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泵血裝置.pdf

摘要
申請專利號:

CN201080030414.9

申請日:

2010.07.06

公開號:

CN102548593B

公開日:

2014.10.29

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效號牌文件類型代碼:1604號牌文件序號:101322513962IPC(主分類):A61M 1/10專利申請號:2010800304149申請日:20100706|||公開
IPC分類號: A61M1/10; F04B43/12 主分類號: A61M1/10
申請人: 沙特阿拉伯國王大學
發明人: A·F·阿爾-哈爾比
地址: 沙特阿拉伯利雅得
優先權: 2009.07.06 SA 109300439
專利代理機構: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038 代理人: 董敏
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201080030414.9

授權公告號:

102548593B||||||

法律狀態公告日:

2014.10.29|||2012.09.05|||2012.07.04

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開一種泵血裝置(10),其包括:具有至少部分的U形壁的空腔(20),所述至少部分的U形壁包括兩個筆直區域和連接該兩個筆直區域的弓形區域;以及U形管(30),其至少部分地與空腔(20)的至少部分U形壁對準,從而為U形管(30)提供支撐,其中U形管(30)包括由半圓區域(34)連接的第一和第二筆直區域(32a,32b)。泵血裝置(10)還包括能繞半圓區域(34)的中心點(M)旋轉的臂(50),其中所述臂(50)保持彼此具有一定距離的第一和第二輪(60a,60b),以使得當臂(50)旋轉時,輪沿著U形管滾動、同時給U形管(30)施加壓力,其中所述空腔(20)的U形壁的弓形區域包括凹陷部分(80),以使得臂(50)的輪(60)在凹陷部分(80)處給管(30)施加較小的壓力,并且當臂(50)旋轉時產生脈動的血液流。

權利要求書

1: 一種泵血裝置 (10), 所述泵血裝置包括 : 具有至少部分的 U 形壁的空腔 (20), 所述至少部分的 U 形壁包括兩個筆直區域和連接 所述兩個筆直區域的弓形區域 ; 用于輸送血液的可變形材料制成的 U 形管 (30), 所述 U 形管至少部分地與所述空腔 (20) 的至少部分 U 形壁對準, 從而為所述 U 形管 (30) 提供支撐, 其中, 所述 U 形管 (30) 包 括由半圓區域 (34) 連接的第一筆直區域和第二筆直區域 (32a, 32b) ; 以及 能繞所述半圓區域 (34) 的中心點 (M) 旋轉的臂 (50), 其中, 所述臂 (50) 保持彼此具有 一定距離的第一輪和第二輪 (60a, 60b), 以使得當所述臂 (50) 旋轉時, 所述第一輪和第二 輪 (60a, 60b) 沿著所述 U 形管 (30) 滾動, 由此給所述 U 形管 (30) 施加壓力, 其中, 所述空腔 (20) 的 U 形壁的弓形區域包括凹陷部分 (80), 并且其中, 所述弓形區域 和所述凹陷部分被布置為使得所述第一輪和第二輪 (60a, 60b) 中的其中一個在所述凹陷 部分 (80) 處施加的壓力小于所述第一輪和第二輪 (60a, 60b) 中的所述其中一個在所述凹 陷部分 (80) 以外位置處的弓形區域處的 U 形管上施加的壓力, 由此在所述臂 (50) 旋轉時 在所述 U 形管 (30) 內產生脈動血液流。
2: 根據權利要求 1 所述的泵血裝置 (10), 其中, 所述臂 (50) 包括帶有所述第一輪 (60a) 的第一臂 (50a) 和帶有所述第二輪 (60b) 的第二臂 (50b), 以使得所述第一臂和第二 臂 (50a, 50b) 的一個端部安裝在引擎頭 (40) 上, 并且所述第一輪和第二輪 (60a, 60b) 安裝 在與所述第一臂和第二臂 (50, 50b) 的所述一個端部相對的端部處。
3: 根據權利要求 1 或 2 所述的泵血裝置 (10), 還包括相對所述 U 形壁的凹陷部分 (80) 形成的空白空間 (70), 其中, 所述管 (30) 沒有形成在所述空白空間 (70) 中。
4: 根據前面任一權利要求所述的泵血裝置 (10), 其中, 所述凹陷部分 (80) 包括可動對 準件 (80), 所述可動對準件沿著遠離所述中心點 (M) 的方向能夠運動。
5: 根據權利要求 4 所述的泵血裝置 (10), 其中, 所述對準件 (80) 包括用于指示所述對 準件 (80) 與所述 U 形管 (30) 之間距離的指示器 (12)。
6: 根據前面任一權利要求所述的泵血裝置 (10), 其中, 所述凹陷部分 (80) 包括適合血 液流所期望的壓力輪廓的深度輪廓。
7: 根據前面任一權利要求所述的泵血裝置 (10), 還包括被構造成調節所述臂 (50) 的 轉速以模仿自然心臟脈動的控制單元。
8: 一種心肺旁通裝置, 所述心肺旁通裝置包括根據前面任一權利要求所述的泵血裝 置。

