專利名稱：采用被動(dòng)懸浮軸承的可植入式血泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療器械，尤其是涉及一種采用被動(dòng)懸浮軸承的可植入式血泵。
背景技術(shù)：
機(jī)械式血泵是全球范圍內(nèi)認(rèn)可的治療晚期心肌衰竭的有效裝置。從1953年 Dr. John Gibbon成功將他研制的人工心肺機(jī)應(yīng)用到臨床發(fā)展到目前世界上有多家血泵制 造公司，機(jī)械式血泵在技術(shù)上的變革也經(jīng)歷了從模擬自然心臟的搏動(dòng)式到反自然規(guī)律的連 續(xù)流動(dòng)旋轉(zhuǎn)式。旋轉(zhuǎn)式血泵從被證實(shí)可以用作心臟輔助到目前成為人工心臟的主流發(fā)展方 向大致經(jīng)歷的三代的技術(shù)革新第一代從1965年到1990年，主要為機(jī)械軸密封式血泵，以 體外輔助循環(huán)為目標(biāo)，代表性裝置有Biopump BP-80，Hemopump，Kyocera Gyro等；第二代從 1990年到2000年，大多采用接觸式軸承并采用無(wú)密封結(jié)構(gòu)，以植入人體進(jìn)行心臟輔助為目 標(biāo)，代表性裝置有MicroMed公司的DeBakey VAD， Jarvik 2000， Thoratec公司的HeartMate II等；第三代從2000年至今，主要為采用非接觸式軸承的血泵，以10年植入體內(nèi)進(jìn)行輔 助循環(huán)為目標(biāo)的磁懸浮式或液力懸浮式血泵，代表產(chǎn)品有Thoratec公司的HeartMateIII， WorldHeart公司的Levacor VAD， Arrow公司的CorAide， VentraCor公司的VentrAssist 等。第三代血泵由于沒(méi)有機(jī)械軸承或者接觸軸承，因此在長(zhǎng)期植入時(shí)，可以避免材料的磨 損，從而降低血栓和溶血發(fā)生的概率，成為世界各國(guó)競(jìng)相研究的熱點(diǎn)。
磁懸浮式血泵(例如參見(jiàn)美國(guó)專利US6716157B2和美國(guó)專利US6264635B1)已 被成功地應(yīng)用于臨床，但磁懸浮式血泵需要復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，控制方法復(fù)雜并且為了保持 轉(zhuǎn)子的懸浮還需要消耗額外的能量，因此，體積大、功耗高成為制約磁懸浮式血泵發(fā)展的瓶 頸。液力懸浮式血泵或永磁磁浮血泵因具有無(wú)需主動(dòng)控制且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、功耗小、抗 沖擊能力強(qiáng)等特點(diǎn)被認(rèn)為是可植入式第四代血泵。本發(fā)明是采用被動(dòng)懸浮的液力懸浮與永 磁磁浮相結(jié)合軸承型式的可植入式血泵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種采用被動(dòng)懸浮軸承的可植入式血泵。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 本發(fā)明包括中心開(kāi)有泵進(jìn)口的泵上殼和泵下殼、T形轉(zhuǎn)子、懸浮永磁外環(huán)和懸浮永 磁內(nèi)環(huán)、驅(qū)動(dòng)永磁磁環(huán)和驅(qū)動(dòng)電磁線圈；將內(nèi)孔中開(kāi)有引流槽的T形轉(zhuǎn)子嵌入到泵上殼和 泵下殼之間，T形轉(zhuǎn)子的大端為4、6或8片有傾角的葉片構(gòu)成的葉輪，泵下殼內(nèi)壁四周嵌有 驅(qū)動(dòng)電磁線圈，泵下殼內(nèi)壁的驅(qū)動(dòng)電磁線圈上下對(duì)稱嵌有懸浮永磁外環(huán)，T形轉(zhuǎn)子外圈四周 