CN102743802A - 医用隔膜式气动血泵 - Google Patents

Abstract

一种医用隔膜式气动血泵，本血泵由泵头、驱动器两部分组成，泵头的气室的进出气口连接三通换向快速电磁气阀的输出端，电磁气阀一端输入连接长寿命供气泵输出端和供气的带气腔可变压气阀，电磁气阀另一端输入连接长寿命抽气泵输出端和抽气的带气腔可变压气阀，长寿命供气泵连接供气泵驱动器模块，长寿命抽气泵连接抽气泵驱动器模块；电磁气阀的控制线圈连接调控电路，调控电路连接供气泵驱动器模块和抽气泵驱动器模块。本隔膜式气动血泵用于心脏血管外科手术期的体外循环中，各种技术参数全部满足要求，在参数精度要求、血红蛋白指标、微循环效能、预充量等都优于滚压血泵、离心泵，可替代这两种血泵进行更优质、更持久的灌注循环运行。

Description

医用隔膜式气动血泵

技术领域

本发明属于医疗器械,医用体外循环设备灌注血泵。特别涉及一种医用隔膜式气动血泵

背景技术

医用体外循环技术，起源于心脏外科直视手术的需要，建立起来并得到不断的改进与完善，由于它本身优越的特殊功能，又得到医疗上其他许多科目的应用。例如心肺方面的衰急病例抢救、心脏辅助系统、ECMO、肿瘤热灌注、脏器移植等多方面应用。

血泵，是医疗设备中用于泵灌血液的医用设备，它的结构是由泵头（执行泵血部分）与主机（控制及驱动部分），在泵头部分，有些是要接触血液的部件，为了防止交叉感染，必须是要一次性使用可弃式的产品，如泵管，再加上其余结构泵头整体为动力执行部件，二个部份组成泵头部件。主机是由指令设定、传感、运转、显示、驱动、传动、电源等多个部件构成。由这两大部分组成完整的血泵。

目前，体外循环主要用在灌注血液循环的血泵，是滚压式血泵与离心泵血泵两种。

滚压式血泵的泵头部件，动力执行部分是个带钢性滚压的二个滚柱体的转子部件，转子旋转时，二个滚柱轮流在由一根内盛血液的橡胶泵管上，滚动滚压，产生血液单向流动。形成血液灌注。泵管为可弃式件。离心泵的泵头，它的转子部件与泵头腔壁，本身就是接触血液部件，是由扁圆柱的封闭的空腔体，中心为带小叶片的转子，转子作高速旋转，带动血液高速旋转，由离心力推出切线状出口管，灌注血流。血液从腔体顶部管口流入。所以离心泵泵头部分是一次性可弃部件。

滚压式血泵的工作原理是由可调速度的电动机，通过机械结构带动旋转转子滚压泵管，滚压血液流动向前，进行灌注。在驱动学上称之谓“硬机械特性”，就是说，在灌注血流时，不会因前负荷阻力的变化而改变滚压转速来改变输出灌注量，有可能会产生管道损坏的危险，或不适于某些灌注场合使用，如脏器移植等。而离心式血泵是靠高速旋转叶片来推动血液旋转，产生的离心力推动灌注血流，这是一种较软的“机械特性”，在前负荷阻力变化时，会相应产生相反的影响灌注血流量，即阻力增大时，离心泵输出灌注血流量减小。

滚压泵的优点：1.灌注流量稳定，根据设定的指令的血流量值。不论负载的阻力大小或阻力的变化，流量恒定不变，驱动学称硬机械特性。2.流量调节范围宽，计量准确度较高也方便。3.使用费用低，推广使用普及。

滚压泵的缺点：1.对血球破坏较大，故只能使用在连续运转2-3小时内的灌注循环的短时间循环手术。2.手术中的预充量较大（医术中不利方面）。3.平流血流，非仿生形血流。平流循环血流，不能促进微循环开通。

离心泵是电机带动机械结构直接连续血泵头产生旋转离心力输出的血流灌注，血泵泵头本身的总体积较大，较重，造成输血管须较长，因此预充量不算很小，就使循环血液会较稀释。第二因为泵血的方式为旋转血液与高速甩压血液等都造成血球的高速摩擦发热等损伤。再者都不能连续长时间运行灌注。离心泵虽比滚压泵在预充量方面较少，在连续灌注运行时间比较长但一般也不应超过两至三周，对红血球损伤较小比滚压泵优，但因某些因素，目前还不能完全取代滚压泵使用。

离心泵的优点：1.对灌注中血球破损较小（血流高速的摩擦与撞击等也产生一定数量血球损伤）。2.泵头部件较滚压泵头较轻易于靠近病体，预充量较少。3.驱动力为软机械特性，外阻变大时，流量自动减少。适宜于部分脏器移植手术时局部循环灌注要求。4.对于需要较长时期的手术体外循环的手术或辅助支持性循环灌注，滚压泵无法完成的，可由离心泵来完成。一般在2-3个星期之内连续灌注。

