專利名稱：磁力與流體動壓混合懸浮的人工心臟血液泵的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種輔助心臟內血液流動的血液泵，尤指一種磁力與流體動 壓混合懸浮的人工心臟血液泵。
技術背景人工心臟主要有心室輔助血液泵和全人工心臟，從泵血原理分主要有葉 輪泵和搏動泵。由于葉輪血泵具有體積小、效率高等特點，所以，葉輪血泵 是目前人工心室輔助治療裝置的研究熱點。傳統(tǒng)葉輪泵，由于旋轉部件的潤 滑和密封對血泵的壽命和血液兼容性造成影響，現階段國際上主要流行的解 決方案是使用無需潤滑的軸承、運用磁懸浮轉子或液浮轉子。但是，如外軸承式人工心臟血液泵(專利號200610002894 )解決了上述密封和潤滑問題， 但是其原理上泵血效率低，大比例的能源浪費會成為其難走上臨床的障礙； 磁懸浮轉子血泵(申請?zhí)?0071003997L7)直徑大、剪切力大，對于血液有 形成分，特別是血紅細胞的破壞相當大，由此造成的溶血性能問題無法克服， 其軸流式實施例由于間隙過小，無法達到血泵的供血流量要求；液動壓軸承 血泵(US2004236420A1)，形狀復雜，死角過多、液浮結構面積大，使血液 接觸異物時間大，增加了血栓產生的機會。 發(fā)明內容本發(fā)明的目的是提供一種磁力與流體動壓混合懸浮人工心臟血液泵，以 解決人工心臟血液泵潤滑問題、形狀復雜、血液破壞嚴重等問題。為了實現上述目的，本發(fā)明采取了如下技術方案。 一種磁力與流體動壓 混合懸浮的人工心臟血液泵，由含有電機定子8的外殼7套在含有頭支撐組 件l、轉子組件、尾支撐組件15的內殼9上構成，其特征在于轉子組件、 頭支撐組件1和尾支撐組件15裝配在圓柱形內殼9中，轉子組件撐架在頭支 撐組件1和尾支撐組件15之間，從而構成血液動壓懸浮結構；其中，所述的頭支撐組件1的中心為頭部血液動壓懸浮錐軸承2;所述的轉子組件依次由 頭部血液動壓懸浮錐3、葉輪6、尾部永磁軸承內環(huán)IO、尾部血液動壓懸浮錐13構成；所述的尾支撐組件15的中心為尾部血液動壓懸浮錐軸承14，且 軸承外側嵌有尾部永磁軸承外環(huán)12。尾部永磁軸承內環(huán)10和尾部永磁軸承 外環(huán)12組成的尾部動磁懸浮結構，使血泵轉子組件在高速旋轉時可以實現動態(tài)自動平衡。本裝置為了便于放置于血管中，本裝置的外殼7為圓柱形，與內殼9形 成夾層，電機定子8位于夾層內，外殼7—端通過側板與內殼9密封連接， 另一端通過端蓋11與內殼9密封連接。為了使血液流動平穩(wěn)，在本裝置的頭支撐組件1和尾支撐組件15中，在 頭部血液動壓懸浮錐軸承2周圍和尾部血液動壓懸浮錐軸承14周圍均設置有 均勻陣列分布的頭部導流葉片5和尾部導流葉片16，其中尾部導流葉片16 采用與葉輪6旋轉方向相反的螺旋狀葉片；另外，在尾支撐組件15的尾部，即在軸承后面，設置有尾導流錐n。為了使血液受到較小的破壞，轉子組件中的葉輪6的輪軸直徑比較小， 且葉輪6中葉片的厚度比較小。