植入式微型磁悬浮轴流血泵

摘要

本发明涉及医疗器械技术领域，提供了一种植入式微型磁悬浮轴流血泵，包括：活动设置于第一壳体内部的转子组件，转子组件包括转子和永磁体组，永磁体组包括若干环布设置于转子外侧的永磁体，用于带动转子转动以及轴向往复移动；两个电磁体组，相对设置于第一壳体上且设置于永磁体组的两侧；电磁体组包括围绕转子环布设置的多个控制磁体；沿着设定圆周方向，控制磁体包括位于对应永磁体前方和后方的第一磁体和第二磁体，用于驱动永磁体转动；控制磁体还包括位于第一磁体和第二磁体之间的第三磁体，用于驱动永磁体轴向往复移动。本发明能够提高血泵效率，提高血液流量，减少溶血发生，同时能够产生搏动式的血流，降低相关并发症的发生率。

权利要求

1.一种植入式微型磁悬浮轴流血泵，其特征在于，包括：

第一壳体；

转子组件，活动设置于所述第一壳体内部，所述转子组件包括转子和永磁体组，所述永磁体组包括若干环布设置于所述转子外侧的永磁体，且所述永磁体组适于带动所述转子沿着设定圆周方向转动以及沿着设定轴向往复移动；

两个电磁体组，相对设置于所述第一壳体上，且所述两个电磁体组分别设置于所述永磁体组的两侧；

所述电磁体组包括围绕所述转子环布设置的多个控制磁体；沿着所述设定圆周方向，所述控制磁体包括位于对应所述永磁体运行前方的第一磁体，以及位于对应所述永磁体运行后方的第二磁体，所述第一磁体和所述第二磁体适于驱动所述永磁体沿所述设定圆周方向转动；所述控制磁体还包括位于所述第一磁体和所述第二磁体之间的第三磁体，所述第三磁体适于驱动所述永磁体沿着所述设定轴向往复移动。

2.根据权利要求1所述的植入式微型磁悬浮轴流血泵，其特征在于，所述第一壳体的中部向外凸起，构造出环凸部，所述两个电磁体组分别相对设置于所述环凸部的两端面上；所述永磁体组位于所述环凸部内。

3.根据权利要求2所述的植入式微型磁悬浮轴流血泵，其特征在于，所述环凸部的外部罩设有第二壳体。

4.根据权利要求1所述的植入式微型磁悬浮轴流血泵，其特征在于，所述第一磁体和所述第二磁体的磁极相反。

5.根据权利要求1所述的植入式微型磁悬浮轴流血泵，其特征在于，所述永磁体与两侧的所述第三磁体为斥力作用。

6.根据权利要求1所述的植入式微型磁悬浮轴流血泵，其特征在于，所述电磁体组和所述永磁体组沿轴向的投影至少部分重合。

7.根据权利要求1所述的植入式微型磁悬浮轴流血泵，其特征在于，所述电磁体组的圆环外径大于所述永磁体组的圆环外径。

8.根据权利要求1所述的植入式微型磁悬浮轴流血泵，其特征在于，所述永磁体设有三个，且每个所述电磁体组设有九个所述控制磁体，每个所述永磁体的两侧分别对应于三个所述控制磁体。

9.根据权利要求1所述的植入式微型磁悬浮轴流血泵，其特征在于，所述转子为螺旋叶片结构。

10.根据权利要求1所述的植入式微型磁悬浮轴流血泵，其特征在于，所述第一壳体的内部设有导叶，所述导叶分别位于所述转子的两端。

说明书

植入式微型磁悬浮轴流血泵

技术领域

[0001] 本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种植入式微型磁悬浮轴流血泵。

背景技术

[0002] 血性心力衰竭(CHF)是大多数心脏病心肌功能异常的常见临床表现，心律失常、高血压型心脏病、缺血性心脏病和感染性心脏病均能引起CHF。尽管得益于医疗技术的发展，现在心衰患者的生存率较前明显提高，但是其死亡率仍然很高，约50％心衰的患者在未来的5年内死亡。心脏移植是治疗终末期心力衰竭的首选方法，但受到供体不足的限制，中国每年完成的心脏移植手术仅有数百例。因此，使用机械辅助循环装置(人工心脏)暂时或永久代替心脏移植是一个非常有前景的发展方向。

