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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810090183.9 (22)申请日 2018.01.30 (71)申请人 何金芳 地址 262400 山东省潍坊市昌乐县孤山后 巷1号 (72)发明人 何金芳 (74)专利代理机构 北京栈桥知识产权代理事务 所(普通合伙) 11670 代理人 潘卫锋 (51)Int.Cl. A61M 1/12(2006.01) (54)发明名称 一种心脏介入式左心室电磁辅助装置 (57)摘要 本发明公开了一种心脏介入式左心室电磁 辅助装置， 主要包括： 体外控制装置和血泵， 所述 的体。
2、外控制装置和血泵通过皮肤层隔离， 体外控 制装置和血泵之间通过电磁场连接； 所述的体外 控制装置为横截面为长方形的盒体， 所述的盒体 外侧正面从左到右依次设置有功率调节旋钮、 电 流调节旋钮、 电源开关、 电磁辅助开关、 液晶显示 屏、 充电孔； 本发明利用电磁感应式控制技术， 不 需要在患者皮下钻导线孔， 防止感染， 操作简单， 可长期和连续控制调节； 采用新式磁悬浮轴流式 血泵， 控制精度高， 使人工心脏所受磁场引力平 衡， 保持人工心脏所受磁场力平衡， 提高人工心 脏的寿命， 可以在临床上广泛应用。 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 CN 108525040 A 2018.09.14。
3、 CN 108525040 A 1.一种心脏介入式左心室电磁辅助装置， 其特征在于， 主要包括： 体外控制装置(1)和 血泵(2)， 所述的体外控制装置(1)和血泵(2)通过皮肤层(3)隔离， 体外控制装置(1)和血泵 (2)之间通过电磁场连接； 所述的体外控制装置(1)为横截面为长方形的盒体， 所述的盒体 外侧正面从左到右依次设置有功率调节旋钮(4)、 电流调节旋钮(5)、 电源开关(6)、 电磁辅 助开关(7)、 液晶显示屏(9)、 充电孔(10)， 所述的液晶显示屏(9)的表面粘贴有保护膜(8)， 所述的盒体右侧面的底部设置有右固定卡(11)， 所述的右固定卡(11)上通过螺丝固定设置 。
4、有右紧固带(13)， 所述的盒体左侧面的底部设置有左固定卡(12)， 所述的左固定卡(12)上 通过螺丝固定设置有左紧固带(14)， 所述的左紧固带(14)贯穿连接固定有调节扣(15)， 所 述的调节扣(15)可以将左紧固带(14)和右紧固带(13)连接， 所述的盒体设置有控制系统 (16)， 所述的控制系统(16)主要包括： 谐振变换单元(1601)、 磁场方向转换单元(1602)、 功 率控制单元(1603)、 解调器(1604)、 电流调节单元(1605)、 功率调节单元(1606)、 保护单元 (1607)、 信号调节单元(1608)、 电流监测单元(1609)、 电池信息单元(161。
5、0)、 电磁线圈 (1611)、 蓄电池(1612)， 所述的谐振变换单元(1601)的输出端与电磁线圈(1611)连接， 谐振 变换单元(1601)的输出端与磁场方向转换单元(1602)连接， 所述的磁场方向转换单元 (1602)与功率控制单元(1603)连接， 所述的功率控制单元(1603)通过电池信息单元(1610) 与蓄电池(1612)连接， 所述的电池信息单元(1610)与充电孔(10)电连接， 功率控制单元 (1603)与解调器(1604)、 电流调节单元(1605)、 功率调节单元(1606)连接， 所述的保护单元 (1607)与信号调节单元(1608)连接， 所述的信号调节单元。
6、(1608)与电流监测单元(1609)， 所述的电流监测单元(1609)与电磁线圈(1611)连接， 电流监测单元(1609)连接到所述的所 述的液晶显示屏(9)。 2.如权利要求1所述的一种心脏介入式左心室电磁辅助装置， 其特征在于， 所述的血泵 (2)为磁悬浮轴流式血泵， 主要包括进血端口(201)、 前导叶(202)、 轴向电磁轴承(203)、 电 机(204)、 径向永磁轴承(205)、 传动轴(206)、 后导叶(207)、 出血端口(208)， 所述的传动轴 (206)设置在血泵(2)径向的中心位置， 传动轴(206)与电机(204)连接， 所述的电机(204)外 侧设置径向永磁轴。
7、承(205)， 传动轴(206)的左端与轴向电磁轴承(203)连接， 所述的轴向电 磁轴承(203)的左侧连接前导叶(202)， 传动轴(206)的右侧与后导叶(207)连接， 前导叶 (202)与进血端口(201)同轴对应， 后导叶(207)与出血端口(208)同轴对应。 3.如权利要求1所述的一种心脏介入式左心室电磁辅助装置， 其特征在于， 所述的电磁 线圈(1611)的匝数为20-30匝、 直径为30-40mm。 4.如权利要求1所述的一种心脏介入式左心室电磁辅助装置， 其特征在于， 所述的前导 叶(202)的外侧使用流线型的渐变扩口过渡， 所述的后导叶(207)外侧使用流线型的渐变缩 。
8、口过渡。 5.如权利要求1所述的一种心脏介入式左心室电磁辅助装置， 其特征在于， 所述的径向 永磁轴承(205)和轴向电磁轴承(203)为硅钢软磁合金材料， 径向永磁轴承(205)和轴向电 磁轴承(203)分别有两块磁条构成， 每相邻两块磁条的N、 S极方向相反。 6.如权利要求1所述的一种心脏介入式左心室电磁辅助装置， 其特征在于， 所述的控制 系统(16)内置变频器。 7.如权利要求1所述的一种心脏介入式左心室电磁辅助装置， 其特征在于， 所述的蓄电 池(1612)通过充电孔(10)外接220V交流电源进行充电。 权利要求书 1/2 页 2 CN 108525040 A 2 8.如权利要求。
9、1所述的一种心脏介入式左心室电磁辅助装置， 其特征在于， 所述的电池 信息单元(1610)内置低电量报警模块。 9.如权利要求1所述的一种心脏介入式左心室电磁辅助装置， 其特征在于， 所述的径向 永磁轴承(205)和轴向电磁轴承(203)为硅钢软磁合金材料。 权利要求书 2/2 页 3 CN 108525040 A 3 一种心脏介入式左心室电磁辅助装置 技术领域 0001 本发明属于心脏辅助医疗器械技术领域， 具体来讲是涉及一种心脏介入式左心室 电磁辅助装置。 背景技术 0002 人工血泵是用来完全代替心脏工作的变速、 变容量的小型泵， 按照血泵的工作原 理分类， 血泵的类型分为容积式和叶片式。
10、； 按照辅助方式不同， 分为全人工心脏、 心室辅助 装置； 按照驱动方式不同， 分为气动、 电动和磁驱动； 按照植入位置分为体外式和植入式。 0003 叶片式血泵与容积式血泵相比， 能够克服体积大而不便于植入的问题， 主要包括 离心泵和轴流泵： 离心式血泵是将叶片装在血泵的轴上， 当轴高速旋转时， 这些叶片将引导 血液并将其抛至外沿， 叶片对血液的动力作用将形成动脉压。 压力的大小取决于叶轮的转 速， 一般情况下， 转速越高所形成的动脉压也越高。 轴流式泵的叶片也是装在血泵旋转轴 上， 当血泵轴旋转时， 血液沿着倾斜的方向抛出， 经过导叶导流后， 血液基本上是沿着血泵 的轴向运动， 故称为轴流。
11、式血泵。 0004 目前， 磁悬浮心脏泵作为第三代新型血泵在临床上广泛运用， 主要特点为体积小， 结构简单， 避免了血栓溶血问题， 取得了很好的临床效果。 特别是用于人工心脏泵爪极永磁 步进电动机的结构与方法， 可调节和控制血液输出的流量及压力， 使其正常运转， 稳定悬 浮， 避免温升过大。 设计了血泵调速控制系统， 能够检测血泵在不同生理状况下的供血需 求， 满足预期血泵调速设计要求。 采用主动脉血管代替导管减小了异物面积， 降低了血栓和 溶血发生的几率； 采用磁耦合能量传递方式， 去除了经皮导线， 避免感染的发生； 植入升主 动脉， 避免对心肌组织与主动脉瓣的损伤， 能够提高患者的治疗效果。
12、。 0005 但是目前的磁悬浮血泵的控制都是通过植入式导线接入体外控制装置完成的， 需 要在身体部位开孔， 容易造成感染， 并且控制过程通过单纯的电流控制来完成， 流速控制精 确度低。 发明内容 0006 本发明解决的技术问题是提供了一种设计新颖， 功能全面， 通过电流和功率双向 控制电磁线圈的磁场， 对体内的磁悬浮轴流式血泵进行流速控制的左心室电磁辅助装置。 0007 本发明的技术方案为： 一种心脏介入式左心室电磁辅助装置， 主要包括： 体外控制 装置和血泵， 所述的体外控制装置和血泵通过皮肤层隔离， 体外控制装置和血泵之间通过 电磁场连接； 所述的体外控制装置为横截面为长方形的盒体， 所述。
13、的盒体外侧正面从左到 右依次设置有功率调节旋钮、 电流调节旋钮、 电源开关、 电磁辅助开关、 液晶显示屏、 充电 孔， 所述的液晶显示屏的表面粘贴有保护膜， 所述的盒体右侧面的底部设置有右固定卡， 所 述的右固定卡上通过螺丝固定设置有右紧固带， 所述的盒体左侧面的底部设置有左固定 卡， 所述的左固定卡上通过螺丝固定设置有左紧固带， 所述的左紧固带贯穿连接固定有调 节扣， 所述的调节扣可以将左紧固带和右紧固带连接， 并可以调节左紧固带和右紧固带的 说明书 1/4 页 4 CN 108525040 A 4 紧固程度， 所述的盒体设置有控制系统， 所述的控制系统主要包括： 谐振变换单元、 磁场方 向。
14、转换单元、 功率控制单元、 解调器、 电流调节单元、 功率调节单元、 保护单元、 信号调节单 元、 电流监测单元、 电池信息单元、 电磁线圈、 蓄电池， 所述的谐振变换单元的输出端与电磁 线圈连接， 谐振变换单元的输出端与磁场方向转换单元连接， 所述的磁场方向转换单元与 功率控制单元连接， 所述的功率控制单元通过电池信息单元与蓄电池连接， 所述的电池信 息单元与充电孔电连接， 功率控制单元与解调器、 电流调节单元、 功率调节单元连接， 所述 的保护单元与信号调节单元连接， 所述的信号调节单元与电流监测单元， 所述的电流监测 单元与电磁线圈连接， 电流监测单元连接到所述的所述的液晶显示屏， 进行。
15、实时电流显示。 0008 进一步的， 所述的血泵为磁悬浮轴流式血泵， 主要包括进血端口、 前导叶、 轴向电 磁轴承、 电机、 径向永磁轴承、 传动轴、 后导叶、 出血端口， 所述的传动轴设置在血泵径向的 中心位置， 传动轴与电机连接， 所述的电机外侧设置径向永磁轴承， 传动轴的左端与轴向电 磁轴承连接， 所述的轴向电磁轴承的左侧连接前导叶， 传动轴的右侧与后导叶连接， 前导叶 与进血端口同轴对应， 后导叶与出血端口同轴对应。 0009 进一步的， 所述的电磁线圈的匝数为20-30匝、 直径为30-40mm。 0010 进一步的， 所述的前导叶的外侧使用流线型的渐变扩口过渡， 所述的后导叶外侧 。
16、使用流线型的渐变缩口过渡， 血泵的内壁上经过陶瓷覆盖， 减小阻力， 增强流动性。 0011 进一步的， 所述的径向永磁轴承和轴向电磁轴承为硅钢软磁合金材料， 径向永磁 轴承和轴向电磁轴承分别有两块磁条构成， 每相邻两块磁条的N、 S极方向相反。 0012 进一步的， 所述的硅钢软磁合金材料中的含硅量为4.6， 硅是钢的良好脱氧剂， 它与氧结合， 使氧转变为稳定的不为碳还原的SiO2， 避免了因氧原子掺杂而使铁的晶格畸 变。 硅在 铁中成为固溶体后使电阻率增加， 同时有助于将有害杂质碳分离出来。 因此， 加入 硅后能提高磁导率、 降低矫顽力和铁损。 硅钢软磁合金为冷轧硅钢片， 沿轧制方向有优良的。
17、 磁性能， 不仅在强磁场中具有高饱和磁通密度和低铁损， 而且在弱磁场中也有良好的磁性。 0013 进一步的， 所述的控制系统内置变频器， 对控制系统内的电元器件进行电力控制。 0014 进一步的， 所述的蓄电池通过充电孔外接220V交流电源进行充电。 0015 进一步的， 所述的电池信息单元内置低电量报警模块， 当蓄电池的总电量或电压 值小于设定电量或电压值时， 则发出报警信号， 以便使用者在使用过程中及时充电， 确保装 置正常使用。 0016 本发明的工作原理为： 电流调节单元对电流大小进行调节后， 通过控制系统内置 变频器进行分配， 功率调节单元对高频交流电的大小进行控制， 保护单元根据控。
18、制系统电 路的承压能力进行电路保护， 蓄电池将电流传输到功率控制单元， 将接收的直流电转换为 高频交流电， 并将高频交流电经过磁场方向转换单元输入至谐振变换单元， 谐振变换单元 将接收的高频交流电进行调理获得功率因数更高的高频交流电， 并将功率因数更高的高频 交流电输入至电磁线圈， 因此， 通过调节功率和电流的大小来控制电磁线圈的交变磁场， 利 用了电磁感应式传输技术， 利用永磁同步电机的基本原理对磁悬浮血泵中的电机转速进行 控制调节， 从而控制血液流速。 0017 与现有技术相比， 本发明的有益效果体现在： 本发明利用电磁感应式控制技术， 使 得心脏体外控制装置和血泵之间无线连接控制， 不需。
19、要在患者皮下钻导线孔， 防止感染， 操 作简单， 提高了患者术后生活质量， 结构简单， 可长期和连续控制调节。 采用新式磁悬浮轴 说明书 2/4 页 5 CN 108525040 A 5 流式血泵， 控制精度高， 能够减少血液在血泵流道内的沿程压力损失， 减小溶血， 提高效率， 减小血细胞的破坏； 从而使人工心脏所受磁场引力平衡， 保持人工心脏所受磁场力平衡， 提 高人工心脏的寿命， 可以在临床上广泛应用。 附图说明 0018 图1是本发明一种心脏介入式左心室电磁辅助装置结构示意图； 0019 图2是电磁驱动电路图； 0020 图3是功率控制电路图； 0021 图4是电流监测控制电路图； 00。
20、22 图5是控制系统的连接关系图； 0023 其中， 1-体外控制装置,2-血泵,201-进血端口， 202-前导叶， 203-轴向电磁轴承， 204-电机， 205-径向永磁轴承， 206-传动轴， 207-后导叶， 208-出血端口， 3-皮肤层,4-功率 调节旋钮,5-电流调节旋钮,6-电源开关,7-电磁辅助开关,8-保护膜,9-液晶显示屏,10-充 电孔,11-右固定卡,12-左固定卡,13-右紧固带,14-左紧固带,15-调节扣,16-控制系统, 1601-谐振变换单元， 1602-磁场方向转换单元， 1603-功率控制单元， 1604-解调器， 1605-电 流调节单元， 1606。
21、-功率调节单元， 1607-保护单元， 1608-信号调节单元， 1609-电流监测单 元， 1610-电池信息单元， 1611-电磁线圈， 1612-蓄电池。 具体实施方式 0024 为使本发明的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本发明的附图， 对本发 明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述。 0025 实施例： 如图1所示， 一种心脏介入式左心室电磁辅助装置， 主要包括： 体外控制装 置1和血泵2， 体外控制装置1和血泵2通过皮肤层3隔离， 体外控制装置1和血泵2之间通过电 磁场连接； 体外控制装置1为横截面为长方形的盒体， 盒体外侧正面从左到右依次设置有功 率调节旋钮4、 。
22、电流调节旋钮5、 电源开关6、 电磁辅助开关7、 液晶显示屏9、 充电孔10， 液晶显 示屏9的表面粘贴有保护膜8， 盒体右侧面的底部设置有右固定卡11， 右固定卡11上通过螺 丝固定设置有右紧固带13， 盒体左侧面的底部设置有左固定卡12， 左固定卡12上通过螺丝 固定设置有左紧固带14， 左紧固带14贯穿连接固定有调节扣15， 调节扣15可以将左紧固带 14和右紧固带13连接， 并可以调节左紧固带14和右紧固带13的紧固程度， 0026 盒体内设置有控制系统16， 如图5所示， 控制系统16主要包括： 谐振变换单元1601、 磁场方向转换单元1602、 功率控制单元1603、 解调器160。
23、4、 电流调节单元1605、 功率调节单 元1606、 保护单元1607、 信号调节单元1608、 电流监测单元1609、 电池信息单元1610、 电磁线 圈1611、 蓄电池1612， 谐振变换单元1601的输出端与电磁线圈1611连接， 谐振变换单元1601 的输出端与磁场方向转换单元1602连接， 磁场方向转换单元1602与功率控制单元1603连 接， 功率控制单元1603通过电池信息单元1610与蓄电池1612连接， 电池信息单元1610与充 电孔10电连接， 功率控制单元1603与解调器1604、 电流调节单元1605、 功率调节单元1606连 接， 保护单元1607与信号调节单元1。
24、608连接， 信号调节单元1608与电流监测单元1609， 电流 监测单元1609与电磁线圈1611连接， 电流监测单元1609连接到液晶显示屏9， 进行实时电流 显示； 电磁线圈1611的匝数为25匝、 直径为35mm； 控制系统16内置变频器， 对控制系统16内 说明书 3/4 页 6 CN 108525040 A 6 的电元器件进行电力控制。 蓄电池1612通过充电孔10外接220V交流电源进行充电。 电池信 息单元1610内置低电量报警模块， 当蓄电池1612的总电量或电压值小于设定电量或电压值 时， 则发出报警信号， 以便使用者在使用过程中及时充电， 确保装置正常使用。 0027 其。
25、中， 血泵2为磁悬浮轴流式血泵， 主要包括进血端口201、 前导叶202、 轴向电磁轴 承203、 电机204、 径向永磁轴承205、 传动轴206、 后导叶207、 出血端口208， 传动轴206设置在 血泵2径向的中心位置， 传动轴206与电机204连接， 电机204外侧设置径向永磁轴承205， 传 动轴206的左端与轴向电磁轴承203连接， 轴向电磁轴承203的左侧连接前导叶202， 传动轴 206的右侧与后导叶207连接， 前导叶202与进血端口201同轴对应， 后导叶207与出血端口 208同轴对应。 前导叶202的外侧使用流线型的渐变扩口过渡， 后导叶207外侧使用流线型的 渐变缩。
26、口过渡， 血泵2的内壁上经过陶瓷覆盖， 减小阻力， 增强流动性。 径向永磁轴承205和 轴向电磁轴承203为硅钢软磁合金材料， 径向永磁轴承205和轴向电磁轴承203分别有两块 磁条构成， 每相邻两块磁条的N、 S极方向相反。 0028 本发明的工作原理为： 电流调节单元1605对电流大小进行调节后， 通过控制系统 16内置变频器进行分配， 功率调节单元1606对高频交流电的大小进行控制， 保护单元1607 根据控制系统16电路的承压能力进行电路保护， 蓄电池1612将电流传输到功率控制单元 1603， 将接收的直流电转换为高频交流电， 并将高频交流电经过磁场方向转换单元1602输 入至谐振变。
27、换单元1601， 谐振变换单元1601将接收的高频交流电进行调理获得功率因数更 高的高频交流电， 并将功率因数更高的高频交流电输入至电磁线圈1611， 因此， 通过调节功 率和电流的大小来控制电磁线圈1611的交变磁场， 利用了电磁感应式传输技术， 利用永磁 同步电机的基本原理对磁悬浮血泵中的电机转速进行控制调节， 从而控制血液流速。 0029 本发明的使用方法为： 在使用过程中， 通过心脏手术将血泵2置入体内， 将体外控 制装置1放置在左心室对应的体外位置， 然后将左紧固带14和右紧固带13连接， 使用调节扣 15调节， 使得体外控制装置1在身体上固定， 不易产生晃动， 偏离左心室位置， 打。
28、开电源开关 6和电磁辅助开关7， 观察液晶显示屏9上显示的功率和电流数值， 通过功率调节旋钮4和电 流调节旋钮5将功率和电流调节到所需数值， 正常使用即可。 0030 最后应说明的是： 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对其限制； 尽管 参照前述实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的普通技术人员应当理解： 其依然可 以对前述实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分技术特征进行等同替换； 而 这些修改或者替换， 并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范 围。 说明书 4/4 页 7 CN 108525040 A 7 图1 图2 说明书附图 1/3 页 8 CN 108525040 A 8 图3 图4 说明书附图 2/3 页 9 CN 108525040 A 9 图5 说明书附图 3/3 页 10 CN 108525040 A 10 。