一种用于体外膜肺氧合的离心泵泵头的制作方法

1.本技术涉及医疗器械的技术领域，特别是一种用于体外膜肺氧合的离心泵泵头。


背景技术：

2.ecmo是体外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation)的英文简称，ecmo急救设备主要包括主机、泵头和膜式氧合器三个部分构成，动力泵一般采用离心泵，泵头是ecmo中重要的组成部分，泵头用于使体内外的血液进行循环，膜式氧合器用于提供氧气并交换体内排出的血液内的二氧化碳。体外心肺支持辅助系统主要引流患者体内的静脉血液至体外，经过膜式氧合器氧合并排除血液中的二氧化碳后的血液回输患者体内。
3.现有技术中，泵头的工作原理通常是通过磁耦合的方式，使转子组件与离心泵驱动器中的电机转盘一同转动，同时对转子组件产生指向电机转盘的轴向磁力，转子组件中的叶片为血液提供动力实现人工心脏的功能。
4.深圳市赛恒尔医疗科技有限公司cn 112535804专利公开了一种具有线接触轴承的磁悬浮血泵，该发明在磁耦合血泵中采用线接触的轴承，降低转子定子之间的接触面积，减少轴承结构对血液内细胞的破坏。
5.但该方法主要存在以下问题：
6.(1)转子组件通过线性轴承与壳体接触，当转子组件受到指向电机转盘的轴向力时，会加大线性轴承与壳体间的接触摩擦，这种接触摩擦易对血液造成破坏，产生溶血及血栓，从而导致整个体外血液氧合过程受阻，安全性不高。
7.(2)线性轴承距离旋转轴心半径较大，当转子组件以较高速度旋转时，其具有较高的线速度，会加剧对血液造成的破坏。


