CN115068807A - 脉冲式体外肺膜动力泵及体外膜肺氧合装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种脉冲式体外肺膜动力泵及体外膜肺氧合装置。脉冲式体外肺膜动力泵包括：心房模拟结构件，内部空间通过第一膨胀膜分隔为心房膜腔室和第一流体腔，第一流体腔具有第一连通通道；心室模拟结构件，内部空间通过第二胀膜分隔为心室膜腔室和第二流体腔，心室膜腔室与心房膜腔室连通，第二流体腔具有第二连通通道；第一致动件，可滑动地穿设于第一连通通道，以密封第一流体腔；第二致动件，可滑动地穿设于第二连通通道，以密封第二流体腔；脉冲信号控制器，用于根据心电图控制第一致动件、第二致动件运动。本发明可以仿真患者心脏的泵血频率以及泵血方式，减少对血细胞的损伤，还能够防止患者收缩压和舒张压相差过大。
Description
技术领域
本发明涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种脉冲式体外肺膜动力泵及体外膜肺氧合装置。
背景技术
体外膜肺氧合(ECMO)是一种医疗急救设备，多年以来一直被广泛应用于临床危重急救中。该设备可以为患者提供持续的体外呼吸和循环，来维持生命，延长救治时间。ECMO的核心是供氧管、膜肺氧合器和血泵，分别充当着人工肺和人工心的作用，其主要工作原理就是，将患者体内的静脉血引到体外进行氧合，再将氧合后的血液输回体内用于身体供氧，从而暂时替代心肺功能，来对重症心扉功能衰竭患者进行长时间心肺支持。ECMO是目前针对心肺功能衰竭最核心的支持手段。但现有技术中，ECMO的血泵均采用电磁驱动，匀速旋转，产生平流血流，这种供血方式不符合生理性的血流方式，长时间使用此平流血流为身体供血，会引起血栓等并发症，血液健康恶化，对患者健康产生长期不利的影响，还包括血管性血友病、主动脉瓣功能不全和大脑中弥漫性神经细胞变化。
发明内容
本发明实施例提供一种脉冲式体外肺膜动力泵及体外膜肺氧合装置，用以解决现有技术中ECMO采用离心泵产生平流血流影响患者血液健康的问题。
根据本发明实施例的脉冲式体外肺膜动力泵，包括：
心房模拟结构件，内部空间通过第一膨胀膜分隔为心房膜腔室和第一流体腔，所述心房膜腔室具有用于血液流入的入口，所述第一流体腔具有第一连通通道；
心室模拟结构件，内部空间通过第二膨胀膜分隔为心室膜腔室和第二流体腔，所述心室膜腔室与所述心房膜腔室连通，所述心室膜腔室具有用于血液流出的出口，所述第二流体腔具有第二连通通道；所述第二流体腔和所述第一流体腔均盛有流体；
第一致动件，可滑动地穿设于所述第一连通通道，以密封所述第一流体腔；
第二致动件，可滑动地穿设于所述第二连通通道，以密封所述第二流体腔；
脉冲信号控制器，用于获取患者的心电图，并根据所述心电图生成对应的第一脉冲信号和第二脉冲信号，所述第一脉冲信号用于控制所述第一致动件运动，所述第二脉冲信号用于控制所述第二致动件运动。
根据本发明的一些实施例，所述脉冲信号控制器，用于：
从所述心电图中分别提取P波段和R波段；
以相邻两个R波段之间的间隔为周期长度、P波段占空周期为所述第一脉冲信号的发射周期；
以相邻两个R波段之间的间隔为周期长度、R波段占空周期为所述第一脉冲信号的发射周期。
根据本发明的一些实施例，所述脉冲信号控制器，用于：
获取患者的个人信息，并根据所述个人信息设置所述第一致动件以及所述第二致动件的初始位置。
根据本发明的一些实施例，所述心房模拟结构件包括第一结构段和第二结构段，所述第二结构段的横截面小于所述第一结构段的横截面积，所述第二结构段的上端与所述第一结构段的下端连接且连通；
