CN109125828A - 一种人工心脏控制设备及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种人工心脏控制设备及使用方法，包括人工心脏主体、主控模块、心脏信息采集模块、动力辅助模块和阀门模块；心脏信息采集模块将状态参数发送至主控模块，主控模块用于根据状态参数，生成心电图，并将心电图与预设标准心电图进行匹配，确定人工心脏主体的当前状态；主控模块还用于根据人工心脏主体的当前状态，控制阀门模块、动力辅助模块开启或关闭，以使得通过动力辅助模块进行人工心脏主体的辅助射血、或辅助充血，本发明对人工心脏的动力辅助设备的控制时效性较高，控制精度也较高，并可以依据不同病人的不同身体状况，对应的进行针对性的控制，提高了人工心脏控制设备的适用范围。

Description

一种人工心脏控制设备及使用方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种人工心脏控制设备及使用方法。

背景技术

人工心脏与人类心脏大小相当，人造心脏是指为了挽救越来越多的心脏病患者的生命，而研制出来的一种人造器官，通常会在人工心脏上集成或连接相应的动力辅助设备，通过对动力辅助设备的控制，使得动力辅助设备在不同时刻为人工心脏提供动力辅助。

目前，针对人工心脏动力辅助设备的控制方式具体为，控制设备硬件包括：计时器和气压计，将气压计与人工心脏主体连接，以实时检测人工心脏内部的压力，根据大规模的心跳规律实验数据，对计时器设定相应的计时周期，并结合气压计检测到的压力值，确定动力辅助设备中相应阀门的开启或关闭时刻，当到达开启或关闭时刻时，计时器触发相应阀门的开启或关闭状态，以使得动力辅助设备执行相应的动作，达到对人工心脏主体进行泵血的目的。

但是，目前的人工心脏控制设备仅基于心脏内部的压力阈值值和预设的一套固定时间周期来实现对动力辅助设备的控制，而心脏的工作状态较为复杂，且不同的用户由于身体素质不同，心跳规律也不相同，现有方案针对不同用户的人工心脏控制的精确度较低，可能会导致某一用户的人工心脏的工作状态与该用户的身体状况不匹配。

发明内容

本发明提供一种人工心脏控制设备及使用方法，以解决现有技术中针对不同用户的人工心脏控制的精确度较低，可能会导致某一用户的人工心脏的工作状态与该用户的身体状况不匹配的问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种人工心脏控制设备，所述人工心脏控制设备包括：

人工心脏主体、主控模块、心脏信息采集模块、动力辅助模块和阀门模块；

所述心脏信息采集模块与所述人工心脏主体连接，用于监控所述人工心脏主体在工作时的状态参数，并将所述状态参数发送至所述主控模块，所述动力辅助模块通过所述阀门模块与所述人工心脏主体连接；

所述主控模块用于根据所述状态参数，生成心电图，并将所述心电图与预设标准心电图进行匹配，确定所述人工心脏主体的当前状态；

所述主控模块还用于根据所述人工心脏主体的当前状态，控制所述阀门模块、所述动力辅助模块开启或关闭，以供所述动力辅助模块通过所述阀门模块向所述人工心脏主体充入气体，或将所述人工心脏主体中的气体抽出。

根据本发明的第二方面，提供了一种人工心脏控制设备的使用方法，所述方法包括：

获取心脏信息采集模块发送的状态参数；

根据所述状态参数，生成心电图；

将所述心电图与预设标准心电图进行匹配，确定人工心脏主体的当前状态；

根据所述人工心脏主体的当前状态，控制所述阀门模块、所述动力辅助模块开启或关闭，以供所述动力辅助模块通过所述阀门模块向所述人工心脏主体充入气体，或将所述人工心脏主体中的气体抽出。

本发明实施例提供的一种人工心脏控制设备及使用方法，包括人工心脏主体、主控模块、心脏信息采集模块、动力辅助模块和阀门模块；心脏信息采集模块监控人工心脏主体在工作时的状态参数，并将状态参数发送至主控模块，主控模块用于根据状态参数，生成心电图，并将心电图与预设标准心电图进行匹配，确定人工心脏主体的当前状态；主控模块还用于根据人工心脏主体的当前状态，控制阀门模块、动力辅助模块开启或关闭，以供动力辅助模块通过阀门模块向人工心脏主体充入气体，或将人工心脏主体中的气体抽出，通过根据状态参数，在确定人工心脏主体处于不同状态时，由主控模块控制阀门模块的开启或关闭，以使得通过动力辅助模块进行人工心脏主体的辅助射血、或辅助充血，本发明对人工心脏的动力辅助设备的控制时效性较高，控制精度也较高，并可以依据不同病人的不同身体状况，对应的进行针对性的控制，提高了人工心脏控制设备的适用范围。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种人工心脏控制设备的结构框图；

