CN115837118A - 一种磁耦合驱动的离心式血泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种磁耦合驱动的离心式血泵，涉及医疗器械技术领域，包括：泵壳，泵壳具有内腔；转子，转子设置在内腔中；转子包括依次连接且同轴设置的上盖板、叶轮和下盖板，且上盖板较下盖板靠近进液管；上盖板的中心设置有吸液孔；上盖板与泵壳的内壁之间形成有上空腔间隙，转子的侧部与泵壳的内壁之间形成有侧壁间隙，下盖板与泵壳的内壁之间形成有下空腔间隙，上空腔间隙、侧壁间隙及下空腔间隙相通；下盖板中内置有内部驱动磁铁；下盖板的中心设置有与吸液孔同轴的通孔，通孔的中心穿设有第一支撑轴，第一支撑轴的侧壁通过支撑叶片与下盖板连接；下盖板上还设置有多个抽吸孔。本发明的磁耦合驱动的离心式血泵的运行平稳性高，血栓形成概率低。

Description

一种磁耦合驱动的离心式血泵

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种磁耦合驱动的离心式血泵。

背景技术

血泵是一种可辅助人体血液循环的医疗器械，常被用于体外循环支持，心力衰竭救治中；血泵也是体外膜肺氧合(ECMO)系统的重要组成部件。目前临床上常用的血泵是磁耦合驱动血泵，泵头外面的磁耦合驱动电机驱动泵头内部的离心叶轮旋转，推动血液循环。离心血泵内部的复杂结构以及转子的机械运动不可避免地导致了血泵内部非生理剪切力的产生，并进一步导致血液损伤。为了避免血液淤积，离心血泵内部通常设置有二次流道(由上空腔间隙、轮眼和下空腔间隙组成)。离心叶轮的轮眼通常是主流和二次流撞击交汇的地方，往往存在着较高的非生理剪切力和较大的血液损伤，同时也会导致血泵水力性能降低。

此外，在离心叶轮的轮眼的下方，下空腔间隙和支撑轴附近，血液流速缓慢，使得血液容易在此区域淤积，形成血栓。一旦轴承处发生血栓，很容易破坏动平衡，导致转子失稳，进而引发血泵失效，可能会带来严重临床事故。同时，由于现代离心血泵多采用磁耦合驱动的方法，在转子启动或转速变化时，极易产生巨大的升力，这个升力需要跟转子所承受的液体压力精准平衡，才能保证血泵的平稳运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁耦合驱动的离心式血泵，以解决上述现有技术存在的问题，提高血泵的血液相容性和运行的平稳性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种磁耦合驱动的离心式血泵，包括：

泵壳，所述泵壳具有内腔，所述泵壳的一端设置有进液管，所述泵壳的侧部设置有出液管，所述进液管和所述出液管分别与所述内腔相通；

转子，所述转子设置在所述内腔中；所述转子包括依次连接且同轴设置的上盖板、叶轮和下盖板，且所述上盖板较所述下盖板靠近所述进液管；

所述上盖板的中心设置有吸液孔；所述上盖板与所述泵壳的内壁之间形成有上空腔间隙，所述转子的侧部与所述泵壳的内壁之间形成有侧壁间隙，所述下盖板与所述泵壳的内壁之间形成有下空腔间隙，所述上空腔间隙、所述侧壁间隙及所述下空腔间隙依次相通；

所述下盖板中内置有内部驱动磁铁；所述下盖板的中心设置有与所述吸液孔同轴的通孔，所述通孔的中心设有第一支撑轴，所述第一支撑轴的侧壁通过支撑叶片与所述下盖板连接；所述下盖板上还设置有多个以所述通孔的轴为中心轴周向分布的抽吸孔，所述上盖板与所述下盖板之间的腔体通过所述抽吸孔与所述下空腔间隙连通。

优选的，所述叶轮包括多个以所述通孔的轴为中心轴周向分布的离心叶片，所述离心叶片为中间厚两端薄的香蕉形叶片，所述离心叶片的包角大于等于90°，任意一个所述离心叶片从所述通孔的外沿向所述下盖板的外周呈放射状延伸；所述离心叶片的顶端与所述上盖板密封连接，所述离心叶片的底端与所述下盖板密封连接。

优选的，所述离心叶片靠近所述通孔的一端为叶尖部，所述离心叶片远离所述通孔的一端为叶根部，所述上盖板呈锥形，所述叶尖部的高度高于所述叶根部的高度；所述叶根部位于所述下盖板外周边缘或伸出所述下盖板的外周。