技术实现要素：

8.本发明所要解决的技术问题是：克服以上缺点，提供一种用于体外膜肺氧合的离心泵泵头，能够有效减少转子组件旋转时造成的溶血，降低血液预充量并提高血液驱动效率。
9.本发明进一步解决的技术问题是降低磁耦合离心泵中轴承装置对血液内红细胞造成的破坏。
10.本技术的技术解决方案是：
11.一种用于体外膜肺氧合的离心泵泵头，包括壳体，设置于壳体内的转子组件，壳体设置有入口通道及出口通道；转子组件包括盖板、旋转底座、多个叶片，叶片绕旋转底座的轴线方向在旋转底座上均匀分布，盖板连接于叶片远离旋转底座的端部，叶片为圆柱形叶片，叶片的弯曲方向与转子组件的旋转方向相反。
12.所述叶片的入口安装角为20-30
°
，出口安装角为30-40
°
。
13.所述叶片的叶片包角为在70-74
°
。
14.多个所述叶片远离旋转底座的表面共同形成圆台面，圆台面的母线与水平面夹角
为10
°‑
15
°
。
15.所述旋转底座上设置有与旋转底座同轴的导流锥，导流锥正对入口通道；导流锥正对入口通道的端部沿着导流锥轴线方向的截面为回转抛物面。
16.所述回转抛物面的边界抛物线曲率连续。
17.所述旋转底座的轴线位置开设有贯穿旋转底座的通孔，通孔分布于导流锥的周向。
18.所述壳体内部设置有转子支撑部，转子支撑部包括滚珠，导流锥的底部设置有用于与转子支撑部配合的连接部，连接部为与滚珠配合的半球形凹槽；导流锥正对入口通道的端部的最高点至连接部半球形凹槽的最低点的距离为转子组件直径的15％-17％，导流锥的最大直径为转子组件直径的9％-10％。
19.所述转子支撑部还包括连接于壳体内部的圆柱体，圆柱体朝向转子组件的端部为与滚珠配合的半球形凹槽。
20.所述滚珠的直径大于圆柱体上表面的半球形凹槽的直径的3％-5％，且滚珠的直径小于连接部的半球形凹槽的直径的2％-4％。
21.综上所述，本技术至少包括以下有益技术效果：
22.(1)在旋转组件中设置有与旋转底座同轴的导流锥结构，其降低了血液预充量、增加转子组件受到的液浮力并改变了壳体入口处血液流动方向，提高血液驱动效率。
23.(2)由于转子组件合理的结构设置，当转子组件旋转时，其受到血液施加的液浮力，减小至完全抵消旋转组件所受电磁力，从而降低转子组件与滚珠间的摩擦力，使转子组件悬浮于血液中，有效降低了对血液的破坏。
24.(3)旋转底座及壳体底部均设有凹槽，在额定工况下，转子组件脱离滚珠悬浮于血液中，转子组件与滚珠间存在一定间隙，滚珠可在一定区域内自由运动。滚珠的自由运动消除了凹槽内血液流动的滞止区，降低了血栓形成的可能性。
附图说明
25.图1为本发明实施例中的泵的立体图；
26.图2为图1中泵的俯视结构示意图；
27.图3为图2中a-a方向的剖视图；
28.图4为本发明实施例中的泵的转子组件的示意图；
29.图5为图4中b-b方向的剖视图。
30.附图标记说明：
31.1、壳体；11、上壳体；113、血液输入管；12、下壳体；13、出口管；132、出口段132；
32.2、转子组件；23、盖板；231、血液进口；21、旋转底座；通孔；211、第一表面；212、第二表面；22、叶片；223、血液出口；
33.24、磁性体；25、背铁；
34.214、导流锥；215、连接部；
35.14、转子支撑部；142、滚珠；141、圆柱体；
36.15、转子容置空间。
具体实施方式
37.下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步详细的描述：
38.本技术实施例公开一种用于体外膜肺氧合的离心泵泵头，参照图1，包括壳体1、及位于壳体1内的转子组件2，壳体1设置有入口通道及出口通道，血液从入口通道进入壳体1，经过转子组件2后，从出口通道流出。
39.参照图2和图3，壳体1具有上壳体11、下壳体12，上壳体11和下壳体12之间形成转子容置空间15，壳体连接有出口管13，出口管13沿着壳体的周缘设置，血液出口管13与转子容置空间15连通，出口管13形成壳体的出口通道。上壳体11的顶部的中部位置具有血液输入管113，血液输入管113与转子容置空间15连通，血液输入管113形成壳体1的入口通道。壳体1内底部的中心位置具有转子支撑部14。转子组件2设置于转子支撑部14上，转子支撑部14起到对转子组件2进行支撑的作用。
40.参照图3、图4和图5，转子组件2包括旋转底座21、多个叶片22、盖板23，旋转底座21具有第一表面211及第二表面212，旋转底座21靠近血液输入管113的表面为第一表面211，旋转底座21背离血液输入管113的表面为第二表面212，第一表面211与第二表面212相对，第一表面211为平整表面，多个叶片22间隔设置于第一表面211上，多个叶片22以旋转底座21的中心作辐射状排列，也表示每个叶片22的一端朝向旋转底座21的中心，每个叶片22的另一端朝向旋转底座21的周缘，每个叶片22平行于第一表面211的截面为弧形，多个叶片22的凹部朝向同一方向，叶片22倾斜设置，叶片22的弧形弯曲方向和倾斜方向与转子组件2的旋转方向相反。
41.顶盖设置于多个叶片22背离旋转底座21的端面上。顶盖垂直于旋转底座21的截面与每个叶片22远离旋转底座21的表面相切，即多个叶片22远离旋转底座21的表面形成一个圆台面，该圆台面的母线与水平面夹角为10
°‑
15
°
。顶盖23的中心具有血液进口231，血液进口231与血液输入管113正对，顶盖23的周缘与旋转底座21之间具有血液出口223，相邻两个叶片22、旋转底座21的第一表面211和顶盖23之间形成血液流动空间，血液进口231和血液出口223与血液流动空间连通。
