一種磁液懸浮式軸流泵心臟輔助裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種心臟輔助裝置，具體的說是一種生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的植入人體的磁液懸浮式軸流泵心臟輔助裝置，其特征在于：包裹著葉輪葉片中段的外環(huán)將該段流道分為內(nèi)、外兩個流道，環(huán)外壁刻有螺旋齒紋，齒紋頂壁呈傾斜狀，使得外流道的迎流口大，出流口小，葉輪旋轉(zhuǎn)時受到液動壓作用，被“徑向懸浮”;齒紋的側(cè)壁有一道開口；葉輪輪轂后端及后導(dǎo)葉輪轂內(nèi)鑲嵌一對“凸一凹磁錐”，二者為軸向磁向，異極相吸，對葉輪產(chǎn)生向后的拉力，以對抗旋轉(zhuǎn)葉輪受到的血液向前推力，加上定子鐵芯的約束力，葉輪被“軸向懸浮狀態(tài)”，因此葉輪被“全懸浮”;葉輪及前、后導(dǎo)葉輪轂分別鑲嵌著兩對“滑動軸承”，它保護(hù)了磁錐、葉片和泵管內(nèi)壁，定位、幫助了葉輪懸浮。
【專利說明】一種磁液懸淳式軸流栗心臟輔助裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種心臟輔助裝置，具體的說是一種生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的植入人體的 磁液懸浮式軸流泵心臟輔助裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 心臟病是人類的第一殺手，各種心臟疾病發(fā)展到一定階段均可影響到心臟的泵血 功能，導(dǎo)致"心衰"。治療嚴(yán)重心衰是目前臨床醫(yī)學(xué)的一個難題，用人造的機(jī)械血泵來幫助或 代替衰竭的心臟是一種最有效的治療方法，這種機(jī)械血泵通常稱為"心臟輔助裝置"或"人 工心臟"。目前歐美國家有幾種性能好的"心臟輔助裝置"獲準(zhǔn)臨床應(yīng)用，其中體積小的可植 入式的軸流泵心臟輔助裝置應(yīng)用最多。軸流泵又分為"有軸軸流泵"和"懸浮軸流泵"。臨 床應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)："有軸軸流泵"因軸承高速磨損容易導(dǎo)致機(jī)械故障，并且軸承摩擦?xí)a(chǎn)生"機(jī) 械性溶血和血栓"等不良效應(yīng)；"懸浮軸流泵"基本上是"主動磁懸浮軸流泵"，這種泵雖然沒 有機(jī)械摩擦與故障，但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，血流死角多，血栓問題嚴(yán)重，并且體積大，影響植入。
[0003] 由此可見，減小泵的體積，采用好的軸承支撐系統(tǒng)，提高泵的穩(wěn)定性和工作壽命， 減少血流沖刷死角，降低溶血和血栓等并發(fā)癥，是軸流泵技術(shù)改進(jìn)的目標(biāo)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種能降低并發(fā)癥、壽命長、植入式的磁液懸浮式軸流泵心 臟輔助裝置。
[0005] 本發(fā)明是由泵及驅(qū)動電機(jī)兩大系統(tǒng)組成的"泵一機(jī)一體化裝置"，其特征在于：葉 輪上有一個外環(huán)，外環(huán)包裹著葉輪葉片的中段，并將該段流道分為內(nèi)、外兩個流道，即主流 道與支流道；外環(huán)的外壁刻有螺旋齒紋，齒紋頂壁呈傾斜狀，使得支流道的迎流口大，出流 口??；齒紋的側(cè)壁有一道開口，內(nèi)流道的血液因受到離心的作用可以從此處進(jìn)入外流道，為 外流道補(bǔ)充流體；葉輪輪轂后端內(nèi)鑲嵌一個凸頭磁錐，后導(dǎo)葉輪轂內(nèi)鑲嵌一個一頭為凹窩 的磁錐，兩個磁錐均為軸向磁向，且異性磁極相對，二者相互吸引，對葉輪產(chǎn)生一個軸向向 后的拉力，可以對抗、平衡血液對旋轉(zhuǎn)葉輪的軸向向前的推力上述的"前永磁懸浮軸承"比 "后永磁懸浮軸承"質(zhì)量與磁力都大，便于對抗和平衡旋轉(zhuǎn)葉輪受到的血液向前推力，使得 葉輪懸浮起來。
