一种人工心脏动力泵制造技术

本实用新型专利技术公开了人工心脏动力泵，包括血液腔、流体腔和脉动流体泵送装置，流体腔具有左流体腔和右流体腔，左流体腔和左血液腔通过左隔膜隔开，右流体腔和右血液腔通过右隔膜隔开；脉动流体泵送装置具有单向旋转的电机以及两个离心腔，电机具有转轴和两个飞轮，所有离心腔均设有能沿轴向往复移动的叶轮，两个离心腔中的叶轮沿轴向移动后交替和飞轮接触后，实现流体在左流体腔和右流体腔之间交替流动。脉动流体泵送装置的流体推动隔膜发生形变，从而使血液腔的容积发生周期性变化，最终实现循环泵血。血液无需与其他零部件接触，避免了血液污染风险，相对于轴流式和离心式人工心脏泵避免了运动的零部件对血液成分的破坏。

【技术实现步骤摘要】
一种人工心脏动力泵
本技术属于替代人体器官的医疗器械领域，属于人工心脏的范畴，特别是涉及一种人工心脏动力泵。
技术介绍
心脏是人体血液循环系统的动力器官，其主要功能是驱动血液流动，向组织器官提供充足的血液，维持人体正常的代谢和功能。人工心脏则是在解剖学和生理学上代替病损心脏的一种高级人工器官，其主要功能是重建与人体组织器官需求和生理变化相适应的人工血液循环系统。人工心脏可分为暂时性，即部分取代心脏功能的辅助性人工心脏；长期性，即取代整个心脏的全人工心脏。全人工心脏是目前对于双心室衰竭的患者，所有其他治疗手段没有明显效果且无法及时获得供体器官或不适合接受器官移植时的最后选择。目前终末期心力衰竭的治疗方法除了常规的内外科疗法外，心脏移植通常被认为是最合适的治疗方法。一些病情严重的患者加入了心脏移植手术的等待名单，但由于捐赠的心脏稀少，许多患者在等待中死亡，人们始终期望能有一颗通用的、能够永久替代衰竭心脏的全人工心脏。由于心脏复杂的生理结构，导致全人工心脏的研发难度较大，进展也比较缓慢，要制造出体积小巧，与身体相融合，节能且耐用的人造心脏需要克服许多技术难题。目前国外研制出了几种商品化的全人工心脏，比如SynCardia全人工心脏是一款通过了美国FDA认证和欧洲认证的移植过渡设备，这款全人工心脏属于一种气动式容积泵，采用外置便携式空气压缩机，压缩机连接着穿过腹部的管道，将空气输送到两个容积腔，通过推动膜片使另一侧的人造心室将血液泵出，由于压缩机需要高效稳定的工作，导致SynCardia全人工心脏存在噪音较大的缺点，严重影响患者的正常休息；另外，经腹部穿出的管道容易导致感染和其他并发症。Carmat人造心脏被称为“全球第一颗永久性生物合成人工心脏”，它由生物材料研发而成，不需要移植者服用免疫抑制药物，用体外电源无线传输的方式为人工心脏供能；原理上，它采用了液压流体替代压缩空气来驱动膜片，通过膜片变形按压血室实现泵血，Carmat存在的缺点是体积和重量较大，结构比较复杂，成本较高。另外还有处于临床试验阶段的Bivacor人工心脏，它选用离心泵来推动血液持续流入动脉，这种泵没有阀门，因此在最基本模式下使用Bivacor心脏的患者将没有脉搏。总之，受制于技术的现状，全人工心脏目前只是作为心脏移植前的替代过渡治疗，并不能长久维持。从目前的技术发展情况来看，要想永久替代人类心脏使用，全人工心脏还要攻克许多技术难关。
技术实现思路
本技术的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种人工心脏动力泵，其结构简单、安全可靠、体积较小、可完全内置、成本较低。根据本技术的第一方面实施例，提供一种人工心脏动力泵，包括：血液腔，具有相互隔离的左血液腔和右血液腔；流体腔，位于所述血液腔下方，具有为所述左血液腔的泵血过程传递动力的左流体腔和为所述右血液腔的泵血过程传递动力的右流体腔，所述左流体腔和左血液腔通过左隔膜隔开，所述右流体腔和右血液腔通过右隔膜隔开；脉动流体泵送装置，具有单向旋转的电机以及设置在电机两端的两个离心腔，所述电机具有转轴和两个飞轮，两个飞轮固定在转轴两端后分别置于两个离心腔内，所有离心腔均设有能沿轴向往复移动的叶轮，两个离心腔中的叶轮沿轴向移动后交替和飞轮接触后，实现流体在左流体腔和右流体腔之间交替流动。