一種人工心臟電源管理系統(tǒng)及其管理方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種人工心臟電源管理系統(tǒng)，包括血泵，設(shè)置在人體內(nèi)，控制器的輸出端口連接所述血泵的輸入端口，電源連接所述控制器的輸入端口，所述電源由第一電池、第二電池和/或市電適配器組成；所述控制器包括第一輸入端口和第二輸入端口；所述第一電池的放電端口連接所述控制器的第一輸入端口；所述第二電池的放電端口連接所述控制器的第二輸入端口；所述市電適配器，連接所述第一電池的充電端口或所述第二電池的充電端口。本發(fā)明提供的雙電源管理方案，不會發(fā)生單一電源供電的情形。同時，保證了不會由于充電拔插導致關(guān)鍵端口老化失效。本發(fā)明提供了一種人工心臟電源管理方法，尤其適用于人工心臟等有源植入式醫(yī)療器械應(yīng)用場合。
【專利說明】一種人工心臟電源管理系統(tǒng)及其管理方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及人工心臟【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說，涉及一種人工心臟電源管理系統(tǒng)及
其管理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]有源植入式醫(yī)療裝置與器械在醫(yī)療領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用。以人工心臟為典型代表的有源植入式醫(yī)療裝置要求不間斷地能量供給，且要滿足人體移動要求，因此必須采取外部電源、電池混合供電系統(tǒng)。外部電源常常來源于不可靠的市電供應(yīng)，而電池的續(xù)航能力非常有限，因此如何在此基礎(chǔ)上設(shè)計出高可靠的人工心臟供電系統(tǒng)與方法就是事關(guān)生命安危的重要問題，這一問題的解決也對有源植入式醫(yī)療器械的發(fā)展有重要意義。
[0003]人工心臟系統(tǒng)研究與發(fā)展已經(jīng)有了幾十年的歷史，其人工心臟血泵結(jié)構(gòu)(如專利99126259心室輔助循環(huán)的方法及其裝置)和控制技術(shù)也不斷有新的方案出現(xiàn)(如專利200910081435多模式心室輔助血泵控制器)。在人工心臟電源管理方面相關(guān)專利較少。為了防止觸電有人提出了隔離方案(專利201010554518用于人工心臟系統(tǒng)的電隔離模塊)。在其它領(lǐng)域有一些類似方案可以借鑒(如專利200910107128雙電池控制方法，200610130086雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)控制裝置，200880115876雙電源系統(tǒng)，以及200910141113，201010216575，201110235549等等)，但這些方案大多是針對電池效能管理或者主要是給設(shè)備供電情況下的方案。針對人工心臟特殊對象，采取市電、電池混合供電，滿足人體移動的要求，高可靠性的不間斷電源管理結(jié)構(gòu)方案和管理方法還不多見。
[0004]人工心臟電源管理 要滿足單一故障可靠性要求。單一故障可靠性要求是指單一電源發(fā)生故障時，人工心臟仍舊能夠正常工作。
[0005]現(xiàn)有的人工心臟通常采用雙電源供電方案，如圖1所示。電池3、電池4給控制器2供電。控制器2驅(qū)動人體內(nèi)的血泵I的運轉(zhuǎn)。如當電池3電能耗盡時，將電池與控制器2的端口 Ia斷開，然后連接到市電適配器6上充電。將充好電的電池7連接到控制器2的端口 la。電池4的更換方式與電池3類似。當然也可以用市電適配器6直接連接控制器2的端口 Ia或者Ib進行供電。
[0006]這一方案存在2個風險。I)當更換電池時，控制器就只有一個電池供電。如果當前供電的電池發(fā)生了故障，則人工心臟就會停止運轉(zhuǎn)，不滿足單一故障可靠性要求。2)目前技術(shù)條件下，電池電量只能維持一天左右的工作時間，這意味這每天都要拔插控制器的端口一次。頻繁的拔插會導致控制器端口老化失效，失效后系統(tǒng)只有一個電池供電，不滿足單一故障可靠性要求。并且，在單一電池電能耗盡前對控制器端口進行維修也難以實現(xiàn)。
[0007]另外，通?？刂破餍枰c監(jiān)視器進行通訊，這需要在控制器上保留一個通訊端口Ic，也增加了控制器的體積和防水處理的難度，降低了系統(tǒng)的可靠性。
[0008]針對以上問題有如下兩種容易想到的改進方案，也是大多數(shù)人工心臟實際使用的方案。
[0009]I) 一種改進的方案是在控制器上增加第四個端口 Id連接市電適配器，利用控制器對電池進行充電，電池就不用頻繁取下。這一方案的缺點在于不連接市電適配器時，控制器上有一個空置的端口，這造成控制器小型化和防水非常困難，同時將端口老化損壞的風險轉(zhuǎn)嫁到了第四個端口上。
[0010]2)另一種方案是在控制器內(nèi)部再增加一塊備用電池。這樣保證同一時刻總有兩個電源供電。這一方案的缺點在于備用電池裝在控制器內(nèi)部會發(fā)熱，且損壞了也難以更換，控制器的體積難以縮小，備用電池續(xù)航時間極其有限，總體上收益不大。
