一种人工心脏动力辅助设备及使用方法与流程

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种人工心脏动力辅助设备及使用方法。

背景技术：

人工心脏与人类心脏大小相当，人造心脏是指为了挽救越来越多的心脏病患者的生命，而研制出来的一种人造器官，通常会在人工心脏上集成或连接相应的动力辅助设备，以为人工心脏提供动力辅助。

目前，人工心脏的动力辅助设备以设置在人工心脏内部的轴流式磁悬浮泵为主，该设备配合人工心脏的工作方式与正常人体心脏的工作方式不同，属于连续抽血和连续供血工作方式，即磁悬浮泵把从心室里抽出来的血液泵入主动脉中，达到泵血的目的。

但是，目前的人工心脏的动力辅助设备设置在病人体内，且工作状态不稳定，不可避免的会对心肌结构造成破坏，产生出血、凝血、感染、免疫等反应。

技术实现要素：

本发明提供一种人工心脏动力辅助设备及使用方法，以解决现有技术中人工心脏的动力辅助设备设置在病人体内，且工作状态不稳定，不可避免的会对心肌结构造成破坏的问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种人工心脏动力辅助设备，所述人工心脏动力辅助设备包括：

人工心脏主体、气瓶组件、阀门组件、控制组件和监控组件；

所述监控组件与所述人工心脏主体连接，用于监控所述人工心脏主体的状态参数并将所述状态参数发送至所述控制组件；

所述气瓶组件包括：第一气瓶、第二气瓶和真空泵；

所述阀门组件包括：回吸阀和充气阀；

所述第一气瓶的第一接口通过所述真空泵与所述第二气瓶的第一接口连接，所述第一气瓶的第二接口通过所述充气阀与所述人工心脏主体连接，所述第二气瓶的第二接口通过所述回吸阀与所述人工心脏主体连接；

所述控制组件分别与所述真空泵、所述回吸阀和所述充气阀连接；

根据所述状态参数，确定所述人工心脏主体处于第一状态时，所述控制组件控制所述充气阀开启；

根据所述状态参数，确定所述人工心脏主体处于第二状态时，所述控制组件控制所述充气阀关闭，同时开启所述回吸阀；

根据所述状态参数，确定所述人工心脏主体处于第三状态时，所述控制组件控制所述回吸阀关闭。

根据本发明的第二方面，提供了一种人工心脏动力辅助设备的使用方法，所述方法包括：

获取状态参数；

根据所述状态参数，确定人工心脏主体处于第一状态时，控制充气阀开启；

根据所述状态参数，确定所述人工心脏主体处于第二状态时，控制所述充气阀关闭，同时开启回吸阀；

根据所述状态参数，确定所述人工心脏主体处于第三状态时，控制所述回吸阀关闭。

本发明实施例提供的一种人工心脏动力辅助设备及使用方法，包括人工心脏主体、气瓶组件、阀门组件、控制组件和监控组件；监控组件用于监控人工心脏主体的状态参数并将状态参数发送至控制组件，气瓶组件包括：第一气瓶、第二气瓶和真空泵；阀门组件包括：回吸阀和充气阀；第一气瓶通过真空泵与第二气瓶连接，第一气瓶通过充气阀与人工心脏主体连接，第二气瓶通过回吸阀与人工心脏主体连接，本发明实施例通过根据状态参数，在确定人工心脏主体处于不同状态时，由控制组件控制充气阀和回吸阀开启或关闭，以使得通过第一气瓶进行人工心脏主体的辅助射血，或通过第二气瓶进行人工心脏主体的辅助充血，由于气瓶组件的体积较小，运行较稳定，并可以由使用者置于体外随身携带，避免与血液直接接触。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种人工心脏动力辅助设备的结构框图；

图2是本发明实施例提供的一种人工心脏动力辅助设备的气路原理图；

图3是本发明实施例提供的一种心电图；

图4是本发明实施例提供的另一种人工心脏动力辅助设备的气路原理图；

图5是本发明实施例提供的一种人工心脏动力辅助设备的正视装配图；

图6是本发明实施例提供的一种人工心脏动力辅助设备的侧视装配图；

图7是本发明实施例提供的一种人工心脏动力辅助设备的俯视装配图；

图8是本发明实施例提供的一种人工心脏动力辅助设备的使用方法的步骤流程图。

具体实施方式

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作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。

