CN213116830U - 泵转子 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种泵转子，包括：转轴和叶片；叶片的叶根以圆柱螺旋线方式固定于转轴的周缘上；叶片沿叶片高度方向分成两层以上，为两层以上中的每一层设计叶片参数；叶片在叶片前缘从叶根到叶尖进口安装角不同；叶片前缘设置有掠型部分，叶片的掠角定义为叶片前缘沿叶片高度方向曲线与径向的夹角，两层以上中的每一层的掠角在掠角范围内取值，并连接成叶片的前缘曲线；设置泵转子的叶轮外壳直径D₂为小于10mm，轮毂比范围设置为0.15～0.75，得到叶根直径D₁，叶片轴向长度L与叶轮外壳直径比值范围为1～2，叶片径向出口高度b与叶轮外壳比值为0～1.5。本申请实施例的泵转子可以使用更低的转速达到相同的压头，减小高转速转子在人体内的风险，防止溶血发生。

Description

泵转子

技术领域

本申请实施例涉及医疗中的泵技术，尤其涉及一种血泵转子。

背景技术

目前，在一些大型手术特别涉及心脏手术时，在保障对心脏进行手术操作的同时，还要使医疗对象的血液正常运转，保证医疗对象的血液正常流通，使医疗对象维持正常的生命体征。

目前常用血泵装置来促使手术中的医疗对象的血液正常流通，即将血泵装置具有血泵的一端等插入医疗对象的心室内，血泵装置的另一端插入心脏的动脉中，通过血泵的运转，将心脏心室内的血液抽向医疗对象的动脉中，从而保证医疗对象的正常血液循环，以在对医疗对象进行心脏相关手术时，仍能使医疗对象的血液正常流通。

但是，目前的血泵装置中的血泵，由于是需泵抽血液，这对泵特别是泵的转子的要求特别高。考虑到血泵需要插置于医疗对象的体内，因此，泵转子的整体尺寸设计的尽量小，使泵转子的尺寸设计较小的一大指标是提升泵转子的泵送效率，如果能使泵转子的泵送效率提升的足够高，则在能满足血液泵送量的情况下，可使泵转子的叶片等尺寸设计的相对较小一些，这样，方便将泵转子更容易插置于医疗对象的体内。

遗憾的是，泵转子的设计中，对泵送效率的研究非常多，但效率提升并不明显。

实用新型内容

有鉴于此，本申请实施例的一个方式提供一种泵转子，能够为医疗对象泵送足够的血液，由于泵送效率较高，泵转子的叶片尺寸即使设计的小一些，转速低一些也能达到对医疗对象的供血泵送效率。

本申请实施例提供一种泵转子，包括：转轴和叶片；所述叶片的叶根以圆柱螺旋线方式固定于所述转轴的周缘上；

所述叶片沿叶片高度方向分成两层以上，为所述两层以上中的每一层设计叶片参数；

所述叶片在叶片前缘从叶根到叶尖进口安装角不同；

所述叶片前缘设置有掠型部分，所述叶片的掠角定义为叶片前缘沿叶片高度方向曲线与径向的夹角，掠角范围为±50°，所述两层以上中的每一层的掠角在所述掠角范围内取值，并连接成所述叶片的前缘曲线；

设置所述泵转子的叶轮外壳直径D₂为小于10mm，轮毂比范围设置为0.15～0.75，得到叶根直径D₁，叶片轴向长度L与所述叶轮外壳直径比值范围为1～2，叶片径向出口高度b与所述叶轮外壳比值为0～1.5；叶尖间隙范围为0.15～1mm，则叶片高度h＝(D₂-D₁-2δ)/2，其中，δ为叶尖间隙。

