CN112675420B - 一种旋转容积血泵 - Google Patents

Abstract

一种旋转容积血泵，属于生物医学工程领域，主要用于体外膜肺氧合的血液驱动。该血泵包括血泵本体与其驱动装置两部分。其中血泵本体主要由泵壳、端盖、两个滑块、管轴等部分组成。该血泵通过两个相互独立的滑块在泵腔内分别旋转而产生的正负压来驱动血液。本发明克服了主流血泵的一些缺点，具有便携、血液损伤较小、溶血指标较低、可长期使用等优势。

Description

一种旋转容积血泵

技术领域

本发明属于生物医学工程领域，涉及一种新型旋转容积血泵，主要用于体外膜肺氧合的血液驱动。

背景技术

体外膜肺氧合(ECMO)是以体外循环系统为其基本设备，采用体外循环技术进行操作和管理的一种辅助治疗手段。ECMO是目前针对严重心肺功能衰竭的核心的支持手段，其本质是一种改良的人工心肺机，血泵是其核心部分之一，起人工心脏的作用，为血液在管道中流动提供动力。

目前临床应用在ECMO的血泵主要有滚压泵和离心泵两种类型。滚压泵通过滚轮压轴挤压泵管路外壁以驱动血液流动，其体积大、血液破坏大，可能会产生过大的正压或负压导致泵管破裂。离心泵通过高速的圆周运动产生离心力驱动血液，其运行过程中会产生较高的剪切应力，进而引起血液损伤。并且由于离心泵内部流道贯通，其输出流量受到后负荷直接影响，为临床控制流量带来了较大困难。

发明内容

为了解决以上现有技术的问题，本发明提供了一种旋转容积血泵，该血泵综合了上述两类血泵的特点，具有体积小、转速低，血液损伤小，流量与后负荷解耦等优势。

为了实现上述目的，本发明采用的一个技术方案是：

一种旋转容积血泵，包括血泵本体与其驱动装置；其中血泵本体主要包括泵壳(1)、端盖、滑块A(2)、滑块B(3)、管轴A(4)、管轴B(5)、血液入口(6)和血液出口(7)；泵壳为圆柱空腔结构，其两端设有端盖密封，泵壳与端盖组合构成血泵腔室，管轴A、管轴B沿泵壳轴的轴向同轴并排放置，滑块A、滑块B分别置于泵壳与管轴A、管轴B之间的环形部分，且滑块A、滑块B将泵壳与管轴A、管轴B之间的环形部分分为两部分，滑块A与管壳A固定在一起，滑块B与管壳B固定在一起，管壳A、管壳B可绕其自身的中心轴转动，对应的滑块A、滑块B可绕上述中心轴转动；

泵壳侧面设有两个出入口分别作血液入口和血液出口，血液入口和血液出口沿泵壳周向并排；滑块A、滑块B嵌有用于进行磁力驱动的永磁体。

所述两个滑块的形状、尺寸均相同。

管轴A、管轴B的轴为机械轴承，液力悬浮轴承或磁悬浮轴承。滑块A、滑块B相互独立，在泵腔内分别运行，绕管轴做圆周运动，滑块A前后端、滑块B前后端会产生正压和负压，从而驱动泵腔内血液流动。在运动过程中，总有一个滑块停留在血液入口和血液出口之间，起到阻隔血流反流的作用。

滑块A(2)、滑块B(3)沿泵壳(1)轴向的长度分别与泵壳(1)的轴长相等。管轴A(4)、管轴B(5)沿泵壳(1)轴向的长度之和与泵壳(1)的轴长相等。

该容积血泵的工作方式是：血泵首次运行前，滑块A和滑块B存之间具有夹角角度，按照滑块A和滑块B的圆周运动方向(如顺时针方向)血液入口(6)在血液出口(7)的前面，滑块A位于血液入口(6)的前面，滑块B位于血液入口(6)和血液出口(7)之间，且两个滑块均不阻挡血液入口(6)在血液出口(7)；启动血泵，泵腔内两个滑块独立运行，向同一方向绕管轴做圆周运动，假定运行方向为顺时针，滑块A首先运行，滑块B静止，此时滑块A后方会产生负压，则血液从血液入口(6)被抽吸至泵腔中；当滑块A前端即将运行至血液出口(7)后的边缘处时，滑块B开始与滑块A同时运行，滑块B前方正压推动血液继续向前顺时针流动，直至血液经血液出口(7)泵出；当滑块A运行至血液入口(6)和血液出口(7)之间，即滑块B的初始位置时，滑块A停止运行，此时滑块B仍继续运行，其前端推进血液、后端抽吸血液，上述过程即为旋转容积血泵的一个工作周期。