說明書


泵血裝置

    技術領域 本發明涉及一種泵血裝置, 更特別地, 涉及一種在心臟手術期間使用的用于提供 人工心臟的心肺旁通裝置。
     背景技術 在心臟手術期間, 正常情況下由心臟泵送的血液在手術過程中從身體引流到泵送 裝置 ( 泵送機 ), 所述泵送裝置被構造為提供通常由自然心臟提供的人體內的血液循環。 人 工心臟在手術期間必須維持血液流動, 直到手術結束后自然心臟被再次激活為止。
     在心臟手術期間心臟脈動被解除, 自然心臟完全停止泵血, 從而醫生能進行手術 工作。 但是, 由于人體需要血液來維持生命, 因此血液由外部泵血裝置進行循環以提供全身 的血液循環, 并且泵血裝置必需起到自然心臟的作用。 為了提供脈動的血液流動, 現有系統 要模仿自然的血液流動。但是, 這些系統不能提供心臟的自然脈動行為。例如, 一個可用方 案是通過控制泵送速度 ( 例如, 通過在快慢泵送速度之間交替 ) 將血液流動從連續 ( 非脈 動 ) 模式變為脈動模式。這些系統在手術期間模仿人體內的自然血液脈動, 但是不能提供 真正的脈動波。這些系統的另一個缺點是它們需要不斷地改變泵送速度 ( 例如, 泵送引擎 的轉速 ), 并且因此這些系統不能在恒定運轉模式下工作, 從而增加了這些裝置的磨損和損 耗。
     因此, 需要一種既提供與自然脈動血液流動盡可能相似的脈動血液流動、 又在恒 定運行模式下運行的泵血裝置。因此, 本發明的目標是提供一種通過簡單手段就能產生脈 動血液流動的泵血裝置。
     發明內容
     根據本發明, 權利要求 1 所述的泵血裝置解決上述問題。權利要求 2 至 7 提供權 利要求 1 的泵送裝置的具體有利方案。本發明還覆蓋根據權利要求 8 所述的一種心肺旁通 裝置。
     根據本發明的泵血裝置包括 : 具有至少部分 U 形壁的空腔, 所述至少部分 U 形壁包 括至少兩個筆直區域和連接所述兩個筆直區域的弓形 ( 或彎曲 ) 區域 ; 以及可變形材料制 成的 U 形 ( 或彎曲 ) 管, 所述 U 形管至少部分地與空腔的至少部分 U 形壁對準從而為 U 形 管提供支撐, 其中 U 形管包括由半圓區域或實質上呈扇形的區域連接的第一和第二筆直區 域。泵血裝置還包括繞半圓區域的中心點旋轉的臂, 其中所述臂保持彼此具有一定距離的 第一和第二輪, 以使得當所述臂旋轉時, 輪沿著 U 形管滾動、 同時給 U 形管施壓。空腔的 U 形壁的弓形區域包括凹陷部分, 以使得臂上的輪在凹陷部分處的管上施加的壓力小于在凹 陷部分以外的管上施加的壓力, 并且當臂旋轉時產生脈動血液流動。 因此, 通過輪在進入凹 陷部分時施加的減小的壓力、 以及在離開凹陷部分時增大的壓力來產生脈動血液流動。
     在其他實施例中, 臂包括帶有第一輪的第一臂和帶有第二輪的第二臂, 以使得所 述臂的一端被安裝在引擎頭上, 并且第一和第二輪安裝在與所述臂的上述端相對的另一端上。泵血裝置還可以包括相對 U 形壁的凹陷部分形成的空白空間, U 形管不沿著所述空白 空間延伸。 在其他實施例中, 凹陷部分包括可動對準件, 所述可動對準件沿著遠離中心點的 方向可動、 或者可選地形成為具有適合血液流動所期望的壓力輪廓的深度輪廓。對準件還 可以包括用于指示對準件和 U 形管之間距離的指示器。泵血裝置還可以包括被構造為調節 臂的轉速以模仿自然心臟脈動的控制單元。 其他實施例還涉及到包括泵血裝置的心肺旁通 裝置。 附圖說明
