CN219022989U - 一种带有前导装置的微型血泵 - Google Patents

Abstract

本申请涉及医疗器械领域，尤其涉及一种带有前导装置的微型血泵，至少包括微型电机、叶轮与叶轮壳，叶轮壳包括流体入口与流体出口，前导装置包括与叶轮壳内壁连接的前导叶，前导叶外形呈板状，并且，前导叶包括前缘段与后缘段，后缘段与叶轮远端的外缘保持间隙，微型血泵运行时，血液从流体入口进入，经过前缘段、后缘段后匀速流入叶轮，最终经过叶轮从流体出口到达主动脉弓。

Description

一种带有前导装置的微型血泵

技术领域

本申请涉及医疗器械领域，特别是涉及一种带有前导装置的微型血泵。

背景技术

心衰全称为心力衰竭，是指由于心脏的收缩功能或者舒张功能发生障碍，造成静脉的回心血不能充分排出体外，从而导致静脉系统血液淤积，动脉系统供血不足，最终引发心脏循环系统障碍。由于心衰的发展过程比较缓慢，大多数是由于患者各种病症日积月累很多年后，心脏逐渐失去泵血功能，各方面功能逐渐减弱，并伴有心脏扩大，以左心室扩大为主，给患者的生活质量和临床治疗带来很大的负面影响。现有的治疗方案包括药物治疗、辅助器械以及心脏移植，但是不同的治疗方法均面临很大的挑战，比如辅助器械进入体内后的运动次数需求大，易出现机械故障或者出现机械性溶血并发症，甚至有些患者的身体素质部不满足治疗条件，导致身体出现异常反应。

经皮介入微型血泵可以支持患者的心脏功能，在短期或长期应用中为心源性休克或心梗等提供血液动力学支持。现有技术中经皮介入微型血泵多为轴流式心脏辅助血泵，其设计必须考虑到装置的流体特性和生物学特性。作为通用的流体机械，轴流泵已经有很多的设计原则和方法，但是，血泵不同于传统流体泵，有着其独特的要求，并且具体要求已经在越来越多的临床中案例中体现。比如：传统的流体泵更多的注重能量的转化，因此在设计过程中可以添加诸多结构来提高效率，但是作为心脏辅助装置，在设计过程中不能只考虑能量转化，还需要考虑到对血液的相容性；其中，前导叶作为心脏辅助装置的必要结构，不仅对微型血泵的转化效率具有作用，而且对临床具有特殊意义，前导叶的引入往往可以减少入口处旋转液体，提高泵的输出效率，但是前导叶结构复杂，增大了血液与异物接触的面积，并且在前导叶后缘出现冲刷死区，长期以往会损伤患者健康，甚至出现严重医疗事故。

专利CN202210056154.7公开了一种折边叶片结构的主动脉穿刺型轴流式血泵，包括泵壳(1)、导叶(2、7)、叶轮(3)、驱动装置和转轴(6)；所述泵壳(1)内设互相不连通的上腔室和下腔室，所述上腔室一端为进口，所述上腔室另一端为出口，所述下腔室内安装驱动装置，所述驱动装置的输出轴与转轴(6)连接，所述转轴(6)穿入上腔室内，上腔室内的所述转轴(6)上安装叶轮(3)，所述叶轮(3)的两侧分别设有安装在泵壳(1)的导叶(2、7)，且所述转轴(6)穿过导叶(2、7)；该方案的设计缺陷在于：首先，前导叶结构复杂，整体呈轮毂状，同时其内部设置导轴承，复杂的结构增大了血液与异物接触面积，在背面造成了一定的冲刷死区，导致溶血风险；其次，前导叶叶轮的两侧分别设有安装在泵壳的导叶，且所述转轴穿过导叶，从经皮介入术式上讲不仅需要介入径向尺寸小于6mm，并且需要确保低于35mm的轴向长度以便于主治医师顺利将微型血泵通过主动脉弓，该方案前导叶与叶轮简单串联连接，导致血泵的刚性段增大，增大了主动脉介入难度，降低了手术成功率。

综上所述，现有技术中存在以下目前急需解决的问题：第一，因前导叶结构复杂而降低血液相容性的问题；第二，血液与异物接触面积过大的问题；第三，因前导叶结构造成冲刷死区的问题；第四，因前导叶与叶轮简单串联而增大血泵刚性段长度的问题。

