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學工程領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全包裹著的環狀磁鋼，金屬套環外壁刻有傾斜的螺旋槽，且迎流口大，出流口小；泵內流道被金屬套環分隔成內、外兩個流道，內流道為主流道；在泵管外線圈繞組與鐵芯后面有一個軟磁環，該軟磁環對環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，更平穩地進入“懸浮狀態”；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

【技術領域】
[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學工程領域的植入人體的液磁懸浮軸流式血泵。

【背景技術】
[0002]目前世界上獲準臨床應用的少數幾個“心臟輔助血泵”基本上是“軸流式血泵”。“軸流式血泵”又根據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”。“有軸軸流式血泵”因軸承高速磨損容易產生機械故障，壽命短,并伴隨著機械性溶血、血栓等并發癥。“懸浮軸流式血泵”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控制系統來控制，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，但是泵的系統復雜，血流死角多，面積大，血栓問題更嚴重，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，提高穩定性和工作壽命，降低溶血和血栓等并發癥，是機械血泵結構最優化的目標。


【發明內容】

[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癥、穩定性好、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及驅動電機系統兩大部分組成的“泵一機組合體”，泵系統主要由泵管、葉輪、后導葉；驅動電機系統由內永磁轉子和線圈繞組、定子鐵芯、軟磁環、電機外殼、供能導線等組成；驅動電機系統的內永磁轉子為套在葉輪后段的磁環，其特征在于:葉輪的后段外圓套著一個由金屬套環全包裹著的環狀磁鋼，金屬套環外壁刻有傾斜的螺旋槽，且迎流口大，出流口小；泵內流道被金屬套環分隔成內、外兩個流道，內流道為主流道；在泵管外的線圈繞組與定子鐵芯后面有一個軟磁環，該軟磁環對環狀磁鋼及葉輪有一個軸向向后的吸引力，當血泵工作時環狀磁鋼及葉輪會受到一個血液向前的推力，定子鐵芯對環狀磁鋼及葉輪也有一個約束力，即環狀磁鋼及葉輪因受外力向前或向后偏移時，而定子鐵芯對其產生向后或向前的約束力，在一定的轉速范圍內，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鑲嵌一個錐狀凸軸，后導葉輪轂的前端口內鑲嵌一個錐狀凹軸，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]上述的金屬套環外壁的傾斜螺旋槽深度為l_3mm。
[0009]上述的環狀磁鋼為一對磁極的整體磁環，磁向為徑向。
[0010]上述的軟磁環為硅鋼或鐵塊或非晶軟磁合金材料。
[0011]本實用新型與現有的技術相比有如下優點:
[0012]本實用新型對旋轉葉輪能形成“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血栓的機會；并且因為這種結構比主動磁懸浮的結構簡單，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，可以使得葉輪平穩地進入“懸浮狀態”;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是本實用新型的結構剖視圖。
[0015]圖2是泵管內的葉輪及后導葉的立體示意圖。
[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，5.環形磁鋼，6.螺旋槽套環外壁，7.內流道，8.凸軸，9.凹軸，10.后導葉，11.后導葉輪轂，12.泵管，13.泵外殼，14.定子鐵芯，15.線圈繞組，16.供能導線，17.軟磁環，18.外流道，19.泵管內壁，20.迎流口，21.出流口，22.泵入口，23.泵出口，24.旋轉方向。

【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；內定子為后導葉10組成；轉子主要由葉輪1、葉片2、環形磁鋼5及包裹它的空心的金屬套環4組成；泵內流道被金屬套環4分隔成內、外兩個流道7和18，內流道7為主流道；金屬套環4外圓為刻有深度l_3mm傾斜螺旋槽的套環外壁6，與泵管內壁19之間形成外流道18，且迎流口 20大，出流口 21小，當葉輪I按照旋轉方向24旋轉時，大部分的血液從內流道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，對螺旋槽套環外壁6的四周產生均勻的液動壓，葉輪I被“徑向液力懸浮”;軟磁環17對環狀磁鋼5及葉輪I有一個軸向向后吸引力，血泵工作時環狀磁鋼5及葉輪I受到一個血液向前推力，轉速越大向前推就越大，定子鐵心14對環形磁鋼5及葉輪I有一個吸引約束力，當環狀磁鋼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速范圍內，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，即實現葉輪的“全懸浮”。
[0019]上述的葉輪輪轂3的后端內鑲嵌一個凸軸8，后導葉輪轂11的前端口內鑲嵌一個凹軸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更平穩地進入“懸浮狀態”，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]上述的環狀磁鋼5為一對磁極的整體磁環，磁向為徑向。
[0023]上述的軟磁環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，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”吻合連通。當由供能導線16供電時，線圈繞組15產生的旋轉磁場與環形磁鋼5的磁場相互作用，為葉輪I的旋轉提供轉矩及動能，因此抽吸著心衰病人心內的血液，實現血泵的心臟輔助或心臟代替的功能。
【權利要求】
1.一種液磁懸浮軸流式血泵，是由泵系統及驅動電機系統兩大部分組成的“泵一機組合體”，泵系統主要由泵管、葉輪、后導葉；驅動電機系統由內永磁轉子和線圈繞組、鐵芯、鐵環、電機外殼、供能導線等組成；驅動電機系統的內永磁轉子為套在葉輪后段的磁環，其特征在于:葉輪的后段外圓套著一個由金屬套環全包裹著的環狀磁鋼，金屬套環外壁刻有傾斜的螺旋槽，且迎流口大，出流口小；泵內流道被金屬套環分隔成內、外兩個流道，內流道為主流道；在泵管外線圈繞組與鐵芯后面有一個軟磁環，該軟磁環對環狀磁鋼及葉輪有一個軸向向后的吸引力。
2.如權利要求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鑲嵌一個錐狀凸軸，后導葉輪轂的前端口內鑲嵌一個錐狀凹軸，二者配合成一對“滑動軸承”。
3.如權利要求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外壁的傾斜螺旋槽深度為l_3mm。
5.如權利要求1所述的液磁懸浮軸流式血泵，其特征在于所述的環狀磁鋼為一對磁極的整體磁環,磁向為徑向。
6.如權利要求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 優先權日:2014年9月5日
【發明者】彭遠儀, 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有限公司