CN105709287A - 电磁线圈驱动型血泵系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电磁线圈驱动型血泵系统，泵体两端分别连接血液流动腔，所述泵体内设有电磁线圈驱动腔，所述电磁线圈驱动腔的外部重叠缠绕有三组底层线圈和二组顶层线圈，电磁线圈驱动腔中紧密配合有永磁动子，所述永磁动子可在外部线圈组的控制下移动；所述永磁动子将所述电磁线圈驱动腔内部分隔为一号工作区和二号工作区；所述血液流动腔与电磁线圈驱动腔相接处设有密封弹性薄膜，所述密封弹性薄膜的膜边缘被血液流动腔和电磁线圈驱动腔连接处内外管螺纹夹紧，与密封圈共同形成密封状态；所述血液流动腔上设有流入单叶机械瓣和流出单叶机械瓣。本发明通过对电磁线圈的控制可模拟心脏搏动，对血液的机械损伤降至最小。

Description

电磁线圈驱动型血泵系统
技术领域
本发明涉及一种医疗设备，具体涉及一种电磁线圈驱动型血泵系统。
背景技术
目前急性呼吸窘迫综合症（ARDS）治疗方法主要由体外膜氧合（ECMO）和干预性肺辅助（pECLA）代替传统机械通气的治疗方法。ECMO能够有效维持氧合，促进二氧化碳排出。但是ECMO采用离心泵驱动，其设备巨大，人员与技术要求高，费用昂贵，不适宜广泛开展。pECLA系统装置具有无泵驱动，与血液接触面积少和操作简单等特点。但对于心输出量降低或低血压的患者不适合应用。
那么结合ECMO和pECLA的各自优缺点，是否能在原有的技术面上开发出一款摒弃传统电机与机械传动结构，避免了传统机械损耗与产热，同时可模拟心脏搏动，对血液的机械损伤降至最小，在操作上方便安全且经济实用新型血泵是本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
本发明的首要目的就在于克服现有的医疗设备中的各种泵所存在的不足，从而提供一种电磁线圈驱动型血泵系统。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种电磁线圈驱动型血泵系统，包括泵体，所述泵体两端分别连接血液流动腔，所述泵体内设有电磁线圈驱动腔，所述电磁线圈驱动腔的外部重叠缠绕有三组底层线圈和二组顶层线圈，电磁线圈驱动腔中紧密配合有永磁动子，所述永磁动子可在外部线圈组的控制下移动；所述永磁动子将所述电磁线圈驱动腔内部分隔为一号工作区和二号工作区；所述血液流动腔与电磁线圈驱动腔相接处设有密封弹性薄膜，所述密封弹性薄膜的膜边缘被血液流动腔和电磁线圈驱动腔连接处内外管螺纹夹紧，与密封圈共同形成密封状态；所述血液流动腔上设有流入单叶机械瓣和流出单叶机械瓣。
所述电磁线圈驱动腔结构上左右均为柱状管螺纹，外表面有三圈为分隔三组底层电磁线圈突起的结构。
所述三组底层线圈和二组顶层线圈均为顺时针紧密缠绕，且左端接入直流电源正极，右端接入直流电源负极。
所述永磁动子为采用烧结的稀土材料磁化加工后得到的圆柱形强磁永磁铁。
所述血液流动腔结构上设有锥状管螺纹。所述密封弹性薄膜为无渗透性、弹性形变率可达150%以上，且对血液无害的薄膜。所述密封圈为对血液无害的密封圈。
本发明的有益效果是：
1、有别于目前现有的搏动式血泵，本发明具有不同的工作原理，即：直接利用电磁线圈驱动，在对电磁线圈的控制下可模拟心脏搏动，对血液的机械损伤降至最小。
2、电磁线圈重叠缠绕的方式可通过连续通电的方法有效提高永磁动子的移动距离，从而提高血泵供血量。
