用于心臟血泵的被動(dòng)式懸浮軸承的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域的懸浮軸承，具體是的說，是一種用于心臟血泵的被動(dòng)式懸浮軸承。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，應(yīng)用在血泵中的軸承主要有機(jī)械接觸式軸承和非接觸式軸承兩大類，前者存在軸承磨損和因此誘發(fā)血栓的問題，嚴(yán)重地制約了人工血泵的發(fā)展及其在臨床上的廣泛應(yīng)用。因此，非接觸式軸承成為當(dāng)今血泵的重要研宄方向。
[0003]非接觸式軸承分為主動(dòng)控制懸浮軸承、被動(dòng)控制懸浮軸承、混合式軸承。主動(dòng)控制懸浮軸承主要為磁懸浮軸承，它已被成功應(yīng)用于血泵(例如參見美國(guó)專利US6716157B2)，主要是通過磁力作用將轉(zhuǎn)子懸浮在泵內(nèi)。混合式軸承技術(shù)也已被美國(guó)ArrowInternat1nal公司和澳大利亞HeartWare公司成功地應(yīng)用于產(chǎn)品中，并進(jìn)入了臨床試驗(yàn)階段。
[0004]磁懸浮軸承和混合式軸承技術(shù)都存在以下問題:這類軸承需要更多的能量輸入；為了使軸承功能穩(wěn)定，需要高精度的控制結(jié)構(gòu)，從而增加了控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。
[0005]已有的被動(dòng)控制懸浮軸承一般是應(yīng)用液力動(dòng)壓原理，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的懸浮(例如參見美國(guó)專利US6227797B1)。其存在的問題是動(dòng)壓間隙較小，使得流過這一區(qū)域的血液受到極大的剪切應(yīng)力，因而容易導(dǎo)致溶血效應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種用于心臟血泵的被動(dòng)式懸浮軸承，該軸承具有較大的間隙，在血泵工作時(shí)，避免磨損誘發(fā)血栓和剪切應(yīng)力過大引起溶血，并且無需復(fù)雜的控制。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括上泵殼、下泵殼、葉輪、電磁線圈、永磁磁鋼、第一血液入口、流道、泵出口、第二血液入口，上泵殼、下泵殼構(gòu)成泵殼定子，葉輪構(gòu)成葉輪轉(zhuǎn)子，葉輪內(nèi)部有由葉輪中心通到葉片表面的流道，第一血液入口布置在下泵殼上，第二血液入口布置在上泵殼上，上泵殼、下泵殼的孔內(nèi)嵌入電磁線圈，葉輪放在上泵殼、下泵殼所包圍形成的空腔之中，葉輪上下端面的孔內(nèi)裝入永磁磁鋼，葉輪上下葉片對(duì)稱，血液從第一血液入口和第二血液入口流入；隨著葉輪的旋轉(zhuǎn)，大部分血液經(jīng)葉片之間的空間流到泵出口，小部分血液經(jīng)葉輪內(nèi)部的流道噴射至泵殼上，血液經(jīng)副流道與主流道匯合在葉輪邊緣處，經(jīng)泵出口流出。
[0008]進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，葉輪3結(jié)構(gòu)沿回轉(zhuǎn)軸線上下對(duì)稱，上下各有4至6對(duì)葉片，其葉片入口角度為20至60度，出口角度為20至60度；葉輪3的錐面3A特征角度α為O至20度，葉輪3的錐面3Β特征角度β為30至60度。
[0009]更進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，上泵殼1、下泵殼2的內(nèi)表面與對(duì)應(yīng)的葉片3的上表面相平行，且二者之間的間隙為150至300 μ m。
[0010]更進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，流道7共有上下4至6對(duì)，分別通到上下對(duì)應(yīng)葉片上表面接近末端的位置，流道7的出流角為40至90度。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:采用了被動(dòng)懸浮軸承結(jié)構(gòu)，避免了磨損和摩擦發(fā)熱等誘發(fā)血栓的因素的產(chǎn)生；軸承為被動(dòng)懸浮，避免了復(fù)雜的控制系統(tǒng)和位移傳感器；該軸承間隙比液力動(dòng)壓懸浮軸承間隙更大，避免了小間隙帶來的高剪切應(yīng)力和溶血效應(yīng)；被動(dòng)式懸浮軸承的外部能量消耗小于磁懸浮軸承，有利于增加血泵的使用時(shí)間，有利于血泵向輕型化、便攜化發(fā)展。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明的副流道不意圖；
[0014]圖3為本發(fā)明的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖4為本發(fā)明的轉(zhuǎn)子剖面及α和β角示意圖；
[0016]附圖中的標(biāo)號(hào)分別為:1、上泵殼，2、下泵殼，3、葉輪，4、電磁線圈，5、永磁磁鋼，6、第一血液入口，7、流道，8、泵出口，9、第二血液入口。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0018]實(shí)施例
