CN101361994B - 逐级提高血压的人工心脏血泵 - Google Patents

Abstract

逐级提高血压的人工心脏血泵，属于生物医学工程技术领域，涉及一种提高血压的人工心脏血泵。该人工心脏血泵，包括驱动定子和转子，由与驱动定子连接的控制器提供驱动电源，环形线圈构成的驱动定子位于圆柱形外壳13与管形内腔10构成的夹层内；内腔10中含有支撑转子的位于内腔10前端的头导叶片1和位于内腔10后部的尾导叶片8，以及位于头导叶片1和尾导叶片8之间的转子；其特征在于：该人工心脏血泵分为前后两级，前级为一级血泵；后级为二级血泵；一级血泵和二级血泵由控制器分别驱动。血液首先流经一级血泵产生一个血压，又通过二级血泵再产生一个血压，两个血压叠加起来可以达到人体需要的血压，这样避免了单个泵工作时为了达到较高的血压而增加叶轮转速造成的损伤血红细胞的问题。

Description

逐级提高血压的人工心脏血泵

技术领域

本发明属于生物医学工程技术领域，涉及一种逐级提高血压的人工心脏血泵。

背景技术

人工心脏按其血泵工作原理可以分为容积式和叶轮式两种。多款叶轮式人工心脏由于其结构比较简单而且体积小巧已经被应用于临床，但同时，溶血问题困扰着叶轮血泵的使用安全。目前，叶轮血泵大多为单级的血泵，此种血泵典型的结构中仅有一套补偿血压和提供血流的血泵单元，因此需要巨大的抽吸力来满足血压和血流率的要求。如专利号为US2006241335A1的专利文件中，血泵由一个叶轮提供血压和血流，前端抽吸力大，有产生负压的可能，这样对血细胞会造成溶血。另外，磁悬浮转子血泵(申请号200710039971.7)的高转速导致的高剪切力对于血红细胞的破坏相当大，由此造成的溶血性能问题无法克服。

发明内容

本发明的目的是提供一种两级的人工心脏血液泵，以解决在保证血红细胞不被破坏的前提下，血压压差不足的问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：逐级提高血压的人工心脏血泵，包括驱动定子和转子，由与驱动定子连接的控制器提供驱动电源，环形线圈构成的驱动定子位于圆柱形外壳14与管形内腔10构成的夹层内，外壳14的一端密封，另一端由环形端盖11密封；内腔10中含有支撑转子的位于内腔10前端的头导叶片1和位于内腔10后部的尾导叶片8，以及位于头导叶片1和尾导叶片8之间的转子；其中转子为叶轮；且在内腔10后端设有整流尾锥9，其特征在于：该人工心脏血泵分为前后两级，前级为一级血泵，包含一级叶轮3、一级驱动定子13；后级为二级血泵，包含二级叶轮5、二级驱动定子12；在一级叶轮3和二级叶轮5之间设有中导叶片4，作为一级血泵的尾导叶片，同时作为二级血泵的头导叶片，且用于支撑一级叶轮3和二级叶轮5；一级驱动定子13和二级驱动定子12由控制器分别驱动，且保证一级血泵的功率大于二级血泵的功率。

为了血液流通不出现过度抽吸现象，要求一级血泵的功率要大于二级血泵的功率。本发明中一级驱动定子13的线圈匝数大于二级驱动定子12的线圈匝数，且一级叶轮3的长度大于二级叶轮5的长度。这样，当控制器给两个驱动定子的线圈提供同样的控制信号时，一级血泵的功率会大于二级血泵的功率，这样可以简化本装置。

本人工血泵的一级叶轮3和二级叶轮5分别通过一级轴承2和二级轴承6套在固定于头导叶片1、中导叶片4和尾导叶片8中心轴线上的固定轴7上。且一级叶轮3和二级叶轮5以及中导叶片4和尾导叶片8采用螺旋叶片，且一级叶轮3和二级叶轮5的螺旋方向与中导叶片4和尾导叶片8的螺旋方向相反。

与一级血泵和二级血泵类似，本人工心脏血泵可以设置两级以上的多级血泵。

本发明的有益效果是：1)由于采用两级以上血泵方案，可以在不提高转子转速的前提下使血泵的进口与入口之间的血压压差达到符合人体要求的数值，避免了转子转速过高造成的对血红细胞的破坏。2)采用固定轴，叶轮在固定轴上转动，实验证明，这样有利于减小泵的阻力。

附图说明

图1为本发明逐级提高血压的人工心脏血泵的结构示意图

图中：1、头导叶片，2、一级轴承，3、一级叶轮，4、中导叶片，5、二级叶轮，6、二级轴承，7、固定轴，8、尾导叶片，9、整流尾锥，10、内腔，11、端盖，12、二级驱动定子，13、一级驱动定子，14、外壳。

