一种采用液力悬浮轴承的人工血泵的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及医疗器械，特别是设及一种采用液力悬浮轴承的人工血累。
【背景技术】
[0002] 人工血累从最开始模仿自然屯、脏的搏动型血累到目前能够提供连续流的旋转式 血累经历了=次技术的革新，技术革新主要围绕人工血累的体积大小、轴承发热和血液相 容性等问题展开。
[0003] 第一代人工血累W仿生设计为主，利用机械或者电磁驱动产生周期性的容积变 化，模拟屯、脏的搏动。由于运一代的人工血累普遍存在体积大、结构复杂、寿命短等缺点，大 多只作为体外辅助使用。第二代人工血累普遍采用高速旋转式的叶轮（离屯、式或轴流式） 驱动血液单向流动，运一代人工血累的普遍特征是采用了浸没于血液中的接触轴承。尽管 运代人工血累延长了病人的存活时间，但在临床应用中发现，接触式轴承一方面会因磨损 引起机械失效，另一方面会因长时间机械接触造成发热从而诱发溶血、血栓等血液相容性 问题。第=代人工血累，最重要的特征是采用非接触式轴承设计，转子在人工血累中悬浮旋 转，与其它部件无机械接触。根据悬浮实现原理的不同，其又可W分为=类：磁悬浮式、液力 悬浮式和磁液禪合式。
[0004] 磁悬浮式人工血累是通过磁力实现悬浮，根据Earnshaw理论，仅靠永磁体是无法 实现稳定的被动式悬浮，为保持系统的稳定性，至少要对一个运动方向进行主动控制。因此 现有的磁悬浮式人工血累都具有一套主动控制系统，包括：传感器、控制器、电磁铁等，运不 可避免地带来了体积大、发热大和能耗高等一系列问题，美国专利US6716157B2和美国专 利US6264635B1均采用该种方式。 阳〇化]磁液禪合悬浮轴承方案在轴向和径向上采用磁力或液力不同的悬浮支承方式，利 用两种悬浮方式的优点保证转子的支承。化artWare公司的两款产品HVAD和MVAD均采用 磁液禪合方式进行悬浮支承。
[0006] 对于上述两种轴承技术均存在W下问题：
[0007] 1、采用主动控制的磁悬浮方式，控制系统复杂，体积大、发热大； 阳00引 2、主动控制的磁悬浮轴承能耗高。
[0009] 液力悬浮式人工血累，利用运动血液在模形结构上产生的动压实现叶轮的被动悬 浮，与磁悬浮和磁液禪合悬浮等有源悬浮方式相比，液力悬浮无须为悬浮的实现提供额外 的能量和控制，结构上大为简化，具有功耗小、可靠性高、抗冲击能力强等优点，也有学者将 其称为第四代人工血累。申请号CN201210422080和CN200910096973的专利均采用运种液 力悬浮方式，液力悬浮支承间隙大都为微米级间隙，在此种微米级悬浮间隙内的流动血液 需要满足W下两点：
[0010] 1、保证血液在微米级间隙内有效更新；
[0011] 2、同时能够提供足够的悬浮支承力。
[0012] 而W上的运两篇专利并不能同时较好地达到运两个要求。
【发明内容】
[0013] 本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种被动悬浮的、有效保证悬浮支承 力的同时又能够保证良好冲刷效果的、抗冲击能力强的采用液力悬浮轴承的人工血累。
[0014] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0015] 一种采用液力悬浮轴承的人工血累，在累壳的中屯、设有中屯、轴，沿中屯、轴圆周设 有叶轮转子，叶轮转子与中屯、轴不接触，在中屯、轴上部固定有导流叶轮，导流叶轮的高度小 于叶轮转子的高度，导流叶轮叶片的宽度小于中屯、轴的半径，导流叶轮是兼备吸水室和压 水室双重作用的固定导流部件，导流叶轮能够将液体引入叶轮转子的吸水室，且能够对来 流起到缓冲作用，同时对中屯、轴与叶轮转子之间的二次流进行引流，有利于二次流流道内 流体的冲刷和更新，配合叶轮转子改变叶轮转子入口的流动情况。同时在累壳的顶部开有 累入口，累壳的侧壁开有累出口，叶轮转子的叶片顶部与底部分别与累壳内壁形成模形间 隙，在中屯、轴的下部设置电磁定子线圈，在叶轮转子的内侧设有永久磁环，通过电磁定子线 圈和永久磁环作用带动叶轮转子旋转，流体通过模形间隙对叶轮转子形成径向液力悬浮来 支承轴承，保证了叶轮转子悬浮在累壳内与累壳内壁无接触。
