一种磁悬浮混流心脏泵转让专利
申请号 : CN202011249353.7
文献号 : CN112206409B
文献日 : 2021-11-30
发明人 : 李东海 , 屈一飞 , 张松 , 李剑锋 , 满佳
申请人 : 山东大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种磁悬浮混流心脏泵,其特征在于,包括由入口部和蜗壳部构成的泵体,泵体具有空腔,空腔内设有转子,转子外周面设有轴流叶片及离心叶片,轴流叶片位于入口部的空腔内,离心叶片位于蜗壳部的空腔内,蜗壳部设有与空腔及蜗壳部外部空间连通的流道,离心叶片的流入端的切向平面与转子轴线呈锐角设置,流出端的切向平面与转子轴线平行设置,使得离心叶片能够将血液由沿转子轴线方向的流动逐渐过渡为沿转子径向方向的流动,所述轴流叶片的血液流入端的切向平面与垂直于转子轴线平面的夹角为15°‑45°,血液流出端的切向平面与垂直于转子轴线平面的夹角为45°‑80°,所述离心叶片的血液流入端的切向平面与转子径向方向的夹角为10°‑30°,血液流出端的切向平面与转子径向方向的夹角为20°‑40°;
所述转子包括有圆柱部,所述圆柱部内设置有永磁体,蜗壳部一侧设有定子,定子缠绕有悬浮绕组和转矩绕组,通电后能够通过永磁铁对转子产生与入口部轴线方向平行的悬浮力和绕入口部轴线转动的转矩。
2.如权利要求1所述的一种磁悬浮混流心脏泵,其特征在于,所述入口部的血液入口端设置有多个前导流叶片,前导流叶片沿圆周均匀设置在入口部的内侧面,且与转子外周面具有设定间隙。
3.如权利要求1所述的一种磁悬浮混流心脏泵,其特征在于,所述泵体入口部的内部沿入口部轴线方向设置有多个第一永磁环,转子位于入口部内的部分设有第二永磁环。
4.如权利要求1所述的一种磁悬浮混流心脏泵,其特征在于,所述流道采用轴线所在平面与入口部轴向垂直的螺旋形流道,包括与蜗壳部内部空腔连通的环状的第一流道部及与第一流道部相切连通的第二流道部,所述第二流道部一端与第一流道部连通,另一端与蜗壳部的外部空间相连通。
5.如权利要求1所述的一种磁悬浮混流心脏泵,其特征在于,所述蜗壳部内的转子的外侧面与蜗壳部内空腔的内侧面之间具有0.1‑1mm的预留间隙。
6.如权利要求1所述的一种磁悬浮混流心脏泵,其特征在于,所述蜗壳部的一侧设有电机座,电机座与蜗壳部固定连接,定子固定在电机座内,定子的定子齿上缠绕有悬浮绕组和转矩绕组,悬浮绕组和转矩绕组均能够与供电电源连接。
7.如权利要求1所述的一种磁悬浮混流心脏泵,其特征在于,所述轴流叶片和离心叶片在连接位置处采用圆滑面过渡或分离设置。
说明书 :
一种磁悬浮混流心脏泵
技术领域
背景技术
植供体的严重不足,人工心脏泵成为了心衰患者的主要治疗手段。
植入式人工心脏泵存在以下缺点:1)现有轴流泵主要为机械轴承支承式结构,轴承处存在
发热、润滑、密封、磨损等问题,容易导致血栓形成;2)轴流泵运行时所需转速过高,会产生
高剪切应力,容易损伤血细胞导致严重溶血现象;3)相较于轴流泵,离心泵尺寸较大,不便
于植入体型较小患者体内;4)离心泵速度梯度较大,容易对血液各成分造成损伤。
发明内容
流叶片位于入口部的空腔内,离心叶片位于蜗壳部的空腔内,蜗壳部设有与空腔及蜗壳部
外部空间连通的流道,离心叶片的流入端的切向平面与转子轴线呈锐角设置,流出端的切
向平面与转子轴线平行设置,以使得离心叶片能够将血液由沿转子轴线方向的流动逐渐过
渡为沿转子径向方向的流动,并进入流道中。
力和绕入口部轴线转动的转矩。
二流道部一端与第一流道部连通,另一端与蜗壳部的外部空间相连通。
电电源连接。
力性能的需求,减小了整体尺寸,使得整个设备便于体型较小的患者如妇女、儿童等植入,
手术创伤更小;相对于轴流泵,大大降低了工作时所需转速,不会出现轴承支承处的发热、
润滑、磨损等问题,避免了高剪切应力的出现,有效降低了血液损伤导致的溶血和血栓相关
的并发症。
够将血液由沿转子轴线方向的流动逐渐过渡为沿转子径向方向的流动,并进入流道中,使
