CN111840680A - 一种基于磁流体推进技术的磁卸载血泵 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于磁流体推进技术的磁卸载血泵，包括电源，机壳，固定在机壳内的电极、若干永磁磁体、血液通道、隔膜，血液通道设置在壳体中部，两端延伸出壳体，所述电极对称设置在血液通道两侧，电极与电源电连接，用于形成电场，所述若干永磁磁体对称设置在血液通道两侧，用于形成强磁场，所述隔膜设置在血液通道与电极中间，用以提高装置安全性，降低排异性。本发明血泵利用洛伦兹力推动血液加速循环，不涉及机械加速导致的对血液的挤压破坏，是一种性能优良的心室辅助装置。
Description
技术领域
本发明属于人工心脏领域，具体涉及一种基于磁流体推进技术为人体血液循环内的血液流动提供推动力减轻心脏负担的心室辅助装置。
背景技术
心血管疾病中的心脏功能衰竭是当今世界急慢性疾病死亡主要原因之一，尽管近年来各种相关药物应用极大延缓其终末期进程，但仍不能从根本治愈此类疾病。几乎所有的心脏病最后都会走向心力衰竭，21世纪全球心衰患者高达2300万，已是威胁人类健康的世界性问题。心衰治疗费用高昂、方法局限、效果不佳，尤以晚期心衰为甚。目前，心脏移植仍是晚期心衰的最佳治疗方案，但供体缺乏限制了它的广泛应用。人工心脏-心室辅助装置作为心脏移植手术替代治疗手段，可以作为一种过渡性替代或者永久长期替代人体自然心脏功能的机械装置在近年受到各国科学家的热烈研发。人工心脏-心室辅助装置的研发大多采用机械的方式，模拟心脏功能将血液输送到全身各个器官的一种辅助装置。目前一些性能较好的心脏辅助装置已在临床上得到广泛的应用，但心脏辅助装置的应用也面临着许多问题，主要的是心脏辅助装置植入人体后可导致一些并发症，尤其是因叶轮高速旋转容易产生机械及电路故障并且易损伤血细胞和血液其它成分，从而导致血液相容性差、溶血、血栓等，这些均可导致病人死亡。
发明内容
为了克服上述问题，本发明提供一种为人体血液循环内血液流动提供动力的磁流体血泵。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种基于磁流体推进技术的磁卸载血泵，包括电源，机壳，固定在机壳内的电极、若干永磁磁体、血液通道、隔膜，
所述血液通道设置在壳体中部，两端延伸出壳体，所述电极对称设置在血液通道两侧，电极与电源电连接，用于形成电场，所述若干永磁磁体对称设置在血液通道两侧，用于形成强磁场，所述隔膜设置在血液通道与电极中间，用以提高装置安全性，降低排异性。
所述隔膜材质为硅橡胶，其拥有良好的电绝缘性、耐氧抗老化性、耐光抗老化性以及防霉性、化学稳定性。
所述电源为可充电电源，安装在壳体一端。
所述电极为石墨电极。石墨电极具有易加工、耐高温、高强度、耐腐蚀、导热性好、渗透率低、化学稳定性高的优点。
所述对称设置的永磁磁体，为4～8对。
所述永磁磁体材料为钕铁硼合金永磁体，其是第三代稀土永磁材料，由大量的钕、铁、硼三种稀土元素构成，其中钕元素占比在 25%~35%,铁元素占比 65%~75%，硼占比 1%左右。钕铁硼具有高剩磁密度、高矫顽力和高磁能积的优点，是迄今为止磁性最强的永磁材料。
所述对称设置的永磁磁体之间设置有第二隔膜，第二隔膜的材质为硅橡胶。
本发明在血液进出口管周围固定有多对永磁磁体，使其形成强磁场，与通过电极形成的电场相互作用，使高强度磁场垂直于电流通过血液，形成洛伦兹力推动血液加速循环。本发明中不涉及机械加速导致的对血液的挤压破坏，是一种性能优良的心室辅助装置。
附图说明
现在参考附图对本发明作进一步描述，其中：
图1为磁流体血泵正视图；
图2为磁流体血泵俯视图；
附图标记说明：1、可充电电源，2、血液进口管，3、血液出口管，4、血液通道，5、永磁磁体；6、电极；7、隔膜。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明做进一步详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域其他科研人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1至2所示，本实施例的一种基于磁流体推进技术的磁卸载血泵，包括可充电电源1，机壳8，固定在机壳8内的电极6、永磁磁体5、血液通道4以及隔膜7。