嵌有驅(qū)動(dòng)永磁磁環(huán)，T形轉(zhuǎn)子外圈的驅(qū)動(dòng)永磁磁環(huán)上下對(duì)稱嵌有懸浮永磁內(nèi)環(huán)，泵下殼上的 懸浮永磁外環(huán)和驅(qū)動(dòng)電磁線圈與T形轉(zhuǎn)子上的懸浮永磁內(nèi)環(huán)和驅(qū)動(dòng)永磁磁環(huán)一一對(duì)應(yīng)，泵 上殼和泵下殼上部連接處為泵出口，泵下殼設(shè)有泵接線管；與T形轉(zhuǎn)子小端相對(duì)應(yīng)的下泵 殼的底面為有傾角的4、6或8片凸起結(jié)構(gòu)；血液從泵進(jìn)口處流入， 一路血液通過(guò)T形轉(zhuǎn)子 的旋轉(zhuǎn)從泵出口處流出，另一路血液通過(guò)上泵殼的內(nèi)表面與T形轉(zhuǎn)子的葉輪上下表面的間隙，泵下殼的內(nèi)表面與T形轉(zhuǎn)子側(cè)面，泵下殼與T形轉(zhuǎn)子的小端面的間隙以及T形轉(zhuǎn)子內(nèi)孔 形成一個(gè)封閉的回路，與入口處的血液匯合。 所述T形轉(zhuǎn)子的葉片，每片上表面沿葉輪旋轉(zhuǎn)方向上的厚度均逐漸變小，葉輪頂 面與水平線之間的夾角a為0.2° 0.5° 。每片下表面沿葉輪旋轉(zhuǎn)方向上的厚度均逐漸 變小，葉輪底面與水平線之間的夾角13為0.2° 0.5° 。 所述泵下殼的凸起結(jié)構(gòu)，每片沿葉輪旋轉(zhuǎn)方向上的厚度均逐漸變大，泵下殼凸起 上表面與泵下殼內(nèi)壁底面之間的夾角Y為O. 2° 0. 5° 。 所述的T形轉(zhuǎn)子的內(nèi)孔引流槽為四頭等螺距螺旋引流槽，等螺距螺旋引流槽從T
形轉(zhuǎn)子的小端面等距向上順時(shí)針的開(kāi)設(shè)。 本發(fā)明具有的有益效果是 由于采用了被動(dòng)懸浮的液力懸浮與永磁懸浮相結(jié)合的軸承結(jié)構(gòu)，在長(zhǎng)期保持軸承 性能的同時(shí)，能夠保證軸承磨損少，發(fā)熱量小，功耗小，抗沖擊能力強(qiáng)，使得心室輔助的結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單、體積小并且避免了復(fù)雜控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，減少了血泵的能量輸入，有效的減少血泵的 附加重量，有利于血泵向輕型化、便攜式方向發(fā)展。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。 圖2是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是本發(fā)明的T形轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)原理圖。 圖4是圖3T形轉(zhuǎn)子單葉片結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5是圖3T形轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)俯視圖。 圖6是下泵殼俯視圖。 圖7是圖6下泵殼側(cè)視圖。 圖8是圖6下泵殼底部結(jié)構(gòu)示意圖。 圖9是徑向懸浮原理示意圖。 圖10是軸向懸浮原理示意圖。 圖11是圖10軸向底部懸浮原理示意圖。 圖12是圖10軸向頂部葉輪懸浮原理示意圖。 圖13是本發(fā)明流體運(yùn)動(dòng)原理圖。 圖中1、泵上殼，1A、泵上殼內(nèi)壁，2、 T形轉(zhuǎn)子，2A、葉片側(cè)面，2B、葉片頂面，2C、葉 片底面，2D、等螺距螺旋引流槽，3、泵出口，4、懸浮永磁外環(huán)，5、泵下殼，5A、泵下殼凸起上表 面，5B、泵下殼內(nèi)壁底面，5C、泵下殼內(nèi)壁凹面，6、懸浮永磁內(nèi)環(huán)，7、驅(qū)動(dòng)永磁磁環(huán)，8、驅(qū)動(dòng)電 磁線圈，9、 T形轉(zhuǎn)子內(nèi)孔，10、泵進(jìn)口， 11、泵接線管。