一种超声直线电机驱动的逐层氧合人工泵肺辅助装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种超声直线电机驱动的逐层氧合人工泵肺辅助装置，涉及医疗器械技术领域，包括外壳、血腔和主控电路，所述外壳内设有超声直线电机、血泵推板以及位置传感器，所述血腔设置在所述外壳上方，所述血腔内部放置有中空纤维膜；所述主控电路控制所述血腔进行舒张和收缩动作。本发明专利技术不需要单独的氧合器，复杂的连接管路，可在维持血液循环的同时实现逐层充分氧合，减少血液与异物接触面积，具有生物兼容性好、血细胞损伤小、血液氧合充分、体积空间小、抗电磁干扰、可靠性高、易于使用的特点，可用于便携式呼吸支持和器官保存等场景中。中。中。

【技术实现步骤摘要】
一种超声直线电机驱动的逐层氧合人工泵肺辅助装置


[0001]本专利技术涉及医疗器械领域，尤其涉及一种超声直线电机驱动的逐层氧合人工泵肺辅助装置。

技术介绍

[0002]人工心肺辅助技术是一种完全替代或者部分替代体外心功能以及肺功能的治疗技术。在抢救垂危患者手术过程中，人工心肺辅助装置为那些突然性的呼吸或者血液循环功能障碍的患者提供体外的人工心肺辅助，充当肺的呼吸与心脏的泵血功能，可以使患者肺或者心脏得到充分休息，安全度过手术危险期。当前人工心肺辅助技术已经是衡量治疗心血管病水平的重要标志之一，广泛应用于传统药物疗法无法解决的心肺功能障碍患者。1882年Schroder向血液容器内输送空气，制造气泡以增加血液含氧量，具备了人工心肺机的雏形。1937年Gibbon把血泵和氧合器结合在一起，组成了人工心肺机。人工心肺机采用腔静脉插管插入患者的上下腔静脉或右心房，引出患者血液。体外管路中的血液经过热交换水箱的温度调节后，流入人工肺将静脉血氧合为动脉血，再由人工心脏泵入动脉系统，使患者组织、器官得到充分灌注，维持患者血液循环和内环境的稳定。Wu等人提出一个一体化可穿戴人工心肺辅助装置，在呼吸支持方面表现出具有良好生物相容性与长期可靠性，可望用于肺移植的过渡阶段。
[0003]目前市面上的人工心肺装置主要包括氧合器、血泵、热交换设备、管道和插管。由于血泵和氧合器之间有着较长的连通管道，血液流阻较大，因此常常需要足够的压力才能维持体外血液的正常循环。其中较长的管道增加了血液与外界的接触面积，较大的血液剪切应力和血液接触面积容易引起血细胞损伤，导致血栓以及溶血，不利于患者的治疗恢复。为了改善人工心肺装置的性能，很多学者提出了相应的改进方法。美国专利US2020230308A1通过人工心肺装置引入一个单插点头的多腔引流管，在心室卸载的同时对血液进行氧合，减少血管损伤和感染。但是引流管和血液接触之间的接触面积较大，血细胞损伤较大。中国专利201921286512.3将磁悬浮血泵和氧合器之间位置进行整合和调整。该装置减少了人工心肺装置使用时的占用空间，方便携带，同时减少了血细胞损伤。但是该装置仅仅对血泵和氧合器两个设备进行简单的组合，整个装置体积仍然较大。中国专利202010600835.6提出了一种体外膜肺氧合装置，集成了人工心肺单元、控制单元、显示单元以及供电单元。该装置体积小，便于户外携带，同时可以检测血液指标，进行生理特征显示。但是，该装置的人工心肺单元同样也是对血泵和氧合器两个设备进行简单的组合，缺乏对血泵和氧合器内在结构上的设计和优化，没有考虑优化血细胞损伤。此外，在目前人工心肺装置的氧合器中，随着血液和中空纤维膜的距离增加，中间部分的血液的氧分压逐渐减少，无法充分氧合，难以满足人体的正常血氧需求。
[0004]因此，本领域的技术人员致力于开发一种超声直线电机驱动的逐层氧合人工泵肺辅助装置，实现充分氧合，减少血液与异物接触面积。

