体外驱动心室辅助装置叶轮轴支撑结构

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体地说是一种体外驱动心室辅助装置叶轮轴支撑结构。

背景技术

在医学临床中，当患者心功能严重受损时，如在急性心肌梗死并发心力衰竭和心源性休克时，在患者常规治疗或需进行介入治疗，或者外科手术前后、以及术后出现并发症等情况时，都需要对心脏进行循环支持，使患者度过危险期。为了满足上述治疗需要，心室辅助装置应运而生。

目前心室辅助装置主要包括体内驱动和体外驱动两种形式，其中体内驱动通常采用将微型电机设于泵管内的方式，但将电机组件等设于体内会导致导管整体直径增大，对血管创伤大，易出血，因此将驱动装置设于人体体外是解决这一问题的较好方案，比如CN110237327A的中国发明专利中就公开了一种驱动外置式的轴流心室辅助装置。

但无论体内驱动还是体外驱动方式，对于叶轮的旋转支撑部分还是存在一些不足，比如由于叶轮处于高速旋转的泵血状态，这会导致叶轮轴与相关支撑元件之间的摩擦较大，磨损较快，这不仅会影响轴承等元件的使用寿命，进而影响设备使用寿命，而且旋转支撑元件发生磨损后一方面会与叶轮轴之间产生缝隙，血液容易由该缝隙渗入血泵导管中，另一方面支撑元件发生磨损后会产生微小的碎屑杂质，这些碎屑杂质如果无法及时排出，会经过叶轮轴与支撑元件之间的缝隙进入人体内产生不良影响。

为了解决上述问题，现有技术中出现了液磁悬浮式叶轮轴支撑结构以使叶轮实现悬浮支撑，如授权公告号为CN204106667U的中国发明专利中就公开了一种液磁悬浮式轴流式血泵，其转子外设有套环外壁，套环外壁与泵管内壁之间形成迎流口和出流口，且迎流口比出流口大，血液受到挤压对螺旋槽套环外壁的四周产生液动压，进而使叶轮实现径向液力悬浮，同时泵管外线圈绕组与铁芯后面设有软磁环，该软磁环对环状磁钢有一个轴向向后吸引力，从而实现轴向磁力悬浮。但该结构为体内驱动方式，泵管整体直径较大，依然会造成血管创伤大等问题，并且该结构悬浮设计主要针对叶轮转子叶片部分，上述悬浮结构设计会进一步增加血泵直径。

而公开号为CN111097077A的中国发明专利中公开了一种体外磁驱动液悬浮轴流式血泵，由于该结构为体外驱动，因此省去了定子绕组、铁芯等结构，但该结构还是针对叶轮转子叶片部分进行悬浮设计，其在叶轮顶檐与泵腔间形成收敛状的楔形槽，液体进入楔形槽后产生液动压实现径向悬浮效果，其内部则设有转子磁钢，上述悬浮结构还是会导致血泵管径增加，且结构较为复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种体外驱动心室辅助装置叶轮轴支撑结构，其利用在支撑套管内充液的方式实现叶轮轴悬浮效果，减少了叶轮轴旋转时与旋转支撑元件的摩擦，延长了设备使用寿命，同时由于是针对叶轮轴的支撑设计，不会额外增加血泵叶轮部分体积，并且在避免血液渗入血泵导管同时可实现套管内腔的及时冲洗。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种体外驱动心室辅助装置叶轮轴支撑结构，包括支撑套管，且所述支撑套管前端与泵血管相连、后端与导管相连，叶轮轴穿过所述支撑套管后与导管中的传动轴连接，所述支撑套管前端设有前限位元件、后端设有后限位元件，且所述前限位元件和后限位元件之间形成套管内腔，所述套管内腔中设有支撑所述叶轮轴的旋转支撑元件，且相邻旋转支撑元件之间设有隔套，所述前限位元件、后限位元件、旋转支撑元件与所述叶轮轴之间均为间隙配合，所述导管一侧设有进液管，且所述进液管与所述套管内腔连通。

所述叶轮轴前端设有轴盘，所述前限位元件设有轴盘腔，所述轴盘设于所述轴盘腔中，并且所述轴盘与所述轴盘腔的腔壁间设有间隙。

所述前限位元件包括前堵块和前限位套，所述后限位元件为后限位套，且所述前限位套和后限位套之间形成所述套管内腔，所述前堵块设于前限位套远离所述套管内腔一侧，且所述前堵块上设有所述轴盘腔。

所述前堵块上设有密封槽组，且所述密封槽组设于所述轴盘腔远离所述套管内腔一侧。

所述导管后端设有一个驱动机构，所述驱动机构包括壳体和设于所述壳体内部的驱动装置，所述导管内部的传动轴与所述驱动装置固连，所述壳体上设有与抽吸装置连接的抽吸口，且所述抽吸口通过管路与所述导管内腔连通。