3、单叶机械瓣的应用保证了血细胞在流出流入血液流动腔时所受损伤降至最小。
4、采用柱/锥管螺纹，并采用密封弹性薄膜和密封圈组合实现密封，有效地保证了血泵在使用时血液不受污染。
5、本发明操作方便，安全可靠且经济实用。
附图说明
图1为本发明的电磁线圈驱动型血泵系统结构示意图；
图2为本发明的电磁线圈驱动型血泵系统结构剖视图；
图3为本发明的泵体结构剖视图；
图4为本发明的实施例的步骤一的示意图；
图5为本发明的实施例的步骤二的示意图；
图6为本发明的实施例的步骤三的示意图；
图7为本发明的实施例的步骤四的示意图；
图8为本发明的实施例的步骤五的示意图；
图9为本发明的实施例的步骤六的示意图；
图10为本发明的实施例的步骤七的示意图；
图11为本发明的实施例的步骤八的示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明。
如图1至图3所示，本发明的电磁线圈驱动型血泵系统，包括泵体、一号血液流动腔11、二号血液流动腔12等。
泵体两端分别连接一号血液流动腔11和二号血液流动腔12、泵体内庙电磁线圈驱动腔2。电磁线圈驱动腔2的外部重叠缠绕有左、中、右组底层线圈31、32、33（三组）和左、右组顶层线圈41、42（二组），电磁线圈驱动腔2中紧密配合有永磁动子5，永磁动子5可在外部线圈组的控制下移动。永磁动子5将所述电磁线圈驱动腔2内部分隔为一号工作区21和二号工作区22；一号血液流动腔11与电磁线圈驱动腔2相接处设有一号密封弹性薄膜61，一号密封弹性薄膜61的膜边缘被一号血液流动腔11和电磁线圈驱动腔2连接处内外管螺纹夹紧，与一号密封圈71共同形成密封状态。二号血液流动腔12与电磁线圈驱动腔2相接处设有二号密封弹性薄膜62，二号密封弹性薄膜62的膜边缘被二号血液流动腔12和电磁线圈驱动腔2连接处内外管螺纹夹紧，与二号密封圈72共同形成密封状态；一号血液流动腔11上设有一号流入单叶机械瓣81和一号流出单叶机械瓣91；二号血液流动腔12上设有二号流入单叶机械瓣82和二号流出单叶机械瓣92。
电磁线圈驱动腔2结构上左右均为柱状管螺纹A，外表面有三圈为分隔3组底层电磁线圈突起的结构B。
左、中、右组底层线圈31、32、33和左、右组顶层线圈41、42均为顺时针紧密缠绕，且左端接入直流电源正极，右端接入直流电源负极。
永磁动子5为采用烧结钕铁硼等稀土材料磁化加工后得到的圆柱形强磁永磁铁。
本实施例的步骤如下：
如图4所示，步骤一：初始状态，将永磁动子5设置在左组底层线圈31范围内。使左组顶层线圈41左端接入直流电源正极，右端接入直流电源负极，根据电磁效应，左组顶层线圈41左端呈N极右端呈S极。根据力学原理，永磁动子5将快速移动并最终停留在左组顶层线圈41中间，之后使左顶层线圈41断开通电。
移动过程中，一号工作区21压力下降，一号密封弹性薄膜61在其两侧压力不等下向右发生弹性形变，使一号血液流动腔11内压力下降，血液通过一号流入单叶机械瓣81流入一号血液流动腔11。
移动过程中，二号工作区22压力上升，二号密封弹性薄膜62在两侧压力不等下向右发生弹性形变，使二号血液流动腔1）内压力上升，血液通过二号流出单叶机械瓣92流出二号血液流动腔12。
如图5所示，步骤二：永磁动子5处于左组顶层线圈41中间。中组底层线圈32左端接入直流电源正极，右端接入直流电源负极，根据电磁效应，中组底层线圈32左端呈N极右端呈S极。根据力学原理，永磁动子5将快速移动并最终停留在中组底层线圈32中间，之后使中组底层线圈32断开通电。
