專利名稱：采用被動懸浮軸承的可植入式血泵的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療器械，尤其是涉及一種采用被動懸浮軸承的可植入式血泵。
背景技術：
機械式血泵是全球范圍內認可的治療晚期心肌衰竭的有效裝置。從1953年 Dr. John Gibbon成功將他研制的人工心肺機應用到臨床發(fā)展到目前世界上有多家血泵制 造公司，機械式血泵在技術上的變革也經歷了從模擬自然心臟的搏動式到反自然規(guī)律的連 續(xù)流動旋轉式。旋轉式血泵從被證實可以用作心臟輔助到目前成為人工心臟的主流發(fā)展方 向大致經歷的三代的技術革新第一代從1965年到1990年，主要為機械軸密封式血泵，以 體外輔助循環(huán)為目標，代表性裝置有Biopump BP-80，Hemopump，Kyocera Gyro等；第二代從 1990年到2000年，大多采用接觸式軸承并采用無密封結構，以植入人體進行心臟輔助為目 標，代表性裝置有MicroMed公司的DeBakey VAD， Jarvik 2000， Thoratec公司的HeartMate II等；第三代從2000年至今，主要為采用非接觸式軸承的血泵，以10年植入體內進行輔 助循環(huán)為目標的磁懸浮式或液力懸浮式血泵，代表產品有Thoratec公司的HeartMateIII， WorldHeart公司的Levacor VAD， Arrow公司的CorAide， VentraCor公司的VentrAssist 等。第三代血泵由于沒有機械軸承或者接觸軸承，因此在長期植入時，可以避免材料的磨 損，從而降低血栓和溶血發(fā)生的概率，成為世界各國競相研究的熱點。
磁懸浮式血泵(例如參見美國專利US6716157B2和美國專利US6264635B1)已 被成功地應用于臨床，但磁懸浮式血泵需要復雜的機械結構，控制方法復雜并且為了保持 轉子的懸浮還需要消耗額外的能量，因此，體積大、功耗高成為制約磁懸浮式血泵發(fā)展的瓶 頸。液力懸浮式血泵或永磁磁浮血泵因具有無需主動控制且結構簡單、體積小、功耗小、抗 沖擊能力強等特點被認為是可植入式第四代血泵。本發(fā)明是采用被動懸浮的液力懸浮與永 磁磁浮相結合軸承型式的可植入式血泵。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種采用被動懸浮軸承的可植入式血泵。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案是 本發(fā)明包括中心開有泵進口的泵上殼和泵下殼、T形轉子、懸浮永磁外環(huán)和懸浮永 磁內環(huán)、驅動永磁磁環(huán)和驅動電磁線圈；將內孔中開有引流槽的T形轉子嵌入到泵上殼和 泵下殼之間，T形轉子的大端為4、6或8片有傾角的葉片構成的葉輪，泵下殼內壁四周嵌有 驅動電磁線圈，泵下殼內壁的驅動電磁線圈上下對稱嵌有懸浮永磁外環(huán)，T形轉子外圈四周 嵌有驅動永磁磁環(huán)，T形轉子外圈的驅動永磁磁環(huán)上下對稱嵌有懸浮永磁內環(huán)，泵下殼上的 懸浮永磁外環(huán)和驅動電磁線圈與T形轉子上的懸浮永磁內環(huán)和驅動永磁磁環(huán)一一對應，泵 上殼和泵下殼上部連接處為泵出口，泵下殼設有泵接線管；與T形轉子小端相對應的下泵 殼的底面為有傾角的4、6或8片凸起結構；血液從泵進口處流入， 一路血液通過T形轉子 的旋轉從泵出口處流出，另一路血液通過上泵殼的內表面與T形轉子的葉輪上下表面的間隙，泵下殼的內表面與T形轉子側面，泵下殼與T形轉子的小端面的間隙以及T形轉子內孔 形成一個封閉的回路，與入口處的血液匯合。 