CN104208763B - 一种磁悬浮轴流式血泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种血泵，具体的说是一种生物医学工程领域的植入人体的磁悬浮轴流式血泵。本发明是“泵—机一体化”，其特征在于：叶轮轮毂、前、后导流叶轮毂内分别镶嵌着“凸—凹磁锥”，磁锥均为轴向磁向，且同性磁极相对，配合成两对“永磁悬浮轴承”，将叶轮完全悬浮起来；叶轮及前、后导流叶轮毂端口镶嵌着两对“凸盖—凹盖”，间隙配合成两对“滑动轴承”，其既支撑着叶轮平稳地进入悬浮状态，又保护了叶轮及永磁悬浮轴承的磁体，使之不会直接摩擦、碰撞和遭受腐蚀；叶轮轮毂内的转子磁钢两头各有一个软磁铁圈，用于屏蔽转子磁钢与前、后凸头磁锥之间的磁场干扰；叶轮叶片为两长加两短的变距螺旋叶片，流道为两进四出，有利于提高血泵的效率。

Description

一种磁悬浮轴流式血泵

技术领域

本发明涉及一种人体专用血泵，具体的说是一种生物医学工程领域的植入人体的磁悬浮轴流式血泵。

背景技术

目前公知的“轴流式血泵”比“离心式血泵”体积小，易植入，因此临床应用占有绝对量。“轴流式血泵”又根据有无机械轴承支撑分为“有轴轴流式血泵”和“悬浮轴流式血泵”。“有轴轴流式血泵”因轴承高速磨损容易产生机械故障，寿命短，并伴随着机械性溶血、血栓等并发症。“悬浮轴流式血泵”基本上都是“主动磁悬浮轴流式血泵”，其是由位置传感器、功率放大器、控制器一起组成的复杂的闭环控制***来控制，虽然这样的血泵没有轴承，不会机械摩擦，泵的寿命长，机械性溶血较低，但是泵的***复杂，血流死角多，面积大，血栓问题严重，且泵的体积和重量比“有轴轴流式血泵”大，增大了植入难度。

由此可见，减小血泵的体积和重量，提高稳定性和工作寿命，降低溶血和血栓等并发症，是轴流式血泵优化的目标。

发明内容

本发明的目的是提供一种能降低溶血及血栓等并发症、稳定性好、工作寿命长、体积小、重量轻的永磁悬浮轴承的磁悬浮轴流式血泵。

本发明是“泵—机一体化”，主要由泵壳、铁芯、线圈绕组、泵管、永磁轴承、叶轮、转子磁钢、前、后导流叶组成，其特征在于：叶轮轮毂前端内镶嵌一个凸头磁锥，前导流叶轮毂内镶嵌一个一头为凹窝的磁锥，两个磁锥均为轴向磁向，且同性磁极相对，二者配合成一对“前永磁悬浮轴承”；叶轮轮毂后端内镶嵌也一个凸头磁锥，后导流叶轮毂内镶嵌一个一头为凹窝的磁锥，两个磁锥均为轴向磁向，且同性磁极相对，二者配合成一对“后永磁悬浮轴承”，两对“永磁悬浮轴承”将叶轮完全悬浮起来。

上述的“前永磁悬浮轴承”比“后永磁悬浮轴承”质量与磁力都大，便于对抗和平衡旋转叶轮受到的血液向前推力，使得叶轮悬浮起来。

上述的前、后导流叶轮毂端口各镶嵌着一个陶瓷凹盖，叶轮轮毂前端口镶嵌着一个陶瓷凸盖，后端口为连体的金属凸盖，两对“凸盖—凹盖”成为间隙配合的“滑动轴承”, 其既支撑着叶轮平稳地进入悬浮状态，又保护了叶轮及永磁悬浮轴承的磁体，使之不会直接摩擦、碰撞和遭受腐蚀；“滑动轴承”自身会在在叶轮启动或变速时有些摩擦，当叶轮平稳运行进入完全悬浮状态时，滑动摩擦随之消失。

上述的叶轮轮毂内的永磁转子磁钢两头各有一个软磁铁圈，用于屏蔽转子磁钢与两头的凸头磁锥的磁场干扰。

上述的叶轮叶片为两长加两短的变距螺旋叶片，流道为两进四出，即叶轮的前段为两个对称的长螺旋叶片，在后段增加了两个对称的短螺旋叶片，这有利于血液扩散、整流，提高血泵的效率。

上述的转子磁钢为钕铁硼永磁材料，磁向为径向。

本发明与现有的技术相比有如下优点：

本发明两对永磁悬浮轴承能对旋转叶轮形成“全悬浮”，没有机械摩擦，泵的寿命长，降低了机械性溶血和因摩擦热触发血栓的机会；并且因为这种结构比主动磁悬浮的结构简单，体积小，重量轻，容易植入人体。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构剖视图。

图2是叶轮及前、后导流叶组合立体示意图。

图中：1.叶轮，2.叶轮叶片，3.叶轮轮毂，4.转子磁钢，5.前磁屏蔽圈，6.前凸头磁锥，7.前凸盖，8.前凹盖，9.前导流叶，10.前导流叶轮毂，11.前凹窝磁锥，12.后磁屏蔽圈，13.后凸头磁锥，14.后凸盖，15.后凹盖，16.后凹窝磁锥，17.后导流叶，18.后导流叶轮毂，19.泵管，20.泵壳，21.定子铁芯，22.线圈绕组，23.泵入口，24.泵出口。

