CN117122812A - 串联式血泵 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种流量大且溶血小的串联式血泵，包括血液流道和泵送单元，血液流道的一端设置有血液流入口、另一端设置有血液流出口，所述的泵送单元包括叶轮和用于驱动叶轮转动的电机组，血泵在经血管介入心脏的过程中，多个电机之间是相互分离的，即连续的刚性段的长度降低，因此能够满足血管的过弯要求；待到达心脏内的指定位置后，连接机构驱动相邻的电机连接成整体，也就是说多个电机的转矩叠加，因此能够驱动更大的负载‑叶轮转动，从而增大血泵的泵送流量。在流量满足人体需求的前提下，串联式血泵相对于普通血泵来说，其转速可以大大降低，因此能够进一步降低溶血。

Description

串联式血泵

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种串联式血泵。

背景技术

心血管疾病的发生会导致心力衰竭，表现为心脏的收缩功能和/或舒张功能发生障碍，不能将静脉回心血量充分排出心脏，导致心室血液淤积，动脉介入式心肾联合辅助系统血液灌注不足，造成心脏血液循环障碍，引发器官衰竭乃至休克等生命危险。目前，已有机械循环支持装置，或称血泵，可以辅助或代替心脏泵血功能，为心源性休克和急性心力衰竭提供基于血液流动力的生命支持。

血泵可以经由患者血管介入患者心脏的内部，以便血液能够流经血泵并进入至动脉血管内，血泵在泵送过程中需考虑血液流速、血液流量是否满足人体生理需要；同时为了防止对血管以及相应器官造成损伤，限定血泵以及血泵上叶轮的直径、长度尺寸，这又使得血泵的转距受限；另外，血泵在泵送过程中的转速不宜过快，否则会破坏血细胞结构。在血泵转速一定的情况下，为了降低血液流速并增大血液输送量，在叶轮进入心脏后，通过特殊的设置使得叶轮的叶片在心脏内展开，使得叶轮整体展尺寸变大，但是，既定血泵的转矩无法带动变大后的叶轮，还会导致负载的血泵发热造成凝血，同时叶片结构设置复杂，不利于操作，且存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种流量大且溶血小的串联式血泵。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种串联式血泵，包括血液流道和泵送单元，血液流道的一端设置有血液流入口、另一端设置有血液流出口，所述的泵送单元包括叶轮和用于驱动叶轮转动的电机组，电机组多个串联设置的电机，相邻的电机之间设置有连接机构，连接机构驱动相邻的电机连接成整体或者驱动相邻的电机相互分离。

电机的电机轴凸伸至电机外部，所述的连接机构包括设置在电机轴之间的压簧，压簧提供弹力驱动两个电机轴相互远离的运动趋势，电机轴端部还设置有电磁铁，电磁铁电磁铁在通电状态下，磁吸力克服压簧的弹力驱动两个电机轴相互吸合并连接为同一根轴。

所述的连接机构还包括设置在电机轴上的凸爪，磁铁在通电状态下，相邻电机轴端部的凸爪咬合锁紧。

电机共设置有两个，所述的叶轮设置在位于远侧的第一电机的远端，所述的叶轮为可折叠结构，血液流道的近端连接有可膨胀收缩的壳体，壳体的一端与血液流道近端固定、一端与电机近端设置的导管构成轴向滑动、周向限位配合，电磁铁在断电状态下，可折叠叶轮置于血液流道内呈折叠状态，电磁铁在通电状态下，第一电机向近端移动并与位于远侧的第二电机连为一体，可折叠叶轮位于膨胀的壳体内呈打开状态。

壳体包括形状记忆合金材料制成的网格状支架体和覆盖在支架体内层和/或外层和/或夹层处的薄膜，经薄膜覆盖后形成壳体的中空管式防护周壁构造，支架体的近端薄膜开设开口构成血液流出口。

可折叠叶轮包括刚性轮毂以及设置在刚性轮毂外周的叶片，第一电机的电机轴凸伸至刚性轮毂外部构成凸伸段，凸伸段固定在固定环上，所述的固定环包括同轴布置的外环和内环，两者之间通过连接筋固定，外环的外壁与血液流道构成滑动配合，凸伸段插置于内环并构成固定连接。

可折叠叶轮包括刚性轮毂以及设置在刚性轮毂外周的叶片，第一电机的电机轴凸伸至刚性轮毂外部构成凸伸段，凸伸段与固定在血液流道内的固定环构成轴向滑动配合，所述的固定环包括同轴布置的外环和内筒，两者之间通过连接筋固定，外环与血液流道内壁固定，凸伸段插置于内筒内腔并构成滑动配合。

