CN107281567A - 左心室辅助泵 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种左心室辅助泵，包括外壳、定子线圈、内壁导管、转子组件、前导叶和后导叶组件，所述定子线圈均安装在所述外壳与内壁导管形成的空腔中，所述前导叶与所述转子组件连接，所述转子组件及所述后导叶组件均设置在所述外壳的内部，所述外壳的入口端形成有入流通道，所述后导叶组件安装在所述外壳的出口端、且所述后导叶组件上形成有出流通道，所述转子组件的一端可枢转地安装在所述入流通道中，所述转子组件的另一端可枢转地安装在所述出流通道中。本发明可以更小的体积和简化的结构减小辅助泵的侵入性，以更轻的质量、更高的电机效率达到综合性能较大幅度的提高，显著降低循环辅助泵的并发症。

Description

左心室辅助泵
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种左心室辅助泵。
背景技术
心脏疾病是威胁人类健康的第一杀手，各种心脏病最后都会进入到心力衰竭阶段，心脏泵血能力减弱、全身血液灌注减少直至最终死亡。治疗心力衰竭的有效手段是心脏移植，但因心脏供体严重匮乏限制这项技术的应用。近十多年来，机械辅助循环装置在心衰治疗方面取得了令人鼓舞的进展，这种装置的核心是采用叶片结构的转子连续转动的形式，将电能转换成机械能，推动血液流动，辅助心脏泵出血液，目前主流的连续流循环辅助泵按血液流动的方式分为轴流式和离心式两种。到目前为止，国内外循环辅助泵大都采用TC4钛合金制造，虽然成功应用到临床，但也存在一定问题，主要表现在以下几个方面：
1、目前连续流循环辅助泵最主要的并发症是中枢神经卒中事件和多系统器官衰竭，重要原因之一是由于钛合金材料与血液相容性并不十分理想。虽然通过优化流体力学设计可以最大程度减少流场导致的血栓形成，但材料原因的血栓形成仍然难以克服。
2、钛合金密度4.51g/cm3，加工的成品质量相对较重，尤其对高速旋转的转子而言，其转动惯量大，陀螺力导致的轴承磨损也较大，一方面不利于辅助泵的耐久性，另一方面脱落的磨粒也是血栓形成的原因之一。
3、钛合金模量不高，是软质合金，加工性能不好，必然限制到某些关键结构的设计与优化。为保证辅助泵具备足够的刚度，钛合金零部件必须具备一定的厚度，从而限制了驱动线圈与永磁体间隙的优化，使得电机效率难以提高。
4、钛合金是良导体，在磁场切割下必然产生感生磁涡流，造成损耗大，导致循环辅助泵整体效率低。目前绝大多数循环辅助泵的效率仅在10％左右，与所用材料有一定的关系。
发明内容
本发明的目的是提供一种左心室辅助泵，以解决现有技术中的左心室辅助泵重量较大、结构复杂的问题，进一步提高泵能量转化效率。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种左心室辅助泵，包括外壳、定子线圈、内壁导管、转子组件、前导叶和后导叶组件，所述定子线圈均安装在所述外壳与内壁导管形成的空腔中，所述前导叶与所述转子组件连接，所述转子组件及所述后导叶组件均设置在所述外壳的内部，所述外壳的入口端形成有入流通道，所述后导叶组件安装在所述外壳的出口端、且所述后导叶组件上形成有出流通道，所述转子组件的一端可枢转地安装在所述入流通道中，所述转子组件的另一端可枢转地安装在所述出流通道中。
优选地，所述后导叶组件包括后导叶和支撑部，多个所述后导叶与所述支撑部的轴向端面连接，所述出流通道开设在所述支撑部上。
优选地，所述左心室辅助泵还包括弯管，与所述外壳的出口端连接，且所述支撑部通过所述弯管固定和定位。
优选地，所述转子组件包括前转子、后转子和磁芯，所述后转子包括本体、前转轴和后转轴，所述前转轴与所述本体的第一端连接，所述后转轴与所述本体的第二端连接，所述前转轴插入中空的所述前转子中并由所述前转子的远离所述后转子的一端突出，所述前转子的内壁与所述本体之间形成用于安装所述磁芯的腔体，所述磁芯安装在所述腔体中，所述前转轴通过前轴承可枢转地安装在所述入流通道中，所述后转轴通过后轴承可枢转地安装在所述出流通道中。
优选地，所述后转子的朝向所述后导叶组件的一端呈锥形，所述锥形的一部分设置在所述多个后导叶所围成的空间中。
优选地，所述前导叶与所述前转子一体成型。
优选地，所述外壳的入口端的内部形成有与所述外壳一体成型的工字梁，所述入流通道形成在所述工字梁上。
优选地，所述外壳的后部外壁上形成有用于装配缝合环的向外凸出的槽状结构。