為了易于產生動壓液懸浮層，且不影響血液流動，在轉子組件中的頭部 血液動壓懸浮錐3和尾部血液動壓懸浮錐13的錐面上分別開有雙螺旋結構的 頭部血液動壓懸浮錐血液槽18和尾部血液動壓懸浮錐血液槽19，并且頭部 血液動壓懸浮錐血液槽18和尾部血液動壓懸浮錐血液槽19的螺旋方向相反。本發(fā)明的有益效果是1)由于本發(fā)明為磁力與流體動壓混合懸浮軸承， 所以，軸承便于潤滑，無磨損，且軸承的運轉更加穩(wěn)定、可靠。2)本裝置中 血液受到的剪切力比較小，對血紅細胞的破壞小，使溶血機會減少。3)由于 本發(fā)明的支撐組件為環(huán)形和錐形，且葉輪6的輪軸直徑易于做得足夠小，葉 輪6中葉片的厚度易于做得足夠薄，因此便于加工制造、安裝，且制造成本 低。4)本發(fā)明的結構簡單、無流場死角，因此不易產生血栓。


圖1為本發(fā)明磁力與流體動壓混合懸浮人工心臟血液泵結構示意2為頭部血液動壓懸浮錐與頭部血液動壓懸浮動壓懸浮錐軸承配合示意圖 圖3頭部血液動壓懸浮錐血液槽形狀示意4為尾部血液動壓懸浮錐與尾部血液動壓懸浮錐軸承配合示意5尾部血液動壓懸浮錐血液槽形狀示意6為尾部永磁軸承內環(huán)、尾部永磁軸承外環(huán)的相對關系示意中1、頭支撐組件，2、頭部血液動壓懸浮錐軸承，3、頭部血液動壓 懸浮錐，4、過盈連接軸，5、頭部導流葉片，6、轉子組件，7、外殼，8、電 機定子，9、內殼，10、尾部永磁軸承內環(huán)，11、端蓋，12、尾部永磁軸承外 環(huán)，13、尾部血液動壓懸浮動壓懸浮錐，14、尾部血液動壓懸浮動壓懸浮錐 軸承，15、尾支撐組件，16、尾部導流葉片，17、尾導流錐。18、頭部血液 動壓懸浮錐血液槽，19、尾部血液動壓懸浮錐血液槽。
具體實施方式
如圖1所示，本發(fā)明公開的磁力與流體動壓混合懸浮人工心臟血液泵主要 包括外殼7和內殼9兩部分，外殼7和內殼9皆為圓筒狀，采用醫(yī)用鈦合金 TC4材料制作。外殼7套在內殼9外形成夾層，夾層內放置電機定子8;外 殼7 —端用環(huán)形側板與內殼9密封連接，另一端通過環(huán)形端蓋11與內殼9 密封連接。內殼9依次放置頭支撐組件1、轉子組件和尾支撐組件15，轉子 組件撐架在頭支撐組件1和尾支撐組件15之間。其中，頭支撐組件1由頭部 血液動壓懸浮錐軸承2和頭部導流葉片5構成，頭部血液動壓懸浮錐軸承2 位于頭支撐組件1的中心；頭部導流葉片5均勻排列于頭部血液動壓懸浮錐 軸承2的外圍；軸承與內殼9間有使血液流通的孔道。轉子組件依次由頭部 血液動壓懸浮錐3、葉輪6、尾部永磁軸承內環(huán)IO、尾部血液動壓懸浮錐13 構成，以上各部件由通過各部件中心的過盈連接軸4依次連接為一體；在頭 部血液動壓懸浮錐3和尾部血液動壓懸浮錐13的錐面上分別開有螺旋狀的頭部血液動壓懸浮錐血液槽18和尾部血液動壓懸浮錐血液槽19，且頭部血液動壓懸浮錐血液槽18和尾部血液動壓懸浮錐血液槽19的螺旋方向相反；如圖3、圖5;轉子組件中的葉輪6內按常規(guī)方式均勻嵌有永磁體，當電極定子 與電源接通時與電極定子作用使轉子組件轉動；轉子組件中的葉輪6采用醫(yī) 用鈦合金TC4材料制作，葉輪6的輪軸直徑小于葉輪6本身直徑的一半，且 葉輪6中葉片的厚度不超過1毫米。