所述第一膨胀膜设于所述第一结构段内以将所述第一结构段的内部空间分隔为上下排布的第一子腔和第二子腔，所述第一子腔构造形成所述心房膜腔室，所述第二子腔和所述第二结构段的内部空间构造形成所述第一流体腔；
所述心室模拟结构件包括第三结构段和第四结构段，所述第四结构段的横截面小于所述第三结构段的横截面积，所述第四结构段的上端与所述第三结构段的下端连接且连通；
所述第二膨胀膜设于所述第三结构段内以将所述第三结构段的内部空间分隔为上下排布的第三子腔和第四子腔，所述第三子腔构造形成所述心室膜腔室，所述第四子腔和所述第四结构段的内部空间构造形成所述第二流体腔。
根据本发明的一些实施例，所述第二结构段和所述第四结构段均沿竖直方向延伸。
根据本发明的一些实施例，所述心房模拟结构件具有第三连通通道，所述第三连通通道的一端与所述入口连通，所述第三连通通道的另一端适于接通膜肺氧合器；
所述心室模拟结构件具有第四连通通道，所述第四连通通道的一端与所述出口连通；
所述心室膜腔室与所述心房膜腔室通过第五连通通道连通；
所述第三连通通道、所述第四连通通道以及所述第五连通通道均设有单向阀。
根据本发明的一些实施例，所述第三连通通道、所述第四连通通道以及所述第五连通通道均设于所述心室膜腔室和/或所述心房膜腔室的顶部。
根据本发明的一些实施例，所述心室膜腔室的内壁面与所述心房膜腔室的内壁面均设有防凝血栓涂层。
根据本发明的一些实施例，所述第一膨胀膜和所述第二膨胀膜均为防凝血栓薄膜。
根据本发明实施例的体外膜肺氧合装置，包括：
如上所述的脉冲式体外肺膜动力泵；
膜肺氧合器，与所述脉冲式体外肺膜动力泵的入口连通。
采用本发明实施例，脉冲信号控制器根据患者心电图生成对应的第一脉冲信号和第二脉冲信号来实现液压泵的方式泵血，可以仿真患者心脏的泵血频率以及泵血方式，而且相比于传统的血液泵能够减少对血细胞的损伤，可以避免出现血栓等并发症。另外，通过设置心房膜腔室和心室膜腔室双腔室，在心室膜腔室内的血液泵入患者体内的同时，心房膜腔室能够将经过膜肺氧合器氧合的血液吸入，与单腔室相比，该设计能够防止患者收缩压和舒张压相差过大。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明实施例中脉冲式体外肺膜动力泵结构示意图；
图2是本发明实施例中脉冲信号控制器波段提取示意图；
图3是本发明实施例中脉冲信号控制器输出控制示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1所示，本发明实施例的脉冲式体外肺膜动力泵，包括：心房模拟结构件、心室模拟结构件、第一致动件51、第二致动件52、和脉冲信号控制器6。
心房模拟结构件的内部空间通过第一膨胀膜11分隔为心房膜腔室21和第一流体腔31。心房模拟结构件的内部形成有空腔。第一膨胀膜11设置在心房模拟结构件的内部，第一膨胀膜11将心房模拟结构件的内部空间分隔成两个独立的空间，分别为心房膜腔室21和第一流体腔31。心房膜腔室21和第一流体腔31彼此独立，互不连通。第一膨胀膜11具有弹性，可以伸缩。
所述心房膜腔室21具有用于血液流入的入口。血液可以从入口流入心房膜腔室21内。第一流体腔31内盛放有流体，即具有流动性的物质，如气体或液体。
所述第一流体腔31具有第一连通通道41。
心室模拟结构件，内部空间通过第二膨胀膜12分隔为心室膜腔室22和第二流体腔32。心室模拟结构件的内部形成有空腔。第二膨胀膜12设置在心室模拟结构件的内部，第二膨胀膜12将心室模拟结构件的内部空间分隔成两个独立的空间，分别为心室膜腔室22和第二流体腔32。心室膜腔室22和第二流体腔32彼此独立，互不连通。第二膨胀膜12具有弹性，可以伸缩。第二膨胀膜12可以与第一膨胀膜11为同一材料件，当然也可以为不同材料件。