电机共设置有两个，所述的叶轮设置在位于远侧的第一电机的远端，所述的叶轮为刚性结构，血液流出口罩设在叶轮外周并与第一电机固定连接，电磁铁在通电状态下，位于近侧的第二电机向远端移动并与第一电机连为一体。

第一电机和第二电机结构相同，所述的第一电机的定子和转子之间设置有磁悬浮轴承，所述磁悬浮轴承的内圈与转子端面固定、外圈与定子端面固定，定子和转子之间的间隙构成冲洗通道。

上述方案中，血泵在经血管介入心脏的过程中，多个电机之间是相互分离的，即连续的刚性段的长度降低，因此能够满足血管的过弯要求；待到达心脏内的指定位置后，连接机构驱动相邻的电机连接成整体，也就是说多个电机的转矩叠加，因此能够驱动更大的负载-叶轮转动，从而增大血泵的泵送流量。在流量满足人体需求的前提下，串联式血泵相对于普通血泵来说，其转速可以大大降低，因此能够进一步降低溶血。

附图说明

图1为血泵的外形图；

图2为图1的剖视图；

图3为电机组的剖视图；

图4为连接机构的结构示意图；

图5为壳体的结构示意图；

图6为固定环的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解，首先我们对下文中所涉及到的方位进行定义：“近端”、“近侧”指的是临近操作者/医生的一侧，“远端”、“远侧”指的是远离操作者/医生的一侧即临近心脏的一侧，下面结合图1-图6对本发明作进一步详细论述。

如图1、图2所示，一种串联式血泵，包括血液流道10和泵送单元，血液流道10的一端设置有血液流入口11、另一端设置有血液流出口12，其特征在于：所述的泵送单元包括叶轮20和用于驱动叶轮20转动的电机组30，电机组30多个串联设置的电机31，相邻的电机31之间设置有连接机构32，连接机构32驱动相邻的电机31连接成整体或者驱动相邻的电机31相互分离。

本发明的原理及使用过程如下：血泵在经血管介入心脏的过程中，多个电机31之间是相互分离的，即连续的刚性段的长度降低，因此能够满足血管的过弯要求；待到达心脏内的指定位置后，连接机构32驱动相邻的电机31连接成整体，也就是说多个电机31的转矩叠加，因此能够驱动更大的负载-叶轮20转动，从而增大血泵的泵送流量。在流量满足人体需求的前提下，串联式血泵相对于普通血泵来说，其转速可以大大降低，因此能够进一步降低溶血。

为了实现相邻电机31之间的分离和连接，参阅图4，电机31的电机轴311凸伸至电机31外部，所述的连接机构32包括设置在电机轴311之间的压簧321，压簧321提供弹力驱动两个电机轴311相互远离的运动趋势，电机轴311端部还设置有电磁铁322，电磁铁电磁铁322在通电状态下，磁吸力克服压簧321的弹力驱动两个电机轴311相互吸合并连接为同一根轴。当电磁铁322断电时，电机轴311只受到压簧321的弹力，弹力驱动两根电机轴311分离，与此同时压簧321具有一定的弯曲变形能力，因此能够使用血管的弯曲形状。当电磁铁322通电时，电磁铁322之间的磁吸力较大，克服压簧321的弹力而吸合，压簧321在此时又起到导向的作用，保证两根电机轴311正确吸合。

为了保证两根电机轴311在转动时的同步性，所述的连接机构32还包括设置在电机轴311上的凸爪323，磁铁在通电状态下，相邻电机轴323端部的凸爪323咬合锁紧，这样两根电机轴311之间不会发生相对转动。电磁铁322的磁吸力对两根电机轴311轴向限位，凸爪323对两根电机轴311的周向限位，从而能够保证电机轴311同步转动，多个电机31共同驱动叶轮20转动。

