CN117159911A - 一种心室辅助导管泵 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种能量损耗小且泵送流量高、扬程大的心室辅助导管泵，包括电机和血流通道，电机的远端电机轴上同轴固定有叶轮且叶轮位于血流通道内，电机驱动叶轮转动将血液从血流通道的入口吸入并从出口泵出，电机与叶轮之间设置有导流部，所述的导流部包括锥柱状的导流定子和布设在导流定子外周面上的导叶，导叶的延伸方向为螺旋形，且导叶的扭转方向与叶轮的叶片的扭转方向相反。在电机与叶轮之间设置有导流部，由于在叶片出口处血液会沿第二扭转方向旋转，由于导叶在远端也是沿第二扭转方向扭转，即与血液的旋转方向一致，起到了承接血液并导流的作用，避免了血液流出叶轮后与导叶撞击，扰乱流场，减少了不必要的能量消耗。

Description

一种心室辅助导管泵

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种心室辅助导管泵。

背景技术

导管泵作为心室辅助装置的一种，可以经皮引入心脏中并且可以被构造为通过血液的循环泵送或连续泵送来辅助或代替自然的心脏泵功能，为心源性休克和急性心力衰竭提供血流动力支持。导管泵包括连接外部支持装置的导管、电机、叶轮、套管、猪尾管、血液流入口和血液流出口等。在使用时，猪尾管和带有血液流入口的部分套管伸入到左心室中，血液流出口、电机等部件位于主动脉管中，电机工作带动叶轮转动，将左心室中的血液输送到主动脉管中。心室辅助装置的叶轮需要保证尺寸小的同时又要达到足够的流量帮助心室辅助装置维持患者的生命体征，叶轮的高速旋转会使血液在尾部产生剧烈旋转的流场，消耗太多能量，因此减少因旋转产生的速度损耗是行业内亟待解决的一大难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种能量损耗小且泵送流量高、扬程大的心室辅助导管泵。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种心室辅助导管泵，包括电机和血流通道，电机的远端电机轴上同轴固定有叶轮且叶轮位于血流通道内，电机驱动叶轮转动将血液从血流通道的入口吸入并从出口泵出，电机与叶轮之间设置有导流部，所述的导流部包括锥柱状的导流定子和布设在导流定子外周面上的导叶，导叶的延伸方向为螺旋形，且导叶的扭转方向与叶轮的叶片的扭转方向相反。

所述的导叶入口切线与轴线的夹角为α，α为35°-45°，导叶的出口切线与轴线的夹角为β，β为40°-50°。

所述的导叶的数量和叶片的数量互质。

所述的导叶设置有3个，叶轮的叶片设置有2个。

导叶入口所在轴面和出口所在轴面的夹角为导叶偏转角θ，所述导叶偏转角θ的角度为55°-65°。

导叶的外缘面是平面，导叶的厚度d自远端向近端逐渐变小，d的取值范围为0.6mm-0.8mm。

所述的导流定子自远端向近端依次包括第一锥柱段、第二锥柱段、第三锥柱段和第四锥柱段，且四个锥柱段的曲率相异；

其中第一锥柱段和第三锥柱段的外缘型线为直线，且第一锥柱段的斜率大于第三锥柱段的斜率；

第二锥柱段的外缘型线为内凹的弧线，且该弧线的曲率中心位于导流定子外部，第四锥柱段的外缘型线为外凸的弧线，且该弧线的曲率中心位于导流定子内部。

导流定子的轴向长度为L，L的取值范围为3.4mm-3.8mm；第一锥柱段的轴向长度为L1，L1的取值范围为0.32mm-0.36mm；第二锥柱段的轴向长度为L2，L2的取值范围为0.30mm-0.4mm；第三锥柱段的轴向长度为L3，L3的取值范围为1.8mm-2.2mm；第四锥柱段的轴向长度为L4，L4的取值范围为0.8mm-1.2mm。