下面通过列举几个具体的实施例详细介绍本发明提供的一种人工心脏动力辅助设备及使用方法。

参照图1，示出了本发明提供的一种人工心脏动力辅助设备的结构框图，人工心脏动力辅助设备包括：人工心脏主体10、气瓶组件20、阀门组件30、控制组件40和监控组件50；监控组件50与人工心脏主体10连接，用于监控人工心脏主体10的状态参数并将状态参数发送至控制组件40。

具体的，参照图2，示出了本发明提供的一种人工心脏动力辅助设备的气路原理图，气瓶组件20包括：第一气瓶201、第二气瓶202和真空泵203；阀门组件30包括：回吸阀301和充气阀302；第一气瓶201的第一接口通过真空泵203与第二气瓶202的第一接口连接，第一气瓶201的第二接口通过充气阀302与人工心脏主体10连接，第二气瓶202的第二接口通过回吸阀301与人工心脏主体10连接。

进一步的，控制组件(图2中未绘出)分别与真空泵203、回吸阀301和充气阀302连接；根据状态参数，确定人工心脏主体10处于第一状态时，控制组件控制充气阀302开启；根据状态参数，确定人工心脏主体10处于第二状态时，控制组件控制充气阀302关闭，同时开启回吸阀301；根据状态参数，确定人工心脏主体10处于第三状态时，控制组件控制回吸阀301关闭。

当病人患有先天性等其他心脏疾病，导致其心脏动力不足时，可以通过进行人工心脏移植，并通过人工心脏动力辅助设备为人工心脏提供动力，以便帮助心脏康复。

在本发明实施例中，人工心脏主体10可以设置在病人体内，以替代原有心脏的功能，达到泵血的目的，人工心脏主体10内部可以设置有多个球囊，多个球囊分别与人工心脏主体10的连接口连通，通过人工心脏动力辅助设备为球囊加压或减压，使得球囊膨胀或收缩，从而达到泵血的目的，采用球囊的设计，使得人工心脏动力辅助设备可以设置在病人体外，由病人随身携带，以避免目前人工心脏的诸多并发症，人工心脏主体10内部可以设置多个用于射血的球囊，且人工心脏主体10具有两个接口，分别与人工心脏动力辅助设备的回吸阀301和充气阀302连接，第一气瓶201可以通过充气阀302向人工心脏主体10内部的球囊充入气体，挤压人工心脏主体10，提高人工心脏主体10的射血能力，另外，第二气瓶202可以通过回吸阀301将人工心脏主体10内部的充入的气体抽出，避免对人工心脏主体10挤压，使人工心脏主体10快速回血，通过第一气瓶201和第二气瓶202对人工心脏主体10的充放气操作，使得对人工心脏主体10的泵血操作提供稳定的辅助动力，提高人工心脏的泵血能力。

需要说明的是，第一气瓶201的表压范围较小，略大于正常大气压，第二气瓶202的表压范围为负值，另外，监控组件50可以包括第一压力传感器501和第二压力传感器502，第一压力传感器501和第二压力传感器502分别与第一气瓶201和第二气瓶202连接，用于实时监测第一气瓶201和第二气瓶202的内部压力值，真空泵203是指利用机械、物理等方法对被连接容器进行抽气而获得真空的器件或设备。

在本发明实施例中，可以选用小型真空泵203与第一气瓶201和第二气瓶202进行连接，并且第一气瓶201和第二气瓶202的体积需满足便于随身携带的要求，以达到人工心脏动力辅助设备的体积的小型化，提高人工心脏动力辅助设备的便携性，进一步的，真空泵203在工作中不需要停机，仅需控制流量，第一气瓶201和第二气瓶202的工作状态为吸气和排气，设置在体外的各个气瓶可以通过连接管与设置在体内的人工心脏主体10连接。相对于纯机械式辅助增减压设备，气瓶组件的运行更加平稳，提高了人工心脏的稳定性。

在本发明实施例中，监控组件50可以用于监测人工心脏主体10的各个状态参数信息，如：心脏内部压力、心电图等，例如，监控组件50可以包括心电描记器，人工心脏主体10在每个心动周期中，伴随着生物电的变化，通过心电描记器从病人体表引出多种形式的电位变化的图形，即心电图。

