CN117861059A - 一种磁悬浮离心式心房减压血泵 - Google Patents
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Abstract
本发明为磁悬浮离心式心房减压血泵。它包括泵壳、导流锥、中心定子、叶轮；所述泵壳的内部设有顶腔、泵壳主腔和底腔，所述顶腔环绕在所述泵壳主腔上部的四周，所述底腔呈环形位于所述泵壳主腔下部；所述泵壳底部设有主腔入口通道，所述泵壳的侧面设有主腔出口通道；所述中心定子的上端与所述泵壳主腔的顶部无缝相连，所述导流锥固定在所述中心定子的下端，所述中心定子的内部设有内磁环；所述叶轮包括叶轮内圈和若干个外侧叶，所述外侧叶均匀分布并相连在所述叶轮内圈的四周，所述叶轮内圈套设在所述中心定子***，所述叶轮内圈的内部设有与所述内磁环相对应的外磁环；所述外侧叶内部设有永磁体。
Description
技术领域
本发明涉及一种心房减压血泵，特别是公开一种磁悬浮离心式心房减压血泵。
背景技术
随着老龄化社会的来临，心力衰竭患者，即心衰患者的发病率越来越高。心衰患者主要表现为心肌收缩力减低，在治疗心衰时，常通过心脏机械辅助装置，辅助心脏的射血功能，来保证循环***功能的稳定，从而达到治疗心衰的目的。
左心辅助装置（LVAD），常称人工心脏或血泵，为主要的心脏机械辅助装置，通常需要植入左心室心尖部位，左心室心尖处空间小，植入困难，一旦植入角度不合适，可能影响人工心脏的正常工作；同时左心室压力高，心尖插孔处容易出血，一旦出血可能危及患者生命。
目前第三代人工心脏采用悬浮式结构，分为磁悬浮、磁液混合悬浮，这种没有轴承的结构减少了磨损，延长了使用寿命，但也面临新问题。
磁悬浮结构复杂，需要更复杂的控制***，会加大血泵的体积，植入时增大手术创伤。比如雅培（Abbott）公司的三代磁悬浮血泵HeartMate 3的体积和重量，是贾维克（Jarvik）公司的二代血泵 Jarvik2000的三倍多。
磁液混合悬浮是借助液力悬浮的磁液悬浮技术，用血液和磁力的力量使转子悬浮，在一定程度上可减小血泵体积。磁液混合悬浮采用磁悬浮与流体动力悬浮相结合，实现对叶轮的支承。叶轮转子上设有一个轴承面，它与相对的泵壳内表面之间构成一个微小的二次流道，其中可以进入一层薄薄的起润滑作用的血液，当转子旋转时，这两个轴承面作相对滑动，一开始存在物理接触，但当滑动速度加快到一定程度后，润滑膜中会出现高压力区，将两侧的轴承面撑开，使得它们完全脱离物理接触。在磁液混合悬浮的二次流道中，血液一方面流速缓慢，另一方面由于需要由血液来提供一定的支撑力，血液受到叶轮的挤压，存在着远远超出生理条件的剪应力，该剪应力可对血液中的有形成分造成机械损伤，从而诱发血栓形成。
无论是磁悬浮还是磁液混合悬浮式，内部叶轮形状对泵体内血流流动的影响比较复杂，会造成对血液成分的破坏，产生血流死角，形成血栓等问题；泵的性能检测通常是泵在静止条件下做的，而泵在植入患者体内后常常是移动的，甚至有可能受到剧烈的撞击，泵内叶轮很可能会与泵壳发生碰撞，导致泵的损坏，危及患者生命。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种结构简单、可靠性强、避免旋转启动时与泵壳体的摩擦与碰撞、运转平稳、防止血栓形成的磁悬浮离心式心房减压血泵。
本发明是这样实现的：一种磁悬浮离心式心房减压血泵，包括泵壳、导流锥、中心定子、叶轮；
所述泵壳的内部设有顶腔、泵壳主腔和底腔，所述顶腔环绕在所述泵壳主腔上部的四周，所述底腔呈环形位于所述泵壳主腔下部；所述泵壳底部设有主腔入口通道，所述泵壳的侧面设有主腔出口通道；所述中心定子的上端与所述泵壳主腔的顶部无缝相连，所述导流锥固定在所述中心定子的下端，所述中心定子的内部设有内磁环；
所述叶轮包括叶轮内圈和若干个外侧叶，所述外侧叶均匀分布并相连在所述叶轮内圈的四周，所述叶轮内圈套设在所述中心定子***，所述叶轮内圈的内部设有与所述内磁环相对应的外磁环；所述外侧叶内部设有永磁体；