作为一种实现方式，所述两层以上中的第m层的叶片半径

n为所述两层以上的总层数；

由泵转子设计转速N得到第m层的周向旋转速度

由进口设计流量

得到该层进口轴向速度

在第m层计算叶片进口安装角度为

作为一种实现方式，所述第m层计算叶片进口安装角度取理论计算值α_m±15°。

作为一种实现方式，所述两层以上中的每一层的出口角度β取其与周向夹角范围为30°～90°。

作为一种实现方式，所述两层以上中的每一层的叶片进口安装角沿轴向由α_m至β渐变，构造叶片角φ沿程分布，获得所述两层以上中的每一层的叶片中心线，叶片绕轴包角每一层相同或不同，包角大于等于90°，所述两层以上中的每一层的包角的差值的绝对值最大不超过20°。

作为一种实现方式，所述两层以上中的每一层的叶片中心线叠加厚度分布形成每一层上的叶片曲线，叶片中心线叠加厚度不超过1.5mm。

作为一种实现方式，所述叶片沿径向具有柔性部和硬质部，所述柔性部和所述硬质部一体平滑连接；

所述叶片的柔性部沿径向位于下部，所述叶片的柔性部中的一部分作为叶根以圆柱螺旋线方式固定于所述转轴的周缘上；或者，所述叶片的硬质部沿径向位于下部，所述叶片的硬质部中的一部分作为叶根以圆柱螺旋线方式固定于所述转轴的周缘上。

作为一种实现方式，所述柔性部的材质的弹性模量为8Mpa至80Mpa；所述硬质部的材质的弹性模量为35Mpa至195Mpa，所述柔性部的材质的弹性模量小于所述硬质部的材质的弹性模量。

作为一种实现方式，所述叶片的柔性部和硬质部在所述转轴的径向的长度比为1:8至5:1。

作为一种实现方式，所述叶片的柔性部和硬质部在所述转轴的径向的长度比为:10:37、9:26、11:24、4:7或11:14。

本申请实施例的泵转子结构，叶片沿叶片高度方向分成两层以上，所述叶片前缘设置有掠型部分，且叶片在叶片前缘从叶根到叶尖进口安装角不同，这样的泵转子结构的设计，更符合血液在旋转机械中沿径向速度方向不同的变化，增压能力增强，可以使用较小的转速达到相同的压头，减小泵转子因高转速带来的风险，减小溶血的风险。另外，本申请实施例采用有扭有掠式的泵转子设计，小流量时，叶片工作方式无明显差别，但当血泵工作泵血为心脏减缓负担时，本申请实施例的叶片性能最好，例如在转子泵血4L/min流量下，本申请实施例的叶片的压头比无扭有掠叶片的泵送效率提高3％，比有扭无掠叶片的泵送效率提高9.2％，比无扭无掠叶片的泵送效率提高27.5％。这样，在血泵帮助心脏泵血相同压头时，本申请实施例的泵转子可以使用更低的转速达到相同的压头，减小高转速转子在人体内的风险，同时，转速的降低也能使血液的溶血值降低。以有扭无掠转子的转速为28500(rpm：每分钟转数)为基准，本申请实施例的泵转子只需要转速为27800rpm时即可达到相同压头，而转速下降了700rpm，同时溶血值使用计算流体动力学(CFD，Computational FluidDynamics)模拟计算后，相比有扭无掠式泵转子的溶血值下降了1.2％。

