RU205275U1 - Насос внутреннего вспомогательного кровообращения - Google Patents

Abstract

Заявляемая полезная модель относится к медицине, к искусственным имплантируемым органам, таким как насосы для перекачки биологических жидкостей, в частности крови.Целью заявляемой полезной модели является достижение такого технического результата, как повышение надежности конструкции и связанной с ним долговечности.Поставленная цель достигается следующим образом: насос внутреннего вспомогательного кровообращения, содержащий полый корпус с патрубками входного и выходного потоков, с закрепленным на корпусе статором с обмотками; при этом в полости корпуса расположены постоянные магниты, закрепленные в углублениях ротора, характеризующийся тем, что обмотки статора и постоянные магниты ротора расположены с одинаковым наклоном к плоскости ротора, представляющего собой совокупность дисков, соединенных друг с другом и с ротором при помощи фиксирующих элементов и отделенных друг от друга разделительными втулками, где основание корпуса снабжено конусообразной направляющей потока.Заявляемый насос может найти широкое применение в современной кардиологии. Изготавливается на специализированных предприятиях на базе научно-технических центров.

Description

Заявляемая полезная модель относится к медицине, к искусственным имплантируемым органам, таким как насосы для перекачки биологических жидкостей, в частности, крови.

Очевидно, что одним из важнейших органов для функционирования человеческого организма является сердце. Поэтому к числу необходимых исследований в области здравоохранения относятся различные заболевания этого органа. В зависимости от заболевания может назначаться медикаментозная, либо хирургическая терапия, вплоть до частичной и полной механической замены сердца. К сожалению, несмотря на то, что работа сердца на данный момент хорошо изучена, не существует достаточно качественного искусственного имплантата, выполняющего сердечную функцию. Так, основными проблемами известных устройств, являются низкая производительность, высокая травматичность форменных элементов крови, надежность и долговечность имплантируемых устройств.

К примеру, известен роторный насос с упорными подшипниками (патент US 8540477 опубликован 24.09.2013), для крови, включающий кожух, образующий насосную камеру, с входом и выходом для крови. Один или несколько статоров двигателя располагаются снаружи насосной камеры. Импеллер находится внутри насосной камеры и приспособлен для того, чтобы кровь, поступающая в насосную камеру, перемещалась к выпускному отверстию для крови. Импеллер содержит один или несколько установленных магнитов, для обеспечения вращения в магнитном поле статора.

Недостатком известного насоса для перекачки крови является низкая надежность конструкции при низкой пропускной способности насоса и высокой травматичность форменных элементов крови лопастями импеллера.

В патенте US 10166318 (опубликован 01.01.2019), и являющимся наиболее близким аналогом к заявляемому насосу, описан насос с ротором, подвешиваемым в магнитном поле, при помощи тока жидкости.

Тем не менее, недостатком известной конструкции, также является низкая надежность, при низкой пропускной способности насоса и высокой травматичность форменных элементов крови лопастями импеллера.

Целью заявляемой полезной модели является устранение выявленного недостатка для достижения такого технического результата, как повышение надежности конструкции и связанной с ним долговечности.

Поставленная цель достигается следующим образом: насос внутреннего вспомогательного кровообращения, содержащий полый корпус, с патрубками входного и выходного потоков, с закрепленным на корпусе статором с обмотками; при этом в полости корпуса расположены постоянные магниты, закрепленные в углублениях ротора характеризующийся тем, что обмотки статора и постоянные магниты ротора расположены с одинаковым наклоном к плоскости ротора, представляющего собой совокупность дисков, соединенных друг с другом и с ротором при помощи фиксирующих элементов и отделенных друг от друга разделительными втулками, где основание корпуса снабжено конусообразной направляющей потока.

Насос в частности может характеризоваться тем, что зазор между статором и ротором составляет 0,1-0,5 мм.

Насос в частности может характеризоваться тем, что корпус состоит из двух чашеобразных частей.

Насос в частности может характеризоваться тем, что дополнительно содержит защитные крышки статоров электродвигателя.

Насос в частности может характеризоваться тем, что конусообразная направляющая потока выполнена в виде кривой линии, формирующей вогнутую поверхность в виде воронки, вершиной направленной в сторону потока.

На Фиг. 1 схематично представлена конструкция насоса, в продольном разрезе, на Фиг. 2 показано условное изображение дисков ротора насоса (поперечный разрез); где цифрами обозначено следующее:

1. Корпус;

2. Патрубок входного потока;

3. Патрубок выходного потока;

4. Статор;

5. Ротор;

6. Диски ротора;

7. Фиксирующий элемент;

8. Разделительные втулки;

9. Вершина ротора;

10. Основание ротора;

11. Постоянные магниты;

12. Направляющая потока;

13. Защитные крышки статоров электродвигателя.

Представленный на фигурах насос внутреннего вспомогательного кровообращения устроен следующим образом.

Полый корпуса (1) содержит патрубок входного потока (2) и патрубок выходного потока (3). На корпусе, сверху и снизу, расположены статоры (4), представляющие собой катушки индуктивности. Ротор (5) располагается внутри корпуса и представляет собой совокупность плоских дисков (6), соединенных общим фиксирующим элементом (7), представляющим собой цилиндрический продолговатый элемент с осевой симметрией. Диски имеют центральное отверстие. Разделение дисков между собой происходит при помощи разделительных втулок (8), насаженных на фиксирующий элемент (7). Ротор содержит закрепленные на нем, при помощи фиксирующих элементов (7) вершину ротора (9) и основание ротора (10), в углублениях, которых закреплены постоянные магниты (11), расположенные так, что плоскость их поверхности параллельна соответствующим статорам. Сами же постоянные магниты, помещенные в углублениях основания и вершины ротора, располагаются под углом к плоскости поверхности дисков ротора. Основание корпуса снабжено конусообразной направляющей потока (12), вершина которой соосно расположена с центральным отверстием дисков ротора.

