技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域， 具体地说， 是一种单支点磁动力离心式血泵。

背景技术

心脑血管疾病在发达国家早已位居人类死亡原 因的首位， 约占 46%的死亡率， 美国 统计资料显示每年心脏手术数量约为 35万例。 目前国内每年心内直视手术数量约为 10 万台， 随着经济的高速发展和医疗水平的不断提高， 国内心脏外科手术数量必将有一个 不断增加的过程。 根据统计资料显示， 心脏手术以后有部分病人 （0.6-2%) 因心功能受 损严重， 即使在药物支持下仍不能维持机体最低要求。 这部分病人不得不采用辅助循环 设备暂时支持心脏功能， 维持生命， 等待心功能恢复。 其中部分患者还需要使用长期循 环辅助设备替代心脏功能。此外， 治疗慢性不可逆心功能衰竭的最有效方法是心 脏移植， 但供体心脏的不足限制心脏移植疗法在临床的 普遍应用， 基因工程、 细胞工程等新疗法 在可见的将来尚不能大范围开展。 因此， 心室辅助技术在很多时候也成为了唯一的选择 。

血泵 （又名心脏泵） 是心脏辅助循环装置的核心， 近年来， 一直是发达国家辅助循 环研究的重点， 并取得了一定的进展。

最早的第一代血泵是仿照心脏研制的搏动泵， 此类血泵采用气动或电动挤压泵腔， 通过泵腔容积的改变搏出血液。第二代连续流 叶轮血泵兴起于上世纪 80年代早期， 此类 血泵的叶片通过机械轴承安装在血泵转子上， 转子带动叶片旋转从而推动血液沿径向或 轴向螺旋线前向运动。 第三代血泵以悬浮技术为特点， 因此凡采用磁悬浮和 /或液悬浮 技术研发的血泵都称为第三代血泵。

第三代血泵一般具有悬浮和驱动两个系统： 悬浮系统使叶轮悬浮， 叶轮直接永磁化 或在塑形的叶轮内嵌入永磁体。 血泵的定子或泵壳内置入永磁或电磁线圈， 通过磁化的 叶轮与定子或泵壳之间轴向及径向磁场相互作 用， 使叶轮悬浮于泵壳中间； 驱动系统驱 动叶轮旋转。 在定子或泵壳内置入另一组电磁线圈， 通过电磁线圈电流的变化产生磁力 推动磁化的叶轮旋转。

第三代血泵有三个发展阶段： 第一个阶段是悬浮和驱动系统分离的外马达间 接驱动 叶轮阶段。 血泵的悬浮技术较为简单， 悬浮系统与驱动系统分离， 血泵采用外马达驱动 技术， 叶轮是由一个独立的外马达来驱动； 外马达通过机械轴承旋转连接磁化的外叶轮， 外叶轮通过磁力驱动另一个悬浮的磁化内叶轮 旋转； 内叶轮是主要的驱动部分， 它的旋 转可推动血液流动。 第二个阶段是悬浮和驱动系统分离的马达直接 驱动叶轮阶段， 采用 血泵马达直接驱动叶轮悬浮技术。 悬浮系统与驱动系统也是分离的， 但马达取消了外叶 轮， 将悬浮叶轮直接作为马达的转子， 马达直接通过磁力的变化驱动悬浮的叶轮转动 来 推动血液流动。 泵仍需要另外一个独立的磁悬浮系统来悬浮血 泵叶轮。 第三阶段是悬浮 与驱动系统融合阶段， 即血泵的悬浮与驱动系统融合起来， 血泵设计将悬浮与驱动系统 的电磁线圈融合组成定子， 用一个定子来兼做驱动与悬浮叶轮的功能， 因此泵的设计更 加简洁， 其代表血泵为 Ventr Assist。

第三代血泵多数设计成离心泵， 少数为轴流泵， 有代表性的第三代血泵有数种， 例 如： （ 1 ) Berlin Heart Incor泵： 是由 Berlin Heart公司研发的磁悬浮轴流泵， 血泵由钛合 金制成， 泵体内唯一运动的叶轮设计成阿基米德螺旋， 叶轮通过轴向及径向磁力悬浮于 泵壳内， 通过电磁场的变化， 驱动悬浮的叶轮轴向旋转， 从而推动血液向前流动； （2) HeartWare泵： 泵的叶轮通过磁悬浮与液悬浮技术使泵叶悬浮 ， 泵的总定子由 2个相互 独立的线圈组合而成，在运转时 2个线圈可以同时工作，也可以单独工作； (3 ) VentrAssist 泵： 泵与血液接触的部位均有热解碳涂层， 可减少血栓发生率， 但该泵流入道较长， 因 此， 植入后仍需在后腹直肌鞘或腹直肌后制作小囊 袋放置泵体； （4) No _VaCO rVAD泵： 具 有特殊的流入系统， 该泵的流入管道与泵体平行设计， 外形成扁平形状。