血液通道4设置在壳体8中部，两端延伸出壳体，电极6对称设置在血液通道4前后两侧，电极6与电源1电连接，用于形成电场，8个永磁磁体5对称设置在血液通道4左右两侧，用于形成强磁场，隔膜7设置在血液通道与电极中间，用以提高装置安全性，降低排异性。其中可充电电源1可根据实际情况选用有线式或无线式，且保持机体密封性好，具有良好的冷却性能，使其运行平衡、静音，可充电电源1安装在壳体机壳上部，为了节约空间，可以做成圆环形套环绕在血液通道外侧。电极6选用石墨为材料制成，石墨电极易加工、耐高温、高强度、耐腐蚀、导热性好、渗透率低等具有良好的化学稳定性；隔膜7为硅橡胶制作，其拥有良好的电绝缘性、耐氧抗老化性、耐光抗老化性以及防霉性、化学稳定性等。其中永磁磁体5使用钕铁硼合金永磁体(NdFeB)，其是第三代稀土永磁材料，由大量的钕、铁、硼三种稀土元素构成，其中钕元素占比在 25%~35%,铁元素占比 65%~75%，硼占比 1%左右。钕铁硼具有高剩磁密度、高矫顽力和高磁能积的优点，是迄今为止磁性最强的永磁材料。
本发明中未提到型号的单元均采用的是通用型号单元。
血液通过进口管进入血泵中，经过电场与强磁场的相互作用，高强度的磁场垂直于电流通过液体。这种正交磁场，电场和离子的相对运动组合形成洛伦兹力，从而推动血液流动，使血液循环系统加速运转，从而达到减轻心脏负担目的。
本发明原理：磁流体推进技术是利用血液中电流和磁场间的相互作用力使血液运动而产生推力的一种推进方式。这种方式把血液作为导电体，利用磁体在通道中建立磁场，当血液中通过电流时(电流由电极或变化的磁场产生)，载流血液就会在与它垂直的磁场中受到电磁力的作用，其方向按照左手定则确定，即将左手的拇指、食指和中指呈直角张开，其中食指指向磁场方向，中指指向电流方向，拇指方向就是电磁力的方向，血液受力时沿电磁力的方向运动。在磁场一定的情况下，电流大，电磁力大，推力也大；反之，电流小，电磁力小，推力也小。
磁流体血泵的磁流液力，作为一种非机械力，其基本思想是在导电流体中，电磁场能够感应出电流，感应电流在流体切割磁场中产生洛仑磁力，后者推动导电流体运动。我们目前研究的磁流体血泵基本原理是:一种单向电流外加在导电等离子液体中，例如血液，人体血液的无机部分与海水类似，而且具有导电性。然后，一个高强度的磁场垂直于电流通过液体，通过这种正交磁场，电场和离子的相对运动组合导致的洛伦兹力方向由电流和磁场向量的叉积决定。所以如果电磁铁装置，包括外壳是固定的，相对应液体会被泵走，从而实现为人体血液循环系统的血液流动提供动力从而达到给心室卸载的目的。
实施例2
可以在对称设置的永磁磁体之间设置第二隔膜，第二隔膜材质为硅橡胶，进一步提高安全性。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种基于磁流体推进技术的磁卸载血泵，其特征在于：包括电源，机壳，固定在机壳内的电极、若干永磁磁体、血液通道、隔膜，
所述血液通道设置在壳体中部，两端延伸出壳体，所述电极对称设置在血液通道两侧，电极与电源电连接，用于形成电场，所述若干永磁磁体对称设置在血液通道两侧，用于形成强磁场，所述隔膜设置在血液通道与电极中间，用以提高装置安全性，降低排异性。
2.根据权利要求1所述的基于磁流体推进技术的磁卸载血泵，其特征在于：所述隔膜材质为硅橡胶。
3.根据权利要求1所述的基于磁流体推进技术的磁卸载血泵，其特征在于：所述电源为可充电电源，安装在壳体一端。
4.根据权利要求1所述的基于磁流体推进技术的磁卸载血泵，其特征在于：所述电极为石墨电极。
5.根据权利要求1所述的基于磁流体推进技术的磁卸载血泵，其特征在于：所述对称设置的永磁磁体，为4～8对。
6.根据权利要求1所述的基于磁流体推进技术的磁卸载血泵，其特征在于：所述永磁磁体材料为钕铁硼合金永磁体。
7.根据权利要求1所述的基于磁流体推进技术的磁卸载血泵，其特征在于：所述对称设置的永磁磁体之间设置有第二隔膜，第二隔膜的材质为硅橡胶。
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Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5685698A (en) * | 1996-07-30 | 1997-11-11 | Smoll; Owen Clark | Method and apparatus for a pulsatile blood pump with no hemolysis |
