CN106964007B - 一种电磁驱动的磁悬浮章动心脏泵及其使用方法 - Google Patents

一种电磁驱动的磁悬浮章动心脏泵及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电磁驱动的磁悬浮章动心脏泵及其使用方法，包括具有入液口与出液口的泵体及设置于泵体内的章动盘，章动盘包括固定连接的不导磁内圈及外圈磁环构成，不导磁内圈中部的上表面及下表面设有半球壳磁体，泵体内的上表面及下表面设有对应章外周的半球壳磁罩，半球壳磁罩与半球壳磁体之间磁性相同，泵体上部设有驱动半球壳磁体发生偏斜的电磁驱动装置，泵体内位于入液口与出液口之间阻隔机构，当电磁驱动装置驱动半球壳磁体发生偏斜从而实现将外圈磁环与泵体内表面的线接触从而与阻隔机构实现将泵体内的流体容腔分隔形成两个区域，本发明结构简单无摩擦、无需润滑、噪声小、降低了心室辅助泵产生溶血和血栓的概率及对血液的污染。

Description

一种电磁驱动的磁悬浮章动心脏泵及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种电磁驱动的磁悬浮章动心脏泵及其使用方法。
背景技术
心脏泵是心室辅助装置的关键部件，常见的心脏泵主要分为旋转（叶片）式和容积式。旋转式泵是依靠叶轮在壳体中旋转，通过流体动力参数的变化实现能量的转化，从而产生连续流动的的血液。由于这种泵在工作是处于高速旋转，叶片会对血细胞产生极大地机械剪切，导致溶血和血栓的形成。容积式血泵是通过容积的改变来对液体做功，使其能量增加，通过单向阀的作用实现血液的定向流动。容积式心脏泵最大的缺点在于体积大，不易植入，且易感染，血栓和溶血也比较严重。如公开号CN105477705A的中国发明专利，其运动部件需要电机轴直接驱动，这种接触性的运动副会对血细胞产生破坏，且血液容易从电机轴孔中发生泄漏。
发明内容
本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是现有的心脏泵最大的缺点在于体积大，不易植入，且易感染，血栓和溶血也比较严重。
本发明的具体实施方案是：一种电磁驱动的磁悬浮章动心脏泵，包括具有入液口与出液口的泵体及设置于泵体内的章动盘，所述章动盘包括固定连接的不导磁内圈及外圈磁环构成，不导磁内圈中部的上表面及下表面设有半球壳磁体，所述泵体内的上表面及下表面设有对应章动盘半球壳磁体外周的半球壳磁罩，所述半球壳磁罩与半球壳磁体之间磁性相同使半球壳磁体与泵体内表面不接触以使章动盘悬置于泵体内的流体容腔中，所述泵体上部设有驱动半球壳磁体发生偏斜的电磁驱动装置，所述泵体内位于入液口与出液口之间阻隔机构，当电磁驱动装置驱动半球壳磁体发生偏斜从而实现将外圈磁环与泵体内表面的线接触从而与阻隔机构实现将泵体内的流体容腔分隔形成两个区域。
进一步的，所述泵体包括外壳以及设置于外壳上下两端的上盖和下盖，所述的半球壳磁罩分别嵌于上盖的下表面及下盖的上表面，所述上盖及下盖相向面为关于外圈磁环对称设置的锥面，锥面方向由泵体外侧向泵体中心逐渐向外圈磁环靠近。
进一步的，所述电磁驱动装置包括设置于泵体上表面的电磁铁，所述电磁驱动装置包括设置于泵体上表面的电磁铁，所述电磁铁下端产生与外圈磁环上表面相反的磁极。
进一步的，所述阻隔机构包括滑槽板及隔板，章动盘的边缘开设有以让滑槽板穿过的槽口，章动盘的两个半球壳磁体之间设有位于槽口内的销钉，所述滑槽板朝向章动盘一端开设有供销钉在竖直平面内滑动的滑槽，所述隔板及滑槽板上下两端固定于泵体，隔板一端与滑槽板紧密配合另一端嵌于外壳内。
进一步的，所述磁瓦数量为4个。