第一锥柱段的远端直径为D1，D1与叶轮的轮毂近端直径相等，第四锥柱段的近端直径为D2，D2与电机壳体远端直径相等。

所述的导流部为不锈钢材质，导流定子的近端向电机方向延伸有插管，插管插置于电机远端的插孔内构成插接配合，插管与导流定子近端形成的台阶与壳体端部相抵。

所述的导流部为环氧树脂材料，且导流部与电机的壳体一体成型。

导流定子远端与叶轮近端之间留有间隙，该间隙为所述导流定子直径的0.03～0.1倍。

所述的血流通道包括套管，套管的远端连接有血液流入笼、近端连接有血液流出笼，血液流出笼罩设在叶轮和导流部的外部，血液流出笼的过流窗口两侧的支柱与导叶位置对应且扭转方向相同，血液流入笼的远端连接有猪尾管，电机的近端连接有导管。

上述方案中，在电机与叶轮之间设置有导流部，我们把叶片的扭转方向定义为第一扭转方向，把导叶的扭转方向定义为第二扭转方向，由于在叶片出口处血液会沿第二扭转方向旋转，由于导叶在远端也是沿第二扭转方向扭转，即与血液的旋转方向一致，起到了承接血液并导流的作用，避免了血液流出叶轮后与导叶撞击，扰乱流场，减少了不必要的能量消耗。

附图说明

图1为导管泵的整体结构示意图；

图2为电机、叶轮、导流部的结构示意图；

图3为电机、导流部的结构示意图；

图4为导流部的主视图；

图5为导流部的左视图。

具体实施方式

为了便于理解，首先我们对下文中所涉及到的方位进行定义：“近端”、“近侧”指的是临近操作者/医生的一侧，“远端”、“远侧”指的是远离操作者/医生的一侧即临近心脏的一侧，下面结合图1-图5对本发明作进一步详细论述。

如图1所示，一种心室辅助导管泵，包括电机10和血流通道20，电机10的远端电机轴11上同轴固定有叶轮30且叶轮30位于血流通道20内，电机10驱动叶轮30转动将血液从血流通道20的入口吸入并从出口泵出，电机10与叶轮30之间设置有导流部40，所述的导流部40包括锥柱状的导流定子41和布设在导流定子41外周面上的导叶42，导叶42的延伸方向为螺旋形，且导叶42的扭转方向与叶轮30的叶片31的扭转方向相反。在电机10与叶轮30之间设置有导流部40，为了便于说明，我们把叶片31的扭转方向定义为第一扭转方向，把导叶42的扭转方向定义为第二扭转方向，由于在叶片31出口处血液会沿第二扭转方向旋转，由于导叶42在远端也是沿第二扭转方向扭转，即与血液的旋转方向一致，起到了承接血液并导流的作用，避免了血液流出叶轮30后与导叶42撞击，扰乱流场，减少了不必要的能量消耗。

作为本发明的优选方案，所述的导叶42入口切线与轴线的夹角为α，α为35°-45°，与叶轮30的叶片31出口端的出口夹角保持一致，能够更好的将血流引导至导流部40内，导叶42的出口切线与轴线的夹角为β，β为40°-50°。

所述的导叶42的数量和叶片31的数量互质，能够降低导叶42上的不稳定力。

优选的，所述的导叶42设置有3个，叶轮30的叶片31设置有2个，如果将数量设置的太多则会影响血液泵送量。

导叶42入口所在轴面和出口所在轴面的夹角为导叶偏转角θ，所述导叶偏转角θ的角度为55°-65°。与叶轮30的设计原理相似，导叶偏转角θ取值太小，易造成高压情况下，流量达不到要求，导叶偏转角θ取值太大，易造成低压情况下，流量偏小。

