CN116966413A - 血泵及心脏辅助装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种血泵及心脏辅助装置，血泵包括外壳及设置于外壳内的驱动结构与叶轮，驱动结构包括转轴、滑动轴承及滚动轴承，所转轴的一端与所述叶轮连接，滑动轴承及滚动轴承均与所述外壳固定连接，滑动轴承设有轴孔，滑动轴承通过轴孔套设于所述转轴靠近所述叶轮的一端，轴孔与转轴之间形成有间隙，滚动轴承套设于转轴远离叶轮的一端。通过混合轴承支撑方案，可实现转轴径向稳定旋转；而且滑动轴承的轴孔与转轴之间形成有间隙，在该间隙存在液体润滑条件下，当转轴发生径向偏移时会受到被挤压液体提供的径向回复力，保证转轴居中旋转，避免传统双滚动轴承方案存在的轴承与转轴装配困难以及双滚动轴承同轴对中困难的问题。

Description

血泵及心脏辅助装置

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种血泵及心脏辅助装置。

背景技术

经皮冠状动脉介入手术(PCI)是一种常用的治疗冠心病的有效方法。在PCI手术中，患者心脏往往处于不稳定的搏动状态，一般采用在人体心脏植入心脏辅助装置辅助心脏泵血，主要工作原理是将其血泵经主动脉，跨过主动脉瓣，入口窗置于左心室中，出口窗置于主动脉中，通过电机驱动叶轮旋转，将左心室里的血液泵到主动脉中，降低心脏工作负荷，维持血液循环。

传统血泵的电机转轴两端分别设置滚动轴承以将电机转轴支撑于电机外壳中，由于滚动轴承的内圈需要与电机转轴紧配，导致电机转轴两端的两个滚动轴承装配困难；而且由于电机外壳尺寸空间狭小，两个滚动轴承的同轴度难以保证，直接影响血泵的高速运行性能。

发明内容

基于此，有必要针对传统血泵轴承装配困难且难以保证同轴度的问题，提供一种血泵及心脏辅助装置。

一种血泵，包括外壳及设置于所述外壳内的驱动结构与叶轮，所述驱动结构包括转轴、滑动轴承及滚动轴承，所述转轴的一端与所述叶轮连接，所述滑动轴承、所述滚动轴承均与所述外壳固定连接，所述滑动轴承设有轴孔，所述滑动轴承通过所述轴孔套设于所述转轴靠近所述叶轮的一端，所述轴孔与所述转轴之间形成有间隙，所述滚动轴承套设于所述转轴远离所述叶轮的一端。

在其中一实施例中，所述滑动轴承的外壁上设有凹槽，所述凹槽内用于填充粘接材料以使所述滑动轴承固定于所述外壳的内壁。

在其中一实施例中，所述凹槽为绕所述滑动轴承的中心线设置的环形槽或者弧形槽，所述凹槽的截面呈半圆形、方形或者锯齿形；

和/或，所述凹槽包括1个或多个，多个所述凹槽沿所述滑动轴承的轴向间隔设置。

在其中一实施例中，所述间隙为2μm-5μm。

在其中一实施例中，所述滚动轴承包括内圈、外圈及设于外圈与内圈之间的滚珠，所述外圈与内圈通过所述滚珠转动连接，所述内圈与所述转轴远离所述叶轮的一端紧配。

在其中一实施例中，所述外壳包括相连接的第一壳与第二壳，所述第一壳开设有贯穿其壁面的出口窗，所述叶轮位于所述第一壳内，所述滑动轴承与滚动轴承位于所述第二壳内，所述转轴由所述第二壳伸入所述第一壳内与所述叶轮连接。

在其中一实施例中，所述的血泵还包括定子组件与转子组件，所述转子组件固设于所述转轴，所述定子组件具有定子铁芯与定子线圈，所述定子铁芯固设于所述第二壳内，所述定子线圈位于所述转子组件与所述定子铁芯之间。

