CN1343524A - 涡轮式血液泵 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种涡轮式血液泵,该泵具有:可转动配置在泵室(2)中的涡轮(5),可转动支承涡轮的轴承(9、10),被配置在壳体的外侧的电动机,转动驱动的转子(13)、设置在涡轮上的从动磁铁(12),设置在转子上的驱动磁铁(16)。通过从动磁铁和驱动磁铁对置形成磁耦合。以使作用在从动磁铁和驱动磁铁之间的磁耦合的方向相对涡轮的转动轴倾斜的状态配置从动磁铁和驱动磁铁。按照该泵可以使涡轮与转子之间磁耦合具有相当大的强度,可以减小支承涡轮的下部轴承的负载,并可减少溶血和血液滞留部等危险。

Description

涡轮式血液泵
技术领域
本发明涉及用于输送血液的血液泵，特别是涉及通过涡轮转动使血液流动的涡轮式血液泵。
背景技术
血液泵对于进行人工心肺装置中的体外血液循环是不可缺少的。作为血液泵，涡轮式泵占主流。涡轮式泵具有如下述的结构，即内部形成有泵室的外壳的中央部分具有血液导入用的入口，在其外周部具有血液流出用的出口，在泵室内配置涡轮，通过涡轮的转动将离心力、轴向力或斜向的驱动动力传给血液使其流动。
为通过电动机驱动涡轮转动，必需把配置在壳体外面的电动机的转动传递给壳体内的涡轮。作为这样的传递机构的一例，通过在壳体上形成孔、利用轴密封使转动轴从壳体外向壳体内贯通而与涡轮结合的构造是公知的。这时，由于轴密封处发热可引起血液损伤，血栓形成等而发生危险。此外，通过轴密封并不能完全使壳体内外隔绝，因而存在细菌侵入的危险。
为了解决这些问题，有人考虑采用磁耦合方法作为血液泵中涡轮和电动机结合的机构，如果利用磁耦合，还必使用为将电动机的转动传递给涡轮使驱动轴贯通壳体壁的结构。
在用于磁耦合的一般结构中，在涡轮和设置在壳体外部的转子上分别安装磁铁，并使两磁铁靠近。如果通过电动机使转子转动，则由于磁铁的吸力而使涡轮随着转子转动。
在特开平9-313600号公报中记载了具有磁耦合的涡轮式泵的一例。在该例子中，在涡轮的下部安装磁铁，在转子的上面部分安装磁铁。因此两磁铁隔着壳体的壁上下方向对置，靠作用在上下方向的磁吸引力把转子的转动传递给涡轮。在这类血液泵中，轴承负荷集中，磁铁的引力沿上下方向作用。从而使自由转动支持涡轮的下侧，因此如果想获得相当强的磁耦合力将使下侧的轴承磨损变大，使泵的性能下降，或者给泵的寿命带来负面影响。
另外，作为磁耦合的另一个例子，本发明人研究了将涡轮的磁铁和转子的磁铁沿径向对置的构造。图3示出了该例子。在图3中，壳体21具有入口21a和出口(未示出)。在壳体21的内部的泵室22中配置涡轮23，涡轮23由上部轴承24和下部轴承25可自由转动地支承。在形成在壳体21的下部中央上的凹部21b配置转子26。转子26通过与图中未示出的电动机相连而被转动驱动。在涡轮23的下部安装驱动磁铁27，以使从动磁铁27位于壳体21的凹部21a的侧壁内侧的位置。在转子26上安装驱动磁铁28，以使其位于凹部21a的侧壁外侧，因此靠通过作用在从动磁铁27和驱动磁铁28之间的径向磁吸引力把转子26的转动传递给涡轮23。
在这种血液泵中，为了获得相当大的磁耦合力，如果想把从动磁铁27与驱动磁铁28的相对的面积变得相当大，则必需两磁铁沿涡轮轴方向具有足够长度。从而使涡轮23的最外的周面23a的面积B增大。最外周面23a是圆周速度最大的部分，使这个面积增大意味着对血液的剪切刀增大，而增大剪切力将增加血球被破坏(溶血)的危险。并且在安装从动磁铁27的部分与凹部21b的侧壁之间的空间容易形成血液滞留部29，在这个区域体积变大往往导致形成血栓的危险增加，这是不可取的。