具体实施方式

本发明是“泵—机一体化”，主要由泵壳20、定子铁芯21、线圈绕组22、泵管19、叶轮1、转子磁钢4、前导流叶9、后导流叶17及两对“永磁轴承”组成。叶轮轮毂3的前端内镶嵌一个凸头磁锥6，前导流叶轮毂10内镶嵌一个一头为凹窝的前凹窝磁锥11，两个磁锥均为轴向磁向，且同性磁极相对，二者配合成一对“前永磁悬浮轴承”；叶轮轮毂3的后端内镶嵌着一个后凸头磁锥13，后导流叶轮毂18内镶嵌一个一头为凹窝的后凹窝磁锥16，两个磁锥均为轴向磁向，且同性磁极相对，二者配合成一对“后永磁悬浮轴承”。两对“永磁悬浮轴承”径向和轴向都支撑着叶轮1，由于两对“永磁悬浮轴承”是“凸—凹”配合，中间加上“凸盖—凹盖”后，间隙非常小，使得叶轮1径向移动范围非常小，始终不能碰壁，因此其径向属于“悬浮状态”；叶轮1两头被两对“永磁悬浮轴承”顶住，轴向始终处于力的自动平衡状态，由于“前永磁悬浮轴承”比“后永磁悬浮轴承”的质量与磁力大，因此前者的悬浮配合间隙比后者的也大，对叶轮1的轴向向后磁推力也相对较大，使得叶轮1在静止时轴向位置往后偏，当叶轮1工作旋转时，血液对叶轮1有一个轴向向前推力，使得叶轮1轴向往前推移，转速加大，叶轮1往前位移量增加，“前永磁悬浮轴承”配合间隙减小，向后磁推力就增大，但是轴向向后磁推力始终对抗着血液对叶轮1的轴向向前推力，而且是自动力平衡，因此正常工作的叶轮1轴向始终处于“悬浮状态”，也就说，在一定转速范围内的叶轮1可以处于“全悬浮状态”。

上述的叶轮轮毂3前端口镶嵌着一个陶瓷材料的前凸盖7，前导流叶轮毂10端口内镶嵌着一个陶瓷材料的前凹盖8，二者为“凸盖—凹盖”，间隙配合成一对“前滑动轴承”；叶轮轮毂3后端口为与轮毂连体的后凸盖14，后导流叶轮毂18端口内镶嵌着一个陶瓷材料的后凹盖15，二者为“凸盖—凹盖”，间隙配合一对“后滑动轴承”，两对“滑动轴承”既支撑着叶轮1平稳地进入悬浮状态，又保护了叶轮1及两对“永磁悬浮轴承”的磁体，使之不会直接摩擦、碰撞和遭受腐蚀，在血泵启动或变速时，“滑动轴承”自身会有些摩擦，当血泵调速后平稳运行，叶轮1进入完全悬浮状态时，滑动摩擦随之消失。

上述的叶轮轮毂3内的转子磁钢4两头各有一个前磁屏蔽圈5和后磁屏蔽圈12，材料为硅钢、铁等导磁材料，用于屏蔽转子磁钢4与前凸头磁锥6和后凸头磁锥13之间的磁场干扰。

上述的叶轮叶片2为两长加两短的变距螺旋叶片，流道为两进四出，即叶轮1的前段为两个对称的长螺旋叶片，在后段增加了两个对称的短螺旋叶片，这有利于血液扩散、整流，提高血泵的效率。

上述的转子磁钢4为高磁能积的钕铁硼永磁材料，磁向为径向。

轴流式血泵被植入到心衰病人的体内，泵入口23通过弯管与心室或心房切口处连通，泵出口24通过人造血管与人体主动脉切口吻合连通，当泵通电时，线圈绕组22 产生的旋转磁场与转子磁钢4的磁场相互作用，推动叶轮1旋转，抽吸、输送着血液，因此实现心脏辅助或心脏代替的功能。

Claims (5)

1.一种磁悬浮轴流式血泵，为“泵—机一体化”，主要由泵壳、铁芯、线圈绕组、泵管、永磁轴承、叶轮、转子磁钢、前、后导流叶组成，叶轮轮毂前端内镶嵌一个凸头磁锥，前导流叶轮毂内镶嵌一个一头为凹窝的磁锥，两个磁锥均为轴向磁向，且同性磁极相对，二者配合成一对“前永磁悬浮轴承”；叶轮轮毂后端内镶嵌也一个凸头磁锥，后导流叶轮毂内镶嵌一个一头为凹窝的磁锥，两个磁锥均为轴向磁向，且同性磁极相对，二者配合成一对“后永磁悬浮轴承”，两对“永磁悬浮轴承”将叶轮完全悬浮起来；所述的叶轮轮毂内的永磁转子磁钢两头各有一个用于屏蔽转子磁钢与两头的凸头磁锥的磁场干扰的软磁铁圈。

2.如权利要求1所述的一种磁悬浮轴流式血泵，其特征在于所述的“前永磁悬浮轴承”比“后永磁悬浮轴承”质量与磁力都大。

3.如权利要求1所述的一种磁悬浮轴流式血泵，其特征在于所述的前、后导流叶轮毂端口各镶嵌着一个陶瓷凹盖，叶轮轮毂前端口镶嵌着一个陶瓷凸盖，后端口为连体的金属凸盖，两对“凸盖—凹盖”成为间隙配合的“滑动轴承”。

4.如权利要求1所述的一种磁悬浮轴流式血泵，其特征在于所述的叶轮叶片为两长加两短的变距螺旋叶片，流道为两进四出，即叶轮的前段为两个对称的长螺旋叶片，在后段增加了两个对称的短螺旋叶片。

5.如权利要求1所述的一种磁悬浮轴流式血泵，其特征在于所述的转子磁钢为钕铁硼永磁材料，磁向为径向。