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一種單支點磁動力離心式血泵.pdf

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一種 支點 動力 離心 式血泵
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摘要
申請專利號:

CN201210274047.8

申請日:

20120803

公開號:

CN103191476A

公開日:

20130710

當前法律狀態:

有效性:

有效

法律詳情:
IPC分類號: A61M1/12,A61M1/10 主分類號: A61M1/12,A61M1/10
申請人: 上海交通大學醫學院附屬上海兒童醫學中心
發明人: 王偉,韓露,俞曉青,丁文祥,楊明,張海波
地址: 200127 上海市浦東新區東方路1678號
優先權: CN201210274047A
專利代理機構: 上海卓陽知識產權代理事務所(普通合伙) 代理人: 巫蓓麗
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201210274047.8

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明提供一種單支點磁動力離心式血泵,所述的血泵設有泵體和驅動裝置,所述的泵體包括頂蓋、底座、葉輪和外磁鋼,所述的底座設有至少三層凸臺,頂端的凸臺設有凹槽,凹槽內安放滾珠,底座的底部中央設有插入孔;所述的葉輪設有葉片和環狀連接,環狀連接的內圈設有連接桿,連接桿于中央匯集,匯集處底部形成圓弧形的中央凹槽,中央凹槽與凸臺凹槽內的滾珠配合構成單支點軸承;所述的外磁鋼設于葉片內部;所述的驅動裝置包括傳動軸和設有電機轉子的驅動電機,傳動軸套于電機轉子上,并插入在插入孔中,傳動軸的內部設有內磁鋼。本發明血泵的優點是:預充量少,可有效降低血栓和溶血的發生率,結構簡單穩固,安裝方便,成本低。

權利要求書

1.一種單支點磁動力離心式血泵,設有泵體和驅動裝置,其特征在于,所述的泵體包括頂蓋、底座、葉輪和外磁鋼,所述的底座設有至少三層凸臺,頂端的凸臺設有凹槽,所述的凹槽內安放滾珠,所述底座的底部中央設有插入孔;所述的葉輪設有葉片和環狀連接,所述的環狀連接的內圈設有連接桿,所述的連接桿于中央匯集,底部形成圓弧形的中央凹槽,所述的中央凹槽與凸臺凹槽內的滾珠配合構成單支點軸承;所述的外磁鋼設于葉片內部;所述的驅動裝置包括傳動軸和設有電機轉子的驅動電機,所述的傳動軸套于電機轉子上,并插入在底座的插入孔中,傳動軸的內部設有內磁鋼,所述的內磁鋼與外磁鋼數量相同正對安放,相鄰磁極交錯排列。2.根據權利要求1所述的單支點磁動力離心式血泵,其特征在于,所述的外磁鋼為長方體或圓柱體。3.根據權利要求1所述的單支點磁動力離心式血泵,其特征在于,所述的內磁鋼為長方體或圓柱體。4.根據權利要求1所述的單支點磁動力離心式血泵,其特征在于,所述的底座設有三層凸臺。5.根據權利要求1所述的單支點磁動力離心式血泵,其特征在于,所述的滾珠為球形或半球形。6.根據權利要求1所述的單支點磁動力離心式血泵,其特征在于,所述的滾珠由陶瓷制成。7.根據權利要求1所述的單支點磁動力離心式血泵,其特征在于,所述的葉片為直葉片或沿血液流動方向向后彎曲。8.根據權利要求1所述的單支點磁動力離心式血泵,其特征在于,所述的葉片的數量為四片或六片。9.根據權利要求1所述的單支點磁動力離心式血泵,其特征在于,所述的驅動電機外部設有泵體安放裝置,所述的泵體安放裝置為一凹臺。

說明書

技術領域

本發明涉及醫療器械技術領域,具體地說,是一種單支點磁動力離心式血泵。

背景技術

心腦血管疾病在發達國家早已位居人類死亡原因的首位,約占46%的死亡率,美國統計資料顯示每年心臟手術數量約為35萬例。目前國內每年心內直視手術數量約為10萬臺,隨著經濟的高速發展和醫療水平的不斷提高,國內心臟外科手術數量必將有一個不斷增加的過程。根據統計資料顯示,心臟手術以后有部分病人(0.6-2%)因心功能受損嚴重,即使在藥物支持下仍不能維持機體最低要求。這部分病人不得不采用輔助循環設備暫時支持心臟功能,維持生命,等待心功能恢復。其中部分患者還需要使用長期循環輔助設備替代心臟功能。此外,治療慢性不可逆心功能衰竭的最有效方法是心臟移植,但供體心臟的不足限制心臟移植療法在臨床的普遍應用,基因工程、細胞工程等新療法在可見的將來尚不能大范圍開展。因此,心室輔助技術在很多時候也成為了唯一的選擇。

