动磁外驱动式波动泵送血液左心室血泵

1.本实用新型涉及一种动磁外驱动式波动泵送血液左心室血泵，属于心室血泵技术领域。


背景技术：

2.近些年，心室辅助装置在终末期心力衰竭治疗中起到了越来越重要的作用，其主要以左心室辅助装置为主。左心室辅助装置的核心部件为左心室血泵，目前较成熟的左心室血泵主要有轴流式和磁悬浮离心式两种。这两种左心室血泵采用的是机械旋转原理，依靠高速转动的转子对血液做功来将旋转机械能转化为对血液的压力势能，从而产生泵送血液效果。从实际使用中可以发现，长期使用左心室血泵会导致各种并发症，比如导致患者体内血液流动失去脉动性而引起器官炎症、消化道出血、主动脉瓣反流等并发症，严重时甚至会增加患者死亡率。另外，长期使用还会引发溶血和血栓等血液相容性问题。由此可见，设计出一种可以很好地解决上述问题的心室血泵，是目前急需解决的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种动磁外驱动式波动泵送血液左心室血泵，其对血液实现了波动泵送的效果，具有可降低溶血、血栓等并发症发生风险、提高血液相容性等特点。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：
5.一种动磁外驱动式波动泵送血液左心室血泵，其特征在于：它包括由上泵体与下泵体上下扣合形成的泵体，上泵体的顶部设有血液入口管，下泵体的底部设有血液出口管，血液入口管与血液出口管上下相对且血液入口管的管径大于血液出口管的管径，泵体的内腔内固定安装一导流盘且在导流盘与血液出口管之间悬空设有一柔性膜组件，上泵体的血液入口管的外面套设有动磁驱动器，柔性膜组件通过穿过上泵体设置的连动柱与动磁驱动器连接，其中：在动磁驱动器产生的交变磁场作用下，柔性膜组件的柔性膜借由连动柱被带动做上下振荡运动的同时，柔性膜沿自身径向方向产生波浪运动，以将血液入口管流进的血液被泵送至血液出口管流出。
6.本实用新型的优点是：
7.本实用新型将柔性膜的形变能转化为对血液的压力势能，对血液实现了波动泵送的效果，一方面使血液的流动产生具有生理特征的脉动性，促进血液对全身器官的灌注作用，另一方面，刚度小的柔性膜运动柔和，与已有左心室血泵相比，对血液产生的剪切应力要小很多，且柔性膜不存在旋转，因而在泵送血液的过程中有效避免了高转速、高剪切力等非生理流动特性的产生，降低了溶血、血栓等并发症的发生风险。另外，本实用新型的结构设计提高了血液相容性，且动磁驱动器可保证可靠的强力驱动性能，为柔性膜的稳定波动提供了保障。
附图说明
8.图1是本实用新型左心室血泵的结构示意图。
9.图2是柔性膜组件的立体示意图。
10.图3是金属环的立体示意图。
11.图4是安装有导流盘、板弹簧的泵体的立体剖视示意图。
12.图5是安装有导流盘、板弹簧的上泵体的立体示意图。
13.图6是下泵体的立体示意图。
14.图7是安装有导流盘、板弹簧和柔性膜组件的上泵体的立体示意图。
15.图8是动磁驱动器的结构示意图。
16.图9是外罩的结构示意图。
17.图10是本实用新型的柔性膜处于波动状态的示意图。
具体实施方式
18.如图1至图10所示，本实用新型动磁外驱动式波动泵送血液左心室血泵包括由上泵体31与下泵体32上下扣合形成的泵体30，上泵体31的顶部设有血液入口管310，下泵体32的底部设有血液出口管320，上泵体31的血液入口管310与下泵体32的血液出口管320应上下相对，且血液入口管310的管径应大于血液出口管320的管径，以便于血液流动，泵体30的内腔内固定安装一导流盘50且在导流盘50与血液出口管320之间形成的狭窄的流动通道80内悬空设有一柔性膜组件10，上泵体31的血液入口管310的外面套设有动磁驱动器70，柔性膜组件10通过穿过上泵体31设置的连动柱40与动磁驱动器70连接，其中：在动磁驱动器70产生的交变磁场作用下，柔性膜组件10的柔性膜11借由连动柱40被带动在狭窄的流动通道80内做上下振荡运动的同时，柔性膜11沿柔性膜11自身径向方向产生波浪运动，即柔性膜11产生类似鱼尾鳍拍动的效果，继而在柔性膜11的波浪式推动作用下，以将血液入口管310流进的血液被波动泵送至血液出口管320流出，从而达到波动泵送血液的效果。
