液磁悬浮轴流式血泵的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种人体专用血泵，具体的说是一种生物医学工程领域的植入人体的液磁悬浮轴流式血泵。它为“泵—机组合体”，其特征在于：叶轮的后段外圆套着一个由金属套环全包裹着的环状磁钢，金属套环外壁刻有倾斜的螺旋槽，且迎流口大，出流口小；泵内流道被金属套环分隔成内、外两个流道，内流道为主流道；在泵管外线圈绕组与铁芯后面有一个软磁环，该软磁环对环状磁钢有一个轴向向后吸引力，该向后吸引力和叶轮受到的血液向前推力相等。对旋转叶轮能形成“径向液力悬浮”、“轴向磁力悬浮”；两对滑动轴承对叶轮在启动时起到径向和轴向定位作用，使得叶轮不碰壁，更平稳地进入“悬浮状态”；泵管后段变径可以起到增压和提高血泵效率的作用。
【专利说明】液磁悬浮轴流式血栗
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种人体专用血泵，具体的说是一种生物医学工程领域的植入人体的液磁悬浮轴流式血泵。
【背景技术】
[0002]目前世界上获准临床应用的少数几个“心脏辅助血泵”基本上是“轴流式血泵”。“轴流式血泵”又根据有无机械轴承支撑分为“有轴轴流式血泵”和“悬浮轴流式血泵”。“有轴轴流式血泵”因轴承高速磨损容易产生机械故障，寿命短,并伴随着机械性溶血、血栓等并发症。“悬浮轴流式血泵”基本上都是“主动磁悬浮轴流式血泵”，即由位置传感器、功率放大器、控制器一起组成的闭环控制系统来控制，虽然这样的血泵没有轴承，不会机械摩擦，泵的寿命长，机械性溶血较低，但是泵的系统复杂，血流死角多，面积大，血栓问题更严重，且泵的体积大、重量重，与植入人体的苛刻要求相背。
[0003]由此可见，减小血泵的体积和重量，提高稳定性和工作寿命，降低溶血和血栓等并发症，是机械血泵结构最优化的目标。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种能降低溶血及血栓等并发症、稳定性好、工作寿命长、体积小、重量轻的液磁悬浮轴流式血泵。
[0005]本实用新型是由泵系统及驱动电机系统两大部分组成的“泵一机组合体”，泵系统主要由泵管、叶轮、后导叶；驱动电机系统由内永磁转子和线圈绕组、定子铁芯、软磁环、电机外壳、供能导线等组成；驱动电机系统的内永磁转子为套在叶轮后段的磁环，其特征在于:叶轮的后段外圆套着一个由金属套环全包裹着的环状磁钢，金属套环外壁刻有倾斜的螺旋槽，且迎流口大，出流口小；泵内流道被金属套环分隔成内、外两个流道，内流道为主流道；在泵管外的线圈绕组与定子铁芯后面有一个软磁环，该软磁环对环状磁钢及叶轮有一个轴向向后的吸引力，当血泵工作时环状磁钢及叶轮会受到一个血液向前的推力，定子铁芯对环状磁钢及叶轮也有一个约束力，即环状磁钢及叶轮因受外力向前或向后偏移时，而定子铁芯对其产生向后或向前的约束力，在一定的转速范围内，向前的推力、向后的吸引力与约束力三者自动平衡。
[0006]上述的叶轮轮毂的后端内镶嵌一个锥状凸轴，后导叶轮毂的前端口内镶嵌一个锥状凹轴，二者配合成一对“滑动轴承”。
[0007]上述的泵管前、后段呈流线型的渐变缩口变径。
[0008]上述的金属套环外壁的倾斜螺旋槽深度为l_3mm。
[0009]上述的环状磁钢为一对磁极的整体磁环，磁向为径向。
[0010]上述的软磁环为硅钢或铁块或非晶软磁合金材料。
[0011]本实用新型与现有的技术相比有如下优点:
[0012]本实用新型对旋转叶轮能形成“径向液力悬浮”、“轴向磁力悬浮”，没有机械摩擦，延长了轴承及泵的寿命，降低了机械性溶血和因摩擦热触发血栓的机会；并且因为这种结构比主动磁悬浮的结构简单，体积小，重量轻，容易植入人体；血流面积及阴面少，大大降低了因血液冲刷不好而形成血栓的几率；一对滑动轴承对叶轮在启动时起到定位作用，可以使得叶轮平稳地进入“悬浮状态”;泵管后段变径可以起到增压和提高血泵效率的作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]下面结合附图对本实用新型进一步说明。
[0014]图1是本实用新型的结构剖视图。
[0015]图2是泵管内的叶轮及后导叶的立体示意图。
[0016]图3是图2的A-A剖视图。