血栓是由血小板的聚集和沉积形成的， 血泵中一般发于较少受血流冲刷的滞塞区和 与血液接触面的低速区。 溶血是指湍流运动或机械运动产生的高速或高 压破坏了血液内 的红细胞， 致使血红蛋白分散到血浆中， 主要由不规则的流动和湍流运动区内高剪切应 力引起。 溶血和血栓现象对病人的危害巨大， 在临床应用中， 心脏辅助循环装置引起的 血栓和溶血会导致患者生理紊乱， 进而引发患者在术中和术后的并发症， 甚至危及患者 生命， 尤其是对于需要长期辅助循环支持的患者的影 响更大。 可见， 减少心脏泵的血栓 和溶血的发生是辅助循环系统研发中亟待解决 的问题。

第三代血泵相比于第一和第二代血泵， 由于应用磁悬浮技术， 叶轮悬浮于血泵体内， 没有摩擦和挤压， 溶血明显减少， 血栓的发生率显著降低， 同时无轴承磨损问题， 提高 了血泵使用的耐久性， 更适合于长期的循环辅助。

而目前的第三代血泵的结构还较为复杂， 与血液接触面大， 容易产生血液的滞留区， 引发血栓。 此外， 血泵属于一次性用品， 应结构简单， 成本低廉； 针对婴儿及新生儿患 者， 还应当尽量减少血泵的预充量。 而目前关于结构更为简单、 可有效降低血栓发生率、 预充量小、 低流量、 成本低的血泵还未见报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足， 提供一种单支点磁动力离心式血泵。

为实现上述目的， 本发明采取的技术方案是： 一种单支点磁动力离心式血泵， 设有泵体和驱动装置， 所述的泵体包括顶盖、 底座、 叶轮和外磁钢， 所述的底座设有至少三层凸台， 顶端的凸台设有凹槽， 所述的凹槽内安 放滚珠， 所述底座的底部中央设有插入孔； 所述的叶轮设有叶片和环状连接， 所述的环 状连接的内圈设有连接杆， 所述的连接杆于中央汇集， 底部形成圆弧形的中央凹槽， 所 述的中央凹槽与凸台凹槽内的滚珠配合构成单 支点轴承； 所述的外磁钢设于叶片内部； 所述的驱动装置包括传动轴和设有电机转子的 驱动电机，所述的传动轴套于电机转子上， 并插入在底座的插入孔中， 传动轴的内部设有内磁钢， 所述的内磁钢与外磁钢数量相同 正对安放， 相邻磁极交错排列；

所述的外磁钢为长方体或圆柱体；

所述的内磁钢为长方体或圆柱体；

所述的底座设有三层凸台；

所述的滚珠为球形或半球形；

所述的滚珠由陶瓷制成；

所述的叶片为直叶片或沿血液流动方向向后弯 曲；

所述的叶片的数量为四片或六片；

所述的驱动电机外部设有泵体安放装置， 所述的泵体安放装置为一凹台。

本发明优点在于：

1、 采用单支点轴承作为转动轴， 该滚珠轴承与血液接触面积十分之小， 减少了转动 轴与血液的接触面， 进而减少了血液滞留区， 能有效降低血栓发生率；

2、 所述的外磁钢与血液流道处于同一腔体中， 通过将外磁钢置于叶片内、 将内磁钢 置于传动轴内， 解决了共同腔体的磁钢摆放问题， 同时令本发明的血泵结构简单， 具备 低预充量的优点， 适用于小儿先心病手术后辅助循环， 同时也可在手术中体外循环使用；

