CN107551342A - 一种减少溶血和血栓发生的离心式叶轮 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种减少溶血和血栓发生的离心式叶轮，包括后盖板以及若干间隔设置于后盖板表面的叶片，所述叶片的进口安放角为10‑40°，所述叶片的出口安放角为25‑65°，所述叶片包角为70‑130°，所述叶片厚度为0.6‑5mm，所述叶片前缘厚度小于或等于所述叶片尾缘厚度，所述叶轮出口的宽度为2‑15mm，所述离心式叶轮的叶轮吸入直径为10‑25mm。本发明所述的离心式叶轮能使壁面剪应力保持在合理范围内，有效减少溶血和血栓的发生。
Description
技术领域
本发明属于医疗器械领域，尤其是涉及一种减少溶血和血栓发生的离心式叶轮。
背景技术
严重心衰患者发病率逐年上升，但心脏供体数量缺非常少，同时还面临排异反应、感染及其他继发疾病的问题，而人工心脏泵能辅助或者替代心脏的功能，因此人工心脏泵成为解决严重心衰的重要途径。
人工心脏泵的发展主要经历三个阶段，第一代是仿生搏动泵，具有心脏类似的收缩和舒张过程，但体积大、耐久性低且不可靠；第二代是机械轴承的旋转泵，运行稳定，效率高，但却存在着污染血液、轴承磨损的问题；第三代是磁悬浮泵，将转子部件悬浮于泵腔内，转子部件与泵外壳之间没有机械接触，从而避免磨损、血液污染等问题。
第二代和第三代人工心脏泵均属于非搏动泵，又都能分为离心式和轴流式两种，离心式是将进入泵的血液在离心力的作用下沿径向流出，而轴流式泵是使血液沿着泵的旋转轴进入泵，并沿着旋转轴流出泵。
溶血和血栓是人工心脏面临的重要问题。溶血是指红细胞破裂，血红蛋白从细胞中逸出到血浆中，这会造成人体生理发生紊乱，严重时会危及生命。血栓是由于血小板沉积导致的，如果血栓在血管中游离，会对人体的各个器官造成堵塞，威胁人类生命。
对于离心泵而言，叶片是泵的核心部件，叶片的形状是决定泵各个性能的关键。优化泵叶片参数，使泵剪应力参数保持在合理的范围内，对减少溶血和血栓发生具有重要的作用。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种减少溶血和血栓发生的离心式叶轮，该叶轮能有效地减少溶血和血栓的发生。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种减少溶血和血栓发生的离心式叶轮，包括后盖板以及若干间隔设置于后盖板表面的叶片，所述叶片的进口安放角为10-40°，叶片的出口安放角为25-65°，所述叶片包角为70-130°，所述叶片厚度为0.6-5mm，所述叶片前缘厚度小于或等于所述叶片尾缘厚度，所述叶轮出口的宽度为2-15mm，所述离心式叶轮的叶轮吸入直径为10-25mm。
进一步的，所述叶片的前缘为圆形或椭圆形，尾缘为圆形或椭圆形，前缘和尾缘的长短轴之比均在1-3之内
前缘和尾缘切割为圆形或椭圆形相比较直线来说，能有效减少叶片对泵内血液的切割，进一步减少溶血的发生。
进一步的，所述叶片的数量为4-11个。
一种人工心脏泵，包括上述的离心式叶轮。
相对于现有技术，本发明所述的减少溶血和血栓发生的离心式叶轮具有以下优势：
(1)高速旋转的离心泵叶片会对血液产生剪应力作用，当剪应力大于150Pa时，就会对血细胞造成破坏，引起溶血发生；当剪应力小于20Pa时，就会造成血液的滞留，引起血栓，同样威胁生命。本发明所述的离心式叶轮中的叶片设计参数条件下，通过有限元软件模拟计算，结果显示，绝大部分壁面剪应力的数值在20-150Pa之间，壁面剪应力大于150Pa的区域少，且血细胞能很快流走，暴露时间短，因此发生溶血的风险非常小；壁面剪应力小于20Pa的区域非常少，且该处血液流动性也较好，因此不会出现血液凝滞的现象，从而避免血栓的产生；
(2)由本发明所述的离心式叶轮制造而得的人工心脏泵体积小，能满足于体外甚至是体内使用，且术后易于康复。
附图说明
构成本发明的一部分的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为本发明实施例所述的离心式叶轮的结构示意图；
图2为本发明实施例所述的离心式叶轮的子午面示意图，图中βb2为叶片出口安放角，βb2为叶片出口安放角，b2为叶片出口宽度，ds为叶轮吸入直径。
附图标记说明：
1、叶轮出口；2、叶片；3、叶片前缘；4、叶轮进口；5、后盖板；
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，一种减少溶血和血栓发生的离心式叶轮，包括后盖板5以及4-11个间隔设置于后盖板表面的叶片2，叶片进口安放角βb1为10-40°，叶片出口安放角βb2为25-65°，叶片包角为70-130°。如图2所示，1为叶轮出口，3为叶片前缘，4为叶轮进口，其中叶轮出口的宽度b2为2-15mm，叶轮吸入直径即叶轮进口的直径ds为10-25mm。叶片厚度为0.6-5mm，叶片前缘厚度小于或等于叶片尾缘厚度；
另外，将叶片的前缘设计为圆形或椭圆形，尾缘为圆形或椭圆形，前缘和尾缘的长短轴之比均在1-3之内。前缘和尾缘切割为圆形或椭圆形相比较直线来说，能有效减少叶片对泵内血液的切割，进一步减少溶血的发生。
由上述离心式叶轮制造而得的人工心脏泵体积小，能满足于体外甚至是体内使用，且术后易于康复。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (4)
1.一种减少溶血和血栓发生的离心式叶轮，其特征在于：包括后盖板以及若干间隔设置于后盖板表面的叶片，所述叶片的进口安放角为10-40°，所述叶片的出口安放角为25-65°，所述叶片包角为70-130°，所述叶片厚度为0.6-5mm，所述叶片前缘厚度小于或等于所述叶片尾缘厚度，所述叶轮出口的宽度为2-15mm，所述离心式叶轮的叶轮吸入直径为10-25mm。
2.根据权利要求1所述的减少溶血和血栓发生的离心式叶轮，其特征在于：所述叶片的前缘为圆形或椭圆形，尾缘为圆形或椭圆形，前缘和尾缘的长短轴之比均在1-3之内。
3.根据权利要求1或2所述的减少溶血和血栓发生的离心式叶轮，其特征在于：所述叶片的数量为4-11个。
4.一种人工心脏泵，其特征在于包括权利要求1-3任一所述的离心式叶轮。
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