[0019]本發(fā)明的實(shí)施例如圖1至圖4所示，本發(fā)明包括上泵殼1、下泵殼2、葉輪3、電磁線圈4、永磁磁鋼5、第一血液入口 6、流道7、泵出口 8、第二血液入口 9，上泵殼1、下泵殼2構(gòu)成泵殼定子，葉輪3構(gòu)成葉輪轉(zhuǎn)子，葉輪3內(nèi)部有由葉輪中心通到葉片表面的流道7，第一血液入口 6布置在下泵殼2上，第二血液入口 9布置在上泵殼I上，上泵殼1、下泵殼2的孔內(nèi)嵌入電磁線圈4，葉輪3放在上泵殼1、下泵殼2所包圍形成的空腔之中，葉輪3上下端面的孔內(nèi)裝入永磁磁鋼5，葉輪3上下葉片對(duì)稱，血液從第一血液入口 6和第二血液入口 9流入；隨著葉輪3的旋轉(zhuǎn)，大部分血液經(jīng)葉片3之間的空間流到泵出口 8，小部分血液經(jīng)葉輪3內(nèi)部的流道7噴射至泵殼上，血液經(jīng)副流道與主流道匯合在葉輪邊緣處，經(jīng)泵出口 8流出；葉輪3結(jié)構(gòu)沿回轉(zhuǎn)軸線上下對(duì)稱，上下各有4至6對(duì)葉片，其葉片入口角度為20至60度，出口角度為20至60度；葉輪3的錐面3Α特征角度α為O至20度，葉輪3的錐面3Β特征角度β為30至60度；上泵殼1、下泵殼2的內(nèi)表面與對(duì)應(yīng)的葉片3的上表面相平行，且二者之間的間隙為150至300 μm。流道7共有上下4至6對(duì)，分別通到上下對(duì)應(yīng)葉片上表面接近末端的位置，流道7的出流角為40至90度。
[0020]本發(fā)明的工作原理如下:
[0021]圖1、圖2表示了本發(fā)明實(shí)施方案的被動(dòng)式懸浮軸承應(yīng)用在血泵中時(shí)的總體結(jié)構(gòu)。當(dāng)電磁線圈4中通電時(shí)，葉輪3會(huì)在交變電流產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)作用下進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，血液從第一血液入口 6和第二血液入口 9處流入，大部分血液通過葉輪3的旋轉(zhuǎn)從泵殼出口 8處流出，少部分血液通過葉輪3中的流道7噴出，與主流路血液匯合。在流道7的出口處，由于血液高速噴出進(jìn)入葉片和泵殼之間的間隙中，在間隙中產(chǎn)生局部高壓，又由于此處葉片上表面為錐面，故所產(chǎn)生的壓力同時(shí)具有沿軸向和徑向方向的分量，因此對(duì)葉輪3提供軸向和徑向的支撐，從而實(shí)現(xiàn)葉輪3的懸浮。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于心臟血泵的被動(dòng)式懸浮軸承，包括上泵殼(I)、下泵殼(2)、葉輪(3)，上泵殼(I)、下泵殼(2)構(gòu)成泵殼定子，葉輪(3)構(gòu)成葉輪轉(zhuǎn)子，其特征在于，還包括電磁線圈(4)、永磁磁鋼(5)、第一血液入口 ￠)、流道(7)、泵出口(8)、第二血液入口(9)，葉輪(3)內(nèi)部有由葉輪中心通到葉片表面的流道(7)，第一血液入口(6)布置在下泵殼(2)上，第二血液入口(9)布置在上泵殼(I)上，上泵殼(1)、下泵殼⑵的孔內(nèi)嵌入電磁線圈(4)，葉輪(3)放在上泵殼(1)、下泵殼(2)所包圍形成的空腔之中，葉輪(3)上下端面的孔內(nèi)裝入永磁磁鋼(5)，葉輪(3)上下葉片對(duì)稱，血液從第一血液入口(6)和第二血液入口(9)流入；隨著葉輪(3)的旋轉(zhuǎn)，大部分血液經(jīng)葉片(3)之間的空間流到泵出口(8)，小部分血液經(jīng)葉輪(3)內(nèi)部的流道(7)噴射至泵殼上，血液經(jīng)副流道與主流道匯合在葉輪邊緣處，經(jīng)泵出口(8)流出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于心臟血泵的被動(dòng)式懸浮軸承，其特征在于，所述葉輪(3)結(jié)構(gòu)沿回轉(zhuǎn)軸線上下對(duì)稱，上下各有4至6對(duì)葉片，其葉片入口角度為20至60度，出口角度為20至60度；葉輪3的錐面3A特征角度α為O至20度，葉輪⑶的錐面3Β特征角度β為30至60度。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于心臟血泵的被動(dòng)式懸浮軸承，其特征在于，所述上泵殼(I)、下泵殼⑵的內(nèi)表面與對(duì)應(yīng)的葉片3的上表面相平行，且二者之間的間隙為150至300 μ m04.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于心臟血泵的被動(dòng)式懸浮軸承，其特征在于，所述流道(J)共有上下4至6對(duì)，分別通到上下對(duì)應(yīng)葉片上表面接近末端的位置，流道(7)的出流角為40至90度。
【專利摘要】一種屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域的用于心臟血泵的被動(dòng)式懸浮軸承，包括上泵殼、下泵殼葉輪、電磁線圈、永磁磁鋼、第一血液入口、流道、泵出口、第二血液入口，葉輪內(nèi)部有由葉輪中心通到葉片表面的流道，上泵殼、下泵殼分別有一個(gè)血液入口，上泵殼、下泵殼的孔內(nèi)嵌入電磁線圈，葉輪放在上泵殼、下泵殼所包圍形成的空腔之中，葉輪上下端面的孔內(nèi)裝入永磁磁鋼，葉輪上下葉片對(duì)稱。本發(fā)明采用了被動(dòng)懸浮軸承結(jié)構(gòu)，避免了磨損和摩擦發(fā)熱等誘發(fā)血栓的因素的產(chǎn)生。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于心臟血泵系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
【IPC分類】A61M1/12
【公開號(hào)】CN104984425
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510260228
【發(fā)明人】羅云, 武悅, 朱良凡, 李祥, 張文光
【申請(qǐng)人】上海交通大學(xué)
【公開日】2015年10月21日
【申請(qǐng)日】2015年5月20日