一種磁懸浮軸流式血泵的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種血泵，具體的說是一種生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的植入人體的磁懸浮軸流式血泵。本發(fā)明是“泵一機一體化”，其特征在于：葉輪輪轂、前、后導(dǎo)流葉輪轂內(nèi)分別鑲嵌著“凸一凹磁錐”，磁錐均為軸向磁向，且同性磁極相對，配合成兩對“永磁懸浮軸承”，將葉輪完全懸浮起來；葉輪及前、后導(dǎo)流葉輪轂端口鑲嵌著兩對“凸蓋一凹蓋”，間隙配合成兩對“滑動軸承”，其既支撐著葉輪平穩(wěn)地進入懸浮狀態(tài)，又保護了葉輪及永磁懸浮軸承的磁體，使之不會直接摩擦、碰撞和遭受腐蝕；葉輪輪轂內(nèi)的轉(zhuǎn)子磁鋼兩頭各有一個軟磁鐵圈，用于屏蔽轉(zhuǎn)子磁鋼與前、后凸頭磁錐之間的磁場干擾；葉輪葉片為兩長加兩短的變距螺旋葉片，流道為兩進四出，有利于提高血泵的效率。
【專利說明】一種磁懸淳軸流式血栗

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明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 磁懸浮軸流式血泵。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前公知的"軸流式血泵"比"離心式血泵"體積小，易植入，因此臨床應(yīng)用占有絕 對量。"軸流式血泵"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"。"有軸軸流式血泵"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。"懸浮軸流式血泵"基本上都是"主動磁懸浮軸流式血泵"，其是由位置傳 感器、功率放大器、控制器一起組成的復(fù)雜的閉環(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， 血栓問題嚴重，且泵的體積和重量比"有軸軸流式血泵"大，增大了植入難度。
[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，是軸流式血泵優(yōu)化的目標。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 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、體 積小、重量輕的永磁懸浮軸承的磁懸浮軸流式血泵。
[0005] 本發(fā)明是"泵一機一體化"，主要由泵殼、鐵芯、線圈繞組、泵管、永磁軸承、葉輪、轉(zhuǎn) 子磁鋼、前、后導(dǎo)流葉組成，其特征在于：葉輪輪轂前端內(nèi)鑲嵌一個凸頭磁錐，前導(dǎo)流葉輪轂 內(nèi)鑲嵌一個一頭為凹窩的磁錐，兩個磁錐均為軸向磁向，且同性磁極相對，二者配合成一對 "前永磁懸浮軸承"；葉輪輪轂后端內(nèi)鑲嵌也一個凸頭磁錐，后導(dǎo)流葉輪轂內(nèi)鑲嵌一個一頭 為凹窩的磁錐，兩個磁錐均為軸向磁向，且同性磁極相對，二者配合成一對"后永磁懸浮軸 承"，兩對"永磁懸浮軸承"將葉輪完全懸浮起來。
[0006] 上述的"前永磁懸浮軸承"比"后永磁懸浮軸承"質(zhì)量與磁力都大，便于對抗和平 衡旋轉(zhuǎn)葉輪受到的血液向前推力，使得葉輪懸浮起來。
[0007] 上述的前、后導(dǎo)流葉輪轂端口各鑲嵌著一個陶瓷凹蓋，葉輪輪轂前端口鑲嵌著一 個陶瓷凸蓋，后端口為連體的金屬凸蓋，兩對"凸蓋一凹蓋"成為間隙配合的"滑動軸承"， 其既支撐著葉輪平穩(wěn)地進入懸浮狀態(tài)，又保護了葉輪及永磁懸浮軸承的磁體，使之不會直 接摩擦、碰撞和遭受腐蝕；"滑動軸承"自身會在在葉輪啟動或變速時有些摩擦，當葉輪平穩(wěn) 運行進入完全懸浮狀態(tài)時，滑動摩擦隨之消失。
