久治療手段。現有的心臟輔助裝置按照血液供給方式可分為離心式、軸流式和搏動式血泵。無論是離心式還是軸流式血泵運行時均需要用到高速旋轉的葉片。由于高速旋轉產生的剪切應力對紅細胞等血細胞具有很強的破壞力，故很容易形成血栓，引發中風，多器官衰竭等嚴重后果。搏動式血泵因其具有與人類自然心相似的供血規律，對血細胞破壞小，搏動產生的壓 力更有利于微循環灌注等特點而具有顯著的優越性。但現有搏動血泵因其動作器件體積較大，不利于血泵植入，因此探索體積小高效的新型動作器件驅動的血泵是搏動式血泵發展的重要方向之一。超聲電機是近幾十年發展起來的微特電機，具有轉速低、轉矩大、響應速度快、無噪音、體積小、可控性強等特點。因而先天具備成為搏動性血泵驅動器的優勢，為搏動式血泵技術的發展提供了可能。經對現有專利文獻檢索，發現專利號為US6092878的美國專利提出了一種利用滾珠絲杠將電機的旋轉運動轉換為直線運動以擠壓血袋的供血思路。然而，此方法中，滾珠絲杠本身要占用很大空間，不便于將血泵植入患者體內。中國專利申請號200810037404. 2和201010247653. I專利申請中公開了一種采用超聲電機驅動的隔膜式血泵，該血泵用中空的圓柱凸輪推動推板從底部向上壓縮血腔泵出血液。上述設計方案雖然減小了泵體體積，然而血泵出入血口位于血腔兩側的設計方式不利于血泵植入體內后與自然心血管相配合，造成較大的血液流動阻力。因此，針對當前的發展狀況，亟需設計一種泵體與電機一體設計，且體積小，易于植入的新型血泵。
發明內容
有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種超聲電機驅動的可植入仿生柔性搏動血泵，該血泵采用槽凸輪復合直線導軌的方式帶動推板做擠壓和舒張血袋的運動，仿生自然心的工作方式，最大限度的利用空間；同時，將血袋出入血口設計成與自然心主動脈及上腔靜脈相同的角度，符合血液動力特性，實現與自然心的并行工作；同時槽凸輪的凸輪廓線采用修正等速曲線，使得加速度連續，避免振動產生，實現了血液的柔性吸入與泵出。為實現上述目的，本發明提供了一種超聲電機驅動的可植入式仿生柔性搏動血泵，其包括超聲電機、槽凸輪、滾子從動件、滑塊、弧形推板、彈性血袋、泵殼、圓形隔板以及直線導軌，其中，所述超聲電機包括電機外殼、定子、轉子和輸出軸，所述定子位于所述轉子的上方，二者同軸心相接觸，所述輸出軸與所述轉子通過螺栓連接；所述圓形隔板設置在所述泵殼內，將所述泵殼分為上下兩個腔，所述圓形隔板上表面嵌有直線導軌，所述直線導軌沿所述圓形隔板直徑方向均勻設置三條，兩兩之間夾角為120° ;所述泵殼與所述電機外殼固定連接；所述槽凸輪通過鍵連接在所述電機輸出軸上并位于所述泵殼的下部腔體內；所述彈性血袋位于所述泵殼的上部腔體內，所述弧形推板位于所述泵殼的上部腔體內，所述弧形推板的內側與所述彈性血袋相貼合，并粘結在一起；所述滾子從動件位于所述槽凸輪的凸輪廓線內；所述滑塊位于所述圓形隔板上的直線導軌內，所述滑塊的上端連接所述弧形推板的下端，下端連接所述滾子從動件的上端；所述彈性血袋上含有血泵出口，血泵入口，出口瓣膜和入口瓣膜；所述出口瓣膜和入口瓣膜分別嵌在所述血泵出口和血泵入口，所述血泵出口和血泵入口從所述泵殼的上表面伸出，并與所述泵殼固定在一起。根據上述的超聲電機驅動的可植入式仿生柔性搏動血泵，其中，所述槽凸輪為平面圓盤型凸輪，且所述槽凸輪的凸輪廓線刻在所述槽凸輪的盤面上。進一步地，根據上述的超聲電機驅動的可植入式仿生柔性搏動血泵，其中，所述凸 輪廓線為修正等速輪廓曲線。根據上述的超聲電機驅動的可植入式仿生柔性搏動血泵，其中，所述泵殼通過螺栓與所述超聲電機的外殼固定連接。根據上述的超聲電機驅動的可植入式仿生柔性搏動血泵，其中，所述滾子從動件的上端通過螺栓與所述滑塊的下端相連接。根據上述的超聲電機驅動的可植入式仿生柔性搏動血泵,其中，所述滑塊的上端通過螺紋連接所述弧形推板的下端。根據上述的超聲電機驅動的可植入式仿生柔性搏動血泵，其中，所述彈性血袋為圓柱形彈性血袋。根據上述的超聲電機驅動的可植入式仿生柔性搏動血泵，其中，所述出口瓣膜和入口瓣膜均為可控制血液流向的單向瓣膜。