CN114377289B - 一种磁力驱动外置式波动泵送血液的心室血泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁力驱动外置式波动泵送血液的心室血泵，包括上、下泵体扣合形成的泵体，上泵体上部外套设磁环，磁环与泵体内的盘状膜组件连接，上泵体及其外的磁环套设磁力驱动组件，上泵体的入口管从磁力驱动组件伸出，下泵体内设有分隔盘，分隔盘将泵体内腔分成上、下流道。在磁力驱动组件的交变磁场作用下，磁环带动盘状膜组件一起做上下振荡运动，使盘状膜组件的柔性盘状膜在上流道内上下振荡的同时，沿自身径向方向产生波浪运动，继而在柔性盘状膜的波浪式推动作用下，从入口管流进的血液进入上流道后向四周扩散流入下流道、从下泵体的出口管流出。本发明可产生符合人体生理特征的搏动血流量和搏动血压，降低溶血、血栓等并发症发生风险。

Description

一种磁力驱动外置式波动泵送血液的心室血泵

技术领域

本发明涉及一种心室血泵，尤指一种可以实现波动泵送血液效果的心室血泵。

背景技术

心室辅助装置是治疗心衰疾病终末期的一种有效的医疗器械，其中以左心室辅助装置最为常见。左心室辅助装置的核心部件为左心室血泵，目前已出现了三种左心室血泵，分别为搏动式、轴流式及离心式左心室血泵，其中，基于磁悬浮离心技术的离心式左心室血泵最为成熟并已被用于临床治疗，但是，从实际使用中可以发现，离心式左心室血泵在运行期间对于血液具有高转速、高剪切力等非生理流动特性，这会导致流经离心式左心室血泵的血液易出现溶血、血栓等血液相容性问题，有待解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁力驱动外置式波动泵送血液的心室血泵，其可产生符合人体生理特征的搏动血流量和搏动血压，降低溶血、血栓等并发症的发生风险。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种磁力驱动外置式波动泵送血液的心室血泵，其特征在于：它包括由上泵体与下泵体上下扣合形成的泵体，上泵体的上部外面套设一磁环，磁环与设于泵体内的一盘状膜组件固定连接，上泵体及其外的磁环外面套设一磁力驱动组件，上泵体顶部的入口管从磁力驱动组件向上伸出，下泵体内设有一分隔盘，分隔盘将泵体内腔上下分成上流道和下流道，其中：在磁力驱动组件产生的交变磁场作用下，磁环带动盘状膜组件一起做上下振荡运动，以使盘状膜组件的柔性盘状膜在上流道内上下振荡的同时，沿自身径向方向产生波浪运动，继而在柔性盘状膜的波浪式推动作用下，使从入口管流进的血液进入上流道后向四周扩散流入下流道、从下泵体底部的出口管流出。

本发明的优点是：

本发明结构设计合理、紧凑，一方面，波动式泵送血液的设计可以产生符合人体生理特征的搏动血流量和搏动血压，保证植入人体后患者的正常新陈代谢和血液循环，另一方面，在泵送血液的过程中可避免产生高转速、高剪切力等非生理流动特性，减小血液发生溶血、血栓等并发症的风险，提高在人体内的血液相容性。

附图说明

图1是本发明磁力驱动外置式波动泵送血液的心室血泵的结构示意图。

图2是盘状膜组件的立体示意图。

图3是盘状膜组件的立体剖视示意图。

图4是泵体的立体剖视示意图。

图5是上泵体的立体剖视示意图。

图6是下泵体的立体剖视示意图。

图7是磁力驱动组件的立体剖视示意图。

图8是线圈架的立体剖视示意图。

图9是本发明的柔性盘状膜处于波浪运动状态的示意图。

具体实施方式

如图1至图9所示，本发明磁力驱动外置式波动泵送血液的心室血泵包括由上泵体21与下泵体22上下扣合形成的泵体20，上泵体21的上部外面套设一磁环40，磁环40与设于泵体20内的一盘状膜组件10固定连接，上泵体21及其外的磁环40外面套设一磁力驱动组件30，上泵体21顶部的入口管214从磁力驱动组件30向上伸出，下泵体22内设有一分隔盘223，分隔盘223将泵体20内腔上下分成上流道23和下流道24，其中：在磁力驱动组件30产生的交变磁场作用下，磁环40带动盘状膜组件10一起做上下振荡运动，以使盘状膜组件10的柔性盘状膜12在狭窄的上流道23内上下振荡的同时，沿柔性盘状膜12自身径向方向产生波浪运动，继而在柔性盘状膜12的波浪式推动作用下，使从入口管214流进的血液进入上流道23后向四周扩散流入下流道24、从下泵体22底部的出口管224流出，达到波动泵送血液的效果。

