CN112386791A - 一种仿生式血泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿生式血泵，包括供血液流通的管路和为血液流动提供动力的驱动装置，所述管路由囊状结构的泵囊形成，所述泵囊包括管囊和位于管囊两端的密封板，其中管囊整体呈麻花状扭结，管囊囊壁内设置有均匀排布的多根弹性记忆合金，两个密封板上分别设置进血端口和出血端口，且进血端口和出血端口处均设置有单向阀；所述驱动装置连接至密封板上并通过密封板带动管囊发生压缩和/或扭动，所述管囊沿其长度方向上压缩，管囊的扭动由两个密封板向相反方向旋转带动。本发明所述的仿生式血泵结构独特，使血液与泵轴分离，可有效避免血液泵取或泵入时对血细胞的旋转破坏，同时也可避免常规血泵对血细胞的挤压破坏。

Description

一种仿生式血泵

技术领域

本发明属于医疗设备技术领域，具体涉及一种仿生式血泵。

背景技术

体外循环中需要利用人工装置将静脉血引流至体外经氧合、调温等操作后再将血液泵回至人体。因而，血液的泵出及泵入即需动力装置辅助，现有的动力装置多采用离心泵、辊压泵或轴流泵来提供血液动力。对于离心泵和轴流泵而言，为了保证血液等泵流量，一般泵体直径较小且叶轮转速较大，同时血液与泵内的螺旋叶轮直接接触，通过叶轮的高速旋转以为血液提供动力，但此类血泵存在较大的生理性问题，由于血液与叶片的直接接触，在叶轮的长时间旋转下，血液内血细胞极易被破坏从而造成溶血，而且叶轮的长时间工作又将产生热量可能导致血液生理变性；而对于辊压泵而言，虽然此类泵并不直接接触血液，但由于血液动力来自于辊轴对输血管道的挤压，同样会对血细胞产生破坏。在实际操作过程中，每次体外循环结束后，滚压泵处的输液管道往往被染红，更有甚者患者尿液变红。

发明内容

为解决上述问题，本发明设计了一种仿生式血泵，本装置结构独特，使血液与泵轴分离，可有效避免血液泵取或泵入时对血细胞的旋转破坏，同时也可避免常规血泵对血细胞的挤压破坏。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种仿生式血泵，包括供血液流通的管路和为血液流动提供动力的驱动装置，所述管路由囊状结构的泵囊形成，所述泵囊包括管囊和位于管囊两端的密封板，其中管囊整体呈麻花状扭结，管囊囊壁内设置有均匀排布的多根弹性记忆合金，两个密封板上分别设置进血端口和出血端口，且进血端口和出血端口处均设置有单向阀；所述驱动装置连接至密封板上并通过密封板带动管囊发生压缩和/或扭动，所述管囊沿其长度方向上压缩，管囊的扭动由两个密封板向相反方向旋转带动。

作为本发明一种仿生式血泵的进一步改进：所述管囊囊壁为柔性材质，且囊壁的内侧面具有条形凸起，条形凸起的非连接面为弧面且相邻两个条形凸起之间相互搭接，弹性记忆合金穿设于条形凸起内。

作为本发明一种仿生式血泵的进一步改进：所述驱动装置包括由电路控制其正向和反向旋转的伺服电机，伺服电机的电机输出轴贯穿两个密封板，且所述电机输出轴与密封板上设置有相互配合使用的螺纹，且两个密封板上螺纹的旋向相反；两个所述密封板的螺纹之间设置有密封套管，电机输出轴贯穿密封套管设置。

作为本发明一种仿生式血泵的进一步改进：两个所述密封板上均设置有螺纹，且两密封板上两螺纹的旋向相反。

作为本发明一种仿生式血泵的进一步改进：其中一个密封板与驱动装置固定连接，另一密封板与电机输出轴螺纹连接。

作为本发明一种仿生式血泵的进一步改进：电机输出轴上螺纹螺距与两密封板之间距离相同。

作为本发明一种仿生式血泵的进一步改进：所述驱动装置为安装在其中一密封板上的液压机构，液压机构的活塞杆与另一密封板固定连接，所述进血端口和出血端口分别位于其所述密封板的中心位置。