[0017]图中:1.叶轮，2.叶片，3.叶轮轮毂，4.金属套环，5.环形磁钢，6.螺旋槽套环外壁，7.内流道，8.凸轴，9.凹轴，10.后导叶，11.后导叶轮毂，12.泵管，13.泵外壳，14.定子铁芯，15.线圈绕组，16.供能导线，17.软磁环，18.外流道，19.泵管内壁，20.迎流口，21.出流口，22.泵入口，23.泵出口，24.旋转方向。
【具体实施方式】
[0018]本实用新型是“泵一机组合体”，外定子主要由泵管12、泵外壳13、定子铁芯14、线圈绕组15组成；内定子为后导叶10组成；转子主要由叶轮1、叶片2、环形磁钢5及包裹它的空心的金属套环4组成；泵内流道被金属套环4分隔成内、外两个流道7和18，内流道7为主流道；金属套环4外圆为刻有深度l_3mm倾斜螺旋槽的套环外壁6，与泵管内壁19之间形成外流道18，且迎流口 20大，出流口 21小，当叶轮I按照旋转方向24旋转时，大部分的血液从内流道7流过，小部分血液从外流道18流过，由于迎流口 20比出流口 21大，血液受到挤压，对螺旋槽套环外壁6的四周产生均匀的液动压，叶轮I被“径向液力悬浮”;软磁环17对环状磁钢5及叶轮I有一个轴向向后吸引力，血泵工作时环状磁钢5及叶轮I受到一个血液向前推力，转速越大向前推就越大，定子铁心14对环形磁钢5及叶轮I有一个吸引约束力，当环状磁钢5及叶轮I受外力而向前或向后偏移时，则定子铁芯14对其有一个向后或向前的约束力，血泵工作在一定的转速范围内，向前推力、向后吸引力和约束力三力可以自动平衡，使叶轮I形成“轴向磁力悬浮”，也就是说，正常工作的叶轮I的径向和轴向都可以“悬浮”起来，即实现叶轮的“全悬浮”。
[0019]上述的叶轮轮毂3的后端内镶嵌一个凸轴8，后导叶轮毂11的前端口内镶嵌一个凹轴9，二者配合成一对“滑动轴承”，这对滑动轴承对叶轮I在启动时起到定位作用，可以使得叶轮I更平稳地进入“悬浮状态”，滑动轴承之间的摩擦也因叶轮I的悬浮而消除。
[0020]上述的泵管12在后段渐变缩口变径，可配合后导叶10更好地整流与增压，提高血泵的效率。
[0021]上述的叶轮前端没有前导叶，并且泵管12在前段渐变缩口变径，这样可以起到提高血泵效率的作用。
[0022]上述的环状磁钢5为一对磁极的整体磁环，磁向为径向。
[0023]上述的软磁环17为硅钢或铁块或非晶软磁合金材料。
[0024]轴流式血泵被植入到心衰病人的体内，泵入口 22通过弯管与心室或心房切口处连通，泵出口 23通过人造血管与人体主动脉“端一侧”吻合连通。当由供能导线16供电时，线圈绕组15产生的旋转磁场与环形磁钢5的磁场相互作用，为叶轮I的旋转提供转矩及动能，因此抽吸着心衰病人心内的血液，实现血泵的心脏辅助或心脏代替的功能。
【权利要求】
1.一种液磁悬浮轴流式血泵，是由泵系统及驱动电机系统两大部分组成的“泵一机组合体”，泵系统主要由泵管、叶轮、后导叶；驱动电机系统由内永磁转子和线圈绕组、铁芯、铁环、电机外壳、供能导线等组成；驱动电机系统的内永磁转子为套在叶轮后段的磁环，其特征在于:叶轮的后段外圆套着一个由金属套环全包裹着的环状磁钢，金属套环外壁刻有倾斜的螺旋槽，且迎流口大，出流口小；泵内流道被金属套环分隔成内、外两个流道，内流道为主流道；在泵管外线圈绕组与铁芯后面有一个软磁环，该软磁环对环状磁钢及叶轮有一个轴向向后的吸引力。
2.如权利要求1所述的液磁悬浮轴流式血泵，其特征在于所述的叶轮轮毂的后端内镶嵌一个锥状凸轴，后导叶轮毂的前端口内镶嵌一个锥状凹轴，二者配合成一对“滑动轴承”。
3.如权利要求1所述的液磁悬浮轴流式血泵，其特征在于所述的泵管前、后段呈流线型的渐变缩口变径。
4.如权利要求1所述的液磁悬浮轴流式血泵，其特征在于所述的金属套环外壁的倾斜螺旋槽深度为l_3mm。
5.如权利要求1所述的液磁悬浮轴流式血泵，其特征在于所述的环状磁钢为一对磁极的整体磁环,磁向为径向。
6.如权利要求1所述的液磁悬浮轴流式血泵，其特征在于所述的软磁环为硅钢或铁块或非晶软磁合金材料。
【文档编号】A61M1/12GK204106667SQ201420510734
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2014年9月5日
【发明者】彭远仪, 万峰, 李国荣, 陈海丰, 田步升, 郝宗超, 祝会占 申请人:长治市久安人工心脏科技开发有限公司