一種液磁懸浮軸流式心臟輔助血泵的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種專用血泵，即一種植入人體的液磁懸浮軸流式心臟輔助血泵。本發(fā)明是由泵系統(tǒng)及電機(jī)系統(tǒng)組成，其特征是葉輪的螺旋狀葉片頂部有傾斜的頂檐，使得迎流口大，出流口?。辉谌~輪輪轂內(nèi)的后段有一個(gè)軸向磁錐，在后導(dǎo)葉的輪轂中有一個(gè)軸向磁柱，這兩個(gè)磁體異性磁極相對(duì)；在泵管后段外面、電機(jī)外殼內(nèi)有一個(gè)軸向磁環(huán)，與葉輪輪轂內(nèi)的軸向磁錐也是異性磁極相對(duì)。葉輪后端一對(duì)“凸蓋—凹窩滑動(dòng)軸承”對(duì)葉輪在啟動(dòng)時(shí)起到徑向和軸向定位作用，加上磁錐與磁柱相互吸引產(chǎn)生的徑向中心定位作用，可以使葉輪平穩(wěn)地進(jìn)入“懸浮狀態(tài)”；泵管后段變徑可以起到增壓和提高血泵效率的作用；葉輪前端去除了前導(dǎo)葉可以增加入口流道面積，起到提高血泵效率的作用。
【專利說(shuō)明】一種液磁懸浮軸流式心臟輔助血栗

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種專用血泵，具體的說(shuō)是一種生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的植入人體的液磁懸浮軸流式心臟輔助血泵。

【背景技術(shù)】
[0002]目前在臨床上得到廣泛應(yīng)用的“心臟輔助血泵”主要是“軸流式血泵”。公知的軸流式血泵大多數(shù)采用“軸一軸承”的葉輪支撐系統(tǒng)，泵體的泵管中依次擺放著前導(dǎo)葉、葉輪、后導(dǎo)葉。葉輪中心有軸，兩支滑動(dòng)軸承分別鑲嵌在前、后導(dǎo)葉中心，以支撐著軸及葉輪旋轉(zhuǎn)。當(dāng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，“軸一軸承”容易磨損，先是出現(xiàn)振動(dòng)，隨著磨損量逐漸加大而震動(dòng)加劇，接著出現(xiàn)葉片碰壁、機(jī)械故障、泵停轉(zhuǎn)的問(wèn)題，并且碰撞及摩擦發(fā)熱也會(huì)引起嚴(yán)重的機(jī)械性溶血和血栓等并發(fā)癥，這些都會(huì)導(dǎo)致病人死亡。
[0003]公知的軸流式血泵還有采用懸浮軸承系統(tǒng)，并成流行趨勢(shì)，目前這種懸浮軸承系統(tǒng)基本上是采用主動(dòng)磁懸浮結(jié)構(gòu)，雖然解決了磨損、振動(dòng)及發(fā)熱的問(wèn)題，泵的壽命長(zhǎng)，機(jī)械性溶血較輕，但是主動(dòng)磁懸浮結(jié)構(gòu)是由位置傳感器、率放大器、控制器等組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，過(guò)血部件的體積大，血流的死角多，面積大，血栓問(wèn)題顯得更加突出，這也嚴(yán)重影響了泵的使用效果。
[0004]由此可見，優(yōu)化血泵的結(jié)構(gòu)，減少血流沖刷死角，采用好的軸承系統(tǒng)，提高泵的穩(wěn)定性和工作壽命，降低溶血和血栓等并發(fā)癥，是機(jī)械血泵技術(shù)的關(guān)鍵。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種能降低溶血及血栓等并發(fā)癥、穩(wěn)定性好、工作壽命長(zhǎng)的液磁懸浮軸流式心臟輔助血泵。
