CN115887908A - 一种人工心脏、血泵 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种人工心脏、血泵，涉及医疗器械技术领域，包括外壳，外壳内部设有容纳腔，容纳腔内设有转子，转子通过磁力机构悬浮并能够转动于容纳腔内，外壳两端均设有与容纳腔连通的血液进口，转子分别与两个血液进口相对的两端均设有导流锥，各导流锥外侧的转子上均设有周向分布的多个叶轮叶片且相邻两个叶轮叶片之间设有导流槽，与转子和容纳腔中间部分对应的外壳上设有血液出口。本发明能够让主流动和二次流动充分混合，减少内部的流动死区，避免血栓产生，能够有效降低血液损伤，并且转子的动平衡更容易实现，可为转子提供很好的磁力平衡支持，简化血泵的设计难度。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种人工心脏、血泵。
背景技术
心脏病是导致人类死亡的第一疾病，每年都有上千万的人死于心脏相关的疾病。严重心力衰竭(终末期心力衰竭)是心脏病中致死率最高的疾病，无法用药物治愈，移植心脏供体是最有效的治疗方式。但可供移植的供体数量十分有限，远不能满足需要移植的患者需求。目前，心脏移植的唯一替代方式就是采用植入一种辅助血液循环的医疗器械，即人工心脏。人工心脏的发展经历了早期的脉动泵，旋转泵(连续泵)和无轴承的磁悬浮泵。目前，用于治疗终末期心力衰竭的患者人工心脏叫左心室辅助装置(又叫：血泵)，通常采用旋转泵。该机械装置可分为轴流血泵和离心血泵两种类型，内部均含有高速旋转的转子，转子转动时能推动血液循环。左心辅助装置植入患者体内后，进口端连接左心室，出口端连接主动脉弓。当左心辅助装置内部转子旋转时，左心室的动脉血液被抽吸入心室辅助装置，之后从心室辅助装置送入主动脉弓，辅助体内血液循环。目前临床上，左心辅助装置可作为终末期心力衰竭患者等待移植供体的过渡治疗方案或最终治疗方案。
虽然左心辅助装置的临床治疗取得了很大成功，但依然面临很多问题，比如溶血、血栓、出血问题。这些问题都与转子的设计有关。比如人工心脏的轴承处容易摩擦发热，容易导致血栓形成，并且有轴承也不容易密封。目前，磁悬浮血泵虽然解决了轴承的问题，但本身构造设计容易造成主流动和二次流动混合不均匀，产生流动死区，血液滞留，造成血液损伤加大，血栓生成，并且磁悬血泵里面转子的悬浮、控制和定位实现起来非常困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种人工心脏、血泵，以解决上述现有技术存在的问题，能够让主流动和二次流动充分混合，减少内部的流动死区，避免血栓产生，能够有效降低血液损伤，并且转子的动平衡更容易实现，可为转子提供很好的磁力平衡支持，简化血泵的设计难度。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种血泵，包括外壳，所述外壳内部设有容纳腔，所述容纳腔内设有转子，所述转子通过磁力机构悬浮并能够转动于所述容纳腔内，所述外壳两端均设有与所述容纳腔连通的血液进口，所述转子分别与两个所述血液进口相对的两端均设有导流锥，各所述导流锥外侧的所述转子上均设有周向分布的多个叶轮叶片且相邻两个所述叶轮叶片之间设有导流槽，与所述转子和所述容纳腔中间部分对应的所述外壳上设有血液出口。
优选地，所述磁力机构包括第一磁铁、线圈和第二磁铁，各所述叶轮叶片内均设有一个所述第二磁铁，同一端的所述叶轮叶片内的各所述第二磁铁沿周向均匀分布，所述外壳内设有分别与各所述第二磁铁相对应的多个所述第一磁铁以及分别与各所述第二磁铁相对应的多个所述线圈，各所述线圈内均设有铁芯，通过所述第一磁铁与所述第二磁铁相互作用对所述转子进行悬浮定位；通过所述线圈和所述铁芯与所述第二磁铁相互作用驱动所述转子在所述容纳腔内旋转。
优选地，所述外壳为上下对称或非对称结构，两端的所述血液进口为上下对称或非对称结构。
优选地，所述转子为上下对称或非对称结构，所述转子两端的所述导流锥为上下对称或非对称结构，所述转子两端的所述叶轮叶片为上下对称或非对称结构，所述转子两端的所述导流槽为上下对称或非对称结构。
优选地，各所述导流锥分别位于所述转子两端的中心位置，每一端的所述导流锥靠近与其同一端的所述血液进口的一端为顶端，另一端为底端，各所述导流锥顶端为圆顶结构，各所述导流锥由顶端至底端平滑过渡且横截面积逐渐增大，各所述导流锥底端边缘和与其同一端的各所述导流槽朝内的一端相连。