移动过程中，一号工作区21压力下降，一号密封弹性薄膜61在两侧压力不等下向右发生弹性形变，使一号血液流动腔11内压力下降，血液通过一号流入单叶机械瓣81流入一号血液流动腔11。
移动过程中，二号工作区22压力上升，二号密封弹性薄膜62在两侧压力不等下向右发生弹性形变，使二号血液流动腔12内压力上升，血液通过二号流出单叶机械瓣92流出二号血液流动腔12。
如图6所示，步骤三：永磁动子5处于中组底层线圈32中间。右组顶层线圈42左端接入直流电源正极，右端接入直流电源负极，根据电磁效应，右组顶层线圈42左端呈N极右端呈S极。根据力学原理，永磁动子5将快速移动并最终停留在右组顶层线圈42中间，之后使右组顶层线圈42断开通电。
移动过程中，一号工作区21压力下降，一号密封弹性薄膜61在两侧压力不等下向右发生弹性形变，使一号血液流动腔11内压力下降，血液通过一号流入单叶机械瓣81流入一号血液流动腔11。
移动过程中，二号工作区22压力上升，二号密封弹性薄膜62在两侧压力不等下向右发生弹性形变，使二号血液流动腔12内压力上升，血液通过二号流出单叶机械瓣92流出二号血液流动腔12。
如图7所示，步骤四：永磁动子5处于右组顶层线圈42中间。右组底层线圈33左端接入直流电源正极，右端接入直流电源负极，根据电磁效应，右组底层线圈33左端呈N极右端呈S极。根据力学原理，永磁动子5将快速移动并最终停留在右组底层线圈33中间，之后使右组底层线圈33断开通电。
移动过程中，一号工作区21压力下降，一号密封弹性薄膜61在两侧压力不等下向右发生弹性形变，使一号血液流动腔11内压力下降，血液通过一号流入单叶机械瓣81流入一号血液流动腔11。
移动过程中，二号工作区22压力上升，二号密封弹性薄膜62在两侧压力不等下向右发生弹性形变，使二号血液流动腔12内压力上升，血液通过二号流出单叶机械瓣92流出二号血液流动腔12。
如图8所示，步骤五：永磁动子5处于右组底层线圈33中间。右组顶层线圈42左端接入直流电源正极，右端接入直流电源负极，根据电磁效应，右组顶层线圈42左端呈N极右端呈S极。根据力学原理，永磁动子5将快速移动并最终停留在右组顶层线圈42中间，之后使右组顶层线圈42断开通电。
移动过程中，一号工作区21压力上升，一号密封弹性薄膜61在两侧压力不等下向左发生弹性形变，使一号血液流动腔11内压力上升，血液通过一号流出单叶机械瓣91流出一号血液流动腔11。
移动过程中，二号工作区22压力下降，二号密封弹性薄膜62在两侧压力不等下向左发生弹性形变，使二号血液流动腔12内压力下降，血液通过二号流入单叶机械瓣82流入二号血液流动腔12。
如图9所示，步骤六：永磁动子5处于右组顶层线圈42中间。中组底层线圈32左端接入直流电源正极，右端接入直流电源负极，根据电磁效应，中组底层线圈32左端呈N极右端呈S极。根据力学原理，永磁动子5将快速移动并最终停留在中组底层线圈32中间，之后使中组底层线圈32断开通电。
移动过程中，一号工作区21压力上升，一号密封弹性薄膜61在两侧压力不等下向左发生弹性形变，使一号血液流动腔11内压力上升，血液通过一号流出单叶机械瓣91流出一号血液流动腔11。
移动过程中，二号工作区22压力下降，二号密封弹性薄膜62在两侧压力不等下向左发生弹性形变，使二号血液流动腔12内压力下降，血液通过二号流入单叶机械瓣82流入二号血液流动腔12。