图2是本发明实施例提供的一种心电图；

图3是本发明实施例提供的一种人工心脏控制设备的气路原理图；

图4是本发明实施例提供的另一种人工心脏控制设备的结构框图；

图5是本发明实施例提供的另一种人工心脏控制设备的气路原理图；

图6是本发明实施例提供的一种人工心脏控制设备的使用方法的步骤流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面通过列举几个具体的实施例详细介绍本发明提供的一种人工心脏控制设备及使用方法。

参照图1，示出了本发明提供的一种人工心脏控制设备的结构框图，人工心脏控制设备包括：人工心脏主体10、动力辅助模块20、阀门模块30、主控模块40和心脏信息采集模块50；心脏信息采集模块与人工心脏主体连接，用于监控人工心脏主体在工作时的状态参数，并将状态参数发送至主控模块，动力辅助模块通过阀门模块与人工心脏主体连接。

具体的，主控模块40用于根据状态参数，生成心电图，并将心电图与预设标准心电图进行匹配，确定人工心脏主体10的当前状态；主控模块还用于根据人工心脏主体10的当前状态，控制阀门模块30、动力辅助模块20开启或关闭，以供动力辅助模块20通过阀门模块30向人工心脏主体10充入气体，或将人工心脏主体10中的气体抽出。

在本发明实施例中，心脏信息采集模块50实时采集人工心脏主体10在工作时的状态参数，并对状态参数进行实时分析，分析心动周期，生成对应的心电图，分析功能可在采集的同时完成，也可以在其他模块内进行实现，如通过主控模块完成分析。

在本发明实施例中，心脏信息采集模块50可以用于监测人工心脏主体10的各个状态参数信息，例如，心脏信息采集模块50可以包括心电描记器，人工心脏主体10在每个心动周期中，伴随着生物电的变化，心脏信息采集模块50记录这些生物电的变化，绘制为心电图，具体为心电描记器从病人体表引出多种形式的电位变化的图形，即心电图。在每个心动周期中，由起搏点、心房、心室相继兴奋，会伴随着生物电的变化，心电图能够表现出这种变化。

需要说明的是，参照图2，示出了本发明提供的一种心电图，在一个心动周期中，人工心脏主体10可以进行一次射血和一次充血，并具有多种波段，本发明实施例中，心脏信息采集模块50用于监控的状态参数对应心电图中的R波、T波和P波。其中，P波是指心脏的电激动从窦房结开始，由于窦房结位于右心房与上腔静脉的交界处，所以窦房结的激动首先传导到右心房，通过房间束传到左心房，形成心电图上的P波，P波代表了心房的激动。R波是指心脏的激动向下经希氏束、左右束枝同步激动左右心室形成波群，R波代表了心室的除极。T波代表了心室的复极，在R波主波向上的导联，T波应与R波方向相同，心电图上T波的改变受多种因素的影响。

通过对心电图的匹配分析，可以确定出人工心脏主体当前处于等容收缩期、减慢射血期、等容舒张期、减慢充盈期中的任意一种，并结合气压、心脏的活动规律等信息，以执行确定阀门模块30的打开时刻、辅助心脏的快速射血、停止辅助心脏射血、快速充血和阀门模块30关闭时刻等相应操作。

病人可以通过随身携带人工心脏控制设备，并将心脏信息采集模块50贴附于体表，通过心脏信息采集模块50随时记录的状态参数，由主控模块40实时生成相应的心电图，并将心电图与预设标准心电图进行匹配，确定人工心脏主体10的当前状态，因此，本发明实施例对人工心脏的动力辅助设备的控制时效性较高，控制精度也较高，并可以依据不同病人的不同身体状况，对应的进行针对性的控制，提高了人工心脏控制设备的适用范围。

具体的，参照图3，示出了本发明提供的一种人工心脏控制设备的气路原理图，动力辅助模块20包括：第一气瓶201、第二气瓶202和真空泵203；阀门模块30包括：回吸阀301和充气阀302；第一气瓶201的第一接口通过真空泵203与第二气瓶202的第一接口连接，第一气瓶201的第二接口通过充气阀302与人工心脏主体10连接，第二气瓶202的第二接口通过回吸阀301与人工心脏主体10连接。