优选地，所述转子两端的所述叶轮叶片数量均为2-8个，所述转子两端的所述导流槽数量均为2-8个。
优选地，所述外壳为中部扩张的纺锤形或圆柱形结构，所述外壳两端的所述血液进口的中轴线与所述外壳的中轴线重合并与所述转子的中轴线重合，所述血液出口设置于所述外壳侧壁中间部位，所述血液出口的中轴线与所述外壳中部横截圆面相切。
优选地，所述转子与各所述叶轮叶片为一体式结构。
本发明还提供一种人工心脏，包括以上所述的血泵。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提供的人工心脏和血泵，外壳上下部位双血液进口的构造、转子上下部位宽大的叶轮叶片和导流槽的设计，具有优异血流动力学性能，能够让主流动和二次流动充分混合，最大程度减少二次流，对外壳内部及转子各个位置充分冲刷，最大程度的减少血泵内部的流动死区，具有避免血栓产生的优势，同时转子上下叶轮叶片的设计，可提升水利性能，降低转速，从而能有效降低剪切力，并且上下双血液进口设计，在促使主流动和二次流动充分混合，减少流动死区的同时，还可减少细胞暴露到剪切力的时间，最终可实现有效降低血液损伤的目的，而且该双血液进口、中间血液出口、转子上下部位叶轮叶片、导流槽和导流锥的设计，一方面可有效平衡流体产生的力，让转子的动平衡更容易实现，另一方面可为转子的提供很好的磁力平衡支持，简化血泵的设计难度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的血泵的剖面结构示意图；
图2为本发明中转子的立体结构示意图；
图3为本发明中转子的侧视结构示意图；
图4为本发明中转子的俯视结构示意图；
图5为本发明中外壳的一种结构连接示意图；
图中：100-血泵、1-外壳、2-容纳腔、3-转子、4-磁力机构、41-第一磁铁、42-第二磁铁、5-血液进口、6-导流锥、7-叶轮叶片、8-导流槽、9-血液出口、10-延伸段、11-血液总入口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种人工心脏、血泵，以解决现有技术存在的问题，能够让主流动和二次流动充分混合，减少内部的流动死区，避免血栓产生，能够有效降低血液损伤，并且转子的动平衡更容易实现，可为转子提供很好的磁力平衡支持，简化血泵的设计难度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1-图5所示，本实施例提供一种血泵100，包括外壳1，外壳1内部设有容纳腔2，容纳腔2内设有转子3，转子3通过磁力机构4悬浮并能够转动于容纳腔2内，外壳1两端均设有与容纳腔2连通的血液进口5，转子3分别与两个血液进口5相对的两端均设有导流锥6，各导流锥6外侧的转子3上均设有周向分布的多个叶轮叶片7且相邻两个叶轮叶片7之间设有导流槽8，与转子3和容纳腔2中间部分对应的外壳1上设有血液出口9。
当转子3旋转时，流体从外壳1上下两端的两个血液进口5进入，经过上下导流锥6，主流体部分由上下部位的导流槽8流出，同时二次流动流体从上下部位的叶轮叶片7和外壳1间隙里流出，主流体和二次流体会在血泵中间部分混合，最后由血液出口9流出去，这样的设计保证了该血泵内部流体能充分混合，无流动回流死区，血泵内部能获得流体充分冲刷，大大降低血栓发生概率，同时上下双血液进口5的设计，主流体和二次流体充分混合后，可直接从外壳1中部切线处血液出口9流出，可以减少流体在血泵内部滞留时间，同时转子3上下叶轮叶片7的设计，可提升水利性能，降低转速，从而能有效降低剪切力，并且上下双血液进口5的设计，在促使主流动和二次流动充分混合，减少流动死区的同时，还可减少细胞暴露到高剪切力的时间，最终可实现有效降低血液损伤的目的，而且该双血液进口5、中间血液出口9、转子3上下均分布有叶轮叶片7、导流槽8和导流锥6的设计，一方面可有效平衡流体产生的力，有效避免流体流动造成的压力不均匀，让转子3的动平衡更容易实现，另一方面可为转子3的提供很好的磁力平衡支持，磁悬浮容易实现，简化血泵的设计难度。