[0006] 上述的葉輪輪轂前端口鑲嵌著一個陶瓷凸軸，前導(dǎo)葉輪轂端口鑲嵌著一個寶石凹 窩，"凸軸一凹窩"間隙配合成為一對"前滑動軸承";葉輪輪轂后端口鑲嵌著一個陶瓷凸蓋， 后導(dǎo)葉輪轂端口鑲嵌著一個寶石凹蓋，"凸蓋一凹蓋"間隙配合成為一對"后滑動軸承"。
[0007] 上述的轉(zhuǎn)子磁鋼為釹鐵硼永磁材料，磁向為徑向。
[0008] 上述的葉輪輪轂內(nèi)的轉(zhuǎn)子磁鋼與凸頭磁錐間有一個軟磁鐵圈的磁屏蔽圈。
[0009] 上述的泵管后段的管徑呈流線型的漸變縮口。
[0010] 本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比有如下優(yōu)點： 本發(fā)明雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是旋轉(zhuǎn)葉輪能平穩(wěn)地被動"徑向液壓懸浮"和"軸向永磁懸 浮"，機(jī)械摩擦小，延長了軸承及泵的壽命，同時降低了機(jī)械性溶血和血栓等并發(fā)癥；并且因 為結(jié)構(gòu)簡單，泵的可靠性與穩(wěn)定性好，泵體積小，易植入；內(nèi)外分流，血流更流暢，提高了效 率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0012] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0013] 圖2是葉輪及后導(dǎo)葉立體示意圖。
[0014] 圖3是圖2的A-A剖視圖。
[0015] 圖中：1.葉輪，2.葉輪葉片，3.葉輪輪轂，4.轉(zhuǎn)子磁鋼，5.外環(huán)，6.齒紋頂壁， 7.齒紋側(cè)壁開口，8.陶瓷凸軸，9.寶石凹窩，10.前導(dǎo)葉，11.前導(dǎo)葉輪轂，12.磁屏蔽圈， 13.凸頭磁錐，14.陶瓷凸蓋，15.寶石凹蓋，16.凹窩磁錐，17.后導(dǎo)葉，18.后導(dǎo)葉輪轂， 19.內(nèi)流道，20.外流道，21.迎流口，22.出流口，23.泵管內(nèi)壁，24.旋轉(zhuǎn)方向，25.泵管， 26.泵殼，27.定子鐵芯，28.線圈繞組，29.泵入口，30.泵出口。

【具體實施方式】
[0016] 本發(fā)明是由泵及驅(qū)動電機(jī)兩大系統(tǒng)組成的"泵一機(jī)一體化裝置"，泵系統(tǒng)主要由泵 管25、前導(dǎo)葉10、后導(dǎo)葉17、兩對內(nèi)置滑動軸承、葉輪1 ;驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)子磁鋼4、 定子鐵芯27、線圈繞組28、電機(jī)泵殼26組成；驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子磁鋼4內(nèi)置在泵系統(tǒng)的 葉輪輪轂3內(nèi)，葉輪上有一個外環(huán)5,外環(huán)5包裹著葉輪葉片2的中段，并將該段流道分為 內(nèi)流道19、外流道20,前者為主流道，后者為支流道；外環(huán)5的外壁刻有螺旋齒紋，齒紋頂壁 6呈傾斜狀，使得支流道的迎流口 21大，出流口 22小，血液從大口進(jìn)小口出，因為血液是 不可壓縮的流體，其受到了擠壓，因此對外環(huán)5的外壁產(chǎn)生均勻的液動壓，使得外環(huán)5及其 包裹的葉輪被"徑向懸浮";齒紋的側(cè)壁有一道開口，為齒紋側(cè)壁開口 7,葉輪按照旋轉(zhuǎn)方向 24旋轉(zhuǎn)，內(nèi)流道的血液受到離心作用，可以開口處進(jìn)入，為外流道補(bǔ)充流體，這樣既使得外 流道液壓更大，更均勻，又使得內(nèi)、外流分流的血流變得更流暢，不易形成血栓，泵的效率更 高；葉輪輪轂3的后端內(nèi)鑲嵌著一個凸頭磁錐13,后導(dǎo)葉輪轂18內(nèi)鑲嵌著一個一頭為凹窩 的凹窩磁錐16,兩個磁錐均為軸向磁向，且異性磁極相對，二者相互吸引，對葉輪1產(chǎn)生一 個軸向向后的拉力，可以對抗、平衡血液對旋轉(zhuǎn)葉輪的軸向向前的推力，加上定子鐵芯對葉 輪的軸向向前及向后的雙向約束力，因此泵在一定的工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，葉輪1基本處于"軸 向懸浮狀態(tài)"，即正常工作的葉輪1被"全懸浮"。