根據上述的超聲電機驅動的可植入式仿生柔性搏動血泵，其中，所述血泵出口和血泵入口之間角度與主動脈與上腔靜脈之間夾角相同。根據上述的超聲電機驅動的可植入式仿生柔性搏動血泵，其中，所述彈性血袋具有血液生物相容性；所述出血口瓣膜與入血口瓣膜為生物兼容性瓣膜。因此，本發明超聲電機驅動的可植入式仿生柔性搏動血泵相對于現有技術具有以下有益效果(I)彈性血袋位于推板的中心位置，避開空間凸輪過多占用空間，同時無沖擊的柔性槽凸輪的輪廓線，將使推板對彈性血袋的泵血和充盈過程更接近于自然心臟對血液的作用，可有效減小血泵對血液的破壞作用；(2)凸輪機構為幾何形狀鎖合方式，不會在運動中出現脫合現象，同時也使血泵安裝位置不受限制，整體結構緊湊，有效降低了搏動式血泵的體積，增加了可植入性，擴展了適用人群范圍。
圖I為本發明的超聲電機驅動的可植入式仿生柔性搏動血泵的旋轉剖面示意圖；圖2為本發明中泵殼的等軸測圖；圖3為本發明中槽凸輪與直線導軌的復合示意圖；圖4為本發明中弧形推板、彈性血袋、滑塊、滾子從動件組裝后的等軸測圖；圖5為本發明中血袋收縮舒張的循環示意圖。
具體實施方式
以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發明的目的、特征和效果。如圖I所示，本發明的超聲電機驅動的可植入式仿生柔性搏動血泵包括超聲電機、槽凸輪5、滾子從動件6、滑塊7、弧形推板8、彈性血袋9、泵殼14、圓形隔板16以及直線導軌5。其中，超聲電機包括電機外殼I、定子3、轉子2和輸出軸4。轉子2與定子3同軸心相接觸，定子3位于轉子2上方，輸出軸4與轉子2通過螺栓連接，以輸出動力。泵殼14的軸等測視圖如圖2所示。圓形隔板16位于泵殼14內，泵殼14由圓形隔板16分為上下兩個腔，上部腔體用以容納彈性血袋9，下部腔體用以容納槽凸輪5。圓形隔板16上嵌有直線導軌15，直線導軌15沿圓形隔板16直徑方向均勻設置三條，兩兩之間夾角為120。。泵殼14通過螺栓與電機外殼I固定連接。槽凸輪5通過鍵連接在電機輸出軸4上并位于泵殼14下部腔體內。槽凸輪5為平面圓盤型凸輪，槽凸輪5的凸輪廓線刻在槽凸輪5盤面上。凸輪廓線為修正等速輪廓曲線，其加速度連續，無沖擊，可柔性擠壓彈性血袋9，從而降低對血細胞的破壞。如圖3所示，凸輪廓線與直線導軌15共同復合構成滾子從動件6在槽凸輪5旋轉過程中的運動軌跡。滾子從動件6位于槽凸輪5的凸輪廓線內，滾子從動件6上端通過螺紋連接滑塊 7的下端。滑塊7位于圓形隔板16上的直線導軌5內，滑塊7下端連接滾子從動件6，上端通過螺紋連接到弧形推板8的下端。弧形推板8位于泵殼14上部腔體內，下端與滑塊7連接，內側與彈性血袋9相貼合，并粘結在一起。彈性血袋9為圓柱形彈性血袋，位于泵殼14的上部腔體內。彈性血袋9上含有血泵出口 10，血泵入口 11，出口瓣膜13和入口瓣膜12。出口瓣膜13和入口瓣膜12均為可控制血液流向的單向瓣膜，分別嵌在血泵出口 10和血泵入口 11。血泵出口 10和血泵入口11從泵殼14上表面伸出，并與泵殼14固定在一起。血泵出口 10和血泵入口 11之間角度與主動脈與上腔靜脈之間夾角相同，以利于血液流動。彈性血袋9與弧形推板8粘接，能夠跟隨弧形推板8的運動而舒張和壓縮，且血袋材料具有血液生物相容性，不會與血液發生生化反應。同時，出血口瓣膜13與入血口瓣膜12為生物兼容性瓣膜。本發明的超聲電機驅動的可植入式仿生柔性搏動血泵通過以下具體步驟進行工作當超聲電機的輸出軸4旋轉時，驅動與之相連的圓盤形槽凸輪5轉動，圓盤形槽凸輪5帶動滾子從動件6在凸輪廓線內運動。滾子從動件6同時受到凸輪廓線和直線導軌15的約束，沿圓盤形槽凸輪5徑向做單自由度往復直線運動，從而帶動與之連接的滑塊7和弧形推板8做朝向和背離圓柱形彈性血袋9的中心往復直線運動。由于弧形推板8沿彈性血袋9圓周方向均勻分布，在滾子從動件6的帶動下，三塊弧形推板8同時向彈性血袋9中心方向運動時，彈性血袋9受到擠壓，彈性血袋9內壓力升高，出口瓣膜13在壓力推動下打開，入口瓣膜12關閉，血液泵出。