一种功能性人工心脏及驱动方法
【专利摘要】一种功能性人工心脏及驱动方法，功能性人工心脏由体外驱动器、过桥驱动器及辅助血泵组成，体外驱动器由电机拖动第一轴向磁耦合端；过桥驱动器包括外壳及过桥驱动器主体，过桥驱动器主体一端为第二轴向磁耦合端，第一轴向磁耦合端与第二轴向磁耦合端之间形成轴向平面磁耦合驱动，过桥驱动器主体的另一端为径向磁耦合端，径向磁耦合端设置在所述外壳内，第二轴向磁耦合端与径向磁耦合端通过连杆相连接，辅助血泵与过桥驱动器平行设置，过桥驱动器驱动辅助血泵工作。无线植入，并发症少，安全性与可靠性高；适用范围广，不仅可以左心辅助，还可以双心功能性全代替；血泵的稳定性好和工作寿命长；植入物的体积小，重量轻，容易植入人体。
【专利说明】
一种功能性人工心脏及驱动方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种仿生器械，具体的说是一种功能性人工心脏及驱动方法。
【背景技术】
[0002]近年随着人口老龄化进程的加快和心血管病发病率的上升，心力衰竭的发病率逐年增高。据统计，每年有约2000万人晚期心衰患者，死亡达到40%，中国因心衰死亡的每年有近200万人。治疗终末期心衰目前最有效的办法是“心脏移植”和“人工心脏”，由于“心脏移植”因供体太少而成了象征性的技术，因此“人工心脏”被认为是挽救晚期心衰患者的救星。
[0003]目前欧、美发达国家研发出的“人工心脏”基本上分为“全人工心脏”及“心室辅助装置” ο “全人工心脏”就是用机械式心脏来全代替心脏；“心室辅助装置”是利用机械式“血栗”来对心脏进行辅助，弥补其动力栗血不足的部分。“全人工心脏”是以切除自然心脏为代价，目前技术还不成熟，问题很多，尚不能看到可以临床应用的曙光；“心室辅助装置”不需要切除自然心脏，其可以辅助心脏缺失的功能，并且在辅助一段时间后，还可以部分甚至全部恢复心功能，心衰又以左心衰为主，因此“左心辅助装置”成了当今“人工心脏”的代名词。“植入式左心辅助装置”在近几年发展较快，国际上已经有以美国及德国产品为代表的五六种产品获得临床应用或试用许可，应用总数超过三万例。
[0004]目前“植入式左心辅助装置”都因为需要有一根供能电源线引出患者体外，出线孔始终有一个创口，容易感染，再加上体内电器故障等问题，术后患者死亡率高，因此严重影响了产品的应用效果，也制约了产品的发展和推广;对于左右心功能同时衰竭的病人来说，“左心辅助装置”就束手无策了，而“全人工心脏”如今还没有可用的产品，因此这些病人只能是在绝望中死去。
[0005]由此可见，解决“无线植入”、“双心功能性全代替”的问题，是“人工心脏”发展的关键，也是技术难题。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种能够无线植入、双心功能性全代替或左心辅助、并发症少、稳定性好、安全可靠的功能性人工心脏及驱动方法。
[0007]为实现上述目的，本发明提供了如下方案:一种功能性人工心脏，所述功能性人工心脏由体外驱动器11、过桥驱动器I及辅助血栗组成，所述体外驱动器11由电机13拖动第一轴向磁耦合端12;所述过桥驱动器I包括外壳及过桥驱动器主体2，所述过桥驱动器主体2—端为第二轴向磁親合端10，所述第一轴向磁親合端12与所述第二轴向磁親合端10之间形成轴向平面磁耦合驱动，所述过桥驱动器主体2的另一端为径向磁耦合端，所述径向磁耦合端设置在所述外壳内，所述第二轴向磁耦合端1与所述径向磁耦合端通过连杆9相连接，所述辅助血栗与所述过桥驱动器I平行设置，所述过桥驱动器I驱动所述辅助血栗工作。