所述套管内腔中的旋转支撑元件为轴承，且相邻轴承之间设有中间隔套。

所述套管内腔中设有第一轴承和第二轴承，且所述第一轴承套装于叶轮轴前部，所述第二轴承套装于叶轮轴后部，所述第一轴承和第二轴承之间设有中间隔套。

所述套管内腔中的旋转支撑元件为滚珠，且每一组滚珠沿着所述叶轮轴圆周方向布置，相邻两组滚珠之间通过限位隔套隔开。

本发明的优点与积极效果为：

1、本发明在导管一侧设有进液管与支撑套管内部的套管内腔连通，并且各个支撑元件均与叶轮轴为间隙配合，液体经由进液管流入充满整个套管内腔，并充满支撑元件与叶轮轴之间的间隙使叶轮轴实现径向悬浮效果，而叶轮轴上的轴盘容置于前堵块上的轴盘腔中实现轴向限位，同时充液液体充满所述轴盘腔并与叶轮轴上的轴盘作用实现叶轮的轴向悬浮效果以代替现有技术中的磁力轴向悬浮设计，从而减少了叶轮轴旋转时与旋转支撑元件的接触摩擦，延长设备使用寿命，并且本发明针对叶轮轴进行悬浮改进，而非针对叶轮转子，不会额外增加泵管管径体积。

2、本发明在泵血管和导管头端之间增设一个支撑套管，并且支撑套管内设有多个旋转支撑元件辅助支撑叶轮轴，由于支撑元件与叶轮轴之间的间隙有限，其形成的近似于充液膜效应，叶轮轴高速转动时可能会与支撑元件发生接触，但旋转支撑元件的设置能够保证叶轮轴实时转动状态，并且多个旋转支撑元件的设置保证叶轮轴支撑稳固。

3、本发明利用进液管向套管内腔中充液，并且套管内腔中的液体通过抽吸装置作用可由后限位元件与叶轮轴之间的缝隙流出实现冲洗效果。

4、本发明在前堵块上设有密封槽组保证密封，同时可配合压力传感器或CFD仿真等方式保证前堵块内的充液液体与血液的压力平衡，从而避免血液进入导管中。

附图说明

图1为本发明一个实施例的结构示意图，

图2为本发明另一个实施例的结构示意图，

图3为图1中的支撑套管与泵血管连接处的放大示意图，

图4为采用本发明的体外驱动心室辅助装置结构示意图，

图5为图4中的驱动机构示意图，

图6为图3中A处截面模拟压力云图。

其中，1为支撑套管，101为套管内腔，102为中间隔套，2为前堵块，201为轴盘腔，202为密封槽组，3为前限位套，4为第一轴承，5为叶轮轴，501为轴盘，6为第二轴承，7为后限位套，8为导管，9为传动轴，10为进液管，11为泵血管，12为叶轮，13为限位隔套，14为滚珠，15为驱动机构，151为驱动装置，152为抽吸口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～5所示，本发明包括支撑套管1，且所述支撑套管1前端与泵血管11相连、后端与导管8相连，叶轮12设于所述泵血管11中，且所述叶轮12后侧的叶轮轴5穿过所述支撑套管1后与设于所述导管8中的传动轴9连接，所述支撑套管1前端设有前限位元件、后端设有后限位元件，且所述前限位元件和后限位元件之间形成套管内腔101，并且所述套管内腔101中设有支撑所述叶轮轴5的旋转支撑元件，相邻旋转支撑元件之间设有隔套，并且所述前限位元件、后限位元件与隔套配合限定各个旋转支撑元件的轴向位移，所述前限位元件、后限位元件以及旋转支撑元件均套装于所述叶轮轴5上且与所述叶轮轴5为间隙配合，所述导管8一侧设有进液管10，且所述进液管10与所述套管内腔101连通，所述叶轮轴5前端设有轴盘501，所述前限位元件设有轴盘腔201，并且所述轴盘501设于所述轴盘腔201中，所述轴盘501与轴盘腔201的腔壁间同样设有间隙以实现充液。如图1所示，本发明工作时，液体经由所述进液管10进入所述套管内腔101中并充满整个套管内腔101，由于叶轮轴5与所述前限位元件、后限位元件以及旋转支撑元件之间均为间隙配合，液体充满间隙后可使所述叶轮轴5实现径向悬浮效果，同时液体充满所述轴盘腔201中并对轴盘501产生轴向挤压的趋势，进而实现叶轮轴5的轴向悬浮效果，本发明通过叶轮轴5径向和轴向悬浮便可以减少叶轮轴5高速旋转时与旋转支撑元件的接触摩擦，延长设备使用寿命。所述充液液体为生理盐水或其他对人体无害的液体，即使有少量进入人体内也不会对人体产生危害，另外如图1所示，套管内腔101中的液体可由后限位元件与叶轮轴5之间的缝隙流出进入导管8内腔中，这样便可将套管内腔101中产生的极少量的摩擦碎屑或其他杂质冲洗排出所述支撑套管1。

