CN110947040A - 一种体外循环血泵及方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种体外循环血泵及方法，驱动机构动作，转动头旋转，从而带动泵内的旋转体旋转，通过对电磁铁的控制，使电磁铁对旋转体产生轴向向上的吸引力，使该吸引力与驱动永磁铁和被驱动永磁铁之间的耦合吸引力相适配，使得旋转体能够轴向无接触旋转，加之第一径向支撑永磁铁和第二径向支撑永磁铁被配置为相互作用，产生排斥力，所述旋转体能够径向无接触旋转，实现与泵壳完全无接触旋转，使得叶轮旋转完全无轴承支撑，极大减少了对血细胞的损伤，减少了血栓形成的可能性。

Description

一种体外循环血泵及方法
技术领域
本公开属于体外循环血泵技术领域，具体涉及一种体外循环血泵及方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
血泵是体外循环***装置的动力部分，也是核心部分，其主要作用是代替心室的搏出功能和手术中失血的回收或用于心脏停搏后血液的灌注。离心血泵是较新型的体外循环血泵，具有溶血性小、压力缓冲大、流量可调、安全性高、体积小等特点。但目前体外循环使用的离心血泵，旋转叶轮仍利用轴承支撑，在运行过程中，对血细胞仍会产生损坏，容易产生血栓。
发明内容
本公开为了解决上述问题，提出了一种体外循环血泵及方法，本公开利用永磁加电磁的方式，不用轴承支撑，即可保证叶轮的旋转，能够有效防止产生血栓。
根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：
一种体外循环血泵，包括泵支座、泵体、驱动机构以及控制机构，其中：
所述泵支座具有一容纳腔，所述容纳腔用于承载所述泵体，容纳腔的内沿上是有若干第一径向支撑永磁铁；
所述泵体，包括泵壳，所述泵壳内设置有一旋转体，旋转体内下端外圆上设置有第二径向支撑永磁铁，旋转体内下端设置有若干圆周分布的被驱动永磁铁，且第一径向支撑永磁铁和第二径向支撑永磁铁被配置为相互作用，产生排斥力，使得旋转体能够在径向无接触旋转；
所述驱动机构，设置于所述容纳腔底部，包括驱动件和转动头，所述驱动件通过转动头为血泵提供动力，转动头包括与驱动件输出端连接的旋转盘，以及旋转盘上圆周设置的多个驱动永磁铁，与所述被驱动永磁铁之间通过磁力吸引实现耦合，使得旋转体能够在轴向无接触旋转；
所述控制机构，包括设置于泵支座上部的电磁铁以及控制部分，所述电磁铁用于对泵内旋转体产生轴向向上的吸引力，其吸引力的大小，受控于控制部分。
作为可选择的实施方式，所述泵支座包括上下两个部分，上部与下部之间活动连接，可自由开合，所述径向支撑永磁铁设置于泵支座下部上。
作为可选择的实施方式，所述泵支座的上部包括一凹槽，凹槽的中部设置有一用于容纳泵壳的开口，所述凹槽能够容纳所述泵体的上表面，且泵支座的上部，沿所述开口处、圆周设置有所述电磁铁。
作为可选择的实施方式，所述泵支座的上部和下部之间一侧通过转轴连接，另一侧设置有卡扣。
通过转轴转动连接，实现自由开合，便于泵体的取放，设置有卡扣，以保证泵体运转时，泵支架的密封。
作为可选择的实施方式，所述泵支架的下部设置有阶梯式凹槽，其中一层阶梯上设置有径向支撑永磁铁，底部设置有所述驱动机构。
阶梯式凹槽和上部的凹槽组成冗余容纳泵体的容纳腔。
作为可选择的实施方式，所述驱动机构包括驱动电机和转动头，所述驱动电机固定在泵支座上，转动头固定在驱动电机的旋转轴顶部，转动头的旋转盘中间与驱动电机的旋转轴连接，周围镶嵌有驱动永磁铁。