[0011]上述兩種方案都需要額外增加端口或電池，無法兼顧小型化和可靠性要求，也沒有從根本上解決控制器端口老化損壞的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種能夠有效管理人工心臟電源的系統(tǒng)和方法使人工心臟的電源不斷電，不需要額外增加端口和電池，節(jié)省成本延長使用壽命。
[0013]為了達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
一種人工心臟電源管理系統(tǒng)，包括血泵，設(shè)置在人體內(nèi)，控制器的輸出端口連接所述血泵的輸入端口，電源連接所述控制器的輸入端口，所述電源由第一電池、第二電池和/或市電適配器組成；所述控制器包括第一輸入端口和第二輸入端口 ；
所述第一電池的放電端口連接所述控制器的第一輸入端口；
所述第二電池的放電端口連接所述控制器的第二輸入端口；
所述市電適配器，連接所述第一電池的充電端口或所述第二電池的充電端口。
`[0014]優(yōu)選的，還包括，監(jiān)視器，連接所述第一電池或第二電池，且不能同時與所述市電適配器連接相同的電池。
[0015]優(yōu)選的，所述監(jiān)視器包括第三輸入端口和第三輸出端口，所述市電適配器連接所述監(jiān)視器的第三輸入端口，所述第三輸出端口連接所述第一電池或第二電池。
[0016]優(yōu)選的，所有端口之間通過電纜連接。
[0017]優(yōu)選的，所述電纜中包括具有SMbus協(xié)議的通訊線。
[0018]一種人工心臟電源管理方法，包括:
SI)控制器接收來自電池的電量信號，并判斷是否進行充電，如果是則將市電適配器連接至第一電池的充電端口或第二電池的充電端口 ；如果否則進行步驟S2)；
S2 )控制器的第一輸入端口和第二輸入端口分別接受來自第一電池的放電端口和第二電池的放電端口放出的電能并由所述控制器的輸出端口將所述電能輸送給血泵；所述第一電池的充電端口和所述第二電池的充電端口關(guān)閉。
[0019]優(yōu)選的，在步驟SI)和步驟S2)之間還包括，SI’ )控制器接收血泵的工作信號，并判斷血泵是否工作異常，如果是，則由監(jiān)視器所述第一電池或所述第二電池連接，由市電適配器連接所述監(jiān)視器或電池為所述監(jiān)視器供電；如果否則進入步驟S2)。
[0020]優(yōu)選的，所述監(jiān)視器包括第三輸入端口和第三輸出端口，所述市電適配器連接所述監(jiān)視器的第三輸入端口，所述第三輸出端口連接所述第一電池或第二電池。
[0021]優(yōu)選的，所述市電適配器連接第一電池或所述第二電池時，能夠為任意一塊電池充電。
[0022]優(yōu)選的，充電時，所述第一電池和/或所述第二電池的放電端口釋放的電能均為市電適配器傳遞的電能。
[0023]本發(fā)明提供了一種人工心臟電源管理系統(tǒng)，包括血泵，設(shè)置在人體內(nèi)，控制器的輸出端口連接所述血泵的輸入端口，電源連接所述控制器的輸入端口，所述電源由第一電池、第二電池和/或市電適配器組成；所述控制器包括第一輸入端口和第二輸入端口 ；所述第一電池的放電端口連接所述控制器的第一輸入端口 ；所述第二電池的放電端口連接所述控制器的第二輸入端口 ；所述市電適配器，連接所述第一電池的充電端口或所述第二電池的充電端口。本發(fā)明提供了一種雙電源管理方案，由第一電池、第二電池和/或市電適配器為控制器供電，該方案保證在任意時刻都不會發(fā)生單一電源供電的情形，因此就避免了單一電源故障引起的人工心臟失效。同時，本發(fā)明所述方案也保證了不會由于充電拔插導致關(guān)鍵端口老化失效。本發(fā)明給出了一種高度可靠的不間斷電源管理方案，尤其適用于人工心臟等有源植入式醫(yī)療器械應(yīng)用場合。
[0024]本發(fā)明還提供了一種人工心臟電源管理方法，SI)控制器接收來自電池的電量信號，并判斷是否進行充電，如果是則將市電適配器連接至第一電池的充電端口或第二電池的充電端口 ；如果否則進行步驟S2) ;S2)控制器的第一輸入端口和第二輸入端口分別接受來自第一電池的放電端口和第二電池的放電端口放出的電能并由所述控制器的輸出端口將所述電能輸送給血泵；所述第一電池的充電端口和所述第二電池的充電端口關(guān)閉。本發(fā)明提供的方法在使用時控制器可以判斷電量，通過充電而不斷電，使人工心臟一直保持雙電源，不會由于電源問題而導致人工心臟停止工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例 ，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1現(xiàn)有的人工心臟電源方案；
圖2本發(fā)明實施例提供的臨床手術(shù)時電源管理系統(tǒng)的連接方法；
圖3本發(fā)明實施例提供的日常生活時電源管理系統(tǒng)的連接方法；
圖4本發(fā)明實施例提供的回院檢查時電源管理系統(tǒng)的連接方法；
圖5本發(fā)明實施例提供的更換電池時電源管理系統(tǒng)的連接方法。
【具體實施方式】
[0027]本發(fā)明公開了能夠有效管理人工心臟電源的系統(tǒng)和方法使人工心臟的電源不斷電，不需要額外增加端口和電池，節(jié)省成本延長使用壽命。
