專利名稱：用于可植入式離心血泵中的血液被動(dòng)控制懸浮軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療器械，特別是涉及一種用于可植入式離心血泵中的血液被 動(dòng)控制懸浮軸承。
背景技術(shù)：
目前，應(yīng)用在血泵中的軸承主要有機(jī)械接觸式軸承和非接觸式軸承兩大類。 機(jī)械接觸式軸承存在電機(jī)軸承磨損和摩擦發(fā)熱而誘發(fā)血栓的問題，嚴(yán)重地制約 了血泵的發(fā)展及其在臨床上的廣泛應(yīng)用。因此，非接觸式軸承成為現(xiàn)代血泵的 研究熱點(diǎn)。
非接觸式軸承分主動(dòng)控制懸浮軸承、被動(dòng)控制懸浮軸承、混合式軸承。主
動(dòng)控制懸浮軸承主要為磁懸浮軸承(例如參見中國(guó)專利CN200610098332.3)， 它已首先被成功地應(yīng)用在血泵上，它主要是通過磁力的作用將轉(zhuǎn)子懸浮在泵內(nèi)。 美、日、德等國(guó)率先從事此項(xiàng)技術(shù)研究多年，至今仍存在許多技術(shù)問題，產(chǎn)品 均多處于試用階段?；旌鲜捷S承技術(shù)也已被美國(guó)Arrow International公司和澳大 利亞HeartWare公司成功地應(yīng)用產(chǎn)品中，并進(jìn)入了臨床試驗(yàn)階段。 對(duì)于上述兩種軸承技術(shù)都存在以下問題
(1) 主動(dòng)磁懸浮軸承需要更多的能量輸入。
(2) 為了使磁懸浮軸承功能穩(wěn)定，需要高精度的控制結(jié)構(gòu)，從而增加了整 個(gè)控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于可植入式離心血泵中的血液被動(dòng)控制懸浮軸 承，在血泵工作時(shí)，避免磨損和摩擦發(fā)熱等誘發(fā)血栓的因素，并且無需復(fù)雜的 控制。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下-
本發(fā)明包括泵殼和葉輪、定子、轉(zhuǎn)子、底座、電磁線圈和永磁磁鋼；定子 內(nèi)開有工字形通孔，在定子中間的孔內(nèi)開有等分分布的圓弧形凹槽，定子中間 的孔內(nèi)嵌入環(huán)形電磁線圈，外圈嵌入永磁磁鋼的凸形轉(zhuǎn)子從下面裝入定子孔中， 轉(zhuǎn)子底面位于定子下面的大孔內(nèi)，轉(zhuǎn)子中心開有圓孔，轉(zhuǎn)子底部為喇叭形孔并 開有均勻分布的扇形槽，中心為喇叭形的底座安裝在轉(zhuǎn)子下面，定子下端面安 裝在底座上，轉(zhuǎn)子上頂面安裝葉輪，葉輪安裝在泵殼內(nèi)，定子上端面安裝泵殼，定子上孔面和下孔面上分別開有上下螺旋槽，血液從泵殼入口處流入，大部分 血液通過葉輪的旋轉(zhuǎn)從泵殼出口處流出，少部分血液通過轉(zhuǎn)子中間的轉(zhuǎn)子內(nèi)孔， 轉(zhuǎn)子下表面與底座之間的間隙，定子底部的下螺旋槽，轉(zhuǎn)子外圈和定子內(nèi)圈之 間的間隙，定子頂部的上螺旋槽，形成一個(gè)副流道，與出口處的血液匯合。
所述轉(zhuǎn)底部切了6個(gè)均勻分布的扇形槽，其扇形角度cp為45。 60。；其中轉(zhuǎn) 子錐面的特征角(3為0.1° 0.3°;轉(zhuǎn)子截面為橢圓形，其大徑和小徑相差 0.1 0.3mm。
所述定子中間孔內(nèi)壁開有3 4個(gè)均勻分布的圓弧形凹槽。
所述定子上孔面開有上螺旋槽，槽數(shù)為20個(gè)，每個(gè)上螺旋槽沿徑向方向上 的厚度均逐漸變小，上螺旋槽進(jìn)口的大小比出口大0.2mm;上螺旋槽的上表面 為錐面，下表面為平面，兩個(gè)面之間的夾角Y為0.1。 0.3。。
