CN106563182A - 电磁驱动双向脉冲式血泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电磁驱动双向脉冲式血泵，应用电磁技术，泵体内部左右依次连接左侧血液储存腔、铝合金圆杆、圆柱套管和右侧血液储存腔，铝合金圆杆上间隔固定镶嵌有四块磁铁，两端两磁铁磁性方向相同，与中间两磁铁磁性方向相反，圆柱套管套在铝合金圆杆外部，圆柱套管的外部间隔缠绕有四组电磁线圈，四组电磁线圈上分别套有四个导电滑块，四个导电滑块分别用上下两根连接杆连接在一起，四组电磁线圈通电控制磁铁带动铝合金圆杆在圆柱套管内作左右往返运动，从而控制血泵交替进行舒张和收缩，模仿心脏的泵血过程。电磁驱动过程平稳，可以有效减少血细胞在泵体舒张和收缩过程中的破坏。设计合理，结构紧凑，操作方便，抗干扰能力强。

Description

电磁驱动双向脉冲式血泵

技术领域

本发明涉及一种医疗器械，特别涉及一种电磁驱动双向脉冲式血泵。

背景技术

心脏病是严重危害人类健康的一种疾病，具有高患病率和高死亡率的特点。当心脏因为疾病损伤或功能丧失不能维持体液循环的时候，我们需要移植一种人工装置暂时或永久地代替心室的搏出功能和手术中失血的回收。

目前在国内心脏直视手术中最常使用的是滚柱泵和离心泵。滚柱泵的泵柱通过对泵管的压迫驱动血液流动，而离心泵通过泵叶高速旋转，产生涡流和离心力，推动血液前进。但是这两种泵对红细胞都有一定程度的破坏，且破坏与泵转速成正比。

发明内容

本发明是针对国内心脏直视手术中最常使用的是滚柱泵和离心泵存在的问题，提出了一种电磁驱动双向脉冲式血泵，应用电磁技术，通过控制四组电磁线圈通断电与之镶嵌在铝合金圆杆上的磁铁相互作用，从而控制血泵交替进行舒张和收缩，采用脉冲搏动式推动血液流动，而且血泵采用软质弹性生物相容性好的材料，能很大程度上防止红细胞破坏，是血液得到更好的保护。且搏动脉冲式血泵产生的的高压能改善脑部的供氧，有利于人体自身组织的恢复。

本发明的技术方案为：一种电磁驱动双向脉冲式血泵，包括泵体，泵体外部为箱体外壳，泵体内部左右依次连接左侧血液储存腔、铝合金圆杆、圆柱套管和右侧血液储存腔，铝合金圆杆上间隔固定镶嵌有四块磁铁，两端两磁铁磁性方向相同，与中间两磁铁磁性方向相反，圆柱套管套在铝合金圆杆外部；

圆柱套管的外部间隔缠绕有四组电磁线圈，四组电磁线圈上分别套有四个导电滑块，四个导电滑块分别用上下两根连接杆连接在一起，四组电磁线圈通电控制磁铁带动铝合金圆杆在圆柱套管内作左右往返运动，圆柱套管与固定台固定，固定台与箱体底部固定；

所述左侧血液储存腔外端固定在箱体外壳上，内端与推板固定，推板与铝合金圆杆左端紧密相连。左侧血液储存腔通过左进血液管和左出血液管接箱体外部，左进血液管和左出血液管内部装有单向阀；

所述右侧血液储存腔结构与左侧血液储存腔相同，位于右侧，右侧血液储存腔外端固定在箱体外壳上，内端通过推板与铝合金圆杆右端紧密相连，所述右侧血液储存腔通过右进血液管和右出血液管接箱体外部，右进血液管和右出血液管内部装有单向阀。

所述四块磁铁在铝合金圆杆的位置应保证当两端两磁铁同时在对应的电磁线圈的边缘上时，中间两磁铁应当在对应电磁线圈的正中间。

所述四组电磁线圈是两组两组依次交替式通不同方向的电，即1、2组通正向电，当1、2组断电后，给2、3组通反向电；当2、3组断电后，给3、4组通正向电；当3、4组断电后，给3、2组通反向电；驱动磁铁运动时，当两组电磁线圈断电时，马上给另外两组电磁线圈马上通电。