作为可选择的实施方式，所述旋转体包括复合叶轮和永磁铁组合体，复合叶轮在旋转体的上部，永磁铁组合体设置在旋转体的下部。
作为进一步的限定，所述复合叶轮包括导磁体和叶轮体，所述导磁体埋入叶轮体的上盖中，所述叶轮体的上盖中心设有圆孔，用于血液的流通，血液经泵壳的入口流入、叶轮旋转中心圆孔、旋转的叶片打入泵壳的流道，经泵壳出口流出。
作为进一步的限定，所述永磁铁组合体包括支撑永磁铁、被驱动永磁铁和密封室，所述密封室为设置在旋转体的旋转中心处、设有圆孔的圆柱形结构，支撑永磁铁圆周形镶嵌于其外侧，被驱动永磁铁圆周形镶嵌于其内侧。
作为可选择的实施方式，所述控制机构包括电磁铁、传感器和控制部分，所述传感器，设置在泵支座上部，用于感知旋转体在泵壳中的旋转情况，为控制部分提供感知信息。
作为进一步的限定，所述控制部分根据传感器感知信息，通过分析计算产生控制信息，经过控制电路实现对电磁的控制，使得旋转体在电磁铁、驱动永磁铁和径向支撑永磁铁共同作用下，与泵壳完全无接触旋转。
基于上述血泵的工作方法，驱动机构动作，转动头旋转，从而带动泵内的旋转体旋转，通过对电磁铁的控制，使电磁铁对旋转体产生轴向向上的吸引力，使该吸引力与驱动永磁铁和被驱动永磁铁之间的耦合吸引力相适配，使得旋转体能够轴向无接触旋转，加之第一径向支撑永磁铁和第二径向支撑永磁铁被配置为相互作用，产生排斥力，所述旋转体能够径向无接触旋转，实现与泵壳完全无接触旋转。
与现有技术相比，本公开的有益效果为：
本公开使得叶轮旋转完全无轴承支撑，极大减少了对血细胞的损伤，减少了血栓形成的可能性。
本公开通过传感器感知旋转体在泵壳中的旋转情况，为控制部分提供感知信息，基于所述感知信息，通过分析计算产生控制信息，经过控制电路实现对电磁铁的控制，使得旋转体在电磁铁、驱动永磁铁和径向支撑永磁铁共同作用下，与泵壳完全无接触旋转，控制过程方便，控制算法简单。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1是本公开的总体结构示意图；
图2是本公开的转动头结构俯视图；
图3是本公开的旋转体侧视图；
图4是本公开的永磁铁组合体俯视图；
图5是本公开的叶轮体俯视图。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。
本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。
为了解决目前体外循环使用的离心血泵，在运行过程中，对血细胞仍会产生损坏，容易产生血栓的问题。本实施例采用永磁加电磁的方法，使得叶轮旋转完全无轴承支撑的技术方案。
具体的，如图1所示，一种体外循环血泵，包括泵支座1、驱动部分2、泵3、电磁及控制部分4。
其中，泵支座1部分，包括上部101、径向支撑永磁铁102、下部103。上部101与下部103之间用转轴连接，实现上部101自由开合，便于泵3的取放；径向支撑永磁铁102，设置于下部103上。
上部101，有两部分组成，分别用转轴连接、卡扣固定在下部103上，用来固定电磁及控制4，并且能够使得电磁铁401和控制传感器402紧密的附着于泵3上，以充分发挥电磁铁401的磁力和控制传感器402感知度。
径向支撑永磁铁102，采用环形永磁铁，与泵3中旋转体302内下部3022外圆上的径向支撑永磁铁30221相互作用产生排斥力，使得旋转体302能够径向无接触旋转。
