一种体外循环磁悬浮混流血泵
阅读说明：本技术 一种体外循环磁悬浮混流血泵 (Extracorporeal circulation magnetic suspension mixed flow blood pump ) 是由 柳阳威 谢楠 唐雨萌 于 2021-09-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种体外循环磁悬浮混流血泵,包括进口管、转子叶轮泵壳、环形蜗壳、出口管,及由转子叶片、中心导锥、永磁体套筒、永磁体组件组成的转子叶轮；所述中心导锥和所述永磁体套筒中内置有永磁体组件,可有效减小永磁体组件与血泵外电磁控制系统的距离,便于电磁控制系统对转子叶轮的控制,有利于血泵的安全稳定运转；通过在转子叶轮和透明泵壳组件之间设置侧边回流狭缝和底部狭缝,避免叶顶间隙泄漏涡所造成的溶血,并抑制血栓的发生；本发明可有效减少流动分离并降低转子叶片与转子叶轮泵壳的转静干涉作用,为透明泵壳组件内表面以及转子叶轮表面提供有效冲洗,防止形成流动死区,降低患者并发症与死亡率。(The invention discloses an extracorporeal circulation magnetic suspension mixed flow blood pump, which comprises an inlet pipe, a rotor impeller pump shell, an annular volute, an outlet pipe and a rotor impeller, wherein the rotor impeller consists of rotor blades, a central guide cone, a permanent magnet sleeve and a permanent magnet assembly; the permanent magnet assemblies are arranged in the central guide cone and the permanent magnet sleeve, so that the distance between the permanent magnet assemblies and an electromagnetic control system outside the blood pump can be effectively reduced, the electromagnetic control system can conveniently control the rotor impeller, and the safe and stable operation of the blood pump is facilitated; by arranging the side backflow slit and the bottom slit between the rotor impeller and the transparent pump shell component, hemolysis caused by leakage vortex of a blade top gap is avoided, and thrombus is inhibited; the invention can effectively reduce flow separation and reduce the static interference effect of the rotor blade and the rotor impeller pump shell, provides effective washing for the inner surface of the transparent pump shell assembly and the surface of the rotor impeller, prevents the formation of a flow dead zone, and reduces the complication and mortality of patients.)
技术领域
本发明涉及血泵技术领域，尤其涉及一种体外循环磁悬浮混流血泵。
背景技术