[0017] 上述的葉輪輪轂3的前端口鑲嵌著一個陶瓷凸軸8,前導(dǎo)葉輪轂11的端口鑲嵌著 一個寶石凹窩9, "凸軸一凹窩"間隙配合成為一對"前滑動軸承"；葉輪輪轂3的后端口鑲 嵌著一個陶瓷凸蓋14,后導(dǎo)葉輪轂18的端口鑲嵌著一個寶石凹蓋15，"凸蓋一凹蓋"間隙 配合成為一對"后滑動軸承"，它保護(hù)了磁錐，使之不會直接摩擦和遭受腐蝕；兩對"滑動軸 承"可以定位葉輪1，得其更平穩(wěn)地進(jìn)入"懸浮狀態(tài)"，并且因此而保護(hù)了葉輪葉片2和泵管 內(nèi)壁23,使之不會相互摩擦和碰撞；兩對"滑動軸承"自身只是在泵啟動及變速時的有一些 "滑動摩擦"，當(dāng)葉輪1懸浮起來，"滑動摩擦"就會從減輕到消失。
[0018] 上述的轉(zhuǎn)子磁鋼4為釹鐵硼永磁材料，磁向為徑向。
[0019] 上述的葉輪輪轂3內(nèi)的徑向磁向的轉(zhuǎn)子磁鋼4與軸向磁向的凸頭磁錐13間有一 個軟磁鐵的磁屏蔽圈12,用于屏蔽二者之間的磁場干擾。
[0020] 上述的泵管25后段的管徑呈流線型的漸變縮口，有利于泵增壓和提高效率。
[0021] 軸流泵植入到心衰病人體內(nèi)的連接方式為：泵入口 29通過連接彎管插入心臟的 心尖部切口，泵出口 30通過人造血管橋接到主動脈一側(cè)開口。軸流泵的工作原理及工作過 程為：驅(qū)動電機(jī)通電后，線圈繞組28產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，與轉(zhuǎn)子磁鋼4的磁場相互作用，推動葉 輪1旋轉(zhuǎn)，心衰病人心室里的血液被抽吸，從泵入口 29進(jìn)入到泵管25,經(jīng)前導(dǎo)葉10整流，葉 輪1推壓，再經(jīng)變徑段增壓，后導(dǎo)葉17整流后，從泵出口 30流出，流經(jīng)人造血管，進(jìn)入到人 體動脈內(nèi)，以此實現(xiàn)心臟輔助的功能，甚至是完全代替心臟做功。
【權(quán)利要求】
1. 一種液磁懸浮式軸流泵心臟輔助裝置，為由泵及驅(qū)動電機(jī)兩大系統(tǒng)組成的"泵一機(jī) 一體化裝置"，其特征在于：葉輪上有一個外環(huán)，外環(huán)包裹著葉輪葉片的中段，將該段流道分 為內(nèi)、外兩個流道，即主流道與支流道；外環(huán)的外壁刻有螺旋齒紋，齒紋頂壁呈傾斜狀，使得 支流道的迎流口大，出流口?。积X紋的側(cè)壁有一道開口，內(nèi)流道的血液因受到離心的作用可 以從此處進(jìn)入外流道，為外流道補(bǔ)充流體；葉輪輪轂后端內(nèi)鑲嵌一個凸頭磁錐，后導(dǎo)葉輪轂 內(nèi)鑲嵌一個一頭為凹窩的磁錐，兩個磁錐均為軸向磁向，且異性磁極相對，二者相互吸引， 對葉輪產(chǎn)生一個軸向向后的拉力。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種液磁懸浮式軸流泵心臟輔助裝置，其特征在于所述的葉輪 輪轂前端口鑲嵌著一個陶瓷凸軸，前導(dǎo)葉輪轂端口鑲嵌著一個寶石凹窩，"凸軸一凹窩"間 隙配合成為一對"前滑動軸承"；葉輪輪轂后端口鑲嵌著一個陶瓷凸蓋，后導(dǎo)葉輪轂端口鑲 嵌著一個寶石凹蓋，"凸蓋一凹蓋"間隙配合成為一對"后滑動軸承"。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種液磁懸浮式軸流泵心臟輔助裝置，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子 磁鋼為釹鐵硼永磁材料，磁向為徑向。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種液磁懸浮式軸流泵心臟輔助裝置，其特征在于所述的葉輪 輪轂內(nèi)的轉(zhuǎn)子磁鋼與凸頭磁錐間有一個軟磁鐵的磁屏蔽圈。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種液磁懸浮式軸流泵心臟輔助裝置，其特征在于所述的泵管 后段的管徑呈流線型的漸變縮口。
【文檔編號】A61M1/12GK104208764SQ201410501348
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月26日
【發(fā)明者】彭遠(yuǎn)仕, 萬峰, 李國榮, 陳海豐, 田步升 申請人:長治市久安人工心臟科技開發(fā)有限公司