CN113750364A - 一种植入式磁悬浮轴流血泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种植入式磁悬浮轴流血泵，包括：透明泵壳组件、具有永磁体套筒的转子叶轮和后导叶轮；所述透明泵壳组件包括转子叶轮泵壳和后导叶轮泵壳，在转子叶轮和转子叶轮泵壳之间布置有回流狭缝，消除了叶尖间隙泄漏涡对血液的影响，降低了血液损伤发生率；在永磁体套筒中布置有永磁体组件，实现对转子叶轮的轴向定位、径向定位以及旋转控制，克服了传统设计中转子叶轮依靠机械轴承固定轴向和径向位置易在机械轴承处形成血栓的缺陷；所设置的后导叶轮可使得血流在流出血泵后形成平稳流动，为自然心脏提供更好的入流条件，有效降低血泵运转对自然心脏的不良影响，可为心脏泵血功能完全丧失的重症患者提供中长期循环支持。

Description

一种植入式磁悬浮轴流血泵
技术领域
本发明涉及人工心脏泵技术领域，尤其涉及一种植入式磁悬浮轴流血泵。
背景技术
2019年中国心血管病患者约3.3亿，根据国家健康委员会预测，心血管病患病率仍处于上升阶段，已成为重大的公共卫生问题。但由于自然心脏捐献数量远不能满足需求，因此研究人员转而开发人工血泵以替代自然心脏。现有人工血泵技术往往面临严重的血液相容性问题，导致患者出现诸多并发症甚至死亡。当前迫切需要对血泵进行优化，提升血液相容性，延长使用期限，进而提高患者的生存率。现有轴流血泵的转子叶轮大多采用机械支撑轴承，由于高速旋转存在磨损、摩擦热及密封装置污染血液等一系列问题，此外，在机械轴承处极易产生血栓，严重制约着血泵的临床应用性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种植入式磁悬浮轴流血泵，采用包含永磁体套筒的转子叶轮，减少不良流动特征所造成的血液损伤，改善传统设计中在机械轴承处形成血栓的缺陷；可为心脏泵血功能完全丧失的重症患者提供中长期循环支持，并降低患者血液损伤与并发症发生率，保证患者的生命安全。
本发明所采用的技术方案如下：一种植入式磁悬浮轴流血泵，包括：透明泵壳组件、转子叶轮和后导叶轮；所述透明泵壳组件的材质为聚氨酯；所述透明泵壳组件包括转子叶轮泵壳和后导叶轮泵壳；所述转子叶轮位于所述转子叶轮泵壳内，所述转子叶轮和所述转子叶轮泵壳的侧边布置有回流狭缝，所述回流狭缝的宽度为0.5毫米至1.5毫米；所述转子叶轮包括转子叶片、前导锥、转子叶轮轴、永磁体套筒和永磁体组件，其中，所述永磁体组件内置于所述永磁体套筒中，所述永磁体套筒的轴向长度等于所述转子叶片的轴向长度；所述转子叶片为螺旋式，共四片，交替等间隔分布于所述永磁体套筒和所述转子叶轮轴之间；所述永磁体组件包括位于所述永磁体套筒内的前轴向环形永磁体、径向环形永磁体和后轴向环形永磁体，其中，所述前轴向环形永磁体和所述后轴向环形永磁体用于所述转子叶轮的轴向定位，所述径向环形永磁体用于所述转子叶轮的径向定位；所述后导叶轮位于所述后导叶轮泵壳内，且所述后导叶轮与所述后导叶轮泵壳之间固定连接；所述后导叶轮包括后导叶轮叶片、后导叶轮轴和后导锥，所述后导叶轮轴和所述后导锥的型线光滑过渡；所述后导叶轮叶片为螺旋式，共四片，交替等间隔分布于所述后导叶轮泵壳和所述后导叶轮轴之间；所述转子叶轮泵壳的前端为血液入口，所述后导叶轮泵壳的后端为血液出口。