发明概述
本发明的目的是提供一种涡轮式血液泵，该泵配置在涡轮与壳体外部的转子之间磁耦合相当强，但却能减小支承涡轮的下侧轴承的负载集中，并能减少溶血和血液滞留部问题发生的危险。
本发明的涡轮式血液泵包括具有泵室、入口和排出口的壳体，在上述泵室内可转动地配置的涡轮，可转地支承上述涡轮的轴承，通过配置在上述壳体的外侧上的电动机可转动地驱动的转子、设置在上述涡轮上的从动磁铁和设置在上述转子上的驱动磁铁，还包括通过使上述从动磁铁和上述驱动磁铁隔着上述壳体壁相对形成磁耦合，通过上述磁耦合把上述转子的转动转递给上述涡轮的结构；根据作用在上述从动磁铁和驱动磁铁之间的引力的磁耦合的方向相对上述涡轮的回转轴线倾斜的方式配置从动磁铁和驱动磁铁。
按照上述结构，因为磁耦合方向倾斜可以减轻作用在涡轮与转子之间的磁吸引力对下部轴承的向下的负载，因此可以使磁耦合的强度相当强，但因为从动磁铁和驱动磁铁配置的平面是斜面，所以不增大涡轮的轴向尺寸，就可以容易使相对的面积变大。因此，使在大圆周速度下与血液接触的面积变小，从而可以减少溶血危险，并且使血液滞留部也变小，还可减少血栓形成的可能性。
在上述结构中最好使上述磁耦合的方向相对上述涡轮的回转轴线构成的角度在30°±15°的范围。
另外，最好分别设置4～8个从动磁铁和驱动磁铁，它们在以上述涡轮的回转轴为中心的圆周上大致等间隔地配置。
另外，最好是使被上述从动磁铁和上述驱动磁铁夹着的位置上的上述壳体壁相对上述涡轮的回转轴线规定角度倾斜，倾斜形成规定的角度在上述涡轮的下部和上述转子的上部形成沿着上述壳体倾斜成的壁的倾斜面，在该倾斜面上分别使上述的每个从动磁铁和驱动磁铁互相平衡对置地配置。
在上述结构中，最好形成上述转子上部的倾斜面，以便使上述转子的上部朝上述壳体变成为凸形状。
在上述结构中最好是上述涡轮具有多个叶片和安装在该叶片下部上的大致呈圆环状的环状连接部，在上述环状连接部的下面形成上述倾斜面，并固定上述从动磁铁。
附图图面简要说明
图1是本发明实施方式中的涡轮式血液泵的剖视图。
图2A是图1的涡轮式血液泵的转子平面图，图2B是其主视图。
图3是作为磁耦合一例的涡轮式血液泵的剖视图。
具体实施方式
图1是本发明的—实施方式中的涡轮式血液泵的剖视图。1是壳体，它具有用于流过血液的泵室2。在壳体1上形成与泵室2的上部连通的入口3，与泵室2的侧部连通的出口4。在泵室2内配置涡轮5。涡轮5具有六个叶片6、转动轴7和圆环状连接部8。叶片6的中心部与转动轴7结合，周缘部与环状连接部8结合。转动轴7被设置在壳体1上的上部轴承9和下部轴承10可自由转动地支承。在环状连接部8上设置磁铁壳体11，在磁铁壳体11上埋设并固定从动磁铁12。从动磁铁12是圆柱状，六个从动磁铁沿环状连接部8的圆周方向以一定间隔配置。
在壳体1的下部配置转子13，转子13具有互相连接的驱动轴14和大致呈圆柱形的磁耦合部15。驱动轴14在被可自由转动地支承的同时通过与未示出的电动机等的转动驱动源相连接被转动地驱动。另外，转子13和壳体1以使图中未示出的相互位置关系保持不变的状态相连接。在磁耦合部15的上面部分上固定埋设驱动磁铁16。如图2A的转子13的平面图所示，驱动磁铁16是圆柱状，六个驱动磁铁沿周方向以一定间隔配置。
驱动磁铁16隔着壳体1的壁与从动磁铁12呈相对的位置关系配置。因此转子13与涡轮5处在磁耦合的状态。借助磁耦合通过使转子13转动驱动转动涡轮5。
如图1所示，设置有从动磁铁12的环状连接部8的下表面相对转轴7不垂直，而是具有规定角度的倾斜面。同样，设置有驱动磁铁16的磁铁耦合部15的上表面也是倾斜面。从动磁铁12和驱动部磁铁16在相对涡轮5的转动轴倾斜的面上形成磁耦合。