所述顶腔内设有由内向外设置的顶腔内圈和顶腔外圈，所述顶腔内圈的内部设有与所述外磁环相对应的顶腔磁环；所述顶腔外圈上设有均匀分布的若干个周围定子，每个周围定子上设有第一线圈；
所述底腔内设有由内向外设置的底腔内圈和底腔外圈，所述底腔内圈围绕所述主腔入口通道内置第二线圈，所述底腔外圈上设有若干个霍尔传感器；
所述叶轮内圈的高度低于所述外侧叶的高度，相邻的两个所述外侧叶之间设有弧形导流槽，所述叶轮内圈的底面与所述外侧叶底面中部、以及所述导流锥之间，形成与所述导流槽连通的分流池，所述导流锥的下端高于或等于所述外侧叶的底面。
所述顶腔磁环与所述外磁环的大小相同，所述顶腔磁环位于所述外磁环的正上方、且同性磁极相邻安装。
所述内磁环、外磁环分别由3个上下排列且同性磁极相连的磁环组成，所述内磁环与外磁环的高度相同、且磁极排列相同。
所述主腔入口通道的中轴线与所述中心定子的中轴线重合。
所述主腔入口通道上、靠近所述泵壳底部设有测压孔，所述测压孔外设有压力感受器。
所述周围定子、第一线圈的数量分别为4~8个。
所述外侧叶的数量为2~8个。
所述主腔入口通道和主腔出口通道上分别设有用于固定人工血管的固定槽。
本发明的有益效果是：通过所述顶腔磁环、外磁环和第二线圈形成轴向平衡控制***，使得叶轮在轴向上实现悬浮并保持平衡；通过所述内磁环与外磁环的相互排斥作用形成径向平衡控制***，使得叶轮在径向上实现悬浮并保持平衡；从而使叶轮悬浮于泵壳主腔内，避免叶轮旋转启动时与泵壳的摩擦与碰撞。
本发明采用径向与轴向都设置了使叶轮悬浮的力，放弃了传统的液力悬浮对转子悬浮的作用，可以更好地调整转子与中心定子之间以及转子与泵壳之间保留一定的空隙，液体进入泵壳主腔内经分流池分流至导流槽，可以避免涡流，防止血栓形成。叶轮全悬浮无机械轴承支持，避免旋转启动时与泵壳体的摩擦，可以延长本发明的工作寿命；同时使得结构简单，冲刷性能好，体积小，效率高，对血液成分破坏进一步减小；使得本发明的植入方式可以实现在胸壁皮下进行植入，使植入和拆除更简单，风险更小，患者更易接受，使用场景更广泛。
附图说明
图1 是本发明内部结构示意图。
图2是本发明泵壳的上半部分顶部结构示意图。
图3是本发明泵壳的上半部分内部结构示意图。
图4是本发明叶轮的结构示意图。
图5是本发明叶轮与泵壳上半部分的位置关系示意图。
图6是是本发明泵壳的下半部分底部结构示意图。
其中：1、泵壳；2、导流锥；3、中心定子；4、叶轮；5、顶腔；6、泵壳主腔；7、底腔；8、主腔入口通道；9、主腔出口通道；10、固定槽；11、内磁环；12、测压孔；13、压力感受器；14、叶轮内圈；15、外侧叶；16、外磁环；17、永磁体；18、顶腔内圈；19、顶腔外圈；20、顶腔磁环；21、周围定子；22、第一线圈；23、底腔内圈；24、底腔外圈；25、第二线圈；26、霍尔传感器；27、导流槽；28、分流池。
具体实施方式
根据图1~图6，本发明一种磁悬浮离心式心房减压血泵，包括泵壳1、导流锥2、中心定子3和叶轮4。
所述泵壳1的内部设有顶腔5、泵壳主腔6和底腔7。所述顶腔5呈环形，环绕在所述泵壳主腔6上部的四周，即所述泵壳主腔6的中心部位顶部向上延伸至顶腔5的中心部位，顶腔5与所述泵壳主腔6之间相互独立；所述底腔7呈环形位于所述泵壳主腔6下部，所述底腔7与所述泵壳主腔6之间相互独立。所述泵壳1底部设有主腔入口通道8，所述主腔入口通道8的上端与所述泵壳主腔6相连，所述主腔入口通道8的下端穿过所述底腔7向下延伸至泵壳1外，所述泵壳1的侧面设有主腔出口通道9；所述主腔入口通道8和主腔出口通道9上分别设有用于固定人工血管的固定槽10。所述中心定子3的上端与所述泵壳主腔6的顶部无缝相连，所述导流锥2固定在所述中心定子3的下端，所述中心定子3的内部设有内磁环11。所述主腔入口通道8的中轴线与所述中心定子3的中轴线重合。所述主腔入口通道8上、靠近所述泵壳1底部设有测压孔12，所述测压孔12外设有压力感受器13。
