本發明涉及醫療器械領域，具體是一種超聲直線電機驅動的可植入式搏動血泵。

背景技術：

目前，心室輔助裝置已不僅成為心臟移植過渡的橋梁，正逐漸發展為對心力衰竭的永久治療手段。血泵是人工心臟輔助裝置的關鍵部件，根據其輸出類型可分為搏動式與平流式兩類。電磁力驅動的旋轉血泵，如離心泵和軸流泵，可以對心血管系統提供平流式輔助。這類旋轉血泵，因為體積小、易植入、可靠性高等特點已在臨床上獲得廣泛的應用，但高速旋轉葉輪在血泵內產生局部高剪切力、流動死區等，對血液有破壞作用，容易形成血栓。再加上旋轉葉輪血泵因為動態特性差導致的低搏動性，誘發血管收縮功能減弱、內臟灌注不足、胃腸道出血等問題；而氣體或電磁力驅動的搏動泵，可提供搏動血流，符合人體的血液流動特點，血流損傷小，有助于末端器官灌注，但搏動泵的體積較大，只能植入到體表面積較大的人體中，不適合體表面積較小的婦女和兒童。另外，因為泵體內存在有將電磁電機旋轉運動轉換為直線運動的凸輪傳動機構，運動部件較多，臨床應用故障率較高，導致在臨床中的應用越來越少。這說明現在的人工心臟技術尚不成熟，面臨巨大的挑戰，也促使人們重新研究基于新型動作技術的血泵。

超聲電機是20世紀80年代開始發展起來的一種全新概念的微特電機。它利用壓電材料的逆壓電效應，使彈性定子產生高頻超聲振動，并通過定子和轉子之間的摩擦驅動獲得輸出力矩和轉速。超聲電機具有體積小、重量輕、力矩密度大、寧靜運轉、響應速度快、結構簡單、易于微型化、不受也不產生電磁干擾、與磁共振圖像兼容等特點。經對現有技術的文獻檢索發現，以美國專利us5041132和中國發明zl201110204892.3等為代表的一類以超聲電機驅動搏動血泵都不約而同的采用了滾珠絲杠或圓柱凸輪作為主要的運動機構。這類血泵的思路是通過絲杠或凸輪將原先超聲電機的旋轉運動轉換成直線運動，并以此驅動推板改變血腔容積，以達到泵送血液的效果。在這種超聲電機驅動血泵結構，因為采用超聲電機驅動，泵體結構尺寸縮小較多。但因為和電磁電機驅動搏動式血泵一樣，采用了凸輪傳動機構，泵體內運動部件較多，結構設計復雜、可靠性較低。中國發明專利zl200910055968.3，提出一種超聲直線電機驅動的搏動式血泵。在這一結構中，推板位于可壓縮血袋的中間，血液腔內有三個瓣膜，分別位于血液腔的入口、出口，以及推板的中間。利用推板中心瓣膜的單向開閉，推動血液由入口向出口運動。但由于推板處在柔性血袋的中間，推板在運動過程中，柔性血袋受到張力較大，會發生與外殼壁摩擦等問題，影響血袋的長期工作壽命。另外，血布置于血袋周圍的超聲直線電機也會增加血泵結構復雜程度。

技術實現要素：

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是如何克服現有植入式人工心臟血泵對結構復雜、可靠性低、體積大、對血液有破壞作用的問題，制作一種結構簡單、小型化、便于植入人體且創傷面較小的可植入式搏動血泵。

為實現上述目的，本發明提供了一種超聲直線電機驅動的可植入式搏動血泵，包括血液腔、驅動部件、傳感模塊、控制模塊、外殼4和底座5，所述驅動部件分別與所述血液腔、所述傳感模塊和所述控制模塊連接，所述驅動部件設置在所述外殼4內部，所述血液腔、所述外殼4和所述底座5依次連接；所述傳感模塊收集所述驅動部件相關信息并將收集的信息傳輸到所述控制模塊，所述控制模塊控制所述驅動部件運動，所述驅動部件驅動所述血液腔產生形變，使血液進入或離開所述血液腔；所述驅動部件包括直線導軌3和超聲直線電機，所述超聲直線電機為所述搏動血泵提供動力。

進一步地，所述超聲直線電機包括定子6和桶型推板2，所述桶型推板2為所述超聲直線電機的滑塊，所述定子6固定設置在所述底座5上并設置在所述桶型推板2內部。

進一步地，所述超聲直線電機還包括水平推板9，所述桶型推板2的頂部邊緣與水平推板9的外邊緣固定連接，所述桶型推板2和所述水平推板9共同形成所述超聲直線電機的滑塊。

進一步地，所述桶型推板2通過所述直線導軌3與所述外殼4連接，所述定子6驅動所述桶型推板2在所述直線導軌3的約束下沿外殼4的軸向上下運動以推動所述血液腔。

在本發明的一種優選實施方式中，所述超聲直線電機包括定子6和菱形柱體7，所述菱形柱體7為所述超聲直線電機的滑塊，所述定子6固定設置在所述底座5上，所述菱形柱體7位置與所述定子6的中心軸線重合。

