CN101623519A - 超声直线电机驱动的搏动式血泵 - Google Patents

Abstract

一种医疗器械技术领域的超声直线电机驱动的搏动式血泵，包括：壳体、超声直线电机、血袋和位移检测模块，其中：若干超声直线电机固定在壳体四周内侧，并与血袋中的推板连接，壳体套接于血袋外部，位移检测模块设置于超声直线电机上。所述的超声直线电机包括：驱动电路、压电陶瓷片、弹性体、滑块和预紧力螺钉，其中：驱动电路通过导线与压电陶瓷片连接，滑块活动设置于壳体内部，两块压电陶瓷片粘结于弹性体上，弹性体的一端与预紧力螺钉相连接，另一端与滑块的侧面垂直接触，所述的压电陶瓷片、弹性体和预紧力螺钉为两组相同结构分别位于滑块的两侧。本发明与现有技术相比结构紧凑尺寸小、传动效率、定位精度及控制精度高。

Description

超声直线电机驱动的搏动式血泵

技术领域

本发明涉及的是一种医疗器械技术领域的装置，具体是一种超声直线电机驱动的搏动式血泵。

背景技术

目前，心室辅助装置不仅可作为心脏移植的过渡桥梁，也是通向心肌恢复的目的方法，并可应用于终末期严重心力衰竭的长期治疗。血泵是心室辅助装置的关键部件，分为搏动式和非搏动式两类。搏动式血泵与非搏动式血泵相比，由于能提供搏动血流，有利于各主要脏器的血液微循环灌注，更为符合生理特点。当前进入医疗市场或者技术成熟的搏动式血泵按驱动方式划分，主要有气动式、液动式、电动式等。但这些装置体积较大，植入性、便携性较差，一般只作为体外辅助或者植入到体表面积较大的人体中。超声驱动搏动式血泵也是电动式的一种，超声直线电机与传统电磁式电机相比，具有输出力矩大、响应速度快、功率密度大(是电磁型的3-10倍)、运动准确、结构紧凑体积小等优点，将超声直线电机应用于血泵，可大大减小血泵的体积，便于血泵的植入。

经对现有技术的文献检索发现，美国专利US5041132中已将超声直线电机引入搏动式血泵中，该发明以环形超声直线电机作为动力源，经过机械传动装置(如专利中所述的螺旋副及凸轮机构)，将电机的旋转运动转化为直线往复运动，带动推板作用于血袋，实现泵血功能。专利申请公开号CN101269245A中提出了一种超声直线电机驱动隔膜式血泵，该专利也选用环形超声直线电机作为动力源，也是经过机械传动装置将旋转运动转化为直线运动，该专利中采用双血袋结构，正反行程都能压缩血袋泵血，能够适当减小血泵本身的体积。上述两种装置，由于均采用环形超声直线电机，都必须在结构中采用机械传动装置将电机的旋转运动变为直线运动，因此具有以下缺点：1.增加了整个血泵的外形尺寸，不利于血泵的植入；2.传动装置存在的效率问题，降低了电机的功率输出。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种超声直线电机驱动的搏动式血泵，与现有技术相比结构紧凑尺寸小，传动效率、定位精度及控制精度高。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：壳体、超声直线电机、血袋和位移检测模块，其中：若干超声直线电机固定在壳体四周内侧，并与血袋中的推板连接，壳体套接于血袋外部，位移检测模块设置于超声直线电机上。

所述的壳体包括：上盖、侧壁和下盖，其中：上盖和下盖为环形结构，筒状侧壁的两端分别与上盖和下盖采用螺栓连接。

所述的侧壁的内沿分别设有若干轴向的导轨。

所述的血袋包括：袋体、推板和单向阀，其中：袋体的两端分别固定于壳体上，若干单向阀分别固定设置于袋体内部的两端以及推板上，推板固定设置在袋体中部。

所述的超声直线电机包括：驱动电路、压电陶瓷片、弹性体、滑块和预紧力螺钉，其中：驱动电路与压电陶瓷片通过导线连接，滑块活动设置于壳体内部，两块压电陶瓷片粘结于弹性体上，弹性体的一端与预紧力螺钉相连接，弹性体的另一端与滑块的侧面垂直接触，所述的压电陶瓷片、弹性体和预紧力螺钉为两组相同结构分别位于滑块的两侧。

所述的位移检测模块为连接在若干滑块上的位移传感器，位移传感器采集的信号经处理后传输给驱动电路，用于监控滑块的位移和速度。

与现有技术相比，本发明结构紧凑，尺寸小，便于血泵的植入，扩大了血泵用于心脏辅助的适用范围，同时本发明能够实现对位置的精确控制，从而有利于实现对血液流量及压力的精确控制；另外，本发明降低了传动能耗，提高了血泵的工作效率。

附图说明

图1为本发明实施例的立体结构示意图。

图2为壳体侧壁的俯视图。

图3为本发明实施例的主剖视图。

图4为图3中的A-A剖视图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实例包括：壳体1、超声直线电机2、血袋3和位移检测模块4，其中：若干超声直线电机2固定在壳体1四周内侧，并与血袋3中的推板13连接，壳体1套接于血袋3外部，位移检测模块4设置于超声直线电机2上。

