用于心脏血泵的被动式悬浮轴承的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种医疗器械技术领域的悬浮轴承，具体是的说，是一种用于心脏血泵的被动式悬浮轴承。
【背景技术】
[0002]目前，应用在血泵中的轴承主要有机械接触式轴承和非接触式轴承两大类，前者存在轴承磨损和因此诱发血栓的问题，严重地制约了人工血泵的发展及其在临床上的广泛应用。因此，非接触式轴承成为当今血泵的重要研宄方向。
[0003]非接触式轴承分为主动控制悬浮轴承、被动控制悬浮轴承、混合式轴承。主动控制悬浮轴承主要为磁悬浮轴承，它已被成功应用于血泵(例如参见美国专利US6716157B2)，主要是通过磁力作用将转子悬浮在泵内。混合式轴承技术也已被美国ArrowInternat1nal公司和澳大利亚HeartWare公司成功地应用于产品中，并进入了临床试验阶段。
[0004]磁悬浮轴承和混合式轴承技术都存在以下问题:这类轴承需要更多的能量输入；为了使轴承功能稳定，需要高精度的控制结构，从而增加了控制系统的复杂性。
[0005]已有的被动控制悬浮轴承一般是应用液力动压原理，实现转子的悬浮(例如参见美国专利US6227797B1)。其存在的问题是动压间隙较小，使得流过这一区域的血液受到极大的剪切应力，因而容易导致溶血效应。
【发明内容】
[0006]为了克服现有技术的缺点，本发明提供了一种用于心脏血泵的被动式悬浮轴承，该轴承具有较大的间隙，在血泵工作时，避免磨损诱发血栓和剪切应力过大引起溶血，并且无需复杂的控制。
[0007]本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明包括上泵壳、下泵壳、叶轮、电磁线圈、永磁磁钢、第一血液入口、流道、泵出口、第二血液入口，上泵壳、下泵壳构成泵壳定子，叶轮构成叶轮转子，叶轮内部有由叶轮中心通到叶片表面的流道，第一血液入口布置在下泵壳上，第二血液入口布置在上泵壳上，上泵壳、下泵壳的孔内嵌入电磁线圈，叶轮放在上泵壳、下泵壳所包围形成的空腔之中，叶轮上下端面的孔内装入永磁磁钢，叶轮上下叶片对称，血液从第一血液入口和第二血液入口流入；随着叶轮的旋转，大部分血液经叶片之间的空间流到泵出口，小部分血液经叶轮内部的流道喷射至泵壳上，血液经副流道与主流道汇合在叶轮边缘处，经泵出口流出。
[0008]进一步地，在本发明中，叶轮3结构沿回转轴线上下对称，上下各有4至6对叶片，其叶片入口角度为20至60度，出口角度为20至60度；叶轮3的锥面3A特征角度α为O至20度，叶轮3的锥面3Β特征角度β为30至60度。
[0009]更进一步地，在本发明中，上泵壳1、下泵壳2的内表面与对应的叶片3的上表面相平行，且二者之间的间隙为150至300 μ m。
[0010]更进一步地，在本发明中，流道7共有上下4至6对，分别通到上下对应叶片上表面接近末端的位置，流道7的出流角为40至90度。
[0011]本发明的有益效果是:采用了被动悬浮轴承结构，避免了磨损和摩擦发热等诱发血栓的因素的产生；轴承为被动悬浮，避免了复杂的控制系统和位移传感器；该轴承间隙比液力动压悬浮轴承间隙更大，避免了小间隙带来的高剪切应力和溶血效应；被动式悬浮轴承的外部能量消耗小于磁悬浮轴承，有利于增加血泵的使用时间，有利于血泵向轻型化、便携化发展。
【附图说明】
[0012]图1为本发明的结构原理示意图；
[0013]图2为本发明的副流道不意图；
[0014]图3为本发明的转子结构示意图；
[0015]图4为本发明的转子剖面及α和β角示意图；
[0016]附图中的标号分别为:1、上泵壳，2、下泵壳，3、叶轮，4、电磁线圈，5、永磁磁钢，6、第一血液入口，7、流道，8、泵出口，9、第二血液入口。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0018]实施例