所述心室膜腔室22与所述心房膜腔室21连通。心房膜腔室21内的血液可以流入心室膜腔室22内。
所述心室膜腔室22具有用于血液流出的出口。心室膜腔室22内的血液可以从出口流出。第二流体腔32内盛放有流体，即具有流动性的物质，如气体或液体。第二流体腔32内盛放的流体可以与第一流体腔31内盛放的流体相同，当然也可以不同。
所述第二流体腔32具有第二连通通道42。
第一致动件51可滑动地穿设于所述第一连通通道41，以密封所述第一流体腔31。
第一流体腔31通过第一连通通道41朝向外界敞开，当在第一流体腔31内装上流体后，将第一致动件51装配至第一连通通道41内，第一致动件51完成了第一流体腔31的密封，此时第一流体腔31形成一个密封的腔室。通过滑动第一致动件51，可以改变第一流体腔31内的压强，进而通过第一膨胀膜11改变心房膜腔室21内的压强，以控制心房膜腔室21内的血液向心室膜腔室22内的流动。
第二致动件52可滑动地穿设于所述第二连通通道42，以密封所述第二流体腔32。
第二流体腔32通过第二连通通道42朝向外界敞开，当在第二流体腔32内装上流体后，将第二致动件52装配至第二连通通道42内，第二致动件52完成了第二流体腔32的密封，此时第二流体腔32形成一个密封的腔室。通过滑动第二致动件52，可以改变第二流体腔32内的压强，进而通过第二膨胀膜12改变心室膜腔室22内的压强，以控制心房膜腔室21内的血液从出口流出。
第一致动件51和第一流体腔31为心房液压式血液泵的结构件。第二致动件52和第二流体腔32为心室液压式血液泵的结构件。
脉冲信号控制器6用于获取患者的心电图，并根据所述心电图生成对应的第一脉冲信号和第二脉冲信号，所述第一脉冲信号用于控制所述第一致动件51运动，所述第二脉冲信号用于控制所述第二致动件52运动。
可以理解，用于控制第一致动件51以及第二致动件52运动的第一脉冲信号和第二脉冲信号是根据患者的心电图情况生成的。由此，可以仿真患者心脏的泵血频率以及泵血方式。
采用本发明实施例，脉冲信号控制器根据患者心电图生成对应的第一脉冲信号和第二脉冲信号来实现液压泵的方式泵血，可以仿真患者心脏的泵血频率以及泵血方式，而且相比于传统的血液泵能够减少对血细胞的损伤，可以避免出现血栓等并发症。另外，通过设置心房膜腔室和心室膜腔室双腔室，在心室膜腔室内的血液泵入患者体内的同时，心房膜腔室能够将经过膜肺氧合器氧合的血液吸入，与单腔室相比，该设计能够防止患者收缩压和舒张压相差过大。
在上述实施例的基础上，进一步提出各变型实施例，在此需要说明的是，为了使描述简要，在各变型实施例中仅描述与上述实施例的不同之处。
根据本发明的一些实施例，第一脉冲信号和第二脉冲信号均为方波。由此，可以提高控制稳定性，从而提高血液流动的稳定性。
根据本发明的一些实施例，所述脉冲信号控制器6，用于：
从所述心电图中分别提取P波段和R波段；
以相邻两个R波段之间的间隔为周期长度、P波段占空周期为所述第一脉冲信号的发射周期；
以相邻两个R波段之间的间隔为周期长度、R波段占空周期为所述第一脉冲信号的发射周期。
脉冲信号控制器为可编程信号控制器，用于输出第一脉冲信号和第二脉冲信号。第一脉冲信号的信号频率和第二脉冲信号的信号频率可根据患者的心电图P波和R波的节律确定。脉冲信号控制器的占空比提取方式如图2所示。
