CN107693869A - 一种能减少溶血和血栓的五自由度磁悬浮离心式叶轮 - Google Patents
一种能减少溶血和血栓的五自由度磁悬浮离心式叶轮 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种能减少溶血和血栓的五自由度磁悬浮离心式叶轮，包括静止部件和叶轮转子，静止部件为外壳，外壳上开设有泵进口和泵出口，叶轮转子包括设置在外壳内部的叶片和圆柱形的凸台，叶片沿圆周方向均匀设置，凸台的中心处开设有圆柱形的通孔，通孔的底部沿凸台的圆周方向开设有环形凹槽，环形凹槽内安装有磁铁；外壳的下方设置有托盘，托盘内设置有第一空腔和第二空腔，第一空腔内设置有电磁线圈，第二空腔内设置有电磁驱动线圈。本发明所述的叶轮采用五自由度磁悬浮离心泵设计，相比较传统离心式叶轮，叶轮转子完全放置与泵腔体内，保证血液在封闭回路中运行，避免润滑、密封以及血液污染问题，同时发热量小，功耗低。
Description
技术领域
本发明属于医疗设备领域，尤其是涉及一种能减少溶血和血栓的五自由度磁悬浮离心式叶轮。
背景技术
严重心衰发病率逐年上升，但可供移植的心脏供体却非常少，人工心脏能有效解决供体缺乏的问题，从工作原理上课分为全人工心脏和心室辅助装置。人工心脏最重要的是叶轮，面临最大的问题是心脏泵运转过程中造成的溶血和凝血问题。
人工心脏的发展经历了搏动泵、有轴的旋转泵以及磁悬浮泵。磁悬浮泵能有效解决机械轴承对血细胞的破坏和密封问题，包括磁悬浮离心泵和磁悬浮轴流泵。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种能减少溶血和血栓的五自由度磁悬浮离心式叶轮，该叶轮采用五自由度磁悬浮设计，使用电磁线圈控制转子部件保持悬浮，使用电磁驱动线圈让转子保持旋转，相比较传统离心式叶轮，转子部件完全放置与泵腔体内，保证血液在封闭回路中运行，避免润滑、密封以及血液污染问题。对转子部件的边缘进行处理，并优化转子与泵外壳之间的距离，减少固体对血细胞的研磨，减少溶血的发生。同时在运行中能增大血液对固体壁面的冲刷，减少凝血和血栓的发生。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种能减少溶血和血栓的五自由度磁悬浮离心式叶轮，包括静止部件和叶轮转子，所述静止部件为外壳，所述外壳开设有泵进口和泵出口，所述的叶轮转子包括设置在外壳内部的叶片、圆柱形的凸台和导流罩，所述叶片沿凸台的圆周方向均匀设置，所述凸台的中心处开设有圆柱形的通孔，所述导流罩设置于通孔的上方，所述导流罩的边缘处与叶片的前缘连接，所述通孔的底部沿凸台的圆周方向开设有环形凹槽，所述环形凹槽内安装有磁铁；
所述外壳的下方设置有托盘，所述托盘内设置有多个第一空腔和多个第二空腔，所述第一空腔环绕于凸台外侧设置，第二空腔设置于凸台的下方，所述第一空腔内设置有电磁线圈，第二空腔内设置有电磁驱动线圈。
进一步的，所述叶轮转子的外轮廓与外壳之间的距离为0.2mm-10mm。
进一步的，所述凸台和叶片的边缘部分或全部为导圆或圆角。
相对于现有技术，本发明所述的能减少溶血和血栓的五自由度磁悬浮离心式叶轮具有以下优势：
(1)本发明所述的能减少溶血和血栓的五自由度磁悬浮离心式叶轮采用五自由度磁悬浮离心泵设计，相比较传统离心式叶轮，叶轮转子完全放置与泵腔体内，保证血液在封闭回路中运行，避免润滑、密封以及血液污染问题，同时发热量小，功耗低；
(2)本发明所述的能减少溶血和血栓的五自由度磁悬浮离心式叶轮对叶轮转子的边缘进行处理，并优化叶轮转子与外壳之间的距离，减少固体对血细胞的研磨，减少溶血的发生；
(3)本发明所述的能减少溶血和血栓的五自由度磁悬浮离心式叶轮在运行中，血液从凸台底部沿着凸台中心通孔向上流动，减少凝血和血栓的发生。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的能减少溶血和血栓的五自由度磁悬浮离心式叶轮的剖视图；
图2为本发明实施例所述的能减少溶血和血栓的五自由度磁悬浮离心式叶轮中叶轮转子的立体结构示意图；
图3为本发明实施例所述的能减少溶血和血栓的五自由度磁悬浮离心式叶轮中叶轮转子的底部结构示意图；
图4为本发明实施例所述的能减少溶血和血栓的五自由度磁悬浮离心式叶轮中的血液流动示意图。
附图标记说明：