所述圆柱套管采用PMMA有机玻璃材料，圆柱套管外壁光滑，与铝合金圆杆接触摩擦力小。

本发明的有益效果在于：本发明电磁驱动双向脉冲式血泵，血泵左、右侧血液储存室在舒张状态和收缩状态之间交替更换，相互实现吸液和排液的过程，模仿心脏的泵血过程。电磁驱动过程平稳，可以有效减少血细胞在泵体舒张和收缩过程中的破坏。本发明设计合理，结构紧凑，操作方便，抗干扰能力强，具有效率高、运动平稳等优点。

附图说明

图1为本发明电磁驱动双向脉冲式血泵剖视图；

图2为本发明铝合金圆杆结构示意图；

图3为本发明连接杆及导电滑块在电磁线圈上的安放位置图；

图4为本发明导电滑块主视图及局部剖视图；

图5为本发明电磁驱动双向脉冲式血泵工作步骤一示意图；

图6为本发明电磁驱动双向脉冲式血泵工作步骤一示意图；

图7为本发明电磁驱动双向脉冲式血泵工作步骤一示意图；

图8为本发明电磁驱动双向脉冲式血泵工作步骤一示意图。

具体实施方式

如图1所述电磁驱动双向脉冲式血泵剖视图，电磁驱动双向脉冲式血泵包括泵体，泵体外部为箱体12外壳，泵体内部左右依次连接左侧血液储存腔5、铝合金圆杆7、圆柱套管11和右侧血液储存腔9。如图2所示铝合金圆杆结构示意图，铝合金圆杆7上间隔固定镶嵌有四块磁铁14a、14b、14c、14d，圆柱套管11套在铝合金圆杆7外部。圆柱套管11采用PMMA有机玻璃材料，圆柱套管外壁光滑，与铝合金圆杆7接触摩擦力小。

圆柱套管11的外部间隔缠绕有四组电磁线圈13a、13b、13c、13d，如图3所示连接杆及导电滑块在电磁线圈上的安放位置图，四组电磁线圈上分别套有四个导电滑块15a、15b、15c、15d，四个导电滑块15a、15b、15c、15d分别用上下两根连接杆16a、16b连接在一起。如图4所示导电滑块主视图及局部剖视图，导电滑块为圆环，截面如图中A-A所示，电磁线圈13a、13b、13c、13d可以控制磁铁14a、14b、14c、14d带动铝合金圆杆7在圆柱套管11内作左右往返运动。圆柱套管11与固定台6固定，固定台6与箱体12底部固定。

所述左侧血液储存腔5 外端固定在箱体12外壳上，内端与推板1固定。推板1与铝合金圆杆左端紧密相连。左侧血液储存腔5通过左进血液管2和左出血液管4接箱体12外部，左进血液管2和左出血液管4内部装有单向阀3。

右侧血液储存腔9结构与左侧血液储存腔5相同，位于右侧，右侧血液储存腔9外端固定在箱体12外壳上，内端通过推板与铝合金圆杆7右端紧密相连。所述右侧血液储存腔9通过右进血液管10和右出血液管8接箱体12外部，右进血液管10和右出血液管8内部装有单向阀。

四组电磁线圈13a、13b、13c、13d是两组两组依次交替式通不同方向的电。即1、2组通正向电，当1、2组断电后，给2、3组通反向电；当2、3组断电后，给3、4组通正向电；当3、4组断电后，给3、2组通反向电；当两组电磁线圈断电时，需要给另外两组电磁线圈马上通电。

四块磁铁14a、14b、14c、14d固定的镶嵌在铝合金圆杆7上。四块磁铁14a、14b、14c、14d在铝合金圆杆7的位置应保证当磁铁14a、14d同时在电磁线圈13a、13d的边缘上时，磁铁14b、14c应当在电磁线圈13b、13c的正中间，磁铁14a、14d磁性方向相同，与磁铁14b、14c磁性方向相反。