血泵(又名心臟泵)是心臟輔助循環裝置的核心,近年來,一直是發達國家輔助循環研究的重點,并取得了一定的進展。

最早的第一代血泵是仿照心臟研制的搏動泵,此類血泵采用氣動或電動擠壓泵腔,通過泵腔容積的改變搏出血液。第二代連續流葉輪血泵興起于上世紀80年代早期,此類血泵的葉片通過機械軸承安裝在血泵轉子上,轉子帶動葉片旋轉從而推動血液沿螺旋線方向前向運動。第三代血泵以懸浮技術為特點,因此凡采用磁懸浮和/或液懸浮技術研發的血泵都稱為第三代血泵。

第三代血泵一般具有懸浮和驅動兩個系統:懸浮系統使葉輪懸浮,葉輪直接永磁化或在塑形的葉輪內嵌入永磁體。血泵的定子或泵殼內置入永磁或電磁線圈,通過磁化的葉輪與定子或泵殼之間軸向及徑向磁場相互作用,使葉輪懸浮于泵殼中間;驅動系統驅動葉輪旋轉。在定子或泵殼內置入另一組電磁線圈,通過電磁線圈電流的變化產生磁力推動磁化的葉輪旋轉。

第三代血泵有三個發展階段:第一個階段是懸浮和驅動系統分離的外馬達間接驅動葉輪階段。血泵的懸浮技術較為簡單,懸浮系統與驅動系統分離,血泵采用外馬達驅動技術,葉輪是由一個獨立的外馬達來驅動;外馬達通過機械軸承旋轉連接磁化的外葉輪,外葉輪通過磁力驅動另一個懸浮的磁化內葉輪旋轉;內葉輪是主要的驅動部分,它的旋轉可推動血液流動。第二個階段是懸浮和驅動系統分離的馬達直接驅動葉輪階段,采用血泵馬達直接驅動葉輪懸浮技術。懸浮系統與驅動系統也是分離的,但馬達取消了外葉輪,將懸浮葉輪直接作為馬達的轉子,馬達直接通過磁力的變化驅動懸浮的葉輪轉動來推動血液流動。泵仍需要另外一個獨立的磁懸浮系統來懸浮血泵葉輪。第三階段是懸浮與驅動系統融合階段,即血泵的懸浮與驅動系統融合起來,血泵設計將懸浮與驅動系統的電磁線圈融合組成定子,用一個定子來兼做驅動與懸浮葉輪的功能,因此泵的設計更加簡潔,其代表血泵為VentrAssist。

第三代血泵多數設計成離心泵,少數為軸流泵,有代表性的第三代血泵有數種,例如:(1)Berlin?Heart?Incor泵:是由Berlin?Heart公司研發的磁懸浮軸流泵,血泵由鈦合金制成,泵體內唯一運動的葉輪設計成阿基米德螺旋,葉輪通過軸向及徑向磁力懸浮于泵殼內,通過電磁場的變化,驅動懸浮的葉輪軸向旋轉,從而推動血液向前流動;(2)HeartWare?泵:泵的葉輪通過磁懸浮與液懸浮技術使泵葉懸浮,泵的總定子由2個相互獨立的線圈組合而成,在運轉時2個線圈可以同時工作,也可以單獨工作;(3)VentrAssist泵:泵與血液接觸的部位均有熱解碳涂層,可減少血栓發生率,但該泵流入道較長,因此,植入后仍需在后腹直肌鞘或腹直肌后制作小囊袋放置泵體;(4)NovacorVAD泵:具有特殊的流入系統,該泵的流入管道與泵體平行設計,外形成扁平形狀。

