一種采用液力懸浮軸承的人工血泵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及醫(yī)療器械，特別是設(shè)及一種采用液力懸浮軸承的人工血累。
【背景技術(shù)】
[0002] 人工血累從最開始模仿自然屯、臟的搏動型血累到目前能夠提供連續(xù)流的旋轉(zhuǎn)式 血累經(jīng)歷了=次技術(shù)的革新，技術(shù)革新主要圍繞人工血累的體積大小、軸承發(fā)熱和血液相 容性等問題展開。
[0003] 第一代人工血累W仿生設(shè)計為主，利用機(jī)械或者電磁驅(qū)動產(chǎn)生周期性的容積變 化，模擬屯、臟的搏動。由于運一代的人工血累普遍存在體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壽命短等缺點，大 多只作為體外輔助使用。第二代人工血累普遍采用高速旋轉(zhuǎn)式的葉輪（離屯、式或軸流式） 驅(qū)動血液單向流動，運一代人工血累的普遍特征是采用了浸沒于血液中的接觸軸承。盡管 運代人工血累延長了病人的存活時間，但在臨床應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，接觸式軸承一方面會因磨損 引起機(jī)械失效，另一方面會因長時間機(jī)械接觸造成發(fā)熱從而誘發(fā)溶血、血栓等血液相容性 問題。第=代人工血累，最重要的特征是采用非接觸式軸承設(shè)計，轉(zhuǎn)子在人工血累中懸浮旋 轉(zhuǎn)，與其它部件無機(jī)械接觸。根據(jù)懸浮實現(xiàn)原理的不同，其又可W分為=類：磁懸浮式、液力 懸浮式和磁液禪合式。
[0004] 磁懸浮式人工血累是通過磁力實現(xiàn)懸浮，根據(jù)Earnshaw理論，僅靠永磁體是無法 實現(xiàn)穩(wěn)定的被動式懸浮，為保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性，至少要對一個運動方向進(jìn)行主動控制。因此 現(xiàn)有的磁懸浮式人工血累都具有一套主動控制系統(tǒng)，包括：傳感器、控制器、電磁鐵等，運不 可避免地帶來了體積大、發(fā)熱大和能耗高等一系列問題，美國專利US6716157B2和美國專 利US6264635B1均采用該種方式。 陽〇化]磁液禪合懸浮軸承方案在軸向和徑向上采用磁力或液力不同的懸浮支承方式，利 用兩種懸浮方式的優(yōu)點保證轉(zhuǎn)子的支承?；痑rtWare公司的兩款產(chǎn)品HVAD和MVAD均采用 磁液禪合方式進(jìn)行懸浮支承。
[0006] 對于上述兩種軸承技術(shù)均存在W下問題：
[0007] 1、采用主動控制的磁懸浮方式，控制系統(tǒng)復(fù)雜，體積大、發(fā)熱大； 陽00引 2、主動控制的磁懸浮軸承能耗高。
[0009] 液力懸浮式人工血累，利用運動血液在模形結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的動壓實現(xiàn)葉輪的被動懸 浮，與磁懸浮和磁液禪合懸浮等有源懸浮方式相比，液力懸浮無須為懸浮的實現(xiàn)提供額外 的能量和控制，結(jié)構(gòu)上大為簡化，具有功耗小、可靠性高、抗沖擊能力強(qiáng)等優(yōu)點，也有學(xué)者將 其稱為第四代人工血累。申請?zhí)朇N201210422080和CN200910096973的專利均采用運種液 力懸浮方式，液力懸浮支承間隙大都為微米級間隙，在此種微米級懸浮間隙內(nèi)的流動血液 需要滿足W下兩點：
[0010] 1、保證血液在微米級間隙內(nèi)有效更新；
[0011] 2、同時能夠提供足夠的懸浮支承力。
[0012] 而W上的運兩篇專利并不能同時較好地達(dá)到運兩個要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種被動懸浮的、有效保證懸浮支承 力的同時又能夠保證良好沖刷效果的、抗沖擊能力強(qiáng)的采用液力懸浮軸承的人工血累。
[0014] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0015] 一種采用液力懸浮軸承的人工血累，在累殼的中屯、設(shè)有中屯、軸，沿中屯、軸圓周設(shè) 有葉輪轉(zhuǎn)子，葉輪轉(zhuǎn)子與中屯、軸不接觸，在中屯、軸上部固定有導(dǎo)流葉輪，導(dǎo)流葉輪的高度小 于葉輪轉(zhuǎn)子的高度，導(dǎo)流葉輪葉片的寬度小于中屯、軸的半徑，導(dǎo)流葉輪是兼?zhèn)湮液蛪?水室雙重作用的固定導(dǎo)流部件，導(dǎo)流葉輪能夠?qū)⒁后w引入葉輪轉(zhuǎn)子的吸水室，且能夠?qū)?流起到緩沖作用，同時對中屯、軸與葉輪轉(zhuǎn)子之間的二次流進(jìn)行引流，有利于二次流流道內(nèi) 流體的沖刷和更新，配合葉輪轉(zhuǎn)子改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)子入口的流動情況。同時在累殼的頂部開有 累入口，累殼的側(cè)壁開有累出口，葉輪轉(zhuǎn)子的葉片頂部與底部分別與累殼內(nèi)壁形成模形間 隙，在中屯、軸的下部設(shè)置電磁定子線圈，在葉輪轉(zhuǎn)子的內(nèi)側(cè)設(shè)有永久磁環(huán)，通過電磁定子線 圈和永久磁環(huán)作用帶動葉輪轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，流體通過模形間隙對葉輪轉(zhuǎn)子形成徑向液力懸浮來 支承軸承，保證了葉輪轉(zhuǎn)子懸浮在累殼內(nèi)與累殼內(nèi)壁無接觸。