42.本实施例的转子组件2的直径介于45mm与55mm之间，叶片安装角是指叶片表面切线方向与转子组件反旋转方向圆周切线间的夹角，多个叶片22的入口安装角β1为20
°‑
30
°
，出口安装角β2为30
°‑
40
°
，叶片的叶片包角为在70
°‑
74
°
，叶片22的数量为六个，所以本实施例的转子组件2具有六个血液流动空间，六个血液流动空间的容积是相同的，相邻的两个叶片22与旋转底座及盖板23之间具有血液流动空间，血液流动空间从其中心往周缘等分为多个流动空间截面，多个流动空间截面与旋转底座的径向平行，沿着旋转底座的径向的多个流动空间截面的面积的变化比值介于1.0与1.3之间。如此血液流在每个流动空间截面的流道面积均匀变化，且血液出口流道面积与血液入口流道面积之比小于1.3，有效降低流经多个叶片22时的流体扩散效应，增加血液驱动效率。
43.本实施例中叶片22数量为六个，相较于更少叶片数量时，上述流动空间的截面积更小，在相同流量下血液流速更高，同时每个叶片22远离旋转底座的表面为圆台面，其母线与水平面夹角为10
°‑
15
°
，如此设置下转子组件旋转时，增加了其受到血液施加的液浮力，在非标准工况下部分抵消转子组件所受电磁力，在标准工况下完全抵消转子组件所受电磁力，从而降低转子组件与滚珠间的摩擦力，使转子组件悬浮于血液中，有效降低了对血液的
破坏。
44.参照图3，旋转底座21的第一表面211和第二表面212之间设置有多个磁性体24和背铁25，多个磁性体24绕旋转底座的转动轴呈圆周均匀分布。其多个磁性体24的中心与转动底座21的中心相对应，本实施例中，磁性体的数量为六个。优选地，多个磁性体24的外径小于旋转底座的直径，且多个磁性体24的重量差异在
±
0.001g之内。如此磁性体24的体积更小，其重量减少，其更靠近旋转底座的中心，如此降低转子组件2的转动惯量及转子不平衡量，减少转子组件2于加减速时对血液的影响。
45.参照图3和图5，旋转底座21的底部设置有同轴的导流锥214，导流锥214与血液输入管113同轴。旋转底座21的轴线位置开设有圆孔，导流锥214位于圆孔内，导流锥214与旋转底座21之间连接有多个连接杆，连接杆连接于旋转底座的圆孔位置，圆孔和连接杆的设置形成贯穿旋转底座21的多个通孔，通孔分布于导流锥214的周向，使得血液流动空间通过通孔与旋转底座21的第二表面212到壳体内壁之间的空间连通。导流锥214设置有用于与转子支撑部14连接的连接部215，导流锥正对入口通道的端部沿着导流锥轴线方向的截面为回转抛物面，且回转抛物面的边界曲率连续,如此设置可以保证从血液输入管113流入的血液顺畅地流入血液进口231，同时导流锥214可以改变入口血液流向，增加血液驱动效率。导流锥214上表面最高点至连接部215下表面最低点的距离为转子组件直径的15％-17％，最大直径为转子组件直径的9％-10％，本实施例中，导流锥214上表面最高点至连接部215下表面最低点的距离为7.5mm-8.5mm，最大直径为4.5mm-5mm，如此设置可以有效增加转子组件所受液浮力，同时减小泵的血液预充体积。
46.当转子组件2设置于壳体1的转子容置空间15内时，旋转底座的连接部215设置于壳体1的底部的转子支撑部14上，本实施例中，连接部215为半球形凹槽，转子支撑部14包括滚珠142、连接于壳体内部的圆柱体，圆柱体141朝向转子组件的端部表面存在一半球形凹槽，滚珠142设置于圆柱体141的半球形凹槽内，当连接部215设置于转子支撑部14时，滚珠142与连接部215活动连接，即滚珠142位于连接部215的半球形槽内。优选地，滚珠142的直径略大于转子支撑部件14的圆柱体141的上表面的半球形凹槽的直径，且滚珠142的直径略小于转动底座21的连接部215的半球形凹槽的直径，满足上述优选条件时，当转子组件2位于转子留置空间15内绕轴转动时，滚珠142与转子支撑部件14间保持相对静止，而与旋转底座21间保持相对滑动，如此设置有利于提高转子组件2旋转时的稳定性。
47.本实施例的泵头通过预充量的测量，所测得的预充量为27ml，其小于目前市面上的血泵的预充量，尤其本实施例的血泵1的预充量仅为目前市面上的血泵的预充量的68％。本实施例的血泵1的预充量小，可以减少血液与高速转动的转子组件2接触的面积，减少血液破坏。预充量的测量为灌入血液至血泵内并将血液输入管113的开口及出口管13的出口段132密封以测得泵头的预充量。
48.本技术的实施原理为：本技术的离心泵泵头，血液从血液输入管进入壳体，然后经过血液进口进入盖板和旋转底座之间，之后经过导流锥，改变血液流动方向，提高血液驱动效率，使得血液更快在相邻两个叶片、盖板和旋转底座之间形成的空间内流动，同时血液经过通孔进入到旋转底座与壳体内壁之间，血液产生对转子组件的液浮力。
49.当转子组件转动时，转子组件脱离滚珠悬浮于血液中，转子组件与滚珠间存在一定间隙，滚珠可在一定区域内自由运动。滚珠的自由运动消除了凹槽内血液流动的滞止区，
降低了血栓形成的可能性。且滚珠与圆柱体端部的凹槽保持静止，而与连接部的底部凹槽间保持相对滑动。导流锥降低了血液预充量、增加转子组件受到的液浮力并改变了壳体入口处血液流动方向，提高血液驱动效率。
50.转子组件旋转时，其受到血液施加的液浮力，减小至完全消除旋转组件所受电磁力，从而降低转子组件与滚珠间的摩擦力，使转子组件悬浮于血液中，有效降低了对血液的破坏。
51.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。