实用新型内容

鉴于以上以及其它更多的构思而提出了本申请。

本申请的目的之一是克服现有技术的不足，供了一种带有前导装置的微型血泵。

本申请的目的是通过以下方案实现的：

一种带有前导装置的微型血泵，至少包括微型电机、叶轮与叶轮壳，所述叶轮壳包括流体入口与流体出口，其特征在于：所述前导装置包括与所述叶轮壳内壁连接的前导叶，所述前导叶外形呈板状，并且，所述前导叶包括前缘段与后缘段，所述后缘段与所述叶轮远端的外缘保持间隙，所述微型血泵运行时，血液从所述流体入口进入，经过所述前缘段、所述后缘段与所述叶轮后从所述流体出口流出。

本申请的目的还可以通过以下技术方案进一步实现：

进一步地，所述前缘段呈曲线状，所述前缘段包括导流凸状结构与过渡结构；并且，所述导流凸状结构相较于所述过渡结构朝远端突出。

进一步地，所述导流凸状结构的曲线轮廓为二次函数曲线轮廓。

进一步地，所述前缘段与叶轮壳内充分发展流动矢量相适应，使得进入叶轮的血液速度矢量相一致。

进一步地，所述前缘段整体呈山坡状，所述导流凸状结构的最远端位于山顶。

进一步地，所述前缘段整体呈波浪状，所述导流凸状结构的最远端位于波峰。

进一步地，所述叶轮壳内的血液速度满足以下公式：，式中，U为叶轮壳内血液速度分布，为血液平均速度，r为叶轮壳内任意点半径，R为叶轮壳半径。

进一步地，所述后缘段呈曲线状；并且，所述后缘段的弯曲度大于所述导流凸状结构的弯曲度。

进一步地，所述后缘段为凸形曲线。

进一步地，所述前导叶在轴截面上将所述叶轮的远端部分嵌套在所述后缘段内。

进一步地，所述叶轮包括桨叶与桨毂。

进一步地，所述后缘段呈曲线状，所述后缘段的曲线轮廓的数学表达式为。

进一步地，所述后缘段的曲线设计不仅可以给叶轮桨毂留下布置空间，还可以有效减少入流阻力，提高入流速度。

进一步地，所述后缘段与所述叶轮远端的外缘的间隙为0.3～0.6mm。

进一步地，所述后缘段呈指甲盖形。

进一步地，所述前导叶的截面呈翼型、纺锤形、矩形或水滴形。

进一步地，所述前导叶还包括第一侧缘段与第二侧缘段，所述第一侧缘段设置在所述第二侧缘段的远端。

进一步地，所述叶轮壳包括入口管、递送管与出口管，所述入口管内壁设有凹槽；并且，所述第一侧缘段嵌入所述凹槽，所述第二侧缘段与所述递送管内表面连接。

进一步地，所述凹槽槽宽与所述前导叶的第一侧缘段的厚度一致，所述凹槽长度与所述第一侧缘段的长度一致。

进一步地，所述微型电机包括驱动轴，所述驱动轴的远端与所述叶轮固定连接。

进一步地，所述叶轮与所述驱动轴为刚性连接。

进一步地，所述前导装置仅包括一个前导叶；或者，所述前导装置包括两片垂直布置的前导叶；或者，述前导装置包括若干片均匀布置的前导叶。

进一步地，所述前导装置包括三片呈的60°夹角布置的前导叶。

进一步地，所述微型血泵还包括支撑轴承，所述驱动轴通过支撑轴承形成悬浮系统。

进一步地，所述支撑轴承包括远端支撑轴承与近端支撑轴承。

进一步地，所述支撑轴承与驱动轴为间隙配合，优选间隙为15～25μm。

进一步地，所述入口管放置在左心室。

进一步地，血液在压力作用下从所述入口管，经所述前导叶及所述叶轮送至所述出口管到达升主动脉处，从而辅助增加心输出量，升高主动脉压和冠状动脉灌注压，改善平均动脉压、冠状动脉血流量；同时减少左心室前负荷和肺动脉楔压，降低心室壁张力，减少心肌耗氧量，从而起到左心室功能的作用。