优选地，所述外壳、所述弯管、所述前轴承、所述前转子、所述后转子、所述前导叶、所述后导叶、所述后轴承均分别包括石墨基体以及沉积所述石墨基体表面的热解碳。
优选地，所述内壁导管采用纯热解碳加工而成。
优选地，所述外壳的外表面通过热解碳沉积工艺沉积有均匀分布颗粒状热解碳。
由于采用了上述结构，本发明可以更小的体积和简化的结构减小辅助泵的侵入性，以更轻的质量、更高的电机效率达到综合性能较大幅度的提高，显著降低循环辅助泵的并发症。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明的结构示意图。
图中附图标记：1、外壳；2、定子线圈；3、内壁导管；4、前导叶；5、后导叶；6、支撑部；7、弯管；8、前转子；9、连接器；10、磁芯；11、本体；12、前转轴；13、后转轴；14、前轴承；15、后轴承；16、工字梁；17、槽状结构。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合实施例来详细说明本发明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明涉及一种由热解碳材料制造的、直接插入心尖部位的微型轴流式左心室辅助泵，是一种有源植入的三类医疗器械，属于生物医学工程领域，可辅助心脏泵出血液，用于急慢性心力衰竭的治疗。
本发明为了克服TC4钛合金材料的弊端，提出一种用热解碳材料制造的左心室循环辅助泵，技术方案充分利用热解碳的材料特性、同时结合人体解剖学要求提出一种左心室辅助泵，特别是一种直接插入心尖部件的微型轴流泵。
该左心室辅助泵包括外壳1、定子线圈2、内壁导管3、转子组件、前导叶4和后导叶组件，所述定子线圈2安装在所述外壳1与内壁导管3形成的空腔中，所述前导叶4与所述转子组件连接，所述转子组件及所述后导叶组件均设置在所述外壳1的内部，所述外壳1的入口端形成有入流通道，所述后导叶组件安装在所述外壳1的出口端、且所述后导叶组件上形成有出流通道，所述转子组件的一端可枢转地安装在所述入流通道中，所述转子组件的另一端可枢转地安装在所述出流通道中。
由于采用了上述结构，本发明可以更小的体积和简化的结构减小辅助泵的侵入性，以更轻的质量、更高的电机效率达到综合性能较大幅度的提高，显著降低循环辅助泵的并发症。
其中，定子线圈2装入外壳1，然后装入内壁管道3，然后装入弯管7，经过绝缘处理后，检测电路正常后焊接连接器9。
优选地，所述后导叶组件包括后导叶5和支撑部6，多个所述后导叶5与所述支撑部6的轴向端面连接，所述出流通道开设在所述支撑部6上。
优选地，所述左心室辅助泵还包括弯管7，与所述外壳1的出口端连接，且所述支撑部6通过所述弯管7固定和定位。装配地，可利用弯管7对支撑部6进行自然限位，并且通过后导叶5保证导出的血液符合流体力学。
优选地，所述转子组件包括前转子8、后转子和磁芯10，所述后转子包括本体11、前转轴12和后转轴13，所述前转轴12与所述本体11的第一端连接，所述后转轴13与所述本体11的第二端连接，所述前转轴12插入中空的所述前转子8中并由所述前转子8的远离所述后转子的一端突出，所述前转子8的内壁与所述本体11之间形成用于安装所述磁芯10的腔体，所述磁芯10安装在所述腔体中，所述前转轴12通过前轴承14可枢转地安装在所述入流通道中，所述后转轴13通过后轴承15可枢转地安装在所述出流通道中。装配地，将磁芯10装入前转子8中，然后再将后转子插入磁芯10的通孔中，并进行同轴度处理后进行充磁。采用这种结构的后转子，避免了传统的零件多、结构复杂的问题，同时提高了整机的同轴度。在整机装配时，将转子组件装配到定子组件内，然后再将弯管7进行装配，再进行整机检测。
优选地，所述后转子的朝向所述后导叶组件的一端呈锥形，所述锥形的一部分设置在所述多个后导叶5所围成的空间中。
优选地，所述前导叶4与所述前转子8一体成型。
优选地，所述外壳1的入口端的内部形成有与所述外壳1一体成型的工字梁16，所述入流通道形成在所述工字梁16上。工字梁16可采用含硅热解碳制造，经过抛光保证与血液接触的光洁度。
优选地，所述外壳1的后部外壁上形成有用于装配缝合环的向外凸出的槽状结构17。