     通過下文的詳細說明和所附附圖, 本發明將變得更為明白, 其中。
     圖 1 示出常規的泵血裝置 ;
     圖 2 示出根據本發明的處于關閉位置從而產生連續血液流動的泵血裝置 ;
     圖 3 示出處于打開位置從而產生間歇脈動血液流動的圖 2 中的泵血裝置。 具體實施方式
     圖 1 示出在心臟手術期間提供非脈動血液流動的常規血泵的頭部, 其中僅通過改 變泵送引擎的速度來產生脈動血液流動。所示的血泵包括具有空腔 20( 真空空間 ) 的泵頭 11, 所述空腔 20 包括具有半圓部分 25 和相對空白空間 70 的倒轉 U 形。具有入口 12 和出 口 14 的管 30 被設成用于將來自人體的血液通過入口 12 流過空腔 20, 然后通過出口 14 返 回人體。管 30 也具有 U 形, 以使得其被 U 形空腔 20 支撐, 所述空腔 20 也為管 30 提供支持 (backing)。管 30 不沿著空白空間 70 延伸, 而只是沿著空腔 20 的內壁的 U 形部分延伸。
     泵的引擎 ( 圖中未示出 ) 使引擎頭 40 繞 U 形管 30 的半圓部分的中點 M( 中心點 ) 旋轉。在引擎頭上安裝有兩個延伸臂 50a, 50b, 以使得在引擎旋轉時兩臂 50a, 50b 繞中心 點 M 循環。每個臂 50a, 50b 包括在其遠離中心點 M 的端部部分處的輪 60a, 60b, 以使得在 引擎頭 40 和臂 50a, 50b 一起旋轉時輪 60 對管 30 施壓, 這是因為管 30 由空腔 20 的內壁支 撐。因此, 管 30 被設置在輪 60 和內真空壁 20 之間, 并且由可變形材料 ( 例如, 橡膠材料 ) 制成, 以在輪 60 所施加的壓力下發生變形。通過引擎頭 40 的旋轉, 所述兩臂循環, 從而給 管 30 施壓, 該壓力隨著沿管 30 的旋轉而變化, 以將血液從入口 12( 來自人體 ) 泵送到出口 14( 至人體 )。
     因此, 圖 1 所示的血泵產生恒定的非脈動血液流, 這是因為在任何時刻兩輪 60a, 60b 中的至少一個都與管 30 相接觸, 由此使管發生變形并且將管 30 內的血液推向泵 11 的 出口 14。因為管 30 只沿著空腔的 U 形部分延伸, 而沒有穿過圖 1 中所示的倒 U 形的空白空 間 70, 所以該空白空間 70 不會對恒定的非脈動血液流產生影響。 如果第一輪 60a 在空白空 間 70 內, 則第二輪 60b 繼續使管 30 發生變形, 由此對管 30 中所含的血液產生壓力, 并將血 液朝向出口 14 輸送。
     因此, 圖 1 所示的血泵只有通過調節引擎頭 40 的速度以在快慢運動階段之間交替 ( 即旋轉臂繞中心點 M 的角速度變化 ) 才能產生脈動血液流。因此, 只有通過改變運行模 式, 才能由圖 1 的系統在手術期間提供模仿脈動流動的血液流。
     本發明提供一種新的技術方案在手術期間為人體提供脈動血液, 而不用干涉泵送 引擎的速度。圖 2 示出根據本發明一個實施例的在心臟手術期間使用的血泵的頭部, 其中可動 可調節部件 ( 對準件 ) 處于閉合位置, 從而以與圖 1 的裝置相同的方式產生恒定的非脈動 血液流。如果可調節部件處于打開位置, 則產生將在圖 3 中描述的脈動流。圖 2 的裝置具 有多個與圖 1 的裝置共同的特征, 以使得此處可以省卻對共同部件的重復描述。
