CN108066834B - 一种双悬浮人工心脏血泵 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种双悬浮人工心脏血泵，包括电机、密封腔体、叶轮、第一磁环和入口管，所述电机设置在所述密封腔体的正上方或者正下方，所述叶轮设置在所述密封腔体内，所述入口管与所述密封腔体的入口端相连通，所述第一磁环设置在所述密封腔体的顶部或底部，所述密封腔体包括血泵上壳体和血泵下壳体，所述血泵上壳体靠近所述叶轮的一面上设有上液力轴承槽，所述血泵下壳体靠近所述叶轮的另一面上设有下液力轴承槽，所述叶轮或者密封腔体上设有与所述第一磁环相对应的第二磁环，所述叶轮设有转子磁铁。本发明的有益效果是：实现了液力悬浮、磁悬浮双悬浮，提高了可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械，尤其涉及一种双悬浮人工心脏血泵。
背景技术
现有的离心血泵，其悬浮方式大多是采用液力悬浮和磁悬浮其中的一种悬浮方式，这样导致其抗冲击能力和可靠性明显不足。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种双悬浮人工心脏血泵。
本发明提供了一种双悬浮人工心脏血泵，包括电机、密封腔体、叶轮、第一磁环和入口管，所述电机设置在所述密封腔体的正上方或者正下方，所述叶轮设置在所述密封腔体内，所述入口管与所述密封腔体的入口端相连通，所述第一磁环设置在所述密封腔体的顶部或底部，所述密封腔体包括血泵上壳体和血泵下壳体，所述血泵上壳体靠近所述叶轮的一面上设有上液力轴承槽，所述血泵下壳体靠近所述叶轮的另一面上设有下液力轴承槽，所述叶轮或者密封腔体上设有与所述第一磁环相对应的第二磁环，所述叶轮设有转子磁铁。
作为本发明的进一步改进，所述转子磁铁包括第一磁块和第二磁块，所述第一磁块、第二磁块交替设置并绕所述叶轮一周。
作为本发明的进一步改进，所述双悬浮人工心脏血泵还包括叶轮盖板，所述叶轮盖板覆盖在所述第一磁块和第二磁块上并与所述叶轮的底面密封。
作为本发明的进一步改进，所述第二磁块包括靠近所述叶轮中心的中心磁块和远离所述叶轮中心的周向磁块。
作为本发明的进一步改进，所述第一磁块、周向磁块的磁极相反，所述中心磁块、周向磁块的磁极相反。
作为本发明的进一步改进，所述第一磁环的外径等于所述中心磁块的外径，所述第一磁环的内径等于所述中心磁块的内径。
作为本发明的进一步改进，所述入口管的口部的内壁设有导流的锥度。
作为本发明的进一步改进，所述双悬浮人工心脏血泵还包括电机壳体，所述电机安装在所述电机壳体内。
作为本发明的进一步改进，所述上液力轴承槽为螺旋形、锥形、球形、斜面中的任意一种，所述下液力轴承槽为螺旋形、锥形、球形、斜面中的任意一种。
作为本发明的进一步改进，所述密封腔体的底面设有与所述第一磁环相对应的辅助磁环，所述电机设置在所述密封腔体的入口端。
本发明的有益效果是：通过上述方案，实现了液力悬浮、磁悬浮双悬浮，提高了可靠性。
附图说明
图1是本发明一种双悬浮人工心脏血泵的剖面示意图。
图2是本发明一种双悬浮人工心脏血泵的双悬浮示意图。
图3是本发明一种双悬浮人工心脏血泵的叶轮示意图。
图4是本发明一种双悬浮人工心脏血泵的辅助磁环安装示意图。
图5是本发明一种双悬浮人工心脏血泵的电机安装示意图。
图6是本发明一种双悬浮人工心脏血泵的电机安装示意图。
图7是本发明一种双悬浮人工心脏血泵的转子磁铁的磁性布置图。
图8是本发明一种双悬浮人工心脏血泵的转子磁铁的磁性布置图。
图9是本发明一种双悬浮人工心脏血泵的转子磁铁的磁性布置图。
图10是本发明一种双悬浮人工心脏血泵的转子磁铁的磁性布置图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1至图10所示，一种双悬浮人工心脏血泵，包括电机6、密封腔体3、叶轮11、第一磁环2和入口管1，所述电机6设置在所述密封腔体3的正上方或者正下方，所述叶轮11设置在所述密封腔体3内，所述入口管1与所述密封腔体3的入口端相连通，所述第一磁环2设置在所述密封腔体3的顶部，所述密封腔体3包括血泵上壳体31和血泵下壳体32，所述第一磁环2、血泵上壳体31、叶轮11、血泵下壳体32从上至下排列且呈水平设置，所述血泵上壳体31靠近所述叶轮11的底面上设有上液力轴承槽311，所述血泵下壳体32靠近所述叶轮11的顶面上设有下液力轴承槽321，所述叶轮11或者密封腔体3上设有与所述第一磁环2相对应的第二磁环13，所述叶轮11的底部设有转子磁铁14。
如图1至图10所示，所述转子磁铁14包括第一磁块8和第二磁块，所述第一磁块8、第二磁块交替设置并绕所述叶轮11一周，所述第一磁块8、第二磁块优选为扇形。
如图1至图10所示，所述双悬浮人工心脏血泵还包括叶轮盖板7，所述叶轮盖板7覆盖在所述第一磁块8和第二磁块上并与所述叶轮11的底面焊接密封。