驱动滑块A、滑块B转动的方式为采用各自的磁力驱动装置单独进行驱动的方式。

本发明的有益效果是：相较于传统滚压泵，由于本发明是通过两个滑块独立运行来驱动血液，对血液无碾压作用，因此血液破坏较小，且无需使用硅胶或PVC材料的泵管路，避免了由于泵后管道压力过高导致的泵管迸裂问题，可用于长时间血液驱动。此外，本发明与离心泵体积相当，比传统滚压泵更加便携。相较于传统离心泵，本发明为容积式血泵，滑块旋转一周推送血液与正常人体心排量相同，因此滑块旋转速度只需60-120rpm。相比于离心泵动则3000rpm以上的旋转速度，本发明产生的剪切力显著降低，更接近生理指标，避免了离心泵高转速引起的溶血指标显著升高的问题。此外，本发明为容积型血泵，因此其输出流量主要受到滑块转速影响，受后负荷变化影响较小。因此便于后续临床控制输出血流量。

附图说明

图1、为本发明提供的一种旋转容积血泵结构示意图(端盖在图中省略)。

图中：1-泵壳；2-滑块A；3-滑块B；4-管轴A；5-管轴A；6-血液入口；7-血液出口。

具体实施方式

为了令本发明的目的、特征、优点更加明显易懂，下面结合附图中涉及的具体实施方式对本发明的实施例进行清楚地描述。基于本发明的实施例，本领域技术人员在未进行创造性劳动前提下获得的所有其它实施例，如只改变用途而不改变权利要求涉及基本原理的实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，本发明所提供的一种新型旋转容积血泵中，包括血泵本体与其驱动装置。其中血泵本体主要由泵壳、管轴、滑块A、滑块B、端盖等部分组成。所述泵壳1的外径为39mm，轴向长度为35mm,并且具有两个相互平行周向排列的径向侧面出入口，分别为血液入口6和血液出口7，血液出入口的周向长度均为50mm；泵壳1与端盖组合构成血泵腔室，滑块A和滑块B置于泵腔内并将其分为两部分，两腔室内的血液流动相互独立，管轴A、管轴B分别连接两个滑块并穿过泵腔中央，两个滑块内部嵌有用于进行磁力驱动的永磁体，泵体内其余部件均为不导磁材料。

本发明工作时，泵腔内两个滑块独立运行，向同一方向绕管轴做圆周运动，泵腔内会产生正负压差，从而一侧腔室抽吸血液，另一侧腔室泵出血液。经体外实验和溶血实验测试，本发明运行时的转速为60rpm、对应的流量为5L/min、最大出入口压力差为500mmHg、产生的最大剪切应力小于100Pa，远远低于离心泵。

说明书未详细描述的部件组合特征属于公知技术轻易想到或者实施本发明时容易确定且无异议的内容。上述方案所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，但本申请的保护范围不仅限于此，本申请保护范围应以权利要求保护范围为准。

Claims (4)

1.一种旋转容积血泵，其特征在于，包括血泵本体与其驱动装置；其中血泵本体主要包括泵壳（1）、端盖、滑块A（2）、滑块B（3）、管轴A（4）、管轴B（5）、血液入口（6）和血液出口（7）；泵壳为圆柱空腔结构，其两端设有端盖密封，泵壳与端盖组合构成血泵腔室，管轴A、管轴B沿泵壳的轴向同轴并排放置，滑块A、滑块B分别置于泵壳与管轴A、管轴B之间的环形部分，且滑块A、滑块B将泵壳与管轴A、管轴B之间的环形部分分为两部分，滑块A与管轴A固定在一起，滑块B与管轴B固定在一起，管轴A、管轴B可绕其自身的中心轴转动，对应的滑块A、滑块B可绕上述中心轴转动；

泵壳侧面设有两个出入口分别作血液入口和血液出口，血液入口和血液出口沿泵壳周向并排；滑块A、滑块B嵌有用于进行磁力驱动的永磁体；

滑块A、滑块B相互独立，在血泵腔室内分别运行，绕管轴做圆周运动，滑块A前后端、滑块B前后端会产生正压和负压，从而驱动血泵腔室内血液流动；在运动过程中，总有一个滑块停留在血液入口和血液出口之间，起到阻隔血流反流的作用。

2.按照权利要求1所述的一种旋转容积血泵，其特征在于，所述两个滑块的形状、尺寸均相同。

3.按照权利要求1所述的一种旋转容积血泵，其特征在于，管轴A、管轴B的轴为机械轴承、液力悬浮轴承或磁悬浮轴承。

4.按照权利要求1所述的一种旋转容积血泵，其特征在于，滑块A（2）、滑块B（3）沿泵壳（1）轴向的长度分别与泵壳（1）的轴长相等；管轴A（4）、管轴B（5）沿泵壳（1）轴向的长度之和与泵壳（1）的轴长相等。

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