所述定子下孔面開有下螺旋槽，槽數(shù)為20個(gè)，每個(gè)下螺旋槽沿徑向方向上 的厚度均逐漸變大，下螺旋槽出口的大小比進(jìn)口大0.2mm;下螺旋槽的下表面 為錐面，上表面為平面，兩個(gè)面之間的夾角e為0.1。 0.3。。
所述的葉輪底部錐面的角度a為0.1°~0.3°。
本發(fā)明具有的有益效果是
(1) 采用了血液被動(dòng)控制懸浮軸承結(jié)構(gòu)，避免了磨損和摩擦發(fā)熱等誘發(fā)血 栓的因素的產(chǎn)生。
(2) 采用了血液被動(dòng)控制懸浮軸承結(jié)構(gòu),能夠提高血泵的可靠性和抗沖擊能力。
(3) 因?yàn)檠罕粍?dòng)控制懸浮軸承為被動(dòng)懸浮，避免了復(fù)雜的控制系統(tǒng)和位 移傳感器。
(4) 血液被動(dòng)控制懸浮軸承外部的能量消耗比磁懸浮軸承小，從而有效的 減少血泵的附加重量，有利于血泵向輕型化、便攜式方向發(fā)展。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖2是本發(fā)明的副流道示意圖。
圖3是圖2的P-P示意圖。
圖4本發(fā)明轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖5是圖4轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
圖6是本發(fā)明定子結(jié)構(gòu)剖面、上螺旋槽Y夾角和下螺旋槽e夾角示意圖。
圖7是圖6定子上螺旋槽示意圖。圖8是圖6定子下螺旋槽示意圖。 圖9是本發(fā)明葉輪三維結(jié)構(gòu)示意圖。 圖10是圖9葉輪剖面及cx夾角示意圖。
圖中1、泵殼，2、葉輪，2A、葉輪底部錐面，3、定子，3A、圓弧形凹 槽，4、轉(zhuǎn)子，4A、轉(zhuǎn)子內(nèi)孔，4B、扇形槽，4C、轉(zhuǎn)子錐面，4D、轉(zhuǎn)子截面，5、 底座，6、電磁線圈，7、永磁磁鋼，8、泵殼出口， 9、下螺旋槽，10、上螺旋 槽，11、泵殼入口。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
如圖1和圖2所示，本發(fā)明包括泵殼1和葉輪2、定子3、轉(zhuǎn)子4、底座5、 電磁線圈6和永磁磁鋼7;定子3內(nèi)開有工字形通孔，在定子3中間的孔內(nèi)開有 等分分布的圓弧形凹槽3A，定子3中間的孔內(nèi)嵌入環(huán)形電磁線圈6，外圈嵌入 永磁磁鋼7的凸形轉(zhuǎn)子4從下面裝入定子3孔中，轉(zhuǎn)子4底面位于定子3下面 的大孔內(nèi)，轉(zhuǎn)子4中心開有圓孔，轉(zhuǎn)子4底部為喇叭形孔并開有均勻分布的扇 形槽4B，中心為喇叭形的底座5安裝在轉(zhuǎn)子4下面，定子3下端面安裝在底座 5上，轉(zhuǎn)子4上頂面安裝葉輪2，葉輪2安裝在泵殼1內(nèi)，定子3上端面安裝泵 殼l，定子4上孔面和下孔面上分別開有上下螺旋槽10、 9，血液從泵殼入口 11 處流入，大部分血液通過葉輪2的旋轉(zhuǎn)從泵殼出口 8處流出，少部分血液通過 轉(zhuǎn)子4中間的轉(zhuǎn)子內(nèi)孔4A，轉(zhuǎn)子4下表面與底座5之間的間隙，定子3底部的 下螺旋槽9，轉(zhuǎn)子4外圈和定子3內(nèi)圈之間的間隙，定子頂部的上螺旋槽IO， 形成一個(gè)副流道，與出口處的血液匯合。
如圖3 圖5所示，轉(zhuǎn)子4底部切了 6個(gè)均勻分布的扇形槽4B，其扇形角 度(p為45° 60°;其中轉(zhuǎn)子錐面4C的特征角p為0.1°~0.3°;轉(zhuǎn)子截面4D為橢圓 形，其大徑和小徑相差0.1 0.3mm。
如圖6 圖8所示，定子3中間孔內(nèi)壁開有3 4個(gè)均勻分布的圓弧形凹槽3A。