附图说明

图1为本申请实施例的泵转子组成结构示意图；

图2为本申请实施例的泵转子的掠式叶片的组成结构示意图；

图3为本申请实施例的泵转子的叶片角沿程分布示意图；

图4为本申请实施例的泵转子的叶片层厚度示意图；

图5为本申请实施例的泵转子的叶片的叶型积叠示意图；

图6为本申请实施例的泵转子的转轴设计曲线示意图；

图7为本申请实施例的纯轴流形式泵转子的组成结构示意图；

图8为本申请实施例的泵转子的叶片的结构示意图；

图9为本申请实施例的泵转子的叶片的结构示意图；

图10为本申请实施例的泵转子压头流量关系对比示意图；

图11为本申请实施例的泵转子溶血值效果示意图。

具体实施方式

以下结合附图，详细阐明本申请实施例技术方案的实质。

对于血泵而言，泵转子中的叶片的叶根与叶尖直径不同，这样，叶根和叶尖处的旋转角速度就不同，因此相对血流速度也就不同，在叶片进口位置采用叶根到叶尖安装角度一样的直叶片无法与血液流动相贴合，易造成流动分离，减小血泵做功能力，增加溶血的风险。人体的血管直径都很细，在血管有限的空间内血泵的转子增压能力很低，这就需要通过转速来增加增压能力，但这种通过转速增加增压的方式会增加泵转子的溶血风险，同时，泵转子高转速时，在人体中也有一定的危险性。

而本申请实施例的泵转子，在叶片前缘使用从叶根到叶尖进口安装角改变的扭式叶片，有助于血流贴合叶片转子，增加血泵做功能力，减小特殊流动结构的产生。并且，本申请实施例的叶片前缘采用掠型叶片设计，从而能大大改进叶片的增压能力，这意味着在相同压头下本申请实施例的掠型泵转子可以使用更低的转速达到相同的压头，这大大降低了泵转子在进行血液泵送时高转速转子在人体内的风险，减小溶血风险。

以下通过具体示例，进一步阐明本申请实施例技术方案的实质。

图1为本申请实施例的泵转子组成结构示意图，如图1所示，本申请实施例的泵转子包括：转轴10和叶片20；所述叶片20的叶根以圆柱螺旋线方式固定于所述转轴10的周缘上；

所述叶片20沿叶片高度方向分成两层以上，为所述两层以上中的每一层设计叶片参数；

所述叶片20在叶片前缘从叶根到叶尖进口安装角不同；

所述叶片20前缘设置有掠型部分30。

如图1所示，由于本申请实施例的泵转子是应用于医疗对象的体内的，因此，确定泵转子的叶轮外壳直径D₂范围小于10mm，轮毂比范围大致可确定为0.15～0.75，这样，可以确定出叶根直径D₁，叶片20的轴向长度L与外壳直径比值范围大致为1～2，叶片20的径向出口高度b与泵转子的外壳直径比值为范围大致为0～1.5，当b为0时，叶轮出口变为轴向出口。本申请实施例中，泵转子在置入医疗对象的体内时，需要将泵转子整体置于一泵转子外壳中，这里的外壳直径即是指容置本申请实施例的泵转子的导入外壳的直径。而该泵转子外壳一般暂时留置于医疗对象的体内，泵转子在泵转子外壳内工作。

本申请实施例的叶片设计如下：

叶尖间隙δ的尺寸取尽可能小，但又不能影响泵转子外壳内表面处的速度分布而加剧溶血，因此，本申请实施例的叶尖间隙δ的尺寸范围大致在0.15～1mm，则叶片高度为h＝(D₂-D₁-2δ)/2。

本申请实施例中，将叶片20沿叶片高度方向分成n层(n>＝2)，在每一层m(1<＝m<＝n)上设计叶片参数。

图2为本申请实施例的泵转子的掠式叶片的组成结构示意图，如图2所示，本申请实施例中，将泵转子的叶片20的掠角

定义为叶片前缘沿叶片高度方向曲线与径向所形成的夹角，正角为前掠，负角为后掠，掠角范围在±50°，叶片的每一层的掠角在这一范围内取值，随后连接成叶片前缘曲线。

本申请实施例中，第m层的叶片20的半径为

由设计转速N(rpm)得到该层上周向旋转速度

由进口设计流量

得到该层进口轴向速度

在该层上计算所得叶片进口安装角度(与周向夹角)为

考虑泵送对象即血液具有粘性，这对泵转子的进口速度分布有较大的影响，因此，叶片进口安装角度可以考虑α_m±15°内选择，具体的叶片进口安装角度，可根据上述的确定方式，基于实际需求设定。