血栓是由血小板的聚集和沉積形成的,血泵中一般發于較少受血流沖刷的滯塞區和與血液接觸面的低速區。溶血是指湍流運動或機械運動產生的高速或高壓破壞了血液內的紅細胞,致使血紅蛋白分散到血漿中,主要由不規則的流動和湍流運動區內高剪切應力引起。溶血和血栓現象對病人的危害巨大,在臨床應用中,心臟輔助循環裝置引起的血栓和溶血會導致患者生理紊亂,進而引發患者在術中和術后的并發癥,甚至危及患者生命,尤其是對于需要長期輔助循環支持的患者的影響更大。可見,減少心臟泵的血栓和溶血的發生是輔助循環系統研發中亟待解決的問題。

第三代血泵相比于第一和第二代血泵,由于應用磁懸浮技術,葉輪懸浮于血泵體內,沒有摩擦和擠壓,溶血明顯減少,血栓的發生率顯著降低,同時無軸承磨損問題,提高了血泵使用的耐久性,更適合于長期的循環輔助。

而目前的第三代血泵的結構還較為復雜,與血液接觸面大,容易產生血液的滯留區,引發血栓。此外,血泵屬于一次性用品,應結構簡單,成本低廉;還應當盡量減少血泵的預充量;針對嬰兒及新生兒患者,還應當具備低預充量的優點。而目前關于結構更為簡單、可有效降低血栓發生率、預充量小、低流量、成本低的血泵還未見報道。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中的不足,提供一種單支點磁動力離心式血泵。

為實現上述目的,本發明采取的技術方案是:

一種單支點磁動力離心式血泵,設有泵體和驅動裝置,所述的泵體包括頂蓋、底座、葉輪和外磁鋼,所述的底座設有至少三層凸臺,頂端的凸臺設有凹槽,所述的凹槽內安放滾珠,所述底座的底部中央設有插入孔;所述的葉輪設有葉片和環狀連接,所述的環狀連接的內圈設有連接桿,所述的連接桿于中央匯集,底部形成圓弧形的中央凹槽,所述的中央凹槽與凸臺凹槽內的滾珠配合構成單支點軸承;所述的外磁鋼設于葉片內部;所述的驅動裝置包括傳動軸和設有電機轉子的驅動電機,所述的傳動軸套于電機轉子上,并插入在底座的插入孔中,傳動軸的內部設有內磁鋼,所述的內磁鋼與外磁鋼數量相同正對安放,相鄰磁極交錯排列;

所述的外磁鋼為長方體或圓柱體;

所述的內磁鋼為長方體或圓柱體;

所述的底座設有三層凸臺;

所述的滾珠為球形或半球形;

所述的滾珠由陶瓷制成;

所述的葉片為直葉片或沿血液流動方向向后彎曲;

所述的葉片的數量為四片或六片;

所述的驅動電機外部設有泵體安放裝置,所述的泵體安放裝置為一凹臺。

本發明優點在于:

1、采用單支點軸承作為轉動軸,該滾珠軸承與血液接觸面積十分之小,減少了轉動軸與血液的接觸面,進而減少了血液滯留區,能有效降低血栓發生率;

2、所述的外磁鋼與血液流道處于同一腔體中,通過將外磁鋼置于葉片內、將內磁鋼置于傳動軸內,解決了共同腔體的磁鋼擺放問題,同時令本發明的血泵結構簡單,具備低預充量的優點,適用于小兒先心病手術后心室輔助循環,同時也可在手術中體外循環使用;

3、所述的滾珠是半球形,令單支點軸承結構更穩固;

4、所述的底座設有凸臺,能夠有效減少預充量;

5、所述的底座設有插入孔,方便傳動軸的安放;

6、所述的葉輪的形狀為前端沿血液流動方向向后彎曲,順應血液流動方向,能有效減少對血液中紅細胞的剪切力,減少溶血的發生幾率;

7、體積小,便于外科植入,同時可顯著降低成本。

附圖說明

附圖1是本發明的單支點磁動力離心式血泵裝配圖。

附圖2是本發明的單支點磁動力離心式血泵泵體裝配圖。

附圖3是圖2的俯視圖。

附圖4是本發明單支點磁動力離心式血泵葉輪二等測軸視圖。

附圖5是圖4的仰視圖。

附圖6是本發明單支點磁動力離心式血泵驅動裝置二等測軸視圖。?