[0003] 第一代人工心脏是以气体驱动的容积式血泵，通过气动控制血袋的容积实现泵血功能，容积式血泵可以模拟心脏的搏动状态，但是其体积庞大，且存在较为严重的溶血现象，容易形成血栓和发生连接部位感染。第二代人工心脏是有接触轴承及密封装置的连续式血泵，虽然在很大程度上减小了设备的体积，使其更易于植入，但与血液接触的轴承和密封装置会污染血液，因此并不适合长期植入；并且目前的人工心脏以连续式血泵为主，由于其无法模拟人类自体心脏的搏动状态，从而会引发一些特定的并发症，如器官出血等。因此，亟需提高人工心脏性能及适用性。

发明内容

[0004] 本发明提供一种植入式微型磁悬浮轴流血泵，能够提高血泵效率，提高血液流量，减少溶血发生，同时能够产生搏动式的血流，降低相关并发症的发生率。

[0005] 本发明提供一种植入式微型磁悬浮轴流血泵，包括：第一壳体；转子组件，活动设置于所述第一壳体内部，所述转子组件包括转子和永磁体组，所述永磁体组包括若干环布设置于所述转子外侧的永磁体，且所述永磁体组适于带动所述转子沿着设定圆周方向转动以及沿着设定轴向往复移动；两个电磁体组，相对设置于所述第一壳体上，且所述两个电磁体组分别设置于所述永磁体组的两侧；所述电磁体组包括围绕所述转子环布设置的多个控制磁体；沿着所述设定圆周方向，所述控制磁体包括位于对应所述永磁体前方的第一磁体，以及位于对应所述永磁体后方的第二磁体，所述第一磁体和所述第二磁体适于驱动所述永磁体沿所述设定圆周方向转动；所述控制磁体还包括位于所述第一磁体和所述第二磁体之间的第三磁体，所述第三磁体适于驱动所述永磁体沿着所述设定轴向往复移动。

[0006] 根据本发明提供的一种植入式微型磁悬浮轴流血泵，所述第一壳体的中部向外凸起，构造出环凸部，所述两个电磁体组分别相对设置于所述环凸部的两端面上；所述永磁体组位于所述环凸部内。

[0007] 根据本发明提供的一种植入式微型磁悬浮轴流血泵，所述环凸部的外部罩设有第二壳体。

[0008] 根据本发明提供的一种植入式微型磁悬浮轴流血泵，所述第一磁体和所述第二磁体的磁极相反。

[0009] 根据本发明提供的一种植入式微型磁悬浮轴流血泵，所述永磁体与两侧的所述第三磁体为斥力作用。

[0010] 根据本发明提供的一种植入式微型磁悬浮轴流血泵，所述电磁体组和所述永磁体组沿轴向的投影至少部分重合。

[0011] 根据本发明提供的一种植入式微型磁悬浮轴流血泵，所述电磁体组的圆环外径大于所述永磁体组的圆环外径。

[0012] 根据本发明提供的一种植入式微型磁悬浮轴流血泵，所述永磁体设有三个，且每个所述电磁体组设有九个所述控制磁体，每个所述永磁体的两侧分别对应于三个所述控制磁体。

[0013] 根据本发明提供的一种植入式微型磁悬浮轴流血泵，所述转子为螺旋叶片结构。

[0014] 根据本发明提供的一种植入式微型磁悬浮轴流血泵，所述第一壳体的内部设有导叶，所述导叶分别位于所述转子的两端。

[0015] 本发明提供的植入式微型磁悬浮轴流血泵，通过去除转轴和轴承等零件，减小了传统轴流泵中转子的轴径尺寸，提高了血泵效率，能够在更低的转速下实现更高的血液流量输出，减少溶血；通过第一磁体和第二磁体控制转子的转动，通过第三磁体控制转子轴向往复移动，实现了搏动式的血流流动，相比于目前常见的转速控制方法，减少了由于转子转速突然变化导致的血液破坏，同时由于转子的不断往复运动，使泵内流场不断变化，血液不断更新，避免了血液流动缓慢区域的形成，有效防止血栓生成。