在其中一实施例中，所述的血泵还包括定子组件与转子组件，所述转子组件固设于所述转轴，所述定子组件具有定子铁芯与定子线圈，所述第二壳包括近端壳体、远端壳体及所述定子铁芯，所述近端壳体与所述远端壳体分别与所述定子铁芯的两端相连，所述定子线圈位于所述转子组件与所述定子铁芯之间，所述远端壳体与所述第一壳连接。

在其中一实施例中，所述滚动轴承采用陶瓷材料制作，所述滚动轴承的轴孔的壁面具有耐磨涂层。

一种心脏辅助装置，包括灌注机构及所述的血泵，所述灌注机构与所述血泵远离所述叶轮的一端连接。

上述血泵及心脏辅助装置，通过在转轴靠近叶轮的一端设置滑动轴承，在转轴远离叶轮的一端设置滚动轴承，通过混合轴承支撑方案，其中滑动轴承和滚动轴承具有径向支撑作用，可实现转轴径向稳定旋转；而且滑动轴承的轴孔与转轴之间形成有间隙，在该间隙存在液体润滑条件下，滑动轴承与转轴被润滑液分开而不发生直接接触，当转轴发生径向偏移时会受到被挤压液体提供的径向回复力，保证转轴居中旋转，该间隙的存在以及滑动轴承滑膜的自对中的性质，避免传统双滚动轴承方案存在的轴承与转轴装配困难以及双滚动轴承同轴对中困难的问题。本申请的滑动轴承为独立零件，单独加工成型，装配在转轴与血泵的外壳之间，加工简单，易于控制滑动轴承的尺寸及间隙；滑动轴承依靠与转轴之间的间隙形成液力滑膜，该间隙的存在降低转轴与轴承的装配难度；而且血泵靠近叶轮的一端采用滑动轴承，由于滑动轴承相较滚动轴承具有更小的轴向间隙，可提高灌注液在该处的灌注压力，降低血液流入驱动结构内部造成血栓形成的风险。

附图说明

图1为本申请一实施例的血泵的剖面示意图；

图2为本申请一实施例的血泵的滑动轴承的示意图；

图3为图2示出的滑动轴承与转轴配合的剖面示意图；

图4为本申请另一实施例的血泵的滑动轴承的示意图；

图5为本申请图4示出的滑动轴承与外壳配合的剖面示意图；

图6为本申请又一实施例的血泵的滑动轴承的示意图；

图7为本申请再一实施例的血泵的滑动轴承的示意图；

图8为本申请其它一实施例的血泵的滑动轴承的示意图。

附图标号说明：

10、外壳；110、第一壳；101、出口窗；120、第二壳；122、近端壳体；124、远端壳体；20、驱动结构；210、转轴；220、滑动轴承；222、轴孔；224、间隙；226、凹槽；230、滚动轴承；240、定子组件；242、定子铁芯；244、定子线圈；250、转子组件；30、叶轮；40、粘接材料；1、空心箭头；2、实心箭头。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

本申请一实施例提供一种心脏辅助装置，包括灌注机构及血泵，所述灌注机构与血泵远离叶轮30的一端连接。灌注机构用于持续地向血泵内输入灌注液。

参照图1，一实施例中，血泵包括外壳10及设置于所述外壳10内的驱动结构20与叶轮30。所述驱动结构20包括转轴210、滑动轴承220及滚动轴承230，所述转轴210的一端与所述叶轮30连接。参照图2、3，所述滑动轴承220及滚动轴承230均与所述外壳10固定连接，所述滑动轴承220设有轴孔222，所述滑动轴承220通过所述轴孔222套设于所述转轴210靠近所述叶轮30的一端，所述轴孔222与所述转轴210之间形成有间隙224。所述滚动轴承230套设于所述转轴210远离所述叶轮30的一端。

在PCI手术时，血泵置于体内，转轴210转动带动叶轮30旋转，将左心室里的血液泵到主动脉中，降低心脏工作负荷，维持血液循环；同时灌注机构持续地向血泵内输入灌注液，灌注液经滑动轴承220的轴孔222与转轴210之间的间隙224流向叶轮30，防止叶轮30泵入的血液由此间隙224进入驱动结构20内部。进一步地，所述外壳10靠近叶轮30的一端的设有贯穿壁面的出口窗101。叶轮30将左心室的血液从出口窗101泵出至主动脉。其中，图1中空心箭头1为血液在血泵内的流动方向，实心箭头2为灌注液在血泵内的流动方向。