定子3上孔面開有上螺旋槽10，槽數(shù)為20個(gè)，每個(gè)上螺旋槽沿徑向方向上 的厚度均逐漸變小，上螺旋槽進(jìn)口的大小比出口大0.2mm;上螺旋槽的上表面 為錐面，下表面為平面，兩個(gè)面之間的夾角Y(如圖6(b)所示)為0.1。 0.3。。
定子3下孔面開有下螺旋槽9，槽數(shù)為20個(gè)，每個(gè)下螺旋槽沿徑向方向上 的厚度均逐漸變大，下螺旋槽出口的大小比進(jìn)口大0.2mm;下螺旋槽的下表面 為錐面，上表面為平面，兩個(gè)面之間的夾角e(如圖6(c)所示)為0.1。 0.3。。如圖9 圖10所示，葉輪底部錐面2A的角度a(如圖10(b)所示)為0.1°~0.3°。 本發(fā)明的工作原理如下
圖1、圖2表示了本發(fā)明實(shí)施方案的血液被動(dòng)控制懸浮軸承應(yīng)用在血泵中時(shí) 的總體結(jié)構(gòu)，當(dāng)電磁線圈6中通電時(shí)，葉輪2會(huì)在交變電流產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)作 用下跟轉(zhuǎn)子4一起轉(zhuǎn)動(dòng)，血液從泵殼入口 ll處流入，大部分血液通過葉輪2的 旋轉(zhuǎn)從泵殼出口 8處流出，少部分血液通過轉(zhuǎn)子4中間的轉(zhuǎn)子內(nèi)孔4A，轉(zhuǎn)子4 下表面與底座5之間的間隙，定子3底部的下螺旋槽9，轉(zhuǎn)子4外圈和定子3內(nèi) 圈之間的間隙，定子頂部的上螺旋槽10，形成一個(gè)副流道，與出口處的血液匯 合。在葉輪2與上螺旋槽10之間，轉(zhuǎn)子錐面4C與下螺旋槽9底面之間會(huì)產(chǎn)生 止推液膜，對(duì)葉輪2和轉(zhuǎn)子4起到軸向支撐作用，從而形成軸向的血液被動(dòng)控 制懸浮軸承；在轉(zhuǎn)子4外圈橢圓形柱面與定子3之間會(huì)產(chǎn)生徑向液膜，對(duì)轉(zhuǎn)子4 起到徑向支撐作用，從而形成徑向血液被動(dòng)控制懸浮軸承。其中，圓弧形凹槽 3A的作用是在轉(zhuǎn)子4轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，從下螺旋槽9流出的血液會(huì)沿著定子3 內(nèi)圈的圓弧形凹槽3A到達(dá)上螺旋槽，更有利于血液的流動(dòng)，從而減少溶血及凝 血；扇形槽4B的作用是在轉(zhuǎn)子4的轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，在轉(zhuǎn)子底部扇形槽4B的作 用下更順利地達(dá)到下螺旋槽9入口，并在其入口處形成高壓，從而促進(jìn)副流道 血液的流通。
權(quán)利要求
1、一種用于可植入式離心血泵中的血液被動(dòng)控制懸浮軸承，其特征在于包括泵殼(1)和葉輪(2)、定子(3)、轉(zhuǎn)子(4)、底座(5)、電磁線圈(6)和永磁磁鋼(7)；定子(3)內(nèi)開有工字形通孔，在定子(3)中間的孔內(nèi)開有等分分布的圓弧形凹槽(3A)，定子(3)中間的孔內(nèi)嵌入環(huán)形電磁線圈(6)，外圈嵌入永磁磁鋼(7)的凸形轉(zhuǎn)子(4)從下面裝入定子(3)孔中，轉(zhuǎn)子(4)底面位于定子(3)下面的大孔內(nèi)，轉(zhuǎn)子(4)中心開有圓孔，轉(zhuǎn)子(4)底部為喇叭形孔并開有均勻分布的扇形槽(4B)，中心為喇叭形的底座(5)安裝在轉(zhuǎn)子(4)下面，定子(3)下端面安裝在底座(5)上，轉(zhuǎn)子(4)上頂面安裝葉輪(2)，葉輪(2)安裝在泵殼(1)內(nèi)，定子(3)上端面安裝泵殼(1)，定子(4)上孔面和下孔面上分別開有上下螺旋槽(10、9)，血液從泵殼入口(11)處流入，大部分血液通過葉輪(2)的旋轉(zhuǎn)從泵殼出口(8)處流出，少部分血液通過轉(zhuǎn)子(4)中間的轉(zhuǎn)子內(nèi)孔(4A)，轉(zhuǎn)子(4)下表面與底座(5)之間的間隙，定子(3)底部的下螺旋槽(9)，轉(zhuǎn)子(4)外圈和定子(3)內(nèi)圈之間的間隙，定子頂部的上螺旋槽(10)，形成一個(gè)副流道，與出口處的血液匯合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于可植入式離心血泵中的血液被動(dòng)控制懸 