进一步地，所述递送管与所述入口管的连接方式为粘接或焊接。

与现有技术相比，本申请的技术方案的优点至少包括如下：

1.现有技术中，前导叶结构复杂，大多呈轮毂状，增大了血液异物接触面积，且在背面易形成冲刷死区，增大了溶血风险，另一方面，前导叶与叶轮简单串联，导致血泵刚性段增大，由此增大了通过主动脉弓的难度，影响手术操作，而本申请的技术方案则避免了以上问题，本方案采用了一种带有前导装置的微型血泵，至少包括微型电机、叶轮与叶轮壳，其中，前导装置包括与叶轮壳内壁连接的前导叶，前导叶外形呈板状，大大减小了前导叶的轴向截面，减少了后缘冲刷死区，从而提高了血泵的溶血性能，另一方面，前导叶包括前缘段与后缘段，后缘段与叶轮远端的缘保持间隙，在前导叶轴截面上看，叶轮的远端部分嵌套在所述后缘段内，这样的嵌套式连接不同于传统的串联连接，前导叶与叶轮不是一个整体的刚性段，微型血泵过主动脉弓时需要考虑的刚性段只有叶轮与微型电机，减少了血泵刚性段轴向长度，提高了介入术式可操作性，提升了手术成功率，临床意义大。

2.根据本申请的一个构思，前缘段呈曲线状，前缘段包括导流凸状结构与过渡结构，其中，导流凸状结构的曲线轮廓为二次函数曲线轮廓，可有效减少来流的旋转能，同时，导流凸状结构相较于过渡结构朝远端突出，进入叶轮壳的血液越靠近叶轮壳中心速度越大，前缘段组成的曲线轮廓与叶轮壳内充分发展流动矢量相适应，从而改善进入叶轮壳的血液速度矢量，使得进入叶轮的速度矢量一致，匀速进入叶轮，提高了能量转化效率，泵血效果佳，另一方面，叶轮桨叶受到的血液冲击均匀，受力平衡，受损小，提高了叶轮乃至微型血泵整体的疲劳寿命。

3.根据本申请的一个构思，后缘段呈曲线状，且后缘段的弯曲度大于导流凸状结构的弯曲度，凸形曲线状的后缘段不仅给叶轮桨毂留下了布置空间，还能有效减少入流阻力，提高入流速度，同时也不会增大微型血泵的刚性段轴向长度，设计巧妙，推广价值高。

4.根据本申请的一个构思，前导叶的截面呈翼型、纺锤形或水滴形，这样设计的好处在于：一方面，结合前导叶的板状外形与流线性截面，在一定程度上有效减少了后缘冲刷死区，提高了血泵溶血性能，另一方面，血液通过前导叶时流畅顺滑，减少了血液在前导叶与叶轮之间的停留时间，提高了整体泵血效果。

本申请的实施例能够实现其它未一一列出的有利技术效果，这些其它的技术效果在下文中可能有部分描述；并且对于本领域的技术人员而言在阅读了本申请后是可以预期和理解的。

附图说明

通过参考下文的描述连同附图，这些实施例的上述特征和优点及其他特征和优点以及实现它们的方式将更显而易见；并且可以更好地理解本申请的实施例，在附图中：

图1a～1c为本申请微型血泵的整体结构示意图与血液流向示意图。

图2a～2e为本申请前导叶的整体结构示意图与截面图，和入口管的示意图。

图3a～3c为本申请微型血泵在心内的示意图与血液自流体入口经血泵前导叶后矢量得到有效改善的示意图

图4为本申请的另一实施方式。

附图中各数字所指代的特征如下：

1-微型血泵，2-微型电机，21-驱动轴，3-叶轮，31-桨叶，32-桨毂，4-叶轮壳，41-流体入口，42-流体出口，43-入口管，431-凹槽，44-递送管，45-出口管，5-前导装置，6-前导叶，61-前缘段，611-导流凸状结构，612-过渡结构，62-后缘段，63-第一侧缘段，64-第二侧缘段，7-支撑轴承。

具体实施方式

在以下对附图和具体实施方式的描述中，将阐述本申请的一个或多个实施例的细节。从这些描述、附图以及权利要求中，可以清楚本申请的其它特征、目的和优点。

应当理解，本文中所使用的词组和用语是出于描述的目的，而不应当被认为是限制性的。本文中的“包括”、“包含”或“具有”及其变型的使用，旨在开放式地包括其后列出的项及其等同项以及附加的项。