本发明根据左心室辅助泵的结构和性能的特殊性，在其零件的研制中选用热解碳，又根据每种零件的作用不同，选用热解碳的不同形成工艺。例如，优选地，所述外壳1、所述弯管7、所述前轴承14、所述前转子8、所述后转子、所述前导叶4、所述后导叶5、所述后轴承15均分别包括石墨基体以及沉积所述石墨基体表面的热解碳，这样，利用与血液接触并要求光洁度高的零件含硅热解碳的高强度和各向同性，可以实现零件参数精细和表面光洁度高的要求。此外，优选地，所述内壁导管3采用纯热解碳加工而成，优选地，所述外壳1的外表面通过热解碳沉积工艺沉积有均匀分布颗粒状热解碳。这适用于要求表面粗糙的零件，以利于心脏肌肉附着，因为可以利用热解碳有定向生长成形的特点。内壁导管采用纯热解碳加工成型，利用纯热解碳的高强度高模量，及致密性，可以使内壁导管很薄，以缩小定子线圈与转子磁钢间的磁隙，提高驱动效率。
所述前轴承14、后轴承15的材料选用含硅热解碳制造，利用碳材料的生物相容性好，不易长血栓，并且热解碳很致密，热传导性好，用于做轴承热量不易聚集，也不易引发血栓。
本发明采用热解碳为结构材料，生物相容性更好，血栓生成风险进一步降低。进一步地，采用热解碳为结构材料，其密度约1.6g/cm3，结构重量大大减轻。尤其转子重量大大减轻后，陀螺力大大减小，不仅可以减轻异物感，更有利于降低轴承磨损，提高辅助泵寿命；可利用热解碳的高模量，可以使结构厚度减薄，缩小驱动线圈与永磁体的间隙，提高驱动效率，减小能耗，同时减小驱动线圈与永磁体的体积和重量；驱动线圈产生的旋转磁场切割材料的损耗可以忽略，提高驱动效率，减小能耗，减小驱动线圈与永磁体的体积和重量。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种左心室辅助泵，其特征在于，包括外壳(1)、定子线圈(2)、内壁导管(3)、转子组件、前导叶(4)和后导叶组件，所述定子线圈(2)安装在所述外壳(1)与内壁导管(3)形成的空腔中，所述前导叶(4)与所述转子组件连接，所述转子组件及所述后导叶组件均设置在所述外壳(1)的内部，所述外壳(1)的入口端形成有入流通道，所述后导叶组件安装在所述外壳(1)的出口端、且所述后导叶组件上形成有出流通道，所述转子组件的一端可枢转地安装在所述入流通道中，所述转子组件的另一端可枢转地安装在所述出流通道中。
2.根据权利要求1所述的左心室辅助泵，其特征在于，所述后导叶组件包括后导叶(5)和支撑部(6)，多个所述后导叶(5)与所述支撑部(6)的轴向端面连接，所述出流通道开设在所述支撑部(6)上。
3.根据权利要求2所述的左心室辅助泵，其特征在于，所述左心室辅助泵还包括弯管(7)，与所述外壳(1)的出口端连接，且所述支撑部(6)通过所述弯管(7)固定和定位。
4.根据权利要求3所述的左心室辅助泵，其特征在于，所述转子组件包括前转子(8)、后转子和磁芯(10)，所述后转子包括本体(11)、前转轴(12)和后转轴(13)，所述前转轴(12)与所述本体(11)的第一端连接，所述后转轴(13)与所述本体(11)的第二端连接，所述前转轴(12)插入中空的所述前转子(8)中并由所述前转子(8)的远离所述后转子的一端突出，所述前转子(8)的内壁与所述本体(11)之间形成用于安装所述磁芯(10)的腔体，所述磁芯(10)安装在所述腔体中，所述前转轴(12)通过前轴承(14)可枢转地安装在所述入流通道中，所述后转轴(13)通过后轴承(15)可枢转地安装在所述出流通道中。
5.根据权利要求4所述的左心室辅助泵，其特征在于，所述后转子的朝向所述后导叶组件的一端呈锥形，所述锥形的一部分设置在所述多个后导叶(5)所围成的空间中。
6.根据权利要求4所述的左心室辅助泵，其特征在于，所述前导叶(4)与所述前转子(8)一体成型。
7.根据权利要求1所述的左心室辅助泵，其特征在于，所述外壳(1)的入口端的内部形成有与所述外壳(1)一体成型的工字梁(16)，所述入流通道形成在所述工字梁(16)上。
8.根据权利要求1所述的左心室辅助泵，其特征在于，所述外壳(1)的后部外壁上形成有用于装配缝合环的向外凸出的槽状结构(17)。
9.根据权利要求4所述的左心室辅助泵，其特征在于，所述外壳(1)、所述弯管(7)、所述前轴承(14)、所述前转子(8)、所述后转子、所述前导叶(4)、所述后导叶(5)、所述后轴承(15)均分别包括石墨基体以及沉积所述石墨基体表面的热解碳。
10.根据权利要求4所述的左心室辅助泵，其特征在于，所述内壁导管(3)采用纯热解碳加工而成。
11.根据权利要求4所述的左心室辅助泵，其特征在于，所述外壳(1)的外表面通过热解碳沉积工艺沉积有均匀分布颗粒状热解碳。
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