本实施例的血泵及心脏辅助装置，通过在转轴210靠近叶轮30的一端设置滑动轴承220，在转轴210远离叶轮30的一端设置滚动轴承230，通过混合轴承支撑方案，其中滑动轴承220和滚动轴承230具有径向支撑作用，可实现转轴210径向稳定旋转；而且滑动轴承220的轴孔222与转轴210之间形成有间隙224，在该间隙224存在液体润滑条件下，滑动轴承220与转轴210被润滑液分开而不发生直接接触，当转轴210发生径向偏移时会受到被挤压液体提供的径向回复力，保证转轴210居中旋转，该间隙224的存在以及滑动轴承220滑膜的自对中的性质，避免传统双滚动轴承230方案存在的轴承与转轴210装配困难以及双滚动轴承230同轴对中困难的问题。通过远端径向滑动轴承220和近端滚动轴承230的混合支撑技术在保证具有对转轴210的轴向和径向支撑作用的同时，滑动轴承220与转轴210之间存在的间隙224可以降低转轴210与轴承的装配难度。其中，“近端”和“远端”是从使用该医疗器械的医生角度来看相对于彼此的元件或动作的相对方位、相对位置、方向，尽管“近端”和“远端”并非是限制性的，但是“近端”通常指该医疗设备在正常操作过程中靠近医生的一端，而“远端”通常是指首先进入患者体内的一端。

相比传统的双滚动轴承230方案存在血液进入血泵内部风险，因为滚动轴承230的滚珠之间间隙224较大，存在血液进入滚动轴承230，并被轴承打碎形成血栓的风险，即使采用液体持续的从血泵近端灌注到血泵远端，但由于滚动轴承230滚珠间隙224较大，灌注液在较大间隙224处无法维持较高灌注压力，很难起到抵抗血液进入血泵的作用。本实施例的血泵靠近叶轮30的一端采用滑动轴承220，由于滑动轴承220相较滚动轴承230具有更小的轴向间隙224，可提高灌注液在该处的灌注压力，降低血液流入驱动结构20内部造成血栓形成的风险。

相比传统将血泵壳体作为滑动轴承220的一部分与轴共同给构成滑动轴承220的方案，其不仅对血泵壳体的材料硬度及成形提出更高的要求，而且滑动轴承220的部分间隙224约束在2μm以下，尺寸小，加工困难，且容易造成转轴210在该处与外壳10卡死。本实施例的血泵的滑动轴承220为独立零件，单独加工成型，装配在转轴210与血泵的外壳10之间，加工简单，易于控制滑动轴承220的尺寸及间隙224；滑动轴承220依靠与转轴210之间的间隙224形成液力滑膜，该间隙224的存在降低转轴210与轴承的装配难度。

参照图3，可选地，在其中一实施例中，所述间隙224为2μm-5μm。本申请所提出的滑动轴承220依据用于人工心脏血泵这一特殊用途，为避免血细胞进入轴承和驱动结构20内腔，对该滑动轴承220与转轴210之间的间隙224进行了限定。该滑动轴承220与转轴210所构成的间隙224沿轴向可为均匀间隙224也可为非均匀间隙224。考虑到人体血液中的红细胞直径7μm-8.5μm，以及使灌注液在间隙224处维持较高灌注压力，为防止血液进入轴承，造成血细胞破坏，形成血栓风险，将滑动轴承220与转轴210之间的间隙224的径向长度限定为2μm-5μm。比如，间隙224为3μm、4μm等。