所述T形轉子的葉片，每片上表面沿葉輪旋轉方向上的厚度均逐漸變小，葉輪頂 面與水平線之間的夾角a為0.2° 0.5° 。每片下表面沿葉輪旋轉方向上的厚度均逐漸 變小，葉輪底面與水平線之間的夾角13為0.2° 0.5° 。 所述泵下殼的凸起結構，每片沿葉輪旋轉方向上的厚度均逐漸變大，泵下殼凸起 上表面與泵下殼內壁底面之間的夾角Y為O. 2° 0. 5° 。 所述的T形轉子的內孔引流槽為四頭等螺距螺旋引流槽，等螺距螺旋引流槽從T
形轉子的小端面等距向上順時針的開設。 本發(fā)明具有的有益效果是 由于采用了被動懸浮的液力懸浮與永磁懸浮相結合的軸承結構，在長期保持軸承 性能的同時，能夠保證軸承磨損少，發(fā)熱量小，功耗小，抗沖擊能力強，使得心室輔助的結構 簡單、體積小并且避免了復雜控制系統(tǒng)的設計，減少了血泵的能量輸入，有效的減少血泵的 附加重量，有利于血泵向輕型化、便攜式方向發(fā)展。
圖1是本發(fā)明的結構原理示意圖。 圖2是本發(fā)明的整體結構示意圖。 圖3是本發(fā)明的T形轉子結構原理圖。 圖4是圖3T形轉子單葉片結構示意圖。 圖5是圖3T形轉子結構俯視圖。 圖6是下泵殼俯視圖。 圖7是圖6下泵殼側視圖。 圖8是圖6下泵殼底部結構示意圖。 圖9是徑向懸浮原理示意圖。 圖10是軸向懸浮原理示意圖。 圖11是圖10軸向底部懸浮原理示意圖。 圖12是圖10軸向頂部葉輪懸浮原理示意圖。 圖13是本發(fā)明流體運動原理圖。 圖中1、泵上殼，1A、泵上殼內壁，2、 T形轉子，2A、葉片側面，2B、葉片頂面，2C、葉 片底面，2D、等螺距螺旋引流槽，3、泵出口，4、懸浮永磁外環(huán)，5、泵下殼，5A、泵下殼凸起上表 面，5B、泵下殼內壁底面，5C、泵下殼內壁凹面，6、懸浮永磁內環(huán)，7、驅動永磁磁環(huán)，8、驅動電 磁線圈，9、 T形轉子內孔，10、泵進口， 11、泵接線管。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。 如圖1所示，本發(fā)明包括包括中心開有泵進口 10的泵上殼1和泵下殼5、T形轉子 2、懸浮永磁外環(huán)4和懸浮永磁內環(huán)6、驅動永磁磁環(huán)7和驅動電磁線圈8 ;將內孔中開有引 流槽的T形轉子2嵌入到泵上殼1和泵下殼5之間，T形轉子2的大端為4、6或8片有傾角
4的葉片構成的葉輪，泵下殼5內壁四周嵌有驅動電磁線圈8，泵下殼5內壁的驅動電磁線圈 8上下對稱嵌有懸浮永磁外環(huán)4，T形轉子2外圈四周嵌有驅動永磁磁環(huán)7，T形轉子2外圈 的驅動永磁磁環(huán)7上下對稱嵌有懸浮永磁內環(huán)6，泵下殼5上的懸浮永磁外環(huán)4和驅動電磁 線圈8與T形轉子2上的懸浮永磁內環(huán)6和驅動永磁磁環(huán)7 —一對應，泵上殼1和泵下殼 5上部連接處為泵出口 3，泵下殼5設有泵接線管11 ;與T形轉子2小端相對應的下泵殼5 的底面為有傾角的4、6或8片凸起結構；血液從泵進口 10處流入，一路血液通過T形轉子 2的旋轉從泵出口 3處流出，另一路血液通過上泵殼1的內表面與T形轉子2的葉輪上下表 面的間隙，泵下殼5的內表面與T形轉子2側面，泵下殼5與T形轉子2的小端面的間隙以 及T形轉子內孔9形成一個封閉的回路，與入口處的血液匯合。