如图1至图10所示，所述第二磁块包括靠近所述叶轮11中心的中心磁块10和远离所述叶轮中心的周向磁块9。
如图1至图10所示，所述第一磁块8、周向磁块9的磁极相反，所述中心磁块10、周向磁块9的磁极相反。
如图1至图10所示，所述第一磁环2的外径等于所述中心磁块10的外径，所述第一磁环2的内径等于所述中心磁块10的内径。
如图1至图10所示，所述入口管1的口部的内壁设有导流的锥度。
如图1至图10所示，所述双悬浮人工心脏血泵还包括电机壳体5，所述电机6位于所述叶轮11的正下方，所述电机6通过螺栓安排在所述电机壳体5内，所述密封腔体4固定在所述电机壳体5的正上方。
如图1至图10所示，所述上液力轴承槽311为螺旋形、锥形、球形中的任意一种，所述下液力轴承槽321为螺旋形、锥形、球形中的任意一种。
如图1至图10所示，所述密封腔体3的底面设有与所述第一磁环2相对应的辅助磁环12。
如图1至图10所示，所述电机6设置在所述密封腔体3的入口端。
如图1至图10所示，入口管1是血泵的入口，用于***心脏左心室心尖，其内壁有一定的锥度，具有良好的导流效果。第一磁环2的主要作用是为叶轮11提供向上的悬浮力，安装在密封腔体3外壁的环形槽内，位于入口管1和密封腔体3上壁面之间。叶轮组件4作为整个离心泵的关键部件，位于密封腔体3内，与密封腔体3的上下壁面存在一定的间隙，如图3所示（叶轮组件4去除了叶轮盖板7），叶轮组件4主要由叶轮盖板7、第一磁块8、周向磁块9、中心磁块10和叶轮11组成。叶轮11周向分布着扇形槽和流道（四个或八个流道），流道位于扇形槽之间，这样的布局大大减小了叶轮组件4的厚度，进而减小了整个离心泵的质量。三种不同的扇形磁块安装在叶轮11的扇形槽内，其中周向磁块9和中心磁块10相组合与第一磁块8交替安装，最后用叶轮盖板7覆盖后焊接密封。密封腔体3内上下底面均加工有止推型的液力轴承槽，如螺旋形，锥形或球形，在叶轮组件4运转时为其提供止推液力悬浮力。电机6是整个离心血泵的动力元件，位于叶轮11正下方，通过螺栓安装在电机壳体5内。
如图1至图10所示，本发明提供的一种双悬浮人工心脏血泵，采用单定子和单转子，使用磁环平衡电机6对叶轮11产生的电磁力，形成磁悬浮，另外加上上液力轴承槽311、下液力轴承槽321形成液力悬浮。如图2所示，在轴向方向上，电机6产生的电磁力F2和上第二磁环产生的引力F1，作用在叶轮11上下面并保持平衡；上下腔体对叶轮11产生的液力轴承推力F5和F6保持平衡。在径向方向上，上第二磁环产生的引力F3和转子与电机6产生的引力F4，将叶轮11拉回中心位置，使得叶轮11在径向方向做被动磁悬浮。其特点是结构紧凑、可靠性高，制造工艺性较好和寿命长等优点，极具发展潜力。
本结构还有三种变形形式，如图4、图5和图6所示，相比于图1的结构，图4在密封腔体3的底面增加了一个辅助磁环12，即增加了一个向上的辅助磁力。相比于图1的结构，图5将电机6安装在密封腔体3的入口侧，第二磁环13安装在密封腔体3的下表面。相比于图5的结构，图6在入口侧增加了一个磁环。
本发明提供的一种双悬浮人工心脏血泵的工作原理为，电机6通过产生旋转磁场驱动叶轮转子旋转，将血液从入口管1泵入泵体，经过凸台导流后进入叶轮转子流道并随转子一起旋转，由于离心力的作用，血液从叶轮转子流道出口甩出，甩出的血液在蜗壳中速度慢慢降低，实现了动能向压力能的转换，最终由泵的出口泵出。
整个泵的工作过程中，最为关键的技术是悬浮技术，本发明轴向采用液力悬浮和磁悬浮相结合的悬浮方式，径向采用磁悬浮的被动悬浮方式。叶轮各扇形磁铁极性如图7所示，均采用轴向充磁方式。第一磁环2的外径和内径与中心磁块10相同，安装的极性与之相反，因而在轴向对叶轮11有一个向上的引力。扇形磁块8、周向磁块9极性N、S交替排列，电机6通电运行时，对整个叶轮11有一个向下的吸引力，而且这个引力可以通过控制***控制，进而达到控制叶轮组件4在密封腔体3中的位置，是一种主动控制的悬浮技术。此外，腔体内底面加工有止推轴承，是一种被动液力悬浮方式，其主要有两个作用：启动时可以辅助叶轮启动，减小启动电流；当磁悬浮失效时可以辅助这个血泵运行一段时间。在径向方向，当叶轮11偏移中心时，第一磁环2在径向也会对叶轮11产生一个吸引力，迫使叶轮11在径向回到中心位置，实现了叶轮11的径向被动磁悬浮。
本结构还有一种变形，如图8所示，相对于图7，只是将磁铁的磁性安装相反，第一磁环2也随之相反。此外，图9，图10为四流道的磁铁布置方式。
本发明提供的一种双悬浮人工心脏血泵具有以下优点：
1.双悬浮控制。本发明轴向采用液力悬浮和磁悬浮相结合的悬浮方式，径向采用磁悬浮被动悬浮方式，刚度可控，控制精度高，抗冲击能力强，可靠性高。
2.降低重量。磁铁安装在流道之间，大大减小了叶轮的厚度，进而减小了整个血泵的厚度，降低了重量，更有利于植入人体。