本申请实施例中，叶片20出口角度β每一层均相同，叶片20出口角度β取其与周向夹角范围大致在30°～90°的范围内，如取叶片20出口角度β与周向夹角为60°、45°、75°等。

图3为本申请实施例的泵转子的叶片角沿程分布示意图，如图3所示，本申请实施例中，本申请实施例的泵转子的叶片中，以每一层的进口安装角α_m与β，构造叶片角φ沿程分布，叶片角沿轴向从α_m至β逐渐变化，获得每一层的叶片20的中心线，由此获得的叶片20绕转轴10的包角每一层可以不同，但包角都不小于90°，叶片中的所有层上不同包角的差值绝对值最大不超过20°，包角不同的结果为叶片型面是可弯曲的结构。

图4为本申请实施例的泵转子的叶片层厚度示意图，如图4所示，本申请实施例中，在中心线上叠加厚度分布形成每一层上的叶片曲线，每一层的厚度范围不超过1.5mm，但每一层的厚度不同。

图5为本申请实施例的泵转子的叶片的叶型积叠示意图，如图5所示，本申请实施例中，将n层叶片曲线径向积叠获得三维叶片型面，完成叶片设计，叶片数取2～6片。所述叶片20从所述转轴10一端的周缘处的等分处呈向所述转轴的另一端运动的方式，各叶片20以平行方式绕设于所述转轴10的另一端的周缘的对应等分处；所述叶片20绕设所述转轴的周缘的周数为0.1至5周。

为使本申请实施例的泵转子的结构更适用于医疗对象体内，本申请实施例的转轴10设计如下：

在叶片20的前缘位置取其前后一段形成长度为l1，l1的取值范围为0～4mm，距旋转中心距离D₁/2不变的直线L1，当l1为0时，曲线始终点重合，在叶片前缘位置处。

图6为本申请实施例的泵转子的转轴设计曲线示意图，如图6所示，本申请实施例中，在L1起始点构造流线型曲线L2，沿轴向向上游距旋转中心距离逐渐从D₁/2减小至0，轴向长度l2。

如图6所示，在L1下游终止点开始构造曲线L3，沿轴向向下游距旋转中心距离逐渐扩大，在叶片根部达到最大距离D₃/2，D₁≤D₃≤D₂。在L1下游终止点转轴斜向角θ(与轴向夹角)为0°，在叶片根部转轴的斜向角θ取范围为0°～90°，以这两角度为L3曲线始终点的切线角，轴向长度l3。

本申请实施例中，三条曲线连接后旋转一周获得转轴实体，考虑加工精度影响，可以将最大直径圆做成有厚度为τ的凸台，凸台的厚度不超过0.5mm，转轴轴向长度为l1+l2+l3+τ，长度为叶片轴向长度的1.1～2倍。从而完成本申请实施例的转轴10的设计。本申请实施例中，通过前述方式设计的转轴10结构更稳定，比较适合于本申请实施例的泵转子中的叶片分布，能使本申请实施例的泵转子的泵送效率更高。

4.叶片20与转轴10进行同心定位使其中心线相同，叶片20的根部与转轴10忽略凸台的根部进行位置定位使其轴向位置一致，两者叠加获得最终血泵转子。

实施例1：

取叶片直径为6mm，轮毂比取为0.367，所以叶根直径为2.2mm，叶片长度L定义为叶根处叶片长度与外壳直径比，值取1.333，所以叶片长度为8mm，叶片出口高度b与外壳直径比值取0.4167，所以出口长度为2.5mm。叶尖间隙取0.2mm，则叶片高度为1.7mm。将叶片沿叶高方向分为取3层。取每一层掠角为+20°。设计转速28500rpm，设计流量4L/min。计算得到第一层进口安装角度18.05°，第二层进口安装角度25.08°，第三层进口安装角度：39.68°，考虑到粘性的影响，取第一层进口安装角度12.5°，第二层进口安装角度27.4°，第三层进口安装角度41.5°。出口角度三层都选取60°。构造叶片角沿程分布，获得每一层的叶片中心线，由此获得的叶片绕轴包角三层都为120°，叶型为无弯的正叶片。在中心线上叠加厚度分布，叶根取等厚度分布，厚度0.8mm；叶尖为等厚度分布，厚度为0.5mm，积叠获得三维叶片型面，形成叶片，叶片数取2片。转轴中L1曲线的l1取0.95mm，D3取5.6mm，底部凸台0.2mm，叶片总长度12mm，得到转轴的设计结构。这种泵转子的结构如图1所示。