优选的，从所述叶尖部靠近所述上盖板的一端至所述叶尖部的另一端与所述通孔的中心轴的垂直距离逐渐减小。

优选的，所述吸液孔为一圆形通孔，所述吸液孔的直径大于所述通孔的直径。

优选的，所述抽吸孔为直孔，所述抽吸孔的轴向与所述通孔的轴向平行。

优选的，所述支撑叶片为多个，所述支撑叶片为直叶片或弯曲叶片，所述支撑叶片沿所述第一支撑轴的周向均匀分布；所述泵壳中固设有第二支撑轴，所述第一支撑轴与所述第二支撑轴转动配合；

所述支撑叶片的底端伸入所述下空腔间隙，且所述支撑叶片的底部设置有位于所述下盖板下方的第一延长叶片部和位于所述第一支撑轴下方的第二延长叶片部，所述第一延长叶片部的顶端与所述下盖板的底面固连，所述第二延长叶片部的顶端与所述第一支撑轴的底面固连。

优选的，所述内部驱动磁铁用于与磁耦合驱动电机中的外部驱动磁铁进行耦合，从而使得所述磁耦合驱动电机能够驱动所述转子转动。

优选的，所述吸液孔正对所述进液管与所述泵壳的连接口。

优选的，所述泵壳采用蜗壳。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明的磁耦合驱动的离心式血泵的具有较好血流动力学性能，可增加下空腔、第一支撑轴和第二支撑轴附近的血流流动，有效减少血液滞留，减小血泵中的流动损失，降低整体血泵血液损伤和血栓发生概率，同时本磁耦合离心血泵由于具有较好血流动力学性能，其转子动平衡更优，运行的平稳性更高。

本发明的磁耦合驱动的离心式血泵中下盖板中抽吸孔的设置，能够加强对下空腔间隙中血液的抽吸，促进下空腔和第一支撑轴附近血液的流动；支撑叶片的设置能够进一步增加第一支撑轴附近和下空腔间隙中的血液的流速，避免下空腔和支撑轴附近血液淤积和血栓的形成；由上空腔间隙、侧壁间隙和下空腔间隙形成的二次流道内的血液的流速的提高能够将二次流道内的压力转换为速度能，可以减小下空腔间隙对转子的产生的向上的升力，改善转子的动平衡；

离心叶片的叶根部伸出上盖板与下盖板之间的间隙，一方面可以增加离心叶片的做功能力，提高血泵输出的压差；另一方面，可以增加进入二次流道的血流的速度，避免血液在二次流道中因流动缓慢而导致的血栓发生；

离心叶片的包角大于等于90°，可以起到规范叶轮中流动的作用，避免叶轮中因流动分离而产生的流动滞止区，从而避免血栓的形成；

离心叶片采用中间厚两端薄的香蕉形叶片，可以减小叶轮进出口因有效过流面积狭窄而产生的非生理剪切力和对血液的损伤；

使得离心叶片的叶尖部靠近所述上盖板的一端所述叶尖部的另一端与所述通孔的中心轴的垂直距离逐渐减小可以保证较多的流量被吸入叶轮流道，减小了进入轮毂通孔中的流量；

使得下盖板中心的通孔的直径小于上盖板上的吸液孔的直径，能够在保证对支撑轴的冲刷的前提下，减小进入下盖板中心的通孔的主流流量；一方面可以减小血泵中的二次流流量和流动损失，另一方向可以减小主流与二次流的撞击导致的血液损伤。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明磁耦合驱动的离心式血泵的结构示意图；

图2为本发明磁耦合驱动的离心式血泵的结构示意图；

图3为本发明磁耦合驱动的离心式血泵中转子的结构示意图；

图4为本发明磁耦合驱动的离心式血泵中转子的结构示意图；

其中，100、磁耦合驱动的离心式血泵；200、转子；1、进液管；2、泵壳；3、上盖板；301、吸液孔；4、叶轮；41、离心叶片；411、叶尖部；412、叶根部；5、下盖板；6、第一支撑轴；7、第二支撑轴；8、上空腔间隙；9、侧壁间隙；10、下空腔间隙；11、支撑叶片；12、抽吸孔；13、出液管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种磁耦合驱动的离心式血泵，以解决上述现有技术存在的问题，提高血泵运行的平稳性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1至图4所示，本实施例提供一种磁耦合驱动的离心式血泵100，包括泵壳2和转子200。

其中，泵壳2具有内腔，泵壳2的一端设置有进液管1，泵壳2的侧部设置有出液管13，进液管1和出液管13分别与泵壳2中的内腔相通；于本实施例中采用蜗壳作为泵壳2。转子200设置在上述泵壳2的内腔中。