离心泵的缺点：1.灌注平流血流是非仿生形，长期循环血流，不能促进微循环开通。

2.短时期内对血流量恒定要求高的灌注时的稳定性，不如滚压泵。

3.真正要求长期灌注支持时，由于也存在对血球存在一定的损伤，超出2-3个星期时，也不能胜任。4.整个泵头部件为可弃式产品，使用一次费用较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种医用体外循环血泵，医用隔膜式气动血泵，克服滚压式血泵与离心泵血泵的缺点和不足。是一种完全不同于传统泵血方式的医用血泵，1.用仿生方式产生脉动灌注泵血，具有血细胞损伤极小，高仿生学效能，促进微循环，符合人体生理需要。2.泵血部件极轻小，连接驱动为气管，极轻，可离人体最近，预充量最小，连续运行周期特长等优点，是目前传统医用血泵无法比拟的。

本发明的技术方案是：

一种医用隔膜式气动血泵，其特征在于：医用隔膜式气动血泵泵头有血室和气室，血室和气室之间是气动隔膜，血室上有进血口和出血口，进血口和出血口处都装置单向的医用阀门，气室有进出气口；气室的进出气口连接三通换向快速电磁气阀的输出端，电磁气阀一端输入连接长寿命供气泵输出端和供气的带气腔可变压气阀，长寿命供气泵输入端连接气体过滤器，电磁气阀另一端输入连接长寿命抽气泵输出端和抽气的带气腔可变压气阀，长寿命抽气泵输出端连接消音器；长寿命供气泵连接供气泵驱动器模块，长寿命抽气泵连接抽气泵驱动器模块；三通换向快速电磁气阀的控制线圈连接调控电路，调控电路连接供气泵驱动器模块和抽气泵驱动器模块，调控电路连接指令器和显示屏，调控电路还连接来自气动血泵有血室出血口上的传感器和来自三通换向快速电磁气阀输出端的传感器。

所述调控电路是CPU微处理器18f4523，所述驱动器模块是场效应功率管IRL520WS。

以上为隔膜式气动血泵结构原理。

所述气动血泵血室的出血口连接氧合器进口，氧合器出口连接变温器进口，变温器出

口连接微栓过滤器，微栓过滤器出口连接到主动脉，血源连接储血桶，储血桶连接气动血泵血室的进血口。

以上为隔膜式气动血泵作体外循环时，外接医械设备连接原理。

本隔膜式气动血泵用于医用体外循环，代替滚压式血泵或离心式血泵。

本发明效果是：

本医用隔膜式气动血泵，用近似仿人类左心室泵血的形式灌注血流，这种血泵同样也是泵头部件和主机二个部分组成。泵头结构很简单，由一个气室与一个血室中间用膜片隔开的封闭的腔体组成，气室端通一个气孔，进行进气与抽气。血室有两个通孔，分别装上二个反相的单向阀，分别进行压缩与舒张血室内的血液，使之从单方向吸引进血液与推排出血液，形成类似人类脉动的单方向血流。由主机根据人为设定的指令来操作输出的脉动血流的收缩压及吸引进来的舒张压、脉动的频率、收缩占时与舒张占时的比例，并可设定要求给定的血流量，根据流量传感器反馈回的显示与调定血流量。由于没有挤压与没有高速摩擦、高速撞击，而是推压前进，所以血流灌注过程对血球损伤甚少。而且对目前灌注血流的技术参数应该都能满足，且更优越。目前很难做到的如心脏支持辅助系统超过3月以上灌注循环、最小的损伤血细胞、最小的预充量、最好的仿生脉动长期血液循环、产生较好微循环等，隔膜式气动血泵都能迎刃而解。

隔膜式气动血泵的泵头容量，可以分别制成40ml、50ml、80ml等，脉动频率可制定以20～120次/分，压力0～350mmHg，流量最大值不小于7000ml/分等技术参数都能达到或超过滚压式血泵与离心泵的技术参数，而预充量都远小于前二种血泵。在对红血球的损伤率与仿生学这二方面的指标，由于隔膜气动泵本身的结构运行功能的合理性、仿生性、产生的结果，大幅度地优越于前二种类型的血泵，也就造就能长时期地连续进行循环灌注血流的运行。

本医用隔膜式气动血泵，可用于心脏血管外科直视手术期的体外循环中，用作主泵进行灌注，各种技术参数全部都能满足要求，在参数精度要求、血红蛋白指标、产生微循环效能、预充量等几点都优于滚压血泵，基本上滚压血泵进行灌注循环运行都可替代运用。另外，完全可以替代离心式血泵在ECMO的运行灌注循环，因为离心泵运行碰到病情严重者，2～3个星期时期还须辅助灌注就不行了，而隔膜式气动血泵可延长1年以上的运行，可代替离心式血泵进行长时期的辅助灌注，这是基本要素。