技术实现思路

[0005]鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是：如何减少人工泵肺辅助装置的血液与异物接触面积，同时具有血细胞损伤小、血液氧合充分、体积小、抗电磁干扰的功能。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种超声直线电机驱动的逐层氧合人工泵肺辅助装置，包括外壳、血腔和主控电路，所述外壳内设有超声直线电机、血泵推板以及位置传感器，所述血腔设置在所述外壳上方，所述血腔内部放置有中空纤维膜；所述主控电路控制所述血腔进行舒张和收缩动作。
[0007]进一步地，所述血腔设有血液入口和血液出口，所述血液入口和所述血液出口均设有瓣膜。
[0008]进一步地，所述中空纤维膜具有多层结构。
[0009]进一步地，所述中空纤维膜具有气体进口和气体出口。
[0010]进一步地，所述超声直线电机包括定子与动子，所述定子与动子通过驱动足相接触，所述动子通常为滑块形式。
[0011]进一步地，所述血泵推板与所述超声直线电机滑块刚性相连并内嵌于血液兼容的薄膜材料中，所述滑块推动所述血腔往复动作。
[0012]进一步地，所述主控电路产生需要的PWM波，所述PWM波通过控制功率驱动电路和匹配电路产生正弦驱动信号，所述正弦驱动信号直接驱动所述超声直线电机。
[0013]进一步地，还包括位置传感器，可以是激光位移传感器；所述位置传感器直接测量所述超声直线电机滑块的位置，并反馈到所述主控电路，形成闭环位置控制。
[0014]进一步地，还包括心电传感器，所述心电传感器用于对人体进行心电信号采集，并反馈到所述主控电路，形成闭环位置控制。
[0015]进一步地，所述外壳采用钛合金材料制成。
[0016]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下技术效果：
[0017]1.采用超声直线电机作为动力源，超声直线电机具有体积小、力密度大、微米级定位精度和毫秒级响应时间、不产生也不受电磁干扰等特点，使得人工泵肺体积小，便于携带，且免于电磁干扰。同时，超声直线电机具备微米级的运动精度和毫秒级响应时间，可以驱动推板在中空纤维膜血液侧形成微米级的血液层流，实现快速分层氧合。
[0018]2.采用中空纤维膜输送气体，无需单独设置氧合器，简化了连接管路。中空纤维膜内置于血腔内，中空纤维膜内腔中氧气可以穿过中空纤维膜微孔扩散进入血液，血液中二氧化碳可以通过微孔扩散进入中空纤维内腔气流中；超声直线电机推动血液腔推板，对血液做功。当血液腔推板离开中空纤维膜，静脉血经瓣膜流入在中空纤维膜与血液接触面形成微米级层流，微米级层流血液与中空纤维膜中接触，可大幅提高气体交换性能。当超声直线电机驱动推板向中空纤维膜运动时，血腔收缩，微米级层流血液与中空纤维膜中的氧气二次接触，充分氧合后的血液排出人工泵肺辅助装置，经瓣膜流入人体。
[0019]以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。
附图说明
[0020]图1是本专利技术的较佳实施例的整体装置结构图；
[0021]图2是本专利技术的较佳实施例的整体装置舒张期工作状态图；
[0022]图3是本专利技术的较佳实施例的整体装置收缩期工作状态图；
[0023]图4是本专利技术的较佳实施例的整体装置驱动信号图；
[0024]其中，1
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外壳、2
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瓣膜、3
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血液出口、4
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血液入口、5
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超声直线电机定子、6
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超声直线电机滑块与血泵推板、7
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位置传感器、8
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中空纤维膜、9
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血腔。
具体实施方式
[0025]以下参考说明书附图介绍本专利技术的优选实施例，使其
技术实现思路
更加清楚和便于理解。本专利技术可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本专利技术的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
[0026]在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声直线电机驱动的逐层氧合人工泵肺辅助装置，其特征在于，包括外壳、血腔和主控电路，所述外壳内设有超声直线电机、血泵推板以及位置传感器，所述血腔设置在所述外壳上方，所述血腔内部放置有中空纤维膜；所述主控电路控制所述血腔进行舒张和收缩动作。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述血腔设有血液入口和血液出口，所述血液入口和所述血液出口均设有瓣膜，控制血液单向流动。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述中空纤维膜具有多层结构。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述中空纤维膜具有气体进口和气体出口。5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超声直线电机包括定子与动子，所述定子与动子通过驱动足相接触，所述动子通常为滑块形式。6.如权利要求1所述的装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明，朱远飞，叶四维，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：