尾支撐組件15由尾部血液動壓懸浮錐軸 承14、尾部永磁軸承外環(huán)12、尾部導流葉片16和尾導流錐17組成，尾部血 液動壓懸浮錐軸承14位于尾支撐組件15的中心，在尾部血液動壓懸浮錐軸 承14的外側嵌套有尾部永磁軸承外環(huán)12;尾部導流葉片16均勻排列于尾部 血液動壓懸浮錐軸承14的外圍，且軸承的后面為尾導流錐17，軸承與內殼9 間有使血液流通的孔道。本發(fā)明介紹的由頭支撐組件1和尾支撐組件15構成的血液動壓懸浮結構 以及由尾部永磁軸承內環(huán)10和尾部永磁軸承外環(huán)12組成的尾部磁懸浮結構， 使血泵轉子組件在高速旋轉時可以實現動態(tài)自動平衡。接通電機定子電源后， 本發(fā)明介紹的頭部血液動壓懸浮錐3在轉動時將血液沿其導流槽推進到頭部 血液動壓懸浮錐軸承2內部并產生高壓區(qū)，血液再沿頭部血液動壓懸浮錐3 與頭部血液動壓懸浮錐軸承2之間的間隙流出，在此產生動壓液懸浮層(如 圖2)，該動壓液懸浮層對轉子組件產生軸向及徑向的懸浮力；同樣的，尾 部血液動壓懸浮錐13在轉動時將血液沿其導流槽推進到尾部血液動壓懸浮 錐軸承14內部并產生高壓區(qū)，血液再沿尾部血液動壓懸浮錐13與尾部血液 動壓懸浮錐軸承14之間的間隙流出，在此產生動壓液懸浮層(如圖4)，該 動壓液懸浮層對轉子組件產生軸向及徑向的懸浮力；本發(fā)明介紹的尾部永磁 軸承內環(huán)10與尾部永磁軸承外環(huán)12 (如圖6)，反向充磁，其作用在于血泵 系統(tǒng)啟動前產生向前的軸向磁力，使轉子組件在該力的作用下被推向頭部， 使得頭支撐組件1間隙小容易在啟動過程中的低轉速狀態(tài)下形成動壓液懸浮 層，使轉子組件快速實現懸浮，當在啟動后，轉子組件受到的向前的軸向血液流作用力和軸向磁力，造成尾支撐組件15的間隙變大，此時通過尾部永磁軸承內環(huán)10和尾部永磁軸承外環(huán)12在高速相對旋轉運動狀態(tài)下在徑向和軸 向產生永磁懸浮軸承力，彌補尾支撐組件15因間隙變大造成的液浮力損失。本裝置工作時，血液首先流經頭部導流葉片5，然后流到轉子組件處， 轉子組件在電機定子8的作用下，通過葉輪6的旋轉，將血液向后推進，血 液流經尾支撐組件15，由尾部導流葉片16和尾導流錐17整流后流出內殼9。本發(fā)明的頭支撐組件1、尾支撐組件15、尾部永磁軸承內環(huán)10和尾部永 磁軸承外環(huán)12的直徑可以做得很小，因此剪切力小，使溶血機會減少；本發(fā) 明中的各部件也便于加工制造和安裝；并且本發(fā)明中的軸承便于潤滑。8
權利要求
1.一種磁力與流體動壓混合懸浮的人工心臟血液泵，由含有電機定子8的外殼7套在含有頭支撐組件1、轉子組件、尾支撐組件15的內殼9上構成，其特征在于轉子組件、頭支撐組件1和尾支撐組件15裝配在圓柱形內殼9中，轉子組件撐架在頭支撐組件1和尾支撐組件15之間；其中，所述的頭支撐組件1的中心為頭部血液動壓懸浮錐軸承2；所述的轉子組件依次由頭部血液動壓懸浮錐3、葉輪6、尾部永磁軸承內環(huán)10、尾部血液動壓懸浮錐13構成；所述的尾支撐組件15的中心為尾部血液動壓懸浮錐軸承14，且軸承外側嵌有尾部永磁軸承外環(huán)12。
