一种主动脉内循环辅助血泵转子的制作方法

1.本发明涉及一种主动脉内循环辅助血泵转子，具体涉及一种植入主动脉内对心衰患者循环系统进行辅助的循环辅助装置的血泵转子，属于医疗器械主动脉内循环辅助装置技术领域。


背景技术：

2.各种原因引起的急、慢性心力衰竭是心脏病患者的主要死因之一，是心血管病中最常见、危害最大的疾病之一。心力衰竭是全球唯一呈增长趋势的心脏疾病，全球目前有超过2600万心衰患者。对于终末期危重症心衰患者，药物治疗效果差，死亡率高，人工心脏和心脏移植是两种有效的治疗手段。但由于心脏供体极度缺乏，远远满足不了患者的需求，大量心脏病人在等待心脏移植过程中死亡。人工心脏类循环辅助装置是国际指南推荐的心衰标准化治疗方式之一，但由于研发难度大，国内可供使用的产品几乎没有，导致大量患者得不到救治。
3.循环辅助装置采用机械手段对心脏的泵血机能进行辅助和支持，维持、提升人体的血液循环，分为长期植入和短中期辅助两种。研究较多的叶片式血泵分为离心式和轴流式两种，与第一代搏动式循环辅助装置相比具有的优点是：结构简单，体积小，血液接触面积小，抗血栓性能好，易于植入等。离心式磁悬浮血泵技术上相对容易实现，所以目前长期植入循环辅助装置主要采用离心式血泵。轴流式血泵因为体积小、血流方法为轴向的特点主要被用于介入式短中期循环辅助。轴流式血泵的原理来自阿基米德螺旋泵，叶片安装在轮毂上，旋转时，血液轴向流入，经旋转叶片做功后沿轴向流出，故称为轴流泵，这类血泵的最大优点是体积小、流量大、效率高。
4.主动脉内循环辅助血泵的工作原理是通过经皮方式植入的血泵转子的旋转做功加速主动脉内的血液流速以起到辅助患者循环系统的作用，进而起到心室卸负荷的效果。由于此类血泵需要具有足够小的体积以便于植入到主动脉内，同时还要提供足够的压升和流量以起到有效的循环辅助，所以对血泵转子的设计要求特别高，需要在保证血泵转子的效率基础上对血液产生较小的破坏。例如，血泵转子旋转作用于血液的机械力对红细胞具有较大破坏，会导致溶血，甚至导致胃肠道出血等并发症，血泵中的流动滞止区又容易产生血栓，导致泵停转或下游器官栓塞，血栓和溶血均会严重危及患者生命。
5.因此，发明一种效率高且对血液破坏水平低的血泵转子是主动脉内循环辅助装置设计中的重要一环。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种主动脉内循环辅助血泵转子，是一种轴流式、安装于主动脉内、加速主动脉内血液速度的血泵转子。该血泵转子植入主动脉内，能提供满足临床需求的血液压升和流量，对血液破坏小。
7.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
8.一种主动脉内循环辅助血泵转子，其中，该血泵转子包括轮毂、两片等尺寸叶片和轴安装孔；其中，
9.所述轮毂从前端到尾端呈扩张型；
10.所述叶片包括靠近轮毂表面一侧的叶根面、设置在远离轮毂表面一侧的叶尖面、以及位于叶根面和叶尖面之间的两个侧面；
11.所述叶片固定安装在轮毂上，两片叶片的叶根面围绕轮毂的中心轴对称布置于轮毂表面，从靠近轮毂前端的叶片前缘到靠近轮毂尾端的叶片尾缘的叶尖半径为等径，叶片高度从叶片前缘到叶片尾缘均匀降低；
12.轴安装孔设置在轮毂内，从轮毂的尾端向前端延伸。
13.优选地，所述叶片与所述轮毂一体成型。
14.优选地，所述轮毂的前端为半球形结构。
15.优选地，所述血泵转子通过所述轴安装孔与电机轴紧配合或焊接到一起。
16.优选地，所述叶片的高度从叶片前缘到叶片尾缘为2mm～1mm；叶尖半径为1.9～2.9mm；叶根面的叶片安装角从叶片前缘到叶片尾缘为-300～-50度，叶片厚度为0.4～0.85mm；叶尖面的叶片安装角从叶片前缘到叶片尾缘为-265～-65度，叶片厚度为0.2～0.95mm。
17.优选地，所述轮毂的长度为8～15mm；叶片的长度为6～10mm；轮毂尾端的半径为1～2mm；轴安装孔的半径为0.5mm。
18.优选地，所述血泵转子由钛合金或316l不锈钢或硬质高分子医用材料制成。
19.本发明的有益效果是：
20.本发明为一种放置于主动脉内的轴流式、微型血泵转子，该血泵转子具有较高的效率、压升、流量特性和较低的机械力造成的溶血水平。