進一步地，所述超聲直線電機還包括水平推板9，所述菱形柱體7和所述水平推板9共同形成所述超聲直線電機的滑塊，所述菱形柱體7固定連接在所述水平推板9的中心。

進一步地，所述菱形柱體7通過所述直線導軌3與所述外殼4連接，所述定子6驅動所述菱形柱體7在所述直線導軌3的約束下沿外殼4的軸向上下運動以推動所述血液腔。

在本發明的另一種優選實施方式中，所述超聲直線電機包括定子6、桶型推板2、菱形柱體7和水平推板9，所述桶型推板2的頂部邊緣與水平推板9的外邊緣固定連接，所述菱形柱體7與所述水平推板9固定連接，所述菱形柱體7設置在所述水平推板9的中心，所述菱形柱體7位置與所述定子6的中心軸線重合，所述定子6固定設置在所述底座5上并設置在所述桶型推板2內部，所述桶型推板2、所述菱形柱體7和所述水平推板9共同形成所述超聲直線電機的滑塊。

進一步地，所述桶型推板2通過所述直線導軌3與所述外殼4連接，所述定子6驅動所述桶型推板2、所述菱形柱體7和所述水平推板9在所述直線導軌3的約束下沿外殼4的軸向上下運動以推動所述血液腔。

進一步地，所述血液腔包括血腔蓋1、彈性薄膜8、第一瓣膜10、第二瓣膜11、第一接頭14和第二接頭15，所述血腔蓋1與所述彈性薄膜8固定連接，所述血液腔還包括第一開口和第二開口，所述第一開口、所述第一瓣膜10和所述第一接頭14依次連接，所述第二開口、所述第二瓣膜11和所述第二接頭15依次連接；所述血腔蓋1的材料需要具有足夠的剛度和良好的血液相容性，如鈦合金，如有需要，可以對所述血腔蓋1的材料進行改性，所述彈性薄膜8與所述水平推板9固定連接，所述固定連接方式包括但不限于所述水平推板9嵌入所述彈性薄膜8。

進一步地，所述彈性薄膜8為帶輪緣的碗型結構，所述彈性薄膜8的材料包括但不限于硅橡膠、聚氨酯、改性硅橡膠和改性聚氨酯。

進一步地，所述第一瓣膜10和所述第二瓣膜11的種類包括但不限于機械瓣，所述第一瓣膜10和所述第二瓣膜11的開啟方向相反，使血液單向流動。

進一步地，血液腔的所述第一瓣膜10和所述第一接頭14之間設置有第一墊圈12，所述第二瓣膜11和所述第二接頭15之間設置有第二墊圈13，所述第一墊圈12和所述第二墊圈13用于保證接口與腔室連接的密封性。

進一步地，所述血腔蓋1為碗型結構，在所述血腔蓋1外表面側面切線方向延伸出兩個呈確定角度的延伸管，分別為第一延伸管和第二延伸管，所述第一開口設置在所述第一延伸管背離所述血腔蓋1的端部，所述第一延伸管的端部具有外絲管螺紋，所述第二開口設置在所述第二延伸管背離所述血腔蓋1的端部，所述第二延伸管的端部具有外絲管螺紋。

進一步地，所述第一接頭14和所述第二接頭15均被設置為一端寶塔狀，另一端管狀且具有內絲管螺紋的接口，所述第一接頭14的內絲管螺紋與所述第一延伸管的端部的外絲管螺紋配合，所述第二接頭15的內絲管螺紋與所述第二延伸管的端部的外絲管螺紋配合。

進一步地，所述桶型推板2側壁外部固定有磁鐵16，所述磁鐵16與傳感器17配合構成傳感模塊，所述傳感器17為霍爾傳感器，所述傳感模塊用于測量所述桶型推板2的位置或者運動速度；所述傳感器17設置在所述外殼4內側側壁和所述桶型推板2的外側側壁。

進一步地，所述控制模塊包括控制器18，所述控制器18設置在所述外殼4外，所述控制器18通過導線與所述傳感器17連接，獲取并分析所述桶型推板2的位置或者運動速度數據，并根據控制策略控制所述超聲直線電機的運動方向以及運動速度；所述控制器18能夠向所述超聲直線電機提供工作頻率和功率信號。

與現有技術相比，本發明的超聲直線電機驅動的可植入式搏動血泵具有以下優勢：

1、本發明的超聲直線電機驅動的可植入式搏動血泵結構緊湊，尺寸小，便于植入人體，因為采用超聲直線電機直接驅動搏動式血泵的推板，省掉了傳統搏動血泵的凸輪傳動機構，大幅減少血泵內運動部件數量，提高血泵的可靠性，增加血泵的耐久性。