具体的，转子200包括依次连接且同轴设置的上盖板3、叶轮4和下盖板5，且上盖板3较下盖板5靠近进液管1；上盖板3的中心设置有吸液孔301，吸液孔301正对进液管1与泵壳2的连接口；叶轮4的中心具有轮眼，叶轮4包括多个以轮眼的轴为中心轴周向分布的离心叶片41，轮眼即指叶轮4的中心空腔部，离心叶片41为中间厚两端薄的香蕉形叶片，采用中间厚两端薄的香蕉形叶片可以减小叶轮4进出口因有效过流面积狭窄而产生的非生理剪切力和对血液的损伤；离心叶片41的包角大于等于90°，离心叶片41的包角大于等于90°，可以起到规范叶轮4中流动的作用，避免叶轮4中因流动分离而产生的流动滞止区，从而避免血栓的形成。

任意一个离心叶片41从通孔的外沿向下盖板5的外周呈放射状延伸，伸出下盖板5的外周，即离心叶片41的叶根部412伸出上盖板3与下盖板5之间的间隙，一方面可以增加离心叶片41的做功能力，提高血泵输出的压差；另一方面，可以增加进入二次流道的血流的速度，避免血液在二次流道中因流动缓慢而导致的血栓发生。

离心叶片41的顶端与上盖板3密封连接，离心叶片41的底端与下盖板5密封连接。离心叶片41包括靠近下盖板5中心的通孔的一端为叶尖部411，远离下盖板5中心的通孔的一端为叶根部412，上盖板3呈锥形，叶尖部411的高度高于叶根部412的高度。于本实施例中，离心叶片41的叶根部412伸出下盖板5的外周，在实际应用中，也可以根据实际需要使得离心叶片41的叶根部412仅仅位于下盖板5的外周边缘，即选择使离心叶片41远离下盖板5中心的通孔的一端不伸出下盖板5。

上盖板3与泵壳2的内壁之间形成有上空腔间隙8，转子200的侧部与泵壳2的内壁之间形成有侧壁间隙9，下盖板5与泵壳2的内壁之间形成有下空腔间隙10，上空腔间隙8、侧壁间隙9及下空腔间隙10依次相通。

下盖板5的中心设置有通孔，吸液孔301、轮眼及通孔同轴；通孔的中心设有第一支撑轴6，第一支撑轴6与通孔同轴，第一支撑轴6的侧壁通过支撑叶片11与下盖板5连接，支撑叶片11一端与第一支撑轴6的侧壁固连，另一端与通孔的侧壁固连，支撑叶片11的底端低于下盖板5的底面，即支撑叶片11的底端伸入下空腔间隙10，且支撑叶片11的底部设置有位于下盖板5下方的第一延长叶片部14和位于第一支撑轴6下方的第二延长叶片部15，第一延长叶片部14的顶端与下盖板5的底面固连，第二延长叶片部15的顶端与第一支撑轴6的底面固连(参照图4)；下盖板5上还设置有多个以通孔的轴为中心轴周向分布的抽吸孔12，上盖板3与下盖板5之间的腔体通过抽吸孔12与下空腔间隙10连通；抽吸孔12为直孔，抽吸孔12的轴向与通孔的轴向平行。

于本实施例中，支撑叶片11为多个，支撑叶片11采用直叶片或弯曲叶片，全部支撑叶片11沿第一支撑轴6的周向均匀分布；泵壳2中固设有第二支撑轴7，第一支撑轴6与第二支撑轴7转动配合。下盖板5中内置有内部驱动磁铁；内部驱动磁铁用于与磁耦合驱动电机中的外部驱动磁铁进行耦合，从而使得磁耦合驱动电机能够驱动转子200转动。

抽吸孔12的设置，能够加强对下空腔间隙10中血液的抽吸，促进下空腔和第一支撑轴6附近血液的流动；使得支撑叶片11的底端低于下盖板5的底面以及支撑叶片11上第一延长叶片部14、第二延长叶片部15的设置能够进一步增加第一支撑轴6附近和下空腔间隙10中的血液的流速，由上空腔间隙8、侧壁间隙9和下空腔间隙10形成的二次流道内的血液流速提高能够避免下空腔和支撑轴附近血液淤积和血栓的形成，还能够将二次流道内的压力转换为速度能，从而减小下空腔间隙10对转子200的产生的向上的升力，改善转子200的动平衡。