[0008]可选的，所述辅助血栗为一个或两个，在所述辅助血栗为一个时，所述辅助血栗安装在左心;在所述辅助血栗为两个时，两个所述辅助血栗分别安装在左心和右心。
[0009]可选的，当所述辅助血栗安装在左心时，所述辅助血栗的入口与左心室17相连接，所述辅助血栗的出口与主动脉6相连接；当所述辅助血栗安装在右心时，所述辅助血栗的入口与右心室14相连接，所述辅助血栗的出口与肺动脉8相连接。
[0010]可选的，在所述辅助血栗为两个时，两个所述辅助血栗以所述过桥驱动器主体2为顶点的夹角大于90度。
[0011]可选的，所述过桥驱动器主体2相对于两个或一个所述辅助血栗的磁中心位，向后偏置1-5mm。
[0012]可选的，所述辅助血栗包括栗入口导叶22、栗叶轮23、无毂导叶24、后导叶25和栗外壳26，没有铁芯及线圈，所述栗入口导叶22固定设置在所述栗外壳26的入口端内，所述无毂导叶24固定设置在所述栗外壳26中段的内壁上，所述后导叶25固定设置在所述栗外壳26的出口端内，所述栗叶轮23包含中心轮毂、叶片及磁铁，栗叶轮23设置在入口导叶22及后导叶25之间，并从无毂导叶24中穿过，保持无接触的间隙配合，所述磁铁设置在栗叶轮23的中心轮毂内，有一对N、S磁极。
[0013]可选的，所述辅助血栗的中段及后段采用二次导流，所述无毂导叶为3-6片的无轮毂的贴壁式导流叶片。
[0014]—种功能性人工心脏的驱动方法，用于对上述的功能性人工心脏进行驱动，所述方法包括:
[0015]由所述体外驱动器11通过所述第一轴向磁耦合端12与所述第二轴向磁耦合端10之间形成轴向平面磁耦合驱动，所述体外驱动器11与所述过桥驱动器I同向同步旋转，沿轴向传递转矩，然后由所述径向磁耦合端与所述辅助血栗间形成径向磁耦合驱动，驱动所述辅助血栗旋转，所述径向磁耦合端与所述辅助血栗同步旋转，沿径向传递转矩，所述径向磁耦合端与所述辅助血栗的旋转方向相反。
[0016]—种功能性人工心脏的安装方法，用于上述的功能性人工心脏，所述方法包括:
[0017]将所述第二轴向磁耦合端10设置在心包腔位置肋骨外与皮下之间，将所述连杆9设置在肋骨间隙，将所述连杆9与所述第二轴向磁耦合端10相连接，将辅助血栗与过桥驱动器主体2保持轴向平行后固定，将一个所述辅助血栗的入口与左心室17相连接，将所述辅助血栗的出口与主动脉6相连接，将第二个所述辅助血栗的入口与右心室14相连接，将所述辅助血栗的出口与肺动脉8相连接，所述体外驱动器11隔着皮肤与体内的所述过桥驱动器I作轴向磁親合端对应O
[0018]根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果:
[0019]本发明属于无线植入，并发症少，安全性与可靠性高;适用范围广，不仅可以左心辅助，还可以双心功能性全代替;血栗的稳定性好和工作寿命长;植入物的体积小，重量轻，容易植入人体。
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是本发明的结构、安装方法及一拖二磁驱动方式的示意图；
[0022]图2是本发明的结构、安装方法及一拖一磁驱动方式的示意图；
[0023]图3是本发明的辅助血栗结构剖视图。
[0024]图中:1.过桥驱动器，2.过桥驱动器主体，3.左心辅助血栗，4.右心辅助血栗，5.左心辅助血栗出口，6.主动脉，7.右心辅助血栗出口，8.肺动脉，9.连杆，10.第二磁耦合端，
