專利名稱：一種液力懸浮式血泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種醫(yī)療器械，特別是涉及一種液力懸浮式血泵。
背景技術(shù)：
目前，應(yīng)用在血泵中的軸承主要有機械接觸式軸承和非接觸式軸承兩大類。機械接觸式軸承存在電機軸承磨損和摩擦發(fā)熱而誘發(fā)血栓的問題，嚴重地制約了血泵的發(fā)展及其在臨床上的廣泛應(yīng)用。因此，非接觸式軸承成為現(xiàn)代血泵的研究熱點。非接觸式軸承分主動控制懸浮軸承、被動控制懸浮軸承、混合式軸承。主動控制懸浮軸承主要為電磁懸浮軸承例如參見美國專利US7470246，它已被成功地應(yīng)用在血泵上，它主要是通過電磁線圈通電產(chǎn)生磁力將轉(zhuǎn)子懸浮在泵內(nèi)。美、日、德等國率先從事此項技術(shù)研究多年，至今仍存在許多技術(shù)問題，產(chǎn)品均多處于試用階段?；旌鲜捷S承技術(shù)也已被美國Arrow International公司和澳大利亞HeartWare公司成功地應(yīng)用產(chǎn)品中，并進入了臨床試驗階段。對于上述兩種軸承技術(shù)都存在以下問題1、主動磁懸浮軸承需要更多的能量輸入。2、為了使電磁懸浮軸承功能穩(wěn)定，需要高精度的控制結(jié)構(gòu)，從而增加了整個控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種液力懸浮式血泵，在血泵工作時，避免磨損和摩擦發(fā)熱等誘發(fā)血栓的因素，并且無需復(fù)雜的控制。
`[0008]為了達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下一種液力懸浮式血泵，它包括泵上蓋、泵下蓋、葉輪轉(zhuǎn)子、定子電磁線圈和驅(qū)動磁鋼；其中，所述泵上蓋頂部開有泵入口，底部開有泵出口的上半部分，泵上蓋內(nèi)部腔體形狀分為上部的泵上蓋上部空腔和下部的泵上蓋渦形流道空腔兩部分，泵上蓋上部空腔的上部為圓臺形空腔，下部為圓柱形空腔，圓臺形空腔的斜面錐角為α，圓臺形空腔的斜面與葉輪轉(zhuǎn)子的葉片上表面間形成第一楔形間隙，楔形間隙的寬度沿葉片線速度的反方向由hi逐漸縮小到h2，圓臺形空腔與泵入口同軸且相通；所述泵下蓋內(nèi)部為泵下蓋渦形流道空腔，泵下蓋渦形流道空腔的中心為泵下蓋內(nèi)凸起，葉輪轉(zhuǎn)子的葉片下表面與泵下蓋渦形流道空腔的底面形成第二楔形間隙，第二楔形間隙的寬度沿葉片線速度的反方向由Hl逐漸縮小到H2，泵下蓋渦形流道空腔的側(cè)面開有泵出口的下半部分，泵上蓋的泵出口的上半部分和泵下蓋的泵出口的下半部分組成泵出口，泵上蓋的泵上蓋渦形流道空腔和泵下蓋的泵下蓋渦形流道空腔組成渦形流道空腔，渦形流道空腔分別與泵入口和泵出口相通，葉輪轉(zhuǎn)子和定子電磁線圈同軸安裝在渦形流道空腔內(nèi)的泵下蓋內(nèi)凸起上，驅(qū)動磁鋼固定在葉輪轉(zhuǎn)子內(nèi)壁上。進一步地，所述葉輪轉(zhuǎn)子由4-6片葉片沿圓周方向等間隔分布在軸向有通孔的柱形體側(cè)壁上；葉片橫截面為匚字形，葉輪轉(zhuǎn)子中間的通孔內(nèi)嵌入驅(qū)動磁鋼。[0010]本實用新型具有的有益效果是1、采用了完全液力懸浮的軸承結(jié)構(gòu)，避免了磨損和摩擦發(fā)熱等誘發(fā)血栓因素的產(chǎn)生，避免了復(fù)雜的主動控制系統(tǒng)，提高了血泵的可靠性與抗沖擊能力。2、采用了新型的葉片結(jié)構(gòu)，通過與泵腔體內(nèi)壁面間形成的微小楔形間隙，使流體對葉片產(chǎn)生了足夠的推力，達到讓葉片懸浮在泵的腔體之內(nèi)，又避免了其它液力懸浮泵的微小溝槽結(jié)構(gòu)對血液的破壞，同時葉片的結(jié)構(gòu)決定了其較小的質(zhì)量，更有利于葉片的懸浮。3、由于液力懸浮是被動懸浮，基本無能量消耗，有效的減少電力輸送能源導(dǎo)致的發(fā)熱與復(fù)雜結(jié)構(gòu)，便于血泵向輕型化、便攜化方向發(fā)展進步。

