專(zhuān)利名稱(chēng)：一種體外永磁磁場(chǎng)直線驅(qū)動(dòng)的仿生式人工心臟血泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種體外永磁磁場(chǎng)直線驅(qū)動(dòng)的人工心臟血泵，特別涉及用于搏動(dòng)式心 臟輔助裝置和全人工心臟的體外永磁磁體磁場(chǎng)作為無(wú)接觸驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的血泵。
背景技術(shù)：
自1953年Gibbons發(fā)明體外循環(huán)和1966年DeBakey植入氣動(dòng)泵至今，人工心臟 已經(jīng)發(fā)展了數(shù)十年。第一代是仿生式，核心結(jié)構(gòu)是一個(gè)由柔韌性材料制成的血囊，用氣動(dòng)或 電動(dòng)裝置周期性地壓迫血囊來(lái)完成泵血的功能，稱(chēng)為隔膜式血泵。臨床應(yīng)用最廣的植入式 血泵是電動(dòng)式隔膜泵，主要代表產(chǎn)品有Heartmate，Thoratic, Novacor等。然而隨著植入 時(shí)間的不斷延長(zhǎng)和臨床觀察資料的積累，此類(lèi)結(jié)構(gòu)逐步暴露出很多難以克服的缺點(diǎn)，如體 積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、能耗高、對(duì)材料性能要求苛刻、生理相容性差、效率低、工作壽命短、控制系 統(tǒng)復(fù)雜等。這些缺點(diǎn)使其長(zhǎng)期植入后帶來(lái)很多嚴(yán)重的并發(fā)癥(如出血、感染、血栓栓塞、多 器官功能衰竭等)，常導(dǎo)致死亡。對(duì)此研究者們雖進(jìn)行了多年改進(jìn)，但收效甚微。很多人愈 來(lái)愈清楚的意識(shí)到固守此類(lèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，永久植入的目標(biāo)將難以實(shí)現(xiàn)。
在此情形中人們?cè)俅伪黄雀淖兎较?，開(kāi)始研究另一類(lèi)非仿生式的泵結(jié)構(gòu)——旋轉(zhuǎn) 葉輪式血泵。它可分為離心泵、軸流泵及混流泵三種形式。此類(lèi)泵的特點(diǎn)是用泵殼內(nèi)高速 旋轉(zhuǎn)的葉輪驅(qū)動(dòng)液體單向流動(dòng)，不需要單向閥門(mén)控制液流方向，而且它極其微型化，可直接 植入到心腔或血管腔內(nèi)推動(dòng)血液流動(dòng)，如Jarvik2000型血泵。從理論上看，葉輪轉(zhuǎn)速越高， 單位體積內(nèi)可輸出的功率就越大，因此泵體積可降至很小。再者，血液連續(xù)流動(dòng)，不需設(shè)置 在舒張期容納血液的血腔，故而泵體可進(jìn)一步縮小甚至可做到微型化，這一特點(diǎn)非常有利 于提高裝置的解剖相容性。此外，由于沒(méi)有反復(fù)折疊的柔性材料，泵的連續(xù)工作壽命也有望 大幅度提高。加之還有高效率、低能耗、工作可靠、穩(wěn)定性好、控制簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn)。但由于 此類(lèi)血泵的結(jié)構(gòu)和工作原理與自然心臟迥然不同，它能否被機(jī)體接受很值得懷疑，并且高 速旋轉(zhuǎn)的葉片會(huì)大量地破壞血液中的血細(xì)胞而造成溶血等嚴(yán)重的后果。
人工心臟經(jīng)過(guò)數(shù)十年的研究，已有數(shù)種產(chǎn)品問(wèn)世，并且正在逐步進(jìn)入實(shí)用階段。但 從臨床應(yīng)用來(lái)看，目前完全代替自然心臟的作用和功能非常困難，許多關(guān)鍵問(wèn)題并未得到 徹底解決。除了溶血問(wèn)題之外，突出的有電源問(wèn)題及電機(jī)發(fā)熱問(wèn)題。這些裝置需要在患者 皮膚上做一通道，以導(dǎo)入能量，然而隨之而來(lái)的又是致命的感染?；颊咧踩脒@類(lèi)人工心臟 后，雖然生命得以延續(xù)，但是由于上述種種原因的存在，仍然離不開(kāi)醫(yī)院，并且行動(dòng)受限，無(wú) 法恢復(fù)有功能、有價(jià)值的生活。由于長(zhǎng)期使用抗菌素，肝、腎等重要臟器的損傷及菌群失調(diào) 等副作用日益突出，同時(shí)患者還需不斷承受巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。