1、外壳；2、泵进口；3、泵出口、4、叶片；5、凸台；6、磁铁；7、电磁线圈；8、电磁驱动线圈；9、通孔；10、环形凹槽；11、导流罩。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1-3所示，一种能减少溶血和血栓的五自由度磁悬浮离心式叶轮，包括静止部件和叶轮转子，静止部件为外壳1，外壳1开设有泵进口2和泵出口3，叶轮转子包括设置在外壳1内部的叶片4、圆柱形的凸台5，叶片4沿圆周方向均匀设置，凸台5的中心处开设有圆柱形的通孔9。为了减少内部的固体形状不配合而造成对血液的研磨和破坏，叶轮转子还包括导流罩11，导流罩11设置于通孔9的上方，导流罩11的边缘处与叶片4的前缘连接。通孔9的底部沿凸台5的圆周方向开设有环形凹槽10，环形凹槽10内安装有磁铁6，磁铁6封装在凹槽内，也可在凸台5内部开设腔体，将磁铁6封装在腔体内；
如图1所示，外壳1的下方设置有托盘，托盘内设置有多个第一空腔和多个第二空腔，第一空腔环绕于凸台5外侧设置，第二空腔设置于凸台5的下方，所述第一空腔内设置有电磁线圈7，第二空腔内设置有电磁驱动线圈8。电磁线圈7分别设置于每个第一空腔内。
该磁悬浮离心式叶轮采用无轴承技术。当电机通电后，电磁线圈7在电流作用下产生磁场，在磁场的作用下，叶轮转子稳定的悬浮于外壳1内。同时电流通过电磁驱动线圈8，在磁场作用下，叶轮转子在外壳1内旋转。在运行过程中，叶轮转子与外壳1之间没有机械接触，避免了固体部件之间相互摩擦生热而对血细胞造成破坏，减少溶血的发生。
为了进一步减少固体部件对血液的研磨，可将导流罩的外表面和内表面设置若干(1-11条)导流槽，具体的，导流槽的边缘处与导流罩11的内外表面圆滑过渡，相邻的导流槽之间形成向内凹的圆滑的曲面。该曲面的最低点与导流槽的最高点之间的垂直距离为0.2-10mm，宽度为0.3-11mm。导流槽的末端与叶轮中的叶片4圆滑连接，且导流槽沿着叶片所在的曲线向导流罩11内外表面的顶部延伸。
叶轮转子的外轮廓与外壳1之间的距离为0.2mm-10mm。凸台5的边缘部分或全部为导圆或圆角。为避免固体部件对血细胞的研磨，该离心式叶轮的叶片4和凸台5的边缘，部分或全部的做导圆或圆角处理，这在一定程度上降低溶血发生的概率。同时，该叶轮转子部分距离泵外壳1之间的距离较大，距离在0.2mm-10mm之间，能让血液有效的通过，进一步减少溶血的发生。
如图4所示，在实际运行中，叶轮转子在电磁线圈7和电磁驱动线圈8的作用下，保持在外壳1内的悬浮和旋转，当血液从进口2流入外壳1内时，由于转子转动产生的离心力，血液流向出口3，完成血液流动过程。在这个过程中，血液对旋转的转子部件有向上的浮升力作用，由于凸台5中间有圆柱形的通孔9，血液从凸台5底部沿着凸台5中心的通孔9向上流动，增加血液对凸台5底部和凸台5中心圆柱形的通孔9的冲刷，避免血液滞留在凸台5底部，减少凝血和血栓的形成。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种能减少溶血和血栓的五自由度磁悬浮离心式叶轮，其特征在于：该叶轮包括静止部件和叶轮转子，所述静止部件为外壳(1)，所述外壳(1)开设有泵进口(2)和泵出口(3)，所述的叶轮转子包括设置在外壳(1)内部的叶片(4)、圆柱形的凸台(5)和导流罩(11)，所述叶片(4)沿凸台(5)的圆周方向均匀设置，所述凸台(5)的中心处开设有圆柱形的通孔(9)，所述导流罩(11)设置于通孔(9)的上方，所述导流罩(11)的边缘处与叶片(4)的前缘连接，所述通孔(9)的底部沿凸台(5)的圆周方向开设有环形凹槽(10)，所述环形凹槽(10)内安装有磁铁(6)；
所述外壳(1)的下方设置有托盘，所述托盘内设置有多个第一空腔和多个第二空腔，所述第一空腔环绕于凸台(5)外侧设置，第二空腔设置于凸台(5)的下方，所述第一空腔内设置有电磁线圈(7)，第二空腔内设置有电磁驱动线圈(8)。
2.根据权利要求1所述的能减少溶血和血栓的五自由度磁悬浮离心式叶轮，其特征在于：所述叶轮转子的外轮廓与外壳(1)之间的距离为0.2mm-10mm。
3.根据权利要求1或2所述的能减少溶血和血栓的五自由度磁悬浮离心式叶轮，其特征在于：所述凸台(5)和叶片(4)的边缘部分或全部为导圆或圆角。
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