[0014]圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)原理示意圖；[0015]圖2是本實用新型泵上蓋首I]面不意圖；[0016]圖3是本實用新型泵上蓋下視圖；[0017]圖4是本實用新型泵下蓋剖面示意圖；[0018]圖5是本實用新型泵下蓋的上視圖；[0019]圖6是本實用新型葉輪的等軸測示意圖；[0020]圖7是本實用新型葉輪側(cè)視圖；[0021]圖8是本實用新型葉輪葉片安裝局部剖視圖；[0022]圖9是本實用新型葉輪徑向液力懸浮示意圖；[0023]圖10是圖9的T視圖；[0024]圖11是泵內(nèi)流體流動示意圖；[0025]圖中，泵上蓋1、泵上蓋上部空腔1A、泵上蓋渦形流道空腔1B、泵上蓋圓柱空腔側(cè)
壁1C、泵下蓋2、泵下蓋渦形流道空腔2A、泵下蓋內(nèi)凸起2B、葉輪轉(zhuǎn)子3、葉片上表面3A、葉片下表面3B、葉片側(cè)壁3C、定子電磁線圈4、驅(qū)動磁鋼5、泵入口 6、泵出口 7。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖詳細說明本實用新型，本實用新型的目的和效果將變得更加明顯。如圖所示，本實用新型液力懸浮式血泵包括泵上蓋1、泵下蓋2、葉輪轉(zhuǎn)子3、定子電磁線圈4和驅(qū)動磁鋼5 ;其中葉輪轉(zhuǎn)子3、定子電磁線圈4和驅(qū)動磁鋼5均置于由泵上蓋I和泵下蓋2組成的空腔內(nèi)，驅(qū)動磁鋼5固定在葉輪轉(zhuǎn)子3內(nèi)壁上，葉輪轉(zhuǎn)子3與定子電磁線圈4同軸安裝。如圖2和圖3所示，泵上蓋I頂部開有泵入口 6，底部開有泵出口的上半部分，泵上蓋I內(nèi)部腔體形狀分為上部的泵上蓋上部空腔IA和下部的泵上蓋渦形流道空腔IB兩部分，泵上蓋上部空腔IA的上部為圓臺形空腔，下部為圓柱形空腔，圓臺形空腔的斜面錐角為α，圓臺形空腔的斜面與葉輪轉(zhuǎn)子3的葉片上表面3Α間形成第一楔形間隙(如圖8所示)，楔形間隙的寬度沿葉片線速度的反方向由hi逐漸縮小到h2，圓臺形空腔與泵入口 6同軸且相通；如圖4和圖5所示，泵下蓋2內(nèi)部為泵下蓋渦形流道空腔2A，泵下蓋渦形流道空腔2A的中心為泵下蓋內(nèi)凸起2B，葉輪轉(zhuǎn)子3的葉片下表面3B與腔體底面形成第二楔形間隙(如圖8所示)，第二楔形間隙的寬度沿葉片線速度的反方向由Hl逐漸縮小到H2，下部空腔側(cè)邊開有泵出口的下半部分，泵上蓋I的泵出口的上半部分和泵下蓋2的泵出口的下半部分組成泵出口 7，泵上蓋I的泵上蓋渦形流道空腔IB和泵下蓋2的泵下蓋渦形流道空腔2A組成渦形流道空腔，渦形流道空腔分別與泵入口 6和泵出口 7相通，葉輪轉(zhuǎn)子3和定子電磁線圈4同軸安裝在渦形流道空腔內(nèi)的泵下蓋內(nèi)凸起2B上。如圖6和7所示，葉輪轉(zhuǎn)子3由4-6片葉片沿圓周方向等間隔分布在軸向有通孔的柱形體側(cè)壁上。葉片橫截面為匚字形，葉輪轉(zhuǎn)子中部的通孔內(nèi)嵌入驅(qū)動磁鋼5，用于與定子線圈4耦合驅(qū)動。安裝完成后葉片上表面3A及葉片下表面3B分別與泵上蓋上部空腔圓臺部分的斜面及泵下蓋渦形流道空腔的底面之間形成楔形間隙。在液體充滿泵內(nèi)部腔體，葉輪轉(zhuǎn)子3開始旋轉(zhuǎn)后，液體從較大入口 hi和Hl處的入口間隙流入，從較小出口 h2和H2處的出口間隙流出，這樣楔形間隙內(nèi)的液體會對葉片的表面形成液體壓力，即液體懸浮力Fu和Fd，這兩個力使葉輪轉(zhuǎn)子3懸浮于泵內(nèi)的腔體中，達到懸浮效果。