一种基于血流动压和Pivot支承的可植入轴流式血泵的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于血流动压和Pivot (Pivot jewel beering，枢轴宝石轴承)支承的可植入轴流式血泵的设计，应用于医学上的心脏辅助设备。
【背景技术】
[0002]心肌病等造成的心力衰竭(简称心衰)的康复与治疗至今是世界各国面临的重大难题，而人工心脏泵(简称血泵)是缓解这一问题的有效途径。现有的人工心脏泵主要有轴流式和离心式，其中轴流式因其体积小、效率高等特点已成为国内外研宄的主流。
[0003]轴流式血泵的流道腔内主要由前导轮、叶轮、后导轮组成，前后导轮能够消除血流的圆周运动分量，而转子叶轮通过旋转为血流加压，从而使血液由血泵出口泵送全身。由于轴流式血泵的工作转速较高，通常可达到每分钟7000-9000转，因此转子支承轴承的机械摩擦对于血泵性能的影响极大。如果机械摩擦过大，不仅会限制叶轮的转速提升，另外摩擦生热易导致血液温升过大，影响人体的正常生理机能。因此，如何降低支承轴承摩擦是提升血泵性能的关键所在。现有轴流式血泵大多采用滑动轴承或磁悬浮轴承两种方式，其中滑动轴承机械摩擦较大，易引起红细胞损伤，进而导致血栓和溶血等问题；而磁悬浮轴承的系统结构复杂，体积尺寸较大，很难实现血泵微型化的设计要求。因此，本发明结合新型的枢轴宝石轴承和血流动压辅助支承设计了一种新型的血泵复合支承方式，以减少摩擦。
[0004]动压支承是指利用液体润滑剂动压力形成液膜，将两摩擦表面隔开并承受载荷的支承方式，液体润滑剂由两摩擦面的相对运动带入两摩擦面之间，使得两表面间产生液体摩擦并承受动压力。Pivot jewel beering(枢轴宝石轴承)是指通过轴端的硬质顶尖状接触点抵住两接触面以支承转轴的特种轴承。由于轴承与端面的接触面积极小，其具有结构简单、寿命长、摩擦功耗低的优点，广泛地用于各类仪器仪表中。因此，为了降低转子支承处的机械摩擦，提高血泵的使用寿命，本发明在轴端采用枢轴宝石轴承支承，同时在叶轮与内腔壁的间隙处，利用血流产生的血流动压力稳定转子的径向偏移。通过这种枢轴宝石轴承支承和血流动压辅助支承的混合支承方式极大地减小了轴端的支承摩擦力，优化了叶轮的转动性能，提高了血泵的工作寿命。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是:提供一种基于血流动压和Pivot支承的可植入轴流式血泵，以优化现有血泵结构，减少轴承机械摩擦，满足方便体内植入的要求。
[0006]本发明解决其技术问题采用以下的技术方案:
[0007]本发明提供的可植入轴流式血泵，是一种基于血流动压和Pivot支承的可植入轴流式血泵，其泵体内设有一通腔，该通腔内设有一个由前导轮、叶轮和后导轮组成的轴流式叶轮，其中:所述叶轮装在转子上，该叶轮的两端分别由枢轴宝石轴承与前导轮、后导轮相连接，同时利用高速转动叶轮与通腔内壁间产生的血流动压力为转子提供径向辅助支承，前导轮、后导轮固定不动。
[0008]所述枢轴宝石轴承由轴头和轴窝组成，轴头的顶部为球面、椭球面或其它曲面。
[0009]所述轴头为圆锥形，其底圆半径为12mm，高度为22_，顶锥角为60°。
[0010]所述轴头的顶尖与轴窝内表面的接触面积< 1mm2。
[0011]所述前导轮用于消除流进血泵的血流周向速度分量，由多个叶片组成，叶片的进口安放角为90°，出口安放角为30°，轴向长度为10臟，弦长为18mm。
[0012]所述后导轮用于消除血流的周向速度分量，并将液体的动能转化为压力能；由多个螺旋叶片组成，各个叶片进口安放角为20°，出口安放角为90°，轴向长度为18mm，弦长为 20mm。
[0013]本发明转子高速转动时，利用叶轮与通腔内壁间产生的血流动压力，包括叶轮外缘与通腔内壁之间的间隙和叶轮根部圆柱体与通腔外壁之间的间隙所产生的动压力。
[0014]所述间隙为0.01mm-2mm,利用此处血流动压辅助支承转子。
[0015]本发明与现有技术相比具有以下主要的优点:
[0016]通过枢轴宝石轴承支承与血流动压支承相结合，有效地减少了支承轴承的机械摩擦，提高叶轮的运动性能；减少血泵发热，降低了血泵产生血栓和溶血的概率，提高血泵的工作寿命；结构简单，体积尺寸小，可完全植入人体。
【附图说明】
[0017]图1为本发明可植入式轴流血泵的人工心脏泵结构示意图。
[0018]图2为图1中A向放大剖面示意图，该图显示枢轴宝石轴承的结构。
[0019]图3为图1中B向放大剖面示意图，该图显示叶轮与内腔动压间隙。
[0020]图4为人工心脏泵外观示意图。
[0021]图中:1.入口； 2.前导轮；3.枢轴宝石轴承；4.叶轮；5.枢轴宝石轴承；6.后导轮；7.出口； 8.枢轴宝石轴承轴头；9.枢轴宝石轴承轴窝；10.动压间隙；
11.孔。
【具体实施方式】
[0022]本发明提供的一种基于血流动压和Pivot支承的可植入轴流式血泵，在转子的两端采用枢轴宝石轴承支承，以减少机械摩擦，并且在叶轮和内腔壁的间隙处利用血液自身的流体特性，为转子提供径向的动压辅助支承，进而为两端轴承减荷；通过转子高速转动，在叶片与内腔间隙形成血流动压力，为轴承提供径向辅助支承，有效地降低了机械摩擦。
[0023]下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明，但不限定本发明。
[0024]本发明提供的基于血流动压和Pivot支承的可植入轴流式血泵，采用轴流式叶轮结构，如图1至图4所示，其泵体内设有外孔11和一通腔，该通腔内自左向右依次是入口 1、前导轮2、枢轴宝石轴承3、叶轮4、枢轴宝石轴承5、后导轮6、出口 7，其中:前导轮2通过导轮上的叶片卡紧在血泵腔内入口 I处，叶轮4的两端分别通过前支撑轴承(枢轴宝石轴承
3)、后支撑轴承(枢轴宝石轴承5)与前导轮2、后导轮6相连接，后导轮6通过导轮上的叶片卡紧在血泵腔内出口 7处，其中