实施例2：

图7为本申请实施例的纯轴流形式泵转子的组成结构示意图，如图7所示，本申请实施例中，取叶片直径为8mm，轮毂比范围取为0.3125，所以叶根直径为2.5mm，叶片长度L定义为叶根处叶片长度与外壳直径比，值取1.125，所以叶片长度为9mm。叶尖间隙取0.25mm，则叶片高度为2.625mm。将叶片沿叶高方向分为取3层。第一层掠角为-20°，第二层掠角为+50°，第三层掠角为+30。设计转速20000rpm，设计流量5L/min。计算得到第一层进口安装角度13.2°，第二层进口安装角度19.3°，第三层进口安装角度：35.1°，考虑到粘性的影响，取第一层进口安装角度10°，第二层进口安装角度24°，第三层进口安装角度35°。出口角度三层都选取60°。构造叶片角沿程分布，获得每一层的叶片中心线，由此获得的叶片绕轴包角三层都为210°，在中心线上叠加厚度分布，叶根与叶尖都取等厚度分布，厚度1mm，积叠获得三维叶片型面，形成叶片，叶片数取3片。转轴中L1曲线的l1取1mm，D3取3mm，斜向角取10°，叶片总长度为叶片长度的1.5倍，为13.5mm，得到转轴的设计结构。

本申请实施例中，在保证泵转子泵送效率的前提下，还可以对叶片20的结构进行其他设计，图8为本申请实施例的泵转子的叶片的结构示意图，如图8所示，本申请实施例的叶片20沿径向可以设置有柔性部201和硬质部202，所述柔性部201和所述硬质部202一体平滑连接；

如图8所示，所述叶片的柔性部201沿径向位于下部，所述叶片20的柔性部201中的一部分作为叶根以圆柱螺旋线方式固定于所述转轴的周缘上；

或者，图9为本申请实施例的泵转子的叶片的结构示意图，如图9所示，所述叶片20的硬质部202沿径向位于下部，所述叶片20的硬质部202中的一部分作为叶根以圆柱螺旋线方式固定于所述转轴的周缘上。

本申请实施例中，为保证泵转子的泵送效率，所述柔性部201的材质的弹性模量为8Mpa至80Mpa；所述硬质部202的材质的弹性模量为35Mpa至195Mpa，所述柔性部201的材质的弹性模量小于所述硬质部202的材质的弹性模量。

当采用图8、图9所示的叶片的结构设计时，所述叶片20的柔性部201和硬质部202在所述转轴10的径向的长度比为1:8至5:1。

作为一种优选的方式，所述叶片20的柔性部201和硬质部202在所述转轴10的径向的长度比为:10:37、9:26、11:24、4:7或11:14。

本申请实施例中，通过叶片20与转轴10的连接部分设置为柔性，这样，当泵转子转动而带动叶片20转动时，当叶片20与泵送对象如血液接触后，在泵送对象施加的作用力下，柔性部201产生变形，从而形成泵送血液的泵叶结构，从而将血液等泵送至目标方向。并且，由于叶片20部分采用柔性材质制成，泵转子在旋转过程中将对泵送对象具有一定的保护作用，即泵转子的叶片20不会伤及泵送对象如血液的生理指标，保证泵送的血液的各项生理指标不会被破坏。