當葉輪轉(zhuǎn)子3偏向泵上蓋I或泵下蓋2時，其對應(yīng)的楔形間隙減小，液體壓力迅速增加，另一側(cè)的楔形間隙則增加，液體壓力迅速減小，驅(qū)使葉輪轉(zhuǎn)子向偏移的反方向運動，保持轉(zhuǎn)子在泵內(nèi)的上下穩(wěn)定懸浮。同樣的原理，如圖9和圖10所示，在葉片側(cè)壁3C與泵上蓋上部腔體圓柱部分的側(cè)壁IC之間也形成楔形間隙，產(chǎn)生液體壓力，驅(qū)使葉輪轉(zhuǎn)子3在泵內(nèi)的徑向位置穩(wěn)定。以上所述的圓臺及圓柱空腔IA斜面錐角α為4-10° ;所述楔形間隙hi為200 μ m, h2為150 μ m ；所述楔形間隙Hl為150 μ m, H2為100 μ m ; 圖11示意性表示了本實用新型流道流體流動圖，整個泵內(nèi)的微小間隙中的血液在葉輪轉(zhuǎn)子3的轉(zhuǎn)動下能夠的到及時更新，避免了流動死區(qū)，減少了形成血栓的可能。
權(quán)利要求1.一種液力懸浮式血泵，其特征在于，它包括泵上蓋(I)、泵下蓋(2)、葉輪轉(zhuǎn)子(3)、定子電磁線圈(4)和驅(qū)動磁鋼(5);其中，所述泵上蓋(I)頂部開有泵入口(6)，底部開有泵出口的上半部分，泵上蓋(I)內(nèi)部腔體形狀分為上部的泵上蓋上部空腔和下部的泵上蓋渦形流道空腔兩部分，泵上蓋上部空腔的上部為圓臺形空腔，下部為圓柱形空腔，圓臺形空腔的斜面錐角為α，圓臺形空腔的斜面與葉輪轉(zhuǎn)子(3)的葉片上表面間形成第一楔形間隙，楔形間隙的寬度沿葉片線速度的反方向逐漸縮小，圓臺形空腔與泵入口(6)同軸且相通；所述泵下蓋(2)內(nèi)部為泵下蓋渦形流道空腔，泵下蓋渦形流道空腔的中心為泵下蓋內(nèi)凸起，葉輪轉(zhuǎn)子(3)的葉片下表面與泵下蓋渦形流道空腔的底面形成第二楔形間隙，第二楔形間隙的寬度沿葉片線速度的反方向逐漸縮小，泵下蓋渦形流道空腔的側(cè)面開有泵出口的下半部分，泵上蓋(I)的泵出口的上半部分和泵下蓋(2)的泵出口的下半部分組成泵出口(7)，泵上蓋(I)的泵上蓋渦形流道空腔和泵下蓋(2)的泵下蓋渦形流道空腔組成渦形流道空腔， 渦形流道空腔分別與泵入口(6)和泵出口(7)相通，葉輪轉(zhuǎn)子(3)和定子電磁線圈(4)同軸安裝在渦形流道空腔內(nèi)的泵下蓋內(nèi)凸起上，驅(qū)動磁鋼(5)固定在葉輪轉(zhuǎn)子(3)內(nèi)壁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述液力懸浮式血泵，其特征在于，所述葉輪轉(zhuǎn)子(3)由4-6片葉片沿圓周方向等間隔分布在軸向有通孔的柱形體側(cè)壁上；葉片橫截面為匚字形，葉輪轉(zhuǎn)子 (3 )中間的通孔內(nèi)嵌入驅(qū)動磁鋼(5 )。
專利摘要本實用新型公開了一種液力懸浮式血泵，泵上蓋內(nèi)部包括泵上蓋上部空腔和泵上蓋渦形流道空腔兩部分；上蓋頂部與泵入口相通，側(cè)面與泵出口上半部分相通；泵下蓋內(nèi)部為泵下蓋渦形流道空腔；中間有柱形泵下蓋內(nèi)凸起，側(cè)面與泵出口下半部分相通；葉輪轉(zhuǎn)子由4-6個葉片及中間的圓柱形通孔組成，葉片橫截面為匚字形；葉輪轉(zhuǎn)子、驅(qū)動磁鋼和定子線圈同軸安裝在渦形流道空腔內(nèi)的泵下蓋內(nèi)凸起上；工作時，葉片的上下頂面分別與泵內(nèi)壁形成楔形間隙，在通入流體且葉片轉(zhuǎn)動時楔形間隙中流體對葉片產(chǎn)生推力，從而使葉輪轉(zhuǎn)子懸浮在泵內(nèi)腔體中。本實用新型能夠保證血泵無需主動控制系統(tǒng)即可實現(xiàn)葉片的懸浮，減少磨損，同時具有發(fā)熱小和功耗低的特點。
文檔編號A61M1/10GK202875903SQ201220561640
公開日2013年4月17日 申請日期2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月30日
發(fā)明者阮曉東, 范灝, 付新 申請人:浙江大學