CN1148231C - 永磁心脏辅助泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种永磁心脏辅助泵，它包括转子构件和定子构件，该转子构件嵌入主动脉内径，而定子构件放置在人体肋外，所述的转子构件是由整流头，加强圈，支承筋，永磁叶片式转轮，心轴以及瓣群组成，而定子是由成型的冲有齿和槽的硅钢片叠制且嵌有多相绕组。本发明通过合理的配置定子和转子构件，无需再从人体内引出导线，从而减少了非生物材料的引入，同时也方便了病人，进一步减少了并发症。

Description

永磁心脏辅助泵

本发明涉及一种支持心脏的泵装置，特别是涉及一种永磁心脏辅助泵。

众所周知，心脏的主要生理功能是作为血泵，不断地把流回心脏的血液推入动脉系统，以维持血液循环，心脏在全身中是最容易受损的器官之一，随着人类寿命的延长，心脏受损的几率也陡然增加。作为威胁人类健康的最重要病种的心脏病，泵功能衰竭和丧失是其发展的最严重阶段，直接威胁人的生命。针对这种情况，人们对此类疾病进行了积极的探索，从心肌动力性成形，心肌切除直到心脏移植，尝试了一切可能的方法。近年来，心脏移植是较成功的技术，但是心脏移植的效果受到了长期免疫抑制，机会感染等因素的严重限制，有些异物性冠状动脉病变的病人需在几年内再次实行心脏移植，此外，供体的严重缺乏也限制了这一技术的广泛应用，同时人们也担扰有某些逆转病素跨越种间屏障的感染问题。近年来，又研制出了与自然心脏工作原理相似的血泵，即其结构和工作原理都模仿自然心脏而设计，它们的核心结构皆为由一个柔韧性材料围成的囊腔，囊腔与自然心脏的心腔一样，用于容纳血液，腔两端连接进、出口导管，并在两接口处分别放置单向阀门(即“瓣”)以保证血液单向流动，对囊腔壁施以外力时腔内容积被迫变化，容积减小时血液从出口流出，增加时则接纳流入的血液，如此周而复始，完成泵血功能，与自然心脏的工作极为相似，此类结构称为“隔膜”式血泵。最初的隔膜泵采用气体驱动，即利用气室内交变气压改变其中的囊腔容积，但是由于驱动气体须由体外经异管引入，因而无法实现完全植入的目标。随后，人们又研制了电动式隔膜泵，即由电磁铁或微型电动机周期性压迫血囊实现能量转换，然而随着植入时间的不断延长和临床观察资料的积累，此类结构逐步暴露出一些难以克服的缺点，例如：体积大、结构复杂、能耗高、对材料性能要求苛刻、生理相容性差、效率低、工作寿命短、控制系统复杂等。因此在此基础上人们又研制了旋转叶轮式血泵，叶轮泵可分为离心泵，轴流泵及混流泵三种形式，无论何种形式均是用泵壳内高速放置的叶轮驱动液体单向流动，不需要单向阀门控制液流方法。从该叶轮泵的工作原理可以看出，叶轮速可以设计得很高，使单位体积内输出的功率很大，因此泵体积可降至很小，再者血液连续流动，不需要设置在舒张期容纳血液的血腔，故而泵体可进一步缩小甚至可做到微型化，这一特点非常有利于提高装置的解剖相容性，此外，由于没有反复折叠的柔性材料，泵的连续工作寿命也将有大幅度提高，加之还有高效率、低能耗、工作可靠、稳定性好等优点，故适合于永久植入体内时采用。CN1168263揭示了一种动力性主动脉瓣的技术，它是将人工机械脉瓣膜与左心辅助循环相结合，使其具有主动脉瓣的功能，又具有左心机械辅助的功能，其整个机械部分主要由转子、推进轮和定子等部分组成，其技术方案是采用嵌入了永磁体的医用材料制成“水滴”形状的转子，将此转子连同轴承和支承构件置入主动脉内，定子采用高导磁材料制成，嵌入了绕组，呈“半圆筒形”，置于主动脉根壁外，其绕组经导线引出体外并经体外的便携控制器与电源相连，通过控制定子电流的大小来调节转子的转速，这种动力瓣置入方法与一般的“主动脉瓣”换瓣术基本相同，尽管此种血泵省去了“泵壳”，直接利用动脉壁为泵壳，避免了比较多的非生物材料的引入和非生物性的血液接触，但是该血泵的缺点是定子需用导线由人体内引出，此外由于使用了轴承等构件，使血液内的血细胞在这些高速旋转的构件中会被打碎，造成血液被破坏，引起并发症。