通过采集患者的窦性节律信号，即心电图信号，分别提取P波段和QRS波段的长度。以R-R间隔为信号重复的周期长度。其中P波段占空周期，通过脉冲信号控制器，为心房液压式血液泵提供高电平电信号，从而驱动心房液压式血液泵工作，从而驱动第一致动件运动，将心房膜腔室内的血液泵入心室膜腔室内。其中R波段占空周期，通过脉冲信号控制器，为心室液压式血液泵提供电信号，该电信号为高电平，从而驱动心室液压式血液泵工作，从而驱动第二致动件运动，将心室膜腔室内的血液泵送回患者体内。由此脉冲信号控制器能够根据患者心电图P波和R波的节律编程产生相对应的第一脉冲控制信号和第二脉冲控制信号，从而仿真患者心脏的泵血频率以及泵血方式。
脉冲信号控制器共分两路输出：(1)“OUT-P”控制心房液压式血液泵，(2)“OUT-R”控制心室液压式血液泵。如图3所示，在一个“R-R”间隔期内，分别在不同时段分别控制两个血液泵，完成节律射血控制。
根据本发明的一些实施例，所述脉冲信号控制器，用于：
获取患者的个人信息，并根据所述个人信息设置所述第一致动件以及所述第二致动件的初始位置。
例如，个人信息可以包括患者年龄、身高和体重等。初始位置不同，泵射力和血液泵射量也就不同。由此，可以根据患者的个人情况，提供不同的泵射力和血液泵射量，能够更精准的控制单次泵血量，能够适用于不同年龄段的患者，使用范围更广。
如图1所示，根据本发明的一些实施例，所述心房模拟结构件包括第一结构段和第二结构段，所述第二结构段的横截面小于所述第一结构段的横截面积，所述第二结构段的上端与所述第一结构段的下端连接且连通；
所述第一膨胀膜11设于所述第一结构段内以将所述第一结构段的内部空间分隔为上下排布的第一子腔和第二子腔，所述第一子腔构造形成所述心房膜腔室21，所述第二子腔和所述第二结构段的内部空间构造形成所述第一流体腔31；第二结构段构造形成第一连通通道41。
所述心室模拟结构件包括第三结构段和第四结构段，所述第四结构段的横截面小于所述第三结构段的横截面积，所述第四结构段的上端与所述第三结构段的下端连接且连通；
所述第二膨胀膜12设于所述第三结构段内以将所述第三结构段的内部空间分隔为上下排布的第三子腔和第四子腔，所述第三子腔构造形成所述心室膜腔室22，所述第四子腔和所述第四结构段的内部空间构造形成所述第二流体腔32。第四结构段构造形成第二连通通道42。
如图1所示，根据本发明的一些实施例，所述第二结构段和所述第四结构段均沿竖直方向延伸。
在第一致动件和第二致动件没有动力驱动作用下，第一流体腔的流体和第二流体腔内的流体、第一致动件和第二致动件在自身重力的作用下向下滑动，心房膜腔室和心室膜腔室内的压强都会降低，将血液分别吸入。其中，在将心房膜腔室内的血液泵入心室膜腔室之前，心室膜腔室内已有血液吸入，在心房液压血液泵将心房膜腔室内的血液泵入心室膜腔室后，心室膜腔室内的压力达到峰值，由心室液压血液泵泵回患者体内，使泵回的血液能更容易到达较高的泵射力。可根据患者的年龄身高和体重等基本信息来设置心房液压血液泵和心室液压血液泵致动件的初始位置，致动件下滑至设定的初始位置后将停止下滑，防止血液过度吸入心房膜腔室和心室膜腔室。
如图1所示，根据本发明的一些实施例，所述心房模拟结构件具有第三连通通道，所述第三连通通道的一端与所述入口连通，所述第三连通通道的另一端适于接通膜肺氧合器7；
所述心室模拟结构件具有第四连通通道，所述第四连通通道的一端与所述出口连通；
所述心室膜腔室22与所述心房膜腔室21通过第五连通通道连通；
所述第三连通通道、所述第四连通通道以及所述第五连通通道均设有单向阀。单向阀的作用在于防止血液回流。
根据本发明的一些实施例，所述第三连通通道、所述第四连通通道以及所述第五连通通道均设于所述心室膜腔室和/或所述心房膜腔室的顶部。