[0006]本發(fā)明是由泵系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)兩大部分組成的“泵一機(jī)組合體”，泵系統(tǒng)由泵管、葉輪、葉輪輪轂、后導(dǎo)葉、后導(dǎo)葉輪轂組成；驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)由內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子和定子鐵芯、定子線圈繞組、電機(jī)外殼、供能導(dǎo)線組成；驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子鑲嵌在泵系統(tǒng)的葉輪輪轂內(nèi)，其特征在于:葉輪的螺旋狀葉片頂部有頂檐，頂檐有輕微傾斜，使得迎流口大，出流口??；在葉輪輪轂內(nèi)的后段有一個(gè)軸向磁錐，在后導(dǎo)葉的輪轂中有一個(gè)軸向磁柱，這兩個(gè)磁體異性磁極相對(duì)；在泵管后段外面、電機(jī)外殼內(nèi)有一個(gè)軸向磁環(huán)，與葉輪輪轂內(nèi)后段的軸向磁錐也是異性磁極相對(duì)；葉輪受到的血液向前推力與向后的兩個(gè)磁吸引力的合力趨于平衡。
[0007]上述的泵管前、后段的管徑呈流線型的漸變縮口過(guò)渡。
[0008]上述的葉輪輪轂內(nèi)的徑向永磁轉(zhuǎn)子和葉輪輪轂后段的軸向磁錐之間設(shè)置有一個(gè)起磁屏蔽作用的磁屏蔽圈軟磁鐵。
[0009]上述的定子線圈繞組與泵管后段外面、電機(jī)外殼內(nèi)的軸向磁環(huán)之間設(shè)置有一個(gè)電磁屏蔽環(huán)軟磁鐵。
[0010]上述的軟磁鐵為硅鋼或鐵塊或非晶軟磁合金材料。
[0011]上述的葉輪輪轂后端和后導(dǎo)葉輪轂之間滑動(dòng)配合。
[0012]上述的葉輪輪轂后端為陶瓷凸蓋,后導(dǎo)葉輪轂的前端口(磁柱前面)有一個(gè)寶石端蓋凹窩，二者相配合，形成一對(duì)“凸蓋一凹窩滑動(dòng)軸承”。
[0013]上述的葉輪前端去除了前導(dǎo)葉。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是對(duì)旋轉(zhuǎn)葉輪能形成“徑向液壓懸浮”和“軸向永磁懸浮”，沒有機(jī)械摩擦，延長(zhǎng)了軸承及泵的壽命，降低了機(jī)械性溶血和因摩擦熱觸發(fā)血栓的機(jī)會(huì)；并且因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)比主動(dòng)磁懸浮的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，過(guò)血部件的體積小，血流陰面及死角少，大大降低了因血液沖刷不好而形成血栓的幾率；葉輪后端的“凸蓋一凹窩滑動(dòng)軸承”對(duì)葉輪在啟動(dòng)時(shí)起到徑向和軸向定位作用，加上磁錐與磁柱相互吸引產(chǎn)生的徑向中心定位作用，可以是葉輪平穩(wěn)地進(jìn)入“懸浮狀態(tài)”;泵管后段變徑可以起到增壓和提高血泵效率的作用；葉輪前端去除了前導(dǎo)葉可以增加入口流道面積，起到提高血泵效率的作用。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0016]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0017]圖2是葉輪及后導(dǎo)葉立體示意圖。
[0018]圖3是圖2的B-B剖視圖。
[0019]圖中:1.葉輪，2.葉片，3.頂檐，4.葉輪輪轂，5.永磁轉(zhuǎn)子，6.磁錐，7.陶瓷凸蓋，8.寶石端蓋凹窩,9.磁柱,10.后導(dǎo)葉，11.后導(dǎo)葉輪轂,12.泵入口，13.泵管，14.供能導(dǎo)線，15.電機(jī)外殼,16.定子鐵芯，17.定子線圈繞組,18.磁屏蔽圈，19.電磁屏蔽環(huán)，20.變徑段，21.磁環(huán)，22.泵出口，23.泵管內(nèi)壁，24.迎流口，25.出流口，26.旋轉(zhuǎn)方向。

