CN103007368A - 管轴式离心氧合血泵 - Google Patents

Abstract

本发明之管轴式离心氧合血泵是以管轴式离心血泵为基本结构，该血泵驱动液体流动的动力部件是一可高速旋转的T字形管轴，血液经此管轴进入泵壳内，并在管轴的侧管部分受到离心力的作用而获得动能，在该血泵管轴侧管末端出口处设置有防回流缓冲部分。在上述结构基础上，在该血泵的每一防回流缓冲部分延续连接上氧合薄片，即氧合部分，并在泵壳上部加设气体交换系统后即形成了本发明之氧合血泵。该氧合血泵即具有血液驱动功能，同时还具有血液气体交换功能，用于体外循环、体外膜氧合时无需另用氧合器及人工心肺机。

Description

管轴式离心氧合血泵

技术领域

本发明为一种医用离心氧合血泵，同时兼具血液驱动与氧合两种功能，主用于体外循环、辅助循环及体外膜氧合的血液驱动与氧合及二氧化碳排除，即可用于呼吸支持，也可用于循环支持，还可用于呼吸、心跳骤停病人的急救复苏。

背景技术

目前国内外心脏直视手术体外循环所使用的血泵主要有两种类型，一种是滚压式血泵，另一种为离心式血泵。两种血泵都只有血液驱动功能，而无氧合或气体交换功能，用于体外循环，辅助循环及体外膜氧合时都需与氧合器配套使用。并且目前常用的各种氧合器一般使用时间都在6小时以内，长时间体外循环时氧合功能逐渐下降，甚至需要更换氧合器，而更换氧合器操作复杂，还需要停止体外循环，会对病人造成不同程度的影响。本发明之管轴式离心氧合血泵兼具血液驱动与氧合两种功能，可用于长时间血液驱动与氧合，即可用于循环支持，也可用于呼吸支持，并且无需另用氧合器及人工心肺机。

发明内容

本发明之管轴式离心氧合血泵以管轴式离心血泵为基本结构，该血泵主要由管轴、防回流缓冲部分、电机、泵壳、泵盖、轴承、密封及储液室等部分组成。该血泵采用离心力原理，但其对液体做功的部件不是叶轮，而是一段可高速旋转的管道，可称之为管轴。此管轴可看做由做为旋转轴的直管和与之相通连的向远离轴心的径向延伸的侧管两部分所形成，此两部分可以是一体铸成，或为分体连接而成。将此管轴固定于一竖直圆筒形密闭泵壳内，位置在该泵壳内的上部中心处，使管轴直管的一部分穿过密封和轴承开口于泵外的储血室内，电机轴与管轴的直管同轴与管轴相连接.。血液自储血室入口进入储血室，并经管轴在储血室的开口进入管轴及管轴侧管。当管轴被电机驱动旋转时，管轴侧管即绕直管做圆周运动，其内的液体也随之做圆周运动并受到离心力的作用而被抛甩到侧管开口外的泵壳内。管轴及储血室内的液体将因管轴侧管内液体的排出所产生的负压吸引而进入侧管，并重复上述受力过程而不断进入泵壳内，使泵内压力不断增加，最终液体经泵底部的出泵口排出到泵壳外的动脉系统内，完成血液的输送。泵内压力的大小与管轴侧管的长度及泵的转速成正相关。将血泵设计为立式，并将管轴侧管部分设计为位于泵壳内的上部，目的为使管轴的侧管始终旋转于泵壳内液体平面上方的气体中，从而避免旋转的管轴侧管对进入泵壳内的血液的搅拌破坏作用，同时使泵的效率明显提高。为了轴对称，管轴的侧管可以是两条、三条或多条，使其在同一平面成轴对称的向远离轴心的径向延伸。为了防止血液自管轴侧管高速喷出而造成血液破坏，以及防止气、血反流，该血泵在管轴侧管出口处设置有防回流缓冲部分。本发明之管轴式离心氧合血泵是在上述结构的基础上再加上氧合部分和气体交换系统两项功能设置而形成。氧合部分是宽约10~15厘米，长约3~5米的硬质无毒医用材料制成的薄片，可称之为氧合薄片，该薄片的一端与管轴侧管的防回流缓冲部分平滑相连接，实施时可将此两部分作为一个整体，是防回流缓冲部分的延续。薄片的其余部分以管轴为轴心以接近泵壳内壁的曲度平滑向外呈螺旋形展开，使该薄片的另一端在螺旋数圈后逐渐贴向泵壳内壁。距泵壳内壁的距离以管轴旋转时薄片不会刮擦到泵壳内壁为宜，每圈螺旋之间至少保持3毫米的间距。血液自防回流缓冲部分流出后即沿此薄片向外周运动，由于氧合部分与管轴侧管及防回流缓冲部分是作为一个整体同步旋转于气体中，血液在流经此薄片时便形成了一层薄薄的血膜，大大增加了与气体的接触面积。在流经此薄片后血液即被氧合，血液中的二氧化碳则弥散到气体中，最后以最短的距离流到泵壳内壁上，并沿泵壳内壁流到泵下部。每一防回流缓冲部分都连接着上述氧合部分，使氧合薄片的总面积达到1~2平方米。与氧合部分配套的是气体交换系统，该系统设置于泵壳的上部，要求即不影响泵内的压力，同时又能更换泵内气体，使泵内氧气得到补充，二氧化碳得以排除。为了能够调节血液的温度，还可设置一气体温度调节系统，通过调节进入泵内气体的温度和流量，达到间接调节血液温度的作用。

