一种人工心脏泵装置及磁性隔膜泵的制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种人工心脏泵装置及磁性隔膜泵的制备方法，属于医疗器械领域，人工心脏泵装置包括磁性隔膜泵系统和磁场发生系统；磁性隔膜泵包括磁性隔膜和非磁性泵体；磁性隔膜在径向充磁后在均匀磁场下发生形变；非磁性泵体配合磁性隔膜产生弹性形变，通过改变磁性隔膜泵的容积实现泵血的功能；软管连接磁性隔膜泵与人体心脏连接的各个动脉或静脉，完成人体血管和磁性隔膜泵中血液的运输与循环；单向活瓣控制血液的单向流动；磁场发生系统产生沿磁性隔膜轴向方向的均匀磁场。本发明专利技术提供的人工心脏泵装置具有更高的运行可靠性和更长的使用寿命。使用寿命。使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种人工心脏泵装置及磁性隔膜泵的制备方法


[0001]本专利技术属于医疗器械领域，更具体地，涉及一种基于磁力矩的人工心脏泵装置及磁性隔膜泵的制备方法。

技术介绍

[0002]心力衰竭发病率和病死率均较高，是公认的心血管疾病领域的最后战场。随着老龄化程度逐渐加深，心血管疾病发病率预计将持续增长，极大地危害人类的健康和自然寿命。心力衰竭是指由于心脏的收缩和舒张功能发生障碍，不能将静脉回心的血液充分排出心脏，并且动脉血液在心脏灌入不足，从而引发的心脏内血液循环障碍。
[0003]针对心力衰竭，单独的药物治疗往往不能达到很好的效果。目前，心脏移植手术是公认的治疗终末期心衰患者的唯一有效手段。然而心脏供体严重缺乏，难以满足大量心衰患者的需求，因此，采用外科手术治疗植入人工心脏泵装置，辅助甚至代替受损心脏功能，改善心衰患者生活质量将成为未来心力衰减治疗的关键。
[0004]目前，关于人工心脏的研究已经历经三代产品的迭代。第一代人工心脏是模拟自然心脏收缩与舒张原理的循环辅助装置，产品结构复杂，手术难度大，易造成机械故障和血栓的形成，极大地影响患者的生存率；第二代人工心脏则并非利用心脏血腔容积变化驱动血液循环，而是采用离心泵或轴流泵驱动血液流动，已经获得目前临床上的广泛应用；第三代人工心脏则是在第二代的基础上采用磁液悬浮、磁悬浮、纯水悬浮等技术，避免了血液与轴承的直接接触，进一步减少血栓的形成。目前临床上主要使用的第二代和第三代人工心脏装置，其主要原理都是在患者心脏上安装泵体，利用泵体以实现血液循环，这种治疗方式会存在一些问题：植入体内的心脏辅助装置必须通过有线的方式与外界的功能设备相连接，不仅会影响患者日常活动，更可能会造成感染、血栓甚至一系列并发症；此外，机械泵血装置在使用过程中可能会出现机械故障和磨损，极大地影响心脏辅助装置的使用寿命。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种人工心脏泵装置及磁性隔膜泵的制备方法，此装置的驱动基于磁力矩原理，旨在解决现有的基于磁梯度力原理的心脏辅助装置所需驱动磁场大、驱动装置复杂、控制难度高且精度低的问题。
[0006]为实现上述目的，一方面，本专利技术提供了一种人工心脏泵装置，包括：磁性隔膜泵系统和磁场发生系统；
[0007]磁性隔膜泵系统用于经过径向磁化后在均匀磁场下进行三维形变动作，完成心脏对血液的泵入和泵出功能；
[0008]磁性隔膜泵系统包括磁性隔膜泵、软管和单向活瓣；
