一種基于血流動壓和Pivot支承的可植入軸流式血泵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于血流動壓和Pivot (Pivot jewel beering，樞軸寶石軸承)支承的可植入軸流式血泵的設(shè)計，應(yīng)用于醫(yī)學(xué)上的心臟輔助設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]心肌病等造成的心力衰竭(簡稱心衰)的康復(fù)與治療至今是世界各國面臨的重大難題，而人工心臟泵(簡稱血泵)是緩解這一問題的有效途徑?，F(xiàn)有的人工心臟泵主要有軸流式和離心式，其中軸流式因其體積小、效率高等特點已成為國內(nèi)外研宄的主流。
[0003]軸流式血泵的流道腔內(nèi)主要由前導(dǎo)輪、葉輪、后導(dǎo)輪組成，前后導(dǎo)輪能夠消除血流的圓周運動分量，而轉(zhuǎn)子葉輪通過旋轉(zhuǎn)為血流加壓，從而使血液由血泵出口泵送全身。由于軸流式血泵的工作轉(zhuǎn)速較高，通?？蛇_到每分鐘7000-9000轉(zhuǎn)，因此轉(zhuǎn)子支承軸承的機械摩擦對于血泵性能的影響極大。如果機械摩擦過大，不僅會限制葉輪的轉(zhuǎn)速提升，另外摩擦生熱易導(dǎo)致血液溫升過大，影響人體的正常生理機能。因此，如何降低支承軸承摩擦是提升血泵性能的關(guān)鍵所在?，F(xiàn)有軸流式血泵大多采用滑動軸承或磁懸浮軸承兩種方式，其中滑動軸承機械摩擦較大，易引起紅細胞損傷，進而導(dǎo)致血栓和溶血等問題；而磁懸浮軸承的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積尺寸較大，很難實現(xiàn)血泵微型化的設(shè)計要求。因此，本發(fā)明結(jié)合新型的樞軸寶石軸承和血流動壓輔助支承設(shè)計了一種新型的血泵復(fù)合支承方式，以減少摩擦。
[0004]動壓支承是指利用液體潤滑劑動壓力形成液膜，將兩摩擦表面隔開并承受載荷的支承方式，液體潤滑劑由兩摩擦面的相對運動帶入兩摩擦面之間，使得兩表面間產(chǎn)生液體摩擦并承受動壓力。Pivot jewel beering(樞軸寶石軸承)是指通過軸端的硬質(zhì)頂尖狀接觸點抵住兩接觸面以支承轉(zhuǎn)軸的特種軸承。由于軸承與端面的接觸面積極小，其具有結(jié)構(gòu)簡單、壽命長、摩擦功耗低的優(yōu)點，廣泛地用于各類儀器儀表中。因此，為了降低轉(zhuǎn)子支承處的機械摩擦，提高血泵的使用壽命，本發(fā)明在軸端采用樞軸寶石軸承支承，同時在葉輪與內(nèi)腔壁的間隙處，利用血流產(chǎn)生的血流動壓力穩(wěn)定轉(zhuǎn)子的徑向偏移。通過這種樞軸寶石軸承支承和血流動壓輔助支承的混合支承方式極大地減小了軸端的支承摩擦力，優(yōu)化了葉輪的轉(zhuǎn)動性能，提高了血泵的工作壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種基于血流動壓和Pivot支承的可植入軸流式血泵，以優(yōu)化現(xiàn)有血泵結(jié)構(gòu)，減少軸承機械摩擦，滿足方便體內(nèi)植入的要求。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明提供的可植入軸流式血泵，是一種基于血流動壓和Pivot支承的可植入軸流式血泵，其泵體內(nèi)設(shè)有一通腔，該通腔內(nèi)設(shè)有一個由前導(dǎo)輪、葉輪和后導(dǎo)輪組成的軸流式葉輪，其中:所述葉輪裝在轉(zhuǎn)子上，該葉輪的兩端分別由樞軸寶石軸承與前導(dǎo)輪、后導(dǎo)輪相連接，同時利用高速轉(zhuǎn)動葉輪與通腔內(nèi)壁間產(chǎn)生的血流動壓力為轉(zhuǎn)子提供徑向輔助支承，前導(dǎo)輪、后導(dǎo)輪固定不動。