具体实施方式

如图1所示，本发明公开的逐级提高血压的人工心脏血泵主要包括外壳14和内腔10两部分，外壳14和内腔10皆为圆筒状，采用医用钛合金TC4材料制作。外壳14套在内壳外形成夹层，夹层内放置定子线圈；外壳14一端用环形侧板与内腔10密封连接，另一端通过环形端盖11与内腔10密封连接。内腔10内依次放置头导叶片1、一级叶轮3、中导叶片4、二级叶轮5、尾导叶片8、整流尾锥9；头导叶片1、中导叶片4、尾导叶片8与内腔壁固定；在头导叶片1和中导叶片4、中导叶片4和尾导叶片8的轴心线上固定有固定轴7，一级叶轮3和二级叶轮5分别通过一级轴承2和二级轴承6套在固定轴7上。头导叶片1的叶片为2-4片，采用顺着内腔方向的直片；一级叶轮3、中导叶片4、二级叶轮5、尾导叶片8的叶片为螺旋状(见图1)，一级叶轮3和二级叶轮5的螺旋方向与中导叶片4和尾导叶片8的螺旋方向相反。内腔10的尾端为整流尾锥9，整流尾锥9固定在尾导叶片8上。

一级叶轮3和二级叶轮5内按常规方式均匀嵌有永磁体，当定子线圈与控制器接通时与电极定子作用使叶轮转动。一级叶轮3和二级叶轮5转采用医用钛合金TC4材料制作，固定轴7的直径小于叶轮本身直径的一半，且叶轮中叶片的厚度不超过1毫米。定子线圈为三相线圈，控制器具有三相电流型PWM控制功能。

为了血液流通不出现过度抽吸现象，要求一级血泵的功率要大于二级血泵的功率。本发明中一级驱动定子13的线圈匝数大于二级驱动定子12的线圈匝数，相应地一级叶轮3的长度大于二级叶轮5的长度，这样，当控制器给两个驱动定子的线圈提供同样的控制信号时，一级血泵的功率会大于二级血泵的功率，这样可以简化本装置。当然，控制器也可以为一级驱动定子13和二级驱动定子12的线圈提供不同的控制信号，这样可分别调整两个血泵的功率。

本装置工作时，血液首先流经一级血泵产生一个血压，又通过二级血泵再产生一个血压，两个血压叠加起来可以达到人体需要的血压。这样避免了单级泵工作时为了达到较高的血压而增加叶轮转速造成的损伤血红细胞的问题。为了进一步减小对血红细胞的破坏，即降低血泵的转速，可以采用更多级的血泵来达到需要的血压。各级血泵的结构与上面介绍的相同，由控制器分别控制。

Claims (6)

1.逐级提高血压的人工心脏血泵，包括驱动定子和转子，由与驱动定子连接的控制器提供驱动电源，环形线圈构成的驱动定子位于圆柱形外壳(14)与管形内腔(10)构成的夹层内，外壳(14)的一端密封，另一端由环形端盖(11)密封；内腔(10)中含有支撑转子的位于内腔(10)前端的头导叶片(1)和位于内腔(10)后部的尾导叶片(8)，以及位于头导叶片(1)和尾导叶片(8)之间的转子；其中转子为叶轮；且在内腔(10)后端设有整流尾锥(9)，其特征在于：该人工心脏血泵分为前后两级，前级为一级血泵，包含一级叶轮(3)、一级驱动定子(13)；后级为二级血泵，包含二级叶轮(5)、二级驱动定子(12)；在一级叶轮(3)和二级叶轮(5)之间设有中导叶片(4)，作为一级血泵的尾导叶片，同时作为二级血泵的头导叶片，且用于支撑一级叶轮(3)和二级叶轮(5)；一级驱动定子(13)和二级驱动定子(12)由控制器分别驱动，且保证一级血泵的功率大于二级血泵的功率。

2.根据权利要求1所述的逐级提高血压的人工心脏血泵，其特征在于：所述的一级驱动定子(13)的线圈匝数大于二级驱动定子(12)的线圈匝数，且一级叶轮(3)的长度大于二级叶轮(5)的长度，此时控制器可以输出相同的控制信号给一级驱动定子(13)和二级驱动定子(12)。

3.根据权利要求1所述的逐级提高血压的人工心脏血泵，其特征在于：所述的一级叶轮(3)通过一级轴承(2)套在固定于头导叶片(1)、中导叶片(4)和尾导叶片(8)中心轴线上的固定轴(7)上。

4.根据权利要求1所述的逐级提高血压的人工心脏血泵，其特征在于：所述的二级叶轮(5)通过二级轴承(6)套在固定于头导叶片(1)、中导叶片(4)和尾导叶片(8)中心轴线上的固定轴(7)上。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的逐级提高血压的人工心脏血泵，其特征在于：所述的一级叶轮(3)和二级叶轮(5)以及中导叶片(4)和尾导叶片(8)采用螺旋叶片，且一级叶轮(3)和二级叶轮(5)的螺旋方向与中导叶片(4)和尾导叶片(8)的螺旋方向相反。

6.根据权利要求1所述的逐级提高血压的人工心脏血泵，其特征在于：按照一级血泵和二级血泵的连接方式，将两个以上的血泵连接起来，形成多级血泵。

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