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。 如圖1所示，本發(fā)明包括包括中心開(kāi)有泵進(jìn)口 10的泵上殼1和泵下殼5、T形轉(zhuǎn)子 2、懸浮永磁外環(huán)4和懸浮永磁內(nèi)環(huán)6、驅(qū)動(dòng)永磁磁環(huán)7和驅(qū)動(dòng)電磁線圈8 ;將內(nèi)孔中開(kāi)有引 流槽的T形轉(zhuǎn)子2嵌入到泵上殼1和泵下殼5之間，T形轉(zhuǎn)子2的大端為4、6或8片有傾角
4的葉片構(gòu)成的葉輪，泵下殼5內(nèi)壁四周嵌有驅(qū)動(dòng)電磁線圈8，泵下殼5內(nèi)壁的驅(qū)動(dòng)電磁線圈 8上下對(duì)稱嵌有懸浮永磁外環(huán)4，T形轉(zhuǎn)子2外圈四周嵌有驅(qū)動(dòng)永磁磁環(huán)7，T形轉(zhuǎn)子2外圈 的驅(qū)動(dòng)永磁磁環(huán)7上下對(duì)稱嵌有懸浮永磁內(nèi)環(huán)6，泵下殼5上的懸浮永磁外環(huán)4和驅(qū)動(dòng)電磁 線圈8與T形轉(zhuǎn)子2上的懸浮永磁內(nèi)環(huán)6和驅(qū)動(dòng)永磁磁環(huán)7 —一對(duì)應(yīng)，泵上殼1和泵下殼 5上部連接處為泵出口 3，泵下殼5設(shè)有泵接線管11 ;與T形轉(zhuǎn)子2小端相對(duì)應(yīng)的下泵殼5 的底面為有傾角的4、6或8片凸起結(jié)構(gòu)；血液從泵進(jìn)口 10處流入，一路血液通過(guò)T形轉(zhuǎn)子 2的旋轉(zhuǎn)從泵出口 3處流出，另一路血液通過(guò)上泵殼1的內(nèi)表面與T形轉(zhuǎn)子2的葉輪上下表 面的間隙，泵下殼5的內(nèi)表面與T形轉(zhuǎn)子2側(cè)面，泵下殼5與T形轉(zhuǎn)子2的小端面的間隙以 及T形轉(zhuǎn)子內(nèi)孔9形成一個(gè)封閉的回路，與入口處的血液匯合。所述的泵上殼1和泵下殼 5，兩部分構(gòu)件之間的接合面為平面，連接方式采用螺釘緊固。 如圖2所示，所述本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。泵的接線管ll為圓臺(tái)形出口與下泵殼 5連成一體，從連接處到接線管11的出口端面管徑逐漸變小。 如圖3和圖4所示，所述T形轉(zhuǎn)子2的葉片，每片上表面沿葉輪旋轉(zhuǎn)方向上的厚度 均逐漸變小，葉片頂面2B與水平線之間的夾角a為0.2° 0. 5° 。每片下表面沿葉輪旋 轉(zhuǎn)方向上的厚度均逐漸變小，葉片底面2C與水平線之間的夾角13為0.2° 0.5° 。
如圖5所示，所述的T形轉(zhuǎn)子2的內(nèi)孔9引流槽為四頭等螺距螺旋引流槽2D，等螺 距螺旋引流槽2D從T形轉(zhuǎn)子2的小端面等距向上順時(shí)針的開(kāi)設(shè)。 如圖6 圖8所示，分別為泵下殼5的俯視圖、側(cè)視圖以及底面圖。所述泵下殼5 的凸起結(jié)構(gòu)，每片沿葉輪旋轉(zhuǎn)方向上的厚度均逐漸變大，泵下殼5凸起上表面5A與泵下殼 內(nèi)壁底面5B之間的夾角Y為O. 2° 0. 5° 。 