11.体外驱动器11,12.第一磁親合端，13.电机，14.右心室，15.右心辅助血栗入口插管，16.右心辅助血栗入口人工血管，17.左心室，18.左心辅助血栗入口插管，19.左心辅助血栗入口人工血管，20.心外肋骨，21.皮肤，22.栗入口导叶，23.栗叶轮，24.无毂导叶，25.后导叶，26.栗外壳。
【具体实施方式】
[0025]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0026]本发明的目的是提供一种功能性人工心脏，所述功能性人工心脏由体外驱动器U、过桥驱动器I及辅助血栗组成，所述体外驱动器11由电机13拖动第一轴向磁耦合端12;所述过桥驱动器I包括外壳及过桥驱动器主体2，所述过桥驱动器主体2—端为第二轴向磁親合端1，所述第一轴向磁親合端12与所述第二轴向磁親合端1之间形成轴向平面磁親合驱动，所述过桥驱动器主体2的另一端为径向磁耦合端，所述径向磁耦合端设置在所述外壳内，所述第二轴向磁耦合端10与所述径向磁耦合端通过连杆9相连接，所述辅助血栗与所述过桥驱动器I平行设置，所述过桥驱动器I驱动所述辅助血栗工作。磁耦合驱动能够在驱动端与被驱动端不连接的状态下完成动力传输，无需供能导线在人的体内从穿孔处引到体夕卜，避免了创口感染，减少了并发症，且无电源线植入，安全性与可靠性高，有利于病人的身体健康，加快了术后恢复速度。
[0027]所述辅助血栗为一个或两个，在所述辅助血栗为一个时，所述辅助血栗安装在左心;在所述辅助血栗为两个时，两个所述辅助血栗分别安装在左心和右心。可以单独辅助左心，也可以双心功能性全代替，极大地提高了人工心脏的适用范围。
[0028]当所述辅助血栗安装在左心时，所述辅助血栗的入口与左心室17相连接，所述辅助血栗的出口与主动脉6相连接；当所述辅助血栗安装在右心时，所述辅助血栗的入口与右心室14相连接，所述辅助血栗的出口与肺动脉8相连接。
[0029]在所述辅助血栗为两个时，两个所述辅助血栗以所述过桥驱动器主体2为顶点的夹角大于90度。
[0030]所述过桥驱动器主体2相对于两个或一个所述辅助血栗的磁中心位，向后偏置1-5_。使得所述过桥驱动器主体的磁转子对所述辅助血栗进行磁定位，卸载或完全抵消所述辅助血栗运转时的推力，所述辅助血栗在额定转速时，叶轮可以轴向悬浮，大大减轻了轴承的负荷，提高了轴承和辅助血栗的使用寿命。
[0031]所述辅助血栗包括栗入口导叶22、栗叶轮23、无毂导叶24、后导叶25和栗外壳26，没有铁芯及线圈，所述栗入口导叶22固定设置在所述栗外壳26的入口端内，所述无毂导叶24固定设置在所述栗外壳26中段的内壁上，所述后导叶25固定设置在所述栗外壳26的出口端内，所述栗叶轮23包含中心轮毂、叶片及磁铁，栗叶轮23设置在入口导叶22及后导叶25之间，并从无毂导叶24中穿过，保持无接触的间隙配合，所述磁铁设置在栗叶轮23的中心轮毂内，有一对N、S磁极。
[0032]所述辅助血栗的中段及后段采用二次导流，所述无毂导叶为3-6片的无轮毂的贴壁式导流叶片。
[0033]所述的功能性人工心脏的驱动方法包括:
[0034]由所述体外驱动器11通过所述第一轴向磁耦合端12与所述第二轴向磁耦合端10之间形成轴向平面磁耦合驱动，所述体外驱动器11与所述过桥驱动器I同向同步旋转，沿轴向传递转矩，然后由所述径向磁耦合端与所述辅助血栗间形成径向磁耦合驱动，驱动所述辅助血栗旋转，所述径向磁耦合端与所述辅助血栗同步旋转，沿径向传递转矩，所述径向磁耦合端与所述辅助血栗的旋转方向相反。