作为本发明一种仿生式血泵的进一步改进：所述管囊内设置有多根可相互缠绕的泵血管，其中每根泵血管自身可沿其轴线螺旋扭结，多根泵血管相互缠绕构成血管簇，血管簇又可沿其轴线螺旋扭结；所述密封板为中空结构，其空腔内设置有锥形分流器，所述锥形分流器固定于密封板空腔下底面，空腔下底面上开设有贯穿孔以分别对接泵血管。

作为本发明一种仿生式血泵的进一步改进：所述管路与驱动装置均由外囊包裹，进血端口与出血端口处设置输血管并延伸至外囊外部。

有益效果

与现有技术相比，本发明所述的仿生式血泵具有以下有益效果：

第一，本发明所述的仿生式血泵，结构独特，通过管囊的压缩、扭转模拟人体心脏收缩，以仿生式动作改变管囊内腔容积，进而实现对管囊内血液的泵出，如此反复，即实现对血液的连续泵压；其工作原理与离心泵或轴流泵不同，其工作腔内不设置螺旋式叶片，即可有效避免叶片的高速运动下血细胞被破坏；与辊压泵相比，本装置的血泵在工作时，又不靠挤压血液提供动力，因而又可有效避免血泵的动力装置对血细胞的挤压破坏。

第二，本发明所述的仿生式血泵，管囊的扭转压缩过程依管囊自身架体结构运动，即其在工作过程中，管囊内壁不会出现较大褶皱，血液在被压缩泵出过程中同样不会出现血细胞被摩擦/挤压而破碎的现象，有效解决了现有血泵对血细胞的破坏。

第三，本发明所述的仿生式血泵，管囊的腔体容积变化可仅通过管囊的扭转使腔体中部直径的变化而实现管囊的容积变化，此时的管囊内壁设置多根相互搭接的弧形侧面的条形凸起，使其在旋转过程中，尽可能降低相邻条形凸起之间对血液的压迫；管囊的腔体容积变化可由管囊的扭转及压缩实现，此时的管囊容腔的变化，以长度方向的压缩替代部分的扭转，从而降低扭转量，进一步降低管囊内壁对血压的压迫。

第四，本发明所述的仿生式血泵，以多通道式结构配备带有分流器的密封板，使管囊在相同改变量的情况下具有更高泵压，以保证本装置对血液的泵压效果，分流器使各泵血管分流均匀，防止分流不均、泵压不稳。

第五，本发明所述的仿生式血泵，驱动装置可根据不同的使用场景采用液压杆或可双向旋转的伺服电机驱动，同时也即满足了管囊的不同工作方式；电机输出轴上螺纹螺距与两密封板之间距离的设定，使管囊在旋转180°的同时刚好完成管囊自身的压缩，此状态既保证了管囊压缩量（单次泵出量）同时管囊一端仅旋转半周，可有效降低管囊的扭转对血细胞的压迫。

附图说明

图1是实施例1中所述的仿生式血泵的结构示意图；

图2是实施例4中所述的仿生式血泵的结构示意图；

图3是实施例5中所述的仿生式血泵的结构示意图；

图4是实施例1中管囊的横截面部分示意图；

图5是实施例2中管囊的横截面部分示意图；

图6是实施例6中密封板纵截面部分结构示意图；

图中标记：1、驱动装置，101、电机输出轴，102、活塞杆，2、管囊，201、弹性记忆合金，202、条形凸起，3、密封板，301、进血端口，302、锥形分流器，303、贯穿孔，304、出血端口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式。

实施例1

本实施例中所述的仿生式血泵，包括供血液流通的管路和为血液流动提供动力的驱动装置1，所述管路由囊状结构的泵囊形成，所述泵囊包括管囊2和位于管囊2两端的密封板3，其中管囊2整体呈麻花状扭结，管囊2囊壁内设置有均匀排布的多根弹性记忆合金201，具体来讲，本实施例中所述的管囊2的囊壁为柔性材质，可用医用硅胶，弹性记忆合金201作为管囊2的长度方向上的支撑件，同时在管囊2扭转过程中在其直径方向上提供弹性支撑，防止扭转过程中出现管囊2内壁相互贴合，而发生压迫血细胞的情况发生。本实施例中的管囊2初始状态可为标准圆柱，也可在管囊2的初始状态处于纺锤形状即其初始状态就存在部分扭转。在本装置工作过程中，通过管囊2的扭转实现其容积的减小，进而将血液泵压出管囊2腔。

