專利名稱：泵血裝置的制作方法
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
^^ ο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
直ο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
直ο


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。
具體實施例方式圖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3 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?？蛇x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。
權利要求
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(3 ，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00)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GO)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.—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。
全文摘要
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。
文檔編號F04B43/12GK102548593SQ201080030414
公開日2012年7月4日 申請日期2010年7月6日 優先權日2009年7月6日
發明者A·F·阿爾-哈爾比 申請人:沙特阿拉伯國王大學