溶血和血栓是血泵临床应用过程中经常出现的症状。红细胞在血泵流场中受到的剪切应力以及流动时长是影响溶血的主要参数，流场中的旋涡区以及近壁面的滞止区易造成血小板的激活，从而形成血栓。为了提高血泵的临床应用性能，需要通过降低旋涡强度以及消除流动死区来降低血液损伤，进而提高血泵的血液相容性，降低患者并发症与死亡率。现有体外循环血泵的形式主要包括轴流式、离心式，轴流式血泵轴向长而轴颈小，整体体积小因而植入性较好，但为了达到标准血流量和供压，转速较高，因此抗溶血性控制难度大；离心式血泵轴颈大而轴向短，整体体积大，但由于血液在泵内流动时间较长也会导致明显的血液损伤。
发明内容
本发明的目的在于提供一种体外循环磁悬浮混流血泵，以降低现有血泵的溶血和血栓风险，可搭配人工肺等装置提供体外短中期循环支持并降低患者并发症与死亡率。
本发明所采用的技术方案是：一种体外循环磁悬浮混流血泵，包括：透明泵壳组件和转子叶轮，所述透明泵壳组件的材质为聚氨酯，所述透明泵壳组件包括进口管、转子叶轮泵壳、环形蜗壳以及出口管；所述出口管与所述环形蜗壳连接处设有舌状的蜗舌，所述蜗舌的倒圆半径为0.2至1.5毫米；所述转子叶轮位于透明泵壳组件内，且所述转子叶轮和所述透明泵壳组件的侧边布置有侧边回流狭缝，所述转子叶轮和所述透明泵壳组件的下方布置有底部狭缝，所述侧边回流狭缝的宽度为0.5至1.5毫米，所述底部狭缝的宽度为0.5至1.0毫米；所述转子叶轮包括转子叶片、中心导锥、永磁体套筒以及永磁体组件，其中，所述永磁体组件内置于所述中心导锥和所述永磁体套筒中；所述永磁体组件包括位于永磁体套筒内的上轴向环形永磁体和径向环形永磁体，以及位于所述中心导锥内的下轴向永磁体，其中，所述上轴向环形永磁体和所述下轴向永磁体用于转子叶轮的轴向定位，所述径向环形永磁体用于转子叶轮的径向定位；所述转子叶片为螺旋式，共4片，交替等间隔分布于所述中心导锥和所述永磁体套筒之间；所述转子叶片在来流侧设置有转子叶片前缘，所述转子叶片在尾部设置有转子叶片尾缘，所述转子叶片前缘和转子叶片尾缘经过倒圆处理，以降低对血液的刮削作用，减少血液损伤。
进一步，所述透明泵壳组件的内表面以及所述转子叶轮的表面喷涂有抗凝涂层以降低血小板激活凝结形成血栓的风险。
进一步，所述永磁体套筒呈锥形，所述永磁体套筒的内侧底部的倒圆半径2至3毫米，所述永磁体套筒的下方切线方向为水平方向，所述永磁体套筒的外侧底部倒圆半径0.2至1毫米。
进一步，所述环形蜗壳的断水截面形状为圆形，所述环形蜗壳与所述出口管切向连接。
本发明的有益效果在于：本发明所提供的一种体外循环磁悬浮混流血泵，采用包含永磁体套筒的转子叶轮，与传统的半开式叶轮与开式叶轮相比，可有效降低叶顶间隙处的剪切应力，缓解溶血情况；本发明将永磁体组件内置于中心导锥以及永磁体套筒实现转子叶轮悬浮的设计，可有效克服传统血泵设计中转子叶轮依靠机械轴承固定轴向、径向位置所导致的轴承摩擦损耗、血液污染以及形成血栓的缺陷，通过设置较小的侧边回流狭缝和底部狭缝，增大血液流速，提高了冲洗效果，降低形成血栓的风险，有效延长血泵的使用期限，提高患者生存率；所采用的内置于中心导锥以及永磁体套筒中的永磁体组件，与位于透明泵壳组件外侧的电磁控制系统距离更近，更利于电磁控制系统对转子叶轮的控制，有利于血泵的运转稳定性。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图；
图2为本发明装置的俯视图；
图3为本发明装置的仰视图；
图4为本发明装置的剖视图；
图5为本发明中转子叶片和中心导锥的正视图；
图6为本发明中转子叶片和中心导锥的俯视图；
图7为本发明中永磁体套筒示意图；
图8为本发明中混流血泵内部流动示意图；
图9为图1中I部分局部放大示意图；
其中，1：透明泵壳组件；2：转子叶轮；3：进口管；4：转子叶轮泵壳；5：环形蜗壳；6：出口管；7：蜗舌；8：侧边回流狭缝；9：底部狭缝；10：转子叶片；11：中心导锥；12：永磁体套筒；13：永磁体组件；14：上轴向环形永磁体；15：径向环形永磁体；16：下轴向永磁体；17：转子叶片前缘；18：转子叶片尾缘。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细描述，所举实例只用于说明本发明，并非用于限制本发明的范围。