如圖9所示，所述血泵的徑向懸浮原理圖，泵下殼5內(nèi)壁的驅(qū)動(dòng)電磁線圈8上下對(duì) 稱嵌有懸浮永磁外環(huán)4， T形轉(zhuǎn)子2外圈的驅(qū)動(dòng)永磁磁環(huán)7上下對(duì)稱嵌有懸浮永磁內(nèi)環(huán)6， 泵下殼5上的懸浮永磁外環(huán)4和T形轉(zhuǎn)子2上的懸浮永磁內(nèi)環(huán)6構(gòu)成一對(duì)耦合的永磁懸浮 磁環(huán)，在徑向上產(chǎn)生力F1和F2，起到了徑向懸浮的作用，即當(dāng)T形轉(zhuǎn)子2偏離穩(wěn)定中心向右 運(yùn)動(dòng)時(shí)，在增大的永磁懸浮力Fl的作用下，T形轉(zhuǎn)子2被驅(qū)使向左偏移；當(dāng)T形轉(zhuǎn)子2偏離 穩(wěn)定中心向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，在增大的永磁懸浮力F2的作用下，T形轉(zhuǎn)子2被驅(qū)使向右偏移，從而 使T形轉(zhuǎn)子2在徑向上處于動(dòng)態(tài)平衡中。 如圖10 圖12所示，圖10為血泵的軸向懸浮原理圖，圖11和圖12為軸向懸浮 局部示意圖，在血泵的上殼內(nèi)壁1A與葉片頂面2B，葉片底面2C與泵下殼內(nèi)壁凹面5C，T形 轉(zhuǎn)子2底面與泵下殼凸起上表面之間分別形成軸向的液膜，起到了軸向懸浮的作用，使T形 轉(zhuǎn)子2在力F3、 F4、 F5的支撐下在一種不斷變化的動(dòng)平衡中，即當(dāng)T形轉(zhuǎn)子2偏移穩(wěn)定中 心向上時(shí)，在血泵的上殼內(nèi)壁1A與葉片頂面2B之間形成的液膜力F3會(huì)相應(yīng)的增大驅(qū)使T 形轉(zhuǎn)子向下運(yùn)動(dòng)；當(dāng)T形轉(zhuǎn)子2偏移穩(wěn)定中心向下時(shí)，葉片底面2C與泵下殼內(nèi)壁凹面5C， T形轉(zhuǎn)子2底面與泵下殼凸起上表面之間分別形成的液膜力F4、F5會(huì)增大從而驅(qū)使T形轉(zhuǎn) 子向上運(yùn)動(dòng)，最終保持T形轉(zhuǎn)子2在泵內(nèi)穩(wěn)定懸浮。 如圖13所示，所述血泵流體運(yùn)動(dòng)原理圖。T形轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，一路血液通過(guò)T 形轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)從泵出口 3泵出形成主流道，另一路血液在進(jìn)出口壓差及T形轉(zhuǎn)子等螺距螺 旋引流槽2D引流作用下，通過(guò)上泵殼1的內(nèi)表面與T形轉(zhuǎn)子2的葉輪上下表面的間隙，泵 下殼5的內(nèi)表面與T形轉(zhuǎn)子2側(cè)面，泵下殼5與T形轉(zhuǎn)子2的小端面的間隙以及T形轉(zhuǎn)子內(nèi)孔9形成一個(gè)封閉的回路，與入口處的血液匯合，形成具有被動(dòng)懸浮支撐T形轉(zhuǎn)子作用的 副流道。
權(quán)利要求
一種采用被動(dòng)懸浮軸承的可植入式血泵，其特征在于包括中心開(kāi)有泵進(jìn)口(10)的泵上殼(1)和泵下殼(5)、T形轉(zhuǎn)子(2)、懸浮永磁外環(huán)(4)和懸浮永磁內(nèi)環(huán)(6)、驅(qū)動(dòng)永磁磁環(huán)(7)和驅(qū)動(dòng)電磁線圈(8)；將內(nèi)孔中開(kāi)有引流槽的T形轉(zhuǎn)子(2)嵌入到泵上殼(1)和泵下殼(5)之間，T形轉(zhuǎn)子(2)的大端為4、6或8片有傾角的葉片構(gòu)成的葉輪，泵下殼(5)內(nèi)壁四周嵌有驅(qū)動(dòng)電磁線圈(8)，泵下殼(5)內(nèi)壁的驅(qū)動(dòng)電磁線圈(8)上下對(duì)稱嵌有懸浮永磁外環(huán)(4)，T形轉(zhuǎn)子(2)外圈四周嵌有驅(qū)動(dòng)永磁磁環(huán)(7)，T形轉(zhuǎn)子(2)外圈的驅(qū)動(dòng)永磁磁環(huán)(7)上下對(duì)稱嵌有懸浮永磁內(nèi)環(huán)(6)，泵下殼(5)上的懸浮永磁外環(huán)(4)和驅(qū)動(dòng)電磁線圈(8)與T形轉(zhuǎn)子(2)上的懸浮永磁內(nèi)環(huán)(6)和驅(qū)動(dòng)永磁磁環(huán)(7)一一對(duì)應(yīng