[0008] 上述的葉輪輪轂內(nèi)的永磁轉(zhuǎn)子磁鋼兩頭各有一個軟磁鐵圈，用于屏蔽轉(zhuǎn)子磁鋼與 兩頭的凸頭磁錐的磁場干擾。
[0009] 上述的葉輪葉片為兩長加兩短的變距螺旋葉片，流道為兩進四出，即葉輪的前段 為兩個對稱的長螺旋葉片，在后段增加了兩個對稱的短螺旋葉片，這有利于血液擴散、整 流，提高血泵的效率。
[0010] 上述的轉(zhuǎn)子磁鋼為釹鐵硼永磁材料，磁向為徑向。
[0011] 本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比有如下優(yōu)點： 本發(fā)明兩對永磁懸浮軸承能對旋轉(zhuǎn)葉輪形成"全懸浮"，沒有機械摩擦，泵的壽命長， 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。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。
[0013] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0014] 圖2是葉輪及前、后導(dǎo)流葉組合立體示意圖。
[0015] 圖中：1.葉輪，2.葉輪葉片，3.葉輪輪轂，4.轉(zhuǎn)子磁鋼，5.前磁屏蔽圈，6.前凸頭 磁錐，7.前凸蓋,8.前凹蓋,9.前導(dǎo)流葉，10.前導(dǎo)流葉輪轂,11.前凹窩磁錐，12.后磁屏蔽 圈，13.后凸頭磁錐，14.后凸蓋，15.后凹蓋，16.后凹窩磁錐，17.后導(dǎo)流葉，18.后導(dǎo)流葉 輪轂，19.泵管，20.泵殼，21.定子鐵芯，22.線圈繞組，23.泵入口，24.泵出口。

【具體實施方式】
[0016] 本發(fā)明是"泵一機一體化"，主要由泵殼20、定子鐵芯21、線圈繞組22、泵管19、葉 輪1、轉(zhuǎn)子磁鋼4、前導(dǎo)流葉9、后導(dǎo)流葉17及兩對"永磁軸承"組成。葉輪輪轂3的前端內(nèi) 鑲嵌一個凸頭磁錐6,前導(dǎo)流葉輪轂10內(nèi)鑲嵌一個一頭為凹窩的前凹窩磁錐11,兩個磁錐 均為軸向磁向，且同性磁極相對，二者配合成一對"前永磁懸浮軸承"；葉輪輪轂3的后端內(nèi) 鑲嵌著一個后凸頭磁錐13,后導(dǎo)流葉輪轂18內(nèi)鑲嵌一個一頭為凹窩的后凹窩磁錐16,兩個 磁錐均為軸向磁向，且同性磁極相對，二者配合成一對"后永磁懸浮軸承"。兩對"永磁懸浮 軸承"徑向和軸向都支撐著葉輪1，由于兩對"永磁懸浮軸承"是"凸一凹"配合，中間加上 "凸蓋一凹蓋"后，間隙非常小，使得葉輪1徑向移動范圍非常小，始終不能碰壁，因此其徑 向?qū)儆?懸浮狀態(tài)"；葉輪1兩頭被兩對"永磁懸浮軸承"頂住，軸向始終處于力的自動平衡 狀態(tài)，由于"前永磁懸浮軸承"比"后永磁懸浮軸承"的質(zhì)量與磁力大，因此前者的懸浮配合 間隙比后者的也大，對葉輪1的軸向向后磁推力也相對較大，使得葉輪1在靜止時軸向位置 往后偏，當葉輪1工作旋轉(zhuǎn)時，血液對葉輪1有一個軸向向前推力，使得葉輪1軸向往前推 移，轉(zhuǎn)速加大，葉輪1往前位移量增加，"前永磁懸浮軸承"配合間隙減小，向后磁推力就增 大，但是軸向向后磁推力始終對抗著血液對葉輪1的軸向向前推力，而且是自動力平衡，因 此正常工作的葉輪1軸向始終處于"懸浮狀態(tài)"，也就說，在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的葉輪1可以處 于"全懸浮狀態(tài)"。
[0017] 上述的葉輪輪轂3前端口鑲嵌著一個陶瓷材料的前凸蓋7,前導(dǎo)流葉輪轂10端口 內(nèi)鑲嵌著一個陶瓷材料的前凹蓋8,二者為"凸蓋一凹蓋"，間隙配合成一對"前滑動軸承"； 葉輪輪轂3后端口為與輪轂連體的后凸蓋14,后導(dǎo)流葉輪轂18端口內(nèi)鑲嵌著一個陶瓷材料 的后凹蓋15,二者為"凸蓋一凹蓋"，間隙配合一對"后滑動軸承"，兩對"滑動軸承"既支撐 著葉輪1平穩(wěn)地進入懸浮狀態(tài)，又保護了葉輪1及兩對"永磁懸浮軸承"的磁體，使之不會 直接摩擦、碰撞和遭受腐蝕，在血泵啟動或變速時，"滑動軸承"自身會有些摩擦，當血泵調(diào) 速后平穩(wěn)運行，葉輪1進入完全懸浮狀態(tài)時，滑動摩擦隨之消失。