2. 根據權利要求1所述的磁力與流體動壓混合懸浮的人工心臟血液泵，其 特征在于所述的外殼7為圓柱形，與內殼9形成夾層，電機定子8位 于夾層內，外殼7—端通過側板與內殼9密封連接，另一端通過端蓋U 與內殼9密封連接。
3. 根據權利要求1或2所述的磁力與流體動壓混合懸浮的人工心臟血液泵， 其特征在于所述的頭支撐組件1中，在頭部血液動壓懸浮錐軸承2周圍 均勻陣列分布的有頭部導流葉片5。
4. 根據權利要求3所述的磁力與流體動壓混合懸浮的人工心臟血液泵，其 特征在于所述的頭支撐組件1的頭部導流葉片5和中心的頭部血液動 壓懸浮錐軸承2為一體結構。
5. 根據權利要求1所述的磁力與流體動壓混合懸浮的人工心臟血液泵，其 特征在于所述的轉子組件中的頭部血液動壓懸浮錐3、葉輪6、尾部永 磁軸承內環(huán)10、尾部血液動壓懸浮錐13通過中心的過盈連接軸4依次連 接為一體。
6. 根據權利要求1或5所述的磁力與流體動壓混合懸浮的人工心臟血液泵， 其特征在于所述的葉輪6的輪軸直徑小于葉輪6本身直徑的一半，且 葉輪6中葉片的厚度不超過1毫米。
7. 根據權利要求1或5所述的磁力與流體動壓混合懸浮的人工心臟血液泵， 其特征在于所述的轉子組件中的葉輪6內均勻嵌有永磁體。
8. 根據權利要求1或5所述的磁力與流體動壓混合懸浮的人工心臟血液泵， 其特征在于所述的轉子組件中的頭部血液動壓懸浮錐3和尾部血液動 壓懸浮錐13的錐面上分別開有雙螺旋結構的頭部血液動壓懸浮錐血液槽18和尾部血液動壓懸浮錐血液槽19，并且頭部血液動壓懸浮錐血液槽18 和尾部血液動壓懸浮錐血液槽19的螺旋方向相反。
9. 根據權利要求1或2所述的磁力與流體動壓混合懸浮的人工心臟血液泵， 其特征在于所述的尾支撐組件15在尾部血液動壓懸浮錐軸承14周圍 均勻陣列分布的有與葉輪6旋轉方向相反的螺旋狀尾部導流葉片16，且 在軸承后面設置有尾導流錐17。
10. 根據權利要求9所述的磁力與流體動壓混合懸浮的人工心臟血液泵，其 特征在于..所述的尾支撐組件15的尾部血液動壓懸浮錐軸承14、尾部導 流葉片16、尾導流錐17為一體結構。
全文摘要
一種磁力與流體動壓混合懸浮的人工心臟血液泵，涉及一種輔助心臟內血液流動的血液泵，尤指一種磁力與流體動壓混合懸浮的人工心臟血液泵。該血液泵由含有電機定子8的外殼7套在含有頭支撐組件1、轉子組件、尾支撐組件15的內殼9上構成，其特征在于轉子組件、頭支撐組件1和尾支撐組件15裝配在圓柱形內殼9中，轉子組件撐架在頭支撐組件1和尾支撐組件15之間；其中，所述的頭支撐組件1的中心為頭部血液動壓懸浮錐軸承2；所述的轉子組件依次由頭部血液動壓懸浮錐3、葉輪6、尾部永磁軸承內環(huán)10、尾部血液動壓懸浮錐13構成；所述的尾支撐組件15的中心為尾部血液動壓懸浮錐軸承14，且軸承外側嵌有尾部永磁軸承外環(huán)12。本裝置中血液受到的剪切力比較小，對血紅細胞的破壞小，使溶血機會減少。
文檔編號A61M1/10GK101244296SQ20081010238
公開日2008年8月20日 申請日期2008年3月21日 優(yōu)先權日2008年3月21日
發(fā)明者喬愛科, 劉有軍, 宇 常 申請人:北京工業(yè)大學