进一步的，所述上盖和下盖具有置纳滑槽板及隔板的凹槽。
进一步的，所述电磁铁的个数与磁瓦个数相同且对应设置。
一种电磁驱动的磁悬浮章动心脏泵使用方便，其特征在于，包括如上述的一种电磁驱动的磁悬浮章动心脏泵，具体包括以下步骤：
（1）在泵体上部的电磁铁按照顺时针或逆时针顺序通电，第一个电磁铁通电时产生磁力吸附外圈磁环的一端，使章动盘倾斜，章动盘在电磁铁作用下在液体容腔内处于倾斜状态，且与液体容腔上下锥面成线接触，接触线将腔体分为两个区域，与入液口相连的区域为入口区域，与出液口相连的区域为出口区域；
（2）电磁铁依次通电一个周期后，章动盘也实现一个周期的章动运动，电磁铁的通电频率决定章动盘的运动速度，章动盘做与电磁铁通电顺序相同的圆周循环摆动，从而实现液体的输入与泵出。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：该心脏泵采用电磁驱动，不需要电动机驱动章动盘，驱动部件与工作部件不接触；工作部件章动盘采用磁体球副，实现完全的被动悬浮。具有无摩擦、无需润滑、噪声小、发热少及能效比高等优点，彻底解决了泵体“跑液、冒液、滴液、漏液”等问题，同时降低了心室辅助泵产生溶血和血栓的概率及对血液的污染，极大程度提高了泵的性能与寿命。本发明采用电磁力作为心脏泵的动力，泵在体积上整体很小，结构紧凑，便于手术移植。
附图说明
图1为本发明分解结构示意图。
图2为本发明装配状态纵向剖面图。
图3为本发明俯视状态流动腔室结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
如图1～3所示，一种电磁驱动的磁悬浮章动心脏泵，包括具有入液口110与出液口120的泵体10及设置于泵体10内的章动盘20，所述章动盘20包括固定连接的不导磁内圈210及外圈磁环240构成，不导磁内圈210中部的上表面设有上部半球壳磁体220，不导磁内圈210下表面设有下部半球壳磁体230，本实施例中，所述泵体10包括外壳101以及设置于外壳101上下两端的上盖102和下盖103。
所述上盖102及下盖103相向面为关于外圈磁环220对称设置的锥面，锥面方向由泵体外侧向泵体中心逐渐向外圈磁环靠近。泵体10内的上盖102下表面及下盖103上表面对应设置有设有对应上部半球壳磁体220及下部半球壳磁体230的半球壳磁罩，所述半球壳磁罩包括设置在嵌于上盖102的下表面的上部半球壳磁罩130及嵌于下盖103上表面的下部半球壳磁罩140，半球壳磁罩与对应的半球壳磁体之间相向面磁性相同使半球壳磁体与泵体内表面不接触以使章动盘悬置于泵体内的流体容腔中。
本实施例中，半球壳磁罩与对应的半球壳磁体之间为N极，本实施例中的上部半球壳磁体220及下部半球壳磁体230由4个弧形状的磁瓦构成。
泵体上壳102设有驱动半球壳磁体发生偏斜的电磁驱动装置，包括泵体上表面的电磁铁30，本实施例中为了方便实现电磁铁30的固定，所述电磁铁30固定于上盖102内，通电时，电磁铁30下端产生与外圈磁环240上表面相反的磁极，这样能够吸附外圈磁环240的局部使其发生偏斜并与泵体的上壳及下壳线接触。
所述泵体内位于入液口与出液口之间阻隔机构，当电磁驱动装置驱动半球壳磁体发生偏斜从而实现将外圈磁环与泵体内表面的线接触从而与阻隔机构实现将泵体内的流体容腔分隔形成两个区域。
本实施例中，阻隔机构包括滑槽板40及隔板50，章动盘20的边缘开设有以让滑槽板40穿过的槽口250，章动盘20的两个半球壳磁体之间设有位于槽口内的销钉260，所述滑槽40板朝向章动盘一端开设有供销钉在竖直平面内滑动的滑槽40，这样当章动盘20偏斜过程中不会发生偏转，所述隔板50及滑槽板上下两端固定于泵体10中，隔板50一端与滑槽板紧密配合另一端嵌于外壳101内。本实施例中，上盖102和下盖103具有置纳滑槽板及隔板的凹槽。