因为导叶42的外周是套设血液流出笼23的，为了与血液流出笼的支柱配合，导叶42的外缘面是平面，这样导叶42的平面就可以与支柱的内壁贴合，便于胶粘或者焊接，保证两者连接的可靠性，进而保证经导叶42引导的血液能够毫无阻力的从血液流出笼23的过流窗口流出，减少能量损失，进一步提升泵血流量、流速以及扬程。导叶42的厚度d自远端向近端逐渐变小，d的取值范围为0.6mm-0.8mm。

为了更好地引导血液流动，降低能量损失，我们对导流定子41的外缘型线做了进一步的优化设计：所述的导流定子41自远端向近端依次包括第一锥柱段411、第二锥柱段412、第三锥柱段413和第四锥柱段414，且四个锥柱段的曲率相异；

其中第一锥柱段411和第三锥柱段413的外缘型线为直线，且第一锥柱段411的斜率大于第三锥柱段413的斜率，引导血流向外扩散；

第二锥柱段412的外缘型线为内凹的弧线，且该弧线的曲率中心位于导流定子41外部，第四锥柱段414的外缘型线为外凸的弧线，且该弧线的曲率中心位于导流定子41内部。

进一步的，导流定子41的轴向长度为L，L的取值范围为3.4mm-3.8mm；第一锥柱段411的轴向长度为L1，L1的取值范围为0.32mm-0.36mm；第二锥柱段412的轴向长度为L2，L2的取值范围为0.30mm-0.4mm；第三锥柱段413的轴向长度为L3，L3的取值范围为1.8mm-2.2mm；第四锥柱段414的轴向长度为L4，L4的取值范围为0.8mm-1.2mm。

第一锥柱段411的远端直径为D1，D1与叶轮30的轮毂32近端直径相等，叶轮30和导流部40的衔接顺畅，方便了血液流入导流部40，减少了血液进入导流部40时的能量消耗。第四锥柱段414的近端直径为D2，D2与电机10壳体远端直径相等，这样血液流经导流部40时能够沿导流部40的侧面流出，减少能量损耗的同时，扬程较大。

导流部40与电机10的连接方式至少具备以下两种方式：

第一种，所述的导流部40为不锈钢材质，导流定子41的近端向电机10方向延伸有插管43，插管43插置于电机10远端的插孔内构成插接配合，插管42与导流定子41近端形成的台阶与壳体12端部相抵。这种方式下，由于导流部40和血液流出笼23均为金属件，因此两者可以通过激光焊接的方式进行固定，连接可靠，一方面叶轮30不会与血液流出笼23内壁发生碰撞，另一方面还能够保证电机10的顺畅转动。

第二种，所述的导流部40为环氧树脂材料，且导流部40与电机10的壳体一体成型。导流部40可以与电机10的壳体一起灌胶成型，工艺简单，由于导流部40为环氧树脂材料，而血液流出笼23为金属件，因此血液流出笼23需要通过胶水粘接在电机10的壳体上。

导流定子41远端与叶轮30近端之间留有间隙，该间隙为所述导流定子41直径的0.03～0.1倍。有一定的间隙，保证了叶片31和导叶42之间不会互相影响，并且间隙没有过长，保证了血液流出叶片31后能够很好的与导叶42衔接，继续沿导叶42方向流动。

所述的血流通道20包括套管21，套管21的远端连接有血液流入笼22、近端连接有血液流出笼23，血液流出笼23罩设在叶轮30和导流部40的外部，血液流出笼23的过流窗口两侧的支柱与导叶42位置对应且扭转方向相同，血液流入笼22的远端连接有猪尾管50，电机10的近端连接有导管60。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (13)

1.一种心室辅助导管泵，包括电机（10）和血流通道（20），电机（10）的远端电机轴（11）上同轴固定有叶轮（30）且叶轮（30）位于血流通道（20）内，电机（10）驱动叶轮（30）转动将血液从血流通道（20）的入口吸入并从出口泵出，其特征在于：电机（10）与叶轮（30）之间设置有导流部（40），所述的导流部（40）包括锥柱状的导流定子（41）和布设在导流定子（41）外周面上的导叶（42），导叶（42）的延伸方向为螺旋形，且导叶（42）的扭转方向与叶轮（30）的叶片（31）的扭转方向相反。