[0009]磁性隔膜泵包括磁性隔膜和非磁性泵体；磁性隔膜位于非磁性泵体的上下方两侧，磁性隔膜用于在径向充磁后在均匀磁场下发生形变；非磁性泵体用于配合磁性隔膜产生弹性形变，通过改变磁性隔膜泵的容积实现泵血的功能；磁性隔膜包括磁性颗粒和非磁
性泵体；磁性颗粒为在径向方向磁场下磁化的永磁颗粒；非磁性泵体由柔性基底材料构成；
[0010]软管用于连接磁性隔膜泵与人体心脏连接的各个动脉或静脉，完成人体血管和磁性隔膜泵中血液的运输与循环；
[0011]单向活瓣安装于软管之内，用于控制血液的单向流动，防止血液逆流；
[0012]磁场发生系统用于产生沿磁性隔膜轴向方向的均匀磁场。
[0013]进一步优选地，柔性材料为聚二甲基硅氧烷树脂或硅胶；磁性颗粒为NdFeB、SmCo和AlNiCo材料的一种或几种材料的混合。
[0014]进一步优选地，磁性隔膜泵系统有两组，第一组包括代替左心室和左心房的收缩第一磁性隔膜泵和舒张第一磁性隔膜泵、第一软管和第一单向活瓣；舒张第一磁性隔膜泵入口侧用第一软管连接至肺静脉，其出口侧连接收缩第一磁性隔膜泵的入口侧，收缩第一磁性隔膜泵的出口端连接主动脉；收缩第一磁性隔膜泵和舒张第一磁性隔膜泵之间的第一软管处设置有第一单向活瓣，收缩第一隔膜泵与主动脉之间的第一软管处设置有第一单向活瓣；
[0015]第二组包括代替右心室和右心房的收缩第二磁性隔膜泵和舒张第二磁性隔膜泵、第二软管和第二单向活瓣；舒张第二磁性隔膜泵入口侧与上下腔静脉通过第二软管连接，其出口处连接收缩第二磁性隔膜泵的入口端；收缩第二磁性隔膜泵的出口端连接肺动脉；收缩第二磁性隔膜泵和舒张第二磁性隔膜泵之间的第二软管处添加第二单向活瓣；收缩第二磁性隔膜泵与肺动脉之间的第二软管处设置第二单向活瓣。
[0016]进一步优选地，均匀磁场为幅值10mT～100mT、磁场梯度0T/m～0.2T/m(无磁场梯度或弱梯度)的外加磁场；当磁性隔膜的磁化方向沿轴向由中心向四周时，均匀磁场沿轴线向内，则磁性隔膜向外凸出，磁性隔膜泵的体积增大，实现磁性隔膜泵外部血液泵入；均匀磁场沿轴线向外，则磁性隔膜向内凹陷，磁性隔膜泵的体积减小，实现磁性隔膜泵内部血液泵出。
[0017]另一方面，本专利技术提供了一种磁性隔膜泵的制备方法，包括以下步骤：
[0018]S1：根据实际磁性隔膜泵的预设尺寸定制薄板模具、泵体的内模具和泵体的外模具；
[0019]S2：将一定质量比例的磁性颗粒与柔性基底材料采用搅拌机混合均匀后进行消泡处理，获取磁性混合物；
[0020]S3：将磁性混合物利用注射器注入至薄板模具中，将薄板模具置于70℃～80℃的环境中加热100min～120min，使磁性混合物固化后脱模，得到磁性隔膜粗品；
[0021]S4：将所述磁性隔膜粗品置于脉冲磁场下进行径向磁化，得到磁化后的磁性隔膜；
[0022]S5：将磁化后的磁性隔膜放置于泵体的外模具内后放入并固定泵体的内模具，再用注射器将柔性基底材料浇筑在内模具和外模具之间的空隙中，待空隙均被填满，在顶部放置另一片磁性隔膜后再次置于70℃～80℃的环境中加热100min～120min进行固化，使柔性基底材料制成的非磁性泵体与磁性隔膜形成一个整体，形成磁性隔膜泵；
[0023]S6：对磁性隔膜泵整体进行脱模。
[0024]进一步优选地，S1中采用3D打印的方式制备薄板模具、泵体的内模具和泵体的外模具；泵体的内模具材料为蓝蜡；泵体的外模具和薄板模具为树脂。
[0025]进一步优选地，磁性颗粒为NdFeB、Fe、FeC材料的一种或者几种材料的混合；柔性
