永磁心臟輔助泵的製作方法

2023-06-01 09:07:41 2

專利名稱：永磁心臟輔助泵的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種支持心臟的泵裝置，特別是涉及一種永磁心臟輔助泵。
眾所周知，心臟的主要生理功能是作為血泵，不斷地把流回心臟的血液推入動脈系統，以維持血液循環，心臟在全身中是最容易受損的器官之一，隨著人類壽命的延長，心臟受損的機率也陡然增加。作為威脅人類健康的最重要病種的心臟病，泵功能衰竭和喪失是其發展的最嚴重階段，直接威脅人的生命。針對這種情況，人們對此類疾病進行了積極的探索，從心肌動力性成形，心肌切除直到心臟移植，嘗試了一切可能的方法。近年來，心臟移植是較成功的技術，但是髒移植的效果受到了長期免疫抑制，機會感染等因素的嚴重限制，有些異物性冠狀動脈病變的病人需在幾年內再次實行心臟移植，此外，供體的嚴重缺乏也限制了這一技術的廣泛應用，同時人們也擔擾有某些逆轉病素跨越種間屏障的感染問題。近年來，又研製出了與自然心臟工作原理相似的血泵，即其結構和工作原理都模仿自然心臟而設計，它們的核心結構皆為由一個柔韌性材料圍成的囊腔，囊腔與自然心臟的心腔一樣，用於容納血液，腔兩端連接進、出口導管，並在兩接口處分別放置單向閥門(即「瓣」)以保證血液單向流動，對囊腔壁施以外力時腔內容積被迫變化，容積減小時血液從出口流出，增加時則接納流入的血液，如此周而復始，完成泵血功能，與自然心臟的工作極為相似，此類結構稱為「隔膜」式血泵。最初的隔膜泵採用氣體驅動，即利用氣室內交變氣壓改變其中的囊腔容積，但是由於驅動氣體須由體外經異管引入，因而無法實現完全植入的目標。隨後，人們又研製了電動式隔膜泵，即由電磁鐵或微型電動機周期性壓迫血囊實現能量轉換，然而隨著植入時間的不斷延長和臨床觀察資料的積累，此類結構逐步暴露出一些難以克服的缺點，例如體積大、結構複雜、能耗高、對材料性能要求苛刻、生理相容性差、效率低、工作壽命短、控制系統複雜等。因此在此基礎上人們又研製了旋轉葉輪式血泵，葉輸泵可分為離心泵，軸流泵及混流泵三種形式，無論何種形式均是用泵殼內高速放置的葉輪驅動液體單向流動，不需要單向閥門控制液流方法。從該葉輪泵的工作原理可以看出，葉輪速可以設計得很高，使單位體積內輸出的功率很大，因此泵體積可降至很小，再者血液連續流動，不需要設置在舒張期容納血液的血腔，故而泵體可進一步縮小甚至可做到微型化，這一特點非常有利於提高裝置的解剖相容性，此外，由於沒有反覆摺疊的柔性材料，泵的連續工作壽命也將有大幅度提高，加之還有高效率、低能耗、工作可靠、穩定性好等優點，故適合於永久植入體內時採用。CN1168263揭示了一種動力性主動脈瓣的技術，它是將人工機械脈瓣膜與左心輔助循環相結合，使其具有主動脈瓣的功能，又具有左心機械輔助的功能，其整個機械部分主要由轉子、推進輪和定子等部分組成，其技術方案是採用嵌入了永磁體的醫用材料製成「水滴」形狀的轉子，將此轉子連同軸承和支承構件置入主動脈內，定子採用高導磁材料製成，嵌入了繞組，呈「半圓筒形」，置於主動脈根壁外，其繞組經導線引出體外並經體外的便攜控制器與電源相連，通過控制定子電流的大小來調節轉子的轉速，這種動力瓣置入方法與一般的「主動脈瓣」換瓣術基本相同，儘管此種血泵省去了「泵殼」，直接利用動脈壁為泵殼，避免了比較多的非生物材料的引入和非生物性的血液接觸，但是該血泵的缺點是定子需用導線由人體內引出，此外由於使用了軸承等構件，使血液內的血細胞在這些高速旋轉的構件中會被打碎，造成血液被破壞，引起併發症。
本發明的目的就是克服現有技術的不足，提供一種改進型的永磁心臟輔助泵，通過合理地配置定子和轉子，無需再從人體內引出導線，從而更加減少了非生物材料的引入，同時也方便了病人，進一步減少了併發症。
本發明的目的是通過下述技術方案來實現的，本發明的永磁心臟輔助泵包括轉子構件和定子構件兩部分，其中轉子構件是由整流頭、加強圈、支承筋、永磁葉片式轉輪和心軸以及瓣裙組成，支承筋的一端固定在整流頭上，另一端固定在加強圈上，心軸的一端插入整流頭內，心軸上配置有永磁葉片式轉輪，所述的永磁葉片式轉輪其葉片由外覆醫用材料的永磁材料製成，呈螺旋狀，配置在一隻中心有孔的非磁性材料的圓柱體上，由高分子材料編織的環形瓣裙包在加強圈上，該轉子構件嵌入主動脈內徑；上述的定子構件是由成型的衝有齒和槽的矽鋼片疊制且嵌有多相繞組，該定子呈「U」形並放置在(騎在)人體肋外與心臟中所放置的轉子構件處在相同高度，定子的繞組連接於控制器和電源，通過控制定子電流的頻率和大小以控制轉子轉速。本發明的工作原理是永磁心臟輔助泵的轉子構件所固有的對外表現出來的磁場與定子構件產生的旋轉磁場互相作用而產生轉矩，使永磁葉片式轉輪高速旋轉，永磁葉片便將血液泵出，起到心臟泵血的作用。永磁轉子工作時無需電流勵磁。
上述的葉片可為多葉螺旋式，上述的整流頭、支承筋、加強圈及心軸是由鈦合金或不鏽鋼等材料製造。所述的永磁葉片是沿葉片的厚度方向磁化的，順圓周方向葉片的磁化方向順次一正一反地變化本發明的優點是徹底解決了血泵置入人體後需要用導線穿越體腔引電源的問題，消除了由於引入導線給心臟、血液所帶來的一系列弊病，使病人生存時間延長，生存質量提高；永磁葉片既起到磁性轉子的作用，又作為泵血的葉片，一物而二用，大大簡化了轉子構件的結構，又減小了整個裝置的體積。
下面結合附圖進一步詳細描述本發明的結構，圖中僅做為實施例作出說明，並不限制於發明，其中