所述叶轮4包括叶轮内圈14和若干个外侧叶15，所述外侧叶15的数量为2~8个，优选6个。所述外侧叶15均匀分布并相连在所述叶轮内圈14的四周，所述叶轮内圈14套设在所述中心定子3***，所述叶轮内圈14的内部设有与所述内磁环11相对应的外磁环16；所述内磁环11、外磁环16分别由3个上下排列且同性磁极相连的磁环组成，所述内磁环11与外磁环16的高度相同、且磁极排列相同。所述外侧叶15内部设有永磁体17。
所述顶腔5内设有由内向外设置的顶腔内圈18和顶腔外圈19，所述顶腔内圈18的内部设有与所述外磁环16相对应的顶腔磁环20；所述顶腔磁环20与所述外磁环16的大小相同，所述顶腔磁环20位于所述外磁环16的正上方、且同性磁极相邻安装。所述顶腔外圈19上设有均匀分布的若干个周围定子21，每个周围定子21上设有第一线圈22。所述周围定子21、第一线圈22的数量分别为4~8个，优选8个。
所述底腔7内设有由内向外设置的底腔内圈23和底腔外圈24，围绕所述主腔入口通道8在所述底腔内圈23内置第二线圈25，所述底腔外圈24上设有若干个霍尔传感器26，所述霍尔传感器26的数量与所述第一线圈22的数量相对应。
所述叶轮内圈14的高度低于所述外侧叶15的高度，相邻的两个所述外侧叶15之间设有弧形导流槽27，所述叶轮内圈14的底面与所述外侧叶15底面中部、以及所述导流锥2之间，形成与所述导流槽27连通的分流池28，所述导流锥2的下端高于或等于所述外侧叶15的底面，即所述导流锥2的下端位于所述分流池28内。
本发明使用时，血液经主腔入口通道8进入分流池28，在导流锥2引导下分流至导流槽27，叶轮4在泵壳主腔6内转动产生流场压差，通过主腔出口通道9泵出血液，减少心房容量，实现心房减压的目标。
本发明由于体积小，植入方式简便、创伤小。无论左心衰还是右心衰，都可以通过心房减压的方式的到治疗。本发明在使用时，植入位置在：患者胸壁皮下，主腔入口通道8置入患者肋间隙内。连接方式：A. 左心房减压依次为：左心房、人工血管、主腔入口通道8；主腔出口通道9、人工血管、锁骨下动脉、腋动脉、主动脉。B. 右心房减压依次为：右心房、人工血管、主腔入口通道8；主腔出口通道9、人工血管、肺动脉。
所述叶轮4的叶轮内圈14中间有圆孔，套在中心定子3上，中心定子3内的内磁环11，与叶轮内圈14中的外磁环16，其轴向长度相同，且磁极排列相同。内磁环11与外磁环16相互排斥，维持叶轮4径向悬浮，形成径向平衡控制***。
所述顶腔磁环20位置与外磁环16相对应，保持排斥关系；所述第二线圈25位置也与外磁环16相对应，馈电后通过电磁力与外磁环16保持排斥关系，两者相互作用维持叶轮4轴向悬浮，形成轴向平衡控制***。
径向排斥力和轴向排斥力作用于叶轮4，使叶轮4处于悬浮状态。叶轮4与泵壳1之间在径向上和轴向上均有主动控制的相互作用力，减少或避免泵在受到撞击时，转子与泵壳碰撞的风险，增强了本发明运转的稳定性。
所述顶腔5的第一线圈22，作为驱动线圈，馈电后产生电磁力，作用于叶轮4内的永磁体17，驱动叶轮4旋转；所述霍尔传感器26，通过感受叶轮14转动过程中的磁场变化，判断叶轮14的位置，通过电信号实现信号反馈，并可通过改变线圈产生磁场的强度调控转子位置，形成转子旋转平衡控制***。
本发明采用径向与轴向都设置了使叶轮悬浮的力，放弃了传统的液力悬浮对转子悬浮的作用，可以更好地调整转子与中心定子之间以及转子与泵壳之间保留一定的空隙，液体进入泵壳主腔内经分流池分流至导流槽，可以避免涡流，防止血栓形成。叶轮全悬浮无机械轴承支持，避免旋转启动时与泵壳体的摩擦，可以延长本发明的工作寿命；同时使得结构简单，冲刷性能好，体积小，效率高，对血液成分破坏进一步减小；使得本发明的植入方式可以实现在胸壁皮下进行植入，使植入和拆除更简单，风险更小，患者更易接受，使用场景更广泛。
Claims (8)
1.一种磁悬浮离心式心房减压血泵，其特征在于：包括泵壳、导流锥、中心定子、叶轮；