[0019]本发明的实施例如图1至图4所示，本发明包括上泵壳1、下泵壳2、叶轮3、电磁线圈4、永磁磁钢5、第一血液入口 6、流道7、泵出口 8、第二血液入口 9，上泵壳1、下泵壳2构成泵壳定子，叶轮3构成叶轮转子，叶轮3内部有由叶轮中心通到叶片表面的流道7，第一血液入口 6布置在下泵壳2上，第二血液入口 9布置在上泵壳I上，上泵壳1、下泵壳2的孔内嵌入电磁线圈4，叶轮3放在上泵壳1、下泵壳2所包围形成的空腔之中，叶轮3上下端面的孔内装入永磁磁钢5，叶轮3上下叶片对称，血液从第一血液入口 6和第二血液入口 9流入；随着叶轮3的旋转，大部分血液经叶片3之间的空间流到泵出口 8，小部分血液经叶轮3内部的流道7喷射至泵壳上，血液经副流道与主流道汇合在叶轮边缘处，经泵出口 8流出；叶轮3结构沿回转轴线上下对称，上下各有4至6对叶片，其叶片入口角度为20至60度，出口角度为20至60度；叶轮3的锥面3Α特征角度α为O至20度，叶轮3的锥面3Β特征角度β为30至60度；上泵壳1、下泵壳2的内表面与对应的叶片3的上表面相平行，且二者之间的间隙为150至300 μm。流道7共有上下4至6对，分别通到上下对应叶片上表面接近末端的位置，流道7的出流角为40至90度。
[0020]本发明的工作原理如下:
[0021]图1、图2表示了本发明实施方案的被动式悬浮轴承应用在血泵中时的总体结构。当电磁线圈4中通电时，叶轮3会在交变电流产生的交变磁场作用下进行转动，血液从第一血液入口 6和第二血液入口 9处流入，大部分血液通过叶轮3的旋转从泵壳出口 8处流出，少部分血液通过叶轮3中的流道7喷出，与主流路血液汇合。在流道7的出口处，由于血液高速喷出进入叶片和泵壳之间的间隙中，在间隙中产生局部高压，又由于此处叶片上表面为锥面，故所产生的压力同时具有沿轴向和径向方向的分量，因此对叶轮3提供轴向和径向的支撑，从而实现叶轮3的悬浮。
【主权项】
1.一种用于心脏血泵的被动式悬浮轴承，包括上泵壳(I)、下泵壳(2)、叶轮(3)，上泵壳(I)、下泵壳(2)构成泵壳定子，叶轮(3)构成叶轮转子，其特征在于，还包括电磁线圈(4)、永磁磁钢(5)、第一血液入口 ￠)、流道(7)、泵出口(8)、第二血液入口(9)，叶轮(3)内部有由叶轮中心通到叶片表面的流道(7)，第一血液入口(6)布置在下泵壳(2)上，第二血液入口(9)布置在上泵壳(I)上，上泵壳(1)、下泵壳⑵的孔内嵌入电磁线圈(4)，叶轮(3)放在上泵壳(1)、下泵壳(2)所包围形成的空腔之中，叶轮(3)上下端面的孔内装入永磁磁钢(5)，叶轮(3)上下叶片对称，血液从第一血液入口(6)和第二血液入口(9)流入；随着叶轮(3)的旋转，大部分血液经叶片(3)之间的空间流到泵出口(8)，小部分血液经叶轮(3)内部的流道(7)喷射至泵壳上，血液经副流道与主流道汇合在叶轮边缘处，经泵出口(8)流出。2.根据权利要求1所述的用于心脏血泵的被动式悬浮轴承，其特征在于，所述叶轮(3)结构沿回转轴线上下对称，上下各有4至6对叶片，其叶片入口角度为20至60度，出口角度为20至60度；叶轮3的锥面3A特征角度α为O至20度，叶轮⑶的锥面3Β特征角度β为30至60度。3.根据权利要求2所述的用于心脏血泵的被动式悬浮轴承，其特征在于，所述上泵壳(I)、下泵壳⑵的内表面与对应的叶片3的上表面相平行，且二者之间的间隙为150至300 μ m04.根据权利要求3所述的用于心脏血泵的被动式悬浮轴承，其特征在于，所述流道(J)共有上下4至6对，分别通到上下对应叶片上表面接近末端的位置，流道(7)的出流角为40至90度。
【专利摘要】一种属于医疗器械技术领域的用于心脏血泵的被动式悬浮轴承，包括上泵壳、下泵壳叶轮、电磁线圈、永磁磁钢、第一血液入口、流道、泵出口、第二血液入口，叶轮内部有由叶轮中心通到叶片表面的流道，上泵壳、下泵壳分别有一个血液入口，上泵壳、下泵壳的孔内嵌入电磁线圈，叶轮放在上泵壳、下泵壳所包围形成的空腔之中，叶轮上下端面的孔内装入永磁磁钢，叶轮上下叶片对称。本发明采用了被动悬浮轴承结构，避免了磨损和摩擦发热等诱发血栓的因素的产生。本发明设计合理，结构简单，适用于心脏血泵系统的优化设计。
【IPC分类】A61M1/12
【公开号】CN104984425
【申请号】CN201510260228
【发明人】罗云, 武悦, 朱良凡, 李祥, 张文光
【申请人】上海交通大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年5月20日