根据本技术第一方面实施例所述的人工心脏动力泵，各所述离心腔具有离心入口和离心出口，所述离心入口设置在离心腔的外壳端面中心，所述叶轮的端面设有能将离心入口封堵的锥形部，其中一个离心腔内的叶轮沿轴向与飞轮接触后，余下一个离心腔内的叶轮沿轴向将该离心腔内的离心入口封堵。根据本技术第一方面实施例所述的人工心脏动力泵，所述离心入口的内壁设置有用于缓冲锥形部接触的橡胶层。根据本技术第一方面实施例所述的人工心脏动力泵，两个所述离心腔中叶轮的叶片旋向相反。根据本技术第一方面实施例所述的人工心脏动力泵，还包括驱使叶轮沿轴向往复移动的第一磁悬浮系统，所述第一磁悬浮系统包括安装在叶轮端面的第一环形永磁体和与第一环形永磁体位置相对的第一电磁线圈，所述第一电磁线圈安装在电机的电机外壳。根据本技术第一方面实施例所述的人工心脏动力泵，所述第一磁悬浮系统还包括第一径向永磁轴承以及设置在叶轮中心和转轴端面之间的轴向永磁轴承组，所述第一径向永磁轴承的内圈固定在转轴，所述第一径向永磁轴承的外圈固定在叶轮上。根据本技术第一方面实施例所述的人工心脏动力泵，所述电机还包括电机外壳、套装在转轴外的转子永磁铁、位于转子永磁铁外的定子铁芯和位于转子永磁铁和定子铁芯之间的无槽绕组，所述转子永磁铁和无槽绕组之间填充有电机流体。根据本技术第一方面实施例所述的人工心脏动力泵，还包括设置在飞轮和电机外壳之间的第二磁悬浮系统，所述第二磁悬浮系统包括设置在飞轮上的第二环形永磁铁、设置在电机外壳的第二电磁线圈、设置在电机外壳的飞轮位置传感器以及设置在电机外壳和飞轮之间的第二径向永磁轴承，所述第二径向永磁轴承的内圈设置在电机外壳，第二径向永磁轴承的外圈设置在飞轮，所述第二环形永磁铁和第二电磁线圈相对。根据本技术第一方面实施例所述的人工心脏动力泵，所述飞轮中与叶轮接触的端面设置有增大摩擦系数的摩擦层，所述叶轮中与飞轮接触的端面设置有增大摩擦系数的摩擦层。根据本技术第一方面实施例所述的人工心脏动力泵，两个所述离心腔分别为左离心腔和右离心腔，所述左离心腔的离心出口通过第三管道和左流体腔的入口连通，左离心腔的离心入口通过第一管道和右流体腔的出口连通，所述右离心腔的离心出口通过第二管道和右流体腔的入口连通，所述右离心腔的离心入口通过第四管道和左流体腔的出口连通。本技术的有益效果是：1、本技术的结构简单紧凑、功能齐全、可植入性强。脉动流体泵送装置是一种采用流体驱动的容积泵，流体推动隔膜发生形变，从而使血液腔的容积发生周期性变化，最终实现循环泵血。血液无需与其他零部件接触，避免了血液污染风险，相对于轴流式和离心式人工心脏泵避免了运动的零部件对血液成分的破坏。相对于传统的压缩气体驱动的容积泵具有体积更小、可实现完全内置、无需经皮穿出气管等优势。2、以往设计的人工心脏多采用两个离心式心脏泵或轴流式心脏泵分别代替人体心脏左右心室的泵血功能，导致装置重量较大；而本技术只需要一个电机，通过轴向移动的叶轮交替和电机的飞轮接触，实现循环泵血，提高了动力装置的利用率，降低了动力装置总的重量，更有利于人工心脏的植入。3、本技术中的电机为单向旋转，不需要通过在短时间内切换电机正反转实现流体循环，极大的降低了对电机性能的要求，避免了电机正反转切换导致的不稳定性以及能耗的提高。4、技术通过脉动流体泵送装置驱动流体在系统内循环运动，使流体腔容积发生周期性变化，从而使血液腔能够泵出较平缓的搏动血流，较符合人类自体心脏的泵血状态。5、本技术的泵血循环过程简单可靠，当脉动流体泵送装置将右流体腔的流体抽至左流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种人工心脏动力泵，其特征在于，包括：/n血液腔，具有相互隔离的左血液腔和右血液腔；/n流体腔，位于所述血液腔下方，具有为所述左血液腔的泵血过程传递动力的左流体腔和为所述右血液腔的泵血过程传递动力的右流体腔，所述左流体腔和左血液腔通过左隔膜隔开，所述右流体腔和右血液腔通过右隔膜隔开；/n脉动流体泵送装置，具有单向旋转的电机以及设置在电机两端的两个离心腔，所述电机具有转轴和两个飞轮，两个飞轮固定在转轴两端后分别置于两个离心腔内，所有离心腔均设有能沿轴向往复移动的叶轮，两个离心腔中的叶轮沿轴向移动后交替和飞轮接触后，实现流体在左流体腔和右流体腔之间交替流动。/n