下部103，采用阶梯凹槽设计，用来支撑泵3、镶嵌径向支撑永磁铁102、固定驱动2。
而驱动部分2，包括驱动电机201、转动头202。驱动电机201固定在泵支座1上，转动头202固定在驱动电机201的旋转轴顶部。
驱动电机201，通过转动头202为体外循环血泵提供动力。
转动头202，如图2所示，由旋转盘2021和驱动永磁铁2022组成。其中，旋转盘2021中间与驱动电机201的旋转轴连接，周围镶嵌驱动永磁铁2022。
驱动永磁铁2022有若干个永磁铁组成，以圆周形镶嵌在旋转盘2021上；相应地泵3旋转体302上的被驱动永磁铁30222，也以圆周形镶嵌在密封室30223内，这样驱动永磁铁2022与泵3中旋转体302内的被驱动永磁铁30222通过磁力吸引实现耦合。由于这两者的耦合，驱动电机201旋转，带动转动头202旋转，从而带动泵3内的旋转体302旋转；轴向向下的吸引力和电磁铁401对旋转体302产生的轴向向上的吸引力共同作用，使得旋转体302能够轴向无接触旋转，加之(1)所述旋转体302能够径向无接触旋转，就能够使得叶轮旋转完全无轴承支撑。
泵3，包括泵壳301、旋转体302。泵壳301放置于泵支座1下部103的凹槽内，可方便的与泵支座分离；旋转体302自由的置于泵壳301内。
泵壳301设有腔体、流道、入口和出口。
如图3所示，旋转体302，由复合叶轮3021、永磁铁组合体3022组成。复合叶轮3021在旋转体302上部，永磁铁组合体3022在旋转体302下部。
复合叶轮3021，由导磁体30211、叶轮体30212组成。导磁体30211埋入叶轮体30212上盖中。
导磁体30211，一是用于传感器402对旋转体302的感知，二是用于电磁铁401对旋转体302产生吸引力。
叶轮体30212，上盖旋转中心设有圆孔，用于血液的流通。血液经泵壳301的入口流入、经叶轮3021旋转中心圆孔、经旋转的叶片打入泵壳301流道、经泵壳301出口流出。
如图4所示，永磁铁组合体3022，由支撑永磁铁30221、被驱动永磁铁30222和密封室30223组成。密封室30223为旋转中心设有圆孔的圆柱形，支撑永磁铁30221以圆周形镶嵌于其外侧，被驱动永磁铁30222以圆周形镶嵌于其内侧。
电磁及控制部分4，包括电磁铁401、传感器402和控制部分403。
电磁铁401，设置在泵支座上部，用于对泵3内旋转体中的旋转体302产生轴向向上的吸引力，其吸引力的大小，受控于控制部分403。这个轴向向上的吸引力、驱动永磁铁2022对旋转体302产生轴向向下的吸引力以及径向支撑永磁铁102对旋转体302产生的径向排斥力共同作用，使得泵3内旋转体302完全无轴承支撑的旋转，达到复合叶轮3021旋转与泵壳301完全无接触，实现血泵减少对血细胞的损坏，不容易产生血栓。
传感器402，设置在泵支座上部，用于感知旋转体302在泵壳301中的旋转情况，为控制部分403提供感知信息。
控制部分403根据传感器感知信息，通过分析计算产生控制信息，经过控制电路实现对电磁铁401的控制，使得旋转体302在电磁铁401、驱动永磁铁2022和径向支撑永磁铁102共同作用下，与泵壳301完全无接触旋转。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种体外循环血泵，其特征是：包括泵支座、泵体、驱动机构以及控制机构，其中：
