CN201244228Y - 脉动反应器动力装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种脉动反应器动力装置，其可以满足脉动生物反应器培养的动力要求。同时也可以满足临床中左心辅助装置的动力需求，操作方便，实用性强。本实用新型包括空压机和真空泵，空压机、储压罐、压力调节阀和高频电磁阀通过管道依次连接，真空泵、储压罐、压力调节阀和高频电磁阀依次连接，从两个高频电磁阀引出的管道汇合成一个管道连接人工心脏辅助装置，在连接人工心脏辅助装置的管道上连接测压器，主控系统分别连接控制参数按钮、高频电磁阀、测压器和显示屏。

Description

脉动反应器动力装置

一、技术领域：

本实用新型涉及一种医疗和实验器械，尤其是涉及一种脉动反应器动力装置。

二、背景技术：

背景技术中，脉动反应器动力装置可以用来作为脉动生物反应器的动力部分使用，也可以作为左心辅助装置的动力，目前在国内外还没有设计比较好的装置，在国内还没有相关装置的报道。由于人工心脏气室体积在正压时最大体积约105ml，负压时最小体积约为25ml。若记人工心脏与泵相连的导管总长为1.6米，内径为6mm，则其容积约为45ml(将其认为的刚性的)。因而，在极限状态下(收缩压250mmHg，舒张压-100mmHg)，记空气气压为760mmHg，则：从舒张状态到收缩状态，空压机所要补充的1010mmHg压力的气量为：

[(0.105+0.045)*(760+250)-(0.025+0.045)*(760-100)]/1010＝0.104L

即便以60BPM的输出心率计，要实现2/8的输出收缩比，则空压机也需在1010mmHg的输出压力下达到每分钟0.104/0.2*60＝31.2(L/min)的输出流量。

同理可得从收缩状态到舒张状态，真空泵所要排出的660mmHg压力的气量为：

[(0.105+0.045)*(760+250)-(0.025+0.045)*(760-100)]/660＝0.16L

仍以60BPM的输出心率计，要实现4/6的输出收缩比，则真空泵也需在660mmHg的输出压力下达到每分钟0.16/0.6*60＝16(L/min)的排出流量。虽然选用高档气泵有可能达到这些要求，但考虑到成本问题及极限指标要求，这种方法显然是不可取的。分析系统的工作特性与要求，可以看出在气泵有效的间隙(如空压机在心脏的舒张期，真空泵在心脏的收缩期)都一直在工作，如能利用储压装置在这期间将一部分气体压入系统或排出系统，则可大大降低泵瞬时排量要求。

三、实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种脉动反应器动力装置，其可以满足脉动生物反应器培养的动力要求。同时也可以满足临床中左心辅助装置的动力需求，操作方便，实用性强。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种脉动反应器动力装置，其特征在于：包括空压机和真空泵，空压机、储压罐、压力调节阀和高频电磁阀通过管道依次连接，真空泵、储压罐、压力调节阀和高频电磁阀依次连接，从两个高频电磁阀引出的管道汇合成一个管道连接人工心脏辅助装置，在连接人工心脏辅助装置的管道上连接测压器，主控系统分别连接控制参数按钮、高频电磁阀、测压器和显示屏。

与现有技术相比，本实用新型具有的优点和效果如下：

本实用新型动力装置可以达到收缩压0—250mmHg，舒张压-100—0mmHg。可以满足脉动生物反应器培养的动力要求。同时也可以满足临床中左心辅助装置的动力需求，具有较大的实用意义。

本实用新型的性能指标：

输出收缩压：0～250mmHg(极限条件)；

输出舒张压：0～-100mmHg(极限条件)；

输出心率：30～100BPM；

输出收缩比：2/8～5/5(输出收缩比＝收缩时间/舒张时间)。

四、附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型主控系统的程序流程图。

图中，1-主控系统，2-显示屏，3-电源控制，4-空压机，5-控制参数面板，6-高频电磁阀，7-测压器，8-导管，9-储压罐，10-压力调节阀，11-人工心脏辅助装置，12-导管，13-储压罐，14-压力调节阀，15-高频电磁阀，16-导管，17-真空泵。

五、具体实施方式：

本实用新型给现有人工心脏模型提供动力和控制装置，以微控制器(CPU)作为控制核心，分别利用空压机(空气压缩泵)和真空泵为收缩压和舒张压动力源。工作时，微控制器通过高频电磁阀来交替选择与人工心脏辅助装置相连的泵，从而交替改变人工心脏辅助装置中气室内的压力，达到推动气动隔膜往返运动，实现推动液体腔内的液体以一定压力流动的目的。

参见图1，本实用新型包括空压机和真空泵，空压机4、储压罐9、压力调节阀10和高频电磁阀6通过管道依次连接，真空泵17、储压罐13、压力调节阀14和高频电磁阀15依次连接，然后从两个高频电磁阀引出的管道汇合成一个管道连接人工心脏辅助装置11。在连接人工心脏辅助装置11的管道上连接测压器7。主控系统1连接控制参数按钮、高频电磁阀、测压器7和显示屏2等。电源连接空压机4、真空泵17、主控系统1、显示屏2、控制参数面板5、测压器7和高频电磁阀以供给电能。动力装置需采用噪声较小且可以长时间连续工作的电磁泵。

实际工作时，上电后，空压机4和真空泵17均立即开始工作，使与之相连的储压罐在较短时间内达到所需的压力。此时，通过外设按提示分别输入收缩期和舒张期的时间长度。随后CPU依据内部定时装置交替启动与这两个储压罐相连的高频电磁阀，将对应的压力传至人工心脏辅助装置11的心室中。这时CPU再通过高精度的压力传感器检测出人工心脏辅助装置11收缩期和舒张期各自的压强，并显示出来。操作者可以在此时通过分别调节与收缩压和舒张压相对应的压力调节阀手动调节对应的压强。

在储压罐体积方面，为兼顾系统总体体积尽可能小的要求，以在输出250mmHg压力时内部压力最大波动在5％左右为准，设计容量为8L。在这种情况下，罐内压力最大波动率为：

$\frac{(760+250)-[(8+0.105+0.045)*(760+250)-0.104*1010]/(8+0.105+0.045)}{250}=$

$\frac{1010\mathrm{mmHg}-[8.15L*1010\mathrm{mmHg}-0.104L*1010\mathrm{mmHg}]/8.15L}{250\mathrm{mmHg}}\≈5.15\%$

由于储压罐的引入，空压机和真空泵的性能要求也有所降低：

空压机：225mmHg时输出流量20L/min

真空泵：-100mmHg时输出流量15L/min

主控系统1基于单片机系统实现，其主要的组成部分有：高稳定性单片机、16键键盘、128*64点阵LCD显示器、24位高精度气体压强采集器和高频电磁阀等。其中，气体压强采集器用于对人工心脏辅助装置气室压力的测量，电磁阀用于在心动周期内循环控制与气室相连接的气泵。系统的工作过程由写在单片机中的程序决定，程序的流程图如图2所示。

Claims (1)

1、一种脉动反应器动力装置，其特征在于：包括空压机(4)和真空泵(17)，空压机(4)、储压罐(9)、压力调节阀(10)和高频电磁阀(6)通过管道依次连接，真空泵(17)、储压罐(13)、压力调节阀(14)和高频电磁阀(15)依次连接，从两个高频电磁阀引出的管道汇合成一个管道连接人工心脏辅助装置(11)，在连接人工心脏辅助装置(11)的管道上连接测压器(7)，主控系统(1)分别连接控制参数按钮、高频电磁阀、测压器(7)和显示屏(2)。

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