[发明专利]一种人工心脏的后负荷智能控制系统

说明书

本发明公开了一种人工心脏的后负荷智能控制系统，通过检测人工心脏的输入电压、电流、电流信号的高阶导数、转速的搏动程度等电气参数估算心脏的后负荷程度，并采用自动控制算法计算出人工心脏的最佳工作转速，向无刷电机控制器发送速度指令，同时无刷电机控制器能够显示人工心脏的转速与工作电压，并可以设置报警，实现人机对话；无刷电机控制器接收主控单元的速度指令，驱动人工心脏电机运转，并通过反电动势方法检测人工心脏转速；电气安全防护单元通过双隔离技术提高系统的电气安全水平，使其满足相关电气安全标准。本发明解决了现有技术无法根据心脏后负荷的变化及时调整人工心脏转速的问题。

技术领域

本发明属于生物医学工程领域，具体涉及一种人工心脏的后负荷智能控制系统。

背景技术

人工心脏是一种利用机械动力来输送血液，以部分或全部代替心脏泵血功能的植入式装置。将泵体的心室植入部分插入心室腔内，泵的出口通过人造血管与升主动脉（或降主动脉）连接，进行左心室到主动脉的转流。人工心脏由轴流泵泵筒和位于其中的旋转叶轮组成，旋转叶轮轮毂中镶嵌有永磁转子。轴流泵电机则围绕在轴流泵泵筒的外壁，由轴流泵电机定子铁芯和定子绕组组成，轴流泵泵筒内的旋转叶轮位置与轴流泵电机定子铁芯位置对应，当轴流泵电机定子的绕组通电时可产生旋转磁场，推动旋转叶轮在轴流泵泵筒中高速旋转，进而驱动泵筒中血液向出口方向流动。

人工心脏控制器是调节人工心脏叶轮转动速度，保持人工心脏稳定运行的关键设备，对于保证人工心脏的临床治疗效果与安全性具有重要意义。为此专利201611180353X通过构建心脏泵转速、流量和压力之间的数学模型检测抽吸程度，并且通过调整心脏泵转速防止抽吸。虽然上述发明能够降低抽吸引起的不良事件发生程度，但是没有将心脏后负荷作为调节的目标。此外目前业内主流的人工心脏控制系统都是保持转速恒定作为控制目标，并不能根据心脏后负荷的变化及时调整人工心脏的转速。根据最新研究成果，不适当的人工心脏辅助会显著增加心脏后负荷，而心脏后负荷程度会直接影响到心脏的功能，进而影响到患者的预后以及人工心脏的临床效果。

发明内容

本发明解决了现有技术的不足，提供了一种通过人工心脏的电气信号评价心脏后负荷程度，再通过调节血泵工作状态自动调整后心脏后负荷水平的人工心脏的后负荷智能控制系统。

本发明为了实现上述目的所采用的技术方案是：

一种人工心脏的后负荷智能控制系统，包括主控单元，所述主控单元包括微处理器U1，所述微处理器U1的5脚、6脚接晶振电路， 7脚接复位电路， 8脚接地，9脚接VDDA端，11脚同时接电阻R1的一端及电阻R2的一端， 12、13脚及14脚接工业串口屏，15脚、16脚、31脚及32脚接电气安全防护单元，34脚接调试口P1的3脚，37脚接调试口P1的2脚， 24脚、36脚及48脚并联后接电源电路3.3V端，20脚接地，23脚、35脚及47脚并联后接地，电阻R1的另一端接电压24V，电阻R2的另一端接地，调试口P1的1脚接地，调试口的4脚接电源电路的3.3V端，所述电气安全防护电元通过无刷电机控制器与人工心脏连接。

进一步地，所述电源电路包括24V转换为5V的电路、5V转换为3.3V的电路、3.3V转换为VDDA的电路及滤波器电路。

进一步地，所述电气安全防护单元包括低耗开关电路、调速信号电路、转速信号电路、温度信号隔离电路、将24V转换为24V（I）的隔离电源及将24V（I）转换为15V（I）的运放辅助电源。