需要说明的是，参照图3，示出了本发明提供的一种心电图，在一个心动周期中，人工心脏主体10可以进行一次射血和一次充血，并具有多种波段，本发明实施例中，监控组件50用于监控的状态参数对应心电图中的r波、t波和p波。其中，p波是指心脏的电激动从窦房结开始，由于窦房结位于右心房与上腔静脉的交界处，所以窦房结的激动首先传导到右心房，通过房间束传到左心房，形成心电图上的p波，p波代表了心房的激动。r波是指心脏的激动向下经希氏束、左右束枝同步激动左右心室形成波群，r波代表了心室的除极。t波代表了心室的复极，在r波主波向上的导联，t波应与r波方向相同，心电图上t波的改变受多种因素的影响。

因此，当根据状态参数包括的心电图，确定人工心脏主体10处于r波时，可以进一步确定人工心脏主体10处于射血期，此时控制组件控制充气阀302开启，由第一气瓶201向人工心脏主体10内充入气体，使得人工心脏主体10内部压力升高，以对人工心脏主体10辅助射血。

进一步的，当根据状态参数包括的心电图，确定人工心脏主体10处于t波时，可以进一步确定人工心脏主体10结束射血期，此时控制组件控制充气阀302关闭，并同时开启回吸阀301，使得第二气瓶202将人工心脏主体10内部的气体抽出，使得人工心脏主体10内部压力降低，以避免对人工心脏主体10挤压，使人工心脏主体10快速回血。

综上所述，本发明实施例提供的一种人工心脏动力辅助设备，包括人工心脏主体、气瓶组件、阀门组件、控制组件和监控组件；监控组件用于监控人工心脏主体的状态参数并将状态参数发送至控制组件，气瓶组件包括：第一气瓶、第二气瓶和真空泵；阀门组件包括：回吸阀和充气阀；第一气瓶通过真空泵与第二气瓶连接，第一气瓶通过充气阀与人工心脏主体连接，第二气瓶通过回吸阀与人工心脏主体连接，本发明实施例通过根据状态参数，在确定人工心脏主体处于不同状态时，由控制组件控制充气阀和回吸阀开启或关闭，以使得通过第一气瓶进行人工心脏主体的辅助射血，或通过第二气瓶进行人工心脏主体的辅助充血，由于气瓶组件的体积较小，运行较稳定，并可以由使用者置于体外随身携带，避免与血液直接接触。

可选的，参照图4，示出了本发明提供的另一种人工心脏动力辅助设备的气路原理图，气瓶组件20还包括：第三气瓶204；阀门组件30还包括：补气阀303；第三气瓶204通过补气阀303与第一气瓶201的第三接口连接；控制组件控制补气阀303开启或关闭。

在本发明实施例中，当气瓶组件20与人工心脏主体10的距离小于预设距离时，空气的流动速度可以达到人工心脏正常使用目的，但是当气瓶组件20与人工心脏主体10的距离大于预设距离时，此时空气的流动速度无法达到人工心脏正常使用目的，因此需要增加额定压力值较大的第三气瓶204，通过第三气瓶204向第一气瓶201补气，同时也可以向第二气瓶202进行补气。但无第三气瓶204时，只能通过第二气瓶202进行补气。

需要说明的是，监控组件50可以包括第三压力传感器503，第三压力传感器503与第三气瓶204连接，用于实时监测第三气瓶204的内部压力值，

可选的，参照图4，阀门组件30还包括：放气阀305；放气阀305与第一气瓶201的第四接口连接；控制组件控制放气阀305开启或关闭。

在实际应用中，相同的压力和温度下，惰性气体(如氦气)的流动速度高于空气，因此，第三气瓶204中可以存储有惰性气体，当气瓶组件20与人工心脏主体10的距离大于预设距离时，使用惰性气体可提高人工心脏动力辅助设备的反应速度。但人工心脏动力辅助设备组装完毕后，各个部件的内部都是空气，需要利用放气阀305将空气排出设备，并使用惰性气体代替，当气瓶组件的气路管路长度较短时，也可以直接使用空气，使用空气不需要排气流程。

可选的，第三气瓶204中的气体为惰性气体，其排气流程可以分为如下步骤：

步骤a1，堵住人工心脏主体10的入口，控制组件控制真空泵203启动，使得第二气瓶202中的初始气体经真空泵203流入第一气瓶201，第一气瓶201的压力升高。

步骤a2，当所述第一气瓶201中的压力达到第一预设阈值时，控制组件控制放气阀305开启。

步骤a3，当所述第一气瓶201中的压力达到第二预设阈值时，控制组件控制放气阀305关闭，并控制充气阀302和回吸阀301开启，使得气体从第一气瓶201经充气阀302、回吸阀301流入第二气瓶202，其中第二预设阈值可以为略高于大气环境压力的压力值。