針對(duì)上述問(wèn)題，申請(qǐng)人提供了一種采用體外磁場(chǎng)的非接觸式驅(qū)動(dòng)作為旋轉(zhuǎn)葉輪式 血泵的驅(qū)動(dòng)裝置，它的基本結(jié)構(gòu)是兩個(gè)相距一定距離的圓柱型磁體，磁體間的磁耦合力是 能量傳遞的基礎(chǔ)。該裝置的主動(dòng)磁體位于人體外部，由一個(gè)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)，被動(dòng)磁體位 于人體心臟升主動(dòng)脈內(nèi)部。當(dāng)主動(dòng)磁體旋轉(zhuǎn)時(shí)，被動(dòng)磁體受到主動(dòng)磁體磁場(chǎng)的作用而旋轉(zhuǎn)， 從而帶動(dòng)血泵葉輪的旋轉(zhuǎn)，達(dá)到將機(jī)械能量從人體外部的電動(dòng)機(jī)傳遞到血泵的目的。這一技術(shù)方案從根本上克服了以往電驅(qū)動(dòng)需要經(jīng)皮導(dǎo)入通道和體內(nèi)存在實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的發(fā)熱 部件等致命缺點(diǎn)。該方案只需將帶有被動(dòng)磁體的旋轉(zhuǎn)葉輪式血泵植入體內(nèi)，其余部件都在 體外。它相對(duì)現(xiàn)有的人工心臟來(lái)說(shuō)，還有可大大減少植入體內(nèi)的異物總量、大大降低植入裝 置的體積、降低引入體內(nèi)的總能量、大大減輕對(duì)機(jī)體的植入創(chuàng)傷、提高整體結(jié)構(gòu)的可靠性、 微小的血液接觸面和避免切除自然心臟等優(yōu)點(diǎn)。但此類(lèi)血泵的結(jié)構(gòu)和工作原理也屬于非仿 生性的結(jié)構(gòu)，與自然心臟不同，而且高速旋轉(zhuǎn)的葉片會(huì)大量地破壞血液中的血細(xì)胞而造成 溶血。
此外，由于從體外到位于人體心臟升主動(dòng)脈內(nèi)部的血泵的能量傳遞要跨越較大的 空間距離(通常情況下需達(dá)到100-120毫米)，因此這種人工心臟的無(wú)接觸式動(dòng)力傳遞系統(tǒng) 的主動(dòng)磁體和被動(dòng)磁體之間必須相隔較大的間距。考慮到永磁無(wú)接觸式動(dòng)力傳遞的特性， 隨著主動(dòng)磁體和被動(dòng)磁體相隔的間距增大，從主動(dòng)磁體到被動(dòng)磁體的轉(zhuǎn)矩傳遞能力將迅速 下降。主動(dòng)磁體和被動(dòng)磁體相隔較大的間距也會(huì)使傳遞系統(tǒng)的不穩(wěn)定性增加。如果主動(dòng)磁 體和被動(dòng)磁體間失去同步，它們之間將無(wú)法傳遞轉(zhuǎn)矩，這也就意味著人體內(nèi)的血泵將失去 動(dòng)力。因此這一方案受到了較大的限制。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有仿生式氣動(dòng)或電動(dòng)隔膜式血泵，周期性地壓迫和反復(fù)折 疊柔韌性材料制成的血囊，造成泵的連續(xù)工作壽命短；非仿生式旋轉(zhuǎn)葉輪式血泵的結(jié)構(gòu)和 工作原理與自然心臟不同，高速旋轉(zhuǎn)的葉片會(huì)大量地破壞血液中的血細(xì)胞而造成溶血；采 用體外磁場(chǎng)的非接觸式驅(qū)動(dòng)作為旋轉(zhuǎn)葉輪式血泵的驅(qū)動(dòng)裝置的兩磁體(主動(dòng)磁體和被動(dòng) 磁體)系統(tǒng)存在的轉(zhuǎn)矩傳遞能力小和穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)，提供一種體外永磁磁場(chǎng)直線驅(qū)動(dòng)的 仿生式人工心臟血泵。
本發(fā)明的人工心臟血泵由主動(dòng)磁體、被動(dòng)磁體、泵體和活塞等部件組成。
主動(dòng)磁體由高剩磁永磁材料制成，磁體的磁極為兩極。主動(dòng)磁體位于人體外部，其 所受到的空間限制較小，因此它的幾何尺寸可以較大。主動(dòng)磁體被封閉在一個(gè)靜止的殼體 內(nèi)，由一個(gè)直線電動(dòng)機(jī)或者一個(gè)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)和一個(gè)旋轉(zhuǎn)-直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器(例如渦輪-蝸 桿裝置)帶動(dòng)其做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。