基底材料为聚二甲基硅氧烷或有机硅胶。
[0026]进一步优选地，在S3得到脱模的磁性隔膜粗品后，将采用乙醇或异丙醇清洗磁性隔膜粗品的表面，将清洗后的磁性隔膜粗品放置于氮气流中进行干燥。
[0027]进一步优选地，S4具体为：
[0028]将磁性隔膜粗品放入抽板中进行固定，再将整个抽板置于大于1T的脉冲磁场下，对磁性隔膜粗品进行径向充磁，得到磁化后的磁性隔膜。
[0029]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下
[0030]有益效果：
[0031]本专利技术提供了一种基于磁力矩的人工心脏泵装置，其中，磁性隔膜在径向充磁后在均匀磁场下发生形变，在非磁性泵体的配合下产生弹性形变，通过改变磁性隔膜泵的容积实现泵血，实现利用无线的磁场对人工心脏本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种人工心脏泵装置，其特征在于，包括：磁性隔膜泵系统和磁场发生系统；所述磁性隔膜泵系统用于经过径向磁化后在均匀磁场下进行三维形变动作，完成心脏对血液的泵入和泵出功能；所述磁性隔膜泵系统包括磁性隔膜泵、软管和单向活瓣；所述磁性隔膜泵包括磁性隔膜和非磁性泵体；所述磁性隔膜位于所述非磁性泵体的上下方两侧，所述磁性隔膜用于在径向充磁后在均匀磁场下发生形变；所述非磁性泵体用于配合磁性隔膜产生弹性形变，通过改变磁性隔膜泵的容积实现泵血的功能；所述磁性隔膜包括磁性颗粒和非磁性泵体；所述磁性颗粒为在径向方向磁场下磁化的永磁颗粒；所述非磁性泵体为柔性基底材料；所述软管用于连接所述磁性隔膜泵与人体心脏连接的各个动脉或静脉，完成人体血管和磁性隔膜泵中血液的运输与循环；所述单向活瓣安装于软管内，用于控制血液的单向流动，防止血液逆流；所述磁场发生系统用于产生沿磁性隔膜轴向方向的均匀磁场。2.根据权利要求1所述的人工心脏泵装置，其特征在于，所述柔性材料为聚二甲基硅氧烷树脂或硅胶；所述磁性颗粒为NdFeB、SmCo和AlNiCo材料的一种或几种材料的混合。3.根据权利要求1或2所述的人工心脏泵装置，其特征在于，磁性隔膜泵系统有两组，第一组包括代替左心室和左心房的收缩第一磁性隔膜泵和舒张第一磁性隔膜泵、第一软管和第一单向活瓣；舒张第一磁性隔膜泵入口侧用第一软管连接至肺静脉，其出口侧连接收缩第一磁性隔膜泵的入口侧，收缩第一磁性隔膜泵的出口端连接主动脉；收缩第一磁性隔膜泵和舒张第一磁性隔膜泵之间的第一软管处设置有第一单向活瓣，收缩第一隔膜泵与主动脉之间的第一软管处设置有第一单向活瓣；第二组包括代替右心室和右心房的收缩第二磁性隔膜泵和舒张第二磁性隔膜泵、第二软管和第二单向活瓣；舒张第二磁性隔膜泵入口侧与上下腔静脉通过第二软管连接，其出口处连接收缩第二磁性隔膜泵的入口端；收缩第二磁性隔膜泵的出口端连接肺动脉；收缩第二磁性隔膜泵和舒张第二磁性隔膜泵之间的第二软管处添加第二单向活瓣；收缩第二磁性隔膜泵与肺动脉之间的第二软管处设置第二单向活瓣。4.根据权利要求1或2所述的人工心脏泵装置，其特征在于，均匀磁场为幅值10mT...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹全梁，田雨，孙宇轩，李亮，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：