两个密封板3上分别设置进血端口301和出血端口304，且进血端口301和出血端口304处均设置有单向阀，本实施例中进血端口301处的单向阀向内开放，出血端口304处的单向阀向外开放，即使在管囊2压缩或扭转过程中，血液单向流通，也即实现对血液的泵入和泵出。

所述驱动装置1连接至密封板3上并通过密封板3带动管囊2发生压缩和/或扭动，所述管囊2的压缩沿其长度方向上运动，管囊2的扭动为两个密封板3向相反方向旋转。具体来讲，本实施例中的驱动装置1包括由电路控制其正向和反向旋转的伺服电机，伺服电机的电机输出轴101贯穿两个密封板3，且所述电机输出轴101与密封板3上设置有相互配合使用的螺纹，两个密封板3上螺纹的旋向相反。本实施例中所述电机输出轴101上的螺纹螺距与管囊2上两个密封板3之间的距离相同。本实施例中电机输出轴101上螺纹螺距与两密封板3之间距离的设定，使管囊2在旋转180°的同时刚好完成管囊2自身的压缩，此状态既保证了管囊2压缩量单次泵出量同时管囊2一端仅旋转半周，避免管囊2自身扭转圈数过多而使管囊2内壁之间紧密贴合，从而在扭转过程中频繁摩擦血细胞，即可有效降低管囊2的扭转对血细胞的压迫。同时，本实施例中的管囊2内，两密封板3上用于贯穿电机输出轴101的螺纹孔之间设置有软质波纹管，即设置软质波纹管将管囊2内腔分割，使管囊2呈圆环柱，将电机输出轴101与血液分离，避免由于电机输出轴101的旋转而使电机输出轴101与密封板3之间产生摩擦进而破坏血细胞，同时也保证了本血泵的密封性。

本实施例中的仿生式血泵在工作状态下，电机输出轴101旋转带动两个密封板3向相反的方向旋转并在电机输出轴101上相对运动，即管囊2在驱动电机的驱动下发生自身旋转和压缩，此状态下，位于进血端口301的单向阀关闭，出血端口304处的单向阀打开，即可将管囊2内血液压出；当电机反向运动时，两密封板3向相反方向旋转的同时向相反方向移动，此状态下位于进血端口301的单向阀打开，出血端口304处的单向阀关闭，即可将人体内血液泵入本系统内。

实施例2

本实施例中的管囊2内壁设置有条形凸起202，条形凸起202的非连接面为弧面且相邻两个条形凸起202之间相互搭接，弹性记忆合金201穿设于条形凸起202内，通过弧面设计使管囊2在旋转过程中，尽可能降低相邻条形凸起202之间对血液的压迫。

实施例3

本实施例中所述的仿生式血泵的具体结构与实施例1中所述的仿生式血泵的具体结构基本相同，其不同之处在于：所述管囊2两端的两个密封板3之间距离为电机输出轴101上螺纹螺距的N倍，此结构设计可使本装置中管囊2在单次运动汇总扭转圈数增加，即可使本装置单次泵出量增大。

实施例4

本实施例中所述的仿生式血泵的具体结构与实施例1中所述的仿生式血泵的具体结构基本相同，其不同之处在于：管囊2两端的两个密封板3，其中一个密封板3与驱动装置1固定连接，另一密封板3与电机输出轴101螺纹连接，此结构设计使本系统在工作状态下，只由一个密封板3旋转而带动管囊2压缩与扭转，提高本系统稳定性。

实施例5

本实施例中所述的仿生式血泵的具体结构与实施例1中所述的仿生式血泵的具体结构基本相同，其不同之处在于：所述驱动装置1为安装在其中一密封板3上的液压机构，液压机构的活塞杆102与另一密封板3固定连接，所述进血端口301和出血端口304分别位于其所述密封板3的中心位置。通过液压杆的伸缩实现管囊2的压缩，本实施例中的管囊2中弹性记忆合金201相对于管囊2长度方向倾斜设置，即在管囊2压缩过程中，弹性记忆合金201管囊2受到竖直方向的压力而被迫沿其自身倾斜角度旋转，进而实现管囊2的同步扭转。

