电磁驱动左右往复泵液机构的制作方法

本发明涉及一种液体泵技术，特别涉及一种电磁驱动左右往复泵液机构。

背景技术：

目前在国内心脏直视手术中最常使用的是滚柱泵和离心泵。滚柱泵是通过泵柱对泵管的挤压来驱动液体流动，而离心泵通过泵叶高速旋转，增大液体的离心力，借此使得液体流动。类似离心泵的另一种轴流式泵体通过高速旋转的叶轮直接推动液体流动。滚柱泵对液体的刚性挤压使得血细胞受到严重的破坏，离心泵和轴流式泵体的高速旋转的叶轮与液体的直接接触对血细胞都有一定程度的破坏，且破坏与转速成正比。

技术实现要素：

本发明是针对现在所用滚柱泵和离心泵存在的问题，提出了一种电磁驱动左右往复泵液机构，通过电磁耦合作用原理，驱动铁芯运动来压缩或伸展中空螺纹管式腔体，从而带动泵体整体进行交替的收缩与舒张。采用体积收缩来推动液体流动，采用具有良好的抗疲劳强度的弹性软质及生物相容性好的医用高分子材料制成的中空螺纹管式腔体，能很大程度上防止对生物细胞的伤害。在应用于体外循环时，产生的脉冲血压能改善末梢循环，改善脑部的供氧。

本发明的技术方案为：一种电磁驱动左右往复泵液机构，泵体整体分为对称的左右两部分，左、右中空螺纹管式腔体套在中间为工字形泵体轴套架的外侧轴套上，左、右中空螺纹管式腔体的外端与两个压缩轴套板面相固定；泵体轴套架与两边的压缩轴套板隔离一段距离，两根连接调节杆为外螺纹杆，分别与两个压缩轴套板内螺纹配合，两根连接调节杆分别通过螺纹旋入两端的压缩轴套板中，工字形泵体轴套构架轴套中间分别嵌有极性相反的永磁体，中空螺纹管式腔体一端上下有进液口和出液口，有进液口和出液口一端固定在中间工字形泵体轴套构架的外侧面，两个铁芯分别在左、右中空螺纹管式腔体中空螺纹管式腔体中间，两个铁芯一端与旋入压缩轴套板的连接调节杆一端固定，各面之间通过胶合固定，连接牢固，两个铁芯面向永磁体端，与永磁体中间有一段空隙，永磁体面向两边铁芯的一面分别有橡胶缓冲垫，对产生的冲击起到缓冲作用；左、右中空螺纹管式腔体的进液口和出液口，在管口处均装有一个单向阀，控制液体单向流动；线圈缠绕在工字形泵体轴套架的两边外侧轴套上，两线圈缠绕方向和匝数一致，不与铁芯接触，铁芯与工字形泵体轴套架内壁间隙配合并有润滑介质，减小摩擦阻力，在通电运动时电磁线圈固定不动，只有铁芯作往复运动，带动两个压缩轴套板对左、右中空螺纹管式腔体进行轴向压缩舒张。

所述两根连接调节杆与两个压缩板通过螺纹结构连接，不仅传递动力，并且通过相对的螺纹转动调节两个铁芯与永磁体之间的移动距离。

所述工字形泵体轴套架的两边外侧轴套上缠绕的线圈交替式通电，通过程序对通电时间的控制及传感器对位置的检测使得两个铁芯按照需要的频率往复运动。

所述左、右中空螺纹管式腔体为两个完全一样的液体容器，整体呈中空圆柱状壳体，圆柱中空，内外侧圆柱面中有4/5的部分为波纹状软管腔体，软管腔体能够轴向压缩舒张，内外侧圆柱面中另1/5的部分光滑硬管腔体，其上下有对称的进液口和出液口，进液口、出液口与波纹状软管腔体相通。