下面将参考本申请的若干方面的不同的实施例和示例对本申请进行更详细的描述。

在本申请中，术语“近端”或“近侧”是指离手术操作者较近的一端或一侧，“远端”或“远侧”是指离手术操作者较远的一端或一侧。

现有技术中，存在因前导叶结构复杂而降低血液相容性的问题，和血液与异物接触面积过大的问题，和因前导叶结构造成冲刷死区的问题，和因前导叶与叶轮简单串联而增大血泵刚性段长度的问题。

以下所述的实施例的其中一个目的是旨在解决上述缺陷，以及其它问题。

实施例一

如图1a～1c所示，图示了根据本申请一实施例的一种带有前导装置5的微型血泵1，至少包括微型电机2、叶轮3与叶轮壳4，所述叶轮壳4包括流体入口41与流体出口42，其特征在于：所述前导装置5包括与所述叶轮壳4内壁连接的前导叶6，所述前导叶6外形呈板状，并且，所述前导叶6包括前缘段61与后缘段62，所述后缘段62与所述叶轮3远端的外缘保持间隙，所述微型血泵1运行时，血液从所述流体入口41进入，经过所述前缘段61、所述后缘段62与所述叶轮3后从所述流体出口42流出。

本实施例一中，所述前缘段61呈曲线状，所述前缘段61包括导流凸状结构611与过渡结构612,如图2a所示；并且，所述导流凸状结构611相较于所述过渡结构612朝远端突出。

本实施例一中，所述导流凸状结构611的曲线轮廓为二次函数曲线轮廓。

本实施例一中，所述前缘段61与叶轮壳4内充分发展流动矢量相适应，使得进入叶轮3的血液速度矢量相一致。

本实施例一中，所述叶轮壳4内的血液速度满足以下公式：，式中，U为叶轮壳4内血液速度分布，为血液平均速度，r为叶轮壳4内任意点半径，R为叶轮壳4半径。

本实施例一中，所述后缘段62呈曲线状；并且，所述后缘段62的弯曲度大于所述导流凸状结构611的弯曲度。

本实施例一中，所述后缘段62为凸形曲线。

本实施例一中，所述前导叶6在轴截面上将所述叶轮3的远端部分嵌套在所述后缘段62内，如图1b和1c所示。

本实施例一中，所述叶轮3包括桨叶31与桨毂32，如图1b所示。

本实施例一中，进一步地，所述后缘段62呈曲线状，所述后缘段的曲线轮廓的数学表达式为。

本实施例一中，所述后缘段62的曲线设计不仅可以给叶轮3桨毂32留下布置空间，还可以有效减少入流阻力，提高入流速度。

本实施例一中，所述后缘段62与所述叶轮3远端的外缘的间隙为0.3～0.6mm。

本实施例一中，所述前导叶6的截面呈翼型、纺锤形、矩形或水滴形，如图2b～2d所示。

本实施例一中，所述前导叶6还包括第一侧缘段63与第二侧缘段64，所述第一侧缘段63设置在所述第二侧缘段64的远端。

本实施例一中，所述叶轮壳4包括入口管43、递送管44与出口管45，所述入口管43内壁设有凹槽431，如图2e所示；并且，所述第一侧缘段63嵌入所述凹槽431，所述第二侧缘段64与所述递送管44内表面连接，如图2b所示。

本实施例一中，所述凹槽431槽宽与所述前导叶6的第一侧缘段63的厚度一致，所述凹槽431长度与所述第一侧缘段63的长度一致。

本实施例一中，所述微型电机2包括驱动轴21，所述驱动轴21的远端与所述叶轮3固定连接。

本实施例一中，所所述前导装置5仅包括一片前导叶6。

本实施例一中，所述支撑轴承7与驱动轴21为间隙配合，优选间隙为15～25μm。

本实施例一中，所述入口管43放置在左心室，血液在压力作用下从所述入口管43，经所述前导叶6及所述叶轮3送至所述出口管45到达升主动脉处，从而辅助增加心输出量，升高主动脉压和冠状动脉灌注压，改善平均动脉压、冠状动脉血流量；同时减少左心室前负荷和肺动脉楔压，降低心室壁张力，减少心肌耗氧量，从而起到左心室功能的作用。

本实施例一中，血液自流体入口41经血泵前导叶6后，所有的与轴线方向非平行矢量在经过血泵前导叶6后均得到有效改善，并可以观察到后缘段62位置处均有血液冲刷，大大减少了血液在前导叶与叶轮桨毂之间的停留时间，从而提高了血泵整体溶血性能，如图3b和3c所示。