【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明是由泵系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)兩大部分組成的“泵一機(jī)組合體”，泵系統(tǒng)由泵管13、葉輪1、葉輪輪轂4、后導(dǎo)葉10、后導(dǎo)葉輪轂11組成，葉輪前端去除了前導(dǎo)葉；驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)由內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子5和定子鐵芯16、定子線圈繞組17、電機(jī)外殼15、供能導(dǎo)線14組成；驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子5鑲嵌在泵系統(tǒng)的葉輪輪轂4內(nèi)，葉輪I的每個(gè)葉片2的外沿都有一片傾斜的頂檐3，頂檐3與泵管內(nèi)壁23形成迎流口 24、出流口 25，并使得迎流口 24大，出流口 25小，當(dāng)葉輪I按照旋轉(zhuǎn)方向26旋轉(zhuǎn)時(shí)，大部分的血液從葉片間的主流道流過(guò)，小部分血液從頂檐3與泵管內(nèi)壁23之間流過(guò)，由于迎流口 24比出流口 25大，血液受到擠壓，對(duì)葉輪I四周產(chǎn)生均勻的液動(dòng)壓，于是葉輪I被“徑向液壓懸浮”;在葉輪輪轂內(nèi)的后段有一個(gè)軸向磁錐6，在后導(dǎo)葉的輪轂中有一個(gè)軸向磁柱9，這兩個(gè)磁體異性磁極相對(duì)，異極相吸對(duì)可移動(dòng)的葉輪產(chǎn)生了向后的吸引力，并吸引在徑向的中心；在泵管13后段外面、電機(jī)外殼15內(nèi)有一個(gè)軸向磁環(huán)21，與葉輪輪轂內(nèi)的后段的軸向磁錐6也是異性磁極相對(duì)，其磁性強(qiáng)，對(duì)葉輪I產(chǎn)生更大的向后吸引力，血泵工作時(shí)，血液對(duì)旋轉(zhuǎn)的葉輪I有一個(gè)軸向向前推力，轉(zhuǎn)速越大，推力越大，經(jīng)過(guò)合理的設(shè)計(jì)，血泵正常工作在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，葉輪I受到的血液向前推力與向后的兩個(gè)磁吸引力的合力趨于平衡，因此正常工作時(shí)的葉輪I被“軸向永磁懸浮”，也就是說(shuō)，正常工作的葉輪I徑向和軸向都可以“懸浮”起來(lái)了，即實(shí)現(xiàn)葉輪“全懸浮”。
[0021]上述的泵管13前、后段之間有變徑段20，可配合后導(dǎo)葉10更好地整流，起到提高血泵效率和增壓的作用。
[0022]上述的葉輪輪轂4內(nèi)的徑向永磁轉(zhuǎn)子5和葉輪輪轂4后段的軸向永磁磁錐6之間設(shè)置有一個(gè)起磁屏蔽作用的磁屏蔽圈18。
[0023]上述的定子線圈繞組17與泵管13后段外面、電機(jī)外殼15內(nèi)的軸向磁環(huán)21之間設(shè)置有一個(gè)電磁屏蔽環(huán)19，對(duì)定子線圈繞組17與磁環(huán)21起到電磁屏蔽作用。
[0024]上述的磁屏蔽圈18和電磁屏蔽環(huán)19為硅鋼或鐵塊或非晶軟磁合金軟磁材料。
[0025]上述的葉輪輪轂?zāi)┒耸且粋€(gè)陶瓷凸蓋7，其與后導(dǎo)葉輪轂11前端口的一個(gè)同向窩狀的寶石端蓋凹窩8滑動(dòng)配合，葉輪受到磁吸引力作用，在靜止和低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，陶瓷凸蓋7頂住寶石端蓋凹窩8，形成一對(duì)“凸蓋一凹窩滑動(dòng)軸承”，對(duì)葉輪2在啟動(dòng)時(shí)起到徑向和軸向定位作用，當(dāng)葉輪2轉(zhuǎn)動(dòng)后，隨著轉(zhuǎn)速提高，葉輪受到的血液向前推力增大，滑動(dòng)軸承的摩擦也逐漸減輕，當(dāng)血泵轉(zhuǎn)速到達(dá)正常工作狀態(tài)后，葉輪呈“軸向永磁懸浮”狀態(tài)，陶瓷凸蓋7離開了寶石端蓋凹窩8，滑動(dòng)摩擦被消除。
