一種雙柱塞氣缸驅動式人工心臟泵的制作方法
【專利說明】一種雙柱塞氣缸驅動式人工心臟泵
[0001]
技術領域
[0002]本發(fā)明涉及一種雙柱塞氣缸驅動式人工心臟栗。
[0003]
【背景技術】
[0004]心臟病是人類死亡的第二大殺手。在人體心臟因病損傷而部分或完全功能喪失而不能維持全身正常循環(huán)時，可以移植一種人工材料制造的機械裝置以暫時或永久地部分或完全代替心臟功能，推動血液循環(huán)，這樣裝置亦即人工心臟，這也是除心臟移植外用于解決終末期心臟疾病的有效手段，在很大程度上解決了目前因供體不足而不能及時心臟移植的問題。
[0005]目前，人工心臟主要采用兩種不同原理的血栗，即基于人工心臟瓣膜的脈沖式容積栗，與不間斷栗血的連續(xù)栗。但目前這兩種人工心臟栗仍然存在這樣或那樣的問題，不能很好地模擬自然心臟的作用和功能。
[0006]脈沖式容積血栗的工作方式，非常類似于自然的動物心臟，其關鍵構件是人工心臟瓣膜，它是控制著心臟血流的單向閥，其構造與人工心臟功能的好壞有著密切的關系，其自1960年首次應用于臨床，之后經過多年的研究，先后經歷了機械瓣、生物組織瓣、介入瓣等階段。但是，人工心臟瓣膜極其復雜，制造成本高昂，而且容易在運動部位形成血凝，即血栓。
[0007]例如，中國專利公開號為1093005，名稱為“一體化囊狀人工心肺栗”中，該種人工心肺栗中，儲血囊安裝于唧筒內而置入人體胸腔中，這樣的結構容易在人體內形成血栓，且人工心臟瓣膜不易制造。中國專利號為99126700.1，名稱為“氣電一體式血栗、氣電一體式人工心臟”的專利中提供了一種氣電一體式的人工心臟，然而其內部結構復雜，基本無法實現(xiàn)制造，且實現(xiàn)成本高。再如中國專利公開號為103656770，名稱為“基于微型氣缸驅動的人工心臟血液栗”，也存在同樣問題，而且微型氣缸需要在人體上的胸腔連接兩根氣管至體夕卜，極易引起使用者的不適。
[0008]由于脈沖式容積血栗存在人工心臟瓣膜方面的技術瓶頸，近期發(fā)展的人工心臟，大都傾向于采用不間斷栗血的連續(xù)栗。例如，中國專利公開號為102019002 A，名稱為“一種植入式中空微型軸流血栗”的專利中，以及中國專利公開號為10237598，名稱為“緊湊型軸流式磁懸浮人工心臟栗”的專利中，兩者均采用了軸流栗，雖然其相比齒輪栗與葉片栗而言，能夠較少地破壞血液中的細胞，但其構件的高速運轉，血液中的細胞的破壞率仍較高，而且由于軸流栗是一種連續(xù)栗，其并不能模擬自然心臟的工作過程，可以說是技術方向的選擇性錯誤。
[0009]

【發(fā)明內容】

[0010]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術的缺點，提供一種以雙柱塞氣缸驅動的、脈沖供血式人工心臟栗。
[0011]為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:
一種雙柱塞氣缸驅動式人工心臟栗，所述人工心臟栗包括兩個彈性血囊和用于驅使兩個所述彈性血囊伸縮的雙柱塞氣缸驅動機構，每個所述彈性血囊均包括由可伸縮材料制成的具有封閉內腔的囊狀體，所述囊狀體的端部上具有向所述封閉內腔中凹入的第一凸起、自所述封閉內腔向外凸出的第二凸起，所述第一凸起上開設有第一液流孔，所述第二凸起上開設有第二液流孔，所述囊狀體上位于所述第一凸起的外部設有具備供液腔的供液部，所述囊狀體上位于所述第二凸起的外部設有具備排液腔的排液部，所述彈性血囊具有舒張工作狀態(tài)和收縮工作狀態(tài)，當所述囊狀體側向受拉時，所述彈性血囊處于舒張工作狀態(tài)，所述第一液流孔打開使得所述供液腔與所述封閉內腔相連通而形成吸液單向閥，血液由所述供液腔進入所述彈性血囊的封閉內腔中，所述第二液流孔閉合；當所述囊狀體側向受壓時，所述彈性血囊處于收縮工作狀態(tài)，所述第一液流孔閉合，所述第二液流孔打開使得所述排液腔與所述封閉內腔相連通而形成排液單向閥，血液由所述彈性血囊的封閉內腔進入所述排液腔中，
所述雙柱塞氣缸驅動機構設于兩個所述彈性血囊之間，所述雙柱塞氣缸驅動機構包括固定設置的缸體、設于所述缸體的兩端且可相對所述缸體沿軸向伸縮的兩根柱塞桿、用于向所述缸體的內腔中供氣以驅使兩所述柱塞桿沿軸向向外滑動的供氣裝置，以及用于提供所述柱塞桿彈性回復力以驅使兩所述柱塞桿沿軸向向內滑動的彈性件，每個所述柱塞桿的外端均固定地設有壓板，所述壓板與所述囊狀體的一側固定連接。
[0012]優(yōu)選地，所述第一凸起與所述第二凸起均呈奶嘴狀。
[0013]進一步優(yōu)選地，所述第一液流孔呈由外向內孔徑逐漸變小的流線型喇叭孔，所述第二液流孔呈由內向外孔徑逐漸變小的流線型喇叭孔。
[0014]優(yōu)選地，所述供液部、所述排液部均呈流線型。
[0015]優(yōu)選地，兩個所述囊狀體的封閉內腔分別構成所述人工心臟的左心室與右心室，對應地，兩個所述供液部的供液腔分別構成所述人工心臟的左心房與右心房。
[0016]優(yōu)選地，所述柱塞桿包括桿部和位于所述桿部內側端部的限位端頭，所述彈性件為套設在所述桿部上并位于所述限位端頭與所述缸體端部側壁之間的彈簧。
[0017]優(yōu)選地，當兩側的所述彈性血囊均處于舒張工作狀態(tài)時，兩側的所述柱塞桿的內側端部之間具有間隙。
[0018]進一步優(yōu)選地，所述缸體的內腔中固定地設有一限位擋塊，兩所述柱塞桿分別位于所述限位擋塊的兩側。
[0019]進一步優(yōu)選地，所述缸體上設有供氣口，所述供氣口正對所述間隙。
[0020]優(yōu)選地，所述壓板的外端面呈與所述囊狀體的側端面外形輪廓相一致的弧面，所述壓板的外端面與所述囊狀體的側端面固定地粘接在一起。
[0021]由于上述技術方案的運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有下列優(yōu)點:本發(fā)明的雙柱塞氣缸驅動式人工心臟栗，其中采用一種結構簡單、制造方便的彈性血囊，以該血囊上向內與向外的、中間有孔的兩個奶嘴狀凸起，代替結構極其復雜的人工心臟瓣膜，實現(xiàn)單向吸液與單向排液，再通過雙柱塞氣缸驅動機構予以驅動，使得兩彈性血囊在舒張工作狀態(tài)與收縮工作狀態(tài)之間交替轉換，從而交替地實現(xiàn)吸液與排液的過程。將其安裝于人或脊椎動物的胸腔中，血液可以不斷地進入兩個彈性血囊，再經其收縮后從彈性血囊中流出而向人或動物身體供應血液。該人工心臟栗可以輸出類似自然心臟的脈沖式血流，避免了連續(xù)血栗的技術方向性錯誤，很好地模仿了自然心臟的工作過程。同時，彈性血囊采用的為彈性可伸縮材料，內部為流線型，對血液中的細胞不會造成破壞，也不易形成血栓，能夠很好地替代人或脊椎動物自然心臟的工作。
[0022]
【附圖說明】
[0023]附圖1、附圖2為本發(fā)明用于單心室的一個實施例，其中附圖1為彈性血囊的囊狀體處于舒張工作狀態(tài)時的示意圖；附圖2為彈性血囊的囊狀體處于收縮工作狀態(tài)時的示意圖；