本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供一种改进型的永磁心脏辅助泵，通过合理地配置定子和转子，无需再从人体内引出导线，从而更加减少了非生物材料的引入，同时也方便了病人，进一步减少了并发症。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的，本发明的永磁心脏辅助泵包括转子构件和定子构件两部分，其中转子构件是由整流头、加强圈、支承筋、永磁叶片式转轮和心轴以及瓣裙组成，支承筋的一端固定在整流头上，另一端固定在加强圈上，心轴的一端插入整流头内，心轴上配置有永磁叶片式转轮，所述的永磁叶片式转轮其叶片由外覆医用材料的永磁材料制成，呈螺旋状，配置在一只中心有孔的非磁性材料的圆柱体上，由高分子材料编织的环形瓣裙包在加强圈上，该转子构件嵌入主动脉内径；上述的定子构件是由成型的冲有齿和槽的硅钢片叠制且嵌有多相绕组，该定子呈“U”形并放置在(骑在)人体肋外与心脏中所放置的转子构件处在相同高度，定子的绕组连接于控制器和电源，通过控制定子电流的频率和大小以控制转子转速。本发明的工作原理是永磁心脏辅助泵的转子构件所固有的对外表现出来的磁场与定子构件产生的旋转磁场互相作用而产生转矩，使永磁叶片式转轮高速旋转，永磁叶片便将血液泵出，起到心脏泵血的作用。永磁转子工作时无需电流励磁。

上述的叶片可为多叶螺旋式，上述的整流头、支承筋、加强圈及心轴是由钛合金或不锈钢等材料制造。所述的永磁叶片是沿叶片的厚度方向磁化的，顺圆周方向叶片的磁化方向顺次一正一反地变化

本发明的优点是彻底解决了血泵置入人体后需要用导线穿越体腔引电源的问题，消除了由于引入导线给心脏、血液所带来的一系列弊病，使病人生存时间延长，生存质量提高；永磁叶片既起到磁性转子的作用，又作为泵血的叶片，一物而二用，大大简化了转子构件的结构，又减小了整个装置的体积。

下面结合附图进一步详细描述本发明的结构，图中仅做为实施例作出说明，并不限制于发明，其中：

图1为本发明的永磁心脏辅助泵的应用示意图；

图2为本发明的永磁心脏辅助泵的转子构件的示意图；

图3为图2的俯视图。

现参看附图1-3，本发明的永磁心脏辅助泵可置入人体心脏，它能够支持心脏，或者完全地取代心脏的泵功能。本发明的永磁心脏辅助泵包括转子构件A和定子构件B，转子构件A嵌入于人体内的主动脉内，而定子构件B放在人体肋外，如图1所示，其中转子件是由整流头1、加强圈5、支承筋2、永磁叶片式转轮4、和心轴6以及瓣裙7组成，如图2所示，支承筋2的一端固定在整流头1上，另一端固定在加强圈5上，心轴6的一端插入整流头1内，心轴6上配置有永磁叶片式转轮4，永磁式转轮4其叶片3由外覆医用材料的永磁材料制成，呈螺旋状，配置在一只中心有孔的非磁性材料的圆柱上。所述的加强圈5被由高分子材料纺织的环形瓣裙7包裹；上述的定子构件B是由成型的冲有齿和槽的硅钢片叠制包裹且嵌有多相绕组，该定子构件B呈“U”形并放置在(骑在)人体肋外与心脏中所放置的转子构件A同高度，定子构件B的绕组连接于控制器和电源，通过控制定了构件B电流的频率和大小以控制转子构件A的转轮4的转速，这样可根据病人的情况需要来改变转轮4的转速，提供所需的血液液通量。

本发明最显著的特点是设置在体内的动力瓣的永磁叶片式转轮是受控于体外的定子旋转磁场而被驱动旋转，这样无需从人体内引出导线、导管等各种零件，进一步改善了血泵的功能。减少故障，改善病人的生存质量。永磁叶片兼有产生转子磁场和泵送血液功能，从而使转子构件结构简单，体积缩小。

Claims (1)

1.一种永磁心脏辅助泵，它包括转子构件和定子构件，所述的转子构件是由整流头、加强圈、支承筋、永磁叶片式转轮、心轴以及瓣裙组成，其特征在于所述的支承筋的一端固定在整流头上，另一端固定在加强圈上，心轴的一端插入到整流头内，心轴上配置有永磁叶片式转轮，其叶片由外覆医用材料的永磁材料制成，呈螺旋状配置在一只中心有孔的非磁性材料的圆柱上，所述的加强圈由高分子材料纺织的环形瓣裙包覆，其转子构件嵌入主动脉内径；上述定子构件是由成型的冲有齿和槽的硅钢片叠制且嵌有多相绕组，该定子呈“U”形并放置在人体肋外并且与心脏内所放置的转子同高度，定子的绕组连接于控制器的电源并通过控制定子电流的频率和大小以控制转子的转数进而控制泵血功能；所述的永磁叶片是沿叶片的厚度方向磁化的，顺圆周方向叶片的磁化方向顺次一正一反地变化。

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