进一步的，主控模块(图3中未绘出)分别与真空泵203、回吸阀301和充气阀302连接；根据对心电图的匹配操作，确定人工心脏主体10处于心电图中的R波状态时，主控模块控制充气阀302开启；根据状态参数，确定人工心脏主体10处于心电图中的T波状态时，主控模块控制充气阀302关闭，同时开启回吸阀301；根据状态参数，确定人工心脏主体10处于心电图中的P波状态时，主控模块控制回吸阀301关闭。

因此，当根据状态参数包括的心电图，确定人工心脏主体10处于R波时，可以进一步确定人工心脏主体10处于射血期，此时主控模块控制充气阀302开启，由第一气瓶201向人工心脏主体10内充入气体，使得人工心脏主体10内部压力升高，以对人工心脏主体10辅助射血。

进一步的，当根据状态参数包括的心电图，确定人工心脏主体10处于T波时，可以进一步确定人工心脏主体10结束射血期，此时主控模块控制充气阀302关闭，并同时开启回吸阀301，使得第二气瓶202将人工心脏主体10内部的气体抽出，使得人工心脏主体10内部压力降低，以避免对人工心脏主体10挤压，使人工心脏主体10快速回血。

综上所述，本发明实施例提供的一种人工心脏控制设备，包括人工心脏主体、主控模块、心脏信息采集模块、动力辅助模块和阀门模块；心脏信息采集模块监控人工心脏主体在工作时的状态参数，并将状态参数发送至主控模块，主控模块用于根据状态参数，生成心电图，并将心电图与预设标准心电图进行匹配，确定人工心脏主体的当前状态；主控模块还用于根据人工心脏主体的当前状态，控制阀门模块、动力辅助模块开启或关闭，以供动力辅助模块通过阀门模块向人工心脏主体充入气体，或将人工心脏主体中的气体抽出，通过根据状态参数，在确定人工心脏主体处于不同状态时，由主控模块控制阀门模块的开启或关闭，以使得通过动力辅助模块进行人工心脏主体的辅助射血、或辅助充血，本发明对人工心脏的动力辅助设备的控制时效性较高，控制精度也较高，并可以依据不同病人的不同身体状况，对应的进行针对性的控制，提高了人工心脏控制设备的适用范围。

可选的，参照图4，示出了本发明提供的另一种人工心脏控制设备的结构框图，心脏信息采集模块50包括：第一压力传感器501，第一压力传感器501与动力辅助模块20连接，用于检测动力辅助模块20的内部压力。通过实时监控动力辅助模块20的内部压力，可以达到更精确的控制，在动力辅助模块20的内部压力大于预设压力值时，可以将动力辅助模块20进行减压操作，在动力辅助模块20的内部压力小于预设压力值时，可以将动力辅助模块20进行增压操作。

可选的，参照图5，示出了本发明提供的另一种人工心脏控制设备的气路原理图，人工心脏控制设备还包括：补气模块60；阀门模块包30括：补气阀303；补气模块60通过补气阀303与动力辅助模块20连接；当通过第一压力传感器501检测到动力辅助模块的内部压力小于第一预设阈值时，主控模块40控制补气阀303开启，使得补气模块60向动力辅助模块20内部充入气体。使得动力辅助模块20包括的第一气瓶201的内部处于一个稳定的状态，避免其因为漏气等原因造成人工心脏不能正常工作。

可选的，参照图3，阀门模块30还包括：溢流阀307；溢流阀307与动力辅助模块20连接；当通过第一压力传感器501检测到动力辅助模块20的内部压力大于第一预设阈值时，主控模块40控制溢流阀307开启，使得溢流阀307将动力辅助模块20内部的气体排出。

在本发明实施例中，在动力辅助模块20包括的第一气瓶201中的压力高于设计的最高压力时，则溢流阀307会自动打开，以保证安全。

可选的，参照图5，阀门模块30还包括：减压阀306；进一步参照图4，心脏信息采集模块50还包括：第二压力传感器502，第二压力传感器502与补气模块60连接，用于检测补气模块60的内部压力；减压阀306设置在补气模块60与补气阀303之间；当通过第二压力传感器502检测到补气模块60的出口压力大于预设第二阈值时，主控模块40控制减压阀306开启。