根据本发明的一些实施例，所述心室膜腔室的内壁面与所述心房膜腔室的内壁面均设有防凝血栓涂层。
根据本发明的一些实施例，所述第一膨胀膜和所述第二膨胀膜均为防凝血栓薄膜。
根据本发明的一些实施例，所述第一致动件与所述第一连通通道内壁之间设有密封件。由此，可以提高第一流体腔的密封性。
所述第二致动件与所述第二连通通道内壁之间设有第二密封件。
由此，可以提高第二流体腔的密封性。
密封件可以为密封圈。
根据本发明实施例的体外膜肺氧合装置，包括：
如上所述的脉冲式体外肺膜动力泵；
膜肺氧合器，与所述脉冲式体外肺膜动力泵的入口连通。
本发明实施例的体外膜肺氧合装置能将患者体内的静脉血引到体外通过膜肺氧合器进行氧合，再将氧合后的血液通过脉冲式体外肺膜动力泵以脉动式血流的方式泵送回体内。
需要说明的是，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
下面参照图1-图3以一个具体的实施例详细描述本发明实施例的脉冲式体外肺膜动力泵。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对本发明的具体限制。凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
体外膜肺氧合(ECMO)多年以来一直被广泛应用于临床危重急救中，主要用于对重症心肺功能衰竭患者提供持续的体外呼吸与循环，以维持患者生命，ECMO主要包括血管内插管、连接管、动力泵(人工心脏)、氧合器(人工肺)、供氧管、监测系统等部分，其主要的工作原理就是，将患者体内的静脉血引到体外进行氧合，再将氧合后的血液输回体内，用于供氧，从而暂时替代心肺功能，其中动力泵提供动力驱动血液在管道中流动。
目前临床上使用的动力泵有离心式血液泵、磁悬浮血液泵。离心式血液泵采用转子绕轴转动的方式带动血液旋转，最后在离心力的作用下使血液从最外围的输出管离开血液泵进入人体内，此种方式对血液血细胞的损伤较大，转子在绕轴转动的过程中，转子与轴转动产生的摩擦会对血细胞产生损伤，导致由此方式泵送的血液质量不佳，其内参杂较多死亡血细胞，长时间使用会对还患者身体产生不利影响。磁悬浮血液泵通过在转子上安装磁性体，在转子下方安装与转子上的磁性体磁性相同的磁性体的方式，利用同性相斥的原理，利用斥力将转子悬浮在血液泵内，从而减小由于摩擦对血细胞产生的损伤，该方式虽然能减少血细胞的损伤，但其也是只能提供平流式血流，长时间使用会导致血栓的形成。
综上所述，传统的血液泵有如下缺点：
1、患者长时间通过平流式血流为身体供血，容易导致血栓等并发症形成。
2、传统血液泵的泵血方式对血液中血细胞的损伤较大，导致患者血液质量不佳。
3、传统血液泵一次性将大量血液快速泵入患者体，会导致患者体内血液过多，导致血压剧烈变化使患者不适。4、传统血液泵无法根据患者的心电图来仿真心脏的供血模式。
基于以上问题，本发明实施例提出一种脉冲式体外肺膜动力泵，利用可编程的脉冲信号控制器控制液压式动力泵产生脉冲式血流，解决平流血流的问题；利用液压驱动的方式泵血，通过流体不断压缩血液的体积，从而将血液挤出泵体射向患者体内，该方式不仅能为血流提供较大的泵射力，还无摩擦力产生，减少了血细胞的损伤，解决传统血液泵对血细胞损伤的问题；设置两个血液腔室，在血液泵将血液泵入患者体内的同时，另一个腔室能够将患者体内多余的血液回收，防止患者体内血压急剧变化；设置脉冲信号控制器，以根据患者的心电图输出相对应的脉冲信号，来控制液压泵产生脉冲血流，可根据患者的年龄、心电图等信息，来控制液压泵单次泵送的血液量和血液泵射力。