实施例6

本实施例中所述的仿生式血泵的具体结构与实施例4中所述的仿生式血泵的具体结构基本相同，其不同之处在于：所述管囊2内设置有多根可相互缠绕的泵血管，其中每根泵血管自身可沿其轴线螺旋扭结，多根泵血管相互缠绕构成血管簇，血管簇又可沿其轴线螺旋扭结；所述密封板3为中空结构，其空腔内设置有锥形分流器302，所述锥形分流器302固定于密封板3空腔下底面，空腔下底面上开设有贯穿孔303以分别对接泵血管。本实施例中泵血管的结构即为实施例3中管囊2囊体的结构，通过多支泵血管的设置，将泵入本血泵的血液进行分流，一是起到分压作用，避免单腔式泵囊扭转过程中压力过大；二是多支泵血管的设置，其直径相对于单腔式泵囊较小，在扭转过程中更易将其内血液泵压干净。

实施例7

本实施例中所述的仿生式血泵的具体结构与以上实施例中所述的仿生式血泵的具体结构基本相同，其不同之处在于：所述管路与驱动装置1均由外囊包裹，进血端口301与出血端口304处设置输血管并延伸至外囊外部。以上实施例中血泵更适合于外置，本实施例中可通过外置电源或内置电源，将本血泵归集为一体，可作为内置式血泵将本装置直接放置于血管内进行血管切口前后端的血液疏通，不仅使本本装置适用于体外循环系统中，同时在血管剥离等血管手术中作为简便式血管桥接装置使用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种仿生式血泵，包括供血液流通的管路和为血液流动提供动力的驱动装置（1），其特征在于：所述管路由囊状结构的泵囊形成，所述泵囊包括管囊（2）和位于管囊（2）两端的密封板（3），其中管囊（2）整体呈麻花状扭结，管囊（2）囊壁内设置有均匀排布的多根弹性记忆合金（201），两个密封板（3）上分别设置进血端口（301）和出血端口（304），且进血端口（301）和出血端口（304）处均设置有单向阀；所述驱动装置（1）连接至密封板（3）上并通过密封板（3）带动管囊（2）发生压缩和/或扭动，所述管囊（2）沿其长度方向上压缩，管囊（2）的扭动由两个密封板（3）向相反方向旋转带动。

2.如权利要求1所述的一种仿生式血泵，其特征在于：所述管囊（2）囊壁为柔性材质，且囊壁的内侧面具有条形凸起（202），条形凸起（202）的非连接面为弧面且相邻两个条形凸起（202）之间相互搭接，弹性记忆合金（201）穿设于条形凸起（202）内。

3.如权利要求2所述的一种仿生式血泵，其特征在于：所述驱动装置（1）包括由电路控制其正向和反向旋转的伺服电机，伺服电机的电机输出轴（101）贯穿两个密封板（3），且所述电机输出轴（101）与密封板（3）上设置有相互配合使用的螺纹，且两个密封板（3）上螺纹的旋向相反；两个所述密封板（3）的螺纹之间设置有密封套管，电机输出轴（101）贯穿密封套管设置。

4.如权利要求3所述的一种仿生式血泵，其特征在于：两个所述密封板（3）上均设置有螺纹，且两密封板（3）上两螺纹的旋向相反。

5.如权利要求3所述的一种仿生式血泵，其特征在于：其中一个密封板（3）与驱动装置（1）固定连接，另一密封板（3）与电机输出轴（101）螺纹连接。

6.如权利要求4或5所述的一种仿生式血泵，其特征在于：电机输出轴（101）上螺纹螺距与两密封板（3）之间距离相同。

7.如权利要求3所述的一种仿生式血泵，其特征在于:所述驱动装置（1）为安装在其中一密封板（3）上的液压机构，液压机构的活塞杆（102）与另一密封板（3）固定连接，所述进血端口（301）和出血端口（304）分别位于其所述密封板（3）的中心位置。

8.如权利要求7所述的一种仿生式血泵，其特征在于：所述管囊（2）内设置有多根可相互缠绕的泵血管，其中每根泵血管自身可沿其轴线螺旋扭结，多根泵血管相互缠绕构成血管簇，血管簇又可沿其轴线螺旋扭结；所述密封板（3）为中空结构，其空腔内设置有锥形分流器（302），所述锥形分流器（302）固定于密封板（3）空腔下底面，空腔下底面上开设有贯穿孔（303）以分别对接泵血管。

9.如权利要求1所述的一种仿生式血泵，其特征在于：所述管路与驱动装置（1）均由外囊包裹，进血端口（301）与出血端口（304）处设置输血管并延伸至外囊外部。

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