在一些实施例中，磁力机构4包括第一磁铁41、线圈和第二磁铁42，各叶轮叶片7内均设有一个第二磁铁42，同一端的叶轮叶片7内的各第二磁铁42沿周向均匀分布，外壳1内设有分别与各第二磁铁42相对应的多个第一磁铁41以及分别与各第二磁铁42相对应的多个线圈，各线圈内均设有铁芯，通过第一磁铁41与第二磁铁42相互作用对转子3进行悬浮定位，通过上下都有磁力的设计，可以非常方便的实现磁力平衡，让转子3悬浮在中间位置；通过线圈和铁芯与第二磁铁42相互作用驱动转子3在容纳腔2内旋转。
在一些实施例中，外壳1为上下对称或非对称结构，两端的血液进口5为上下对称或非对称结构。
在一些实施例中，转子3为上下对称或非对称结构，转子3两端的导流锥6为上下对称或非对称结构，转子3两端的叶轮叶片7为上下对称或非对称结构，转子3两端的导流槽8为上下对称或非对称结构。
在一些实施例中，各导流锥6分别位于转子3两端的中心位置，每一端的导流锥6靠近与其同一端的血液进口5的一端为顶端，另一端为底端，各导流锥6顶端为圆顶结构，各导流锥6由顶端至底端平滑过渡且横截面积逐渐增大，各导流锥6底端边缘和与其同一端的各导流槽8朝内的一端相连，导流锥6可引导主流转向，通过导流锥6的上述结构设计，使得导流锥6能够平滑地对流体进行导向，将流体导流至各导流槽8内。
在一些实施例中，转子3两端的叶轮叶片7数量均为2-8个，优选为4个，转子3两端的导流槽8数量均为2-8个，优选为4个。
在一些实施例中，外壳1为中部扩张的纺锤形或圆柱形结构，外壳1两端的血液进口5的中轴线与外壳1的中轴线重合并与转子3的中轴线重合，血液出口9设置于外壳1侧壁中间部位，血液出口9的中轴线与外壳1中部横截圆面相切。其中，两个血液进口5分别通过延伸段10与血液总入口11连通。
在一些实施例中，转子3与各叶轮叶片7为一体式结构，便于进行制作。
实施例二
如图1-图5所示，本实施例提供一种人工心脏，包括实施例一中所述的血泵100。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种血泵，其特征在于：包括外壳，所述外壳内部设有容纳腔，所述容纳腔内设有转子，所述转子通过磁力机构悬浮并能够转动于所述容纳腔内，所述外壳两端均设有与所述容纳腔连通的血液进口，所述转子分别与两个所述血液进口相对的两端均设有导流锥，各所述导流锥外侧的所述转子上均设有周向分布的多个叶轮叶片且相邻两个所述叶轮叶片之间设有导流槽，与所述转子和所述容纳腔中间部分对应的所述外壳上设有血液出口。
2.根据权利要求1所述的血泵，其特征在于：所述磁力机构包括第一磁铁、线圈和第二磁铁，各所述叶轮叶片内均设有一个所述第二磁铁，同一端的所述叶轮叶片内的各所述第二磁铁沿周向均匀分布，所述外壳内设有分别与各所述第二磁铁相对应的多个所述第一磁铁以及分别与各所述第二磁铁相对应的多个所述线圈，各所述线圈内均设有铁芯，通过所述第一磁铁与所述第二磁铁相互作用对所述转子进行悬浮定位；通过所述线圈和所述铁芯与所述第二磁铁相互作用驱动所述转子在所述容纳腔内旋转。
3.根据权利要求1所述的血泵，其特征在于：所述外壳为上下对称或非对称结构，两端的所述血液进口为上下对称或非对称结构。
4.根据权利要求1所述的血泵，其特征在于：所述转子为上下对称或非对称结构，所述转子两端的所述导流锥为上下对称或非对称结构，所述转子两端的所述叶轮叶片为上下对称或非对称结构，所述转子两端的所述导流槽为上下对称或非对称结构。
5.根据权利要求1所述的血泵，其特征在于：各所述导流锥分别位于所述转子两端的中心位置，每一端的所述导流锥靠近与其同一端的所述血液进口的一端为顶端，另一端为底端，各所述导流锥顶端为圆顶结构，各所述导流锥由顶端至底端平滑过渡且横截面积逐渐增大，各所述导流锥底端边缘和与其同一端的各所述导流槽朝内的一端相连。
6.根据权利要求1所述的血泵，其特征在于：所述转子两端的所述叶轮叶片数量均为2-8个，所述转子两端的所述导流槽数量均为2-8个。
7.根据权利要求1所述的血泵，其特征在于：所述外壳为中部扩张的纺锤形或圆柱形结构，所述外壳两端的所述血液进口的中轴线与所述外壳的中轴线重合并与所述转子的中轴线重合，所述血液出口设置于所述外壳侧壁中间部位，所述血液出口的中轴线与所述外壳中部横截圆面相切。
8.根据权利要求1所述的血泵，其特征在于：所述转子与各所述叶轮叶片为一体式结构。
9.一种人工心脏，其特征在于：包括权利要求1～8中任意一项所述的血泵。
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