圖1為本發明的永磁心臟輔助泵的應用示意圖；圖2為本發明的永磁心臟輔助泵的轉子構件的示意圖；圖3為圖2的俯視圖。
現參看附圖1-3，本發明的永磁心臟輔助泵可置入人體心臟，它能夠支持心臟，或者完全地取代心臟的泵功能。本發明的永磁心臟輔助泵包括轉子構件A和定子構件B，轉子構件A嵌入於人體內的主動脈內，而定子構件B放在人體肋外，如圖1所示，其中轉子件是由整流頭1、加強圈5、支承筋2、永磁葉片式轉輪4、和心軸6以及瓣裙7組成，如圖2所示，支承筋2的一端固定在整流頭1上，另一端固定在加強圈5上，心軸6的一端插入整流頭1內，心軸7上配置有永磁葉片式轉輪4，永磁式轉輪4其葉片3由外覆醫用材料的永磁材料製成，呈螺旋狀，配置在一隻中心有孔的非磁性材料的圓柱上。所述的加強圈5被由高分子材料紡織的環形瓣裙7包裹；上述的定子構件B是由成型的衝有齒和槽的矽鋼片疊制包裹且嵌有多相繞組，該定子構件B呈「U」形並放置在(騎在)人體肋外與心臟中所放置的轉子構件A同高度，定子構件B的繞組連接於控制器和電源，通過控制定了構件B電流的頻率和大小以控制轉子構件A的轉輪4的轉速，這樣可根據病人的情況需要來改變轉輪4的轉速，提供所需的血液液通量。
本發明最顯著的特點是設置在體內的動力瓣的永磁葉片式轉輪是受控於體外的定子旋轉磁場而被驅動旋轉，這樣無需從人體內引出導線、導管等各種零件，進一步改善了血泵的功能。減少故障，改善病人的生存質量。永磁葉片兼有產生轉子磁場和泵送血液功能，從而使轉子構件結構簡單，體積縮小。
權利要求
1.一種永磁心臟輔助泵，它包括轉子構件和定子構件，其特徵是所述的轉子構件是由整流頭、加強圈、支承筋、永磁葉片式轉輪、心軸以及瓣裙組成，所述的支承筋的一端固定在整流頭上，另一端固定在加強圈上，心軸的一端插入到整流頭內，心軸上配置有永磁葉片式轉輪其葉片由外覆醫用材料的永磁材料製成，呈螺旋狀配置在一隻中心有孔的非磁性材料的圓柱上。上述的加強圈被由高分子材料紡織的環形瓣裙包裹，該轉子構件嵌入主動脈內徑；上述定子構件是由成型的衝有齒和槽的矽鋼片疊制且嵌有多相繞組，該定子構件呈「U」並放置(騎在)人體肋外並且與心臟內所放置的轉子構件同高度，定子的繞組連接於控制器和電源並通過控制定子電流的頻率和大小以控制轉子的轉數進而控制泵血功能。
2.根據權利要求1所述的永磁心臟輔助泵，其特徵是所述永磁葉片是沿葉片的厚度方向磁化的順圓周方向葉片的磁化方向順次一正一反地變化。
全文摘要
本發明涉及一種永磁心臟輔助泵,它包括轉子構件和定子構件,該轉子構件嵌入主動脈內徑,而定子構件放置在人體肋外,所述的轉子構件是由整流頭,加強圈,支承筋,永磁葉片式轉輪,心軸以及瓣群組成,而定子是由成型的衝有齒和槽的矽鋼片疊制且嵌有多相繞組。本發明通過合理的配置定子和轉子構件,無需再從人體內引出導線,從而減少了非生物常來的引入,同時也方便了病人,進一步減少了併發症。
文檔編號A61M1/10GK1288757SQ00132718
公開日2001年3月28日 申請日期2000年11月16日 優先權日2000年11月16日
發明者夏平疇 申請人:北京泰傑磁電研究所