【技术特征摘要】
1.一种人工心脏动力泵，其特征在于，包括：
血液腔，具有相互隔离的左血液腔和右血液腔；
流体腔，位于所述血液腔下方，具有为所述左血液腔的泵血过程传递动力的左流体腔和为所述右血液腔的泵血过程传递动力的右流体腔，所述左流体腔和左血液腔通过左隔膜隔开，所述右流体腔和右血液腔通过右隔膜隔开；
脉动流体泵送装置，具有单向旋转的电机以及设置在电机两端的两个离心腔，所述电机具有转轴和两个飞轮，两个飞轮固定在转轴两端后分别置于两个离心腔内，所有离心腔均设有能沿轴向往复移动的叶轮，两个离心腔中的叶轮沿轴向移动后交替和飞轮接触后，实现流体在左流体腔和右流体腔之间交替流动。


2.根据权利要求1所述的人工心脏动力泵，其特征在于：各所述离心腔具有离心入口和离心出口，所述离心入口设置在离心腔的外壳端面中心，所述叶轮的端面设有能将离心入口封堵的锥形部，其中一个离心腔内的叶轮沿轴向与飞轮接触后，余下一个离心腔内的叶轮沿轴向将该离心腔内的离心入口封堵。


3.根据权利要求2所述的人工心脏动力泵，其特征在于：所述离心入口的内壁设置有用于缓冲锥形部接触的橡胶层。


4.根据权利要求1所述的人工心脏动力泵，其特征在于：两个所述离心腔中叶轮的叶片旋向相反。


5.根据权利要求1所述的人工心脏动力泵，其特征在于：还包括驱使叶轮沿轴向往复移动的第一磁悬浮系统，所述第一磁悬浮系统包括安装在叶轮端面的第一环形永磁体和与第一环形永磁体位置相对的第一电磁线圈，所述第一电磁线圈安装在电机的电机外壳。

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【专利技术属性】
技术研发人员：简弃非，许盼，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东;44