所述泵支座具有一容纳腔，所述容纳腔用于承载所述泵体，容纳腔的内沿上是有若干第一径向支撑永磁铁；
所述泵体，包括泵壳，所述泵壳内设置有一旋转体，旋转体内下端外圆上设置有第二径向支撑永磁铁，旋转体内下端设置有若干圆周分布的被驱动永磁铁，且第一径向支撑永磁铁和第二径向支撑永磁铁被配置为相互作用，产生排斥力，使得旋转体能够在径向无接触旋转；
所述驱动机构，设置于所述容纳腔底部，包括驱动件和转动头，所述驱动件通过转动头为血泵提供动力，转动头包括与驱动件输出端连接的旋转盘，以及旋转盘上圆周设置的多个驱动永磁铁，与所述被驱动永磁铁之间通过磁力吸引实现耦合，使得旋转体能够在轴向无接触旋转；
所述控制机构，包括设置于泵支座上部的电磁铁以及控制部分，所述电磁铁用于对泵内旋转体产生轴向向上的吸引力，其吸引力的大小，受控于控制部分。
2.如权利要求1所述的一种体外循环血泵，其特征是：所述泵支座包括上下两个部分，上部与下部之间活动连接，可自由开合，所述径向支撑永磁铁设置于泵支座下部上。
3.如权利要求2所述的一种体外循环血泵，其特征是：所述泵支座的上部包括一凹槽，凹槽的中部设置有一用于容纳泵壳的开口，所述凹槽能够容纳所述泵体的上表面，且泵支座的上部，沿所述开口处、圆周设置有所述电磁铁；
或，所述泵支架的下部设置有阶梯式凹槽，其中一层阶梯上设置有径向支撑永磁铁，底部设置有所述驱动机构。
4.如权利要求2所述的一种体外循环血泵，其特征是：所述泵支座的上部和下部之间一侧通过转轴连接，另一侧设置有卡扣。
5.如权利要求1所述的一种体外循环血泵，其特征是：所述驱动机构包括驱动电机和转动头，所述驱动电机固定在泵支座上，转动头固定在驱动电机的旋转轴顶部，转动头的旋转盘中间与驱动电机的旋转轴连接，周围镶嵌有驱动永磁铁。
6.如权利要求5所述的一种体外循环血泵，其特征是：所述旋转体包括复合叶轮和永磁铁组合体，复合叶轮在旋转体的上部，永磁铁组合体设置在旋转体的下部。
7.如权利要求6所述的一种体外循环血泵，其特征是：所述复合叶轮包括导磁体和叶轮体，所述导磁体埋入叶轮体的上盖中，所述叶轮体的上盖中心设有圆孔，用于血液的流通，血液经泵壳的入口流入、叶轮旋转中心圆孔、旋转的叶片打入泵壳的流道，经泵壳出口流出；
或，所述永磁铁组合体包括支撑永磁铁、被驱动永磁铁和密封室，所述密封室为设置在旋转体的旋转中心处、设有圆孔的圆柱形结构，支撑永磁铁圆周形镶嵌于其外侧，被驱动永磁铁圆周形镶嵌于其内侧。
8.如权利要求1所述的一种体外循环血泵，其特征是：所述控制机构包括电磁铁、传感器和控制部分，所述传感器，设置在泵支座上部，用于感知旋转体在泵壳中的旋转情况，为控制部分提供感知信息。
9.如权利要求8所述的一种体外循环血泵，其特征是：所述控制部分根据传感器感知信息，通过分析计算产生控制信息，经过控制电路实现对电磁的控制，使得旋转体在电磁铁、驱动永磁铁和径向支撑永磁铁共同作用下，与泵壳完全无接触旋转。
10.基于如权利要求1-9中任一项所述的血泵的工作方法，其特征是：驱动机构动作，转动头旋转，从而带动泵内的旋转体旋转，通过对电磁铁的控制，使电磁铁对旋转体产生轴向向上的吸引力，使该吸引力与驱动永磁铁和被驱动永磁铁之间的耦合吸引力相适配，使得旋转体能够轴向无接触旋转，加之第一径向支撑永磁铁和第二径向支撑永磁铁被配置为相互作用，产生排斥力，所述旋转体能够径向无接触旋转，实现与泵壳完全无接触旋转。
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