液磁懸浮軸流式血泵的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種人體專用血泵，具體的說是一種生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的植入人體的液磁懸浮軸流式血泵。它為“泵—機組合體”，其特征在于：葉輪的后段外圓套著一個由金屬套環(huán)全包裹著的環(huán)狀磁鋼，金屬套環(huán)外壁刻有傾斜的螺旋槽，且迎流口大，出流口??；泵內(nèi)流道被金屬套環(huán)分隔成內(nèi)、外兩個流道，內(nèi)流道為主流道；在泵管外線圈繞組與鐵芯后面有一個軟磁環(huán)，該軟磁環(huán)對環(huán)狀磁鋼有一個軸向向后吸引力，該向后吸引力和葉輪受到的血液向前推力相等。對旋轉(zhuǎn)葉輪能形成“徑向液力懸浮”、“軸向磁力懸浮”；兩對滑動軸承對葉輪在啟動時起到徑向和軸向定位作用，使得葉輪不碰壁，更平穩(wěn)地進入“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。
【專利說明】液磁懸浮軸流式血栗

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種人體專用血泵，具體的說是一種生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的植入人體的液磁懸浮軸流式血泵。

【背景技術(shù)】
[0002]目前世界上獲準(zhǔn)臨床應(yīng)用的少數(shù)幾個“心臟輔助血泵”基本上是“軸流式血泵”?！拜S流式血泵”又根據(jù)有無機械軸承支撐分為“有軸軸流式血泵”和“懸浮軸流式血泵”?！坝休S軸流式血泵”因軸承高速磨損容易產(chǎn)生機械故障，壽命短,并伴隨著機械性溶血、血栓等并發(fā)癥?！皯腋≥S流式血泵”基本上都是“主動磁懸浮軸流式血泵”，即由位置傳感器、功率放大器、控制器一起組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)來控制，雖然這樣的血泵沒有軸承，不會機械摩擦，泵的壽命長，機械性溶血較低，但是泵的系統(tǒng)復(fù)雜，血流死角多，面積大，血栓問題更嚴(yán)重，且泵的體積大、重量重，與植入人體的苛刻要求相背。
[0003]由此可見，減小血泵的體積和重量，提高穩(wěn)定性和工作壽命，降低溶血和血栓等并發(fā)癥，是機械血泵結(jié)構(gòu)最優(yōu)化的目標(biāo)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型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、體積小、重量輕的液磁懸浮軸流式血泵。
[0005]本實用新型是由泵系統(tǒng)及驅(qū)動電機系統(tǒng)兩大部分組成的“泵一機組合體”，泵系統(tǒng)主要由泵管、葉輪、后導(dǎo)葉；驅(qū)動電機系統(tǒng)由內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子和線圈繞組、定子鐵芯、軟磁環(huán)、電機外殼、供能導(dǎo)線等組成；驅(qū)動電機系統(tǒng)的內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子為套在葉輪后段的磁環(huán)，其特征在于:葉輪的后段外圓套著一個由金屬套環(huán)全包裹著的環(huán)狀磁鋼，金屬套環(huán)外壁刻有傾斜的螺旋槽，且迎流口大，出流口??；泵內(nèi)流道被金屬套環(huán)分隔成內(nèi)、外兩個流道，內(nèi)流道為主流道；在泵管外的線圈繞組與定子鐵芯后面有一個軟磁環(huán)，該軟磁環(huán)對環(huán)狀磁鋼及葉輪有一個軸向向后的吸引力，當(dāng)血泵工作時環(huán)狀磁鋼及葉輪會受到一個血液向前的推力，定子鐵芯對環(huán)狀磁鋼及葉輪也有一個約束力，即環(huán)狀磁鋼及葉輪因受外力向前或向后偏移時，而定子鐵芯對其產(chǎn)生向后或向前的約束力，在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，向前的推力、向后的吸引力與約束力三者自動平衡。