[0016] 進(jìn)一步地，所述葉輪轉(zhuǎn)子包括多個薄厚交替的轉(zhuǎn)子葉片，薄厚交替的轉(zhuǎn)子葉片一 方面減少了葉片的排擠和表面摩擦，另一方面又使得葉道有足夠的長度，W保證液流的穩(wěn) 定性和葉片對液體的充分作用，有效降低流體在累殼內(nèi)產(chǎn)生的縱滿損失，從而使滑移造成 的揚(yáng)程損失減小，提供足夠的懸浮支承力，且厚的轉(zhuǎn)子葉片起到一個懸浮支承作用。
[0017] 進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)子葉片的中部彎曲，運樣設(shè)置減少了端流提高了血累的工作效 率。
[0018] 進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)子葉片通過設(shè)置在所述累殼中部的圓環(huán)肋連接在一起，通過圓 環(huán)肋實現(xiàn)對多個葉片的連接，不需要借助外力。
[0019] 進(jìn)一步地，所述導(dǎo)流葉輪的中間脊柱與所述中屯、軸同軸線，在中間脊柱上均布有 多個導(dǎo)流葉片，導(dǎo)流葉片的橫截面呈扇形。
[0020] 進(jìn)一步地，所述模形間隙沿所述累殼的徑向由內(nèi)向外逐漸變大。
[0021] 進(jìn)一步地，所述圓環(huán)肋沿所述累殼的徑向方向厚度逐漸變大，有較薄的圓環(huán)肋進(jìn) 口厚度，圓環(huán)肋最大厚度離進(jìn)口較遠(yuǎn)，從而有較小的進(jìn)口沖角，較大的進(jìn)口過流面積，更有 利于液體沿圓環(huán)肋向葉輪轉(zhuǎn)子外圈擴(kuò)散。
[0022] 進(jìn)一步地，所述導(dǎo)流葉片的寬度從所述導(dǎo)流葉輪的頭部到底部逐漸變寬，使得來 流與導(dǎo)流葉輪沿徑向的接觸面積逐漸增大，增大了進(jìn)入葉輪轉(zhuǎn)子的液流角，不易造成整個 流道的堵塞。
[0023] 本發(fā)明的工作原理是：工作時，電磁定子線圈通電，與永久磁環(huán)作用，推動葉輪轉(zhuǎn) 子旋轉(zhuǎn)，血液從累入口處流入，葉輪轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動過程中，一路血液通過葉輪轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)從累 出口累出形成主流道，由于累出口處壓力大于累入口出壓力，另一路血液（之前提到的二 次流）在進(jìn)出口壓差的作用下，通過下累殼的內(nèi)表面與葉輪轉(zhuǎn)子大、小葉片側(cè)面的間隙，下 累殼與葉輪轉(zhuǎn)子的大、小葉片下表面的間隙、導(dǎo)流葉輪的葉片間隙W及轉(zhuǎn)子內(nèi)孔形成一個 封閉的回路，與累入口流入的血液匯合，形成軸向和徑向被動懸浮支承的流體液膜副流道。
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下優(yōu)點：
[00巧]I)采用液力懸浮的軸承結(jié)構(gòu)，避免了軸承磨損和摩擦發(fā)熱等誘發(fā)血栓因素的產(chǎn) 生，需要復(fù)雜的主動控制系統(tǒng)，提高了血累的抗沖擊能力。
[00%] 2)通過將葉輪轉(zhuǎn)子中的葉片設(shè)置厚度不同的轉(zhuǎn)子葉片，且交替設(shè)置，既能有效地 保證對葉輪轉(zhuǎn)子的支承，又能有效減少端流，提高血累的工作效率。
[0027] 3)通過設(shè)置導(dǎo)流葉輪，兼?zhèn)湮液蛪核译p重作用，能夠?qū)⒁后w引入葉輪轉(zhuǎn)子 的吸水室，且能夠?qū)砹髌鸬骄彌_作用，同時對中屯、軸與葉輪轉(zhuǎn)子之間的二次流進(jìn)行引流， 有利于二次流流道內(nèi)流體的沖刷和更新，配合葉輪轉(zhuǎn)子改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)子入口的流動情況。
[0028] 4)整個結(jié)構(gòu)大為簡化，具有功耗小、可靠性高、抗沖擊能力強(qiáng)的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0029] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0030] 圖2是本發(fā)明的整體外部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031] 圖3是本發(fā)明的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0032] 圖4是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子葉片和圓環(huán)肋結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033] 圖5是圖導(dǎo)流葉輪結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034] 圖6是下累殼組裝圖。
[0035] 圖7是葉輪轉(zhuǎn)子懸浮原理示意圖。
[0036] 圖8是本發(fā)明流體運動原理圖。
[0037] 圖中：1、累入日，2、上累殼，3、葉輪轉(zhuǎn)子，3A、大葉片頂面，3B、大葉片底面，3C、小葉 片頂面，3D、小葉片底面，4、圓環(huán)肋，4A、圓環(huán)肋上表面，4B、圓環(huán)肋下表面，5、下累