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、动力辅助组件、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；

所述动力辅助组件包括气缸；所述阀门组件包括：控制阀；

所述气缸通过所述控制阀与所述人工心脏主体连接；

所述控制组件分别与所述动力辅助组件和所述控制阀连接；

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控制阀开启，并控制所述动力辅助组件缩小所述气缸的容积；

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动力辅助组件扩大所述气缸的容积；

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动力辅助组件停止扩大所述气缸的容积。

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，开启控制阀，并控制动力辅助组件缩小气缸的容积；

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，控制所述动力辅助组件扩大所述气缸的容积；

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，控制所述动力辅助组件停止扩大所述气缸的容积。

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、动力辅助组件、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，动力辅助组件包括气缸；阀门组件包括：控制阀；气缸通过控制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，由动力辅助组件改变气缸的容积，从而进行人工心脏主体的辅助射血或辅助充血，由于动力辅助组件的结构简单，运行较稳定，并可以由使用者置于体外随身携带，避免了与血液直接接触。

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动力辅助组件的剖面图；

图4是本发明实施例提供的一种心电图；

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、动力辅助组件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，动力辅助组件20包括气缸201；阀门组件30包括：控制阀301，气缸201通过控制阀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)分别与动力辅助组件20和控制阀301连接；根据状态参数，确定人工心脏主体10处于第一状态时，控制组件控制控制阀301开启，并控制动力辅助组件20缩小气缸201的容积；根据状态参数，确定人工心脏主体10处于第二状态时，控制组件控制动力辅助组件20扩大气缸201的容积，根据状态参数，确定人工心脏主体10处于第三状态时，控制组件控制动力辅助组件20停止扩大气缸201的容积。

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，人工心脏动力辅助设备可以设置在病人体外，由病人随身携带，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具有一个接口，与人工心脏动力辅助设备的控制阀301连接，动力辅助组件20通过缩小气缸201的容积可以由控制阀301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，动力辅助组件20通过扩大气缸201的容积可以由控制阀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，通过动力辅助组件20对气缸201容积的改变从而完成对人工心脏主体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，监控组件50可以包括第一压力传感器501，第一压力传感器501与气缸201连接，用于实时监测气缸201的内部压力值，动力辅助组件20与气缸201连接，通过动力辅助组件20的动作而改变气缸201的容积大小，例如，动力辅助组件20可以为带有气缸的气泵。

在本发明的一种实施方式中，参照图3，示出了本发明提供的一种动力辅助组件的剖面图，动力辅助组件20可以为一种活塞式泵，包括：气缸201、驱动电机202、联轴器203、曲轴204、连杆205、轴承206和活塞207，其中，驱动电机202的驱动轴通过联轴器203与曲轴204连接，曲轴204通过连杆205与设置在气缸201内的活塞207连接，活塞207与连杆205之间通过轴承206连接，气缸201的顶端设置有心脏管路接口208，心脏管路接口208通过控制阀301与人工心脏主体10连接，通过驱动电机202的驱动，曲轴204和连杆205可以带动活塞207上下运动，从而改变气缸201内的容积，当气缸201的容积增大时，会通过控制阀301抽出人工心脏主体10内部的球囊中的气体，使人工心脏主体10快速回血，当气缸201的容积减小时，会通过控制阀301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。

在满足工作要求的情况下，活塞式泵的体积可以设计很小，且活塞式泵的结构简单，缓冲效果较好，运行平稳，能够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，并且人工心脏动力辅助设备可以设置在病人体外，避免了与血液直接接触，降低了对人工心脏造成的损害。

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4，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，此时控制组件控制控制阀301开启，并控制动力辅助组件20缩小气缸201的容积，向人工心脏主体10内部的球囊充入气体，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，此时控制组件控制控制动力辅助组件20扩大气缸201的容积，由气缸201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、动力辅助组件、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，动力辅助组件包括气缸；阀门组件包括：控制阀；气缸通过控制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，由动力辅助组件改变气缸的容积，从而进行人工心脏主体的辅助射血或辅助充血，由于动力辅助组件的结构简单，运行较稳定，并可以由使用者置于体外随身携带，避免了与血液直接接触。

可选的，参照图2，动力辅助组件还包括：气瓶209；阀门组件30还包括：补气阀302；气瓶203通过补气阀302与气缸201连接；控制组件控制补气阀302开启或关闭。

在本发明实施例中，当动力辅助组件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，此时可以不需要气瓶209，由气缸201通过补气阀302从外界空气中进行补气，但是当动力辅助组件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气瓶209，通过气瓶209向气缸201补气。