详细的，本发明实施例的脉冲式体外肺膜动力泵包括：脉冲信号控制器6、可伸缩膜心脏腔室、心房液压式血液泵和心室液压式血压泵。可伸缩膜心脏腔室集成有两个心脏腔室，分别用于仿真心房和心室，两个腔室构造分别如图1所示的心房膜腔室21和心室膜腔室22。心房液压式血液泵包括第一流体腔31和第一致动件51。心室液压式血压泵包括第二流体腔32和第二致动件52。
脉冲信号控制器为可编程信号控制器，用于控制液压式血液泵，信号频率可根据输入患者的心电图P波和R波的节律输出控制方波，分别控制两个液压式血液泵。信号控制器的占空比提取方式如图2所示。
通过采集患者的窦性节律信号，即心电图信号，分别提取P波段和QRS波段的长度。以R-R间隔为信号重复的周期长度。其中P波段占空周期，通过脉冲信号控制器，为心房液压式血液泵提供的电信号为高电平，从而驱动心房液压式血液泵工作，将心房膜腔室内的血液泵入心室膜腔室内。其中R波段占空周期，通过脉冲信号控制器，为心室液压式血液泵提供电信号，该电信号为高电平，从而驱动心室液压式血液泵工作，将心室膜腔室内的血液泵送回患者体内，由此脉冲信号控制器能够根据患者心电图P波和R波的节律编程产生相对应的控制方波，从而仿真患者心脏的泵血频率以及泵血方式。
脉冲信号控制器共分两路输出：(1)“OUT-P”控制心房液压式血液泵，(2)“OUT-R”控制心室离心血液泵。如图3所示，在一个“R-R”间隔期内，分别在不同时段分别控制两个血液泵，完成节律射血控制。
如图1所示，心房膜腔室21与第一流体腔31之间通过第一膨胀膜11间隔开。心室膜腔室22与第二流体腔32之间通过第二膨胀膜12间隔开。第一膨胀膜11和第二膨胀膜12均为高弹性高密闭性的柔性薄膜，该柔性薄膜由抗血栓并且可压缩可膨胀的材料制成。
可以理解，心房膜腔室21和第一流体腔31共用一张柔性薄膜，使其成为两个相互隔绝密闭的腔室。心室膜腔室22和第二流体腔32共用一张柔性薄膜，同理使其成为两个相互隔绝密闭的腔室。柔性薄膜会随流体腔内的压力变化而发生形变，将流体腔内的压力传导至心房膜腔室21或心室膜腔室22内。
心房膜腔室21内壁、心室膜腔室22内壁以及其他与血液直接接触的部位均内附防凝血栓涂层。
如图1所示，膜肺氧合器7的血流入口处、膜肺氧合器7与心房膜腔室21之间、心房膜腔室21与心室膜腔室22之间、心室膜腔室22的血流出口处均设有单向阀。单向阀可以为鸭嘴阀。单向阀的作用在于防止血液回流，血流只能从血液入口通过膜肺氧合器7进入心房膜腔室21，再从心房膜腔室21泵入心室膜腔室22，最后从心室膜腔室22泵回患者体内。
第一致动件51和第二致动件52上均设有密封组件。密封组件可以为密封圈。致动件(第一致动件51或第二致动件52)与对应的流体腔(第一流体腔31或第二流体腔32)构成一个密闭的空间，该密闭空间内注入有流体，致动件可在流体腔的管道内上下滑动，通过控制致动件向上滑动对流体腔内的流体施压，使对应的柔性薄膜(第一膨胀膜11或第二膨胀膜12)发生形变，向心房膜腔室21或心室膜腔室22压缩，通过流体腔内的流体将致动件产生的压力传导至心房膜腔室21或心室膜腔室22，心房膜腔室21或心室膜腔室22内的血液在压力的作用下泵射出去。液压式血液泵通过流体传导压力能够有效的保护血细胞，减少血液泵工作过程中血细胞的损耗。
液压式血液泵可通过控制致动件的推动距离和推动力来分别控制单次泵射的血液量和血液泵射力，可根据患者的年龄性别身高体重以及心电图等信息定制化调整液压式血液泵的各项参数，一般正常人心脏每跳动一次的泵血量为80ml左右，由此术者可将血液泵制动件的前进距离参数调整至相对应的数值，来仿真正常人心脏单次跳动的泵血量，可根据患者的身高体重和年龄等信息来确定患者心脏跳动时的血液泵射力，调整液压式血液泵致动件的推进力参数至相对应的数值，来仿真患者心脏的泵射力，防止心脏远端组织供血不足。