将电磁线圈13a、13b、13c、13d的一端连接电源正极，导电滑块15a、15b、15c、15d连接到电源的负极，可以控制通电电磁线圈的长短来调整磁铁平衡的位置，在频率不变的前提下，可以控制血泵每分钟的流量。

当移动导电滑块15a、15b、15c、15d时，上下连接杆16a、16b也随着移动，可以保证每个导电滑块在电磁线圈上移动的距离是一样的，从而保证铝合金圆杆7运动的平稳性。

如图5至8所示电磁驱动双向脉冲式血泵工作步骤示意图，如图5步骤一：电磁线圈13a通顺时针方向的电流和磁铁14a产生吸引力，同时电磁线圈13b通与电磁线圈13a同向的电流，由于磁铁14b与磁铁14a的极性相反，电磁线圈13b会与磁铁14b产生排斥力，由于两种力的作用方向相同，就会带动铝合金圆杆7向左移动。当铝合金圆杆7从中间向左移动时，左侧血液储存腔5空间变小，压强变大。左侧进血口单向阀关闭，出血口单向阀打开，血液流出泵体。相反，右侧血液储存腔9空间变大，压强变小。右侧出血口单向阀关闭，进血口单向阀打开，血液流入泵体。

如图6步骤二：由于前面电磁线圈13a和电磁线圈13b的作用，磁铁14b和磁铁14c被从电磁线圈13b和电磁线圈13c的中间拉到了电磁线圈13b和电磁线圈13c的边缘。电磁线圈13b通逆时针方向的电流和磁铁14b产生吸引力，同时电磁线圈13c通与电磁线圈13b同向的电流，也会对磁铁14c产生吸引力。磁铁14d被拉到电磁线圈13c的边缘，由于磁铁14d与磁铁14c的极性相反，电磁线圈13c对磁铁14d产生排斥力，由于三个力作用方向是相同的，就会带动铝合金圆杆7向右移动。当铝合金圆杆7从左向中间移动时，左侧血液储存腔5空间变大，压强变小。左侧进血口单向阀打开，出血口单向阀关闭，血液流入泵体。相反，右侧血液储存腔9空间变小，压强变大。右侧出血口单向阀打开，进血口单向阀关闭，血液流出泵体。

如图7步骤三：电磁线圈13d通顺时针方向的电流和磁铁14d产生吸引力，同时电磁线圈13c通与电磁线圈13d同向的电流，由于磁铁14c与磁铁14d的极性相反，电磁线圈13c会与磁铁14c产生排斥力，由于两种力的作用方向相同，就会带动铝合金圆杆7向右移动。当铝合金圆杆7从中间向右移动时，左侧血液储存腔5空间变大，压强变小。左侧进血口单向阀打开，出血口单向阀关闭，血液流入泵体。相反，右侧血液储存腔9空间变小，压强变大。右侧出血口单向阀打开，进血口单向阀关闭，血液流出泵体。

如图8步骤四：由于前面电磁线圈13c和电磁线圈13d的作用，磁铁14b和磁铁14c被从电磁线圈13b和电磁线圈13c的中间拉到了电磁线圈13b和电磁线圈13c的边缘。电磁线圈13b通逆时针方向的电流和磁铁14b产生吸引力，同时电磁线圈13c通与电磁线圈13b同向的电流，也会对磁铁14c产生吸引力。磁铁14a被拉到电磁线圈13b的边缘，由于磁铁14a与磁铁14b的极性相反，电磁线圈13b对磁铁14a产生排斥力，由于三个力作用方向是相同的，就会带动铝合金圆杆7向中间移动。当铝合金圆杆7右向中间移动时，左侧血液储存腔5空间变小，压强变大。左侧进血口单向阀关闭，出血口单向阀打开，血液流出泵体。相反，右侧血液储存腔空间变大，压强变小。右侧出血口单向阀关闭，进血口单向阀打开，血液流入泵体。