[0035]所述功能性人工心脏的安装方法:将所述第二轴向磁耦合端10设置在心包腔位置肋骨外与皮下之间，将所述连杆9设置在肋骨间隙，将所述连杆9与所述第二轴向磁耦合端10相连接，将辅助血栗与过桥驱动器主体2保持轴向平行后固定，将一个所述辅助血栗的入口与左心室17相连接，将所述辅助血栗的出口与主动脉6相连接，将第二个所述辅助血栗的入口与右心室14相连接，将所述辅助血栗的出口与肺动脉8相连接，所述体外驱动器11隔着皮肤与体内的所述过桥驱动器I作轴向磁耦合端对应。
[0036]本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1.一种功能性人工心脏，其特征在于:所述功能性人工心脏由过桥驱动器(I)及辅助血栗组成，所述体外驱动器(11)由电机(13)拖动第一轴向磁耦合端(12);所述过桥驱动器(I)包括外壳及过桥驱动器主体(2)，所述过桥驱动器主体(2)—端为第二轴向磁耦合端(10)，所述第一轴向磁耦合端(12)与所述第二轴向磁耦合端(10)之间形成轴向平面磁耦合驱动，所述过桥驱动器主体(2)的另一端为径向磁耦合端，所述径向磁耦合端设置在所述外壳内，所述第二轴向磁耦合端(10)与所述径向磁耦合端通过连杆(9)相连接，所述辅助血栗与所述过桥驱动器(I)平行设置，所述过桥驱动器(I)驱动所述辅助血栗工作。2.根据权利要求1所述功能性人工心脏，其特征在于:所述辅助血栗为一个或两个，在所述辅助血栗为一个时，所述辅助血栗安装在左心;在所述辅助血栗为两个时，两个所述辅助血栗分别安装在左心和右心。3.根据权利要求2所述功能性人工心脏，其特征在于:当所述辅助血栗安装在左心时，所述辅助血栗的入口与左心室(17)相连接，所述辅助血栗的出口与主动脉(6)相连接；当所述辅助血栗安装在右心时，所述辅助血栗的入口与右心室(14)相连接，所述辅助血栗的出口与肺动脉(8)相连接。4.根据权利要求2所述功能性人工心脏，其特征在于:在所述辅助血栗为两个时，两个所述辅助血栗以所述过桥驱动器主体(2)为顶点的夹角大于90度。5.根据权利要求2或3或4所述功能性人工心脏，其特征在于:所述过桥驱动器主体(2)相对于两个或一个所述辅助血栗的磁中心位，向后偏置l-5mm。6.根据权利要求1所述功能性人工心脏，其特征在于:所述辅助血栗包括栗入口导叶(22)、栗叶轮(23)、无毂导叶(24)、后导叶(25)和栗外壳(26)，没有铁芯及线圈，所述栗入口导叶(22)固定设置在所述栗外壳(26)的入口端内，所述无毂导叶(24)固定设置在所述栗外壳(26)中段的内壁上，所述后导叶(25)固定设置在所述栗外壳(26)的出口端内，所述栗叶轮(23)包含中心轮毂、叶片及磁铁，所述栗叶轮(23)设置在所述入口导叶(22)及所述后导叶(25)之间，并从所述无毂导叶(24)中穿过，保持无接触的间隙配合。7.根据权利要求1所述功能性人工心脏，其特征在于:所述辅助血栗中段设置的所述无毂导叶(24)为3-6片的无轮毂贴壁式导流叶片。8.—种功能性人工心脏驱动方法，其特征在于:用于对权利要求1至7中任一项所述的功能性人工心脏进行驱动，所述方法包括: 由所述体外驱动器(11)通过所述第一轴向磁耦合端(12)与所述第二轴向磁耦合端(10)之间形成轴向平面磁耦合驱动，所述体外驱动器(11)与所述过桥驱动器(I)同向同步旋转，沿轴向传递转矩，然后由所述径向磁耦合端与所述辅助血栗间形成径向磁耦合驱动，驱动所述辅助血栗旋转，所述径向磁耦合端与所述辅助血栗同步旋转，沿径向传递转矩，所述径向磁耦合端与所述辅助血栗的旋转方向相反。
【文档编号】A61M1/10GK105854097SQ201610183769
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月28日
【发明人】彭远仪
【申请人】彭远仪