CN105688298B - 新式内叶轮轴流式血泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新式内叶轮轴流式血泵，包括一个壳体，在壳体的血液进口端和血液出口端设有前导叶和后导叶，在前导叶和后导叶之间轴向设置一个叶轮，在叶轮的径向方向和轴向方向设有保持叶轮径向和轴向悬浮的轴承；在壳体的外圈设有电机线圈，在叶轮的外圈设有与电机线圈相对的电机磁铁；所述前导叶、后导叶和叶轮的中心形成血液第一流道，为主流道。叶轮与外壳间隙由于间隙狭窄，容易出现流动滞止，导致血栓。为了助力这部分血液流动，减少血栓形成，在内叶轮的外圆周上增加合适的螺旋线来引导血液的流动。

Description

新式内叶轮轴流式血泵
技术领域
本发明公开了一种新式内叶轮轴流式血泵。
背景技术
血泵的基本性能指标主要包括体积和重量、输出性能、血液破坏和使用寿命等几项参数。血泵的体积和重量是血泵实现可植入化的关键因素，同时，血泵的溶、凝血问题是目前国际上面临解决的重要问题之一。在实际的临床领域，在保证血泵的泵血功率的前提下，应该尽可能减小其自身的体积和重量，从而便于植入和长期安全使用。轴流式磁悬浮血泵由于理论上可以做的体积更小，适合妇女及体重小的人群而得到了快速发展。
由于磁悬浮的磁力与间隙的平方成反比，所以为了提高悬浮力，设计成内叶轮可以减小悬浮间隙，但是转子外间隙的间隙提高了悬浮力，容易引起的问题是，小的间隙不易于血流流通而容易出现血流滞止区，血液与异物表面接触和流动滞止区又是血栓形成的主要因素，因此本发明以减少血液接触面积、减小血泵体积、增大悬浮力为出发点，发明了一种带有血液引导线的内叶轮磁悬浮轴流式血泵。
发明内容
为了解决现有技术存在的技术缺陷，本发明公开了一种新式内叶轮轴流式血泵，该发明可以减少血液接触面积、减小血泵体积、增大悬浮力。
本发明采用的技术方案如下：
一种新式内叶轮轴流式血泵，包括一个壳体，在壳体的血液进口端和血液出口端设有前导叶和后导叶，在前导叶和后导叶之间轴向设置一个叶轮，叶轮材料为不导磁的医用钛合金，在叶轮的径向方向和轴向方向设有保持叶轮径向和轴向悬浮的轴承；在壳体的外圈设有电机线圈，在叶轮的外圈设有与电机线圈相对的电机磁铁；所述前导叶、后导叶和叶轮的中心形成血液第一流道，为主流道；所述的叶轮与壳体的间隙之间形成血液第二流道，为泵内泄漏流道。
进一步的，位于叶轮径向方向的轴承为永磁轴承。
进一步的，所述的永磁轴承包括两个，两个永磁轴承沿着叶轮的轴向方向一前一后设置，每个永磁轴承包括两个环形永磁体，两个环形永磁体极性相反、磁力相等。
进一步的，位于叶轮轴向方向的轴承为液膜轴承，当叶轮旋转时，血液从左向右流动，在压差作用下，叶轮和心脏泵外壳之间缝隙会有血液从泵出口向进口泄漏，转子高速运转时血膜轴承产生作用，形成动压力，该动压力与径向永磁轴承由于径向斥力产生的侧向力及血液推力实现力的平衡，将叶轮轴向悬浮起来，从而实现叶轮的磁、液完全悬浮。
进一步的，所述的液膜轴承包括两个，其中一个位于叶轮的头部，另一个位于叶轮的尾部。
进一步的，所述的叶轮内圈上带有螺旋沟槽。当叶轮旋转时，推动血液沿着沟槽螺旋线方向从血泵进口向出口流动。
进一步的，所述的叶轮外圈上设有引导血液流动的螺旋线。其主要作用是加速血液流动，防止由于叶轮外圈与壳体间的间隙小而造成的血液滞止，防止血栓。螺旋线可以有多条，根据实际情况进行优化。
进一步的，所述的前导叶、后导叶和叶轮的轴向中心线为同一条直线。
进一步的，所述的前导叶的内径沿着血液流淌方向由外向内逐渐变小，所述的后导叶的内径沿着血液流淌方向由内向外逐渐变大，其主要作用是防止血液沿血泵进口流经叶轮中间过孔或者从叶轮中间流道流出到血泵出口时由于血流的方向和速度的突然变化形成紊流，容易造成压力损失和产生溶血。前导叶中间的叶片与泵轴平行，其主要作用是使血泵入口处血液的旋转成分消除，提高泵的能量转化效率。后导叶的结构与前导叶不同，其作用是把从叶轮中流出的具有旋转运动的血液经过后导叶导流后，血液基本上沿着血泵的轴向运动，把一部分血液的动能变为压能。
本发明的有益效果如下：
1、采用引导线加速叶轮与外壳间隙中泄漏血液流速，消除泵体内的血液低速区与滞止区，避免形成血栓。
2、对于磁悬浮支承技术而言，悬浮力与间隙的平方成反比，间隙变大，功耗必然增大，同时泵体积也较大。出于减小磁力轴承气隙的考虑，能够在相同结构尺寸下产生较大的支承力，本发明采用内流道设计，从而使得相互作用的磁铁之间距离最近，间隙变小，使得血泵体积变小同时能耗降低。
3、采用液膜轴承，利用血液自身的流体特性充当滑动轴承中的润滑液，在叶轮旋转时提供动压支承，从而省略了外加能源。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1新式内叶轮轴流式血泵的整体结构图；
图2径向永磁轴承的外形结构；