步骤a4，预设时间后，控制组件控制补气阀303开启，第三气瓶204中的惰性气体经补气阀303流入第一气瓶201。

步骤a5，当所述第一气瓶201中的压力达到第三预设阈值时，控制组件控制补气阀303、充气阀302和回吸阀301关闭。

步骤a6，循环进行步骤a2至步骤a5预设次数。

步骤a7，当第一气瓶201和第二气瓶202中的惰性气体含量达到预设值时，控制组件控制真空泵203关闭。

因此，通过一定次数的循环放弃，通过放气阀305不断放气，实现气路中空气的排出。

可选的，参照图4，阀门组件30还包括：减压阀306；减压阀306设置在第三气瓶204与补气阀303之间；控制组件控制减压阀306开启或关闭。

在本发明实施例中，减压阀306是通过将进口压力减至某一需要的出口压力，并依靠介质本身的能量，使出口压力自动保持稳定的阀门，减压阀306是第三气瓶204的安全保障元件，可以保障第三气瓶204的使用安全，避免第三气瓶204因故障而导致输出的压力值过大。

可选的，参照图4，阀门组件30还包括：溢流阀307；溢流阀307与第一气瓶201的第五接口连接；控制组件控制溢流阀307开启或关闭。

在本发明实施例中，在第三气瓶204向第一气瓶201进行补气操作时，若第一气瓶201中的压力高于设计的最高压力时，则溢流阀307会自动打开，以保证安全。

可选的，第一气瓶201的额定压力范围为10千帕至60千帕；第二气瓶202的额定压力范围为-5千帕至-60千帕；第三气瓶204的额定压力范围为5兆帕至20兆帕。第二气瓶202为负压气瓶，第三气瓶204的额定压力范围远大于第一气瓶201的额定压力，通过第一气瓶201、第二气瓶202和第三气瓶204的配合，实现了对气路中空气的排出和对人工心脏主体10的动力辅助，且气瓶组件的工作状态较为平稳，平均功耗低，提高了人工心脏的可靠性和使用寿命。

可选的，状态参数包括人工心脏主体的心电图信息。在本发明实施例中，控制模块可以根据监测到的人工心脏主体的心电图信息，确定人工心脏主体当前处于何种心电波段，以进行对相应阀门组件30的控制，使得通过气瓶组件20实现对人工心脏主体的辅助射血和辅助充血。

进一步的，参照图5，示出了本发明提供的一种人工心脏动力辅助设备的正视装配图，人工心脏动力辅助设备中的各个元器件可以集成安装设置在基板60上，其中监控组件50包括的压力监测电路板504和心电监测电路板505可以设置在基板的表面，利于其进行散热。通过合理的布局尽可能的减小人工心脏动力辅助设备的体积。

进一步的，参照图6，示出了本发明提供的一种人工心脏动力辅助设备的侧视装配图，第一气瓶201、第二气瓶202可以并排设置在基板60的侧边，以减小整个设备的体积，另外也可以方便对第一气瓶201、第二气瓶202进行更换。

另外，参照图7，示出了本发明提供的一种人工心脏动力辅助设备的俯视装配图，可以在基板60的另一侧边设置对应的各个阀门组件30和监控组件50包括的第一压力传感器501和第二压力传感器502。其中接口a与人工心脏主体10的入口连接，回吸阀301和充气阀302并排设置在同向的一侧，放气阀305和补气阀303并排设置在同向的另一侧，并对应设置补气消音器601和放气消音器602，以降低在补气和放气时产生的噪音。

在另一种实施方式中，还可以在第一气瓶201和第二气瓶202之间并联设置两个真空泵203或串联设置两个真空泵203，两个真空泵203串联设计时，可提高第一气瓶201和第二气瓶202的真空度，两个真空泵203并联设计时，在患者平静时，两个真空泵203可交替运行，当患者心脏活动剧烈时，两个真空泵203可同时工作，可进一步提高设备的可靠性，利于能量控制，延长电池供电使用时间。进一步的，还可以设置如四个真空泵203，两个真空泵203串联，两两串联后再并联，可同时达到两种目的，本发明实施例对此不作限定。