     圖 2 所示的泵血裝置也包括具有 U 形內壁的空腔 20, 所述空腔 20 包括兩個筆直區 域以及連接所述兩個筆直區域的弓形區域。弓形區域至少部分地包括半圓部分 25, 如圖 1 所示。泵血裝置 10 還包括 U 形管 30, 所述 U 形管 30 包括通過半圓區域 34 連接的第一和第 二筆直區域 32a 和 32b。如圖 1 所示, 管 30 至少部分地與空腔 20 的 U 形內壁對準, 從而為 U 形管 30 提供支撐 ( 即支持 ), 以使得管 30 僅沿著空腔 20 的 U 形延伸, 而不在倒 U 形的空 白空間 70 處形成。
     另外, 圖 2 的泵送裝置還包括繞管 30 的半圓區域 34 的中心點 M 可旋轉地安裝的臂 50, 其中, 臂 50 保持彼此具有一定距離的第一和第二輪 60a, 60b, 以使得當臂 50 旋轉時, 輪 60 沿著 U 形管滾動、 同時給 U 形管施壓。泵送裝置 10 還包括血液入口 12 和血液出口 14, 以使得當臂 50 繞中心點 M 順時針旋轉時, 血液從入口 12 被送到出口 14。因為在任何時刻 兩輪 60 中的至少一個都與管 30 接觸、 由此使管 30 變形, 所以滾動輪 60 繞著管 30 的半圓 區域 34 沿順時針方向推拉血液, 并且產生恒定的 ( 非脈動 ) 流動。在另一實施例中, 臂 50 的逆時針旋轉用于沿反方向操作所述泵, 即從出口 14 向入口 12 泵送血液。可選地, 臂 50 還可以包括第一和第二臂 50a, 50b, 如圖 1 所示那樣。 與圖 1 所示的泵血裝置相比, 圖 2 的泵血裝置 10 包括對準件 80, 所述對準件 80 可 動并可調節以提供空腔 20 的 U 形內壁的半圓內壁, 以使得當輪 60 在管 30 的與對準件 80 相對的一側上滾動時, 管 30 與對準件 80 接觸, 并且由此在管 30 內產生壓力。
     圖 3 示出與圖 2 所示相同的血泵 ( 泵血裝置 10) 的頭部, 但是其中, 可動對準件 50 移動到打開位置, 從而提供心臟手術期間使用的間歇的脈動血液流。
     與圖 2 的泵血裝置相比, 對準件 80 沿著遠離中心點 M 的方向移動, 從而在對準件 80 和管 30 之間出現敞開空間 85, 并且與圖 2 所示的情形相比, 管 30 不再由對準件 80 支撐。 因此, 當輪 60 在管 30 上滾動并到達敞開空間 85 的位置時, 輪 60 在該位置不會使管 30 發 生變形, 并且因此也緩和了管 30 內的壓力。特別地, 如果例如第二輪 60b 到達與對準件 80 相對的位置, 則第一輪 60a 處于空白空間 70 的區域, 從而第一輪 60a 也不會給管 30 施壓。 結果, 當第二輪 60b 經過敞開空間 85 并且第一輪 60a 經過空白空間 70 時, 血液壓力得到緩 和。當第二輪 60b 再次到達管 30 的由空腔 20 的 U 形內壁支撐的點 87 時, 管 30 將再次發 生變形并且血壓再次上升, 從而產生脈動的血液流。因此, 旋轉臂 50 通過在低壓狀態和高 壓狀態之間交替在血液流 ( 脈動血液流 ) 中產生交替的高低壓相, 其中, 在低壓狀態中輪 60 中的其中一個位于對準件 80 處 ( 或者在敞開空間 85 處 ), 在高壓狀態中一個輪 60 位于對 準件 80 外側。