工作前，如图2所示为非工作状态其内部剖面，泵体10的液体容腔由一部分球面和上下两个内锥面围成。工作时，电磁铁30按照一定顺序（顺时针或逆时针）通电，第一个电磁铁通电时产生磁力吸附外圈磁环240的一端，使章动盘倾斜，电磁铁依次通电一个周期后，章动盘20也实现一个周期的章动运动，电磁铁30的通电频率决定章动盘的运动速度。章动盘在电磁铁作用下在液体容腔内处于倾斜状态，且章动盘的上、下面分别与上盖102和下盖103的内锥面成线接触，接触线104将腔体分为两个区域，与入液口110相连的区域为入口区域111，与出液口120相连的区域为出口区域121；
如图3所示，当电磁铁通电顺序为逆时针旋转时（俯视状态下），章动盘20做逆时针圆周循环摆动，（在滑槽板40的限位作用下章动盘20不会发生自转），接触线也做逆时针转动，且接触线的转速等于电磁铁的通电循环速度，这时入口区域111不断变大，形成负压，流体从入口流入，出口区域121不断变小，将流体从出口压出，当接触线转到隔板位置时，入口区域111达到最大，出口区域达到最小，接触线以很短的时间绕过隔板，将原来的入口区域变成出口区域，然后入口区域又从小不断变大，出口区域从大不断变小，如此循环，从而实现液体的输入与泵出。
该心脏泵采用电磁驱动，不需要电动机驱动章动盘，驱动部件与工作部件不接触；工作部件章动盘采用磁体球副，实现完全的被动悬浮。具有无摩擦、无需润滑、噪声小、发热少及能效比高等优点，彻底解决了“跑液、冒液、滴液、漏液”的问题，同时降低了心室辅助泵产生溶血和血栓的概率及对血液的污染，极大程度提高了泵的性能与寿命。本发明采用电磁力作为心脏泵的动力，泵在体积上整体很小，结构紧凑，便于手术移植。
同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (2)

1.一种电磁驱动的磁悬浮章动心脏泵，其特征在于，包括具有入液口与出液口的泵体及设置于泵体内的章动盘，所述章动盘包括固定连接的不导磁内圈及外圈磁环构成，不导磁内圈中部的上表面及下表面设有半球壳磁体，所述泵体内的上表面及下表面设有对应章动盘半球壳磁体外周的半球壳磁罩，所述半球壳磁罩与半球壳磁体之间磁性相同使半球壳磁体与泵体内表面不接触以使章动盘悬置于泵体内的流体容腔中，所述泵体上部设有驱动半球壳磁体发生偏斜的电磁驱动装置，所述泵体内位于入液口与出液口之间阻隔机构，当电磁驱动装置驱动半球壳磁体发生偏斜从而实现将外圈磁环与泵体内表面的线接触从而与阻隔机构实现将泵体内的流体容腔分隔形成两个区域；
所述泵体包括外壳以及设置于外壳上下两端的上盖和下盖，所述的半球壳磁罩分别嵌于上盖的下表面及下盖的上表面，所述上盖及下盖相向面为关于外圈磁环对称设置的锥面，锥面方向由泵体外侧向泵体中心逐渐向外圈磁环靠近；
所述电磁驱动装置包括设置于泵体上表面的电磁铁，所述电磁铁下端产生与外圈磁环上表面相反的磁极；
所述阻隔机构包括滑槽板及隔板，章动盘的边缘开设有以让滑槽板穿过的槽口，章动盘的两个半球壳磁体之间设有位于槽口内的销钉，所述滑槽板朝向章动盘一端开设有供销钉在竖直平面内滑动的滑槽，所述隔板及滑槽板上下两端固定于泵体，隔板一端与滑槽板紧密配合另一端嵌于外壳内，半球壳磁体由多个弧形状的磁瓦拼合而成，所述上盖和下盖具有置纳滑槽板及隔板的凹槽。
2.根据权利要求1所述的一种电磁驱动的磁悬浮章动心脏泵，其特征在于，所述磁瓦数量为4个。
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