在本发明实施例中，减压阀306是通过将进口压力减至某一需要的出口压力，并依靠介质本身的能量，使出口压力自动保持稳定的阀门，减压阀306是补气模块60的安全保障元件，可以保障补气模块60的使用安全，避免补气模块60因故障而导致输出的压力值过大。

可选的，参照图4，人工心脏控制设备还包括：人机界面模块70，人机界面模块70与心脏信息采集模块50和主控模块40连接；人机界面模块70用于存储预设标准心电图和显示主控模块40根据状态参数生成的心电图；人机界面模块70还用于接收针对主控模块40的控制指令。人机界面模块70可以显示人机交互界面，用于设置人工心脏的最佳控制状态，存储心脏信息，实时显示或查看心脏信息，为医生的诊断提供数据支撑。

可选的，参照图4，心脏信息采集模块50还包括：心电描记器503；心电描记器503用于检测人工心脏主体10在工作时的电位变化信息。

在本发明实施例中，人工心脏主体10在每个心动周期中，伴随着生物电的变化，心电描记器503记录这些生物电的变化，绘制为心电图，具体为心电描记器从病人体表引出多种形式的电位变化的图形，即心电图。

综上所述，本发明实施例提供的一种人工心脏控制设备，包括人工心脏主体、主控模块、心脏信息采集模块、动力辅助模块和阀门模块；心脏信息采集模块监控人工心脏主体在工作时的状态参数，并将状态参数发送至主控模块，主控模块用于根据状态参数，生成心电图，并将心电图与预设标准心电图进行匹配，确定人工心脏主体的当前状态；主控模块还用于根据人工心脏主体的当前状态，控制阀门模块、动力辅助模块开启或关闭，以供动力辅助模块通过阀门模块向人工心脏主体充入气体，或将人工心脏主体中的气体抽出，通过根据状态参数，在确定人工心脏主体处于不同状态时，由主控模块控制阀门模块的开启或关闭，以使得通过动力辅助模块进行人工心脏主体的辅助射血、或辅助充血，本发明对人工心脏的动力辅助设备的控制时效性较高，控制精度也较高，并可以依据不同病人的不同身体状况，对应的进行针对性的控制，提高了人工心脏控制设备的适用范围。

参照图6，示出了本发明提供的一种人工心脏控制设备的使用方法的步骤流程图，所述方法包括以下步骤：

步骤610，获取心脏信息采集模块发送的状态参数。

在本发明实施例中，心脏信息采集模块可以用于监测人工心脏主体的各个状态参数信息，例如，心脏信息采集模块可以包括心电描记器，人工心脏主体在每个心动周期中，伴随着生物电的变化，心脏信息采集模块可以记录这些生物电的变化。

步骤620，根据所述状态参数，生成心电图。

在该步骤中，主控模块可以根据获取的生物电的变化数据，对应生成心电图，具体为心电描记器从病人体表引出多种形式的电位变化的图形，即心电图。在每个心动周期中，由起搏点、心房、心室相继兴奋，会伴随着生物电的变化，心电图能够表现出这种变化。

步骤630，将所述心电图与预设标准心电图进行匹配，确定人工心脏主体的当前状态。

在该步骤中，通过对心电图的匹配分析，可以确定出人工心脏主体当前处于等容收缩期、减慢射血期、等容舒张期、减慢充盈期中的任意一种，并结合气压、心脏的活动规律等信息，以执行确定阀门模块的打开时刻、辅助心脏的快速射血、停止辅助心脏射血、快速充血和阀门模块关闭时刻等相应操作。

步骤640，根据所述人工心脏主体的当前状态，控制所述阀门模块、所述动力辅助模块开启或关闭，以供所述动力辅助模块通过所述阀门模块向所述人工心脏主体充入气体，或将所述人工心脏主体中的气体抽出。

在该步骤中，参照图3，当根据状态参数包括的心电图，确定人工心脏主体10处于R波时，可以进一步确定人工心脏主体10处于射血期，此时主控模块控制充气阀302开启，由第一气瓶201向人工心脏主体10内充入气体，使得人工心脏主体10内部压力升高，以对人工心脏主体10辅助射血。

进一步的，当根据状态参数包括的心电图，确定人工心脏主体10处于T波时，可以进一步确定人工心脏主体10结束射血期，此时主控模块控制充气阀302关闭，并同时开启回吸阀301，使得第二气瓶202将人工心脏主体10内部的气体抽出，使得人工心脏主体10内部压力降低，以避免对人工心脏主体10挤压，使人工心脏主体10快速回血。