可选地，在其中一实施例中，所述滚动轴承230采用陶瓷材料制作，所述滚动轴承230的轴孔222的壁面具有耐磨涂层。滑动轴承220材质可选用陶瓷或其他高耐磨性材料，为提高轴承耐磨性，滑动轴承220内表面可做进一步耐磨涂层处理形成耐磨涂层，比如DLC涂层等。滑动轴承220采用陶瓷等高耐磨材料，提高滑动轴承220耐磨性，减少微粒产生，保证转轴210高速运行的安全、可靠和稳定。

进一步地，在其中一实施例中，所述滚动轴承230包括内圈、外圈及设于外圈与内圈之间的滚珠，所述外圈与内圈通过所述滚珠转动连接，所述内圈与所述转轴210远离所述叶轮30的一端紧配。转轴210转动过程中，滚动轴承230的内圈随转轴210的近端转动，滚动轴承230的外圈不发生转动，给转轴210的近端提供径向支撑，使其转动平稳；转轴210的远端与滑动轴承220之间存在间隙224，滑动轴承220不随转轴210转动，由于间隙224处可通过灌注液形成滑膜，当转轴210的远端发生径向偏移时可受到被挤压液体提供的径向回复力，保证转轴210居中旋转，给转轴210的远端提供径向支撑，使其转动平稳。

在其中一实施例中，所述外壳10包括相连接的第一壳110与第二壳120，所述第一壳110开设有贯穿其壁面的出口窗101，所述叶轮30位于所述第一壳110内。所述滑动轴承220与滚动轴承230位于所述第二壳120内，所述转轴210由所述第二壳120伸入所述第一壳110内与所述叶轮连接。远端的血液在叶轮30的作用下进入第一壳110后由出口窗101泵出，灌注液灌注至第二壳120内由出口窗101流出，灌注液具有一定的灌注压力，大于叶轮30处血液的压力，避免第一壳110的血液进入第二壳120。灌注液在第二壳120内流动可带走驱动结构产生的热量，保证血泵工作的安全性及可靠性。灌注液可采用生理盐水或葡萄糖溶液等对血液无害的液体。

进一步地，在其中一实施例中，所述血泵还包括定子组件240及转子组件250，所述转子组件250固设于所述转轴210。所述定子组件240具有定子铁芯242与定子线圈244，所述定子铁芯242固设于所述第二壳120，所述定子线圈244位于所述转子组件250与所述定子铁芯242之间。即第二壳120作为独立于定子铁芯242的零件，置于定子铁芯212、定子线圈244及驱动机构外侧。在其他实施例中，所述第二壳120包括近端壳体122、远端壳体124及所述定子铁芯242。所述近端壳体122与所述远端壳体124分别与所述定子铁芯242的两端相连。所述定子线圈244位于所述转子组件250与所述定子铁芯242之间，所述远端壳体124与所述第一壳110连接。即定子铁芯242作为第二壳120的一部分，与两端的近端壳体122和所述远端壳体124共同组成置于定子线圈244及驱动机构外侧的第二壳120。如此设置，可减小血泵的体积，或者在不增大血泵体积的前提下，增大血泵内部的空间大小，便于优化血泵结构与性能。

在其中一实施例中，所述定子线圈244远离所述叶轮30的一端通过电缆与外部控制器连接。转子组件250与定子组件240可通过现有技术的原理实现对转轴210的驱动，在外部控制器的控制下驱动转轴210及与之连接的叶轮30高速旋转，叶轮30将从远端进入第一壳110内的血液由出口窗101泵射出去。由作用力与反作用力的关系可知，转轴210会受到与血液流动方向相反的作用力。通过配合或者胶水粘接将近端滚动轴承230内圈与转轴210进行紧密连接，利用滚动轴承230的轴向承载能力，实现对血流反作用力的抵抗，保证转轴210在轴向上的平衡和稳定。

所述外壳10靠近叶轮30的一端的设有贯穿壁面的出口窗101；出口窗101绕外壳10周向设有多个。进一步地，所述外壳10远离叶轮30的一端设有灌注液流入口，灌注液由灌注液流入口进入外壳10内，依次沿滚动轴承230的滚珠之间、定子240与转子250之间及滑动轴承220与转轴210之间的空隙流至出口窗101流出外壳10。