19.如图2和图3，柔性膜组件10包括具有弹性的圆形柔性膜11，柔性膜11的中心设有一导流口110，导流口110的直径应等于或说接近血液出口管320的内径，以促进血液的流出，柔性膜11的圆周边沿内嵌有一金属环12，金属环12上设有用于与连动柱40连接的金属连接座121，金属连接座121伸出柔性膜11的同时，金属连接座121的侧壁被延伸的柔性膜11(参见图2标号113所示部分)包裹，换句话说，金属连接座121仅露出其用于与连动柱40连接的端面。
20.通常，金属连接座121在金属环12上沿圆周均布，金属连接座121的数量可根据实际情况合理设计，图3示出了设计有3个金属连接座121的情形。
21.在本实用新型中，导流口110的作用在于，当血液流经柔性膜11时可以更好地分布在柔性膜11的上下两个表面。
22.在本实用新型中，金属环12的作用在于可以增强柔性膜11自身圆周边沿部分进行往复运动的效果，有利于提升对血液的压力。
23.如图2，柔性膜11内嵌金属环12的圆周边沿部分(即图2所示倾斜区域112)外厚内薄而其余部分，即柔性膜11内嵌金属环12之外的部分(即图2所示水平区域111)的厚度均匀且是金属环12厚度的两倍，其中：柔性膜11处于狭窄的流动通道80内时，柔性膜11与导流盘
50的下端面之间、柔性膜11与下泵体32的内端面之间留有间隙；带有金属连接座121的金属环12与柔性膜11一体注塑成型。
24.在实际设计中，例如，柔性膜11可设计成水平区域111厚度为0.5mm-1mm，倾斜区域112的厚度由内向外增大，最终圆周边沿厚度为1mm-1.5mm。
25.在实际设计中，柔性膜11与导流盘50、下泵体32之间的间隙设计为约1mm。另外，柔性膜11与上泵体31的内侧壁之间应留有间隙81，间隙81应小于1mm，以可以极大降低血液发生反流、回流或漩涡的现象。
26.在本实用新型中，柔性膜11为有机硅或聚氨酯复合材料制成，具有刚度小、密度低的特点，柔性膜11的这种弹性特点在发生大变形时可以将变形能储存起来再释放，转化为对血液的压力势能。在实际中，柔性膜11的制作材质不受限制，只要其在振荡力、流体力等综合作用下可沿自身径向方向产生大变形的波动效果即可。
27.在本实用新型中，金属环12及其上的金属连接座121为钛合金材质制成，由于金属环12的刚度、硬度均大于柔性膜11，因此，柔性膜11的圆心处可对血液产生类似活塞做功的效果，强化了血液在柔性膜11附近的流动性，起到了血液顺利传输的效果，以及有效冲刷流道、减小血栓产生的效果。
28.如图1，导流盘50朝向柔性膜11的端面上设有类似圆锥状的导流锥51，导流锥51与柔性膜11上的导流口110及血液出口管320相对设置。如图4，导流盘50呈中间凸出，厚度沿径向向外逐渐减小的结构，这样设计可以促进血液流动，进一步降低血液产生漩涡的可能性。
29.如图1，下泵体32的内端面上凸设有平台321，平台321的截面面积与导流盘50的截面面积相等或说大致相等，平台321与导流盘50之间形成中间薄、四周厚的流动通道80，即流动通道80呈中心位置空间最小，沿其径向方向向外逐渐扩大空间的结构，这样有利于柔性膜11在进行振荡运动、自身径向方向产生波浪运动时更贴近平台321、导流盘50的表面，从而可以形成利于向外输送血液的“血袋”，减少回流现象，进一步来说，平台321与下泵体32的内侧壁之间形成一具有一定深度的环形凹槽322，环形凹槽322与柔性膜组件10的金属环12相对设置，从而在柔性膜11做上下振荡运动时，柔性膜11的水平区域111会对环形凹槽322内的血液产生一定的压缩作用，类似活塞做功的过程，从而可极大提高血液压力，且能够帮助血液顺利流动。
30.如图1和图8，动磁驱动器70包括套设在上泵体31的血液入口管310外的筒状内磁轭74，内磁轭74用于增强磁场强度，内磁轭74的外圆周侧壁上活动地套设有用于与连动柱40连接的铁质筒状安装架75，安装架75用于增强推动力及感应强度，安装架75的侧壁上嵌设有多个环形永磁体76(图8示出了上下嵌有3个永磁体76的情形)，上下相邻的永磁体76之间的磁极极性相反，如n磁极极性的永磁体76上下相邻的永磁体76的磁极极性为s，一筒状定子铁芯71围绕永磁体76设置，定子铁芯71用于增强感应强度，定子铁芯71朝向永磁体76的内侧形成有两个线槽710，当然，线槽710的数量不受局限，各线槽710内缠绕有电磁线圈72，缠绕有电磁线圈72的定子铁芯71与嵌设有永磁体76的安装架75之间具有间隙，间隙应小于1mm。