根据气动血泵泵头的结构、功能，它的泵血灌注形式极似人体心脏泵血，有极好搏动脉流，对人体微循环具有推动功能，泵头的体积小重量轻，可用最短的输血管道灌注，具备最小的预充量等优点，而它的驱动主机根据发挥血泵泵头功能特征的优势，采用数字模拟混合电路，产生多状态的驱动功能，可产生可调控的驱动压力，舒张负压频率，压缩舒张占比，血流量，血压等多种参数，这是其他血泵不具有的。

附图说明

图1是一种医用气动血泵的结构及进行体外循环配置原理图框图。

图2是一种医用气动血泵驱动机的调控电路框图

医用隔膜式气动血泵图示符号说明

具体实施方式

如图1、2所示一种医用隔膜式气动血泵，医用气动血泵有血室和气室，血室和气室之间是气动隔膜，血室上有进血口和出血口，气室有进出气口；气室的进出气口连接三通换向快速电磁气阀的输出端，三通换向快速电磁气阀一端输入连接长寿命供气泵输出端和供气的带气腔可变压气阀，长寿命供气泵输入端连接气体过滤器，三通换向快速电磁气阀另一端输入连接长寿命抽气泵输出端和抽气的带气腔可变压气阀，长寿命抽气泵输出端连接消音器；长寿命供气泵连接供气泵驱动器模块，长寿命抽气泵连接抽气泵驱动器模块；三通换向快速电磁气阀的控制线圈连接调控电路，调控电路连接供气泵驱动器模块和抽气泵驱动器模块，调控电路连接指令器和显示屏，调控电路还连接来自气动血泵有血室出血口上的传感器和来自三通换向快速电磁气阀输出端的传感器。按指令参数进行调控。

气动血泵血室的出血口连接氧合器进口，氧合器出口连接变温器进口，变温器出口连接微栓过滤器，微栓过滤器出口连接至病体主动脉，进行灌注，实施循环。血源连接储血器，储血器连接气动血泵血室的进血口。

本医用隔膜式气动血泵是一种多用途气动血泵（系统）可替代滚压式血泵用于心血管外科直视手术的体外循环的泵血灌注系统，而具有更优秀的性能与安全性。而更可以替代离心泵用于多类体外循环时作灌注，ECMO(体外膜肺氧合疗法)及脏器移植灌注等运行，还较之有更优越的生理功能和更长时间的连续工作性能。由于这种气动血泵结构的功能与工作特性，具备优秀的仿生机能，极低的对血球的损伤率，能最近距离病体进行灌注，具有最小的预充量和最长的连续工作能力等等。显示出极大的发展的潜力，付之于体外循环运用范围中，应能以更优越的性能取代很多滚压泵或离心泵的血液灌注工作的内容与场合。为创造发明一种前所未有的体外循环灌注的新泵血的模式，由它的优秀性能去解决当前一些难于克服的医疗技术问题。

Claims (4)

1.一种医用隔膜式气动血泵，其特征在于：医用隔膜式气动血泵泵头有血室和气室，血室和气室之间是气动隔膜，血室上有进血口和出血口，进血口和出血口处都装置单向的医用阀门，气室有进出气口；气室的进出气口连接三通换向快速电磁气阀的输出端，电磁气阀一端输入连接长寿命供气泵输出端和供气的带气腔可变压气阀，长寿命供气泵输入端连接气体过滤器，电磁气阀另一端输入连接长寿命抽气泵输出端和抽气的带气腔可变压气阀，长寿命抽气泵输出端连接消音器；长寿命供气泵连接供气泵驱动器模块，长寿命抽气泵连接抽气泵驱动器模块；三通换向快速电磁气阀的控制线圈连接调控电路，调控电路连接供气泵驱动器模块和抽气泵驱动器模块，调控电路连接指令器和显示屏，调控电路还连接来自气动血泵有血室出血口上的传感器和来自三通换向快速电磁气阀输出端的传感器。

2.根据权利要求1所述医用隔膜式气动血泵，其特征在于：所述调控电路是CPU微处理器18f4523，所述驱动器模块是场效应功率管IRL520WS。

3.根据权利要求1所述医用隔膜式气动血泵，其特征在于：所述气动血泵血室的出血口连接氧合器进口，氧合器出口连接变温器进口，变温器出口连接微栓过滤器，微栓过滤器出口连接到主动脉，血源连接储血桶，储血桶连接气动血泵血室的进血口。

4.本隔膜式气动血泵用于医用体外循环，代替滚压式血泵或离心式血泵。

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