устройство для перекачивания крови
Классы МПК: | A61M1/12 имплантируемые в теле человека |
Автор(ы): | Байбиков Александр Сергеевич (RU), Вашуркин Дмитрий Владимирович (RU), Готъе Сергей Владимирович (RU), Гусев Алексей Николаевич (RU), Иткин Георгий Пинкусович (RU), Кузьмин Геннадий Сергеевич (RU), Невзоров Андрей Михайлович (RU), Селищев Сергей Васильевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное учреждение "Научно-исследовательский институт трансплантологии и искусственных органов Федерального агентства по высокотехнологичной медицинской помощи" (ФГУ "НИИТ и ИО Росмедтехнологий") (RU), Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт электронной техники (технический университет)"(МИЭТ) (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2009-12-29 публикация патента:
10.10.2011 |
Изобретение относится к устройствам для перекачивания крови и может быть использовано в качестве вспомогательного устройства при недостаточной работе сердца, а также в качестве основного насоса в системах вспомогательного кровообращения. Устройство включает размещенные внутри статорной обмотки электропривода ротор 6 с осевым рабочим колесом и спрямляющим аппаратом 12. Лопатки 7 рабочего колеса имеют корневые 16 и свободные периферийные 13 части. Ротор 6 снабжен постоянными магнитами. Развертки корневых 16 и свободных периферийных 13 частей лопаток 7 осевого рабочего колеса выполнены в форме сопряженных отрезков логарифмических спиралей. Изобретение обеспечивает минимизацию гемолиза и тромбоза крови при заданных параметрах производительности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Формула изобретения
1. Устройство для перекачивания крови, включающее размещенные внутри статорной обмотки электропривода ротор с осевым рабочим колесом и спрямляющим аппаратом, причем лопатки рабочего колеса имеют корневые и свободные периферийные части, а ротор снабжен постоянными магнитами, отличающееся тем, что развертки корневых и свободных периферийных частей лопаток осевого рабочего колеса выполнены в форме сопряженных отрезков логарифмических спиралей.
2. Устройство для перекачивания крови по п.1, отличающееся тем, что формы разверток корневой и свободной периферийной частей лопаток осевого рабочего колеса выполнены отличными одна от другой.
Описание изобретения к патенту
Предлагаемое изобретение относится к устройствам для перекачивания крови и может быть использовано в качестве внутрикорпорального вспомогательного устройства при недостаточной работе сердца, а также в качестве основного насоса в системах вспомогательного интеркорпорального кровообращения.
Известны устройства, применяемые по указанному назначению, описанные в патентах № 6652447 и № 7264606.
Общим для этих устройств является применение насоса с осевым рабочим колесом в качестве основного органа для перекачивания крови. При этом лопатки колеса имеют традиционное исполнение и поэтому форма лопаток в описаниях не оговаривается.
Наиболее близким техническим решением, направленным на достижение минимальных гемолиза и тромбоза крови, является решение по патенту США № 5951263. Оно является близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату. Однако, из-за несовершенной формы лопаток рабочего колеса, данное техническое решение является недостаточно эффективным.
Под эффективностью устройства для перекачивания крови понимается минимизация гемолиза и тромбоза крови при заданных параметрах производительности.
Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности устройства для перекачивания крови путем изменения формы лопаток осевого рабочего колеса насоса.
Согласно изобретению в устройстве для перекачивания крови, включающем размещенные внутри статорной обмотки электропривода ротор с осевым рабочим колесом и спрямляющим аппаратом, с лопатками рабочего колеса, имеющими корневые и свободные периферийные части, с установленными в роторе постоянными магнитами, развертки корневых и свободных периферийных частей лопаток рабочего колеса выполнены в форме сопряженных отрезков логарифмических спиралей. При этом формы разверток корневой и свободной периферийной частей выполняются отличными одна от другой.
Одним из важнейших медицинских требований к устройствам для перекачивания крови является требование минимизации гемолиза и тромбоза крови, что может быть достигнуто только уменьшением возмущений, вихреобразований и сдвиговых напряжений потока крови в пограничных слоях лопастей осевого насоса. Для выполнения данного требования предлагается иметь специальную, отличную от обычной, форму лопаток рабочего колеса осевого насоса.