當三塊弧形推板8同時向背離彈性血袋9中心方向運動時，拉伸彈性血袋9，彈性血袋9內壓力降低，入口瓣膜12在壓力推動下打開，出口瓣膜13關閉，血液吸入。由于槽凸輪5表面的凸輪廓線在槽凸輪5旋轉一周的過程中完成3個升程與回程周期，因而在超聲電機帶動槽凸輪5轉過一周的過程中，弧形推板8帶動彈性血袋9完成3次收縮舒張循環。如此往復進行，實現血泵單向泵血功能，達到心臟輔助的效果。以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術無需創造性勞動就可以根據本發明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員 依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內。
權利要求
1.一種超聲電機驅動的可植入式仿生柔性搏動血泵，其特征在于，包括超聲電機、槽凸輪、滾子從動件、滑塊、弧形推板、彈性血袋、泵殼、圓形隔板以及直線導軌，其中，所述超聲電機包括電機外殼、定子、轉子和輸出軸，所述定子位于所述轉子的上方，二者同軸心相接觸，所述輸出軸與所述轉子通過螺栓連接；所述圓形隔板設置在所述泵殼內，將所述泵殼分為上下兩個腔，所述圓形隔板上表面嵌有直線導軌，所述直線導軌沿所述圓形隔板直徑方向均勻設置三條，兩兩之間夾角為120° ;所述泵殼與所述電機外殼固定連接；所述槽凸輪通過鍵連接在所述電機輸出軸上并位于所述泵殼的下部腔體內；所述彈性血袋位于所述泵殼的上部腔體內，所述弧形推板位于所述泵殼的上部腔體內，所述弧形推板的內側與所述彈性血袋相貼合，并粘結在一起；所述滾子從動件位于所述槽凸輪的凸輪廓線內；所述滑塊位于所述圓形隔板上的直線導軌內，所述滑塊的上端連接所述弧形推板的下端，下端連接所述滾子從動件的上端；所述彈性血袋上含有血泵出口，血泵入口，出口瓣膜和入口瓣膜；所述出口瓣膜和入口瓣膜分別嵌在所述血泵出口和血泵入口，所述血泵出口和血泵入口從所述泵殼的上表面伸出，并與所述泵殼固定在一起。
2.根據權利要求I所述的超聲電機驅動的可植入式仿生柔性搏動血泵,其特征在于，所述槽凸輪為平面圓盤型凸輪，且所述槽凸輪的凸輪廓線刻在所述槽凸輪的盤面上。
3.根據權利要求2所述的超聲電機驅動的可植入式仿生柔性搏動血泵，其特征在于，所述凸輪廓線為修正等速輪廓曲線。
4.根據權利要求I所述的超聲電機驅動的可植入式仿生柔性搏動血泵,其特征在于，所述泵殼通過螺栓與所述超聲電機的外殼固定連接。
5.根據權利要求I所述的超聲電機驅動的可植入式仿生柔性搏動血泵,其特征在于，所述滾子從動件的上端通過螺栓與所述滑塊的下端相連接。
6.根據權利要求I所述的超聲電機驅動的可植入式仿生柔性搏動血泵,其特征在于，所述滑塊的上端通過螺紋連接所述弧形推板的下端。
7.根據權利要求I所述的超聲電機驅動的可植入式仿生柔性搏動血泵,其特征在于，所述彈性血袋為圓柱形彈性血袋。
8.根據權利要求I所述的超聲電機驅動的可植入式仿生柔性搏動血泵,其特征在于，所述出口瓣膜和入口瓣膜均為可控制血液流向的單向瓣膜。
9.根據權利要求I所述的超聲電機驅動的可植入式仿生柔性搏動血泵,其特征在于，所述血泵出口和血泵入口之間角度與主動脈與上腔靜脈之間夾角相同。
10.根據權利要求I所述的超聲電機驅動的可植入式仿生柔性搏動血泵,其特征在于，所述彈性血袋具有血液生物相容性；所述出血口瓣膜與入血口瓣膜為生物兼容性瓣膜。
全文摘要
本發明公開了一種超聲電機驅動的可植入式仿生柔性搏動血泵，其包括超聲電機、槽凸輪、滾子從動件、滑塊、弧形推板、彈性血袋、泵殼、圓形隔板以及直線導軌。本發明超聲電機驅動的可植入式仿生柔性搏動血泵可有效減小血泵對血液的破壞作用，其安裝位置不受限制，整體結構緊湊，有效降低了搏動式血泵的體積，增加了可植入性，擴展了適用人群范圍。
文檔編號A61M1/12GK102671248SQ20121010669
公開日2012年9月19日 申請日期2012年4月12日 優先權日2012年4月12日
發明者徐亮, 李世陽, 楊明, 鹿存躍 申請人:上海交通大學