浮軸承，其特征在于所述轉(zhuǎn)子(4)底部切了 6個(gè)均勻分布的扇形槽(4B)，其扇 形角度cp為45° 60°;其中轉(zhuǎn)子錐面(4C)的特征角(3為0.1°~0.3°;轉(zhuǎn)子截面(4D) 為械圓形，其大徑和小徑相差0.1~0.3111111。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于可植入式離心血泵中的血液被動(dòng)控制懸 浮軸承，其特征在于所述定子(3)中間孔內(nèi)壁開有3 4個(gè)均勻分布的圓弧形凹 槽(3A)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于可植入式離心血泵中的血液被動(dòng)控制懸 浮軸承，其特征在于所述定子(3)上孔面開有上螺旋槽(10)，槽數(shù)為20個(gè)，每 個(gè)上螺旋槽沿徑向方向上的厚度均逐漸變小，上螺旋槽進(jìn)口的大小比出口大 0.2mm;上螺旋槽的上表面為錐面，下表面為平面，兩個(gè)面之間的夾角Y為
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于可植入式離心血泵中的血液被動(dòng)控制懸 浮軸承，其特征在于所述定子(3)下孔面開有下螺旋槽(9)，槽數(shù)為20個(gè)，每個(gè) 下螺旋槽沿徑向方向上的厚度均逐漸變大，下螺旋槽出口的大小比進(jìn)口大 0.2mm;下螺旋槽的下表面為錐面，上表面為平面，兩個(gè)面之間的夾角0為
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于可植入式離心血泵中的血液被動(dòng)控制懸 浮軸承，其特征在于所述的葉輪底部錐面(2A)的角度a為0.1。 0.3。。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于可植入式離心血泵中的血液被動(dòng)控制懸浮軸承。血泵的血液被動(dòng)控制懸浮軸承是一種新型的血泵支承裝置，環(huán)形的永磁磁鋼安裝在轉(zhuǎn)子上，電磁線圈固定在定子上，定子頂部和底部開有螺旋槽，定子內(nèi)圈開有弧形凹槽，轉(zhuǎn)子上頂面安裝葉輪，葉輪安裝在泵殼內(nèi)，泵殼與定子以及底座連接成一體；血液從泵殼入口處流入，大部分血液通過葉輪的旋轉(zhuǎn)從泵殼出口處流出，少部分血液通過轉(zhuǎn)子中間的圓孔，轉(zhuǎn)子下表面與底座之間的間隙，定子底部的螺旋槽，轉(zhuǎn)子和定子之間的間隙，定子頂部的螺旋槽，形成一個(gè)副流道，與出口處的血液匯合。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠保證軸承磨損少，發(fā)熱量小，功耗小，有利于血泵向輕型化、便攜式方向發(fā)展。
文檔編號(hào)A61M1/10GK101601875SQ20091009951
公開日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月11日
發(fā)明者新 傅, 哲 林, 俊 鄒, 阮曉東, 青 韓 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)