[0028]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0029]一種人工心臟電源管理系統(tǒng)，包括血泵，設(shè)置在人體內(nèi)，控制器的輸出端口連接所述血泵的輸入端口，電源連接所述控制器的輸入端口，所述電源由第一電池、第二電池和/或市電適配器組成；所述控制器包括第一輸入端口和第二輸入端口 ；所述第一電池的放電端口連接所述控制器的第一輸入端口 ；所述第二電池的放電端口連接所述控制器的第二輸入端口 ；所述市電適配器，連接所述第一電池的充電端口或所述第二電池的充電端口。
[0030]本發(fā)明提供的系統(tǒng)優(yōu)選如圖2所示。系統(tǒng)由6個部件組成，編號為1-6，部件的端口標出了輸入I和輸出O以示區(qū)分。部件之間通過如圖2所示的電纜連接。I為人工心臟血泵，其功能是完成泵血；2為控制器，其功能為驅(qū)動血泵電機運轉(zhuǎn)；3、4為電池，提供人工心臟及控制器所需的電能。5為監(jiān)視器，用于檢測系統(tǒng)的運行狀態(tài)；6為市電適配器，用于從市電獲取電能。電能經(jīng)由各部件之間連接電纜表示電纜從左向右輸送。通常，血泵I植入了人體內(nèi)，控制器2緊貼人體佩戴，電池3、4緊貼人體佩戴。
[0031]圖2所示為該系統(tǒng)所有連接方法中中的一種。跟據(jù)患者實際情況，需要不同的連接方法。佩戴人工心臟的患者需要經(jīng)過以下幾個階段，不同階段對應(yīng)的系統(tǒng)連接也不相同。下表列出了幾個典型的階段和對應(yīng)的部件連接方式，后文對其進行了描述。
【權(quán)利要求】
1.一種人工心臟電源管理系統(tǒng)，包括血泵，設(shè)置在人體內(nèi)，控制器的輸出端口連接所述血泵的輸入端口，電源連接所述控制器的輸入端口，其特征在于，所述電源由第一電池、第二電池和/或市電適配器組成；所述控制器包括第一輸入端口和第二輸入端口 ； 所述第一電池的放電端口連接所述控制器的第一輸入端口； 所述第二電池的放電端口連接所述控制器的第二輸入端口； 所述市電適配器，連接所述第一電池的充電端口或所述第二電池的充電端口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源管理系統(tǒng)，其特征在于，還包括，監(jiān)視器，連接所述第一電池或第二電池，且不能同時與所述市電適配器連接相同的電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源管理系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)視器包括第三輸入端口和第三輸出端口，所述市電適配器連接所述監(jiān)視器的第三輸入端口，所述第三輸出端口連接所述第一電池或第二電池。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源管理系統(tǒng)，其特征在于，所有端口之間通過電纜連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源管理系統(tǒng)，其特征在于，所述電纜中包括具有SMbus協(xié)議的通訊線。
6.一種人工心臟電源管理方法，其特征在于，包括: SI)控制器接收來自電池的電量信號，并判斷是否進行充電，如果是則將市電適配器連接至第一電池的充電端口或第二電池的充電端口 ；如果否則進行步驟S2)； S2 )控制器的第一輸入端`口和第二輸入端口分別接受來自第一電池的放電端口和第二電池的放電端口放出的電能并由所述控制器的輸出端口將所述電能輸送給血泵；所述第一電池的充電端口和所述第二電池的充電端口關(guān)閉。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電源管理方法，其特征在于，在步驟SI)和步驟S2)之間還包括，Si’)控制器接收血泵的工作信號，并判斷血泵是否工作異常，如果是，則由監(jiān)視器所述第一電池或所述第二電池連接，由市電適配器連接所述監(jiān)視器或電池為所述監(jiān)視器供電；如果否則進入步驟S2)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電源管理方法，其特征在于，所述監(jiān)視器包括第三輸入端口和第三輸出端口，所述市電適配器連接所述監(jiān)視器的第三輸入端口，所述第三輸出端口連接所述第一電池或第二電池。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電源管理方法，其特征在于，所述市電適配器連接第一電池或所述第二電池時，能夠為任意一塊電池充電。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源管理方法，其特征在于，充電時，所述第一電池和/或所述第二電池的放電端口釋放的電能均為市電適配器傳遞的電能。
【文檔編號】H02J7/00GK103768670SQ201410031608
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月23日
【發(fā)明者】尹成科, 陳琛, 談雪丹 申請人:蘇州大學