所述左、右中空螺纹管式腔体为两个单独的部件，通过进液口和出液口与外部回路连接，提供液体通道和液体流动动力。

本发明的有益效果在于：本发明电磁驱动左右往复泵液机构，与常见的滚柱泵和离心泵相比较，由于在整个泵液过程中没有对液体施加刚性挤压力，或者使液体相对高速流动，这使得对液体造成的破坏降低到非常小的程度。通过使用磁力驱动，结构更加紧凑。连接调节杆通过旋转调节铁芯到永磁铁的距离，可改变铁芯的运动行程，达到控制泵体每次泵液量。采用具有良好的抗疲劳强度的弹性软质及生物相容性好的医用高分子材料制成的中空螺纹管式腔体，内壁光滑，能很大程度上防止对血细胞的伤害。而且产生的脉冲血压能改善末梢循环，改善脑部的供氧。本发明具有设计合理，结构紧凑，操作方便，抗干扰能力强。

附图说明

图1为本发明电磁驱动左右往复泵液机构结构示意图；

图2为本发明中空螺纹管式腔体截面示意图；

图3为本发明中空螺纹管式腔体立体示意图；

图4为本发明电磁线圈产生同性相斥的磁场时，腔体受到拉伸，液体被吸入的示意图；

图5为本发明电磁线圈产生异性相吸的磁场时，腔体受到压缩，液体被排出的示意图；

图6为本发明电磁驱动左右往复泵液机构在体外循环时应用的示意图。

具体实施方式

如图1所示，泵体整体分为对称的左右两部分，左、右腔体3a、3b套在中间为工字形泵体轴套架6a、6b的外侧轴套上，左、右腔体的外端与压缩轴套板2a、2b面相固定。泵体轴套架6a、6b与两边的压缩轴套板2a、2b隔离一段距离，连接调节杆1a、1b为外螺纹杆，与压缩轴套板2a、2b内螺纹配合，连接调节杆1a、1b分别通过螺纹旋入两端的压缩轴套板2a、2b中，工字形泵体轴套构架6a、6b轴套中间分别嵌有极性相反的永磁体10，如图2、3为左、右腔体3a、3b中空螺纹管式腔体截面和立体示意图；一端上下有进液口和出液口，有进液口和出液口一端固定在中间工字形泵体轴套构架6a、6b的外侧面，铁芯7a、7b分别在左、右腔体3a、3b中空螺纹管式腔体中间，铁芯7a、7b一端与旋入压缩轴套板的连接调节杆1a、1b一端固定，各面之间通过胶合固定，连接牢固，铁芯7a、7b面向永磁体10，中间有一段空隙，永磁体10面向两边铁芯的一面分别有橡胶缓冲垫9a、9b，对产生的冲击起到缓冲作用。两边泵体3a、3b各有进液口和出液口5a、5b、5c、5d，在管口处装有单向阀4a、4b、4c、4d，控制液体单向流动。线圈8a、8b缠绕在工字形泵体轴套架6a、6b的外侧轴套上，两线圈缠绕方向和匝数一致，不与铁芯7a、7b接触，铁芯位于中空螺纹管式腔体内，与工字形泵体轴套架内壁间隙配合并有润滑介质，减小摩擦阻力。在通电运动时电磁线圈固定不动，只有铁芯作往复运动。

连接调节杆1a、1b与压缩板2a、2b通过螺纹结构连接，不仅传递着动力，同时，通过相对的螺纹转动可调节铁芯7a、7b与永磁体10之间的移动距离，此距离即铁芯的运动行程，间接的控制了泵体每次泵液的流量，所以可按实际需求设定泵体流量。