2、本發明的超聲直線電機驅動的可植入式搏動血泵的超聲直線電機的動態響應時間在毫秒數量級，該響應時間為精確控制推板運動，降低血液腔內非生理性血液流動對血液的破壞提供了可能。

3、本發明的超聲直線電機驅動的可植入式搏動血泵的超聲直線電機行程可根據實際情況調節，為血泵適應人工心臟輔助患者不同時間段對輔助量的需求變化，提供了一種便捷的實現方法，同時也將減輕患者右心的負擔。

綜上所述，本發明采用超聲直線電機作為泵體動力來源，避免了復雜的運動轉換結構，直接將動力傳輸到彈性血腔，改變血腔容積形成搏動流輸出，可使泵體小型化并提高可靠性，此外超聲直線電機行程可調且響應迅速，為適應不同體表面積患者的輔助需求以及適應患者不同時間段需要不同輔助量的需求，提供了一種便捷的實現方法。

以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發明的目的、特征和效果。

附圖說明

圖1為本發明一個優選實施例的可植入式搏動血泵立體結構爆炸示意圖；

圖2為本發明一個優選實施例的可植入式搏動血泵的半剖立體結構示意圖；

圖3為本發明一個優選實施例的可植入式搏動血泵的血液腔立體結構爆炸示意圖；

其中，1-血腔蓋，2-桶型推板，3-直線導軌，4-外殼，5-底座，6-定子，7-菱形柱體，8-彈性薄膜，9-水平推板，10-第一瓣膜，11-第二瓣膜，12-第一墊圈，13-第二墊圈，14-第一接頭，15-第二接頭，16-磁鐵，17-傳感器，18-控制器。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明涉及的一種超聲直線電機驅動的可植入式搏動血泵的優選實施例做了詳細描述，但本發明并不僅限于該實施例。為了使公眾對本發明有徹底的了解，在以下本發明優選實施例中詳細說明了具體的細節。

實施例1

如圖1所示，一種超聲直線電機驅動的可植入式搏動血泵包括血液腔、驅動部件、傳感模塊、控制模塊、外殼4和底座5，驅動部件分別與血液腔、傳感模塊和控制模塊連接，驅動部件的頂部與血液腔的底部固定連接，傳感模塊設置在驅動部件外部，控制模塊通過導線與驅動部件連接；驅動部件設置在外殼4內部，血液腔、外殼4和底座5依次連接，血腔蓋1與外殼4固定連接，彈性薄膜8與外殼4固定連接且設置在外殼4內部；傳感模塊收集驅動部件相關信息并將收集的信息傳輸到控制模塊，控制模塊控制驅動部件運動，驅動部件驅動血液腔產生形變，使血液進入或離開血液腔；驅動部件的超聲直線電機為驅動部件提供動力。

如圖1和圖2所示，驅動部件包括直線導軌3和超聲直線電機，超聲直線電機包括定子6和桶型推板2，定子6固定設置在底座5上并設置在桶型推板2內部，桶型推板2作為超聲直線電機的滑塊，定子6驅動桶型推板2通過直線導軌3沿著外殼4內部開設的豎直槽直線上下運動以推動血液腔，桶型推板2為貫通的圓環柱狀結構；定子6以底座5的中心為軸心，沿徑向間隔確定角度布置在桶型推板2內部；桶型推板2的頂部邊緣嵌入彈性薄膜8。

如圖3所示，血液腔包括血腔蓋1、彈性薄膜8、第一瓣膜10、第二瓣膜11、第一接頭14和第二接頭15，血腔蓋1與彈性薄膜8固定連接，彈性薄膜8為硅橡膠材質的帶輪緣的碗型結構，第一瓣膜10和第二瓣膜11均為機械瓣且開啟方向相反，使血液單向流動；血腔蓋1為鈦合金碗型結構，在血腔蓋1外表面側面切線方向延伸出兩個呈確定角度的延伸管，分別為第一延伸管和第二延伸管，第一開口設置在第一延伸管背離血腔蓋1的端部，第一延伸管的端部具有外絲管螺紋，第二開口設置在第二延伸管背離血腔蓋1的端部，第二延伸管的端部具有外絲管螺紋；第一開口、第一瓣膜10、第一墊圈12和第一接頭14依次連接，第二開口、第二瓣膜11、第二墊圈13和第二接頭15依次連接，第一墊圈12和第二墊圈13用于保證接口與腔室連接的密封性；第一接頭14和第二接頭15均被設置為一端寶塔狀，另一端管狀且具有內絲管螺紋的接口，第一接頭14的內絲管螺紋與第一延伸管的端部的外絲管螺紋配合，第二接頭15的內絲管螺紋與第二延伸管的端部的外絲管螺紋配合。