综上所述，本发明实施例提供的一种人工心脏动力辅助设备，包括人工心脏主体、气瓶组件、阀门组件、控制组件和监控组件；监控组件用于监控人工心脏主体的状态参数并将状态参数发送至控制组件，气瓶组件包括：第一气瓶、第二气瓶和真空泵；阀门组件包括：回吸阀和充气阀；第一气瓶通过真空泵与第二气瓶连接，第一气瓶通过充气阀与人工心脏主体连接，第二气瓶通过回吸阀与人工心脏主体连接，本发明实施例通过根据状态参数，在确定人工心脏主体处于不同状态时，由控制组件控制充气阀和回吸阀开启或关闭，以使得通过第一气瓶进行人工心脏主体的辅助射血，或通过第二气瓶进行人工心脏主体的辅助充血，由于气瓶组件的体积较小，运行较稳定，并可以由使用者置于体外随身携带，避免与血液直接接触。

参照图8，示出了本发明提供的一种人工心脏动力辅助设备的使用方法的步骤流程图，所述方法包括以下步骤：

步骤810，获取状态参数。

在该步骤中，监控组件可以用于监测人工心脏主体的各个状态参数信息，如：心脏内部压力、心电图等，例如，监控组件可以包括心电描记器，人工心脏主体在每个心动周期中，伴随着生物电的变化，通过心电描记器从病人体表引出多种形式的电位变化的图形，即心电图。

步骤820，根据所述状态参数，确定人工心脏主体处于第一状态时，控制充气阀开启。

在该步骤中，当根据状态参数包括的心电图，确定人工心脏主体处于r波时，并结合气压、人工心脏主体的活动规律等信息，可以进一步确定人工心脏主体处于射血期，此时控制组件控制充气阀开启，由第一气瓶向人工心脏主体内充入气体，使得人工心脏主体内部压力升高，以对人工心脏主体辅助射血。

步骤830，根据所述状态参数，确定所述人工心脏主体处于第二状态时，控制所述充气阀关闭，同时开启回吸阀。

在该步骤中，当根据状态参数包括的心电图，确定人工心脏主体处于t波时，并结合气压、人工心脏主体的活动规律等信息，可以进一步确定人工心脏主体结束射血期，此时控制组件控制充气阀关闭，并同时开启回吸阀，使得第二气瓶将人工心脏主体内部的气体抽出，使得人工心脏主体内部压力降低，以避免对人工心脏主体挤压，使人工心脏主体快速回血。

步骤840，根据所述状态参数，确定所述人工心脏主体处于第三状态时，控制所述回吸阀关闭。

在该步骤中，确定人工心脏主体处于第三状态时，即人工心脏主体处于减慢充盈期，此时关闭回吸阀，等待进入下一个心动周期。

可选的，在本发明实施例的另一种实现方式中，还可以包括以下子步骤：

步骤b1，当所述第一气瓶和所述第二气瓶中的气体为空气时，关闭所述人工心脏主体的入口，并开启真空泵。

步骤b2，当所述第一气瓶中的压力达到第一预设阈值时，控制放气阀开启。

步骤b3，当所述第一气瓶中的压力达到第二预设阈值时，控制所述放气阀关闭，并控制所述充气阀和所述回吸阀开启。

在该步骤中，可以使得气体从第一气瓶经充气阀、回吸阀流入第二气瓶，其中第二预设阈值可以为略高于大气环境压力的压力值。

步骤b4，预设时间后，控制补气阀开启，由所述第三气瓶向将惰性气体导入所述第一气瓶。

步骤b5，当所述第一气瓶中的压力达到第三预设阈值时，控制所述补气阀、所述充气阀和所述回吸阀关闭，并进入步骤b2；

步骤b6，当所述第一气瓶和所述第二气瓶中的惰性气体含量达到预设值时，控制所述真空泵关闭。

因此，通过一定次数的循环放弃，通过放气阀305不断放气，实现气路中空气的排出。

综上所述，本发明实施例提供的一种人工心脏动力辅助设备使用方法，包括获取状态参数；根据状态参数，确定人工心脏主体处于第一状态时，控制充气阀开启；根据状态参数，确定人工心脏主体处于第二状态时，控制充气阀关闭，同时开启回吸阀；根据状态参数，确定人工心脏主体处于第三状态时，控制回吸阀关闭，本发明实施例通过根据状态参数，在确定人工心脏主体处于不同状态时，由控制组件控制充气阀和回吸阀开启或关闭，以使得通过第一气瓶进行人工心脏主体的辅助射血，或通过第二气瓶进行人工心脏主体的辅助充血，由于气瓶组件的体积较小，运行较稳定，并可以由使用者置于体外随身携带，避免与血液直接接触。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。