进一步，所述透明泵壳组件的内表面、所述转子叶轮的表面和所述后导叶轮的表面喷涂有抗凝涂层以降低血小板激活凝结形成血栓的风险。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明所提供的一种植入式磁悬浮轴流血泵，通过设置后导叶轮使得血流在流出血泵后形成平稳流动，为自然心脏提供更好的入流条件，有效降低了血泵运转对自然心脏的不良影响；通过采用包含永磁体套筒的转子叶轮代替传统转子叶轮，消除了叶尖间隙泄漏涡对血液的影响，降低了血液损伤发生率，同时避免了转子叶轮与静止部件间的直接接触，有效降低了转子叶轮工作时的振动对其余部件的损伤；通过采用前轴向环形永磁体和后轴向环形永磁体对转子叶轮的轴向位置进行控制，采用径向环形永磁体对转子叶轮的径向位置进行控制，克服了传统设计中转子叶轮依靠机械轴承固定轴向和径向位置易在机械轴承处形成血栓的缺陷。
附图说明
图1为本发明装置的剖视图；
图2为本发明装置的主视图；
图3位本发明装置的左视图；
图4为本发明装置的右视图；
图5为本发明中转子叶轮示意图；
图6为本发明中后导叶轮示意图；
图7为本发明内部流动示意图；
其中，1：透明泵壳组件；2：转子叶轮；3：后导叶轮；4：转子叶轮泵壳；5：后导叶轮泵壳；6：回流狭缝；7：转子叶片；8：前导锥；9：转子叶轮轴；10：永磁体套筒；11：永磁体组件；12：前轴向环形永磁体；13：径向环形永磁体；14：后轴向环形永磁体；15：后导叶轮叶片；16：后导叶轮轴；17：后导锥；18：血液入口；19：血液出口。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细描述，所举实例只用于说明本发明，并非用于限制本发明的范围。
如图1、图2所示，一种植入式磁悬浮轴流血泵，包括：透明泵壳组件1、转子叶轮2和后导叶轮3；透明泵壳组件1的材质为聚氨酯；透明泵壳组件1包括转子叶轮泵壳4和后导叶轮泵壳5，转子叶轮2位于转子叶轮泵壳4内，转子叶轮2与转子叶轮泵壳4的侧边布置有回流狭缝6，回流狭缝6的宽度为0.5毫米至1.5毫米，其中，回流狭缝6内的流动受到转子叶轮2上游和下游压差的影响，在设计工况，回流狭缝6内的血流可以对壁面进行有效的冲洗，减小发生血栓的风险；转子叶轮2包括转子叶片7、前导锥8、转子叶轮轴9、永磁体套筒10和永磁体组件11，其中，永磁体组件11内置于永磁体套筒10中，永磁体套筒10的轴向长度等于转子叶片7的轴向长度。
如图5所示，转子叶片7为螺旋式，共四片，交替等间隔分布于永磁体套筒10和转子叶轮轴9之间。
永磁体组件11包括位于永磁体套筒10内的前轴向环形永磁体12、径向环形永磁体13和后轴向环形永磁体14，其中，前轴向环形永磁体12和后轴向环形永磁体14用于转子叶轮2的轴向定位，径向环形永磁体13用于转子叶轮2的径向定位，共同保证转子叶轮2的稳定旋转，避免当转子叶轮2发生旋转振荡时导致回流狭缝6的宽度发生剧烈变化，进而抑制回流狭缝6处溶血的产生；后导叶轮3位于后导叶轮泵壳5内，且后导叶轮3与后导叶轮泵壳5固定连接；后导叶轮3包括后导叶轮叶片15、后导叶轮轴16和后导锥17，后导叶轮轴16和后导锥17的型线光滑过渡，抑制流动分离的产生。
如图6所示，后导叶轮叶片15为螺旋式，共四片，交替等间隔分布于后导叶轮泵壳5和后导叶轮轴16之间。