[0016] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

[0017] 为了更清楚地说明本发明或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。

[0018] 图1是本发明提供的植入式微型磁悬浮轴流血泵的结构示意图；

[0019] 图2是本发明提供的电磁体组的结构示意图；

[0020] 图3是本发明提供的永磁体组的结构示意图；

[0021] 图4是本发明提供的植入式微型磁悬浮轴流血泵的工作原理示意图；

[0022] 图5是本发明提供的植入式微型磁悬浮轴流血泵产生搏动血流的工作示意图一；

[0023] 图6是本发明提供的植入式微型磁悬浮轴流血泵产生搏动血流的工作示意图二；

[0024] 附图标记：

[0025] 1：第一壳体；11：环凸部；2：第二壳体；3：导叶；

[0026] 4：电磁体组；41：第一磁体；42：第三磁体；43：第二磁体；

[0027] 5：永磁体组；51：第一永磁体；52：第二永磁体；

[0028] 53：第三永磁体；6：转子。

具体实施方式

[0029] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。

[0030] 在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0031] 在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

[0032] 在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

[0033] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

[0034] 根据本发明的实施例，如图1‑图3所示，本发明提供的植入式微型磁悬浮轴流血泵，主要包括：第一壳体1、转子组件和两个电磁体组4。其中，第一壳体1作为泵壳；转子组件活动设置于第一壳体1内部，转子组件包括转子6和永磁体组5，永磁体组5包括若干环布设置于转子6外侧的永磁体，在本示例中，永磁体包括第一永磁体51，第二永磁体52和第三永磁体53，且永磁体组5适于带动转子6沿着设定圆周方向转动以及沿着设定轴向往复移动；两个电磁体组4相对设置于第一壳体1上，且两个电磁体组4分别设置于永磁体组5的两侧；
电磁体组4包括围绕转子6环布设置的多个控制磁体；沿着设定圆周方向，控制磁体包括位于对应永磁体前方的第一磁体41，以及位于对应永磁体后方的第二磁体43，第一磁体41和第二磁体43适于驱动永磁体沿设定圆周方向转动；控制磁体还包括位于第一磁体41和第二磁体43之间的第三磁体42，第三磁体42适于驱动永磁体沿着设定轴向往复移动。应当理解的是，本发明转子组件在连续旋转过程中，每当旋转至控制位置时，电磁体组4具有上述设置。

[0035] 因此，本发明实施例通过去除转轴和轴承等零件，减小了传统轴流泵中转子6的轴径尺寸，提高了血泵效率，且相比于现有技术提高了转子6表面与血液的接触面积，能够在更低的转速下实现更高的血液流量输出，减少溶血；通过第一磁体41和第二磁体43控制转子6的转动，通过第三磁体42控制转子6轴向往复移动，实现了搏动式的血流流动，相比于目前常见的转速控制方法，减少了由于转子6转速突然变化导致的血液破坏，同时由于转子6的不断往复运动，使泵内流场不断变化，血液不断更新，避免了血液流动缓慢区域的形成，有效防止血栓生成。

[0036] 根据本发明的实施例，第一壳体1的中部向外凸起，构造出环凸部11，两个电磁体组4分别相对设置于环凸部11的两端面上；永磁体组5位于环凸部11内。本发明通过设置环凸部11，一方面，环凸部11作为电磁体组4的安装载体，避免了电磁体组4与第一壳体1内部的血液接触，提高安全性；另一方面，环凸部11可以对永磁体组5的轴向往复移动进行限位，提高稳定性。

[0037] 根据本发明的实施例，环凸部11的外部罩设有第二壳体2，植入时，用于保护电磁体组4，提高安全性。

[0038] 根据本发明的实施例，第一壳体1和第二壳体2为圆柱形。

[0039] 根据本发明的实施例，第一磁体41和第二磁体43的磁极相反。具体的，每当转子6旋转至控制位置时，通过控制第一磁体41和第二磁体43的磁场方向，使其互为相反，此时，第二磁体43对永磁体在设定圆周方向的后端产生斥力，第一磁体41对永磁体在设定圆周方向的前端产生引力，进而对永磁体形成一个沿着设定圆周方向的合力并带动转子6进行旋转，从而驱动血液进行流动。并且，通过控制第一磁体41和第二磁体43的磁场方向以控制转子组件的旋转方向，通过控制第一磁体41和第二磁体43的电流大小以控制转子组件的转速。可以理解的是，本发明也可以通过对转动速度的控制辅助产生搏动式的血液流动。

