[发明专利]一种可植入式单侧轴自平衡微型轴流血泵

说明书

一种可植入式单侧轴自平衡微型轴流血泵，用于辅助衰竭心脏的血液循环。该血泵包括套筒、设置在套筒内的泵体以及设置在套筒外的驱动线圈；泵体包括转子、转子前端设置的前导叶与转子后端设置的后导叶；前导叶与转子之间设有间距，转子与后导叶接触式连接，前导叶、后导叶固定在套筒内壁；转子内部嵌有永磁体，驱动线圈与永磁体在长度中间的安装位置向下游相错有距离L，套筒、转子、前导叶和后导叶同轴心设置。血泵采用单侧轴结构，转子只与后导叶有接触，前导叶与转子之间没有接触，后导叶与转子之间由于线圈与磁芯的轴向作用力使转子的凸半球结构与后导叶的凹半球紧密接触，避免了血细胞进入其间隙而造成血细胞破坏及血栓的形成，保证稳定运行。

技术领域

本发明涉及一种可植入式单侧轴自平衡微型轴流血泵，用于辅助衰竭心脏的血液循环，属于生物医学工程技术领域。

背景技术

世界卫生组织统计显示，心血管疾病一直是威胁人类健康的第一杀手，占全球总死亡人数的30％左右，治疗终末期心衰的有效途径是心脏移植或采用植入式辅助人工心脏。虽然心脏移植已经获得很大成功，但心脏供体问题难以解决，研制长期可植入式微型血泵极为重要和迫切。现在临床应用的血泵主要以轴流泵为主，轴流泵的流量性能比离心泵好，可以提供较大的血流量。血泵内部的流场非常复杂，血泵的内部结构对血液的流动阻力和血泵的效率有很大影响，血细胞在血泵内相对较高剪应力环境下还会发生破裂造成溶血。由于现有轴式轴流泵在前导叶与转子接触区及后导叶与转子接触区的存在，导致这些区域有大量热量产生且剪应力较大，间隙处是凝血发生的主要部位，从而对患者的生命构成极大的威胁；同时消除间隙会导致转子与前后导叶的摩擦，降低血泵的寿命。因此提供一种即能减少间隙，同时可以避免过大摩擦的轴流泵非常重要。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种减少间隙、血泵寿命长、避免过大摩擦的可植入式单侧轴自平衡微型轴流血泵。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种可植入式单侧轴自平衡微型轴流血泵，包括套筒、设置在套筒内的泵体以及设置在套筒外的驱动线圈；泵体包括转子、转子前端设置的前导叶与转子后端设置的后导叶；其特征在于：前导叶与转子之间设有间距，转子与后导叶接触式连接，前导叶、后导叶固定在套筒内壁；转子内部嵌有永磁体，驱动线圈与永磁体在长度中间的安装位置向下游相错有距离L，套筒、转子、前导叶和后导叶同轴心设置。

前导叶包括前轴，前轴径向均布设置四片前导叶叶片，四片前导叶叶片的外缘固定在套筒内壁。

转子后端设有凸半球，后导叶包括后轴，后轴径向均布设置四片后导叶叶片，四片后导叶叶片的外缘固定在套筒内壁，后轴前端设有凹半球，转子后部伸入后导叶叶片内缘、凸半球位于凹半球内且两者接触式连接；套筒、转子、前轴和后轴同轴心设置。

转子外表面设有两个螺旋状长叶片，两个螺旋状长叶片之间设有四个螺旋状短叶片。

本发明提供的血泵采用单侧轴结构，即转子只与后导叶连接而同前导叶无接触，形成单侧轴结构；转子上设有的凸半球与后导叶上设有的凹半球，组成半球结构支撑，构成单侧轴结构用来支承转子；驱动线圈中心与转子内部永磁体中心向下游相错有距离，在血泵运行过程中，由于驱动线圈中心在永磁体中心下游，会给予转子内磁芯指向下游的电磁力，用来抵消转子叶片驱动血液流动带来的指向上游的反作用力，电磁力和流体反作用力大小均随驱动线圈功率的增加而增加，达到在任意工况下电磁力和血液反作用力动态自平衡；套筒、转子、前导叶和后导叶同轴，保证运行时的稳定性。血泵前导叶与转子之间设有间距，取消转子与前导叶的连接，一方面避免转子与前导叶之间的摩擦；另一方面，前导叶与转子之间可以流出足够的空间，避免了由于剪应力过大导致的血细胞破坏及血栓的形成；电磁力和流体反作用力大小均随驱动线圈功率的增加而增加，达到在任意工况下的动态自平衡。动态自平衡特性避免了通过预紧力平衡血液反作用力的常规单侧轴血泵在启动时摩擦过大，在非额定工况运行时无法达到平衡的问题，从而保证启动过程中或长期非额定工况下的稳定运行。