所述的泵上殼1和泵下殼 5，兩部分構件之間的接合面為平面，連接方式采用螺釘緊固。 如圖2所示，所述本發(fā)明整體結構示意圖。泵的接線管ll為圓臺形出口與下泵殼 5連成一體，從連接處到接線管11的出口端面管徑逐漸變小。 如圖3和圖4所示，所述T形轉子2的葉片，每片上表面沿葉輪旋轉方向上的厚度 均逐漸變小，葉片頂面2B與水平線之間的夾角a為0.2° 0. 5° 。每片下表面沿葉輪旋 轉方向上的厚度均逐漸變小，葉片底面2C與水平線之間的夾角13為0.2° 0.5° 。
如圖5所示，所述的T形轉子2的內孔9引流槽為四頭等螺距螺旋引流槽2D，等螺 距螺旋引流槽2D從T形轉子2的小端面等距向上順時針的開設。 如圖6 圖8所示，分別為泵下殼5的俯視圖、側視圖以及底面圖。所述泵下殼5 的凸起結構，每片沿葉輪旋轉方向上的厚度均逐漸變大，泵下殼5凸起上表面5A與泵下殼 內壁底面5B之間的夾角Y為O. 2° 0. 5° 。 如圖9所示，所述血泵的徑向懸浮原理圖，泵下殼5內壁的驅動電磁線圈8上下對 稱嵌有懸浮永磁外環(huán)4， T形轉子2外圈的驅動永磁磁環(huán)7上下對稱嵌有懸浮永磁內環(huán)6， 泵下殼5上的懸浮永磁外環(huán)4和T形轉子2上的懸浮永磁內環(huán)6構成一對耦合的永磁懸浮 磁環(huán)，在徑向上產生力F1和F2，起到了徑向懸浮的作用，即當T形轉子2偏離穩(wěn)定中心向右 運動時，在增大的永磁懸浮力Fl的作用下，T形轉子2被驅使向左偏移；當T形轉子2偏離 穩(wěn)定中心向左運動時，在增大的永磁懸浮力F2的作用下，T形轉子2被驅使向右偏移，從而 使T形轉子2在徑向上處于動態(tài)平衡中。 如圖10 圖12所示，圖10為血泵的軸向懸浮原理圖，圖11和圖12為軸向懸浮 局部示意圖，在血泵的上殼內壁1A與葉片頂面2B，葉片底面2C與泵下殼內壁凹面5C，T形 轉子2底面與泵下殼凸起上表面之間分別形成軸向的液膜，起到了軸向懸浮的作用，使T形 轉子2在力F3、 F4、 F5的支撐下在一種不斷變化的動平衡中，即當T形轉子2偏移穩(wěn)定中 心向上時，在血泵的上殼內壁1A與葉片頂面2B之間形成的液膜力F3會相應的增大驅使T 形轉子向下運動；當T形轉子2偏移穩(wěn)定中心向下時，葉片底面2C與泵下殼內壁凹面5C， T形轉子2底面與泵下殼凸起上表面之間分別形成的液膜力F4、F5會增大從而驅使T形轉 子向上運動，最終保持T形轉子2在泵內穩(wěn)定懸浮。 如圖13所示，所述血泵流體運動原理圖。T形轉子2轉動過程中，一路血液通過T 形轉子的旋轉從泵出口 3泵出形成主流道，另一路血液在進出口壓差及T形轉子等螺距螺 旋引流槽2D引流作用下，通過上泵殼1的內表面與T形轉子2的葉輪上下表面的間隙，泵 下殼5的內表面與T形轉子2側面，泵下殼5與T形轉子2的小端面的間隙以及T形轉子內孔9形成一個封閉的回路，與入口處的血液匯合，形成具有被動懸浮支撐T形轉子作用的 副流道。
權利要求