在实际设计中，上泵体21与下泵体22为钛合金材质制成，上泵体21与下泵体22之间可通过螺栓连接方式互相扣合紧固，两者均为轴对称结构，且两者扣合安装时应保证同轴度。

进一步来说，如图4和图5，上泵体21包括用于扣合于下泵体22上的上端盖211，上端盖211的中心向上依次延伸有容置管215、颈管213和入口管214，其中：容置管215的管径略小于或等于入口管214的管径；颈管213的管径远小于容置管215和入口管214的管径，以在颈管213外圆周形成一用于安装磁环40的环形装配凹槽217；在容置管215与颈管213相连接的环状上端面2150、入口管214与颈管213相连接的环状下端面2140上对应设有多对穿孔216。通常，各对穿孔216相对于上泵体21轴对称均匀分布，在图4和图5中，由于颈管213的遮挡，未示出上端面2150上的穿孔216。

如图4和图6，下泵体22包括用于与上泵体21扣合、上敞口的下桶体221，下桶体221的中心向下延伸有出口管224，圆形的分隔盘223通过连接杆222固定于下桶体221内，其中：出口管224的管径小于容置管215的管径。

在实际实施时，从入口管214流进的血液依次经过颈管213、容置管215、泵体20内腔后从出口管224流出，可见，入口管214、容置管215、出口管224的管径逐渐缩小的设计有利于血液的顺利流动。

如图5，上端盖211的外圆周向下设有一圈下边沿2110，如图6，下桶体221的内圆周向上设有一圈凸环2210，其中：当上泵体21扣合在下泵体22上形成泵体20后，如图4，凸环2210紧贴于下边沿2110内侧，以实现上泵体21与下泵体22之间的密封。

如图6，分隔盘223的上表面，即朝向上泵体21的表面为弧形凹陷面2230，这样的设计使得分隔盘223呈中间薄、四周厚的结构，且分隔盘223的中心设有一圆形凹槽225，这样可以使得狭窄的上流道23呈现中心位置上下空间最大，沿径向方向向外逐渐缩小空间的结构，从而有利于在上下方向进行振荡运动、在自身径向方向产生波浪运动的柔性盘状膜12更贴近分隔盘223的上表面，形成利于向外输送血液的“血袋”，减少回流现象。

如图2和图3，盘状膜组件10包括圆形的柔性盘状膜12，柔性盘状膜12内嵌有金属环13，金属环13与设于柔性盘状膜12外的多个导向杆11连接，通常，所有导向杆11以柔性盘状膜12的轴线对称分布。导向杆11的数量可根据实际情况设定，图2示出了设计有3个导向杆11的情形。

如图3，柔性盘状膜12呈中间厚、四周薄的结构，金属环13的厚度均匀，且在柔性盘状膜12的中心设有一疏流孔14，其中：柔性盘状膜12置于上流道23内时，柔性盘状膜12与上泵体21的上端盖211之间、柔性盘状膜12与下泵体22的分隔盘223之间留有间隙。疏流孔14的作用在于，当血液流经柔性盘状膜12时可以更好地分布在柔性盘状膜12的上下两个表面。

在实际设计中，柔性盘状膜12上可设有基座110，基座110与柔性盘状膜12一体成型，基座110内设有的金属内螺纹结构(钛合金材质)与金属环13固定连接，钛合金材质的导向杆11与金属内螺纹结构螺接而与基座110固定连接。

在本发明中，柔性盘状膜12为有机硅或聚氨酯复合材料制成，具有刚度小、密度小的特点。柔性盘状膜12的制作材质不受限制，只要在上下振荡力、流体力等综合作用下可沿自身径向方向产生大变形的波动效果即可。