所述泵壳的内部设有顶腔、泵壳主腔和底腔，所述顶腔环绕在所述泵壳主腔上部的四周，所述底腔呈环形位于所述泵壳主腔下部；所述泵壳底部设有主腔入口通道，所述泵壳的侧面设有主腔出口通道；所述中心定子的上端与所述泵壳主腔的顶部无缝相连，所述导流锥固定在所述中心定子的下端，所述中心定子的内部设有内磁环；
所述叶轮包括叶轮内圈和若干个外侧叶，所述外侧叶均匀分布并相连在所述叶轮内圈的四周，所述叶轮内圈套设在所述中心定子***，所述叶轮内圈的内部设有与所述内磁环相对应的外磁环；所述外侧叶内部设有永磁体；
所述顶腔内设有由内向外设置的顶腔内圈和顶腔外圈，所述顶腔内圈的内部设有与所述外磁环相对应的顶腔磁环；所述顶腔外圈上设有均匀分布的若干个周围定子，每个周围定子上设有第一线圈；
所述底腔内设有由内向外设置的底腔内圈和底腔外圈，所述底腔内圈围绕所述主腔入口通道内置第二线圈，所述底腔外圈上设有若干个霍尔传感器；
所述叶轮内圈的高度低于所述外侧叶的高度，相邻的两个所述外侧叶之间设有弧形导流槽，所述叶轮内圈的底面与所述外侧叶底面中部、以及所述导流锥之间，形成与所述导流槽连通的分流池，所述导流锥的下端高于或等于所述外侧叶的底面。
2.根据权利要求 1 所述的一种磁悬浮离心式心房减压血泵，其特征在于：所述顶腔磁环与所述外磁环的大小相同，所述顶腔磁环位于所述外磁环的正上方、且同性磁极相邻安装。
3.根据权利要求 1 所述的一种磁悬浮离心式心房减压血泵，其特征在于：所述内磁环、外磁环分别由3个上下排列且同性磁极相连的磁环组成，所述内磁环与外磁环的高度相同、且磁极排列相同。
4.根据权利要求 1 所述的一种磁悬浮离心式心房减压血泵，其特征在于：所述主腔入口通道的中轴线与所述中心定子的中轴线重合。
5.根据权利要求 1 所述的一种磁悬浮离心式心房减压血泵，其特征在于：所述主腔入口通道上、靠近所述泵壳底部设有测压孔，所述测压孔外设有压力感受器。
6.根据权利要求 1 所述的一种磁悬浮离心式心房减压血泵，其特征在于：所述周围定子、第一线圈的数量分别为4~8个。
7.根据权利要求 1 所述的一种磁悬浮离心式心房减压血泵，其特征在于：所述外侧叶的数量为2~8个。
8.根据权利要求 1 所述的一种磁悬浮离心式心房减压血泵，其特征在于：所述主腔入口通道和主腔出口通道上分别设有用于固定人工血管的固定槽。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202410211281.9A CN117861059A (zh) | 2024-02-27 | 2024-02-27 | 一种磁悬浮离心式心房减压血泵 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410211281.9A CN117861059A (zh) | 2024-02-27 | 2024-02-27 | 一种磁悬浮离心式心房减压血泵 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN117861059A true CN117861059A (zh) | 2024-04-12 |
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Family Applications (1)
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| CN202410211281.9A Pending CN117861059A (zh) | 2024-02-27 | 2024-02-27 | 一种磁悬浮离心式心房减压血泵 |
Country Status (1)
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2024
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