附圖7是本發明單支點磁動力離心式血泵另一種葉輪二等測軸視圖。

附圖8是本發明單支點磁動力離心式血泵另一種驅動裝置二等測軸視圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明提供的具體實施方式作詳細說明。

附圖中涉及的附圖標記和組成部分如下所示:

1.頂蓋?????????????101.入口

102.出口???????????103.上壁

104.外壁???????????2.底座

201.第一凸臺???????2011.第一凸臺頂部

2012.第一凸臺主體??202.第二凸臺

203.第三凸臺???????204.凹槽

205.滾珠???????????206.插入孔

3.葉輪?????????????301.葉片

302.環狀連接???????303.連接桿

304.中央凹槽???????305.外磁鋼

3051.外磁鋼頂面????306.接合部

4.驅動電機?????????401.電機轉子

5.傳動軸???????????501.內磁鋼

6.泵體安放裝置

實施例1

請參照圖1,圖1是本發明的單支點磁動力離心式血泵裝配圖。所述的單支點磁動力離心式血泵設有泵體和驅動裝置,所述的泵體包括頂蓋1、底座2、葉輪3和外磁鋼305,所述的驅動裝置包括驅動電機4、傳動軸5和內磁鋼501。

請參照圖2,圖2是本發明的單支點磁動力離心式血泵泵體裝配圖。所述的頂蓋1設有入口101、出口102、上壁103和外壁104。所述的外壁104為圓柱形,底端設有內螺紋(未圖示);所述的上壁103為錐形,設于外壁104的頂端;所述的入口101位于上壁103頂端的中心位置;所述的出口102與入口101呈直角,從圖3(圖3是圖2的俯視圖)可見,所述的出口102沿流出道切線方向置于外壁104表面。

再請參照圖2,所述的底座2包括第一凸臺201、第二凸臺202和第三凸臺203。所述的第一凸臺201的第一凸臺頂部2011為錐形,中心處設有凹槽204,所述的凹槽204內安放有滾珠205,所述的滾珠205為半球形,所述的第一凸臺201的第一凸臺主體2012為中空圓柱體;所述的第二凸臺202也為中空圓柱體,其外壁設有外螺紋(未圖示),第二凸臺202的頂端與第一凸臺201相連,底端與第三凸臺203的頂端相連,第二凸臺202的直徑大于第一凸臺主體2012的直徑;所述的第三凸臺203也為中空圓柱體,其直徑大于第二凸臺202直徑,同時大于外壁104的直徑;所述的第一凸臺主體2012、第二凸臺202和第三凸臺203的中空的內部形成插入孔206,即底座2的底部設有插入孔206。

請參照圖4,圖4是本發明單支點磁動力離心式血泵葉輪二等測軸視圖。所述的葉輪3設有環狀連接302,所述的環狀連接302為環形圈,其內圈設有三支連接桿303,所述的三支連接桿303于葉輪3的中央匯集形成接合部306,所述的接合部306為環形圈,其中心底部為中央凹槽304,所述的中央凹槽304為圓弧形。所述的環狀連接302的下端設有四個葉片301,所述的四個葉片301陣列排放,由環狀連接302連接為一個整體,形成半碟形流道,葉片3的前端沿血液流動方向向后彎曲。所述的葉片301的后端內部設有外磁鋼305,所述的外磁鋼305為片狀結構。請參照圖5,圖5是圖4的仰視圖,所述的外磁鋼頂面3051為長方形,即所述的外磁鋼305為長方體。

再請參照圖1,所述的驅動裝置包括驅動電機4和傳動軸5,所述的驅動電機4外部設有泵體安放裝置6,所述的泵體安放裝置6為一凹臺,其內徑與底座2的第三凸臺203的外徑相等;所述的驅動電機4的上端為電機轉子401。請參照圖6,圖6是本發明單支點磁動力離心式血泵驅動裝置二等測軸視圖。所述的傳動軸5外套在電機轉子401上,傳動軸5內安放內磁鋼501,所述的內磁鋼501為圓形片狀磁鋼,與外磁鋼305數量相同。