3、 所述的滚珠是球形或半球形， 令单支点轴承结构更稳固；

4、 所述的底座设有凸台， 能够有效减少预充量；

5、 所述的底座设有插入孔， 方便传动轴的安放；

6、 所述的叶轮的形状为前端沿血液流动方向向后 弯曲， 顺应血液流动方向， 能有效 减少对血液中红细胞的剪切力， 减少溶血的发生几率；

7、 体积小， 便于外科植入， 同时可显著降低成本。

附图说明

附图 1是本发明的单支点磁动力离心式血泵装配图� �

附图 2是本发明的单支点磁动力离心式血泵泵体装� �图。 附图 3是图 2的俯视图。

附图 4是本发明单支点磁动力离心式血泵叶轮二等� �轴视图。

附图 5是图 4的仰视图。

附图 6是本发明单支点磁动力离心式血泵驱动装置� �等测轴视图。

附图 7是本发明单支点磁动力离心式血泵另一种叶� �二等测轴视图。

附图 8是本发明单支点磁动力离心式血泵另一种驱� �装置二等测轴视图

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的具体实施方式作 详细说明。

附图中涉及的附图标记和组成部分如下所示：

1.顶盖 101.入口

102.出口 103.上壁

104.外壁 2.底座

201.第一凸台 2011.第一凸台顶部

2012.第一凸台主体 202.第二凸台

203.第三凸台 204.凹槽

205.滚珠 206.插入孔

3.叶轮 301.叶片

302.环状连接 303.连接杆

304.中央凹槽 305.外磁钢

3051.外磁钢顶面 306.接合部

4.驱动电机 401.电机转子

5.传动轴 501.内磁钢

6.泵体安放装置

实施例 1

请参照图 1， 图 1是本发明的单支点磁动力离心式血泵装配图� �所述的单支点磁动力 离心式血泵设有泵体和驱动装置， 所述的泵体包括顶盖 1、底座 2、 叶轮 3和外磁钢 305， 所述的驱动装置包括驱动电机 4、 传动轴 5和内磁钢 501。

请参照图 2， 图 2是本发明的单支点磁动力离心式血泵泵体装� �图。 所述的顶盖 1 设有入口 101、 出口 102、 上壁 103和外壁 104。 所述的外壁 104为圆柱形， 底端设有内 螺纹（未图示）； 所述的上壁 103为锥形， 设于外壁 104的顶端； 所述的入口 101位于上 壁 103顶端的中心位置； 所述的出口 102与入口 101呈直角， 从图 3 (图 3是图 2的俯视 图） 可见， 所述的出口 102沿流出道切线方向置于外壁 104表面。

再请参照图 2， 所述的底座 2包括第一凸台 201、 第二凸台 202和第三凸台 203。 所 述的第一凸台 201的第一凸台顶部 2011为锥形， 中心处设有凹槽 204， 所述的凹槽 204 内安放有滚珠 205，所述的滚珠 205为半球形，所述的第一凸台 201的第一凸台主体 2012 为中空圆柱体； 所述的第二凸台 202也为中空圆柱体， 其外壁设有外螺纹（未图示）， 第 二凸台 202的顶端与第一凸台 201相连，底端与第三凸台 203的顶端相连，第二凸台 202 的直径大于第一凸台主体 2012的直径； 所述的第三凸台 203也为中空圆柱体， 其直径大 于第二凸台 202直径， 同时大于外壁 104的直径； 所述的第一凸台主体 2012、 第二凸台 202和第三凸台 203的中空的内部形成插入孔 206， 即底座 2的底部设有插入孔 206。

请参照图 4， 图 4是本发明单支点磁动力离心式血泵叶轮二等� �轴视图。所述的叶轮 3设有环状连接 302， 所述的环状连接 302为环形圈， 其内圈设有三支连接杆 303， 所述 的三支连接杆 303于叶轮 3的中央汇集形成接合部 306，所述的接合部 306为环形圈，其 中心底部为中央凹槽 304，所述的中央凹槽 304为圆弧形。所述的环状连接 302的下端设 有四个叶片 301， 所述的四个叶片 301阵列排放， 由环状连接 302连接为一个整体， 形成 半碟形流道， 叶片 3的前端沿血液流动方向向后弯曲。 所述的叶片 301的后端内部设有 外磁钢 305， 所述的外磁钢 305为片状结构。 请参照图 5， 图 5是图 4的仰视图， 所述的 外磁钢顶面 3051为长方形， 即所述的外磁钢 305为长方体。

再请参照图 1， 所述的驱动装置包括驱动电机 4和传动轴 5， 所述的驱动电机 4外部 设有泵体安放装置 6， 所述的泵体安放装置 6为一凹台， 其内径与底座 2的第三凸台 203 的外径相等； 所述的驱动电机 4的上端为电机转子 401。 请参照图 6， 图 6是本发明单支 点磁动力离心式血泵驱动装置二等测轴视图。 所述的传动轴 5外套在电机转子 401上， 传动轴 5内安放内磁钢 501，所述的内磁钢 501为圆形片状磁钢，与外磁钢 305数量相同。