泵體、被動(dòng)磁體和活塞位于人體內(nèi)部，其所受到的空間限制較大，它的幾何尺寸必 須較小。被動(dòng)磁體由高剩磁永磁材料制成，磁體的磁極為兩極。由于當(dāng)主動(dòng)磁體和被動(dòng)磁 體沿運(yùn)動(dòng)方向的中心線平行時(shí)它們能夠傳遞最大的轉(zhuǎn)矩，被動(dòng)磁體的中心線盡可能與主動(dòng) 磁體的中心線平行。被動(dòng)磁體被安裝在活塞內(nèi)，它與活塞合成為一體，被封閉在泵的殼體 內(nèi)。該泵的殼體可以是圓柱體、柱形的多面體，殼體的壁有一定的厚度，由不導(dǎo)磁、不導(dǎo)電或 低導(dǎo)電的材料制成，被固定在人體的胸腔內(nèi)?；钊谥螝んw內(nèi)可以做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，它將 柱形殼體內(nèi)的空間分成兩個(gè)部分第一空間和第二空間?；钊麕в幸粋€(gè)單向閥門(mén)，單向閥門(mén) 開(kāi)啟后，血液可以從殼體內(nèi)的第二空間流到第一空間。殼體的兩端分別有一個(gè)或多個(gè)開(kāi)孔， 通過(guò)管道分別將第一空間與主動(dòng)脈連接，將第二空間與靜脈相連接。
具有兩極(N極和S極)的主動(dòng)磁體和被動(dòng)磁體的充磁方向是當(dāng)主動(dòng)磁體和被動(dòng) 磁體分別安裝到人體外和人體內(nèi)的相應(yīng)位置時(shí)，它們的充磁方向沿主動(dòng)磁體中心點(diǎn)和被動(dòng) 磁體中心點(diǎn)兩點(diǎn)之間的連線，并且盡可能使該連線與主動(dòng)磁體和被動(dòng)磁體之間的人體胸部表面的法線相重合，主動(dòng)磁體和被動(dòng)磁體的充磁方向相同。
本發(fā)明的人工心臟血泵的工作原理以及各部件的功能是位于人體外部的電動(dòng)機(jī) 帶動(dòng)主動(dòng)磁體做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)磁體所產(chǎn)生的磁場(chǎng)也開(kāi)始做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，位于人體 內(nèi)部的被動(dòng)磁體在這一磁場(chǎng)的作用下將與主動(dòng)磁體做相同的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)血泵的 活塞一起做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。通過(guò)上述過(guò)程，主動(dòng)磁體和被動(dòng)磁體將人體外電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī) 械能無(wú)接觸地傳遞到人體內(nèi)的血泵活塞上，達(dá)到了給人工心臟的血泵提供動(dòng)力的目的。
假設(shè)人工心臟血泵開(kāi)始工作的初始狀態(tài)已經(jīng)完成充盈，這時(shí)第一空間的體積處于 它的最大值，其內(nèi)部充滿血液。當(dāng)位于人體外部的主動(dòng)磁體在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下開(kāi)始直線運(yùn)動(dòng) 時(shí)，被動(dòng)磁體在主動(dòng)磁體所產(chǎn)生磁場(chǎng)的作用下將與主動(dòng)磁體做方向相同的直線運(yùn)動(dòng)，并帶 動(dòng)血泵的活塞一起沿這一方向運(yùn)動(dòng)，這時(shí)活塞上的閥門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)，第一血泵空間內(nèi)的 血液將在活塞的作用下經(jīng)由殼體端部的開(kāi)孔和管道射入到主動(dòng)脈中去，同時(shí)靜脈中的血液 也隨著第二空間體積的增加進(jìn)入到第二空間中，這一過(guò)程相當(dāng)于自然心臟的收縮期。在活 塞將第一空間中的血液射入到主動(dòng)脈中之后，位于人體外部的主動(dòng)磁體在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下 開(kāi)始反向運(yùn)動(dòng)，被動(dòng)磁體在主動(dòng)磁體所產(chǎn)生磁場(chǎng)的作用下將也開(kāi)始反向運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)血泵 的活塞一起沿這一方向運(yùn)動(dòng)，這時(shí)活塞上的閥門(mén)處于開(kāi)啟狀態(tài)，血泵第二空間內(nèi)的血液將 經(jīng)由在活塞上的閥門(mén)進(jìn)入到第一空間中去，這一過(guò)程相當(dāng)于自然心臟的舒張期。人工心臟 血泵就這樣完成了它的一次工作循環(huán)，隨著人工心臟血泵的不斷工作，實(shí)現(xiàn)其代替自然心 臟的供血功能。