附圖3、附圖4為本發(fā)明用于雙心室的一個實施例，其中，附圖3為本發(fā)明的人工心臟栗處于舒張工作狀態(tài)時的示意圖；附圖4為本發(fā)明的人工心臟栗處于收縮工作狀態(tài)時的示意圖。
[0024]其中:100、彈性血囊；1、囊狀體；10、封閉內腔；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、雙柱塞氣缸驅動機構；4、缸體；41、供氣口 ；5、柱塞桿；51、桿部、52、限位端頭；6、彈性件(彈簧)；7、壓板；8、限位擋塊；9、二位三通換向閥。
[0025]
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖和具體的實施例來對本發(fā)明的技術方案作進一步的闡述。
[0027]參見圖1、圖2所示為彈性血囊100用于單心室的一個實施例。該彈性血囊100包括由可伸縮材料制成的具有封閉內腔10的囊狀體1，該囊狀體I的端部上具有向封閉內腔10中凹入的第一凸起11、自封閉內腔10向外凸出的第二凸起13，第一凸起11上開設有第一液流孔12，第二凸起13上開設有第二液流孔14，其中囊狀體I上第一凸起11與第二凸起13分別設于囊狀體I的兩端。在囊狀體I受到側向拉力時，其內部容積發(fā)生擴張，囊狀體I內部將產生所謂“負壓”，即彈性血囊100承受環(huán)境壓強的作用，如圖1中箭頭所示，在該壓強的作用下，向外凸出的第二凸起13處的第二液流孔14閉合，而向內凸出的第一凸起11處的第一液流孔12開啟，血液流由外部流入囊狀體I內部。在囊狀體I受到側向壓力時，其內部容積發(fā)生收縮，囊狀體I內部壓強將大于外部環(huán)境壓強，內部壓強分布如圖2中箭頭所示，在該壓強的作用下，向內凸出的第一凸起11處的第一液流孔12閉合，而向外凸出的第二凸起13處的第二液流孔14開啟，血液流由囊狀體I內部流向外部。
[0028]
參見圖3、圖4所示的一種雙柱塞氣缸驅動式人工心臟栗，該人工心臟栗主要包括兩個彈性血囊100和用于驅使這兩個彈性血囊100伸縮的雙柱塞氣缸驅動機構200。
[0029]這兩個彈性血囊100均包括由可伸縮材料制成的具有封閉內腔10的囊狀體1，該囊狀體I的端部上具有向封閉內腔10中凹入的第一凸起11、自封閉內腔10向外凸出的第二凸起13，第一凸起11上開設有第一液流孔12，第二凸起13上開設有第二液流孔14。當囊狀體I受到側向的拉力時，囊狀體I舒張而引起其內部容積擴大，第一液流孔12能夠打開而與封閉內腔10相連通，而此時第二液流孔14閉合；當囊狀體I受到側向的壓力時，囊狀體I收縮而引起其內部容積縮小，第一液流孔12閉合，而此時第二液流孔14打開而與封閉內腔10相連通。
[0030]參見圖3、圖4所示，囊狀體I上位于第一凸起11的外部設有具備供液腔21的供液部2，囊狀體I上位于第二凸起13的外部設有具備排液腔31的排液部3。供液部2上具有與供液腔21連通的供液口 22，排液部3上具有與排液腔31相連通的排液口 32。
[0031]彈性血囊100具有舒張工作狀態(tài)和收縮工作狀態(tài)，當囊狀體I側向受拉時，彈性血囊100即處于舒張工作狀態(tài)而導致內部容積擴大，此時第一液流孔12打開而使得供液腔21通過第一液流孔12與封閉內腔10相連通，且第二液流孔14封閉，此時液流可從供液口 22進入供液腔21再經過第一液流孔12進入囊狀體I