例如，柔性盘状膜12可设计成中心厚度为1mm-2mm，厚度逐渐向四周减小，最终四周边沿厚度为0.5mm-1mm。

在本发明中，金属环13为钛合金材料制成，由于金属环13的刚度、硬度均大于柔性盘状膜12，因此，柔性盘状膜12的圆心处可对血液产生类似活塞做功的效果，强化了血液在柔性盘状膜12附近的流动性，起到了血液向四周顺利传输的效果，以及有效冲刷流道、减小血栓产生的效果。

如图1，盘状膜组件10的柔性盘状膜12处于上流道23内，导向杆11容纳于容置管215内并向上依次穿过上端面2150上对应的穿孔216、装配凹槽217内安装的磁环40上对应开设的固定孔401和下端面2140上对应的穿孔216，其中：导向杆11与磁环40固定连接，且在磁环40的带动下相对于上端面2150和下端面2140做上下运动。

在实际设计中，上端面2150、下端面2140上的穿孔216的孔径应与导向杆11的直径相适配，以最大程度地减小流经穿孔216的血液量。

在实际设计中，装配凹槽217的高度应大于磁环40上下振荡运动产生的最大距离，这样可防止磁环40发生触碰损坏，进一步来说，较佳的方案是，上端面2150朝向磁环40的表面、下端面2140朝向磁环40的表面上安装有防止磁环40在上下振荡过程中碰撞上、下端面2150、2140而发生磨损的弹性片(图中未示出)。

在实际实施时，在磁力驱动组件30的作用下，磁环40借由导向杆11带动金属环13做同频率、同幅度的上下振荡运动，进而金属环13带动整个柔性盘状膜12在血液内做上下及径向运动来输送血液流动。

如图7和图8，磁力驱动组件30包括呈圆柱状的线圈架32，线圈架32外部罩设有外罩31，线圈架32与外罩31之间通过螺栓连接，其中：线圈架32包括用于套在入口管214、安装有磁环40的颈管213和容置管215外面的套管321，套管321向外延伸有多个环形隔板322，上下相邻两个隔板322之间的空间形成环形线槽323(图8示出了设有2个线槽323的情形)，线槽323内缠绕有电磁线圈33。

在实际设计中，电磁线圈33采用铜导线，故为了降低铜导线与血液相接触的可能性，外罩31和线圈架32为钛合金材质制成。

在实际制作中，电磁线圈33连接的线缆穿过外罩31引出至外部而与相关供电设备连接。

在实际实施时，磁环40上下分别为N、S磁极极性，当向电磁线圈33通入变化电流形成交变磁场时，交变磁场会对磁环40的N、S磁极产生吸引与排斥作用，于是，磁环40在交变磁场的作用下做上下振荡运动，并经由导向杆11带动柔性盘状膜12一起做同频率、同幅度的上下振荡运动。

如图1、图5、图8所示，上端盖211与线圈架32的最下面的隔板322上分别设有环形限位凸台212、环形限位槽324，以使线圈架32置于上端盖211上时，通过限位凸台212嵌入限位槽324来对线圈架32起到限位的作用，防止线圈架32发生周向窜动。

本发明磁力驱动外置式波动泵送血液的心室血泵主要用做左心室血泵。使用时，电磁线圈33通入变化电流形成交变磁场，交变磁场对磁环40的N、S磁极产生吸引与排斥作用，于是，磁环40在交变磁场作用下在装配凹槽217内做上下振荡运动，继而借由导向杆11带动柔性盘状膜12在狭窄的上流道23内做同频率、同幅度的上下振荡运动。柔性盘状膜12在上流道23内做上下振荡运动的同时，柔性盘状膜12会沿自身径向方向产生波浪运动(如图9，类似鱼尾鳍的摆动效果)，从而，从入口管214流进的血液在经过颈管213、容置管215进入上流道23后，在柔性盘状膜12的波浪式推动作用下，沿柔性盘状膜12径向方向逐渐向四周扩散，而后经由下流道24从下泵体22的出口管224流出。整个过程实现了波动式泵送血液的效果，一方面，可以产生符合人体生理特征的搏动血流量和搏动血压，保证植入人体后患者的正常新陈代谢和血液循环，另一方面，可避免产生高转速、高剪切力等非生理流动特性，减小血液发生溶血、血栓等并发症的风险，提高在人体内的血液相容性。

以上所述是本发明较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磁力驱动外置式波动泵送血液的心室血泵，其特征在于：它包括由上泵体与下泵体上下扣合形成的泵体，上泵体的上部外面套设一磁环，磁环与设于泵体内的一盘状膜组件固定连接，上泵体及其外的磁环外面套设一磁力驱动组件，上泵体顶部的入口管从磁力驱动组件向上伸出，下泵体内设有一分隔盘，分隔盘将泵体内腔上下分成上流道和下流道，其中：在磁力驱动组件产生的交变磁场作用下，磁环带动盘状膜组件一起做上下振荡运动，以使盘状膜组件的柔性盘状膜在上流道内上下振荡的同时，沿自身径向方向产生波浪运动，继而在柔性盘状膜的波浪式推动作用下，使从入口管流进的血液进入上流道后向四周扩散流入下流道、从下泵体底部的出口管流出。

2.如权利要求1所述的磁力驱动外置式波动泵送血液的心室血泵，其特征在于：

所述上泵体包括上端盖，上端盖向上依次延伸有容置管、颈管和所述入口管，其中：容置管的管径小于或等于所述入口管的管径；颈管的管径远小于容置管和所述入口管的管径，以在颈管外圆周形成一环形装配凹槽；在容置管与颈管相连接的环状上端面、所述入口管与颈管相连接的环状下端面上对应设有多对穿孔；

所述下泵体包括下桶体，下桶体向下延伸有所述出口管，圆形的所述分隔盘通过连接杆固定于下桶体内，其中：所述出口管的管径小于容置管的管径。

3.如权利要求2所述的磁力驱动外置式波动泵送血液的心室血泵，其特征在于：

所述上端盖的外圆周向下设有一圈下边沿，所述下桶体的内圆周向上设有一圈凸环，其中：当所述上泵体扣合在所述下泵体上形成所述泵体后，凸环紧贴于下边沿内侧，以实现所述上泵体与所述下泵体之间的密封。

4.如权利要求1或2所述的磁力驱动外置式波动泵送血液的心室血泵，其特征在于：

所述分隔盘的上表面为弧形凹陷面，以使所述分隔盘呈中间薄、四周厚的结构，且所述分隔盘的中心设有一圆形凹槽。

5.如权利要求2所述的磁力驱动外置式波动泵送血液的心室血泵，其特征在于：

所述盘状膜组件包括圆形的所述柔性盘状膜，所述柔性盘状膜内嵌有金属环，金属环与设于所述柔性盘状膜外的多个导向杆连接。

6.如权利要求5所述的磁力驱动外置式波动泵送血液的心室血泵，其特征在于：

所述柔性盘状膜呈中间厚、四周薄的结构，所述金属环的厚度均匀，且在所述柔性盘状膜的中心设有一疏流孔，其中：所述柔性盘状膜置于所述上流道内时，所述柔性盘状膜与所述上泵体的所述上端盖之间、所述柔性盘状膜与所述下泵体的所述分隔盘之间留有间隙。

7.如权利要求5所述的磁力驱动外置式波动泵送血液的心室血泵，其特征在于：

所述盘状膜组件的所述柔性盘状膜处于所述上流道内，所述导向杆容纳于所述容置管内并向上依次穿过所述上端面上对应的所述穿孔、所述装配凹槽内安装的所述磁环上对应开设的固定孔和所述下端面上对应的所述穿孔，其中：所述导向杆与所述磁环固定连接，且在所述磁环的带动下相对于所述上端面和所述下端面做上下运动。

8.如权利要求7所述的磁力驱动外置式波动泵送血液的心室血泵，其特征在于：

所述上端面朝向所述磁环的表面、所述下端面朝向所述磁环的表面上安装有弹性片。

9.如权利要求5所述的磁力驱动外置式波动泵送血液的心室血泵，其特征在于：

所述磁力驱动组件包括线圈架，线圈架外部罩设有外罩，其中：线圈架包括套管，套管向外延伸有多个环形隔板，上下相邻两个隔板之间的空间形成环形线槽，线槽内缠绕有电磁线圈。

10.如权利要求9所述的磁力驱动外置式波动泵送血液的心室血泵，其特征在于：

所述上端盖与所述线圈架的最下面的所述隔板上分别设有环形限位凸台、环形限位槽，以使所述线圈架置于所述上端盖上时，通过限位凸台嵌入限位槽来对所述线圈架起到限位的作用。