[0006]上述的葉輪輪轂的后端內(nèi)鑲嵌一個錐狀凸軸，后導(dǎo)葉輪轂的前端口內(nèi)鑲嵌一個錐狀凹軸，二者配合成一對“滑動軸承”。
[0007]上述的泵管前、后段呈流線型的漸變縮口變徑。
[0008]上述的金屬套環(huán)外壁的傾斜螺旋槽深度為l_3mm。
[0009]上述的環(huán)狀磁鋼為一對磁極的整體磁環(huán)，磁向為徑向。
[0010]上述的軟磁環(huán)為硅鋼或鐵塊或非晶軟磁合金材料。
[0011]本實用新型與現(xiàn)有的技術(shù)相比有如下優(yōu)點:
[0012]本實用新型對旋轉(zhuǎn)葉輪能形成“徑向液力懸浮”、“軸向磁力懸浮”，沒有機械摩擦，延長了軸承及泵的壽命，降低了機械性溶血和因摩擦熱觸發(fā)血栓的機會；并且因為這種結(jié)構(gòu)比主動磁懸浮的結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，容易植入人體；血流面積及陰面少，大大降低了因血液沖刷不好而形成血栓的幾率；一對滑動軸承對葉輪在啟動時起到定位作用，可以使得葉輪平穩(wěn)地進入“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。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖對本實用新型進一步說明。
[0014]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0015]圖2是泵管內(nèi)的葉輪及后導(dǎo)葉的立體示意圖。
[0016]圖3是圖2的A-A剖視圖。
[0017]圖中:1.葉輪，2.葉片，3.葉輪輪轂，4.金屬套環(huán)，5.環(huán)形磁鋼，6.螺旋槽套環(huán)外壁，7.內(nèi)流道，8.凸軸，9.凹軸，10.后導(dǎo)葉，11.后導(dǎo)葉輪轂，12.泵管，13.泵外殼，14.定子鐵芯，15.線圈繞組，16.供能導(dǎo)線，17.軟磁環(huán)，18.外流道，19.泵管內(nèi)壁，20.迎流口，21.出流口，22.泵入口，23.泵出口，24.旋轉(zhuǎn)方向。

【具體實施方式】
[0018]本實用新型是“泵一機組合體”，外定子主要由泵管12、泵外殼13、定子鐵芯14、線圈繞組15組成；內(nèi)定子為后導(dǎo)葉10組成；轉(zhuǎn)子主要由葉輪1、葉片2、環(huán)形磁鋼5及包裹它的空心的金屬套環(huán)4組成；泵內(nèi)流道被金屬套環(huán)4分隔成內(nèi)、外兩個流道7和18，內(nèi)流道7為主流道；金屬套環(huán)4外圓為刻有深度l_3mm傾斜螺旋槽的套環(huán)外壁6，與泵管內(nèi)壁19之間形成外流道18，且迎流口 20大，出流口 21小，當(dāng)葉輪I按照旋轉(zhuǎn)方向24旋轉(zhuǎn)時，大部分的血液從內(nèi)流道7流過，小部分血液從外流道18流過，由于迎流口 20比出流口 21大，血液受到擠壓，對螺旋槽套環(huán)外壁6的四周產(chǎn)生均勻的液動壓，葉輪I被“徑向液力懸浮”;軟磁環(huán)17對環(huán)狀磁鋼5及葉輪I有一個軸向向后吸引力，血泵工作時環(huán)狀磁鋼5及葉輪I受到一個血液向前推力，轉(zhuǎn)速越大向前推就越大，定子鐵心14對環(huán)形磁鋼5及葉輪I有一個吸引約束力，當(dāng)環(huán)狀磁鋼5及葉輪I受外力而向前或向后偏移時，則定子鐵芯14對其有一個向后或向前的約束力，血泵工作在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，向前推力、向后吸引力和約束力三力可以自動平衡，使葉輪I形成“軸向磁力懸浮”，也就是說，正常工作的葉輪I的徑向和軸向都可以“懸浮”起來，即實現(xiàn)葉輪的“全懸浮”。