[0016] 进一步地，所述叶轮转子包括多个薄厚交替的转子叶片，薄厚交替的转子叶片一 方面减少了叶片的排挤和表面摩擦，另一方面又使得叶道有足够的长度，W保证液流的稳 定性和叶片对液体的充分作用，有效降低流体在累壳内产生的縱满损失，从而使滑移造成 的扬程损失减小，提供足够的悬浮支承力，且厚的转子叶片起到一个悬浮支承作用。
[0017] 进一步地，所述转子叶片的中部弯曲，运样设置减少了端流提高了血累的工作效 率。
[0018] 进一步地，所述转子叶片通过设置在所述累壳中部的圆环肋连接在一起，通过圆 环肋实现对多个叶片的连接，不需要借助外力。
[0019] 进一步地，所述导流叶轮的中间脊柱与所述中屯、轴同轴线，在中间脊柱上均布有 多个导流叶片，导流叶片的横截面呈扇形。
[0020] 进一步地，所述模形间隙沿所述累壳的径向由内向外逐渐变大。
[0021] 进一步地，所述圆环肋沿所述累壳的径向方向厚度逐渐变大，有较薄的圆环肋进 口厚度，圆环肋最大厚度离进口较远，从而有较小的进口冲角，较大的进口过流面积，更有 利于液体沿圆环肋向叶轮转子外圈扩散。
[0022] 进一步地，所述导流叶片的宽度从所述导流叶轮的头部到底部逐渐变宽，使得来 流与导流叶轮沿径向的接触面积逐渐增大，增大了进入叶轮转子的液流角，不易造成整个 流道的堵塞。
[0023] 本发明的工作原理是：工作时，电磁定子线圈通电，与永久磁环作用，推动叶轮转 子旋转，血液从累入口处流入，叶轮转子在转动过程中，一路血液通过叶轮转子的旋转从累 出口累出形成主流道，由于累出口处压力大于累入口出压力，另一路血液（之前提到的二 次流）在进出口压差的作用下，通过下累壳的内表面与叶轮转子大、小叶片侧面的间隙，下 累壳与叶轮转子的大、小叶片下表面的间隙、导流叶轮的叶片间隙W及转子内孔形成一个 封闭的回路，与累入口流入的血液汇合，形成轴向和径向被动悬浮支承的流体液膜副流道。
[0024] 与现有技术相比，本发明具有W下优点：
[00巧]I)采用液力悬浮的轴承结构，避免了轴承磨损和摩擦发热等诱发血栓因素的产 生，需要复杂的主动控制系统，提高了血累的抗冲击能力。
[00%] 2)通过将叶轮转子中的叶片设置厚度不同的转子叶片，且交替设置，既能有效地 保证对叶轮转子的支承，又能有效减少端流，提高血累的工作效率。
[0027] 3)通过设置导流叶轮，兼备吸水室和压水室双重作用，能够将液体引入叶轮转子 的吸水室，且能够对来流起到缓冲作用，同时对中屯、轴与叶轮转子之间的二次流进行引流， 有利于二次流流道内流体的冲刷和更新，配合叶轮转子改变叶轮转子入口的流动情况。
[0028] 4)整个结构大为简化，具有功耗小、可靠性高、抗冲击能力强的优点。
【附图说明】
[0029] 图1是本发明的结构原理示意图。
[0030] 图2是本发明的整体外部结构示意图。
[0031] 图3是本发明的转子结构俯视图。
[0032] 图4是转子转子叶片和圆环肋结构示意图。
[0033] 图5是图导流叶轮结构示意图。
[0034] 图6是下累壳组装图。
[0035] 图7是叶轮转子悬浮原理示意图。
[0036] 图8是本发明流体运动原理图。
[0037] 图中：1、累入日，2、上累壳，3、叶轮转子，3A、大叶片顶面，3B、大叶片底面，3C、小叶 片顶面，3D、小叶片底面，4、圆环肋，4A、圆环肋上表面，4B、圆环肋下表面，5、下累