[0040] 根据本发明的实施例，永磁体组5与两侧的第三磁体42共同产生斥力作用，固定了转子组件的相对位置，使其悬浮，保证了稳定性。

[0041] 根据本发明的实施例，电磁体组4和永磁体组5沿轴向的投影至少部分重合，便于产生相互作用力，提高稳定性。

[0042] 根据本发明的实施例，电磁体组4的圆环外径大于永磁体组5的圆环外径，有效防止转子6在旋转过程中产生偏心。

[0043] 在一个实施例中，永磁体组5设有三个永磁体，分别为第一永磁体51，第二永磁体52和第三永磁体53，且每个电磁体组4设有九个控制磁体，每个永磁体的两侧分别对应于三个控制磁体，即每个永磁体旋转至控制位置时，通过第一磁体41、第二磁体43和第三磁体42进行控制。在一些示例中，永磁体组5包含的永磁体和电磁体组4包含的控制磁体也可以为其他数量。

[0044] 根据本发明的实施例，转子6为螺旋叶片结构。

[0045] 根据本发明的实施例，第一壳体1的内部设有导叶3，导叶3分别位于转子6的两端；并且第一壳体1的两端分别设有血液入口和血液出口，且导叶3分别设置于血液入口和血液出口处，便于导流。

[0046] 下面以第一永磁体51为例，对本发明提供的植入式微型磁悬浮轴流血泵的工作原理进行描述，主要包括转子组件沿着设定圆周方向转动以及沿着设定轴向往复移动。

[0047] 转子组件沿着设定圆周方向转动：部分电磁铁组4与永磁体组5的展开图如图4所示，当第一永磁体51位于当前控制位置①时，第一磁体41和第二磁体43的磁极相反，第一磁体41吸引第一永磁体51向前转动，并且第二磁体43推动第一永磁体51向前转动，实现第一永磁体51沿设定圆周方向转动；通过第三磁体42与第一永磁体51的斥力作用，保证第一永磁体51的位置稳定；

[0048] 当第一永磁体51旋转至下一控制位置②时，分别控制位于控制位置①中前方的第一磁体41和与其相邻的第二磁体43的磁极换向，此时，位于控制位置①的第三磁体42变为控制位置②的第二磁体43，第一磁体41变为控制位置②的第三磁体42，与第一磁体41相邻的第二磁体43变为控制位置②的第一磁体41；

[0049] 当第一永磁体51旋转至下一控制位置③时，分别控制位于控制位置②中前方的第一磁体41和与其相邻的第二磁体43的磁极换向，此时，位于控制位置②的第三磁体42变为控制位置③的第二磁体43，第一磁体41变为控制位置③的第三磁体42，与第一磁体41相邻的第二磁体43变为控制位置③的第一磁体41；

[0050] 依次类推，最后，循环至控制位置①。

[0051] 转子组件沿着设定轴向往复移动，即搏动式血液流动：如图5和图6所示，通过周期性地增大与减小位于永磁体组5两侧的第三磁体42的控制电流，使转子组件的轴向位置产生周期性的变化，从而实现血液流动方式的变化。具体实施方式为：

[0052] 首先，如图5所示，减小第一侧(左侧)第三磁体42上的控制电流，增大第二侧(右侧)第三磁体42上的控制电流，从而使第二侧的第三磁体42对永磁体组5的斥力大于第一侧的第三磁体42对永磁体组5的斥力，因此，转子组件向第一侧的电磁体组4移动，从而达到新的受力平衡状态。

[0053] 其次，如图6所示，增大第一侧(左侧)第三磁体42上的控制电流，减小第二侧(右侧)第三磁体42上的控制电流，从而使第一侧的第三磁体42对永磁体组5的斥力大于第二侧的第三磁体42对永磁体组5的斥力，因此，转子组件向第二侧的电磁体组4移动，达到新的受力平衡状态。不断重复以上两步，即可实现永磁体组5与转子6的轴向往复运动，产生搏动式血液流动。

[0054] 在本实施例中，通过周期性的控制电流变化使永磁体组5产生周期性的位移，并带动转子6在轴向进行周期性的往复运动，从而产生搏动的血液流动。同时，由于电磁体组4的可控性较强，通过对两侧的第三磁体42的电流控制，可以实现不同频率与不同幅度的搏动式血液流动。

[0055] 并且，由于转子6的不断往复运动，使泵内流场不断变化，血液不断更新，避免了血液流动缓慢区域的形成，有效防止血栓生成。

[0056] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。