心房液压式血液泵泵射至心室膜腔室的血液量要小于心室血液泵从心室膜腔室泵射出去的血液量。由于人体的心房要小于心室，在心房和心室心肌都处于放松状态时会膨胀，它们会将血液吸入其中，回流的血液甚至在心房收缩之前就被吸入心房并直接通过它们流入心室。同理，在R方波和P方波都处于低电平时，两个流体腔内的流体和致动件在自身重力的作用下向下滑动，心房膜腔室和心室膜腔室内的压强都会降低，将血液分别吸入其中，在将心房膜腔室内的血液泵入心室膜腔室之前，心室膜腔室内已有血液吸入，在心房液压血液泵将心房膜腔室内的血液泵入心室膜腔室后，心室膜腔室内的压力达到峰值，由心室液压血液泵泵回患者体内，使泵回的血液能更容易到达较高的泵射力。可根据患者的年龄身高和体重等基本信息来设置心房液压血液泵和心室液压血液泵致动件的初始位置，致动件下滑至设定的初始位置后将停止下滑，防止血液过度吸入心房膜腔室和心室膜腔室。
本发明实施例的脉冲式体外肺膜动力泵的工作过程包括：
1.首先根据患者的心电图，控制脉冲式信号控制器编程输出心电图P波和R波节律的控制方波，根据患者年龄、身高和体重等基本信息设定心房液压泵和心室液压泵致动件的初始位置。
2.股静脉的血液通过膜肺氧合器进行氧合。
3.利用脉冲式信号控制器编程输出的P方波和R方波分别控制心房液压式血液泵和心室液压式血液泵工作。
4.P方波高电平时控制第一致动件的推进，第一流体腔内的流体将第一致动件的推进压力传导至心房膜腔室的柔性薄膜上，从而将心房膜腔室内的血液泵射至心室膜腔室内。
5.P方波高电平结束后，第一流体腔内的流体在本身重力的作用下向下滑动，心房薄膜向下收缩，心房膜腔室内压强降低，将膜肺氧合器内的血液吸入心房膜腔室。
6.R方波高电平时控制第二致动件的推进，第二流体腔内的流体将第二致动件的推进压力传导至心室膜腔室的柔性薄膜上，从而将心室膜腔室的血液泵射回患者股动脉直至全身。
7.R方波高电平结束后，第二流体腔内的流体在本身重力的作用下向下滑动，心房薄膜向下收缩，心房膜腔室内压强降低，将心房膜腔室内的血液吸入心室膜腔室。
8.由此循环至下一次P波高电平时控制第一致动件推进，将心房膜腔室的血液泵射至心室膜腔室内。由此循环为患者提供脉动式血流。
本发明实施例的脉冲式体外肺膜动力泵，具有如下有益效果：
1、利用可编程脉冲控制器，根据患者心电图中的P波和R波编程输出相对应的P方波和R方波分别控制心房血液泵和心室血液泵，从而输出脉动式血流，更符合生理性的血流方式。2、本发明设有心房膜腔室和心室膜腔室，在心室膜腔室内的血液泵入患者体内的同时，心房膜腔室能够将经过膜肺氧合器氧合的血液吸入，与单腔室相比，该设计能够防止患者收缩压和舒张压相差过大。3.采用液压式血液泵为泵血提供动力，采用液压的方式，利用流体腔内的流体将致动件产生的压力传导至心房膜腔室和心室膜腔室内，将其挤压出去，采用液压的方式相比机械传动能够减少对血细胞的损伤，避免出现血栓等并发症。4.膜肺氧合器的血流入口处、膜肺氧合器与心房膜腔室之间、心房膜腔室与心室膜腔室之间、心室膜腔室的血流出口处均设有单向阀，所述的单向阀的作用在于防止血液回流。5.本装置与血液直接接触的部位均均内附涂有防凝血栓涂层。6.本发明可根据患者年龄、身高和体重等基本信息设置液压式血液泵致动件的初始位置，来确定泵射力和血液泵射量。
需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种脉冲式体外肺膜动力泵，其特征在于，包括：