)，泵上殼(1)和泵下殼(5)上部連接處為泵出口(3)，泵下殼(5)設(shè)有泵接線管(11)；與T形轉(zhuǎn)子(2)小端相對(duì)應(yīng)的下泵殼(5)的底面為有傾角的4、6或8片凸起結(jié)構(gòu)；血液從泵進(jìn)口(10)處流入，一路血液通過(guò)T形轉(zhuǎn)子(2)的旋轉(zhuǎn)從泵出口(3)處流出，另一路血液通過(guò)上泵殼(1)的內(nèi)表面與T形轉(zhuǎn)子(2)的葉輪上下表面的間隙，泵下殼(5)的內(nèi)表面與T形轉(zhuǎn)子(2)側(cè)面，泵下殼(5)與T形轉(zhuǎn)子(2)的小端面的間隙以及T形轉(zhuǎn)子內(nèi)孔(9)形成一個(gè)封閉的回路，與入口處的血液匯合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種采用被動(dòng)懸浮軸承的可植入式血泵，其特征在于所述T 形轉(zhuǎn)子(2)的葉片，每片上表面沿葉輪旋轉(zhuǎn)方向上的厚度均逐漸變小，葉輪頂面(2B)與水 平線之間的夾角a為0.2° 0.5° 。每片下表面沿葉輪旋轉(zhuǎn)方向上的厚度均逐漸變小， 葉輪底面(2C)與水平線之間的夾角13為O. 2° 0. 5° 。
3 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用被動(dòng)懸浮軸承的可植入式血泵，其特征在于所 述泵下殼(5)的凸起結(jié)構(gòu)，每片沿葉輪旋轉(zhuǎn)方向上的厚度均逐漸變大，泵下殼凸起上表面 (5A)與泵下殼內(nèi)壁底面(5B)之間的夾角Y為O. 2° 0. 5° 。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用被動(dòng)懸浮軸承的可植入式血泵，其特征在于所述 的T形轉(zhuǎn)子(2)的內(nèi)孔(9)引流槽為四頭等螺距螺旋引流槽(2D)，等螺距螺旋引流槽(2D) 從T形轉(zhuǎn)子(2)的小端面等距向上順時(shí)針的開(kāi)設(shè)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種采用被動(dòng)懸浮軸承的可植入式血泵。將內(nèi)孔中開(kāi)有引流槽的T形轉(zhuǎn)子嵌入到泵上殼和泵下殼之間，轉(zhuǎn)子的大端為4、6或8片有傾角的葉片構(gòu)成的葉輪，泵下殼內(nèi)壁四周嵌有驅(qū)動(dòng)電磁線圈，泵下殼內(nèi)壁的驅(qū)動(dòng)電磁線圈上下對(duì)稱嵌有懸浮永磁外環(huán)，轉(zhuǎn)子外圈四周嵌有驅(qū)動(dòng)永磁磁環(huán)，轉(zhuǎn)子外圈的驅(qū)動(dòng)永磁磁環(huán)上下對(duì)稱嵌有懸浮永磁內(nèi)環(huán)，泵下殼上的懸浮永磁外環(huán)和驅(qū)動(dòng)電磁線圈與轉(zhuǎn)子上的懸浮永磁內(nèi)環(huán)和驅(qū)動(dòng)永磁磁環(huán)對(duì)應(yīng)，泵上殼和泵下殼上部連接處為泵出口；與轉(zhuǎn)子小端相對(duì)應(yīng)的下泵殼的底面為有傾角的4、6或8片凸起結(jié)構(gòu)。本發(fā)明血泵磨損少，功耗小，抗沖擊能力強(qiáng)，減少血泵的能量輸入，減少血泵的附加重量，有利于血泵向輕型化、便攜式方向發(fā)展。
文檔編號(hào)A61M1/12GK101732769SQ201010104168
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2010年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月26日
發(fā)明者楊華勇, 林哲, 鄒俊, 阮曉東, 韓青 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)