在对医疗对象进行血液泵送时，防止被泵送血液的溶血是非常重要的，因为泵送时若血液溶血，将会危及医疗对象的生命安全。

溶血是指血液中的红细胞破裂，使得红细胞内的血红蛋白溢出而溶于血液的现象。溶血会导致红细胞形态学以及生物化学特性发生改变、寿命缩短甚至完全破裂，从而使红细胞向组织和器官输送氧气的能力降低。此外，溶血后血浆游离血红蛋白浓度升高，多余的游离血红蛋白需要通过肾脏排出，因此可能会导致肾功能损伤以及多器宫衰竭。本申请实施例中，血量估算是根据实验测量得到的简单流场内流动参数与溶血破坏量的定量关系，经过合理地假设、变形，从而建立适用于复杂流场的溶血模型。目前，大部分进行定量溶血估算的研究都是建立在幂律方程的基础之上的。幂律方程描述的是简单流场中溶血指数(HI)与剪切力(τ)、曝光时间(t_exp)的关系：

其中，溶血指数HI定义为血浆游离血红蛋白浓度的增量(ΔHb)与全血血红蛋白浓度(Hb)的比值。C,α,β是通过实验数据进行回归分析后得到的常数。

综上所述，溶血的大小与剪切力与曝光时间有关，当叶片20中采用本申请实施例提出的结构设计时，叶片20的根部部分是柔性材料时，转子叶片20会沿旋转方向相反的方向弯曲，使得在叶尖的速度分布得到改善，从而减小叶尖位置剪切力的大小，减小叶尖位置血液溶血的可能性。

另外，本申请实施例的泵转子结构的设计还能避免血栓的形成。血栓的形成、运动及其与血液动力学的关系一直是研究热点，其形成与发展受多种因素影响，如血液壁面剪切力、壁面压强等血流动力学因素和血管内活性生长介质、炎症介质等体液因素。血管中血液流速、黏度、血管形状及血管狭窄等都会对血栓形成、分布和运动产生重要影响。如血管上的附壁血栓，会慢慢钙化甚至导致阻塞血管；而比较小的血栓也会随着血液在人体内流动，在狭窄处阻塞细小血管产生病变。因此，深刻理解血液流体动力学与血栓的相互关系，分析血管壁上壁面剪切力及压力的变化，对预防和治疗血栓具有一定意义。

血细胞之间的相互作用，主要是血小板与凝血蛋白之间的相互作用，导致了动脉病变处的血栓形成。该过程通常会引起血管壁表面特性的改变，例如动脉粥样硬化病变。血流紊乱，促凝因子以及血小板数量和血细胞比容的增加可能会加速血栓的形成。考虑血液和血栓之间的相互作用，引入血液(血红细胞和血浆)数学模型，不可压缩流动方程如下：

其中v_f表示血液速度，T_f为流体的应力张量，ρ_f为血液的密度，b_f为体积力，v_T为血栓的速度，C₂＝1e9为阻力系数，φ为沉积血小板的体积分数。

上述的血栓(血小板)数学模型中，通过对流-扩散-反应方程描述血小板沉积的化学和生物物料反应过程，如下：

其中，D_i指的是血液中物料i的扩散系数，[C_i]为物料i的浓度，S_i为物料i的化学反应源项。

综上所述，在狭窄的空间处血细胞之间的互相作用是形成血栓的主要原因。而本申请实施例的叶片20结构中，通过将叶片的根部处设置柔性部的方式，使泵转子的叶片20泵送血液时，泵转子的叶片20由于根部变形，泵转子的叶片与转轴交界的角区这一狭窄区域不会有血液沉积或附着，而在叶片20的根部使用柔性材质后，可以通过泵转子的旋转时叶片在根部弯曲，改变叶片与转轴角区的大小，降低血液在角区附着的可能性，减少血栓在叶片根部与转轴交界的角区位置的生成。