請參照圖1,當本發明的單支點磁動力離心式血泵裝配完成時,所述的外壁104底端的內螺紋(未圖示)與第二凸臺202的外螺紋(未圖示)配合,令頂蓋1和底座2形成內部腔體,所述的葉輪3位于該內部腔體中,并裝配于第一凸臺201之上,所述的中央凹槽304與凹槽204內的滾珠205相配合,構成單支點軸承;所述的葉輪3的中心軸線與第一凸臺201的中心軸線重合,各個葉片301的后端與第一凸臺201間隔相同的距離,并且與第一凸臺201的切線方向平行;所述的外磁鋼305的外磁鋼頂面3051與第一凸臺201的中心軸線相平行,并與第一凸臺201的徑向垂直,而垂足位于外磁鋼頂面3051的中心;所述的內磁鋼501與外磁鋼305數量相同并正對安放,相鄰磁極交錯排列。所述的傳動軸5插入在底座2的插入孔206中,傳動軸5的直徑小于插入孔206的直徑,所述的泵體安裝裝置6卡住第三凸臺203,將整個泵體固定住。

實施例2

本實施例的單支點磁動力離心式血泵與實施例1基本相同,不同之處僅在于:請參照圖7,圖7是本發明單支點磁動力離心式血泵另一種葉輪二等測軸視圖,所述的葉輪3設有六個葉片301,所述的葉片301為直葉片。

實施例3

????本實施例的單支點磁動力離心式血泵與實施例1基本相同,不同之處僅在于:請參照圖8,圖8是本發明單支點磁動力離心式血泵另一種驅動裝置二等測軸視圖,所述的內磁鋼501為圓體片狀磁鋼。對應的,所述的外磁鋼305(未圖示)的外磁鋼頂面3051為圓形,即所述的外磁鋼305為片狀圓柱體。

針對上述實施例1-3,需要說明的是:

所述的圓弧形的中央凹槽304與底座2的凹槽204中的半球形滾珠205相配合,構成單支點軸承,所述的半球形滾珠205起到軸向支撐葉輪3和徑向固定葉輪3的作用,該單支點軸承結構簡單,能有效減少與血液接觸面積,進而減少血液滯留區,顯著降低血栓發生率;所述的滾珠205設計成半球形,可令底座2和葉輪3通過單支點軸承構成的整體結構更穩固;所述的滾珠205可采用不易磨損材料制成,如陶瓷;

所述的外磁鋼305置于葉片301內,所述的內磁鋼501置于傳動軸5內作為驅動磁鋼,解決了驅動磁鋼與血液流道處于同一腔體時的磁鋼擺放問題,同時令本發明單支點磁動力離心式血泵的結構更加簡單;所述的外磁鋼305和內磁鋼501數量相同正對安放,相鄰磁極交錯排列,可防止轉動時失同步;所述的外磁鋼305的厚度為1-2mm,其形狀優選為長方體;所述的內磁鋼501的厚度為1-2mm,其形狀優選為長方體;

所述的葉輪3的葉片301的數量通常設計為偶數個,但不僅限于四或六個;葉片301的后端距離葉輪3中心軸線的距離為5-10mm,葉片301的長度<30mm;裝配完成時,所述的葉片301的后端與第一凸臺201之間的間隙寬度為0.5mm;所述的葉片301的形狀優選為前端沿血液流動方向向后彎曲,可有效減少對血液中紅細胞的剪切力,防止溶血。

所述的中央凹槽304的形狀優選為半球形;所述的底座2的凸臺的數量至少為三個,但不僅限于三個,該凸臺的設計能夠有效減少預充量;所述的外壁104和第二凸臺201之間不僅限于螺紋連接,任何連接方式均可,如粘性膠封閉;所述的外壁104的外徑為40-60mm;所述的泵體安放裝置6凹凸帶銷,其作用是固定泵體,防止泵體隨驅動軸5旋轉,因此該部件是可以省略的。

本發明的單支點磁動力離心式血泵的工作原理是:電機轉子401轉動,帶動傳動軸5轉動,置于傳動軸5內部的內磁鋼501跟隨轉動,進而驅動外磁鋼305轉動,置于葉片301內部的外磁鋼305帶動葉輪轉動,血液由入口101進入到頂蓋1和底座形成的腔體中,由葉輪3的連接桿303之間的空隙處流下,在葉輪3的離心作用下,從出口102泵出。該單支點磁動力離心式血泵具備低預充量的優點,預充量可達到23ml以內,可有效降低血栓和溶血的發生率,同時結構簡單穩固,安裝方便,成本低。

以上所述僅是本發明的優選實施方式,應當指出,對于本技術領域的普通技術人員,在不脫離本發明方法的前提下,還可以做出若干改進和補充,這些改進和補充也應視為本發明的保護范圍。

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