一種采用被動懸浮軸承的可植入式血泵，其特征在于包括中心開有泵進口(10)的泵上殼(1)和泵下殼(5)、T形轉子(2)、懸浮永磁外環(huán)(4)和懸浮永磁內環(huán)(6)、驅動永磁磁環(huán)(7)和驅動電磁線圈(8)；將內孔中開有引流槽的T形轉子(2)嵌入到泵上殼(1)和泵下殼(5)之間，T形轉子(2)的大端為4、6或8片有傾角的葉片構成的葉輪，泵下殼(5)內壁四周嵌有驅動電磁線圈(8)，泵下殼(5)內壁的驅動電磁線圈(8)上下對稱嵌有懸浮永磁外環(huán)(4)，T形轉子(2)外圈四周嵌有驅動永磁磁環(huán)(7)，T形轉子(2)外圈的驅動永磁磁環(huán)(7)上下對稱嵌有懸浮永磁內環(huán)(6)，泵下殼(5)上的懸浮永磁外環(huán)(4)和驅動電磁線圈(8)與T形轉子(2)上的懸浮永磁內環(huán)(6)和驅動永磁磁環(huán)(7)一一對應，泵上殼(1)和泵下殼(5)上部連接處為泵出口(3)，泵下殼(5)設有泵接線管(11)；與T形轉子(2)小端相對應的下泵殼(5)的底面為有傾角的4、6或8片凸起結構；血液從泵進口(10)處流入，一路血液通過T形轉子(2)的旋轉從泵出口(3)處流出，另一路血液通過上泵殼(1)的內表面與T形轉子(2)的葉輪上下表面的間隙，泵下殼(5)的內表面與T形轉子(2)側面，泵下殼(5)與T形轉子(2)的小端面的間隙以及T形轉子內孔(9)形成一個封閉的回路，與入口處的血液匯合。
2. 根據權利要求l所述的一種采用被動懸浮軸承的可植入式血泵，其特征在于所述T 形轉子(2)的葉片，每片上表面沿葉輪旋轉方向上的厚度均逐漸變小，葉輪頂面(2B)與水 平線之間的夾角a為0.2° 0.5° 。每片下表面沿葉輪旋轉方向上的厚度均逐漸變小， 葉輪底面(2C)與水平線之間的夾角13為O. 2° 0. 5° 。
3 根據權利要求1所述的一種采用被動懸浮軸承的可植入式血泵，其特征在于所 述泵下殼(5)的凸起結構，每片沿葉輪旋轉方向上的厚度均逐漸變大，泵下殼凸起上表面 (5A)與泵下殼內壁底面(5B)之間的夾角Y為O. 2° 0. 5° 。
4. 根據權利要求1所述的一種采用被動懸浮軸承的可植入式血泵，其特征在于所述 的T形轉子(2)的內孔(9)引流槽為四頭等螺距螺旋引流槽(2D)，等螺距螺旋引流槽(2D) 從T形轉子(2)的小端面等距向上順時針的開設。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用被動懸浮軸承的可植入式血泵。將內孔中開有引流槽的T形轉子嵌入到泵上殼和泵下殼之間，轉子的大端為4、6或8片有傾角的葉片構成的葉輪，泵下殼內壁四周嵌有驅動電磁線圈，泵下殼內壁的驅動電磁線圈上下對稱嵌有懸浮永磁外環(huán)，轉子外圈四周嵌有驅動永磁磁環(huán)，轉子外圈的驅動永磁磁環(huán)上下對稱嵌有懸浮永磁內環(huán)，泵下殼上的懸浮永磁外環(huán)和驅動電磁線圈與轉子上的懸浮永磁內環(huán)和驅動永磁磁環(huán)對應，泵上殼和泵下殼上部連接處為泵出口；與轉子小端相對應的下泵殼的底面為有傾角的4、6或8片凸起結構。本發(fā)明血泵磨損少，功耗小，抗沖擊能力強，減少血泵的能量輸入，減少血泵的附加重量，有利于血泵向輕型化、便攜式方向發(fā)展。
文檔編號A61M1/12GK101732769SQ201010104168
公開日2010年6月16日 申請日期2010年1月26日 優(yōu)先權日2010年1月26日
發(fā)明者楊華勇, 林哲, 鄒俊, 阮曉東, 韓青 申請人:浙江大學