图3(1)、图3(2)叶轮上面的血液引导线及叶轮旋转方向的示意图；
图中，1.前导叶 2.前径向轴承 3.电机线圈 4.电机磁铁 5.后轴向轴承 6.后导叶 7.后径向轴承 8.叶轮 9.前轴向轴承 10.壳体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
如图1所示，新式内叶轮轴流式血泵主要由壳体10、电机线圈3、叶轮8、径向轴承2和7、轴向轴承5和9、前导叶1、后导叶6构成；在壳体10的血液进口端和血液出口端设有前导叶1和后导叶6，在前导叶1和后导叶6之间轴向设置一个叶轮8，在叶轮8的径向方向和轴向方向设有保持叶轮径向和轴向悬浮的轴承；在壳体的外圈设有电机线圈3，在叶轮的外圈设有与电机线圈相对的电机磁铁4；前导叶1、后导叶6和叶轮8的中心形成血液第一流道，为主流道；所述的叶轮8与壳体10的间隙之间形成血液第二流道，为内泄漏流道。
前导叶1与后导叶6固定在心脏泵外壳10内部两端，前、后导叶的内腔有叶片，所述的前导叶1沿着血液流淌方向由外向内逐渐变小，所述的后导叶6沿着血液流淌方向由内向外逐渐变大；前导叶中间的叶片与泵轴平行，其主要作用是使血泵入口处血液的旋转成分消除，提高泵的能量转化效率。后导叶的结构与前导叶不同，其作用是把从叶轮中流出的具有旋转运动的血液经过后导叶导流后，血液基本上沿着血泵的轴向运动，把一部分血液的动能变为压能。
进一步的，叶轮材料为不导磁的医用钛合金。
如图2所示，永磁轴承2与7是同心圆环结构，每个永磁轴承包括两个环形永磁体，两个环形永磁体极性相反、磁力相等。
叶轮8内部带有螺旋沟槽，叶轮8正常工作时与四周没有接触，径向由前径向轴承2、后径向轴承7支承。每个径向轴承都是由两个环形永磁体组成(见图2)，因为永磁体极性相反、磁力相等，所以在磁力作用下叶轮8实现径向悬浮。
叶轮8的轴向悬浮采用液膜轴承5和9，当叶轮旋转时，血液从左向右流动，在压差作用下，叶轮8和心脏泵外壳10之间缝隙会有血液从泵出口向进口泄漏，转子高速运转时血膜轴承产生作用，形成动压力，该动压力与径向永磁轴承由于径向斥力产生的侧向力及血液推力实现力的平衡，将叶轮8轴向悬浮起来，从而实现叶轮8的磁、液完全悬浮。
当叶轮8如图3所示按照顺时针方向转动时，血液由入口吸入，绝大部分血液顺着图1中间孔的流道1继续向前流动，顺着出口流出，方向如图1中黑色箭头所示；另外有少部分血液由于压差作用，如图1红色箭头所示从内叶轮转子与外壳10之间的缝隙中流过，方向是从出口向血液进口流动。由于速度梯度的影响，这部分血液速度并不快，而且由于间隙狭窄，容易出现流动滞止，导致血栓。为了助力这部分血液流动，减少血栓形成，在内叶轮8的外圆周上增加合适的螺旋线来引导血液的流动。当转子转动时，螺旋线会加快血液流动，避免形成血栓。结构如图3所示。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种新式内叶轮轴流式血泵，包括一个壳体，其特征在于：在壳体的血液进口端和血液出口端设有前导叶和后导叶，在前导叶和后导叶之间轴向设置一个叶轮，在叶轮的径向方向和轴向方向设有保持叶轮径向和轴向悬浮的轴承；在壳体的外圈设有电机线圈，在叶轮的外圈设有与电机线圈相对的电机磁铁；所述前导叶、后导叶和叶轮的中心形成血液第一流道，为主流道；所述的叶轮与壳体的间隙之间形成血液第二流道，为泵内部泄漏流道；所述的叶轮外圈上设有加快血液流动的螺旋线。
2.如权利要求1所述的新式内叶轮轴流式血泵，其特征在于：位于叶轮径向方向的轴承为永磁轴承。
3.如权利要求2所述的新式内叶轮轴流式血泵，其特征在于：所述的永磁轴承包括两个，两个永磁轴承沿着叶轮的轴向方向一前一后设置，每个永磁轴承包括两个环形永磁体，两个环形永磁体极性相反、磁力相等。
4.如权利要求1所述的新式内叶轮轴流式血泵，其特征在于：位于叶轮轴向方向的轴承为液膜轴承。
5.如权利要求4所述的新式内叶轮轴流式血泵，其特征在于：所述的液膜轴承包括两个，其中一个位于叶轮的头部，另一个位于叶轮的尾部。
6.如权利要求1所述的新式内叶轮轴流式血泵，其特征在于：所述的叶轮内圈上带有螺旋沟槽。
7.如权利要求1所述的新式内叶轮轴流式血泵，其特征在于：所述的前导叶、后导叶和叶轮的轴向中心线为同一条直线。
8.如权利要求1所述的新式内叶轮轴流式血泵，其特征在于：所述前导叶的内径沿着血液流淌方向由外向内逐渐变小，所述的后导叶的内径沿着血液流淌方向由内向外逐渐变大。
9.如权利要求8所述的新式内叶轮轴流式血泵，其特征在于：所述的前导叶中间的叶片与泵轴平行，使血泵入口处血液的旋转成分消除；所述的后导叶把从叶轮中流出的具有旋转运动的血液经过后导叶导流后，血液基本上沿着血泵的轴向运动，把一部分血液的动能变为压能。
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