这样一来，因为形成磁耦合的表面倾斜，而使作用在涡轮5与转子13之间的磁吸引力沿相对涡轮的转轴倾斜方向产生，结果可以减少下部轴承10朝下的负载，从而可以减轻下部轴承10的磨损，磁耦合强度容易变成相当强。
并且与使磁吸力沿图3所示的径向作用的结构相比，由于从动磁铁12和驱动磁铁16配置的面是倾斜面，而不使环状连接部8的外周面的轴向尺寸变大，就可以使纵动磁铁12与驱动磁铁16的相对的面积变大。从而使在大的圆周速度下与血液接触的最外周部分的表面积变小，可以减少溶血的危险，并且还使形成在环状连接部8的内周面和壳体1的内侧上的血液滞留部17变小，从而可以减少血栓形成的可能性。
磁耦合的方向在图2B中用与磁耦合部15的上部倾斜面垂直的直线M表示，直线Y是转动轴线。磁耦合的方向M相对转动轴线Y形成的角度X被设定在30°±15°的范围内。如果在这个范围内，就可以在取得折衷后获得上述效果。如果比这个范围大，将引起径向磁耦上的问题，即导致圆周速度大的外周部分的表面积增加，这是不可取的。如果比这个范围小，就引起上下方向磁耦合上的问题，即引起下部轴承部10的负载增加，也是不可取的。
倾斜面最好由使转子13的磁耦合部15形成向上凸起的形状构成。与相反的形状相比，可以使其与涡轮5之间形成的空间变小，从而可以实现泵的小型化。
关于从动磁铁12和驱动磁铁16在相对的面上的各个磁铁的大小，最好是使驱动磁铁16的直径比从动磁铁12的直径大。即最好使各驱动磁铁16的相对面的面积比各从动磁铁12的相对面的面积大，从而有效地通过磁耦合传递转矩。
沿圆周方向配置从动磁铁12和驱动磁铁16的个数，如超过12个，则因磁铁的间隔过于拥挤，不容易转动，最好是沿圆周方向配置4～8个。通过把从动磁铁的个数设定在这个范围，可以在驱动力和稳定性方面获得最佳效果。

Claims (6)

1.一种涡轮式血液泵，包括具有泵室、入口和排出口的壳体，在上述泵室内可转动地配置的涡转，可转动地支承上述涡轮的轴承，通过配置在上述壳体的外侧上的电动机可转动地驱动的转子、设置在上述涡轮上的从动磁铁和设置在上述转子上的驱动磁铁，还包括通过使上述从动磁铁和上述驱动磁铁隔着上述壳体壁相对形成磁耦合，通过上述磁耦合把上述转子的转动转递给上述涡轮的结构；其特征在于：上述从动磁铁和驱动磁铁以使根据作用在上述从动磁铁和驱动磁铁之间的引力的磁耦合的方向相对上述涡轮的回转轴线倾斜的方式配置。
2.根据权利要求1所述的涡轮式血液泵，其特征在于上述磁耦合的方向相对上述涡轮的回转轴线构成的角度在30°±15°的范围。
3.根据权利要求1所述的涡轮式血液泵，其特征在于上述从动磁铁和上述驱动磁铁分别设置4～8个，他们在以上述涡轮的回转轴为中心的圆周上大致等间隔地配置。
4.根据权利要求1所述的涡轮式血液泵，其特征在于使被上述从动磁铁和上述驱动磁铁夹着的上述壳体壁相对上述涡轮的回转轴线以规定的角度倾斜，在上述涡轮的下部和上述转子的上部形成沿着上述壳体倾斜成的壁的倾斜面，在该倾斜面上分别使上述的每个从动磁铁和驱动磁铁互相平衡对置地配置。
5.根据权利要求4所述的涡轮式血液泵，其特征在于形成上述转子上部的倾斜面，以便使上述转子的上部朝上述壳体变成为凸形状。
6.根据权利要求5所述的涡轮式血液泵，其特征在于上述涡轮具有多个叶片和安装在该叶片下部上的大致呈圆环状的环状连接部，在上述环状连接部的下面形成上述倾斜面，并固定上述从动磁铁。
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