本發(fā)明不僅解決了向體內(nèi)血泵供電的問(wèn)題及體內(nèi)電機(jī)發(fā)熱的問(wèn)題，還解決了現(xiàn)有 仿生式氣動(dòng)或電動(dòng)血泵周期性地壓迫和反復(fù)折疊柔韌性材料所制成的血囊，造成泵的連續(xù) 工作壽命短，以及體積大的問(wèn)題和非仿生式旋轉(zhuǎn)葉輪式血泵的血液供應(yīng)與自然心臟不同， 以及高速旋轉(zhuǎn)的葉片會(huì)大量地破壞血液中的血細(xì)胞而造成溶血的問(wèn)題。
本發(fā)明除了用于人工心臟的血泵之外，還可用于其它需要無(wú)接觸傳遞能量的泵裝 置。


圖1本發(fā)明人工心臟血泵結(jié)構(gòu)和各部件位置示意圖
圖2主動(dòng)磁體和被動(dòng)磁體的充磁方向；
圖3人工心臟血泵工作狀態(tài)1示意圖4人工心臟血泵工作狀態(tài)2示意圖5兩個(gè)磁體在相對(duì)位置1的磁場(chǎng)分布圖6兩個(gè)磁體在相對(duì)位置2的磁場(chǎng)分布圖7兩個(gè)磁體在相對(duì)位置3的磁場(chǎng)分布圖8兩個(gè)磁體在相對(duì)位置4的磁場(chǎng)分布圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
本發(fā)明實(shí)施例的人工心臟血泵由主動(dòng)磁體、被動(dòng)磁體、泵體、活塞和單向閥門(mén)組 成，它們的結(jié)構(gòu)和相對(duì)人體的位置如圖1所示。
主動(dòng)磁體為一個(gè)六面體，由釹鐵硼永磁材料制成，磁體的極數(shù)為2。主動(dòng)磁體位于人體外部，由一個(gè)直線電動(dòng)機(jī)或者一個(gè)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)和一個(gè)旋轉(zhuǎn)-直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器(例如渦 輪-蝸桿裝置)帶動(dòng)其做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。
被動(dòng)磁體、泵體和活塞位于人體內(nèi)部，被動(dòng)磁體與活塞合為一體，為六面體，被動(dòng) 磁體由釹鐵硼永磁材料制成，磁體的極數(shù)為2。被動(dòng)磁體被安裝在活塞內(nèi)，活塞封閉在泵的 殼體內(nèi)。該泵的殼體為方形的圓柱體、由不導(dǎo)磁、不導(dǎo)電或低導(dǎo)電的材料制成，被固定在人 體的胸腔內(nèi)?；钊谥螝んw內(nèi)可以做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，活塞將柱形殼體內(nèi)的空間分成為第 一空間1和第二空間2。活塞的中央帶有一個(gè)單向閥門(mén)，單向閥門(mén)開(kāi)啟后，血液可以從殼體 內(nèi)的空間2流到空間1。殼體的兩端分別有一個(gè)開(kāi)孔，通過(guò)管道分別將第一空間1與主動(dòng)脈 連接，將第二空間2與靜脈相連接。
具有兩極(N極和S極)的主動(dòng)磁體和被動(dòng)磁體分別安裝在人體外和人體內(nèi)的相 應(yīng)位置，如圖1所示，主動(dòng)磁體和被動(dòng)磁體的充磁方向相同，并沿主動(dòng)磁體中心點(diǎn)和被動(dòng)磁 體中心點(diǎn)兩點(diǎn)之間的連線，如圖2所示。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例主動(dòng)磁體軸向長(zhǎng)度為20毫米，其余兩邊長(zhǎng)為30毫米；位于 活塞上的被動(dòng)磁體的軸向長(zhǎng)度為10毫米，其余兩邊長(zhǎng)為30毫米，主動(dòng)磁體的軸線與被動(dòng)磁 體的軸線之間相隔60毫米。
根據(jù)人體對(duì)血液的需要，每分鐘血泵應(yīng)該能夠泵血5000毫升左右。如果血泵每分 鐘動(dòng)作70次，它每次的泵血量應(yīng)約為72毫升。考慮到活塞的邊長(zhǎng)為30毫米，柱形殼體內(nèi) 的第一空間1加第二空間2的軸向尺寸應(yīng)為80毫米。