请参照图 1， 当本发明的单支点磁动力离心式血泵装配完成 时，所述的外壁 104底端 的内螺纹 （未图示） 与第二凸台 202的外螺纹 （未图示） 配合， 令顶盖 1和底座 2形成 内部腔体， 所述的叶轮 3位于该内部腔体中， 并装配于第一凸台 201之上， 所述的中央 凹槽 304与凹槽 204内的滚珠 205相配合， 构成单支点轴承； 所述的叶轮 3的中心轴线 与第一凸台 201的中心轴线重合，各个叶片 301的后端与第一凸台 201间隔相同的距离， 并且与第一凸台 201的切线方向平行；所述的外磁钢 305的外磁钢顶面 3051与第一凸台 201的中心轴线相平行， 并与第一凸台 201的径向垂直， 而垂足位于外磁钢顶面 3051的 中心； 所述的内磁钢 501与外磁钢 305数量相同并正对安放， 相邻磁极交错排列。 所述 的传动轴 5插入在底座 2的插入孔 206中， 传动轴 5的直径小于插入孔 206的直径， 所 述的泵体安装装置 6卡住第三凸台 203， 将整个泵体固定住。

实施例 2

本实施例的单支点磁动力离心式血泵与实施例 1基本相同， 不同之处仅在于： 请参 照图 7， 图 7是本发明单支点磁动力离心式血泵另一种叶� �二等测轴视图， 所述的叶轮 3 设有六个叶片 301， 所述的叶片 301为直叶片。

实施例 3

本实施例的单支点磁动力离心式血泵与实施例 1基本相同， 不同之处仅在于： 请参 照图 8， 图 8是本发明单支点磁动力离心式血泵另一种驱� �装置二等测轴视图，所述的内 磁钢 501为圆体片状磁钢。 对应的， 所述的外磁钢 305 (未图示） 的外磁钢顶面 3051为 圆形， 即所述的外磁钢 305为片状圆柱体。

针对上述实施例 1-3， 需要说明的是：

所述的圆弧形的中央凹槽 304与底座 2的凹槽 204中的半球形滚珠 205相配合， 构 成单支点轴承， 所述的半球形滚珠 205起到轴向支撑叶轮 3和径向固定叶轮 3的作用， 该单支点轴承结构简单， 能有效减少与血液接触面积， 进而减少血液滞留区， 显著降低 血栓发生率； 所述的滚珠 205设计成半球形， 可令底座 2和叶轮 3通过单支点轴承构成 的整体结构更稳固； 所述的滚珠 205可采用不易磨损材料制成， 如陶瓷；

所述的外磁钢 305置于叶片 301内， 所述的内磁钢 501置于传动轴 5内作为驱动磁 钢， 解决了驱动磁钢与血液流道处于同一腔体时的 磁钢摆放问题， 同时令本发明单支点 磁动力离心式血泵的结构更加简单；所述的外 磁钢 305和内磁钢 501数量相同正对安放， 相邻磁极交错排列， 可防止转动时失同步； 所述的外磁钢 305的厚度为 l-2mm， 其形状 优选为长方体； 所述的内磁钢 501的厚度为 l-2mm， 其形状优选为长方体；

所述的叶轮 3的叶片 301的数量通常设计为偶数个，但不仅限于四或 六个； 叶片 301 的后端距离叶轮 3中心轴线的距离为 5-10mm， 叶片 301 的长度 <30mm; 装配完成时， 所述的叶片 301的后端与第一凸台 201之间的间隙宽度为 0.5mm; 所述的叶片 301的形 状优选为前端沿血液流动方向向后弯曲， 可有效减少对血液中红细胞的剪切力， 防止溶 血。

所述的中央凹槽 304的形状优选为半球形；所述的底座 2的凸台的数量至少为三个， 但不仅限于三个， 该凸台的设计能够有效减少预充量； 所述的外壁 104和第二凸台 201 之间不仅限于螺纹连接， 任何连接方式均可， 如粘性胶封闭； 所述的外壁 104的外径为 40-60mm; 所述的泵体安放装置 6 凹凸带销， 其作用是固定泵体， 防止泵体随驱动轴 5 旋转， 因此该部件是可以省略的。 本发明的单支点磁动力离心式血泵的工作原理 是： 电机转子 401转动，带动传动轴 5 转动， 置于传动轴 5内部的内磁钢 501跟随转动， 进而驱动外磁钢 305转动， 置于叶片 301内部的外磁钢 305带动叶轮转动，血液由入口 101进入到顶盖 1和底座形成的腔体中， 由叶轮 3的连接杆 303之间的空隙处流下， 在叶轮 3的离心作用下， 从出口 102泵出。 该单支点磁动力离心式血泵具备低预充量的优 点， 预充量可达到 23ml以内， 可有效降低 血栓和溶血的发生率， 同时结构简单稳固， 安装方便， 成本低。