所述的壳体1包括：上盖5、侧壁6和下盖7，其中：上盖5和下盖7为环状结构，筒状侧壁6的两端分别与上盖5和下盖7用螺栓连接。

如图2所述，所述的侧壁6的内沿分别设有若干轴向的导轨8。

如图3所示，所述的血袋3包括：袋体9、第一单向阀10、第二单向阀11、第三单向阀12和推板13，其中：袋体9为筒式风箱状结构，袋体9的两端分别固定于壳体1上，第一单向阀10、第二单向阀11和第三单向阀12分别固定设置于袋体9内部的两端及推板13中部，推板13固定设置于袋体9的内侧中部。

所述的第一单向阀10、第二单向阀11、第三单向阀12均为具有生物兼容性的机械瓣膜。

如图4所示，所述的超声直线电机2包括：驱动电路14、第一压电陶瓷片15、第二压电陶瓷片16、弹性体17、滑块18和预紧力螺钉19，其中：驱动电路14通过导线与第一压电陶瓷片15、第二压电陶瓷片16连接，滑块18活动设置于壳体1内部，第一压电陶瓷片15、第二压电陶瓷片16粘结于弹性体17同一侧面的两端，弹性体17的一端与预紧力螺钉19相连接，弹性体17的另一端与滑块18的侧面垂直接触，所述的压电陶瓷片15、压电陶瓷片16、弹性体17和预紧力螺钉19为两组相同结构分别位于滑块18的两侧。

所述的弹性体17为铜块制成。

所述的预紧力螺钉19用于调节弹性体17和滑块18之间的预紧力；

所述的滑块18的侧面设有增摩层20，以增加弹性体17和滑块18之间的摩擦系数；该滑块18的截面与导轨9的截面相匹配。

本实施例通过以下步骤进行具体工作：当驱动电路14给第一压电陶瓷片15、第二压电陶瓷片16提供一定频率的正弦信号时，变化的电压使第一压电陶瓷片15、第二压电陶瓷片16产生振动，从而使弹性体17产生有规律的振动，驱动滑块18沿着导轨8滑动。滑块18与推板13连接，推板13随着滑块18一起运动，从而压缩血袋3的一部分，而放松另一部分。血袋3中袋体9采用医用聚氨酯材 料，结构为筒式风箱状，以防止推板13压缩血袋3的一部分时，袋体9与壳体侧壁6内部产生干涉。血袋3内部两端及推板13中部装有3个由生物兼容性的瓣膜构成的第一单向阀10、第二单向阀11、第三单向阀12，以保证推板13压缩血袋3时血液的单向流动。当推板13向上压缩血袋3至顶部时，推板中心单向阀12关闭，出口单向阀11打开，血液由血液腔内泵出，同时血液在重力作用下流过单向阀10，将血液充盈在血袋3下部的血腔内；当推板13向下压缩血袋3的下部时，单向阀10关闭，中部的单向阀12完全打开，血液全部进入血腔上部；当推板13由下往上运动时，单向阀12关闭，单向阀10、11打开，外部血液通过单向阀10充盈下部血腔，同时上部血腔内的血液在推板13的作用下迅速流过单向阀11。

如此往复，实现单向泵血功能，达到心脏辅助的效果。

Claims (8)

1、一种超声直线电机驱动的搏动式血泵，包括：壳体、超声直线电机、血袋和位移检测模块，其中：若干超声直线电机固定在壳体四周内侧，并与血袋中的推板连接，壳体套接于血袋外部，位移检测模块设置于超声直线电机上，其特征在于，所述的超声直线电机包括：驱动电路、第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片、弹性体、滑块和预紧力螺钉，其中：驱动电路通过导线与第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片连接，滑块活动设置于壳体内部，第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片粘结于弹性体同一侧面的两端，弹性体的一端与预紧力螺钉相连接，弹性体的另一端与滑块的侧面垂直接触，所述的压电陶瓷片、压电陶瓷片、弹性体和预紧力螺钉为两组相同结构分别位于滑块的两侧。

2、根据权利要求1所述的超声直线电机驱动的搏动式血泵，其特征是，所述的壳体包括：上盖、侧壁和下盖，其中：上盖和下盖为环状结构，筒状侧壁的两端分别与上盖和下盖用螺栓连接。

3、根据权利要求2所述的超声直线电机驱动的搏动式血泵，其特征是，所述的侧壁的内沿分别设有若干轴向的导轨。

4、根据权利要求1所述的超声直线电机驱动的搏动式血泵，其特征是，所述的血袋包括：袋体、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀和推板，其中：袋体为筒式风箱状结构，袋体的两端分别固定于壳体上，第一单向阀、第二单向阀和第三单向阀分别固定设置于袋体内部的两端及推板中部，推板固定设置于袋体的内侧中部。

5、根据权利要求4所述的超声直线电机驱动的搏动式血泵，其特征是，所述的第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀均为具有生物兼容性的机械瓣膜。

6、根据权利要求1所述的超声直线电机驱动的搏动式血泵，其特征是，所述的弹性体为铜块或铝块制成。

7、根据权利要求1所述的超声直线电机驱动的搏动式血泵，其特征是，所述滑块的侧面设有增摩层，以增加弹性体和滑块之间的摩擦系数。

8、根据权利要求1所述的超声直线电机驱动的搏动式血泵，其特征是，所述的滑块的截面与导轨的截面相匹配。

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