2.根据权利要求1所述的心室辅助导管泵，其特征在于：所述的导叶（42）入口切线与轴线的夹角为α，α为35°-45°，导叶（42）的出口切线与轴线的夹角为β，β为40°-50°。

3.根据权利要求1所述的心室辅助导管泵，其特征在于：所述的导叶（42）的数量和叶片（31）的数量互质。

4.根据权利要求3所述的心室辅助导管泵，其特征在于：所述的导叶（42）设置有3个，叶轮（30）的叶片（31）设置有2个。

5.根据权利要求4所述的心室辅助导管泵，其特征在于：导叶（42）入口所在轴面和出口所在轴面的夹角为导叶偏转角θ，所述导叶偏转角θ的角度为55°-65°。

6.根据权利要求1所述的心室辅助导管泵，其特征在于：导叶（42）的外缘面是平面，导叶（42）的厚度d自远端向近端逐渐变小，d的取值范围为0.6mm-0.8mm。

7.根据权利要求1所述的心室辅助导管泵，其特征在于：所述的导流定子（41）自远端向近端依次包括第一锥柱段（411）、第二锥柱段（412）、第三锥柱段（413）和第四锥柱段（414），且四个锥柱段的曲率相异；

其中第一锥柱段（411）和第三锥柱段（413）的外缘型线为直线，且第一锥柱段（411）的斜率大于第三锥柱段（413）的斜率；

第二锥柱段（412）的外缘型线为内凹的弧线，且该弧线的曲率中心位于导流定子（41）外部，第四锥柱段（414）的外缘型线为外凸的弧线，且该弧线的曲率中心位于导流定子（41）内部。

8.根据权利要求7所述的心室辅助导管泵，其特征在于：导流定子（41）的轴向长度为L，L的取值范围为3.4mm-3.8mm；第一锥柱段（411）的轴向长度为L1，L1的取值范围为0.32mm-0.36mm；第二锥柱段（412）的轴向长度为L2，L2的取值范围为0.30mm-0.4mm；第三锥柱段（413）的轴向长度为L3，L3的取值范围为1.8mm-2.2mm；第四锥柱段（414）的轴向长度为L4，L4的取值范围为0.8mm-1.2mm。

9.根据权利要求7所述的心室辅助导管泵，其特征在于：第一锥柱段（411）的远端直径为D1，D1与叶轮（30）的轮毂（32）近端直径相等，第四锥柱段（414）的近端直径为D2，D2与电机（10）壳体远端直径相等。

10.根据权利要求1所述的心室辅助导管泵，其特征在于：所述的导流部（40）为不锈钢材质，导流定子（41）的近端向电机（10）方向延伸有插管（43），插管（43）插置于电机（10）远端的插孔内构成插接配合，插管（42）与导流定子（41）近端形成的台阶与壳体（12）端部相抵。

11.根据权利要求1所述的心室辅助导管泵，其特征在于：所述的导流部（40）为环氧树脂材料，且导流部（40）与电机（10）的壳体一体成型。

12.根据权利要求7所述的心室辅助导管泵，其特征在于：导流定子（41）远端与叶轮（30）近端之间留有间隙，该间隙为所述导流定子（41）直径的0.03～0.1倍。

13.根据权利要求1所述的心室辅助导管泵，其特征在于：所述的血流通道（20）包括套管（21），套管（21）的远端连接有血液流入笼（22）、近端连接有血液流出笼（23），血液流出笼（23）罩设在叶轮（30）和导流部（40）的外部，血液流出笼（23）的过流窗口两侧的支柱与导叶（42）位置对应且扭转方向相同，血液流入笼（22）的远端连接有猪尾管（50），电机（10）的近端连接有导管（60）。