如图1至图3所示，一种体外循环磁悬浮混流血泵，包括：透明泵壳组件1和转子叶轮2；所述透明泵壳组件1的材质为聚氨酯以提高血泵的生物相容性；所述透明泵壳组件1包括进口管3、转子叶轮泵壳4、环形蜗壳5以及出口管6，出口管6与环形蜗壳5连接处设有舌状的蜗舌7，蜗舌7的倒圆半径为0.2至1.5毫米；转子叶轮2位于透明泵壳组件1内，且转子叶轮2和透明泵壳组件1的侧边布置有侧边回流狭缝8，转子叶轮2和透明泵壳组件1下方布置有底部狭缝9，侧边回流狭缝8的宽度为0.5至1.5毫米，底部狭缝9的宽度为0.5至1.0毫米，以避免叶顶间隙泄漏涡所造成的溶血，并抑制血栓的发生，同时为透明泵壳组件1的内表面以及转子叶轮2的表面提供有效冲洗，防止形成流动死区，降低患者并发症与死亡率；所述转子叶轮2包括转子叶片10、中心导锥11、永磁体套筒12以及永磁体组件13，其中，所述永磁体组件13内置于中心导锥11以及永磁体套筒12中，可有效减小永磁体组件13与血泵外电磁控制系统的距离，便于电磁控制系统对转子叶轮2的控制，有利于血泵的安全稳定运转。
如图4所示，所述永磁体组件13包括位于永磁体套筒12内的上轴向环形永磁体14和径向环形永磁体15以及位于中心导锥11内的下轴向永磁体16，其中，所述上轴向环形永磁体14和下轴向永磁体16用于转子叶轮2的轴向定位，径向环形永磁体15用于转子叶轮2的径向定位。如图5、图6、图7所示，所述转子叶片10为螺旋式，共4片，交替等间隔分布于中心导锥11与永磁体套筒12之间；转子叶片10在来流侧设置有转子叶片前缘17，所述转子叶片10在尾部设置有转子叶片尾缘18，转子叶片前缘17和转子叶片尾缘18经过倒圆处理，以降低对血液的刮削作用，减少血液损伤。
透明泵壳组件1的内表面以及转子叶轮2的表面喷涂有抗凝涂层以降低血小板激活凝结形成血栓的风险。
永磁体套筒12呈锥形，永磁体套筒12的内侧底部的倒圆半径2至3毫米，永磁体套筒12的下方切线方向为水平方向，永磁体套筒12的外侧底部倒圆半径0.2至1毫米，可以减少血液在环形蜗壳5内旋转流动的阻力，同时便于控制流入侧边回流狭缝8的血流量。
环形蜗壳5断水截面形状为圆形，环形蜗壳5与出口管6切向连接，以减少流动分离并降低转子叶片与转子叶轮泵壳的转静干涉作用。
特别地，如图8、图9所示，血泵临床应用时，血液由进口管3流入血泵，随后进入转子叶轮2内增速增压后，流入环形蜗壳5减速增压，最终通过出口管6流出血泵；少部分血液流入环形蜗壳5后，受到转子叶轮2进口低压、环形蜗壳5高压的影响，在侧边回流狭缝8内产生向上的回流，这股回流对侧边回流狭缝8进行有效的冲洗，减小此处发生血栓的风险，侧边回流狭缝8的流动转折处采取倒圆设计，减少流动分离，保证侧边回流狭缝8内的血液相容性；另有少部分血液在底部狭缝9内受到转子叶轮2转动以及环形蜗壳5内压力分布的影响，当转子叶轮2旋转时，与中心导锥11直接接触的一层血液会随之旋转，由于血液存在粘性，底部狭缝9上层的血液主要受离心力的影响，向环形蜗壳5流动，底部狭缝9下层的血液受上层血液流出的影响，随之产生补偿运动，由环形蜗壳5向底部狭缝9中心方向流动，环形蜗壳5内的压力分布也会影响底部狭缝9的流动，但底部狭缝9上层与下层的流动形式不变。
实施例一：稳定循环工况
在临床稳定循环工况，血液由进口管3流入血泵，随后进入转子叶轮2内，转子叶轮2的旋转受泵外的电磁系统控制，其中上轴向环形永磁体14和下轴向永磁体16用于转子叶轮2的轴向定位，所述径向环形永磁体15用于转子叶轮2的径向定位，血液在转子叶轮2内增速增压后，流入环形蜗壳5，在环形蜗壳5内沿周向减速增压，最终通过出口管6流出血泵；少部分血液流入环形蜗壳5后，受到转子叶轮2进口低压、环形蜗壳5高压的影响，在侧边回流狭缝8内产生向上的回流，这股回流对侧边回流狭缝8进行有效的冲洗，减小此处发生血栓的风险，侧边回流狭缝8的流动转折处采取倒圆设计，减少流动分离，保证侧边回流狭缝8内的血液相容性；另有少部分血液在底部狭缝9内受到转子叶轮2转动以及环形蜗壳5内压力分布的影响，底部狭缝9的上表面为中心导锥11的底面，转子叶轮2旋转时，与中心导锥11的底面接触的一层血液会随之旋转，由于血液存在粘性，底部狭缝9上层的血液主要受离心力的影响，向环形蜗壳5流动，底部狭缝9下层的血液受上层血液流出的影响，随之产生补偿运动，由环形蜗壳5向底部狭缝9中心方向流动。
实施例二：撤机状态
在撤机状态，本发明的一种体外循环磁悬浮混流血泵维持实施例一中的运行过程，通过监测人体循环体征，逐步降低转子叶轮2的转速，逐级减少血流量，直至血流量为零；在人体完全恢复自主循环后，移除血泵，完成撤机。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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