[0018] 上述的葉輪輪轂3內(nèi)的轉(zhuǎn)子磁鋼4兩頭各有一個前磁屏蔽圈5和后磁屏蔽圈12， 材料為硅鋼、鐵等導(dǎo)磁材料，用于屏蔽轉(zhuǎn)子磁鋼4與前凸頭磁錐6和后凸頭磁錐13之間的 磁場干擾。
[0019] 上述的葉輪葉片2為兩長加兩短的變距螺旋葉片，流道為兩進四出，即葉輪1的前 段為兩個對稱的長螺旋葉片，在后段增加了兩個對稱的短螺旋葉片，這有利于血液擴散、整 流，提高血泵的效率。
[0020] 上述的轉(zhuǎn)子磁鋼4為高磁能積的釹鐵硼永磁材料，磁向為徑向。
[0021] 軸流式血泵被植入到心衰病人的體內(nèi)，泵入口 23通過彎管與心室或心房切口處 連通，泵出口 24通過人造血管與人體主動脈切口吻合連通，當泵通電時，線圈繞組22產(chǎn)生 的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子磁鋼4的磁場相互作用，推動葉輪1旋轉(zhuǎn)，抽吸、輸送著血液，因此實現(xiàn)心 臟輔助或心臟代替的功能。
【權(quán)利要求】
1. 一種磁懸浮軸流式血泵，為"泵一機一體化"，主要由泵殼、鐵芯、線圈繞組、泵管、永 磁軸承、葉輪、轉(zhuǎn)子磁鋼、前、后導(dǎo)流葉組成，其特征在于：葉輪輪轂前端內(nèi)鑲嵌一個凸頭磁 錐，前導(dǎo)流葉輪轂內(nèi)鑲嵌一個一頭為凹窩的磁錐，兩個磁錐均為軸向磁向，且同性磁極相 對，二者配合成一對"前永磁懸浮軸承"；葉輪輪轂后端內(nèi)鑲嵌也一個凸頭磁錐，后導(dǎo)流葉輪 轂內(nèi)鑲嵌一個一頭為凹窩的磁錐，兩個磁錐均為軸向磁向，且同性磁極相對，二者配合成一 對"后永磁懸浮軸承"，兩對"永磁懸浮軸承"將葉輪完全懸浮起來。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種磁懸浮軸流式血泵，其特征在于所述的"前永磁懸浮軸承" 比"后永磁懸浮軸承"質(zhì)量與磁力都大。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種磁懸浮軸流式血泵，其特征在于所述的前、后導(dǎo)流葉輪轂 端口各鑲嵌著一個陶瓷凹蓋，葉輪輪轂前端口鑲嵌著一個陶瓷凸蓋，后端口為連體的金屬 凸蓋，兩對"凸蓋一凹蓋"成為間隙配合的"滑動軸承"。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種磁懸浮軸流式血泵，其特征在于所述的葉輪輪轂內(nèi)的永磁 轉(zhuǎn)子磁鋼兩頭各有一個用于屏蔽轉(zhuǎn)子磁鋼與兩頭的凸頭磁錐的磁場干擾的軟磁鐵圈。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種磁懸浮軸流式血泵，其特征在于所述的葉輪葉片為兩長加 兩短的變距螺旋葉片，流道為兩進四出，即葉輪的前段為兩個對稱的長螺旋葉片，在后段增 加了兩個對稱的短螺旋葉片。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種磁懸浮軸流式血泵，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子磁鋼為釹鐵硼 永磁材料，磁向為徑向。
【文檔編號】A61M1/12GK104208763SQ201410467663
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】彭遠儀, 張魯鋒, 萬峰, 李國榮, 陳海豐, 田步升, 郝宗超, 祝占會 申請人:長治市久安人工心臟科技開發(fā)有限公司