3.提高加工效率。简化结构，提高制造工艺性。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种双悬浮人工心脏血泵，其特征在于：包括电机、密封腔体、叶轮、第一磁环和入口管，所述电机设置在所述密封腔体的正上方或者正下方，所述叶轮设置在所述密封腔体内，所述入口管与所述密封腔体的入口端相连通，所述第一磁环设置在所述密封腔体的顶部，所述密封腔体包括血泵上壳体和血泵下壳体，所述血泵上壳体靠近所述叶轮的一面上设有上液力轴承槽，所述血泵下壳体靠近所述叶轮的另一面上设有下液力轴承槽，所述叶轮上设有与所述第一磁环相对应的第二磁环，所述叶轮设有转子磁铁，所述转子磁铁包括第一磁块和第二磁块，所述第一磁块、第二磁块交替设置并绕所述叶轮一周，所述第二磁块包括靠近所述叶轮中心的中心磁块和远离所述叶轮中心的周向磁块，所述第一磁环、所述第二磁环和所述转子磁铁沿所述叶轮的轴向设置，所述第一磁环朝向所述中心磁块的一侧的磁极与所述中心磁块朝向所述第一磁环的一侧的磁极相反，所述第一磁环的外径等于所述中心磁块的外径，所述第一磁环的内径等于所述中心磁块的内径，所述第一磁块和所述周向磁块的磁极相反，所述中心磁块和所述周向磁块的磁极相反。
2.根据权利要求1所述的双悬浮人工心脏血泵，其特征在于：所述双悬浮人工心脏血泵还包括叶轮盖板，所述叶轮盖板覆盖在所述第一磁块和第二磁块上并与所述叶轮的底面密封。
3.根据权利要求1所述的双悬浮人工心脏血泵，其特征在于：所述入口管的口部的内壁设有导流的锥度。
4.根据权利要求1所述的双悬浮人工心脏血泵，其特征在于：所述双悬浮人工心脏血泵还包括电机壳体，所述电机安装在所述电机壳体内。
5.根据权利要求1所述的双悬浮人工心脏血泵，其特征在于：所述上液力轴承槽为螺旋形、锥形、球形、斜面中的任意一种，所述下液力轴承槽为螺旋形、锥形、球形、斜面中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的双悬浮人工心脏血泵，其特征在于：所述密封腔体的底面设有与所述第一磁环相对应的辅助磁环。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 518000 factory building a qiugu 202, fengyeyuan industrial plant, Liuxian Er Road, Xingdong community, Xin'an street, Bao'an District, Shenzhen City, Guangdong Province Applicant after: SHENZHEN CORE MEDICAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 518000 Guangdong Shenzhen City, Shenzhen Nanshan District Taoyuan Street Li Shan Road University City Pioneer Park 1106 room Applicant before: SHENZHEN HEXIN MEDICAL DEVICES Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Country or region after: China Address after: 518000 1601, building D3, Nanshan Zhiyuan, No. 1001, Xueyuan Avenue, Changyuan community, Taoyuan Street, Nanshan District, Shenzhen, Guangdong Applicant after: Shenzhen Core Medical Technology Co.,Ltd. Address before: 518000 qiugu 202, workshop a, fengyeyuan industrial plant, Liuxian 2nd Road, Xingdong community, Xin'an street, Bao'an District, Shenzhen City, Guangdong Province Applicant before: SHENZHEN CORE MEDICAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Country or region before: China |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |