一种可植入式左心室辅助系统技术方案

本发明专利技术公开了一种可植入式左心室辅助系统，包括体内模块和体外模块，体内模块与体外模块之间无任何传输线；所述的体外模块包括强电供电单元、供电端功率变换单元、谐振变换单元、松耦合变压器的原边线圈，供电端弱电供电单元、供电端控制器、开关管驱动单元、光耦隔离单元、电流采样单元、供电端信号调理单元、保护单元、电池状态显示模块以及用于接收电池状态信息的解调器；所述的体内模块包括松耦合变压器的副边线圈、受电端谐振变换单元、受电端功率变换单元及受电端控制器、电池充电管理模块、电池、调制器和血泵。本发明专利技术结构简单紧凑，体积小、重量轻，避免了在患者皮下钻导线孔。

【技术实现步骤摘要】
—种可植入式左心室辅助系统
本专利技术属于一种医疗器械，具体涉及一种可植入式左心室辅助系统。
技术介绍
左心室辅助装置系统(LeftVentricular Assist Devices System,简称:LVADS)主要用于治疗冠状动脉粥样硬化性心脏病、高血压性心脏病、心肌病等充血性心力衰竭的病人。LVADS是将血液从病人的左心室抽出，经血泵加压输送至主动脉的装置。该装置由泵主体、控制系统和供电系统三大部分组成。其用途是部分或完全代替心脏功能维持血液循环；其一减轻心脏负荷，增加冠脉流量，使衰竭的心脏得以在低代谢、卸负荷的状态下恢复功能；其二是保证全身重要生命器官的灌注，防治多器官功能衰竭，以保证进一步治疗之有效。现有的左心室辅助装置系统的体内部分与体外部分通过连接线连接，患者需要永久随身携带电池包，由于具有连接线，需用在手术时在患者皮下钻导线孔，增加了术后感染的风险，不利于患者恢复。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:针对现有技术的不足，提供了一种结构简单紧凑，体积小、重量轻的无线电能传输的可植入式左心室辅助系统，避免了在患者皮下钻导线孔，更易于将血泵植入体内；大大提高患者生活自由度，无感染风险，提高了患者术后愈合速度，降低患者术后维护成本。 本专利技术包括如下技术方案:—种可植入式左心室辅助系统,包括体内模块和体外模块，体内模块与体外模块之间无任何传输线；所述的体外模块包括强电供电单元、供电端功率变换单元、谐振变换单元、松耦合变压器的原边线圈，供电端弱电供电单元、供电端控制器、开关管驱动单元、光耦隔离单元、电流采样单元、供电端信号调理单元、保护单元、电池状态显示模块以及用于接收电池状态信息的解调器；所述的体内模块包括松耦合变压器的副边线圈、受电端谐振变换单元、受电端功率变换单元及受电端控制器、电池充电管理模块、电池、调制器和血泵；强电供电单元的输出端分别与供电端功率变换单元、供电端弱电供电单元和保护单元相连；供电端功率变换单元分别与谐振变换单元的输入端、开关管驱动单元的输出端相连；谐振变换单元的输出端分别与松耦合变压器的原边线圈、解调器和电流采样单元相连；强电供电单元将市电整流为直流电，所述直流电具有母线电流和母线电压；强电供电单元分别将母线电流和母线电压输入至保护电路，并将产生的直流电分别输入至供电端功率变换单元和供电端弱电供电单元；供电端弱电供电单元将接收的直流电进行功率变换以便为光耦隔离单元、供电端控制器、保护单元、信号调理单元供电；供电端功率变换单元在开关管驱动单元的控制下将接收的直流电转换为高频交流电，并将所述高频交流电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，并将所述功率因数更高的高频交流电输入至松耦合变压器的原边线圈；松耦合变压器的原边线圈将接收的功率因数更高的高频交流电发送至松耦合变压器的副边线圈；电流采样单元将采集的所述功率因数更高的高频交流电的电流ia。输入至信号调理单元，信号调理单元对电流ia。进行调理后获得调理后的电流id。，调理后的电流id。输入至供电端控制器；供电端控制器根据所述调理后的电流id。输出用于调整开关管驱动单元的控制信号；保护单元根据所述母线电流、母线电压和直流电流id。输出保护信号至供电端控制器，供电端控制器根据所述保护信号确定是否对功率变换单元进行保护；供电端控制器输出的控制信号通过光耦隔离单元发送至开关管驱动单元；松耦合变压器的副边线圈将接收的电能发送至受电端谐振变换单元、受电端谐振变换单元进行无功功率补偿后发送至受电端功率变换单元，受电端功率变换单元进行电能变换后发送至受电端控制器；受电端控制器通过电池充电管理模块向电池充电，同时受电端控制器与血泵相连，以便控制血泵的运转；电池向血泵供电，血泵用于辅助心脏工作；电池输出的电池状态信息通过调制器调制后发送至受电端控制器，受电端控制器根据调制后的电池状态信息控制受电端功率变换单元使得受电端功率变换单元输出搭载电池状态信息的高频交变的电流，所述搭载电池状态信息的高频交变的电流通过受电端谐振变换单元和副边线圈发送至原边线圈，原边线圈与供电端谐振变换单元将接收的搭载电池状态信息的高频交变的电流发送至解调器，通过解调器进行解调获得解调后的电池状态信息，解调后的电池状态信息送入供电端控制器，通过供电端控制器控制电池状态显示模块显示电池状态信息，以便进行及时充电。所述血泵包括入口管、出口管、下泵壳、上泵壳、下定子罩、上定子罩、内磁轴承、外磁轴承、叶轮、下定子轭、下定子绕组、上定子绕组和上定子轭；下泵壳和上泵壳组成泵室；叶轮位于泵室内，下定子罩具有中心柱；叶轮安装在中心柱外部；通过磁轴承调节螺钉将内磁轴承固定在中心柱内部；外磁轴承嵌于叶轮的内部腔体；上定子罩位于上泵壳上部，上定子绕组和上定子轭位于上泵壳内，上定子绕组与叶轮相对，上定子轭位于上定子绕组上方；下定子罩位于下泵壳下方，下定子绕组和下定子轭位于下定子罩内，下定子绕组与叶轮相对，下定子轭位于下定子绕组下方；入口管插入泵室的方向与出口管离开泵室的方向垂直；其特征在于，叶轮整体结构采用钼钴永磁合金熔炼成型；叶轮大体成圆盘形，在叶轮的一侧端面圆周方向均布四条倾斜的弧形导流槽和四个凸起的叶轮主体，每个凸起的叶轮主体上形成楔形的液体动压止推轴承面和出口区，楔形的液体动压止推轴承面从入口端向上盘旋到出口区；在叶轮的另一侧端面形成五个微型桨叶；上定子绕组和下定子绕组均由六个扇形线圈构成，六个扇形线圈在圆周上均匀布置；每个扇形线圈内部具有扇形软磁材料铁芯；上定子轭和下上定子轭采用钴基非晶带材形成。所述受电端控制器根据调理后的电流id。输出电池充满状态信息至电池状态显示模块。所述用于调整开关管驱动单元的控制信号为PWM信号，所述受电端控制器根据调理后的电流id。输出用于调整开关管驱动单元的控制信号的方法如下:判断当前周期的id。是否大于前一周期的值；如果当前周期的id。大于前一周期的值时，判断当前频率是否大于前一个周期的频率，如果大于前一个周期的频率，则提高PWM信号的工作频率，如果小于前一个周期的频率，则降低PWM信号的工作频率；如果当前周期的id。小于前一周期的值时，判断当前频率是否大于前一个周期的频率，如果大于前一个周期的频率，则降低PWM信号的工作频率，如果小于前一个周期的频率，则提高PWM信号的工作频率。所述供电端功率变换单元包括电感L、电容C和功率管Q ;电容C的一端与功率管Q的集电极相连，电容C的另一端与功率管Q的发射极两端，电感L的一端作为输入，电感L的另一端与功率管的集电极相连；功率管Q的基极与开关管驱动单元的输出端相连；电容C的两端分别与谐振变换单元的输入端相连。所述的松耦合变压器的原边线圈和副边线圈均为匝数为15匝、直径为50mm的多股绞合线线圈。本专利技术与现有技术相比具有如下优点:本专利技术中所涉及的无线电能传输技术，利用了电磁感应式无线电能传输技术，体外模块与体内模块相互之间无任何电线连接，分别处于患者的体内与体外。患者摆脱了可植入式左心室辅助系统体内部分与体外部分的连接线，避免了在患者皮下钻导线孔，更易于将血泵植入体内；大大提高了患者生活自由度，无感染风险，提高了患者术后愈合速度，降低了患者本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可植入式左心室辅助系统，包括体内模块和体外模块，其特征在于，体内模块与体外模块之间无任何传输线；所述的体外模块包括强电供电单元、供电端功率变换单元、谐振变换单元、松耦合变压器的原边线圈，供电端弱电供电单元、供电端控制器、开关管驱动单元、光耦隔离单元、电流采样单元、供电端信号调理单元、保护单元、电池状态显示模块以及用于接收电池状态信息的解调器；所述的体内模块包括松耦合变压器的副边线圈、受电端谐振变换单元、受电端功率变换单元及受电端控制器、电池充电管理模块、电池、调制器和血泵；强电供电单元的输出端分别与供电端功率变换单元、供电端弱电供电单元和保护单元相连；供电端功率变换单元分别与谐振变换单元的输入端、开关管驱动单元的输出端相连；谐振变换单元的输出端分别与松耦合变压器的原边线圈、解调器和电流采样单元相连；强电供电单元将市电整流为直流电，所述直流电具有母线电流和母线电压；强电供电单元分别将母线电流和母线电压输入至保护电路，并将产生的直流电分别输入至供电端功率变换单元和供电端弱电供电单元；供电端弱电供电单元将接收的直流电进行功率变换以便为光耦隔离单元、供电端控制器、保护单元、信号调理单元供电；供电端功率变换单元在开关管驱动单元的控制下将接收的直流电转换为高频交流电，并将所述高频交流电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，并将所述功率因数更高的高频交流电输入至松耦合变压器的原边线圈；松耦合变压器的原边线圈将接收的功率因数更高的高频交流电发送至松耦合变压器的副边线圈；电流采样单元将采集的所述功率因数更高的高频交流电的电流iac输入至信号调理单元，信号调理单元对电流iac进行调理后获得调理后的电流idc，调理后的电流idc输入至供电端控制器；供电端控制器根据所述调理后的电流idc输出用于调整开关管驱动单元的控制信号；保护单元根据所述母线电流、母线 电压和直流电流idc输出保护信号至供电端控制器，供电端控制器根据所述保护信号确定是否对功率变换单元进行保护；供电端控制器输出的控制信号通过光耦隔离单元发送至开关管驱动单元；松耦合变压器的副边线圈将接收的电能发送至受电端谐振变换单元、受电端谐振变换单元进行无功功率补偿后发送至受电端功率变换单元，受电端功率变换单元进行电能变换后发送至受电端控制器；受电端控制器通过电池充电管理模块向电池充电，同时受电端控制器与血泵相连，以便控制血泵的运转；电池向血泵供电，血泵用于辅助心脏工作；电池输出的电池状态信息通过调制器调制后发送至受电端控制器，受电端控制器根据调制后的电池状态信息控制受电端功率变换单元使得受电端功率变换单元输出搭载电池状态信息的高频交变的电流，所述搭载电池状态信息的高频交变的电流通过受电端谐振变换单元和副边线圈发送至原边线圈，原边线圈与供电端谐振变换单元将接收的搭载电池状态信息的高频交变的电流发送至解调器，通过解调器进行解调获得解调后的电池状态信息，解调后的电池状态信息送入供电端控制器，通过供电端控制器控制电池状态显示模块显示电池状态信息，以便进行及时充电；所述血泵包括入口管（1）、出口管（4）、下泵壳（12）、上泵壳（13）、下定子罩（6）、上定子罩（16）、内磁轴承（2）、外磁轴承（9）、叶轮（5）、下定子轭（10）、下定子绕组（11）、上定子绕组（14）和上定子轭（15）；下泵壳（12）和上泵壳（13）组成泵室；叶轮（5）位于泵室内，下定子罩（6）具有中心柱（7）；叶轮（5）安装在中心柱（7）外部；通过磁轴承调节螺钉（8）将内磁轴承（2）固定在中心柱（7）内部；外磁轴承（9）嵌于叶轮（5）的内部腔体；上定子罩（16）位于上泵壳（13）上部，上定子绕组（14）和上定子轭（15）位于上泵壳（13）内，上定子绕组（14）与叶轮（5）相对，上定子轭（15）位于上定子绕组（14）上方；下定子罩（6）位于下泵壳（12）下方，下定子绕组（11）和下定子轭（10）位于下定子罩（6）内，下定子绕组（11）与叶轮（5） 相对，下定子轭（10）位于下定子绕组（11）下方；入口管（1）插入泵室的方向与出口管（4）离开泵室的方向垂直；叶轮（5）整体结构采用铂钴永磁合金熔炼成型；叶轮（5）大体成圆盘形，在叶轮（5）的一侧端面圆周方向均布四条倾斜的弧形导流槽（21）和四个凸起的叶轮主体，四个凸起的叶轮主体由四条倾斜的弧形导流槽（21）隔开；每个凸起的叶轮主体上形成楔形的液体动压止推轴承面（23）和出口区（25），楔形的液体动压止推轴承面（23）从入口端（24）向...

【技术特征摘要】
1.一种可植入式左心室辅助系统，包括体内模块和体外模块，其特征在于，体内模块与体外模块之间无任何传输线；所述的体外模块包括强电供电单元、供电端功率变换单元、谐振变换单元、松耦合变压器的原边线圈，供电端弱电供电单元、供电端控制器、开关管驱动单元、光稱隔离单元、电流采样单元、供电端信号调理单元、保护单元、电池状态显示模块以及用于接收电池状态信息的解调器；所述的体内模块包括松耦合变压器的副边线圈、受电端谐振变换单元、受电端功率变换单元及受电端控制器、电池充电管理模块、电池、调制器和血泵； 强电供电单元的输出端分别与供电端功率变换单元、供电端弱电供电单元和保护单元相连；供电端功率变换单元分别与谐振变换单元的输入端、开关管驱动单元的输出端相连；谐振变换单元的输出端分别与松耦合变压器的原边线圈、解调器和电流采样单元相连；强电供电单元将市电整流为直流电，所述直流电具有母线电流和母线电压；强电供电单元分别将母线电流和母线电压输入至保护电路，并将产生的直流电分别输入至供电端功率变换单元和供电端弱电供电单元；供电端弱电供电单元将接收的直流电进行功率变换以便为光耦隔离单元、供电端控制器、保护单元、信号调理单元供电；供电端功率变换单元在开关管驱动单元的控制下将接收的直流电转换为高频交流电，并将所述高频交流电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，并将所述功率因数更高的高频交流电输入至松耦合变压器的原边线圈；松耦合变压器的原边线圈将接收的功率因数更高的高频交流电发送至松耦合变压器的副边线圈； 电流采样单元将采集的所述功率因数更高的高频交流电的电流ia。输入至信号调理单元，信号调理单元对电流ia。进行调理后获得调理后的电流id。，调理后的电流id。输入至供电端控制器；供电端控制器根据所述调理后的电流id。输出用于调整开关管驱动单元的控制信号；保护单元根据所述母线电流、母线电压和直流电流id。输出保护信号至供电端控制器，供电端控制器根据所述保护信号确定是否对功率变换单元进行保护；供电端控制器输出的控制信号 通过光耦隔离单元发送至开关管驱动单元； 松耦合变压器的副边线圈将接收的电能发送至受电端谐振变换单元、受电端谐振变换单元进行无功功率补偿后发送至受电端功率变换单元，受电端功率变换单元进行电能变换后发送至受电端控制器；受电端控制器通过电池充电管理模块向电池充电，同时受电端控制器与血泵相连，以便控制血泵的运转；电池向血泵供电，血泵用于辅助心脏工作； 电池输出的电池状态信息通过调制器调制后发送至受电端控制器，受电端控制器根据调制后的电池状态信息控制受电端功率变换单元使得受电端功率变换单元输出搭载电池状态信息的高频交变的电流，所述搭载电池状态信息的高频交变的电流通过受电端谐振变换单元和副边线圈发送至原边线圈，原边线圈与供电端谐振变换单元将接收的搭载电池状态信息的高频交变的电流发送至解调器，通过解调器进行解调获得解调后的电池状态信息，解调后的电池状态信息送入供电端控制器，通过供电端控制器控制电池状态显示模块显示电池状态信息，以便进行及时充电； 所述血泵包括入口管(I)、出口管(4)、下泵壳(12)、上泵壳(13)、下定子罩(6)、上定子罩(16)、内磁轴承(2)、外磁轴承(9)、叶轮(5)、下定子轭(10)、下定子绕组(11)、上定子绕组(14)和上定子轭(15);下泵壳(12)和上泵壳(13)组成泵室；叶轮(5)位于泵室内，下定子罩(6)具有中心柱(7);叶轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：才小士，郝永勤，刘晓程，谭映戈，张杰民，李建春，肖跃华，薛凤举，刘慧敏，何静，杨通，王丽，兰燕，钟如愚，
申请(专利权)人：北京航天控制仪器研究所，泰达国际心血管病医院，
类型：发明
国别省市：