[发明专利]一种离心式心脏泵叶轮

说明书

技术领域

本发明属于心脏泵设计与制造领域，主要解决的是心脏泵安全可靠工作问题，更具体的说，本发明涉及一种磁力驱动的离心式心脏泵用的叶轮，其为叶片式心脏泵叶轮的一种。

背景技术

心脏衰竭是各种心脏病发展的严重阶段，直接威胁着病人的生命。据世界卫生组织调查，全球心衰竭患者以每年5000万人次的惊人速度增长。由于供体的不足，仅有5％能接受心脏移植手术，大部分病人需要循环辅助设备来维持生命，直到寻找到合适的心脏供体。

人工心脏，即用生物机械手段部分或完全替代心脏的泵血机能，维持全身的血液循环。其按功能划分有心室辅助血泵（VAD）和全人工心脏（TAH）两种，人工心脏移植为一种治疗心衰的手段，是心脏移植术有效的替代方案。

叶轮是人工心脏的核心部件，其性能的好坏直接影响心脏泵的安全、高效及可靠性运行。叶片式心脏泵是依靠叶轮在壳体中旋转，通过流体动力参数的变化把能量传给液体的机械，分为离心泵、轴流泵及混流泵三种形式，叶片式心脏泵正逐渐成为VAD的主流。

叶片式心脏泵的优点是：结构较为简单，体积小，易于植入；与血液接触面积小，抗血栓性能好；因可植入，感染问题也可得到较好解决；耐久性好；低功耗；易于操作；价格较低等。叶片式心脏泵工作过程中轴承的温度问题和密封的问题也是影响部件寿命的一个因素，如何在血泵设计阶段保持不让血栓形成和发展，是心脏泵设计制造时重点考虑的方面。叶片高速旋转对红细胞所引起的机械破坏引起了人们的重视，但是泵旋转过程中存在的血栓、发热等限制了其发展，目前为止还没有很好的解决办法。因此，在保证心脏泵可靠工作的情况下，提高其抗血栓形成及对红细胞破坏减到最小是今后研究的必然要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种离心式心脏泵叶轮，以减小此类叶片式心脏泵对红细胞的破坏，使其结构微型化。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

本发明所提供的一种离心式心脏泵叶轮，包括前后盖板，轮毂及轮毂中心、用于安装水泵叶轮的叶轮孔，沿叶轮的圆周方向，还设有多个均布的、形状相同的圆形流道和用于心脏泵叶轮轴向定为的凸台；所述圆形流道和叶轮前盖板、叶轮后盖板之间的轴向距离为0.5~1.5mm；所述叶轮前后盖板之间中心对称分布4~6个圆形流道；所述叶轮沿轴面投影图旋转剖面形状为离心式；在该断面上，所述的圆形流道满足各断面面积不变；所述的圆形流道的弧线在叶轮进口边的径向射线的夹角为叶片入口角，即β₁；所述的圆形流道与位于叶轮出口圆周的顶部的切线相形成的夹角为叶片出口角，其特征在于：所述的β₁为20°～30°；所述的β₂为25°～40°；所述圆形流道的弧线为一段圆弧。

研究已表明血液破坏的主要因素来自紊流切应力，紊流切应力通过破坏红细胞膜，使红细胞内血红蛋白游离到血浆中，从而出现溶血。本发明采用上述技术方案，使得圆形流道采用最为合理的叶片入口角和叶片出口角，一方面提高了离心式心脏泵的水力效率，即节省了磁力驱动所需要的能量；叶轮采用圆形流道，减小了普通叶片对红细胞的破坏，减小了红细胞溶血；采用合理的叶片数量，进一步提高离心式心脏泵的工作效率；叶轮的材质为工程塑料PPO，减少了心脏泵的重量，减弱了心脏泵高速运转时的转动惯量和振动。

所述的β₁为20°~25°；所述的β₂为35°～40°。更进一步说，所述的β₁为22°，所述的β₂为35°。本发明所述的离心式心脏泵叶轮的圆形流道进口和出口的面积保证一样大；所述的叶轮流道的数量为4~6个，更进一步说，所述的叶轮流道的数量为5；所述离心式心脏泵叶轮为整体结构，材料均采用工程塑料PPO。

本发明具有有益效果。本发明叶轮可以减少紊流产生，叶片出口处速度三角形表明，圆形流道绝对速度大小的变化比叶片式的要小。选择合适的速度三角形，可以使血流速度在叶轮周期性改变转速产生搏动流的同时只改变方向，不改变大小。通过采用圆形流道，可以避免血细胞的突然加速和减速，从而避免细胞的破损，将紊流减少到最小。工程塑料PPO对人体无害，叶轮可以长时间地在人体中运转。

附图说明

下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

附图1给出本发明所述的离心式心脏泵叶轮的剖面示意图；