参照图4、5，在其中一实施例中，所述滑动轴承220的外壁上设有凹槽226，所述凹槽226内用于填充粘接材料40以使所述滑动轴承220固定于所述外壳10的内壁。凹槽226中添加粘接材料40，将滑动轴承220沿轴向推进外壳10内腔中，当粘接材料40固化，滑动轴承220与外壳10牢固地粘接一起。滑动轴承220具有凹槽226结构，便于实现滑动轴承220与外壳10的粘接固定。

可选地，在其中一实施例中，所述凹槽226为绕所述滑动轴承220的中心线设置的环形槽或者弧形槽。固定用的凹槽226可为沿圆周方向360°连续，也可断续分布。参照图6、7，所述凹槽226的截面呈半圆形、方形或者锯齿形。图6示出了带方形凹槽226的滑动轴承220的示意图；图7示出了带半圆形凹槽226的滑动轴承220的示意图。

可选地，所述凹槽226包括1个或多个，多个所述凹槽226沿所述滑动轴承220的轴向间隔设置。图7示出了带双半圆形凹槽226的滑动轴承220的示意图。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种血泵，其特征在于，包括外壳及设置于所述外壳内的驱动结构与叶轮，所述驱动结构包括转轴、滑动轴承及滚动轴承，所述转轴的一端与所述叶轮连接，所述滑动轴承、所述滚动轴承均与所述外壳固定连接，所述滑动轴承设有轴孔，所述滑动轴承通过所述轴孔套设于所述转轴靠近所述叶轮的一端，所述轴孔与所述转轴之间形成有间隙，所述滚动轴承套设于所述转轴远离所述叶轮的一端。

2.根据权利要求1所述的血泵，其特征在于，所述滑动轴承的外壁上设有凹槽，所述凹槽内用于填充粘接材料以使所述滑动轴承固定于所述外壳的内壁。

3.根据权利要求2所述的血泵，其特征在于，所述凹槽为绕所述滑动轴承的中心线设置的环形槽或者弧形槽，所述凹槽的截面呈半圆形、方形或者锯齿形；

和/或，所述凹槽包括1个或多个，多个所述凹槽沿所述滑动轴承的轴向间隔设置。

4.根据权利要求3所述的血泵，其特征在于，所述间隙为2μm-5μm。

5.根据权利要求1-4任一项所述的血泵，其特征在于，所述滚动轴承包括内圈、外圈及设于外圈与内圈之间的滚珠，所述外圈与内圈通过所述滚珠转动连接，所述内圈与所述转轴远离所述叶轮的一端紧配。

6.根据权利要求1-4任一项所述的血泵，其特征在于，所述外壳包括相连接的第一壳与第二壳，所述第一壳开设有贯穿其壁面的出口窗，所述叶轮位于所述第一壳内，所述滑动轴承与滚动轴承位于所述第二壳内，所述转轴由所述第二壳伸入所述第一壳内与所述叶轮连接。

7.根据权利要求6所述的血泵，其特征在于，所述血泵还包括定子组件与转子组件，所述转子组件固设于所述转轴，所述定子组件具有定子铁芯与定子线圈，所述定子铁芯固设于所述第二壳内，所述定子线圈位于所述转子组件与所述定子铁芯之间。

8.根据权利要求6所述的血泵，其特征在于，所述的血泵还包括定子组件与转子组件，所述转子组件固设于所述转轴，所述定子组件具有定子铁芯与定子线圈，所述第二壳包括近端壳体、远端壳体及所述定子铁芯，所述近端壳体与所述远端壳体分别与所述定子铁芯的两端相连，所述定子线圈位于所述转子组件与所述定子铁芯之间，所述远端壳体与所述第一壳连接。

9.根据权利要求1-4任一项所述的血泵，其特征在于，所述滚动轴承采用陶瓷材料制作，所述滚动轴承的轴孔的壁面具有耐磨涂层。

10.一种心脏辅助装置，其特征在于，包括灌注机构及权利要求1-9任一项所述的血泵，所述灌注机构与所述血泵远离所述叶轮的一端连接。