[發明專利]葉輪交變旋轉式懸浮離心血泵

在審

• 申請號: 201710068553.4
• 申請日: 2017-02-09
• 公開（公告）號: CN108404237A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 王改峰;張連喜;田步升;陳海豐
• 申請（專利權）人: 王改峰;張連喜;田步升;陳海豐
• 主分類號: A61M1/12
• 分類號: A61M1/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種葉輪交變旋轉式懸浮離心血泵，由對稱結構離心葉輪(29)及對稱結構離心泵殼(27)組成；離心葉輪(29)依正、反方向旋轉均可產生相同的離心血流輸出。葉輪筒(23)外壁與泵筒(26)內壁間隙為血流副流道(22)，葉輪筒內壁(26)中的空腔為血流主流道(2)；軸向控制繞組(6)饋電時可推動軸向控制磁體(5)前、后運動；前轉子懸浮磁環(3)和后轉子懸浮磁環(21)與前定子懸浮磁環(4)和后定子懸浮磁環(9)形成前、后永磁徑向懸浮軸承；葉輪葉片(17)內鑲驅動電機轉子磁體(16)與離心泵殼前、后壁(10)、(14)外的盤狀驅動電機定子(11)、(12)對應。泵筒外壁(7)后端包繞縫合環(20)。

所屬技術領域：

本發明涉及一種生物醫學工程領域用于心臟輔助的葉輪交變旋轉式懸浮離心血泵，由磁懸浮系統、前、后驅動電機盤式定子、以基準面為對稱結構的離心葉輪及對稱的離心泵殼組成；離心葉輪依順時針或逆時針方向旋轉均可產生相同的離心血流。離心葉輪旋轉方向周期性改變，血液接觸表面受到對稱的血流沖刷，可減少泵內血流緩慢的“死區”，更好地防止血栓形成。采用磁懸浮技術使離心葉輪處于懸浮狀態，無機械軸承磨損，可延長血泵的工作壽命，進一步提高血泵內沖刷，減輕對血液成份的破壞。

背景技術：

離心血泵是植入式心臟輔助裝置的一種，臨床治療晚期心衰取得了良好效果。但長時間應用此類裝置會出現血栓栓塞、出血等嚴重并發癥，是目前阻礙此技術進步的重要困難。克服這些困難需進一步改進和優化離心血泵的結構。離心泵基本結構是離心泵殼和置于離心泵殼腔中的離心葉輪。離心泵殼的外周部位設置泵出口，中心設置泵入口，液流由泵入口進入離心泵殼內，離心葉輪高速旋轉驅動液體形成旋轉流，在離心力的作用下液體從泵出口流出。通常，離心血泵的離心葉輪、離心泵殼及泵出口均采用不對稱設計，泵出口以切線方向與離心泵殼腔相聯通，出口的過流面積逐步擴大。這樣的設計可在泵出口處利用旋轉血流的切向動量和在流道中的擴散過程進一步增加輸出壓力，有利于提高離心泵的能量轉化效率。但這種結構設計要求離心葉輪必須按照特定方向旋轉，如果葉輪反向旋轉則會導致工作效率嚴重下降。

離心血泵的結構設計有特殊性，與驅動其他液體的離心泵的結構設計要求不完全一致。比如離心泵結構必須有盡可能良好的血液相容性，即要求良好的抗血栓和盡可能輕微的血液成分損傷的特性。離心血泵的葉輪及離心泵殼腔內壁是與血液直接接觸的表面，由于異物與血液中的活性因子接觸使這些因子激活，可導致血液凝固并附著在這些異物表面形成血栓。通常在血流緩慢的“死區”更容易形成血栓，也容易形成血液成分的破壞和損傷。去除液流緩慢的“死區”及對異物表面的良好的血流沖刷可防止血栓形成和附著，減小血液成分的破環。由此可見，離心血泵的結構設計應該盡可能防止血流相對緩慢的“死區”形成。

采用傳統的離心泵結構，離心葉輪單方向旋轉使離心泵殼內的流場形式固定，容易形成一些血流沖刷不良的區域，如葉輪葉片的低壓面相對應的區域等，泵內各表面血流沖刷不均勻，這些特點不利于防止泵內血栓形成。為了克服這一缺點，美國的HeartMateIII植入式離心血泵采用了周期性改變葉輪轉速的驅動策略，離心泵殼腔內的流場形式可在不同的轉速下改變，這樣可在一定程度上改善離心泵殼腔內和葉輪各表面的沖刷效果。但這種驅動策略仍然不能使離心泵殼內各個表面等到均等的沖刷。設想離心葉輪可周期性順時針和逆時針交替旋轉，那么，離心泵殼內血流旋轉方向將周期性反轉，離心葉輪及離心泵殼內各表面均可得到血流的對稱沖刷，可最大限度地去除離心泵殼腔內的液流“死區”，提高血泵的抗血栓特性。但這種驅動方式要求離心泵殼及離心葉輪等結構采用對稱設計，以便保證葉輪在兩個相反方向旋轉時流體輸出特性相同。本發明提出一種葉輪交變旋轉式懸浮離心血泵，可實現上述工作機制。

支撐離心葉輪的軸承是另一關鍵技術。滑動軸承可作為離心葉輪的支撐結構，但其最大的缺點是滑動接觸面的摩擦、磨損和局部溫度升高，且在機械軸承周圍還可形成血流沖刷不良區域，容易形成血栓。采用磁力控制使旋轉葉輪在工作時處于懸浮狀態，去除機械磨損使血泵工作壽命進一步延長，沒有局部摩擦產熱及局部溫升更有利于防止血栓形成，這些改進均可進一步改善離心血泵的性能。

發明內容：