根据叶轮20是否为可折叠结构而将血泵分为以下两种不同的结构形式。

实施例1

考虑到血泵的实际流量要求，电机31共设置有两个就已经能够满足人体泵血要求了，所述的叶轮20设置在位于远侧的第一电机31a的远端，所述的叶轮20为可折叠结构，血液流道10的近端连接有可膨胀收缩的壳体40，壳体40的一端与血液流道10近端固定、一端与电机31近端设置的导管50构成轴向滑动、周向限位配合，电磁铁在断电状态下，可折叠叶轮20置于血液流道10内呈折叠状态，电磁铁在通电状态下，第一电机31a向近端移动并与位于远侧的第二电机31b连为一体，可折叠叶轮20位于膨胀的壳体40内呈打开状态。我们都知道，血泵在经血管介入心脏的时候，要借助于鞘管，由于鞘管的约束，壳体40收缩，电磁铁未通电，压簧321的弹力驱使两个电机31分离，叶轮20在血液流道10内部，叶轮20的叶片受到血流通道10的约束呈折叠状态，血泵的外径较小，减小对血管的损伤。鞘管撤出后，壳体40收到的约束解除，呈膨胀状态，此时给电磁铁通电，第一电机31a向第二电机31b移动并连为一体，叶轮20从血液流道10中进入壳体40中，呈打开状态，实现大流量的泵送。

为了实现壳体40的的膨胀和收缩，壳体40包括形状记忆合金材料制成的网格状支架体41和覆盖在支架体41内层和/或外层和/或夹层处的薄膜42，薄膜42也具被扩张和收缩的特性，因此能够在保证在形成血液通道的同时又能够随支架体41同步膨胀或收缩，经薄膜42覆盖后形成壳体的中空管式防护周壁构造，支架体41的近端薄膜42开设开口构成血液流出口12。所述的血液流出口12设置在薄膜42近端位置处，避免存在血液再循环区域，即血液自血液通道内流动至最近端区域，然后再返回从血液流出口12流出，这样会造成能量损失。

在实施例1中，可折叠叶轮20与血液流道10的配合关系又至少具有以下两种方式来实现。

第一种为：可折叠叶轮20包括刚性轮毂以及设置在刚性轮毂外周的叶片，第一电机31a的电机轴311凸伸至刚性轮毂外部构成凸伸段311a，凸伸段311a固定在固定环33上，所述的固定环33包括同轴布置的外环331和内环332，外环331和内环332之间通过连接筋333固定，外环331的外壁与血液流道10构成滑动配合，凸伸段311a插置于内环332并构成固定连接。即电机轴311与固定环33固定连接，固定环33与血液流道10轴向移动、周向转动配合，来实现第一电机31a移动。

第二种为：可折叠叶轮20包括刚性轮毂以及设置在刚性轮毂外周的叶片，第一电机31a的电机轴311凸伸至刚性轮毂外部构成凸伸段311a，凸伸段311a与固定在血液流道10内的固定环33构成轴向滑动配合，所述的固定环33包括同轴布置的外环331和内筒334，两者之间通过连接筋333固定，外环331与血液流道10内壁固定，凸伸段311a插置于内筒334内腔并构成滑动配合。即固定环33固定在血液流道10内，电机轴311与固定环33构成轴向移动、周向转动配合，来实现第一电机31a移动；内筒334在轴向上具有一定的长度，电机轴311可以在内筒334内轴向移动，另外内筒334的远端端面封闭设置，能够防止血液进入内筒334内，造成血液损伤和血栓。

实施例2

电机31共设置有两个，所述的叶轮20设置在位于远侧的第一电机31a的远端，所述的叶轮20为刚性结构，血液流出口12罩设在叶轮20外周并与第一电机31a固定连接，电磁铁在通电状态下，位于近侧的第二电机31b向远端移动并与第一电机31a连为一体。在该实施例下叶轮20是不可折叠的结构，图中未示出，这样就不用考虑膨胀收缩的情况了，结构简单，但是相应的叶轮20相对小一点，泵血流量低于实施例1。

第一电机31a和第二电机31b结构相同，所述的第一电机31a的定子312和转子313之间设置有磁悬浮轴承314，所述磁悬浮轴承314的内圈与转子313端面固定、外圈与定子312端面固定，定子312和转子313之间的间隙构成冲洗通道。血液从冲洗通道中流过，带走电机31转动时所产生的热量。

本发明中血液泵的工作过程如下：

初始状态是第一电机31a和第二电机31b在压簧321的作用下彼此分离，叶轮20呈收缩状置于血流通道10内腔，当需要将系统整体导入体内时，首先，血液泵在鞘管的约束下从血管介入，介入到位后撤出鞘管，壳体40不受鞘管的约束后膨胀，接着连通连接机构32上的磁块通电，使得第一电机31a向第二电机31b移动，两个凸爪323相互咬合，且相邻电机轴311合并成一个轴，同时叶轮20随第一电机31a移动，并移出血流通道10，此时叶轮20的叶片在没有血流通道10约束的情况下，叶片径向展开。此时，接着，电机组通过电流控制转速，使得各电机的力矩汇聚于同一轴，并驱动展开的叶轮20旋转，血液先是从血液流入口11依次进入血流通道10、壳体43内，然后从血液流出口12射出。