本申请实施例中，制作柔性部201的柔性材质具有一定的弹性要求，该材质具有一定弹性和柔韧性，其中，所述柔性部201的材质的弹性模量为8Mpa至80Mpa；所述硬质部202的材质的弹性模量为35Mpa至195Mpa，所述柔性部201的材质的弹性模量小于所述硬质部202的材质的弹性模量。

本申请实施例中，虽然柔性部201的选材中，选用材质的弹性模量越小越好，但也要考虑泵转子的泵送效率，因此，在满足不对泵送对象例如血液的生理指标造成破坏的前提下，也要保证泵送效率尽可能地高。在对柔性材质的实验过程中，柔性部201的材质的弹性模量优选为45.7Mpa至51.6Mpa。在柔性材质为该弹性模量的区间时，对泵送对象如血液的生理指标破坏较小，且能保证泵转子的泵送效率。如当采用上述弹性模量为45.7Mpa至51.6Mpa的柔性材质时，本申请实施例的泵转子的泵送效率，能达到采用全硬质的泵叶片的泵送效率的90.3％，泵转子的泵送效率下降不明显，而对于泵送的泵送对象如血液而言，在目标方向端的采样中，几乎未见血红细胞的破坏，基本杜绝了溶血的发生。另外，对于目标侧的血液中的白细胞指标、血红蛋白指标、血清结合珠蛋白指标、血小板指标等，均未见有任何的破坏。

另外，作为一种实现方式，本申请实施例中的柔性部201的材质的弹性模量再优选为47.93Mpa至48.67Mpa之间。

本申请实施例中，柔性部201的材质并无硬性要求，可以是满足上述弹性模量要求的合金材料，或者为满足上述弹性模量要求的树脂，合成树脂，混合树脂等材质。本申请实施例中，上述柔性部的柔性材质优选为树脂材质。

本申请实施例中，对于所述硬质部202的材质也无相应要求，只要满足所述硬质部202的材质的弹性模量大于柔性部201的材质的弹性模量。在保证硬质部202和柔性部201一体加工的条件下，硬质部202的材质的弹性模量与柔性部201的材质的弹性模量之间的差值最好在40Mpa至60Mpa。本申请实施例中，当柔性部201的材质选用树脂时，硬质部202的材质最好也选用硬度更高的树脂等同类材质。当柔性部201的材质选用合金时，硬质部202的材质最好也选用硬度更高的合金或金属等。

本申请实施例中的泵转子结构，更符合血液在旋转机械中沿径向速度方向不同的变化，增压能力增强，可以使用较小的转速达到相同的压头，减小高转速带来的风险，减小溶血的风险。

图10为本申请实施例的泵转子压头流量关系对比示意图，如图10所示，使用上述方法设计的本申请实施例泵转子为有扭有掠式叶轮结构，其他条件不变的情况下，示出了有扭无掠，无扭有掠，无扭无掠几种结构设计的泵转子的压头流程对比示意图。可以看到，在小流量时，四个泵转子的叶轮结构的泵送效率无明显差别，但当血泵工作泵血为心脏减缓负担时，本申请实施例叶轮性能最好，在转子泵血4L/min流量下，本申请实施例叶轮压头比无扭有掠叶轮提高3％，比有扭无掠叶轮提高9.2％，比无扭无掠叶轮提高27.5％。

这样，在血泵帮助心脏泵血相同压头时，本申请实施例叶轮可以使用更低的转速达到相同的压头，减小高转速转子在人体内的风险。

同时，图11为本申请实施例的泵转子溶血值效果示意图，如图11所示，本申请实施例的泵转子的转速的降低也能使其泵送血液时的溶血值降低。以有扭无掠叶轮28500rpm为基准，本申请实施例叶轮只需要转速为27800rpm时即可达到相同压头，转速下降了700rpm，同时溶血值使用CFD计算后，相比有扭无掠式叶轮下降了1.2％。