假設(shè)人工心臟血泵在開(kāi)始工作的初始狀態(tài)已經(jīng)完成充盈，這時(shí)第一空間1的體積 處于它的最大值，其內(nèi)部充滿血液，活塞上的被動(dòng)磁體位于泵殼體內(nèi)的下部，見(jiàn)圖3。當(dāng)位 于人體外部的主動(dòng)磁體在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下開(kāi)始向上做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，被動(dòng)磁體(活塞)在主動(dòng) 磁體所產(chǎn)生磁場(chǎng)的作用下將也開(kāi)始向上做直線運(yùn)動(dòng)，這時(shí)活塞上的閥門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)，血 泵第一空間1內(nèi)的血液將在活塞的作用下經(jīng)由殼體端部的開(kāi)孔和管道射入到主動(dòng)脈中去， 同時(shí)靜脈中的血液也隨著第二空間2體積的增加進(jìn)入到第二空間2中。在活塞將第一空間 1中的血液射入到主動(dòng)脈中之后，如圖4所示，位于人體外部的主動(dòng)磁體在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下 開(kāi)始向下做直線運(yùn)動(dòng)，被動(dòng)磁體(活塞)在主動(dòng)磁體所產(chǎn)生磁場(chǎng)的作用下將也開(kāi)始向下做 直線運(yùn)動(dòng)，這時(shí)活塞上的閥門(mén)處于開(kāi)啟狀態(tài)，血泵第二空間2內(nèi)的血液將經(jīng)由在活塞上的 閥門(mén)進(jìn)入到第一空間1中去。人工心臟血泵就這樣不斷地工作，實(shí)現(xiàn)人體的供血循環(huán)。
為了考察本發(fā)明中的主動(dòng)磁體和被動(dòng)磁體傳遞動(dòng)力的情況，我們對(duì)它們的磁場(chǎng)分 布進(jìn)行了有限元分析，并在此基礎(chǔ)上，計(jì)算了兩磁體系統(tǒng)能夠傳遞的力。圖5-8為本發(fā)明實(shí) 施例中的兩個(gè)磁體在不同相對(duì)位置1-4的磁場(chǎng)分布圖。表1為由主動(dòng)磁體傳遞到被動(dòng)磁 體上的軸向力。
表 權(quán)利要求
1.一種體外永磁磁場(chǎng)直線驅(qū)動(dòng)的仿生式人工心臟血泵，其特征在于，所述的血泵由主 動(dòng)磁體、被動(dòng)磁體、泵體、活塞和單向閥門(mén)組成；主動(dòng)磁體位于人體外部，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)其做 往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；被動(dòng)磁體、泵體和活塞位于人體內(nèi)部，被動(dòng)磁體安裝在活塞內(nèi)，與活塞合為 一體；活塞封閉在所述的血泵的殼體內(nèi)；所述的殼體固定在人體的胸腔內(nèi)；活塞在殼體內(nèi) 做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，將所述殼體內(nèi)的空間分成為第一空間(1)和第二空間O)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體外永磁磁場(chǎng)直線驅(qū)動(dòng)的仿生式人工心臟血泵，其特征在 于，所述的主動(dòng)磁體和被動(dòng)磁體為圓柱體、柱形的六面體或多面體，主動(dòng)磁體和被動(dòng)磁體由 永磁材料制成，磁體的極數(shù)為2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體外永磁磁場(chǎng)直線驅(qū)動(dòng)的仿生式人工心臟血泵，其特征在 于，所述的活塞的中央帶有一個(gè)單向閥門(mén)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體外永磁磁場(chǎng)直線驅(qū)動(dòng)的仿生式人工心臟血泵，其特征在 于，所述的殼體的兩端分別開(kāi)有一個(gè)或多個(gè)孔，通過(guò)管道分別將第一空間(1)與主動(dòng)脈連 接，將第二空間( 與靜脈相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體外永磁磁場(chǎng)直線驅(qū)動(dòng)的仿生式人工心臟血泵，其特征在 于，所述的殼體由不導(dǎo)磁、不導(dǎo)電或低導(dǎo)電的材料制成，為圓形、多邊形或方形的圓柱體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體外永磁磁場(chǎng)直線驅(qū)動(dòng)的仿生式人工心臟血泵，其特征在 