[0026]軸流式血泵被植入到心衰病人的體內(nèi)，泵入口 12接一彎管，與心臟的心尖部切口連通，泵出口 22通過(guò)人造血管與人體主動(dòng)脈通過(guò)“端一側(cè)”吻合相連通。在驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作時(shí)，定子線圈繞組17產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與永磁轉(zhuǎn)子5的磁場(chǎng)相互作用，為葉輪I的旋轉(zhuǎn)提供了轉(zhuǎn)矩及動(dòng)能，心衰病人心室里的血液被抽吸，從泵入口 12進(jìn)入到泵管13，經(jīng)葉輪2的推壓，再經(jīng)尾導(dǎo)葉10整流、變徑段20增壓后，從泵出口 22流出，經(jīng)人造血管流入到人體動(dòng)脈內(nèi)，這是泵血的基本過(guò)程，以此實(shí)現(xiàn)血泵輔助心臟的功能或完全代替心臟做功。
【權(quán)利要求】
1.一種液磁懸浮軸流式心臟輔助血泵，由泵系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)兩大部分組成的“泵一機(jī)組合體”，泵系統(tǒng)由泵管、葉輪、葉輪輪轂、后導(dǎo)葉、后導(dǎo)葉輪轂組成；驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)由內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子和定子鐵芯、定子線圈繞組、電機(jī)外殼、供能導(dǎo)線組成；驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子鑲嵌在泵系統(tǒng)的葉輪輪轂內(nèi)，其特征在于:葉輪的螺旋狀葉片頂部有頂檐，頂檐有輕微傾斜，使得迎流口大，出流口?。辉谌~輪輪轂內(nèi)的后段有一個(gè)軸向磁錐，在后導(dǎo)葉的輪轂中有一個(gè)軸向磁柱，這兩個(gè)磁體異性磁極相對(duì)；在泵管后段外面、電機(jī)外殼內(nèi)有一個(gè)軸向磁環(huán)，與葉輪輪轂內(nèi)后段的軸向磁錐也是異性磁極相對(duì)；葉輪受到的血液向前推力與向后的兩個(gè)磁吸引力的合力趨于平衡。
2.如權(quán)利要求1所述的一種液磁懸浮軸流式心臟輔助血泵，其特征在于所述的泵管前、后段的管徑呈流線型的漸變縮口過(guò)渡。
3.如權(quán)利要求1所述的一種液磁懸浮軸流式心臟輔助血泵，其特征在于所述的葉輪輪轂內(nèi)的徑向永磁轉(zhuǎn)子和葉輪輪轂后段的軸向磁錐之間設(shè)置有一個(gè)起磁屏蔽作用的磁屏蔽圈軟磁鐵。
4.如權(quán)利要求1所述的一種液磁懸浮軸流式心臟輔助血泵，其特征在于所述的定子線圈繞組與泵管后段外面、電機(jī)外殼內(nèi)的軸向磁環(huán)之間設(shè)置有一個(gè)電磁屏蔽環(huán)軟磁鐵。
5.如權(quán)利要求3或4所述的一種液磁懸浮軸流式心臟輔助血泵，其特征在于所述的軟磁鐵為硅鋼或鐵塊或非晶軟磁合金材料。
6.如權(quán)利要求1所述的一種液磁懸浮軸流式心臟輔助血泵，其特征在于所述的葉輪輪轂后端和后導(dǎo)葉輪轂之間為滑動(dòng)配合。
7.如權(quán)利要求1所述的一種液磁懸浮軸流式心臟輔助血泵，其特征在于所述的葉輪輪轂后端為陶瓷凸蓋，后導(dǎo)葉輪轂的前端口有一個(gè)寶石端蓋凹窩，二者相配合，形成一對(duì)“凸蓋一凹窩滑動(dòng)軸承”。
【文檔編號(hào)】A61M1/12GK104162191SQ201410450872
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】彭遠(yuǎn)儀, 萬(wàn)峰, 李國(guó)榮, 陳海豐, 田步升, 郝宗超, 祝會(huì)占 申請(qǐng)人:長(zhǎng)治市久安人工心臟科技開發(fā)有限公司