一种双柱塞气缸驱动式人工心脏泵的制作方法
【专利说明】一种双柱塞气缸驱动式人工心脏泵
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及一种双柱塞气缸驱动式人工心脏栗。
[0003]
【背景技术】
[0004]心脏病是人类死亡的第二大杀手。在人体心脏因病损伤而部分或完全功能丧失而不能维持全身正常循环时，可以移植一种人工材料制造的机械装置以暂时或永久地部分或完全代替心脏功能，推动血液循环，这样装置亦即人工心脏，这也是除心脏移植外用于解决终末期心脏疾病的有效手段，在很大程度上解决了目前因供体不足而不能及时心脏移植的问题。
[0005]目前，人工心脏主要采用两种不同原理的血栗，即基于人工心脏瓣膜的脉冲式容积栗，与不间断栗血的连续栗。但目前这两种人工心脏栗仍然存在这样或那样的问题，不能很好地模拟自然心脏的作用和功能。
[0006]脉冲式容积血栗的工作方式，非常类似于自然的动物心脏，其关键构件是人工心脏瓣膜，它是控制着心脏血流的单向阀，其构造与人工心脏功能的好坏有着密切的关系，其自1960年首次应用于临床，之后经过多年的研究，先后经历了机械瓣、生物组织瓣、介入瓣等阶段。但是，人工心脏瓣膜极其复杂，制造成本高昂，而且容易在运动部位形成血凝，即血栓。
[0007]例如，中国专利公开号为1093005，名称为“一体化囊状人工心肺栗”中，该种人工心肺栗中，储血囊安装于唧筒内而置入人体胸腔中，这样的结构容易在人体内形成血栓，且人工心脏瓣膜不易制造。中国专利号为99126700.1，名称为“气电一体式血栗、气电一体式人工心脏”的专利中提供了一种气电一体式的人工心脏，然而其内部结构复杂，基本无法实现制造，且实现成本高。再如中国专利公开号为103656770，名称为“基于微型气缸驱动的人工心脏血液栗”，也存在同样问题，而且微型气缸需要在人体上的胸腔连接两根气管至体夕卜，极易引起使用者的不适。
[0008]由于脉冲式容积血栗存在人工心脏瓣膜方面的技术瓶颈，近期发展的人工心脏，大都倾向于采用不间断栗血的连续栗。例如，中国专利公开号为102019002 A，名称为“一种植入式中空微型轴流血栗”的专利中，以及中国专利公开号为10237598，名称为“紧凑型轴流式磁悬浮人工心脏栗”的专利中，两者均采用了轴流栗，虽然其相比齿轮栗与叶片栗而言，能够较少地破坏血液中的细胞，但其构件的高速运转，血液中的细胞的破坏率仍较高，而且由于轴流栗是一种连续栗，其并不能模拟自然心脏的工作过程，可以说是技术方向的选择性错误。
[0009]
【发明内容】
[0010]本发明的目的是为了克服现有技术的缺点，提供一种以双柱塞气缸驱动的、脉冲供血式人工心脏栗。
[0011]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:
一种双柱塞气缸驱动式人工心脏栗，所述人工心脏栗包括两个弹性血囊和用于驱使两个所述弹性血囊伸缩的双柱塞气缸驱动机构，每个所述弹性血囊均包括由可伸缩材料制成的具有封闭内腔的囊状体，所述囊状体的端部上具有向所述封闭内腔中凹入的第一凸起、自所述封闭内腔向外凸出的第二凸起，所述第一凸起上开设有第一液流孔，所述第二凸起上开设有第二液流孔，所述囊状体上位于所述第一凸起的外部设有具备供液腔的供液部，所述囊状体上位于所述第二凸起的外部设有具备排液腔的排液部，所述弹性血囊具有舒张工作状态和收缩工作状态，当所述囊状体侧向受拉时，所述弹性血囊处于舒张工作状态，所述第一液流孔打开使得所述供液腔与所述封闭内腔相连通而形成吸液单向阀，血液由所述供液腔进入所述弹性血囊的封闭内腔中，所述第二液流孔闭合；当所述囊状体侧向受压时，所述弹性血囊处于收缩工作状态，所述第一液流孔闭合，所述第二液流孔打开使得所述排液腔与所述封闭内腔相连通而形成排液单向阀，血液由所述弹性血囊的封闭内腔进入所述排液腔中，
所述双柱塞气缸驱动机构设于两个所述弹性血囊之间，所述双柱塞气缸驱动机构包括固定设置的缸体、设于所述缸体的两端且可相对所述缸体沿轴向伸缩的两根柱塞杆、用于向所述缸体的内腔中供气以驱使两所述柱塞杆沿轴向向外滑动的供气装置，以及用于提供所述柱塞杆弹性回复力以驱使两所述柱塞杆沿轴向向内滑动的弹性件，每个所述柱塞杆的外端均固定地设有压板，所述压板与所述囊状体的一侧固定连接。
[0012]优选地，所述第一凸起与所述第二凸起均呈奶嘴状。
[0013]进一步优选地，所述第一液流孔呈由外向内孔径逐渐变小的流线型喇叭孔，所述第二液流孔呈由内向外孔径逐渐变小的流线型喇叭孔。
[0014]优选地，所述供液部、所述排液部均呈流线型。
[0015]优选地，两个所述囊状体的封闭内腔分别构成所述人工心脏的左心室与右心室，对应地，两个所述供液部的供液腔分别构成所述人工心脏的左心房与右心房。
[0016]优选地，所述柱塞杆包括杆部和位于所述杆部内侧端部的限位端头，所述弹性件为套设在所述杆部上并位于所述限位端头与所述缸体端部侧壁之间的弹簧。
[0017]优选地，当两侧的所述弹性血囊均处于舒张工作状态时，两侧的所述柱塞杆的内侧端部之间具有间隙。