[0008]所述樞軸寶石軸承由軸頭和軸窩組成，軸頭的頂部為球面、橢球面或其它曲面。
[0009]所述軸頭為圓錐形，其底圓半徑為12mm，高度為22_，頂錐角為60°。
[0010]所述軸頭的頂尖與軸窩內(nèi)表面的接觸面積< 1mm2。
[0011]所述前導(dǎo)輪用于消除流進血泵的血流周向速度分量，由多個葉片組成，葉片的進口安放角為90°，出口安放角為30°，軸向長度為10臟，弦長為18mm。
[0012]所述后導(dǎo)輪用于消除血流的周向速度分量，并將液體的動能轉(zhuǎn)化為壓力能；由多個螺旋葉片組成，各個葉片進口安放角為20°，出口安放角為90°，軸向長度為18mm，弦長為 20mm。
[0013]本發(fā)明轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動時，利用葉輪與通腔內(nèi)壁間產(chǎn)生的血流動壓力，包括葉輪外緣與通腔內(nèi)壁之間的間隙和葉輪根部圓柱體與通腔外壁之間的間隙所產(chǎn)生的動壓力。
[0014]所述間隙為0.01mm-2mm,利用此處血流動壓輔助支承轉(zhuǎn)子。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下主要的優(yōu)點:
[0016]通過樞軸寶石軸承支承與血流動壓支承相結(jié)合，有效地減少了支承軸承的機械摩擦，提高葉輪的運動性能；減少血泵發(fā)熱，降低了血泵產(chǎn)生血栓和溶血的概率，提高血泵的工作壽命；結(jié)構(gòu)簡單，體積尺寸小，可完全植入人體。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明可植入式軸流血泵的人工心臟泵結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為圖1中A向放大剖面示意圖，該圖顯示樞軸寶石軸承的結(jié)構(gòu)。
[0019]圖3為圖1中B向放大剖面示意圖，該圖顯示葉輪與內(nèi)腔動壓間隙。
[0020]圖4為人工心臟泵外觀示意圖。
[0021]圖中:1.入口； 2.前導(dǎo)輪；3.樞軸寶石軸承；4.葉輪；5.樞軸寶石軸承；6.后導(dǎo)輪；7.出口； 8.樞軸寶石軸承軸頭；9.樞軸寶石軸承軸窩；10.動壓間隙；
11.孔。
【具體實施方式】
[0022]本發(fā)明提供的一種基于血流動壓和Pivot支承的可植入軸流式血泵，在轉(zhuǎn)子的兩端采用樞軸寶石軸承支承，以減少機械摩擦，并且在葉輪和內(nèi)腔壁的間隙處利用血液自身的流體特性，為轉(zhuǎn)子提供徑向的動壓輔助支承，進而為兩端軸承減荷；通過轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動，在葉片與內(nèi)腔間隙形成血流動壓力，為軸承提供徑向輔助支承，有效地降低了機械摩擦。
[0023]下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步說明，但不限定本發(fā)明。
[0024]本發(fā)明提供的基于血流動壓和Pivot支承的可植入軸流式血泵，采用軸流式葉輪結(jié)構(gòu)，如圖1至圖4所示，其泵體內(nèi)設(shè)有外孔11和一通腔，該通腔內(nèi)自左向右依次是入口 1、前導(dǎo)輪2、樞軸寶石軸承3、葉輪4、樞軸寶石軸承5、后導(dǎo)輪6、出口 7，其中:前導(dǎo)輪2通過導(dǎo)輪上的葉片卡緊在血泵腔內(nèi)入口 I處，葉輪4的兩端分別通過前支撐軸承(樞軸寶石軸承
3)、后支撐軸承(樞軸寶石軸承5)與前導(dǎo)輪2、后導(dǎo)輪6相連接，后導(dǎo)輪6通過導(dǎo)輪上的葉片卡緊在血泵腔內(nèi)出口 7處，其中