另外，通过对泵转子的叶片设置有柔性部的结构设计，使泵转子的叶片在转动过程中始终具有一定的柔性，即随着泵送血液而存在相应的弯曲变形，这对于血液的生理指标而言具有较强的保护作用，几乎不会破坏血红细胞，因此可保证泵送血液的生理指标，能适用于任何的医疗对象，特别是具有并发症的医疗对象。

此外，本实用新型的特征和益处通过参考示例性实施例进行说明。相应地，本实用新型明确地不应局限于这些说明一些可能的非限制性特征的组合的示例性的实施例，这些特征可单独或者以特征的其它组合的形式存在。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种泵转子，其特征在于，所述泵转子包括：转轴和叶片；所述叶片的叶根以圆柱螺旋线方式固定于所述转轴的周缘上；

所述叶片沿叶片高度方向分成两层以上，为所述两层以上中的每一层设计叶片参数；

所述叶片在叶片前缘从叶根到叶尖进口安装角不同；

所述叶片前缘设置有掠型部分，所述叶片的掠角定义为叶片前缘沿叶片高度方向曲线与径向的夹角，掠角范围为±50°，所述两层以上中的每一层的掠角在所述掠角范围内取值，并连接成所述叶片的前缘曲线；

设置所述泵转子的叶轮外壳直径D₂为小于10mm，轮毂比范围设置为0.15～0.75，得到叶根直径D₁，叶片轴向长度L与所述叶轮外壳直径比值范围为1～2，叶片径向出口高度b与所述叶轮外壳比值为0～1.5；叶尖间隙范围为0.15～1mm，则叶片高度h＝(D₂-D₁-2δ)/2，其中，δ为叶尖间隙。

2.根据权利要求1所述的泵转子，其特征在于，所述两层以上中的第m层的叶片半径

n为所述两层以上的总层数；

由泵转子设计转速N得到第m层的周向旋转速度

由进口设计流量

得到该层进口轴向速度

在第m层计算叶片进口安装角度为

3.根据权利要求2所述的泵转子，其特征在于，所述第m层计算叶片进口安装角度取理论计算值α_m±15°。

4.根据权利要求2所述的泵转子，其特征在于，所述两层以上中的每一层的出口角度β取其与周向夹角范围为30°～90°。

5.根据权利要求4所述的泵转子，其特征在于，所述两层以上中的每一层的叶片进口安装角沿轴向由α_m至β渐变，构造叶片角φ沿程分布，获得所述两层以上中的每一层的叶片中心线，叶片绕轴包角每一层相同或不同，包角大于等于90°，所述两层以上中的每一层的包角的差值的绝对值最大不超过20°。

6.根据权利要求5所述的泵转子，其特征在于，所述两层以上中的每一层的叶片中心线叠加厚度分布形成每一层上的叶片曲线，叶片中心线叠加厚度不超过1.5mm。

7.根据权利要求1至6任一项所述的泵转子，其特征在于，所述叶片沿径向具有柔性部和硬质部，所述柔性部和所述硬质部一体平滑连接；

所述叶片的柔性部沿径向位于下部，所述叶片的柔性部中的一部分作为叶根以圆柱螺旋线方式固定于所述转轴的周缘上；或者，所述叶片的硬质部沿径向位于下部，所述叶片的硬质部中的一部分作为叶根以圆柱螺旋线方式固定于所述转轴的周缘上。

8.根据权利要求7所述的泵转子，其特征在于，所述柔性部的材质的弹性模量为8Mpa至80Mpa；所述硬质部的材质的弹性模量为35Mpa至195Mpa，所述柔性部的材质的弹性模量小于所述硬质部的材质的弹性模量。

9.根据权利要求8所述的泵转子，其特征在于，所述叶片的柔性部和硬质部在所述转轴的径向的长度比为1:8至5:1。

10.根据权利要求9所述的泵转子，其特征在于，所述叶片的柔性部和硬质部在所述转轴的径向的长度比为:10:37、9:26、11:24、4:7或11:14。

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