心房模拟结构件，内部空间通过第一膨胀膜分隔为心房膜腔室和第一流体腔，所述心房膜腔室具有用于血液流入的入口，所述第一流体腔具有第一连通通道；
心室模拟结构件，内部空间通过第二膨胀膜分隔为心室膜腔室和第二流体腔，所述心室膜腔室与所述心房膜腔室连通，所述心室膜腔室具有用于血液流出的出口，所述第二流体腔具有第二连通通道；所述第二流体腔和所述第一流体腔均盛有流体；
第一致动件，可滑动地穿设于所述第一连通通道，以密封所述第一流体腔；
第二致动件，可滑动地穿设于所述第二连通通道，以密封所述第二流体腔；
脉冲信号控制器，用于获取患者的心电图，并根据所述心电图生成对应的第一脉冲信号和第二脉冲信号，所述第一脉冲信号用于控制所述第一致动件运动，所述第二脉冲信号用于控制所述第二致动件运动。
2.如权利要求1所述的脉冲式体外肺膜动力泵，其特征在于，所述脉冲信号控制器，用于：
从所述心电图中分别提取P波段和R波段；
以相邻两个R波段之间的间隔为周期长度、P波段占空周期为所述第一脉冲信号的发射周期；
以相邻两个R波段之间的间隔为周期长度、R波段占空周期为所述第一脉冲信号的发射周期。
3.如权利要求1所述的脉冲式体外肺膜动力泵，其特征在于，所述脉冲信号控制器，用于：
获取患者的个人信息，并根据所述个人信息设置所述第一致动件以及所述第二致动件的初始位置。
4.如权利要求1所述的脉冲式体外肺膜动力泵，其特征在于，所述心房模拟结构件包括第一结构段和第二结构段，所述第二结构段的横截面小于所述第一结构段的横截面积，所述第二结构段的上端与所述第一结构段的下端连接且连通；
所述第一膨胀膜设于所述第一结构段内以将所述第一结构段的内部空间分隔为上下排布的第一子腔和第二子腔，所述第一子腔构造形成所述心房膜腔室，所述第二子腔和所述第二结构段的内部空间构造形成所述第一流体腔；
所述心室模拟结构件包括第三结构段和第四结构段，所述第四结构段的横截面小于所述第三结构段的横截面积，所述第四结构段的上端与所述第三结构段的下端连接且连通；
所述第二膨胀膜设于所述第三结构段内以将所述第三结构段的内部空间分隔为上下排布的第三子腔和第四子腔，所述第三子腔构造形成所述心室膜腔室，所述第四子腔和所述第四结构段的内部空间构造形成所述第二流体腔。
5.如权利要求4所述的脉冲式体外肺膜动力泵，其特征在于，所述第二结构段和所述第四结构段均沿竖直方向延伸。
6.如权利要求1-5中任一项所述的脉冲式体外肺膜动力泵，其特征在于，所述心房模拟结构件具有第三连通通道，所述第三连通通道的一端与所述入口连通，所述第三连通通道的另一端适于接通膜肺氧合器；
所述心室模拟结构件具有第四连通通道，所述第四连通通道的一端与所述出口连通；
所述心室膜腔室与所述心房膜腔室通过第五连通通道连通；
所述第三连通通道、所述第四连通通道以及所述第五连通通道均设有单向阀。
7.如权利要求6所述的脉冲式体外肺膜动力泵，其特征在于，所述第三连通通道、所述第四连通通道以及所述第五连通通道均设于所述心室膜腔室和/或所述心房膜腔室的顶部。
8.如权利要求1所述的脉冲式体外肺膜动力泵，其特征在于，所述心室膜腔室的内壁面与所述心房膜腔室的内壁面均设有防凝血栓涂层。
9.如权利要求1所述的脉冲式体外肺膜动力泵，其特征在于，所述第一膨胀膜和所述第二膨胀膜均为防凝血栓薄膜。
10.一种体外膜肺氧合装置，其特征在于，包括：
权利要求1-9中任一项所述的脉冲式体外肺膜动力泵；
膜肺氧合器，与所述脉冲式体外肺膜动力泵的入口连通。
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