当然，对于本领域技术人员而言，本发明不限于上述示范性实施例的细节，而还包括在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现的相同或类似结构。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种串联式血泵，包括血液流道（10）和泵送单元，血液流道（10）的一端设置有血液流入口（11）、另一端设置有血液流出口（12），其特征在于：所述的泵送单元包括叶轮（20）和用于驱动叶轮（20）转动的电机组（30），电机组（30）多个串联设置的电机（31），相邻的电机（31）之间设置有连接机构（32），连接机构（32）驱动相邻的电机（31）连接成整体或者驱动相邻的电机（31）相互分离。

2.根据权利要求1所述的串联式血泵，其特征在于：电机（31）的电机轴（311）凸伸至电机（31）外部，所述的连接机构（32）包括设置在电机轴（311）之间的压簧（321），压簧（321）提供弹力驱动两个电机轴（311）相互远离的运动趋势，电机轴（311）端部还设置有电磁铁（322），电磁铁电磁铁（322）在通电状态下，磁吸力克服压簧（321）的弹力驱动两个电机轴（311）相互吸合并连接为同一根轴。

3.根据权利要求2所述的串联式血泵，其特征在于：所述的连接机构（32）还包括设置在电机轴（311）上的凸爪（323），磁铁在通电状态下，相邻电机轴（323）端部的凸爪（321）咬合锁紧。

4.根据权利要求2所述的串联式血泵，其特征在于：电机（31）共设置有两个，所述的叶轮（20）设置在位于远侧的第一电机（31a）的远端，所述的叶轮（20）为可折叠结构，血液流道（10）的近端连接有可膨胀收缩的壳体（40），壳体（40）的一端与血液流道（10）近端固定、一端与电机（31）近端设置的导管（50）构成轴向滑动、周向限位配合，电磁铁在断电状态下，可折叠叶轮（20）置于血液流道（10）内呈折叠状态，电磁铁在通电状态下，第一电机（31a）向近端移动并与位于远侧的第二电机（31b）连为一体，可折叠叶轮（20）位于膨胀的壳体（40）内呈打开状态。

5.根据权利要求4所述的串联式血泵，其特征在于：壳体（40）包括形状记忆合金材料制成的网格状支架体（41）和覆盖在支架体（41）内层和/或外层和/或夹层处的薄膜（42），经薄膜（42）覆盖后形成壳体的中空管式防护周壁构造，支架体（41）的近端薄膜（42）开设开口构成血液流出口（12）。

6.根据权利要求4所述的串联式血泵，其特征在于：可折叠叶轮（20）包括刚性轮毂以及设置在刚性轮毂外周的叶片，第一电机（31a）的电机轴（311）凸伸至刚性轮毂外部构成凸伸段（311a），凸伸段（311a）固定在固定环（33）上，所述的固定环（33）包括同轴布置的外环（331）和内环（332），两者之间通过连接筋（333）固定，外环（331）的外壁与血液流道（10）构成滑动配合，凸伸段（311a）插置于内环（332）并构成固定连接。

7.根据权利要求4所述的串联式血泵，其特征在于：可折叠叶轮（20）包括刚性轮毂以及设置在刚性轮毂外周的叶片，第一电机（31a）的电机轴（311）凸伸至刚性轮毂外部构成凸伸段（311a），凸伸段（311a）与固定在血液流道（10）内的固定环（33）构成轴向滑动配合，所述的固定环（33）包括同轴布置的外环（331）和内筒（334），两者之间通过连接筋（333）固定，外环（331）与血液流道（10）内壁固定，凸伸段（311a）插置于内筒（334）内腔并构成滑动配合。

8.根据权利要求2所述的串联式血泵，其特征在于：电机（31）共设置有两个，所述的叶轮（20）设置在位于远侧的第一电机（31a）的远端，所述的叶轮（20）为刚性结构，血液流出口（12）罩设在叶轮（20）外周并与第一电机（31a）固定连接，电磁铁在通电状态下，位于近侧的第二电机（31b）向远端移动并与第一电机（31a）连为一体。

9.根据权利要求4或8所述的串联式血泵，其特征在于：第一电机（31a）和第二电机（31b）结构相同，所述的第一电机（31a）的定子（312）和转子（313）之间设置有磁悬浮轴承（314），所述磁悬浮轴承（314）的内圈与转子（313）端面固定、外圈与定子（312）端面固定，定子（312）和转子（313）之间的间隙构成冲洗通道。