对于离心叶片41，需要强调的是，任意一个离心叶片41从叶尖部411靠近上盖板3的一端至叶尖部411的另一端与通孔的中心轴的垂直距离逐渐减小。使得离心叶片41的叶尖部411靠近上盖板3的一端叶尖部411的另一端与通孔的中心轴的垂直距离逐渐减小可以保证较多的流量被吸入叶轮4流道，减小了进入轮毂通孔中的流量。

于本实施例中，吸液孔301为一圆形通孔，吸液孔301的直径大于下盖板5中心的通孔的直径。使得下盖板5中心的通孔的直径小于上盖板3上的吸液孔301的直径，能够在保证对支撑轴的冲刷的前提下，减小进入下盖板5中心的通孔的主流流量；一方面可以减小流动损失，另一方向可以减小主流与二次流的撞击导致的血液损伤。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种磁耦合驱动的离心式血泵，其特征在于，包括：

泵壳，所述泵壳具有内腔，所述泵壳的一端设置有进液管，所述泵壳的侧部设置有出液管，所述进液管和所述出液管分别与所述内腔相通；

转子，所述转子设置在所述内腔中；所述转子包括依次连接且同轴设置的上盖板、叶轮和下盖板，且所述上盖板较所述下盖板靠近所述进液管；

所述上盖板的中心设置有吸液孔；所述上盖板与所述泵壳的内壁之间形成有上空腔间隙，所述转子的侧部与所述泵壳的内壁之间形成有侧壁间隙，所述下盖板与所述泵壳的内壁之间形成有下空腔间隙，所述上空腔间隙、所述侧壁间隙及所述下空腔间隙依次相通；

所述下盖板中内置有内部驱动磁铁；所述下盖板的中心设置有与所述吸液孔同轴的通孔，所述通孔的中心设有第一支撑轴，所述第一支撑轴的侧壁通过支撑叶片与所述下盖板连接；所述下盖板上还设置有多个以所述通孔的轴为中心轴周向分布的抽吸孔，所述上盖板与所述下盖板之间的腔体通过所述抽吸孔与所述下空腔间隙连通。

2.根据权利要求1所述的磁耦合驱动的离心式血泵，其特征在于：所述叶轮包括多个以所述通孔的轴为中心轴周向分布的离心叶片，所述离心叶片为中间厚两端薄的香蕉形叶片，所述离心叶片的包角大于等于90°，任意一个所述离心叶片从所述通孔的外沿向所述下盖板的外周呈放射状延伸；所述离心叶片的顶端与所述上盖板密封连接，所述离心叶片的底端与所述下盖板密封连接。

3.根据权利要求2所述的磁耦合驱动的离心式血泵，其特征在于：所述离心叶片靠近所述通孔的一端为叶尖部，所述离心叶片远离所述通孔的一端为叶根部，所述上盖板呈锥形，所述叶尖部的高度高于所述叶根部的高度；所述叶根部位于所述下盖板外周边缘或伸出所述下盖板的外周。

4.根据权利要求3所述的磁耦合驱动的离心式血泵，其特征在于：从所述叶尖部靠近所述上盖板的一端至所述叶尖部的另一端与所述通孔的中心轴的垂直距离逐渐减小。

5.根据权利要求1所述的磁耦合驱动的离心式血泵，其特征在于：所述吸液孔为一圆形通孔，所述吸液孔的直径大于所述通孔的直径。

6.根据权利要求1所述的磁耦合驱动的离心式血泵，其特征在于：所述抽吸孔为直孔，所述抽吸孔的轴向与所述通孔的轴向平行。

7.根据权利要求1所述的磁耦合驱动的离心式血泵，其特征在于：所述支撑叶片为多个，所述支撑叶片为直叶片或弯曲叶片；所述支撑叶片沿所述第一支撑轴的周向均匀分布；所述泵壳中固设有第二支撑轴，所述第一支撑轴与所述第二支撑轴转动配合；

所述支撑叶片的底端伸入所述下空腔间隙，所述支撑叶片的底部设置有位于所述下盖板下方的第一延长叶片部和位于所述第一支撑轴下方的第二延长叶片部，所述第一延长叶片部的顶端与所述下盖板的底面固连，所述第二延长叶片部的顶端与所述第一支撑轴的底面固连。

8.根据权利要求1所述的磁耦合驱动的离心式血泵，其特征在于：所述内部驱动磁铁用于与磁耦合驱动电机中的外部驱动磁铁进行耦合，从而使得所述磁耦合驱动电机能够驱动所述转子转动。

9.根据权利要求1所述的磁耦合驱动的离心式血泵，其特征在于：所述吸液孔正对所述进液管与所述泵壳的连接口。

10.根据权利要求1所述的磁耦合驱动的离心式血泵，其特征在于：所述泵壳采用蜗壳。

Images