[發明專利]人工心臟血液泵的串列葉柵靜子結構

有效

• 申請號: 201010170698.3
• 申請日: 2010-05-06
• 公開（公告）號: CN101822855A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 桂幸民;孫曉峰;金東海;楊曉琛
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: A61M1/12
• 分類號: A61M1/12
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

技術領域

本發明涉及一種人工心臟血液泵的串列葉柵靜子結構，屬于綜合葉輪機械技術與醫學技 術的技術領域。

背景技術

心力衰竭是各種心臟病發展的晚期階段，直接威脅著越來越多的病人的生命。目前治療 心衰的方法主要有：藥物治療、外科手術、機械輔助循環、心臟移植、細胞移植等。藥物治 療占了其中的絕大部分，但是當病情較重，甚至是心臟功能喪失的時候，就必須采取心臟移 植救治。然而心臟移植的治療方法有著較大的局限性，主要是因為用于移植的健康心臟數量 很少并且很難及時獲得，而且手術后可能產生排異反應和機會性感染。所以人造機械血液泵， 即：人工心臟，有著很大的需求。

人造機械血液泵按照工作機理和構造的不同可分為：脈動式血液泵和旋轉式連續流的葉 輪式血液泵。相對于脈動式血液泵，旋轉式連續流的葉輪式血液泵具有結構簡單、易于制造、 無需安裝人工瓣膜等優點。葉輪式血液泵又進一步分為葉輪式軸流血液泵、葉輪式離心血液 泵和葉輪式混流血液泵。葉輪式軸流血液泵相比葉輪式離心血液泵，具有體積小、預充量小、 對血液破壞程度輕等優點，并且更適于植入人體。

在葉輪式軸流血液泵的設計中，不僅要考慮滿足人體基本需要的供血壓升需求，而且要 考慮血液泵的抗溶血性能，血液循環過程中氧氣的輸送是由血紅細胞完成的，過大的切應力 會使血紅細胞的細胞膜撕裂，細胞內的血紅蛋白游離到血漿中，導致血紅細胞的攜氧能力喪 失，這就是所謂的溶血現象。大量的溶血會造成血液循環的氧交換能力大幅下降，引起貧血， 嚴重的還會危及生命。導致溶血的因素有很多，但內在的原因是血液的動力學行為。現有的 研究表明，溶血出現在不符合生理要求的血流中，如湍流，渦流，高剪切應力區等。溶血好 壞對于血液泵能否成功應用于臨床都有著至關重要的作用。

葉輪式軸流血液泵主要由導葉部分、轉子部分和靜子部分組成，其中靜子部分不僅起到 了整流血液出口方向的作用，而且對提高血液的壓升起到了一定的作用。在血液流經血液泵 的過程中，血液從轉子流出后具有較高的速度和偏轉角度，靜子面對如此惡劣的進口條件， 極易出現渦流和回流等不良流動現象，進而引發溶血問題，這一點已經被數值模擬結果和血 液泵動物實驗結果所證實，所以靜子的設計好壞對血液泵的抗溶血性能有著很大的影響。因 此說結構先進、設計合理的靜子對一個能夠成功應用于臨床的人工心臟血液泵來說必不可 少。

在航空發動機的軸流壓氣機或離心壓氣機部件應用到的串列葉柵技術可以起到抑制、推 遲流動分離的作用，尤其在氣流折轉角較大的情況下，效果更為明顯，其應用有效地提高了 壓氣機的效率和性能。在葉輪式軸流血液泵的靜子設計中，至今卻沒有基于串列葉柵結構的 設計，基本都是單排的一般靜子結構設計，即使在靜子后的血泵出口部位再加一排葉片，目 的也主要在于進一步導直血液出口的流動，起到后導葉的作用。一般結構的血泵靜子部分采 用一排葉片來承受較大的血液流動折轉角，這種結構的缺陷在于通過靜子部分，將轉子出口 的高速、大偏轉角的血液流動轉為平穩的軸向流動的過程中，會有接近70·-80·的角度偏轉， 從而極易出現渦流、倒流等分離問題，從而會引發溶血問題，影響到血泵的抗溶血性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種人工心臟血液泵的串列葉柵靜子結構，如圖1b所示，將一 般血泵靜子結構設計的五片靜子葉片分為五片前排葉片和五片后排葉片的串列葉柵結構，流 道部分采用了流線型的三次樣條曲線，圖中兩種結構的葉片葉尖直徑均為12.7mm。設計目 的在于使得靜子部分不僅能夠具有較高的供血壓升能力，而且能夠獲得較好的流場分布，提 高血液泵的抗溶血性能，滿足其在將來短期或者長期植入心力衰竭患者體內的要求。

本發明的技術方案主要包括以下幾點：

一種人工心臟血液泵的串列葉柵靜子結構，其特征在于：該串列葉柵靜子結構包括靜子 輪轂流道及其靜子葉片：

1、靜子輪轂流道，采用了流線型的三次樣條曲線流道，如圖4a標號8所示。這種流 線型流道防止了壓力的突擴，有利于在靜子葉片區抑制流動的分離，三次樣條流線型靜子輪 轂軸向范圍如圖4a標號13所示，該三次樣條曲線插值點子午坐標如下，橫坐標為插值節點 軸向坐標，縱坐標為插值節點在垂直軸向的展向方向坐標，單位均為m：