[0018]进一步优选地，所述缸体的内腔中固定地设有一限位挡块，两所述柱塞杆分别位于所述限位挡块的两侧。
[0019]进一步优选地，所述缸体上设有供气口，所述供气口正对所述间隙。
[0020]优选地，所述压板的外端面呈与所述囊状体的侧端面外形轮廓相一致的弧面，所述压板的外端面与所述囊状体的侧端面固定地粘接在一起。
[0021]由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点:本发明的双柱塞气缸驱动式人工心脏栗，其中采用一种结构简单、制造方便的弹性血囊，以该血囊上向内与向外的、中间有孔的两个奶嘴状凸起，代替结构极其复杂的人工心脏瓣膜，实现单向吸液与单向排液，再通过双柱塞气缸驱动机构予以驱动，使得两弹性血囊在舒张工作状态与收缩工作状态之间交替转换，从而交替地实现吸液与排液的过程。将其安装于人或脊椎动物的胸腔中，血液可以不断地进入两个弹性血囊，再经其收缩后从弹性血囊中流出而向人或动物身体供应血液。该人工心脏栗可以输出类似自然心脏的脉冲式血流，避免了连续血栗的技术方向性错误，很好地模仿了自然心脏的工作过程。同时，弹性血囊采用的为弹性可伸缩材料，内部为流线型，对血液中的细胞不会造成破坏，也不易形成血栓，能够很好地替代人或脊椎动物自然心脏的工作。
[0022]
【附图说明】
[0023]附图1、附图2为本发明用于单心室的一个实施例，其中附图1为弹性血囊的囊状体处于舒张工作状态时的示意图；附图2为弹性血囊的囊状体处于收缩工作状态时的示意图；
附图3、附图4为本发明用于双心室的一个实施例，其中，附图3为本发明的人工心脏栗处于舒张工作状态时的示意图；附图4为本发明的人工心脏栗处于收缩工作状态时的示意图。
[0024]其中:100、弹性血囊；1、囊状体；10、封闭内腔；11、第一凸起；12、第一液流孔；13、第二凸起；14、第二液流孔；2、供液部；21、供液腔；22、供液口 ；3、排液部；31、排液腔；32、排液口 ；
200、双柱塞气缸驱动机构；4、缸体；41、供气口 ；5、柱塞杆；51、杆部、52、限位端头；6、弹性件(弹簧)；7、压板；8、限位挡块；9、二位三通换向阀。
[0025]
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和具体的实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
[0027]参见图1、图2所示为弹性血囊100用于单心室的一个实施例。该弹性血囊100包括由可伸缩材料制成的具有封闭内腔10的囊状体1，该囊状体I的端部上具有向封闭内腔10中凹入的第一凸起11、自封闭内腔10向外凸出的第二凸起13，第一凸起11上开设有第一液流孔12，第二凸起13上开设有第二液流孔14，其中囊状体I上第一凸起11与第二凸起13分别设于囊状体I的两端。在囊状体I受到侧向拉力时，其内部容积发生扩张，囊状体I内部将产生所谓“负压”，即弹性血囊100承受环境压强的作用，如图1中箭头所示，在该压强的作用下，向外凸出的第二凸起13处的第二液流孔14闭合，而向内凸出的第一凸起11处的第一液流孔12开启，血液流由外部流入囊状体I内部。在囊状体I受到侧向压力时，其内部容积发生收缩，囊状体I内部压强将大于外部环境压强，内部压强分布如图2中箭头所示，在该压强的作用下，向内凸出的第一凸起11处的第一液流孔12闭合，而向外凸出的第二凸起13处的第二液流孔14开启，血液流由囊状体I内部流向外部。
[0028]
参见图3、图4所示的一种双柱塞气缸驱动式人工心脏栗，该人工心脏栗主要包括两个弹性血囊100和用于驱使这两个弹性血囊100伸缩的双柱塞气缸驱动机构200。
[0029]这两个弹性血囊100均包括由可伸缩材料制成的具有封闭内腔10的囊状体1，该囊状体I的端部上具有向封闭内腔10中凹入的第一凸起11、自封闭内腔10向外凸出的第二凸起13，第一凸起11上开设有第一液流孔12，第二凸起13上开设有第二液流孔14。当囊状体I受到侧向的拉力时，囊状体I舒张而引起其内部容积扩大，第一液流孔12能够打开而与封闭内腔10相连通，而此时第二液流孔14闭合；当囊状体I受到侧向的压力时，囊状体I收缩而引起其内部容积缩小，第一液流孔12闭合，而此时第二液流孔14打开而与封闭内腔10相连通。
[0030]参见图3、图4所示，囊状体I上位于第一凸起11的外部设有具备供液腔21的供液部2，囊状体I上位于第二凸起13的外部设有具备排液腔31的排液部3。供液部2上具有与供液腔21连通的供液口 22，排液部3上具有与排液腔31相连通的排液口 32。
[0031]弹性血囊100具有舒张工作状态和收缩工作状态，当囊状体I侧向受拉时，弹性血囊100即处于舒张工作状态而导致内部容积扩大，此时第一液流孔12打开而使得供液腔21通过第一液流孔12与封闭内腔10相连通，且第二液流孔14封闭，此时液流可从供液口 22进入供液腔21再经过第一液流孔12进入囊状体I