[0019]上述的葉輪輪轂3的后端內(nèi)鑲嵌一個凸軸8，后導(dǎo)葉輪轂11的前端口內(nèi)鑲嵌一個凹軸9，二者配合成一對“滑動軸承”，這對滑動軸承對葉輪I在啟動時起到定位作用，可以使得葉輪I更平穩(wěn)地進入“懸浮狀態(tài)”，滑動軸承之間的摩擦也因葉輪I的懸浮而消除。
[0020]上述的泵管12在后段漸變縮口變徑，可配合后導(dǎo)葉10更好地整流與增壓，提高血泵的效率。
[0021]上述的葉輪前端沒有前導(dǎo)葉，并且泵管12在前段漸變縮口變徑，這樣可以起到提高血泵效率的作用。
[0022]上述的環(huán)狀磁鋼5為一對磁極的整體磁環(huán)，磁向為徑向。
[0023]上述的軟磁環(huán)17為硅鋼或鐵塊或非晶軟磁合金材料。
[0024]軸流式血泵被植入到心衰病人的體內(nèi)，泵入口 22通過彎管與心室或心房切口處連通，泵出口 23通過人造血管與人體主動脈“端一側(cè)”吻合連通。當(dāng)由供能導(dǎo)線16供電時，線圈繞組15產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與環(huán)形磁鋼5的磁場相互作用，為葉輪I的旋轉(zhuǎn)提供轉(zhuǎn)矩及動能，因此抽吸著心衰病人心內(nèi)的血液，實現(xiàn)血泵的心臟輔助或心臟代替的功能。
【權(quán)利要求】
1.一種液磁懸浮軸流式血泵，是由泵系統(tǒng)及驅(qū)動電機系統(tǒng)兩大部分組成的“泵一機組合體”，泵系統(tǒng)主要由泵管、葉輪、后導(dǎo)葉；驅(qū)動電機系統(tǒng)由內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子和線圈繞組、鐵芯、鐵環(huán)、電機外殼、供能導(dǎo)線等組成；驅(qū)動電機系統(tǒng)的內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子為套在葉輪后段的磁環(huán)，其特征在于:葉輪的后段外圓套著一個由金屬套環(huán)全包裹著的環(huán)狀磁鋼，金屬套環(huán)外壁刻有傾斜的螺旋槽，且迎流口大，出流口小；泵內(nèi)流道被金屬套環(huán)分隔成內(nèi)、外兩個流道，內(nèi)流道為主流道；在泵管外線圈繞組與鐵芯后面有一個軟磁環(huán)，該軟磁環(huán)對環(huán)狀磁鋼及葉輪有一個軸向向后的吸引力。
2.如權(quán)利要求1所述的液磁懸浮軸流式血泵，其特征在于所述的葉輪輪轂的后端內(nèi)鑲嵌一個錐狀凸軸，后導(dǎo)葉輪轂的前端口內(nèi)鑲嵌一個錐狀凹軸，二者配合成一對“滑動軸承”。
3.如權(quán)利要求1所述的液磁懸浮軸流式血泵，其特征在于所述的泵管前、后段呈流線型的漸變縮口變徑。
4.如權(quán)利要求1所述的液磁懸浮軸流式血泵，其特征在于所述的金屬套環(huán)外壁的傾斜螺旋槽深度為l_3mm。
5.如權(quán)利要求1所述的液磁懸浮軸流式血泵，其特征在于所述的環(huán)狀磁鋼為一對磁極的整體磁環(huán),磁向為徑向。
6.如權(quán)利要求1所述的液磁懸浮軸流式血泵，其特征在于所述的軟磁環(huán)為硅鋼或鐵塊或非晶軟磁合金材料。
【文檔編號】A61M1/12GK204106667SQ201420510734
【公開日】2015年1月21日 申請日期: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, 萬峰, 李國榮, 陳海豐, 田步升, 郝宗超, 祝會占 申請人:長治市久安人工心臟科技開發(fā)有限公司