如图7所示，转子叶轮泵壳4的前端为血液入口18，后导叶轮泵壳5的后端为血液出口19。
透明泵壳组件1的内表面、转子叶轮2的表面和后导叶轮3的表面喷涂有抗凝涂层以降低血小板激活凝结形成血栓的风险。
实施例一：临床稳定循环工况
工作时，转子叶轮2的旋转受泵外的电磁***控制：通过对前轴向环形永磁体12及后轴向环形永磁体14的电磁控制，实现转子叶轮2的轴向定位；通过对径向环形永磁体13的电磁控制，实现转子叶轮2的径向定位以及旋转控制；进而共同保障转子叶轮2的稳定旋转。
在稳定循环工况，血液由血液入口18流入血泵，在前导锥8的导流作用下流入转子叶轮2。通过转子叶轮2的旋转增速增压后，流经后导叶轮3，从血液出口19流出血泵；少部分血液流出转子叶轮2后，在转子叶轮2的上游和下游压差影响下，通过回流狭缝6回流至转子叶轮2前侧，汇入转子叶轮2上游流入的血液中，流入转子叶轮2。
实施例二：撤机状态
在撤机状态，本发明的一种植入式磁悬浮轴流血泵维持实施例一中的稳定循环工况，通过监测人体循环体征，逐步降低转子叶轮2的转速，以匹配自身心脏的脉动作用；在人体完全恢复自主循环后，移除血泵，完成撤机。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种植入式磁悬浮轴流血泵，包括：透明泵壳组件(1)、转子叶轮(2)和后导叶轮(3)；所述透明泵壳组件(1)的材质为聚氨酯；所述透明泵壳组件(1)包括转子叶轮泵壳(4)和后导叶轮泵壳(5)；所述转子叶轮(2)位于所述转子叶轮泵壳(4)内，所述转子叶轮(2)和所述转子叶轮泵壳(4)的侧边布置有回流狭缝(6)，所述回流狭缝(6)的宽度为0.5毫米至1.5毫米；所述转子叶轮(2)包括转子叶片(7)、前导锥(8)、转子叶轮轴(9)、永磁体套筒(10)和永磁体组件(11)，其中，所述永磁体组件(11)内置于所述永磁体套筒(10)中，所述永磁体套筒(10)的轴向长度等于所述转子叶片(7)的轴向长度；所述转子叶片(7)为螺旋式，共四片，交替等间隔分布于所述永磁体套筒(10)和所述转子叶轮轴(9)之间；所述永磁体组件(11)包括位于所述永磁体套筒(10)内的前轴向环形永磁体(12)、径向环形永磁体(13)和后轴向环形永磁体(14)，其中，所述前轴向环形永磁体(12)和所述后轴向环形永磁体(14)用于所述转子叶轮(2)的轴向定位，所述径向环形永磁体(13)用于所述转子叶轮(2)的径向定位；所述后导叶轮(3)位于所述后导叶轮泵壳(5)内，且所述后导叶轮(3)与所述后导叶轮泵壳(5)之间固定连接；所述后导叶轮(3)包括后导叶轮叶片(15)、后导叶轮轴(16)和后导锥(17)，所述后导叶轮轴(16)和所述后导锥(17)的型线光滑过渡；所述后导叶轮叶片(15)为螺旋式，共四片，交替等间隔分布于所述后导叶轮泵壳(5)和所述后导叶轮轴(16)之间；所述转子叶轮泵壳(4)的前端为血液入口(18)，所述后导叶轮泵壳(5)的后端为血液出口(19)。
2.如权利要求1所述的一种植入式磁悬浮轴流血泵，其特征在于，所述透明泵壳组件(1)的内表面、所述转子叶轮(2)的表面和所述后导叶轮(3)的表面喷涂有抗凝涂层以降低血小板激活凝结形成血栓的风险。
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