[發明專利]一種具有自調節葉片的微小型離心血液泵

有效

• 申請號: 201710307309.9
• 申請日: 2017-05-04
• 公開（公告）號: CN107050543B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 竇華書;李昆航;陳小平;楊徽;魏義坤;張煒;胡新建
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: A61M60/216
• 分類號: A61M60/216;A61M60/232;A61M60/508;A61M60/538;A61M60/546;A61M60/554;A61M60/802;A61M60/804;A61M60/808;A61M60/81;A61M60/812
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 杜軍

本發明公開了一種具有自調節葉片的微小型離心血液泵。現有技術無法很好控制微小型血液離心泵中的邊界層厚度、二次流和渦流噪聲。本發明一級葉輪的每片一級葉片吸力面設有小翼；每片二級葉片與一片擺動葉片通過圓柱桿固定，圓柱桿與前端蓋構成轉動副；主動圓環內側設有圓弧形齒條，控制箱輸出端的齒輪與圓弧形齒條嚙合；各連桿與主動圓環的鉸接端沿主動圓環的周向均布；沿擺動葉片的前緣至尾緣方向，在各片擺動葉片的型線上按所在位置圓柱桿對應的截面積比設置分割點，作為該片擺動葉片與對應連桿的鉸接端。本發明的二級葉片具有不同攻角，解決了不同蝸殼截面上血液的不同速度等流動參數不同的條件下對可調葉片安裝角的需求。

技術領域

本發明屬于流體運輸領域，涉及一種可自動調節葉片、低噪聲、對血細胞低損壞的微小型離心血液泵，特別涉及一種根據控制箱和連桿系統自動調節葉片以及葉輪葉片吸力面有小翼結構的微小型離心血液泵。

背景技術

泵是一種應用非常廣泛的通用機械，在人類的生產、生活中發揮著巨大的作用，不同種類及各種尺寸的泵也隨著新的應用需要而不斷地被制造并應用于各個行業之中。按照特征尺度的不同，大體上可以將泵分為以下幾類：常規泵、微小型泵及微型泵。其中微小型泵的特征尺度范圍大致為1～50mm，而微型泵與常規泵的特征長度分別為?1mm以下及50mm以上。

微小型泵因其特殊的尺寸范圍顯現出其良好的應用前景，如微小型電機和包含計算機CPU在內的電子設備的冷卻系統、管道泵、燃料電池的溫度控制系統以及現在應用最廣泛的醫療設備等。

考慮到血液有較大的粘性和血液運輸中血細胞易破裂的特性，如何設計出流動剪切力低、內部流動穩定的微小型離心泵至關重要。但是除了輸送液體的特殊性外，微小型離心泵中流動非常復雜性，主要體現在：1）流動的三維性；2）流體的粘性；3）流動的非定常性。因為輸運血液在粘性和輸運要求的特殊性，粘性不僅僅影響到葉片出口邊為滿足庫塔-茹科夫斯基條件而形成的葉片尾跡旋渦。由于粘性，葉片表面以及環壁通道表面均會存在粘性邊界層，它們之間以及與主流之間有強烈的相互作用，產生“二次流”現象。二次流動是微小型離心泵損失上升、效率下降的主要根源。同時，二次流和渦破裂是離心泵中產生噪聲的主要來源。

同時，心臟是通過舒張和收縮來輸送血液的，輸出的是搏動流（流量、壓力搏動）。若讓旋轉血泵模擬人體天然心臟來輸出搏動流（流量、壓力搏動），有助于心臟手術后人體的恢復。但由于旋轉血崩的為周期性變轉速，周期內血液的流動參數（流量、壓力等）隨時間變化的，導致了血液泵內部的速?度、壓力、剪切力都時刻發生著變化，時刻變化的流動狀態以及血液的特殊性（血細胞易破碎、血液粘性大）加劇了渦的形成和剪切力對血細胞的損壞。傳統固定葉片的安裝角度固定，對于變轉速離心泵因轉速變化造成的流體流動主方向的變化和各個參數的變化不能及時應對，不能提供較好的流動所需的最佳葉片安裝角度，不能在任何轉速的情況下都始終達到較高的效率，還會造成旋渦的產生，加劇渦流噪聲。同時，對于截面面積不斷變化的蝸殼，不同的截面上流動速度等參數是不同的，此時要求不同的葉片攻角會更合適，這就要求變轉速泵的可調節葉片不同需要根據不同的具有不同的葉片變具有不同的角度變化率。

綜上所述，對于變轉速離心血液泵，要想設計優化出一種高效、低噪聲、對血細胞低損壞的微小型離心血液泵，就是要控制和減小二次流動、防止渦脫落或是控制渦的形成，并具有能夠針對變轉速運動中各種變化的參量找到對應的最佳葉片安裝角度的自動可調節的葉片。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術無法很好控制微小型血液離心泵中的邊界層厚度、二次流和渦流噪聲，無法針對變轉速離心泵得到可調節葉片安裝角葉片的情況，提供兩級葉片的微型離心泵，具體是一級葉片吸力面有小翼結構，二級葉輪為帶自動調節安裝角葉片的微小型離心血液泵。