CN204684305U - 一种压电驱动血液泵的体外循环装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种压电驱动血液泵体外循环装置，包括：信号发生器、支架、血液泵、体外循环管、血液循环箱，血液泵通电后，血液循环箱中的血液通过体外循环管流入到血液泵中，泵出的血液又经血液循环管流回到血液循环箱中，血液循环1h~2h后，用全自动血细胞分析仪对血液进行分析；其特点在于压电驱动血液泵的单向阀和压电振子装配在一体上，工作时不仅可以充分利用压电振子的中心变形所产生的动能有效地转换能量，而且可以使压电振子产生的机械能直接作用在单向阀上，进一步提高了血液泵的工作效率；其优点在于操作简单、方便，能够清晰的检测出血液经过血液泵工作后的各项性能，为后期压电泵用于人工心脏泵的实现提供基础。

Description

一种压电驱动血液泵的体外循环装置

技术领域

本实用新型涉及一种压电驱动血液泵的体外循环装置，属于压电学、机械振动学与生物医学相结合的工程技术领域。

背景技术

体外循环是由血液泵(人工心脏泵)、氧合器(人工肺)、储血器和连接管道组成。其中人工心脏泵，是置于患者体内或体外全部或部分代替自然心脏以实现血液循环的一种机械装置，是现有治疗心脏疾病的重要辅助手段之一。现已有的心脏泵按结构形式可分为搏动式与连续流式两大类，其动力均是来自于电磁驱动式的旋转马达或直线马达，因而也可统称为电磁式心脏泵。

压电泵是利用压电陶瓷的逆压电效应使压电振子产生弯曲变形，再由变形引起的泵腔容积变化而实现流体的输送，它在工作中不产生磁场，因此具有用作血液泵的特点。压电泵在仪器仪表、医学设施、机器人以及微型精密机械领域有广泛的发展。压电泵的输出性能可由输入电压的脉冲个数来控制，可以通过实验记录下不同电压、不同频率下的输出性能，输出流量、输出压力精度高、控制性好，容易利用数字化控制实现搏动式输出，生物兼容性好。

通过压电驱动式血液泵的体外循环实验，研究分析压电泵驱动血液流动时的动力学状态，取得流量、流速、流阻等参数对血液物理性状的作用关系，找到可以减小溶血现象的动力学参数，便于合理设计出血液泵的结构。

发明内容

本实用新型提供一种利用压电元件驱动血液的体外循环装置，为压电驱 动血液泵用于人工心脏提供实验基础。其中，实验用到的血液泵是一种进行能量转换的新型驱动装置，它在工作中不产生磁场。因此，它具备用作心脏泵的特点。它是由3个压电振子与单向阀构成，并由3个压电振子与腔体的叠加进一步提高输出压力与流量，因而结构简单体积小，更便于满足携带与体内植入的需要。

为了达到上述目的，本实用新型提出了如下方案：

本实用新型所述的血液泵，其输出性能可以由输入电压的脉冲个数来控制，在进行体外循环实验前，可以通过实验得到不同电压、不同频率下血液泵的输出性能，易于利用数字化控制实现搏动式输出。

本实用新型由血液泵、信号发生器、血液循环箱、血液循环管、支架、烧杯、量筒、秒表以及标尺组成，所述血液泵采用压电驱动的形式工作，所述的血液循环箱采用封闭结构，通过血液循环管与所述的血液泵相连，泵出后的血液经血液循环管流回到血液循环箱中。

所述血液泵的振子中心开有一个通孔，单向阀粘结在压电振子的中心。

所述血液泵的泵体材料为医用硅胶，压电振子表面涂上一层硅胶，起到密封隔离作用。

本实用新型压电驱动血液泵的体外循环装置，包括信号发生器，血液泵，血液循环箱，体外循环管和支架，其特点在于用压电驱动血液泵代替人工心脏泵进行实验研究，其中：

信号发生器给血液泵通电，血液泵的入口管通过血液循环管与血液循环箱连接，在血液泵的作用下，置于血液循环箱中的血液流入到血液泵中，泵出的血液又经血液循环管流回到血液循环箱中。泵工作一段时间后，从血液循环箱中取定量的血液，用全自动血细胞分析仪进行血液分析。

本实用新型所述的血液泵，泵体内装有3个压电振子，相邻的两个压电振子之间形成一个泵腔，即血液泵有两个泵腔；血液泵的上下两个端盖与中间端盖之间形成两个缓冲腔，上下端盖上开有过流孔。每个压电振子上都带有一个过流孔，单向阀粘结在压电振子的过流孔上，血液从压电振子的一侧流到另一侧，不能反向，形成血液的定向流动。这种结构的血液泵可以使压电振子产生的机械能直接作用在单向阀上，进一步提高了压电泵的工作效率。