如图10所示，步骤七：永磁动子5处于中组底层线圈32中间。使左组顶层线圈41左端接入直流电源正极，右端接入直流电源负极，根据电磁效应，左组顶层线圈41左端呈N极右端呈S极。根据力学原理，永磁动子5将快速移动并最终停留在左组顶层线圈41中间，之后使左组顶层线圈41断开通电。
移动过程中，一号工作区21压力上升，一号密封弹性薄膜61在两侧压力不等下向左发生弹性形变，使一号血液流动腔11内压力上升，血液通过一号流出单叶机械瓣91流出一号血液流动腔11。
移动过程中，二号工作区22压力下降，二号密封弹性薄膜62在两侧压力不等下向左发生弹性形变，使二号血液流动腔12内压力下降，血液通过二号流入单叶机械瓣82流入二号血液流动腔12。
如图11所示，步骤八：永磁动子5处于左组顶层线圈41中间。使左组底层线圈31左端接入直流电源正极，右端接入直流电源负极，根据电磁效应，左组底层线圈31左端呈N极右端呈S极。根据力学原理，永磁动子5将快速移动并最终停留在左组底层线圈31中间，之后使左组底层线圈31断开通电。重新开始重复步骤一。
移动过程中，一号工作区21压力上升，一号密封弹性薄膜61在两侧压力不等下向左发生弹性形变，使一号血液流动腔11内压力上升，血液通过一号流出单叶机械瓣91流出一号血液流动腔11。
移动过程中，二号工作区22压力下降，二号密封弹性薄膜62在两侧压力不等下向左发生弹性形变，使二号血液流动腔12内压力下降，血液通过二号流入单叶机械瓣82流入二号血液流动腔12。
本发明通过控制电磁线圈接电频率以模拟心脏搏动频率，并能控制血液流量。

Claims (7)

1.一种电磁线圈驱动型血泵系统，包括泵体，其特征在于：所述泵体两端分别连接血液流动腔，所述泵体内设有电磁线圈驱动腔（2），所述电磁线圈驱动腔（2）的外部重叠缠绕有三组底层线圈和二组顶层线圈，电磁线圈驱动腔中紧密配合有永磁动子（5），所述永磁动子（5）可在外部线圈组的控制下移动；所述永磁动子（5）将所述电磁线圈驱动腔（2）内部分隔为一号工作区（21）和二号工作区（22）；所述血液流动腔与电磁线圈驱动腔（2）相接处设有密封弹性薄膜，所述密封弹性薄膜的膜边缘被血液流动腔和电磁线圈驱动腔（2）连接处内外管螺纹夹紧，与密封圈共同形成密封状态；所述血液流动腔上设有流入单叶机械瓣和流出单叶机械瓣。
2.根据权利要求1所述的电磁线圈驱动型血泵系统，其特征在于：所述电磁线圈驱动腔（2）结构上左右均为柱状管螺纹（A），外表面有三圈为分隔三组底层电磁线圈突起的结构（B）。
3.根据权利要求1所述的电磁线圈驱动型血泵系统，其特征在于：所述三组底层线圈和二组顶层线圈均为顺时针紧密缠绕，且左端接入直流电源正极，右端接入直流电源负极。
4.根据权利要求1所述的电磁线圈驱动型血泵系统，其特征在于：所述永磁动子（5）为采用烧结的稀土材料磁化加工后得到的圆柱形强磁永磁铁。
5.根据权利要求1所述的电磁线圈驱动型血泵系统，其特征在于：所述血液流动腔结构上设有锥状管螺纹。
6.根据权利要求1所述的电磁线圈驱动型血泵系统，其特征在于：所述密封弹性薄膜为无渗透性、弹性形变率可达150%以上，且对血液无害的薄膜。
7.根据权利要求1所述的电磁线圈驱动型血泵系统，其特征在于：所述密封圈为对血液无害的密封圈。
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