如图1～2所示，所述支撑套管1前端的前限位元件包括前堵块2和前限位套3，所述支撑套管1后端的后限位元件为后限位套7，所述前限位套3和后限位套7之间形成所述套管内腔101，所述前堵块2设于前限位套3远离所述套管内腔101一侧，且所述前堵块2上设有所述轴盘腔201。

如图1～2所示，所述前堵块2上设有密封槽组202，且所述密封槽组202设于所述轴盘腔201远离所述套管内腔101一侧，叶轮12旋转时，所述密封槽组202内可充满液体实现动密封效果。

如图4～5所示，所述导管8后端设有一个驱动机构15，所述驱动机构15包括壳体和设于所述壳体内部的驱动装置151，所述导管8与所述壳体固连，所述导管8内部的传动轴9与所述驱动装置151固连，所述驱动装置151通过所述传动轴9传递转矩，进而驱动所述叶轮轴5旋转，此为本领域公知技术，所述壳体上设有一个与抽吸装置连接的抽吸口152，且所述抽吸口152通过管路与所述导管8内腔连通，套管内腔101中的液体即通过所述抽吸装置作用沿着导管8内腔流动排出，同时实现冲洗目的。所述驱动装置151和抽吸装置均为本领域公知技术，所述驱动装置151可采用马达、电机等装置，所述抽吸装置可采用抽吸泵等装置。另外如图5所示，设于所述导管8一侧的进液管10后端与一个进液装置相连。本发明通过进液装置控制进液管10充液流速，虽然液体会由后限位套7与叶轮轴5之间缝隙流出冲洗，但只要保证充液流速大于出液流速，就可以保证套管内腔101充满液体。所述进液装置可采用液泵等装置。

如图1～3所示，本发明可根据需要选择不同的旋转支撑元件。

实施例一：

如图1所示，本实施例中采用轴承支撑所述叶轮轴5，在所述套管内腔101中设有第一轴承4和第二轴承6，且所述第一轴承4和第二轴承6之间设有中间隔套102，所述第一轴承4支撑叶轮轴5前部，所述第二轴承6支撑叶轮轴5后部，所述前堵块2、前限位套3、中间隔套102和后限位套7实现两个轴承的轴向限位，当两个轴承之间的套管内腔101充满液体时，液体同时充满所述前限位套3、第一轴承4、第二轴承6以及后限位套7与所述叶轮轴5之间的缝隙以及所述轴盘腔201，从而实现了叶轮轴5悬浮效果，减少了叶轮轴5高速旋转时与两个轴承的接触摩擦，延长设备使用寿命，同时如图3所示，所述前堵块2上的密封槽组202可实现动密封效果，避免血液流入套管内腔101，另外充液液体可保持一定液体压力以平衡血液压力，避免血液流入支撑套管1，如图3所示，A处和B处可根据需要设置压力传感器实时监测血液压力和充液液体压力，以确保前堵块2两侧的压力平衡，进而确保叶轮泵血时，血液不会进入套管内腔101中，另外本发明也可以利用CFD仿真方法获得图3中A处压力，进而确定充液液体压力，A处截面模拟压力云图如图6所示。所述压力传感器和CFD仿真均为本领域公知技术。另外如图1所示，本实施例还可以根据实际需要通过设计不同长度规格的第一轴承4、第二轴承6和中间隔套102设计出不同容积的套管内腔101，进而改变套管内腔101内充液液体压力范围，设计更为灵活。

本实施例工作时，套管内腔101中的液体通过所述抽吸装置作用可由后限位套7与叶轮轴5之间的缝隙流出进入导管8内腔中并实现冲洗套管内腔101的作用。

实施例二：

如图2所示，本实施例与实施例一的区别在于：本实施例采用滚珠14支撑叶轮轴5旋转，每一组滚珠14沿着所述叶轮轴5圆周方向布置，并且相邻两组滚珠14之间通过套装于叶轮轴5上的限位隔套13隔开并实现轴向限位，所述限位隔套13与叶轮轴5之间同样设有间隙，充液液体注入所述套管内腔101后同样可以实现与实施例一相同的悬浮作用。

实施例三：本实施例与实施例一的区别在于：本实施例可以省去前堵块2上的轴盘腔201以及轴盘501结构，叶轮轴5仅实现径向悬浮，其中如图4所示，叶轮12前端轴与泵血管11前为转动连接限位。