与现有离心血泵及滚压式血泵相比，本发明之管轴式离心氧合血泵采用可旋转的管轴作为动力部件，管轴的侧管旋转于泵内液体平面上方的气体中，其对血液无搅拌和碾压作用，不使血液产生涡流，或湍流，也不会产生流动滑移及反向旋涡，泵的效率高，无需过高的转速即可达到所需流量，对血液无热效应。因此，该血泵最大限度地减小了对血液的破坏作用，同时由于该血泵的特殊设计，即使管轴侧管排出的液体中含有气泡，气泡也会在血液沿泵壳内壁向下流动的过程中破裂，并溢出到液体平面上方的气体中，因此该血泵有防止气栓的作用。该血泵管轴侧管末端的氧合部分及气体交换系统使之兼具血液氧合功能，即该血泵具有“心、肺”合一的功能，用于体外循环、辅助循环、体外膜氧合时无需另用氧合器与人工心肺机，可同时支持呼吸与循环两大功能。该血泵结构简单，便于携带，还可作为呼吸、心脏骤停病人现场急救的最有效措施使用。

附图说明

 

 图1、实施例1结构示意图

 图2、实施例2结构示意图

图3、管轴末端出口防回流缓冲及氧合部分部分俯视图

图中  1泵壳，2泵盖，3管轴，4轴承，5密封，6电机，7储液室，8防回流缓冲部分,9储液室入口，10泵出口，11排气口，12管轴侧管，13氧合部分，14气体交换系统

具体实施方式

有两种实施方式，分别为将电机置于泵壳内如图1和将电机置于泵壳外如图2

实施例1  为将电机（6）置于泵壳内（1），泵设计为立式，储液室（7）位于泵壳内的中央。管轴（3）的直管部分穿过储液室顶部的轴承（4）和密封（5）开口于储液室内，管轴的侧管（12）末端设置有防回流缓冲部分（8），氧合薄片即氧合部分（13）与防回流缓冲部分平滑衔接，或者与防回流缓冲部分制成一个整体，是防回流缓冲部分的延续。管轴侧管及防回流缓冲部分为液体进入泵内的通道，密封将储液室与泵壳内分隔开。电机（6）固定于泵盖（2）的中央，电机轴与管轴的直管同轴并与管轴相连接。液体自储液室入口（9）进入储液室及管轴内，开启电机后，电机驱动管轴旋转，管轴的侧管（12）即做圆周运动。侧管内的液体受到离心力的作用即从侧管末端的防回流缓冲部分（8）经氧合部分流入到泵壳内壁上，并沿泵壳内壁流到泵的底部。血液在流经氧合部分时在氧合薄片上形成一层薄薄的血膜，与气体的接触面积大大增加，气体中的氧气使血液氧合成为动脉血，血液中的二氧化碳则弥散到气体中，并经气体交换系统被排除。随着泵的运转，储液室内的液体将被不断抽吸到泵壳内并被氧合为动脉血，使泵内压力逐渐增加，进入泵内的液体因重力积存在泵的下部，最终经泵下部的泵出口（10）进入动脉管路。泵壳内液体的上方为气体，管轴的侧管及防回流缓冲与氧合部分作为一个整体旋转于液体上方的气体中。在泵壳的上部泵壳壁上设置有气体交换系统（14），用以补充氧气、排除二氧化碳。在储液室的上部开有排气口（11），用于储液室的预充排气。

实施例2  与实施例1不同之处为电机不是位于泵壳内，而是位于泵壳外，固定在泵盖上的中央，电机轴穿过泵盖的中心与管轴相连接，为了防止漏气还需一密封罩将电机密封于泵盖上。其他结构与实施例1相同。

Claims (3)

1.本发明之管轴式离心氧合血泵主要由泵壳（1）、泵盖（2）、管轴（3）、管轴侧管（12）轴承（4）、密封（5）、电机（6）、储液室（7）、防回流缓冲部分（8）、储液室入口（9）、泵出口（10）、排气管（11）、氧合部分（13）、气体交换系统（14）等部分组成，其特征在于该血泵每条管轴侧管末端出口处的防回流缓冲部分都延续连接着氧合部分，管轴内的血液被离心排出后流经该氧合部分时被氧合，而血液中的二氧化碳则在该部分排出到气体中，即该氧合血泵兼具血液驱动与气体交换两种功能。

2.根据权利要求1所述的管轴式离心氧合血泵，其特征还在于所述管轴的侧管及侧管末端的防回流缓冲部分和氧合部分是作为一个整体旋转于泵壳内液体上方的气体中。

3.根据权利要求1所述的管轴式离心氧合血泵，其特征还在于该血泵泵壳的上部设计有气体交换系统。

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