| US5924975A (en) * | 1995-08-30 | 1999-07-20 | International Business Machines Corporation | Linear pump |
| US6342071B1 (en) * | 1999-07-08 | 2002-01-29 | Benjamin David Pless | Ambulatory blood pump |
| CN1485101A (zh) * | 2002-09-28 | 2004-03-31 | 中国科学院电工研究所 | 磁流体血泵 |
| CN101123388A (zh) * | 2006-08-09 | 2008-02-13 | 湖南人文科技学院 | 静态电磁泵 |
| CN101869728A (zh) * | 2010-06-01 | 2010-10-27 | 曹罡 | 一种搏动性门静脉血泵及其制作方法 |
| CN105251068A (zh) * | 2015-09-10 | 2016-01-20 | 苏州大学张家港工业技术研究院 | 一种电磁-永磁双向驱动式人工心脏泵 |
| CN105343951A (zh) * | 2015-11-26 | 2016-02-24 | 曾宪林 | 一种心室辅助循环器 |
| CN207605182U (zh) * | 2017-05-10 | 2018-07-13 | 上海理工大学 | 直流电磁驱动搏动式血泵装置 |
| CN109639095A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-04-16 | 中国科学院电工研究所 | 一种螺旋通道直流磁流体泵 |
-
2020
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Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5924975A (en) * | 1995-08-30 | 1999-07-20 | International Business Machines Corporation | Linear pump |
| US5685698A (en) * | 1996-07-30 | 1997-11-11 | Smoll; Owen Clark | Method and apparatus for a pulsatile blood pump with no hemolysis |
| US6342071B1 (en) * | 1999-07-08 | 2002-01-29 | Benjamin David Pless | Ambulatory blood pump |
| CN1485101A (zh) * | 2002-09-28 | 2004-03-31 | 中国科学院电工研究所 | 磁流体血泵 |
| CN101123388A (zh) * | 2006-08-09 | 2008-02-13 | 湖南人文科技学院 | 静态电磁泵 |
| CN101869728A (zh) * | 2010-06-01 | 2010-10-27 | 曹罡 | 一种搏动性门静脉血泵及其制作方法 |
| CN105251068A (zh) * | 2015-09-10 | 2016-01-20 | 苏州大学张家港工业技术研究院 | 一种电磁-永磁双向驱动式人工心脏泵 |
| CN105343951A (zh) * | 2015-11-26 | 2016-02-24 | 曾宪林 | 一种心室辅助循环器 |
| CN207605182U (zh) * | 2017-05-10 | 2018-07-13 | 上海理工大学 | 直流电磁驱动搏动式血泵装置 |
| CN109639095A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-04-16 | 中国科学院电工研究所 | 一种螺旋通道直流磁流体泵 |
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