压电驱动血液泵工作时，压电振子在交变电压的作用下发生往复的弯曲变形，每个腔体的体积随着压电振子的运动而变化。第一压电振子向下振动，第二振子向上振动，第三压电振子向下振动时，进口缓冲腔体积减小，第一腔体体积增大，第二腔体体积减小，出口缓冲腔体积增大，在压力和惯性力的作用下，第一阀片开启，第二阀片关闭，第三阀片开启，血液从缓冲腔中进入到第一腔体中，同时第二腔体中的血液进入到出口缓冲腔中；接着，在交变电压的作用下，第一压电振子向上振动，第二压电振子向下振动，第三压电振子向上振动，进口缓冲腔体积增大，第一腔体体积减小，第二腔体体积增大，出口缓冲腔体积减小，在压力和惯性力的作用下，第一阀片关闭，第二阀片开启，第三阀片关闭，血液从第一腔体流入到第二腔体中，出口缓冲腔里的血液通过出口管流入到体外循环管中，同时血液循环管中的血液通过进口管流入到进口缓冲腔中，形成一个工作循环。

附图说明

图1为本实用新型压电驱动血液泵体外循环装置的结构示意图。

图2为本实用新型采用的血液泵第一种方式实施结构示意图。

图3为本实用新型采用的压电振子示意图。

图4为本实用新型采用的压电泵中间端盖结构示意图。

图5为本实用新型采用的压电泵另一种方式实施结构示意图。

1、信号发生器；2、压电驱动血液泵；3、支架；4、体外循环管路；5、血液循环箱；6、下端盖；701-712、密封圈；801-805、单向阀；901-902、中间端盖；10、上端盖；11、出口管；12、出口缓冲腔；131-133、压电振子；141、第二腔体；142、第一腔体；15、进口缓冲腔；16、进口管。 

具体实施方式

参照图1和图2所示，本实用新型一种压电驱动血液泵的体外循环装置是由信号发生器1，支架2，压电驱动血液泵3，体外循环管4和血液循环箱5构成，其中：压电驱动血液泵是由进口管16、出口管11、单向阀801-805、压电振子131-133、泵体组成。泵体是由上端盖10、中间端盖901、902、下端盖6组成。进口管的一端与血液循环箱相连，另一端与进口缓冲腔相连；出口管的一端与体外循环管路相连，另一端与出口缓冲腔相连；第一压电振子131、第二压电振子132、第三压电振子133将泵体分割成出口缓冲腔12，第二腔体141，第一腔体142，进口缓冲腔15；第一阀片801，第二阀片802，第三阀片803分别粘贴在第一压电振子131，第二压电振子132，第三压电振子133的中心；每个压电振子的两端都装有一个密封圈701-712。

参照图3所示，本实用新型采用的压电振子是由弹性基板1312、压电陶瓷13131、13132、和医用硅胶组成。圆形的薄压电陶瓷13131黏贴在弹性基板1312上，在其另一面粘贴上圆形的薄压电陶瓷13132，并且两个压电陶瓷的极性相反，形成压电双晶片结构；将粘贴好的压电双晶片的中心切孔，保证其同心；用医用硅胶1311制成压电双晶片的外部结构，使其完全密封。

中间端盖901参照图4，由出线槽9011，8个螺纹孔9012，密封圈槽9013，过流孔9014和密封圈固定柱体9015构成。密封圈放到密封圈槽中，压电振 子上的电源线从出线槽9011出伸出，中间端盖上的密封圈固定柱体9015与下端盖6中的密封圈702、711配合，用于密封固定下端盖的密封圈，整个泵体通过8个螺纹孔9012和8个螺母固定。

参照图5，为本实用新型的另一种实施形式，在第一种实施形式的基础上，在中间端盖901上第一腔体的一侧有单向阀804，在中间端盖902上第二腔体的一侧有单向阀805。

Claims (4)

1.一种压电驱动血液泵的体外循环装置，它由血液泵、信号发生器、血液循环箱、血液循环管、支架、烧杯、量筒、秒表以及标尺组成，其特征在于：所述血液泵采用压电驱动的形式工作，所述的血液循环箱采用封闭结构，通过血液循环管与所述的血液泵相连，泵出后的血液经血液循环管流回到血液循环箱中。

2.根据权利要求1所述的一种压电驱动血液泵的体外循环装置，其特征在于：所述血液泵的输出流量和输出压力可以根据输入电压的脉冲个数来控制。

3. 根据权利要求1所述的一种压电驱动血液泵的体外循环装置，其特征在于：所述血液泵的振子中心开有一个通孔，单向阀粘结在压电振子的中心。

4.根据权利要求1所述的一种压电驱动血液泵的体外循环装置，其特征在于：所述血液泵的泵体材料为医用硅胶，压电振子表面涂上一层硅胶，起到密封隔离作用。