由此可见，电磁驱动双向脉冲式血泵在工作时，血泵左、右侧血液储存腔在舒张状态和收缩状态之间交替更换，相互实现吸液和排液的过程，模仿心脏的泵血过程。大大提高了工作效率。

与现有的血泵（如滚柱泵、离心泵等）相比，没有通过对血液施以挤压力或离心力推动起流动，从而很大程度上减少了血细胞的破坏。而是利用电磁技术，通过控制四组电磁线圈通断电与之镶嵌在铝合金圆杆上的磁铁相互作用，从而控制血泵交替进行舒张和收缩。

每组电磁线圈上装有一个导电滑块，可以通过控制通电电磁线圈的长短来调整磁铁平衡的位置，在频率不变的前提下，可以控制血泵每分钟的流量。

左侧血液储存腔和右侧血液储存腔为医用软质高分子材料，能很大程度上防止红细胞破坏，是血液得到更好的保护。且搏动式血泵产生的的高压能改善脑部的供氧，有利于人体自身组织的恢复。本发明具有设计合理，结构紧凑，操作方便，抗干扰能力强，具有效率高、运动平稳等优点。

Claims (4)

1.一种电磁驱动双向脉冲式血泵，其特征在于，包括泵体，泵体外部为箱体（12）外壳，泵体内部左右依次连接左侧血液储存腔（5）、铝合金圆杆（7）、圆柱套管（11）和右侧血液储存腔（9），铝合金圆杆（7）上间隔固定镶嵌有四块磁铁(14a、14b、14c、14d)，两端两磁铁（14a、14d）磁性方向相同，与中间两磁铁（14b、14c）磁性方向相反，圆柱套管（11）套在铝合金圆杆（7）外部；

圆柱套管（11）的外部间隔缠绕有四组电磁线圈（13a、13b、13c、13d），四组电磁线圈上分别套有四个导电滑块（15a、15b、15c、15d），四个导电滑块分别用上下两根连接杆（16a、16b）连接在一起，四组电磁线圈通电控制磁铁带动铝合金圆杆（7）在圆柱套管（11）内作左右往返运动，圆柱套管（11）与固定台（6）固定，固定台（6）与箱体（12）底部固定；

所述左侧血液储存腔（5）外端固定在箱体（12）外壳上，内端与推板（1）固定，推板（1）与铝合金圆杆左端紧密相连，左侧血液储存腔（5）通过左进血液管（2）和左出血液管（4）接箱体（12）外部，左进血液管（2）和左出血液管（4）内部装有单向阀；

所述右侧血液储存腔（9）结构与左侧血液储存腔（5）相同，位于右侧，右侧血液储存腔（9）外端固定在箱体（12）外壳上，内端通过推板与铝合金圆杆（7）右端紧密相连，所述右侧血液储存腔（9）通过右进血液管（10）和右出血液管（8）接箱体（12）外部，右进血液管（10）和右出血液管（8）内部装有单向阀。

2.根据权利要求1所述电磁驱动双向脉冲式血泵，其特征在于，所述四块磁铁在铝合金圆杆（7）的位置应保证当两端两磁铁（14a、14d）同时在对应的电磁线圈（13a、13d）的边缘上时，中间两磁铁（14b、14c）应当在对应电磁线圈（13b、13c）的正中间。

3.根据权利要求1或2所述电磁驱动双向脉冲式血泵，其特征在于，所述四组电磁线圈是两组两组依次交替式通不同方向的电，即1、2组通正向电，当1、2组断电后，给2、3组通反向电；当2、3组断电后，给3、4组通正向电；当3、4组断电后，给3、2组通反向电；驱动磁铁运动时，当两组电磁线圈断电时，马上给另外两组电磁线圈马上通电。

4.根据权利要求3所述电磁驱动双向脉冲式血泵，其特征在于，所述圆柱套管（11）采用PMMA有机玻璃材料，圆柱套管外壁光滑，与铝合金圆杆（7）接触摩擦力小。