线圈8a、8b通电后产生的电磁场使得铁芯7a、7b成为一块磁铁，在同性相斥、异性相吸的原理下与永磁体相互作用，从而带动泵体3a、3b往复运动。

线圈8a、8b是电流方向交替式通电的。通过程序对通电时间的控制及传感器对位置的检测使得铁芯7a、7b按照需要的频率往复运动。

中空螺纹管式腔体3a、3b为两个完全一样的液体容器。整体呈中空圆柱状壳体，圆柱中空是为了容纳铁芯与泵体轴套架6a、6b，内外侧圆柱面上4/5的部分为波纹状软管腔体，可使得软管腔体能够轴向压缩舒张，另1/5的部分光滑硬管腔体，其上下有对称的进液口和出液口，进液口、出液口与波纹状软管腔体相通。中空螺纹管式腔体3a、3b由聚乙烯材料注塑而成，聚乙烯材料质轻无毒，软度适宜可使腔体的螺纹管部分被压缩，刚度适宜可在舒张产生负压下腔体无变形，不影响流量的准确性。聚乙烯材料的良好的抗疲劳性可满足腔体在一定时间内的使用无破损风险。

中空螺纹管式腔体3a、3b为两个单独的部件，相互间在运动上分别受通电电磁线圈的控制，在连接上无直接接口相连，只是间接通过外部回路连接。管口5b为进液口，目标液体从此进入泵；管口5a为出液口，将液体输出进行相关处理；管口5c为进液口，回收处理后的液体；管口5d为出液口，将处理过的液体输出泵。两腔体各自发挥作用，如图6中所示，左边腔体部分负责向抽出血液和血液通过氧合器提供动力，右边腔体部分则向主动脉提供血压。

中空螺纹管式腔体3a、3b在铁芯7a、7b驱动下，被压缩板2a、2b压缩时，腔内液体被挤出；伸展时液体被吸入腔内。由于腔体3a、3b时刻在发生形变，故采用具有良好的抗疲劳强度的弹性软质，又因为腔体与液体直接接触，因此材料还应具有良好的生物相容性。

泵体泵液分为两个步骤，如图4、5所示。步骤一：在图4中电磁线圈8a、8b产生与这一侧永磁体10磁极方向相同的磁场，线圈8a、8b固定在泵体构件6a、6b的管上，位于其中的铁芯7a、7b被磁化，铁芯作为临时的磁铁具有与永磁体10近端相同的磁极，因而两者相互排斥，铁芯7a向左运动，铁芯7b向右运动。由于铁芯7a、7b分别与连接调节杆1a、1b 胶合连接，连接调节杆1a、1b 分别与压缩板2a、2b螺纹连接，所以此刻铁芯7a、7b分别带动腔体3a、3b向外伸展。腔体被伸展时体积变大，使得内部产生负压，单向阀4a、4d逆势关闭，单向阀4b、4c顺势打开，液体从管口5b流入腔体3a内，从管口5c流入腔体3b内。

步骤二：在图5中电磁线圈8a、8b产生与这一侧永磁体10磁极方向相异的磁场，线圈8a、8b固定在泵体构件6a、6b的管上，使位于其中的铁芯7a、7b被磁化，铁芯作为临时的磁铁具有与永磁体10近端相异的磁极，因而两者相互吸引，铁芯7a向右运动，铁芯7b向左运动。由于铁芯7a、7b分别与连接调节杆1a、1b 胶合连接，连接调节杆1a、1b 分别与压缩板2a、2b螺纹连接，所以此刻铁芯7a、7b分别带动腔体3a、3b向内压缩。腔体被压缩时体积变小，使得内部压强升高，单向阀4a、4d顺势打开，单向阀4b、4c逆势关闭，液体从管口5a流出腔体3a，从管口5d流出腔体3b。

由此，如图6所示，电磁驱动左右往复泵液机构应用于体外循环时，管路连接为进液管口5b通过软管与静脉相连，出液管口5a与氧合器相连，进液管口5c与储血池相连，出液管口5d与动脉相连。当进行图4所示的操作时，铁芯被排斥，腔体被舒张，静脉的血液通过管口5b进入左边腔体，同时储血池的血液通过5c进入右边腔体；当进行图5所示的操作时，铁芯被吸引，腔体被压缩，左边腔体的血液通过管口5a被输出经过氧合器，同时右边腔体的血液通过管口5d输出到动脉，进行体循环。在电流方向的切换下，两侧泵体同步在时间上交替收缩舒张，将液体吸入排出，达到心脏各腔室泵血的功能。