С целью повышения надежности конструкции, насос может содержать защитные крышки статоров электродвигателя (13). Несомненно, крышки обеспечивают защиту статоров от внешних воздействий, что положительно сказывается на долговечности конструкции и надежности ее функционирования.

Корпус (1) может быть выполнен из двух чашеобразных куполообразных частей. Подобная конструкция обладает повышенной прочностью, что, несомненно, положительно сказывается на ее надежности и долговечности.

Представленный на фигурах насос внутреннего вспомогательного кровообращения действует следующим образом.

Учитывая специфику работы насоса как вспомогательного средства для перекачивания крови, он хирургическим путем имплантируется в грудную клетку пациента, способствуя осуществлению его кровообращения. После подключения обмоток статора к блоку питания (на рисунках не показан), возникает магнитное поле, которое, взаимодействуя с постоянными магнитами ротора, заставляет ротор оттолкнуться от внутренних стенок корпуса, создавая эффект левитации ротора. При этом ток крови, возникающий при заходе в патрубок входного потока, попадая во внутреннюю полость насоса, взаимодействует с дисками ротора и за счет возникающей центробежной силы направляется на патрубок выходного потока. Величина зазора между статором и ротором может составлять от 0,1 до 0,5 мм. При зазоре, меньшим, чем 0,1 мм, ротор может при вращении соприкасаться со стенками корпуса, что неизбежно приведет к его повреждению и выходу из строя. При зазоре большем, чем 0,5 мм, эффект левитации в данной конструкции не стабилен, также периодически происходят нежелательные соприкосновения ротора с внутренней поверхностью корпуса.

Расположение магнитов ротора и обмоток статора с одинаковым наклоном к плоскости дисков, позволяет, при работе насоса, обеспечить его надежное удержание в подвешенном состоянии, таким образом, избегая наличия механически трущихся элементов. В отличие от расположения магнитных элементов в одной плоскости с плоскостью ротора, расположение их под углом, позволяет в значительной степени обеспечить процесс балансировки ротора в подвешенном магнитно-гидродинамическом поле, уменьшая, таким образом, возможное возникновение соприкосновений ротора со стенками корпуса.

Форма ротора в виде совокупности дисков призвана обеспечить минимальное воздействие на кровь. Это происходит за счет того, что пограничный слой на поверхности дисков работает не только как диск сцепления с жидкой средой, но и как молекулярный буфер между дисками и форменными элементами крови, поскольку около стенки диска в результате вращения образуется плазменный слой, через который форменные элементы крови контактируют с элементами насоса, тем самым предотвращается повреждение форменных элементов крови. Отсутствуют выступы, лопасти и так далее, также оказывающие физическое воздействие на эритроциты.

С целью исключения ударного воздействия потока крови на внутреннюю поверхность основания насоса оно снабжено направляющей потока. Направляющая потока за счет своей конусообразной формы, острием направленной навстречу току крови, обеспечивает формирование ламинарного потока. Набегая на конусообразную вершину направляющей потока, ток крови направляется в выходной патрубок, причем конусная поверхность существенно снижает ударные воздействия на форменные элементы крови. Смягчение гидравлического удара здесь, с одной стороны значительно снижает вероятность деформации эритроцитов, а с другой стороны, поскольку отсутствует ударная нагрузка на конструкцию самого насоса, его внутренние части корпуса не деформируются, не образуются промоины, каверны и т.п., за счет чего повышается долговечность работы имплантируемого насоса и его надежность.

Также, с целью повышения надежности конструкции, переход конусообразной направляющей потока в основание корпуса может быть выполнен плавным, в виде кривой линии. За счет этого обеспечивается большая ламинарность потока. Ток крови плавно проходит внутри насоса, нет ударных нагрузок на стенки корпуса.

Таким образом, применение в заявляемом насосе внутреннего вспомогательного кровообращения, конструкции статор-ротор, расположенной под углом к плоскости ротора, представляющего собой пакет дисков, а также применение направляющей потока позволяет достигать заявляемого технического результата, а именно - повышение надежности конструкции и связанной с ним долговечности.

Промышленная применимость.

Заявляемый насос может найти широкое применение в современной кардиологии. Изготавливается на специализированных предприятиях на базе научно-технических центров.

Claims (4)

1. Насос внутреннего вспомогательного кровообращения, содержащий полый корпус, включающий патрубки входного и выходного потоков, и закрепленный на корпусе статор с обмотками; при этом в полости корпуса расположены постоянные магниты ротора, закрепленные в углублениях ротора, отличающийся тем, что ротор содержит совокупность дисков, отделенных друг от друга разделительными втулками и соединенных друг с другом и с ротором при помощи фиксирующих элементов, а обмотки статора и постоянные магниты ротора размещены с одинаковым наклоном к плоскостям дисков ротора, при этом корпус содержит защитные крышки статора, а основание корпуса снабжено конусообразной направляющей потока.

2. Насос по п. 1, отличающийся тем, что зазор между статором и ротором составляет 0,1-0,5 мм.

3. Насос по п. 1, отличающийся тем, что корпус состоит из двух чашеобразных частей.

4. Насос по п. 1, отличающийся тем, что конусообразная направляющая потока выполнена в виде кривой линии, формирующей вогнутую поверхность в виде воронки, вершиной, направленной в сторону потока.

Images