附图说明
21.图1为本发明的主动脉内循环辅助血泵转子的结构示意图。
22.图2为本发明的主动脉内循环辅助血泵转子的外观图。
23.图3为本发明的主动脉内循环辅助血泵转子的叶片展开成平面状时的结构示意图，其中，(a)表示叶根面的形状，(b)表示叶尖面的形状。
24.图4为本发明的主动脉内循环辅助血泵转子的叶片安装角图，其中，(a)中显示出了叶根面的叶片安装角从叶片前缘到叶片尾缘的分布，(b)中显示出了叶尖面的叶片安装角从叶片前缘到叶片尾缘的分布。
25.图5为本发明的主动脉内循环辅助血泵转子的叶片厚度图，(a)显示出了叶根面的叶片厚度从叶片前缘到叶片尾缘的分布，(b)显示出了叶尖面的叶片厚度从叶片前缘到叶片尾缘的分布。
具体实施方式
26.以下，结合附图对本发明的实施方式进行详细说明，但本发明并不局限于以下内容。
27.本发明的主动脉内循环辅助血泵转子是一种微型、轴流式血泵转子，其结构如图
1、2所示，包括轮毂1、叶片2和轴安装孔3三部分；轮毂从前端(血液流入处)到尾端(血液流出处)为扩张型，轮毂的前端为半球形结构，这种形状设计既有利于提升血泵的水力学特性，又可以使轮毂尾端的半径与其所连接的电机半径相匹配，避免血液在轮毂尾端与电机交界处遇到流通面积突变和血液直接撞击到电机端面上的情况。两片相同形状尺寸的叶片固定安装在轮毂上，例如可以是通过一体成型的方式来制作轮毂和叶片。叶片包括靠近轮毂表面一侧的叶根面4、设置在远离轮毂表面一侧的叶尖面5、以及位于叶根面和叶尖面之间的两个侧面，两片叶片的叶根面围绕轮毂的中心轴对称布置于轮毂表面。如图3所示，为叶片展开成平面状时的结构示意图，其中图3(a)中表示叶根面的形状，图3(b)中表示叶尖面的形状，靠近轮毂前端的为叶片前缘6，靠近轮毂尾端的为叶片尾缘7，从叶片前缘到叶片尾缘的叶尖半径为等径。这里的叶尖半径指的是位于叶片中间弦线8两侧的叶片的宽度。从图1、2所示的结构观察，叶片高度从叶片前缘到叶片尾缘均匀降低，这里的叶片高度指的是从叶尖面5到叶根面4沿着垂直于轮毂中心轴的方向上的距离。轴安装孔3设置在轮毂1内，从轮毂1的尾端向前端延伸，血泵转子通过轴安装孔3与电机轴紧配合或焊接到一起。
28.在本发明的主动脉内循环辅助血泵转子中，叶片的叶型、安装角、厚度等设计充分考虑效率、压升、流量、流动致溶血等因素。其中，血泵转子的长度(即轮毂的长度)为8～15mm；叶片长度为6～10mm；叶尖半径为1.9～2.9mm；叶片高度从叶片前缘到叶片尾缘为2mm～1mm；叶根面的叶片安装角从叶片前缘到叶片尾缘为-300～-50度，叶片厚度为0.4～0.85mm；叶尖面的叶片安装角从叶片前缘到叶片尾缘为-265～-65度，叶片厚度为0.2～0.95mm；轮毂前端为半球形结构，尾端半径为1～2mm；轴安装孔半径为0.5mm，与电机轴紧配合或焊接到一起。
29.如图4～5所示，作为本发明的主动脉内循环辅助血泵转子的一个具体实施例，图4(a)中显示出了叶根面的叶片安装角从叶片前缘到叶片尾缘的分布，从叶片前缘的一300度到叶片尾缘的-50度，即叶根面的叶片安装角从叶片前缘到叶片尾缘为-300～-50度。图4(b)显示出了叶尖面的叶片安装角从叶片前缘到叶片尾缘的分布，从叶片前缘的-265度到叶片尾缘的-65度，即叶尖面的叶片安装角从叶片前缘到叶片尾缘为-265～-65度。图5(a)中显示出了叶根面的叶片厚度从叶片前缘到叶片尾缘的分布，从叶片前缘的0.2mm到叶片长度3.75mm位置处的最大厚度0.95mm再到叶片尾缘的0.2mm。图5(b)中显示出了叶尖面的叶片厚度从叶片前缘到叶片尾缘的分布，从叶片前缘的0.42mm到叶片长度3.75mm位置处的最大厚度0.85mm再到叶片尾缘的0.62mm。
30.采用本实施例的叶片参数能够实现以下有益效果：转速为25000转/分时，流量为3l/min时，压升达到60mmhg，效率为23％，溶血水平为0.05g/100l。
31.本发明的血泵转子由钛合金或316l不锈钢等生物相容性好的金属材料或硬质高分子医用材料(包括但不限于聚碳酸酯、低密度聚乙烯、聚氯乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物)机加工或3d打印制成。