Для повышения эффективности устройства необходимо, чтобы профиль лопастей (2-я производная кривизны, а желательно и более высокие производные) плавно менялся. Как известно, отличительной особенностью логарифмической спирали является то, что она в каждой точке имеет бесконечное число производных, т.е. она имеет более высокий порядок плавности изменения по сравнению со сплайнами.
Изобретение иллюстрируется чертежами. На фиг.1 изображен продольный разрез устройства для перекачивания крови, а фиг.2 - развертка поверхности вращения, проходящей через периферию и корневые участи лопаток рабочего колеса, где:
1 - корпус;
2 - обмотка электродвигателя;
3 - кабель;
4 - входной участок насоса;
5 - выходной участок насоса;
6 - ротор;
7 - лопатки;
8 - подшипники;
9 - пилоны;
10 - поверхность вращения;
11 - поверхность вращения;
12 - спрямляющий аппарат;
13 - периферийная часть лопатки;
14 - точки сопряжения отрезков логарифмической спирали;
15 - точки сопряжения отрезков логарифмической спирали;
16 - корневая часть лопатки.
Устройство состоит из корпуса 1, в котором находится статорная обмотка 2 электродвигателя, запитанная по кабелю 3, входного 4 и выходного 5 участков насоса. Внутри корпуса 1 расположен ротор 6 с осевым рабочим колесом с лопатками 7. Ротор опирается на подшипники 8, которые расположены в пилонах 9 на входном 4 и выходном 5 участках насоса. В центральной осевой части ротора размещены постоянные магниты (не показаны).
Развертки пересечений свободной периферийной 13 и корневой 16 частей лопаток рабочего колеса с поверхностями вращения 10 и 11, проходящими через наружные и внутренние диаметры лопаток рабочего колеса, представляют собой сопряженные отрезки логарифмической спирали, а 14 и 15 - точки сопряжения отрезков логарифмической спирали. Непосредственно за лопатками рабочего колеса расположен спрямляющий аппарат 12, прикрепленный к корпусу 1.
Устройство работает следующим образом. Вращающееся электромагнитное поле, генерируемое электротоком, поступающим в статорную обмотку 2, взаимодействует с постоянными магнитами и приводит во вращение ротор 6. Кровь поступает через входной участок 4 на лопатки 7 осевого рабочего колеса ротора 6. Входной участок лопаток, обеспечивающий безударное натекание жидкости и имеющий минимальную кривизну поверхностей с плавным изменением ее, минимально возмущает и, следовательно, минимально повреждает форменные элементы крови. Плавные, без разрывов кривизны, рабочие поверхности лопаток 7, обеспечиваемые профилированием их из сопряженных отрезков логарифмической спирали, подводят энергию к жидкости (крови) без существенного вихреобразования и с минимальными возмущениями. Особенно важно это в зоне максимальных скоростей потока на периферийных участках лопаток рабочего колеса. Выходящий из лопаток 7 закрученный поток попадает в неподвижный спрямляющий аппарат 12, раскручивающий поток до осевого направления. Радиальные и осевые силы, действующие на ротор 6, воспринимаются подшипниками 8 в пилонах 9 во входном 4 и выходном 5 участках насоса.
Таким образом, достигается технический результат изобретения: обеспечиваются минимальные возмущения в пограничных слоях лопаток, а также минимальные вихреобразование потока и сдвиговые напряжения, что в конечном итоге решает поставленную задачу - повышение эффективности устройства для перекачивания крови.
Для построения поверхностей лопаток, с образующими из сопряженных отрезков логарифмической спирали, разработана специальная компьютерная программа.
Наиболее эффективно применение данного изобретения в медицинских устройствах, перекачивающих кровь, а также в насосах, где требуется минимальная деструкция перекачиваемого продукта.
Источники информации
1. Патент США № 6652447.
2. Патент США № 7264606.
3. Патент США № 5951263 - прототип.
Класс A61M1/12 имплантируемые в теле человека