综上所述，本发明实施例提供的一种人工心脏控制设备使用方法，包括获取心脏信息采集模块发送的状态参数；根据状态参数，生成心电图；将心电图与预设标准心电图进行匹配，确定人工心脏主体的当前状态；根据人工心脏主体的当前状态，控制阀门模块、动力辅助模块开启或关闭，以供动力辅助模块通过阀门模块向人工心脏主体充入气体，或将人工心脏主体中的气体抽出，通过根据状态参数，在确定人工心脏主体处于不同状态时，由主控模块控制阀门模块的开启或关闭，以使得通过动力辅助模块进行人工心脏主体的辅助射血、或辅助充血，本发明对人工心脏的动力辅助设备的控制时效性较高，控制精度也较高，并可以依据不同病人的不同身体状况，对应的进行针对性的控制，提高了人工心脏控制设备的适用范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种人工心脏控制设备，其特征在于，所述人工心脏控制设备包括：

人工心脏主体、主控模块、心脏信息采集模块、动力辅助模块和阀门模块；

所述心脏信息采集模块与所述人工心脏主体连接，用于监控所述人工心脏主体在工作时的状态参数，并将所述状态参数发送至所述主控模块，所述动力辅助模块通过所述阀门模块与所述人工心脏主体连接；

所述主控模块用于根据所述状态参数，生成心电图，并将所述心电图与预设标准心电图进行匹配，确定所述人工心脏主体的当前状态；

所述主控模块还用于根据所述人工心脏主体的当前状态，控制所述阀门模块、所述动力辅助模块开启或关闭，以供所述动力辅助模块通过所述阀门模块向所述人工心脏主体充入气体，或将所述人工心脏主体中的气体抽出。

2.根据权利要求1所述的人工心脏控制设备，其特征在于，所述心脏信息采集模块，包括：

第一压力传感器，所述第一压力传感器与所述动力辅助模块连接，用于检测所述动力辅助模块的内部压力。

3.根据权利要求2所述的人工心脏控制设备，其特征在于，人工心脏控制设备还包括：补气模块；

所述阀门模块包括：补气阀；

所述补气模块通过所述补气阀与所述动力辅助模块连接；

当通过所述第一压力传感器检测到所述动力辅助模块的内部压力小于第一预设阈值时，所述主控模块控制所述补气阀开启，使得补气模块向所述动力辅助模块内部充入气体。

4.根据权利要求3所述的人工心脏控制设备，其特征在于，所述阀门模块还包括：

溢流阀；

所述溢流阀与所述动力辅助模块连接；

当通过所述第一压力传感器检测到所述动力辅助模块的内部压力大于第一预设阈值时，所述主控模块控制所述溢流阀开启，使得所述溢流阀将所述动力辅助模块内部的气体排出。

5.根据权利要求4所述的人工心脏控制设备，其特征在于，所述阀门模块还包括：减压阀；

所述心脏信息采集模块还包括：

第二压力传感器，所述第二压力传感器与所述补气模块连接，用于检测所述补气模块的内部压力；

所述减压阀设置在所述补气模块与所述补气阀之间；

当通过所述第二压力传感器检测到所述补气模块的出口压力大于预设第二阈值时，所述主控模块控制所述减压阀开启。

6.根据权利要求1所述的人工心脏控制设备，其特征在于，所述人工心脏控制设备还包括：

人机界面模块，所述人机界面模块与所述心脏信息采集模块和所述主控模块连接；

所述人机界面模块用于存储所述预设标准心电图和显示所述主控模块根据所述状态参数生成的心电图；

所述人机界面模块还用于接收针对所述主控模块的控制指令。

7.根据权利要求1所述的人工心脏控制设备，其特征在于，所述心脏信息采集模块还包括：

心电描记器；

所述心电描记器用于检测所述人工心脏主体在工作时的电位变化信息。

8.一种如权利要求1至7任一所述的人工心脏控制设备的使用方法，其特征在于，所述方法包括：

获取心脏信息采集模块发送的状态参数；

根据所述状态参数，生成心电图；

将所述心电图与预设标准心电图进行匹配，确定人工心脏主体的当前状态；

根据所述人工心脏主体的当前状态，控制所述阀门模块、所述动力辅助模块开启或关闭，以供所述动力辅助模块通过所述阀门模块向所述人工心脏主体充入气体，或将所述人工心脏主体中的气体抽出。