     因此, 本發明的實施例使用兩項技術。除圖 1 所示的引擎頭之外, 還在空腔 20 的 與 U 形空白空間 70 相對的弓形區域中增加對準件 80, 所述對準件 80 可以移動以與管 30 脫 離接觸。對準底部 90 被用于上下移動對準件 80, 并且在輪 60 同時經過空白空間 70 和自由 空間 85 時 ( 脈動血液流的低壓相 ), 通過調節對準件離開對準位置 ( 與內壁對準形成半圓 形的位置 ), 使管 30 內的血壓下降。 該方案具有的優點是能夠通過臂 50 的角速度容易地調
     節所期望的脈動頻率 ( 脈動頻率是每分鐘轉數的兩倍, 這是因為每一圈轉動產生兩次人工 心臟的跳動 )。
     在其他實施例中, 對準件 80 可以設有指示與原始位置的距離的指示器 12, 所述指 示器 12 在運行期間使用以進一步改善所產生的血壓功率。例如, 當對準件 80 非常接近管 30 時, 脈動血液的高低壓相之間的差值非常小, 當對準件與管 30 的距離增大時, 血液的高 低壓相之間的差值增大。
     另外, 當引擎頭 40 旋轉時, 兩臂 50 繞中心點 M 循環, 并且兩個連接的輪 60 給由空 腔 20 的內壁支撐的血液管 30 施壓。因此, 在手術期間血液從血液入口 12 被拉入空腔 20 內, 并且從血液出口 14 朝向人體向外推動。當輪 60 經過空白空間 70 時, 壓力減弱, 這是因 為另一個輪正移動進入對準件 80 的區域 ( 敞開空間 85), 由此模仿出脈動壓力。
     在其他實施例中, 在空腔 20 內建立真空, 從而在輪 60 滾過之后改善管 30 的弛張 ( 因為如果管 30 的外側是真空, 則管 30 內的血壓能夠使管 30 更容易膨脹 )。在其他實施 例中, 對準件 80 被壁中的凹陷區域取代, 所述凹陷區域也可能無法移動。凹陷區域能夠形 成為具有 ( 深度 ) 輪廓以產生血液流的期望的壓力輪廓。
     因此, 本發明的實施例提供一種在手術期間實現從人體和到人體的脈動血液流而 無需干涉泵送引擎的轉速的技術方案。 這種技術效果通過提供兩個輪不會給管施壓的部分 ( 兩個真空空間 ) 來實現, 因此在一段時間內釋放施加給管內血液的壓力。用于循環臂 50 的兩個真空空間 ( 敞開空間 85 和空白空間 70) 在血液旋轉頭中彼此面對, 當臂到達所述空 間時使血液泵送減弱, 且當離開所述真空空間時又增強。
     因此, 實施例提供一種手術期間在泵血系統中使用的外部泵血頭。外部泵血頭包 括倒 U 形, 所述倒 U 形具有中間的旋轉頭, 且具有從旋轉頭延伸的兩個臂。臂剛好接觸真空 壁內部。泵血管在真空壁和臂之間靠近上述真空壁延伸。在臂的旋轉過程中, 臂給管施壓 以將血液從人體推入管內, 然后再泵回。 上述真空壁具有兩個彼此相對的真空, 所述真空中 的其中一個具有結合內圓形狀的移動緊密 (tightening) 壁。移動緊密壁能被拉出以在將 血液泵回人體期間減少血液壓力。 通過移動對準頭以及在上述真空內旋轉的兩個臂產生類 似自然心臟脈動的模仿。其他實施例提供一種手術期間在泵血系統中使用的外部泵血頭。 如前面實施例所述, 所述對準壁能多級調整。

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