31.进一步来说，定子铁芯71由环形盖状的上铁芯711、环形的中间铁芯712和环形盖状的下铁芯713上下拼接而成，中间铁芯712与上铁芯711、下铁芯713之间分别形成一线槽
710，其中：当电磁线圈72缠绕在线槽710内后，电磁线圈72被非导磁材料(如采用钛合金材质等熟知材料)制成的线圈罩73罩住，线圈罩73不仅可以起到约束固定电磁线圈72移动的作用，还能降低铜导线制成的电磁线圈72与血液相接触的可能性，避免引起血液相容性问题。
32.在实际制作中，电磁线圈72、永磁体76和内磁轭74三者轴线应同轴设计，以减少磁场密度不均匀而导致的行程偏差问题。
33.在本实用新型中，动磁驱动器70具有行程短、响应快、效率高、体积小和推力大的特点，在实际实施时，当向电磁线圈72通入变化电流形成交变磁场时，交变磁场对n、s磁极极性的永磁体76分别产生吸引与排斥作用，于是在交变磁场的作用下，永磁体76与安装架75一起沿内磁轭74做上下振荡运动，并经由连动柱40带动柔性膜组件10一起做同频率、同幅度的上下振荡运动。
34.如图1、图9，动磁驱动器70的外面罩设有一外罩60，外罩60将动磁驱动器70及上泵体31与下泵体32之间的连接部位罩住，外罩60延伸至与下泵体32的下端面齐平后与下泵体32焊接，以加强上泵体31与下泵体32之间的密封性，其中：
35.上泵体31外围绕血液入口管310设有外凸台311，外罩60内与外凸台311相对地设有内凸台61，内磁轭74套设固定于外凸台311和内凸台61的圆周侧壁上，缠绕有电磁线圈72的定子铁芯71和嵌设有永磁体76的安装架75处于外罩60与上泵体31之间形成的环型腔64内；紧定螺钉65穿过内凸台61上的螺孔63后螺接于外凸台311上的螺孔312内，以使外罩60通过紧定螺钉65与上泵体31螺接固定。如图9，外罩60上对应血液入口管310开设有令血液入口管310穿过的孔口62。
36.另外，电磁线圈72连接的线缆穿过定子铁芯71、外罩60引出至外部而与相关供电设备连接。
37.如图1、图4、图5和图7，导流盘50通过多个固定梁33与上泵体31固定，各固定梁33内共同贯穿设有一板弹簧34，其中：板弹簧34包括用于穿过固定梁33的环状带部341，带部341上设有可弹性形变的圆环状限位部340，限位部340处于固定梁33外；限位部340套设于连动柱40上后，限位部340的一侧与连动柱40上的凸环41固定连接。
38.图5示出了沿上泵体31轴线均匀分布设计3个固定梁33的情形，固定梁33的个数没有限制，但过多会增加对血液流动的阻力。
39.在本实用新型中，板弹簧34采用具有弹性的熟知金属材料制成即可，限位部340的作用在于限制连动柱40上下振荡的幅度。
40.本实用新型示出了设计有3个连动柱40的情形，连动柱40与柔性膜组件10的金属连接座121之间螺接连接，连动柱40与安装架75之间固定连接(如螺接等)。
41.在实际中，连动柱40穿过上泵体31的孔的孔径应尽量小，以减少血液流过此孔的可能性。
42.如图4，上泵体31与下泵体32两者均为轴对称结构，上泵体31与下泵体32采用内外螺纹旋合的方式装配在一起，且两者扣合安装时应保证同轴度。
43.在本实用新型中，上泵体31、下泵体32、连动柱40、导流盘50等需要与血液接触的部件均应为具有优良血液相容性的钛合金材质制成，以提高血液相容性。
44.使用时，血液入口管310用于连接左心室心尖部位，血液出口管320通过移植物与
主动脉相连。电磁线圈72通入变化电流形成交变磁场，交变磁场对n、s不同磁极极性的永磁体76产生吸引与排斥作用，于是，永磁体76在交变磁场作用下与安装架75一起在内磁轭74上做振荡运动，继而借由连动柱40、金属环12(或说金属连接座121)带动柔性膜11在狭窄的流动通道80内做同频率、同幅度的振荡运动(振荡幅度在1mm左右)。于是，柔性膜11在做振荡运动的同时，沿自身径向方向产生波动，类似鱼尾鳍拍动的效果，从而柔性膜11将其产生的这种形变能转化为对血液的压力势能，使流入血液入口管310的血液在柔性膜11的波动作用下，以及在导流锥51、导流口110的导流作用下，被波动泵送至血液出口管320流出。
45.以上所述是本实用新型较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本实用新型保护范围之内。