桶型推板2側壁外部固定有磁鐵16，磁鐵16與傳感器17配合構成傳感模塊，傳感器17為霍爾傳感器，傳感模塊用于測量桶型推板2的位置或者運動速度；傳感器17設置在外殼4內側側壁和桶型推板2的外側側壁。

控制模塊包括控制器18，控制器18設置在外殼4外，控制器18通過導線與傳感器17連接，獲取并分析桶型推板2的位置或者運動速度數據，并根據控制策略控制超聲直線電機的運動方向以及運動速度；控制器18能夠向超聲直線電機提供工作頻率和功率信號，在血泵植入人體時，控制器18通常設置在體外。

超聲直線電機驅動的可植入式搏動血泵的工作方式如下：磁鐵16與傳感器17測量桶型推板2的位置和運動信息，控制器18根據桶型推板2的位置、運動信息和人體血液循環的需要通過一定策略控制超聲直線電機的定子6驅動桶型推板2運動，帶動水平推板9上下運動；水平推板9向上運動時，血液腔的彈性薄膜8隨著水平推板9向上運動，血液腔容積變小，血液腔壓力升高，第二瓣膜11作為入口瓣膜關閉，第一瓣膜10作為出口瓣膜開啟，血液從血液腔中泵出進入主動脈系統，維持人體血液循環系統中的血壓和血流量；水平推板9向下運動時，血液腔的彈性薄膜8隨著水平推板9向下運動，血液腔容積增大，血液腔壓力減小，第二瓣膜11作為入口瓣膜開始，第一瓣膜10作為出口瓣膜關閉，衰竭心室內血液流入到血液腔內，持續以上往復，使血泵輔助衰竭的心臟維持人體血液循環的需要。

實施例2

實施例2基本與實施例1相同，區別點主要體現在直線驅動電機上。

如圖1和圖2所示，驅動部件包括直線導軌3和超聲直線電機，超聲直線電機包括定子6、桶型推板2和水平推板9，定子6固定設置在底座5上，桶型推板2的頂部邊緣與水平推板9的外邊緣固定連接，桶型推板2和水平推板9共同形成超聲直線電機的滑塊，定子6驅動桶型推板2通過直線導軌3沿著外殼4內部開設的豎直槽直線上下運動，桶型推板2帶動水平推板9推動血液腔，桶型推板2為貫通的圓環柱狀結構；定子6以底座5的中心為軸心，沿徑向間隔確定角度布置在桶型推板2內部；水平推板9嵌入彈性薄膜8。

實施例3

實施例3基本與實施例1相同，區別點主要體現在直線驅動電機上。

驅動部件包括直線導軌3和超聲直線電機，超聲直線電機包括定子6和菱形柱體7，定子6固定設置在底座5上，菱形柱體7為超聲直線電機的滑塊，定子6驅動菱形柱體7通過直線導軌3沿著外殼4內部開設的豎直槽直線上下運動以推動血液腔，菱形柱體7為實心多面柱體或者空心多面柱體；菱形柱體7嵌入彈性薄膜8。

實施例4

實施例4基本與實施例1相同，區別點主要體現在直線驅動電機上。

驅動部件包括直線導軌3和超聲直線電機，超聲直線電機包括定子6、菱形柱體7和水平推板9，定子6固定設置在底座5上，菱形柱體7固定連接在水平推板9的中心，菱形柱體7和水平推板9共同形成超聲直線電機的滑塊，定子6驅動菱形柱體7通過直線導軌3沿著外殼4內部開設的豎直槽直線上下運動，菱形柱體7帶動水平推板9推動血液腔，菱形柱體7為實心多面柱體或者空心多面柱體；水平推板9嵌入彈性薄膜8。

實施例5

實施例5基本與實施例1相同，區別點主要體現在直線驅動電機上。

驅動部件包括直線導軌3和超聲直線電機，超聲直線電機包括定子6、桶型推板2、菱形柱體7和水平推板9，定子6固定設置在底座5上，桶型推板2的頂部邊緣與水平推板9的外邊緣固定連接，菱形柱體7與水平推板9固定連接，菱形柱體7設置在水平推板9的中心，菱形柱體7位置與定子6的中心軸線重合，定子6固定設置在底座5上并設置在桶型推板2內部，桶型推板2、菱形柱體7和水平推板9共同形成超聲直線電機的滑塊，其中，桶型推板2為貫通的圓環柱狀結構，菱形柱體7為實心多面柱體或者空心多面柱體；桶型推板2通過直線導軌3與外殼4連接，定子6驅動桶型推板2、菱形柱體7和水平推板9在直線導軌3的約束下沿外殼4的軸向上下運動以推動血液腔；水平推板9嵌入彈性薄膜8。

以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創造性勞動就可以根據本發明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內。