于，所述的電動(dòng)機(jī)為一個(gè)直線電動(dòng)機(jī)或者一個(gè)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)和一個(gè)旋轉(zhuǎn)-直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6的任一項(xiàng)所述的體外永磁磁場(chǎng)直線驅(qū)動(dòng)的仿生式人工心臟血 泵，其特征在于，所述的血泵工作過(guò)程如下假設(shè)人工心臟血泵開(kāi)始工作的初始狀態(tài)已經(jīng)完 成充盈，這時(shí)第一空間(1)的體積處于它的最大值，其內(nèi)部充滿血液。當(dāng)位于人體外部的主 動(dòng)磁體在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下開(kāi)始直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，被動(dòng)磁體在主動(dòng)磁體所產(chǎn)生磁場(chǎng)的作用下將與主 動(dòng)磁體做方向相同的直線運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)所述的活塞一起沿這一方向運(yùn)動(dòng)，這時(shí)活塞上所述 的單向閥門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)，第一血泵空間(1)內(nèi)的血液將在活塞的作用下經(jīng)由所述的殼體 端部的開(kāi)孔和管道射入到主動(dòng)脈中去，同時(shí)靜脈中的血液也隨著第二空間(2)體積的增加 進(jìn)入到第二空間(2)中，這一過(guò)程相當(dāng)于自然心臟的收縮期；在活塞將第一空間(1)中的血 液射入到主動(dòng)脈中之后，位于人體外部的主動(dòng)磁體在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下開(kāi)始反向運(yùn)動(dòng)，被動(dòng) 磁體在主動(dòng)磁體所產(chǎn)生磁場(chǎng)的作用下將也開(kāi)始反向運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)所述的活塞一起沿這一方 向運(yùn)動(dòng)，這時(shí)活塞上的單向閥門(mén)處于開(kāi)啟狀態(tài)，血泵第二空間O)內(nèi)的血液將經(jīng)由在活塞 上的單向閥門(mén)進(jìn)入到第一空間(1)中去，這一過(guò)程相當(dāng)于自然心臟的舒張期；所述的血泵 如此完成了一次工作循環(huán)，隨著所述的血泵的不斷工作，實(shí)現(xiàn)其代替自然心臟的供血功能。
全文摘要
一種體外永磁磁場(chǎng)直線驅(qū)動(dòng)的仿生式人工心臟血泵，所述的血泵由主動(dòng)磁體、被動(dòng)磁體、泵體、活塞和單向閥門(mén)組成；主動(dòng)磁體位于人體外部；被動(dòng)磁體、泵體和活塞位于人體內(nèi)部，被動(dòng)磁體與活塞合為一體；被動(dòng)磁體與活塞被封閉在所述的血泵的殼體內(nèi)，將所述殼體內(nèi)的空間分成為第一空間(1)和第二空間(2)。所述的殼體固定在人體的胸腔內(nèi)。位于人體外部的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)磁體做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)磁體所產(chǎn)生的磁場(chǎng)也開(kāi)始做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，位于人體內(nèi)部的被動(dòng)磁體在這一磁場(chǎng)的作用下將與主動(dòng)磁體做相同的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)血泵的活塞一起做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)A61M1/12GK102028980SQ201010561078
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月23日
發(fā)明者夏東 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電工研究所