血液流动方向圆滑过渡,避免了流场内高速度梯度的出现;泵内血液流动更加规则有序,最
大程度减小了泵内各组件和血液的剧烈碰撞,降低了高速运转的叶轮对血液各成分间的负
面影响,有效减少血液流线紊乱造成的血液损伤,避免了溶血和血栓等严重并发症的出现。
附图说明
磁环,13.第二永磁环,14.电机座,15.定子,16.永磁铁。
具体实施方式
理解的相同含义。
也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包
括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
述,而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位,以特定的方位构造和操作,
因此不能理解为对本发明的限制。
心脏泵。
上泵体包括同轴且相互垂直一体式连接的入口部及上蜗壳部2,所述下泵体为下蜗壳部3,
上蜗壳部和下蜗壳部扣合固定形成蜗壳部,入口部与蜗壳部同轴垂直设置,且蜗壳部的直
径大于入口部的直径。
的平面与入口部的轴线垂直,本实施例中所述流道采用螺旋形流道,包括第一流道部4和第
二流道部5,所述第一流道部为环状沿蜗壳部内空腔的边缘设置,且与蜗壳部内空腔相连
通,所述第二流道部与第一流道部相切连通设置,进入蜗壳部的血液能够依次进入第一流
道部和第二流道部,并通过第二流道部流出蜗壳外部。
二转子部与入口部和蜗壳部同轴设置,第一转子部位于入口部中心位置,第二转子部位于
蜗壳部中心位置,所述第一转子部的外周面上设置有3‑5个轴流叶片8,所述轴流叶片的长
度为10‑25mm,轴流叶片的厚度为1‑2mm,所述第二转子部包括圆柱部和曲面部,曲面部两端
分别与圆柱部和第一转子部连接,所述圆柱部为圆柱体结构,所述曲面部包括上平面和下
平面及设置在上平面和下平面之间的侧面,侧面为向其轴线方向凹陷的曲面,曲面部的外
周面上固定有3‑6个离心叶片9,所述离心叶片的出口宽度为3‑6mm,离心叶片的厚度为1‑
2mm。
平面与垂直于转子轴线平面的夹角为45°‑80°,所述离心叶片的血液流入端的切向平面与
转子径向方向的夹角为10°‑30°,血液流出端的切向平面与转子径向方向的夹角为20°‑
40°。
血液由沿转子轴线方向的流动逐渐过渡为沿转子径向方向的流动,并进入流道中。
的外周面具有设定距离的间隙,以防止前导流叶片对转子的转动产生影响。
最优值以最大程度减小叶轮对血液的损伤。
得整个设备便于体型较小的患者如妇女、儿童等植入,手术创伤更小,相对于轴流泵,大大
降低了工作时所需转速,避免了高剪切应力的出现,有效降低了血液损伤导致的溶血和血
栓相关的并发症。
向方向运动,进入蜗壳部,在离心叶片的作用下,将沿入口部轴向方向运动的血液逐步转换
为沿入口部径向方向运动,使得血液进入流道,然后通过第二流道部流出。血液流动过程
中,通过轴流叶片和离心叶片使得血流逐渐圆滑过渡,避免了流场内高速度梯度的出现;泵
内血液流动更加规则有序,最大程度减小了泵内各组件和血液的剧烈碰撞,降低了高速运
转的叶轮对血液各成分间的负面影响,有效减少血液流线紊乱造成的血液损伤,避免了溶
血和血栓等严重并发症的出现。
磁环的相互作用,能够对转子进行径向悬浮支撑,限制转子沿入口部径向移动和倾斜,实现
更为理想的径向稳定支撑效果。
转矩绕组能够与供电电源连接,由供电电源向其通入电流。定子、转子及悬浮绕组和转矩绕
组共同构成了无轴承无刷直流电机。
力,转矩绕组通电后能够对转子产生远离血液流入端方向的作用力,该作用力与悬浮力平
衡后,能够使得第二转子部底面与下泵体底面具有1‑2mm的间隙,避免了转子与泵体的碰撞
与摩擦,转矩绕组通电后还能够对转子产生转矩,带动转子转动。
心泵的优势特征,可应用于体型更小的患者。
根据仿真结果,此处流线规则有序,不存在速度突变区域,无任何可能产生血液内各成分损
伤的干扰和波动。
需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。