本实施例一中，所述递送管44与所述入口管43的连接方式为粘接或焊接。

本实施例一的微型血泵1的示范性操作过程如下：

（1）所述微型血泵1经股动脉穿刺，途径腹主动脉、胸主动脉和主动脉弓最终送至左心室，所述入口管43放置在左心室，所述出口管45置于主动脉瓣环上方，如图3a所示；

（2）启动微型血泵1，微型电机2的驱动轴21带动所述桨叶31旋转；

（3）血液在压力作用下从所述入口管43，经所述前导叶6及所述叶轮3送至所述出口管45到达升主动脉处，实现泵血功能，如图1c所示。

实施例二：

与实施例一的不同之处在于：

本实施例二中，所述前导装置5的前导叶6布置数量不同。

下面将结合附图详细描述本实施例中各部件的组成和连接方式：

本实施例二中，根据本申请一实施例的一种带有前导装置5的微型血泵1，至少包括微型电机2、叶轮3与叶轮壳4，所述叶轮壳4包括流体入口41与流体出口42，其特征在于：所述前导装置5包括与所述叶轮壳4内壁连接的前导叶6，所述前导叶6外形呈板状，并且，所述前导叶6包括前缘段61与后缘段62，所述后缘段62与所述叶轮3远端的外缘保持间隙，所述微型血泵1运行时，血液从所述流体入口41进入，经过所述前缘段61、所述后缘段62与所述叶轮3后从所述流体出口42流出。

本实施例二中，所述前导装置5包括两片垂直布置的前导叶6，如图4所示。

就此而言，实施例二的相关构造和构思类似于实施例一，因此在这里不再重复描述。

出于说明的目的而提出了对本申请的对若干个实施例的前文描述。所述前文描述并非意图是穷举的，也并非将本申请限于所公开的精确配置、构造和步骤，显然，根据上文的教导，可作出许多修改和变型。本实用新型的范围和所有的等同者旨在由所附权利要求限定。

Claims (10)

1.一种带有前导装置的微型血泵，至少包括微型电机、叶轮与叶轮壳，所述叶轮壳包括流体入口与流体出口，其特征在于：所述前导装置包括与所述叶轮壳内壁连接的前导叶，所述前导叶外形呈板状，并且，所述前导叶包括前缘段与后缘段，所述后缘段与所述叶轮远端的外缘保持间隙，所述微型血泵运行时，血液从所述流体入口进入，经过所述前缘段、所述后缘段与所述叶轮后从所述流体出口流出。

2.根据权利要求1所述的一种带有前导装置的微型血泵，其特征在于：所述前缘段呈曲线状，所述前缘段包括导流凸状结构与过渡结构；并且，所述导流凸状结构相较于所述过渡结构朝远端突出。

3.根据权利要求2所述的一种带有前导装置的微型血泵，其特征在于：所述后缘段呈曲线状；并且，所述后缘段的弯曲度大于所述导流凸状结构的弯曲度。

4.根据权利要求1所述的一种带有前导装置的微型血泵，其特征在于：所述前导叶在轴截面上将所述叶轮的远端部分嵌套在所述后缘段内。

5.根据权利要求1所述的一种带有前导装置的微型血泵，其特征在于：所述后缘段与所述叶轮远端的外缘的间隙为0.3～0.6mm。

6.根据权利要求1所述的一种带有前导装置的微型血泵，其特征在于：所述前导叶的截面呈翼型、纺锤形、矩形或水滴形。

7.根据权利要求1所述的一种带有前导装置的微型血泵，其特征在于：所述前导叶还包括第一侧缘段与第二侧缘段，所述第一侧缘段设置在所述第二侧缘段的远端。

8.根据权利要求7所述的一种带有前导装置的微型血泵，其特征在于：所述叶轮壳包括入口管、递送管与出口管，所述入口管内壁设有凹槽；并且，所述第一侧缘段嵌入所述凹槽，所述第二侧缘段与所述递送管内表面连接。

9.根据权利要求1所述的一种带有前导装置的微型血泵，其特征在于：所述微型电机包括驱动轴，所述驱动轴的远端与所述叶轮固定连接。

10.根据权利要求1所述的一种带有前导装置的微型血泵，其特征在于：所述前导装置仅包括一个前导叶；或者，所述前导装置包括两片垂直布置的前导叶；或者，所述前导装置包括若干片均匀布置的前导叶。

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