需要说明的是，监控组件50可以包括第二压力传感器502，第二压力传感器502与气瓶209连接，用于实时监测气瓶209的内部压力值，

可选的，参照图2，阀门组件30还包括：放气阀303；放气阀303与气缸201连接；控制组件控制放气阀303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，气瓶209中可以存储有惰性气体，当动力辅助组件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303将空气排出设备，并使用惰性气体代替，当动力辅助组件20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，气瓶209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，当所述气缸中的气体为空气时，所述控制组件关闭所述控制阀。

步骤a2，当所述气缸中的压力达到第一预设阈值时，所述控制组件控制所述动力辅助组件缩小所述气缸的容积，并控制所述放气阀开启。

步骤a3，当所述气缸的容积最小时，所述控制组件控制所述放气阀关闭。

步骤a4，所述控制组件控制所述补气阀开启，并控制所述动力辅助组件扩大所述气缸的容积，将所述气瓶中的惰性气体通过所述补气阀导入所述气缸。

步骤a5，当所述气缸的容积最大时，所述控制组件控制所述补气阀关闭，并进入所述控制组件控制所述动力辅助组件缩小所述气缸的容积，并控制所述放气阀开启的步骤，直至当所述气缸中的惰性气体含量达到预设值时停止。

因此，通过一定次数的循环放弃，通过放气阀303不断放气，实现气路中空气的排出。

可选的，参照图2，阀门组件30还包括：减压阀304；减压阀304设置在气瓶209与补气阀303之间；控制组件控制减压阀304开启或关闭。

在本发明实施例中，减压阀304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304是气瓶209的安全保障元件，可以保障气瓶209的使用安全，避免气瓶209因故障而导致输出的压力值过大。

可选的，参照图2，阀门组件30还包括：溢流阀305；溢流阀305与气缸201连接；控制组件控制溢流阀305开启或关闭。

在本发明实施例中，在气瓶209向气缸201进行补气操作时，若气缸201中的压力高于设计的最高压力时，则溢流阀305会自动打开，以保证安全。其中，优选的，气瓶209的额定压力范围为5兆帕至20兆帕。

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，使得通过动力辅助组件20实现对人工心脏主体的辅助射血和辅助充血。

可选的，动力辅助组件20包括活塞式气泵、波纹管式气泵中的任意一种。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、动力辅助组件、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，动力辅助组件包括气缸；阀门组件包括：控制阀；气缸通过控制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，由动力辅助组件改变气缸的容积，从而进行人工心脏主体的辅助射血或辅助充血，由于动力辅助组件的结构简单，运行较稳定，并可以由使用者置于体外随身携带，避免了与血液直接接触。

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使用方法的步骤流程图，所述方法包括以下步骤：

步骤510，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520，根据所述状态参数，确定人工心脏主体处于第一状态时，开启控制阀，并控制动力辅助组件缩小气缸的容积。

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，此时控制组件控制控制控制阀301开启，并控制动力辅助组件20缩小气缸201的容积，向人工心脏主体10内部的球囊充入气体，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。

步骤530，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，控制所述动力辅助组件扩大所述气缸的容积。

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，此时控制组件控制动力辅助组件20扩大气缸201的容积，由气缸201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。

步骤540，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，控制所述动力辅助组件停止扩大所述气缸的容积。

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，此时停止扩大气缸的容积，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，当所述气缸中的气体为空气时，关闭所述控制阀。

步骤b2，当所述气缸中的压力达到预设阈值时，控制所述动力辅助组件缩小所述气缸的容积，并控制放气阀开启。

步骤b3，当所述气缸的容积最小时，控制所述放气阀关闭。

在该步骤中，可以使得惰性气体从气瓶经补气阀流入气缸。

步骤b4，控制补气阀开启，并控制所述动力辅助组件扩大所述气缸的容积，将气瓶中的惰性气体通过所述补气阀导入所述气缸。

步骤b5，当所述气缸的容积最大时，控制所述补气阀关闭，并进入控制所述动力辅助组件缩小所述气缸的容积，并控制所述放气阀开启的步骤，直至当所述气缸中的惰性气体含量达到预设含量值时停止。

因此，通过一定次数的循环放弃，通过放气阀303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，开启控制阀，并控制动力辅助组件缩小气缸的容积；根据状态参数，确定人工心脏主体处于第二状态时，控制动力辅助组件扩大气缸的容积；根据状态参数，确定人工心脏主体处于第三状态时，控制动力辅助组件停止扩大所述气缸的容积，本发明通过根据状态参数，在确定人工心脏主体处于不同状态时，由动力辅助组件改变气缸的容积，从而进行人工心脏主体的辅助射血或辅助充血，由于动力辅助组件的结构简单，运行较稳定，并可以由使用者置于体外随身携带，避免了与血液直接接触。

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。