CN113262393B - 柔性磁悬浮微型离心泵 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种柔性磁悬浮微型离心泵，包括：腔体、磁性转子、上磁束缚环和下磁束缚环；腔体第一端设置泵入口；腔体第二端内腔体面设置锥槽；磁性转子设置在腔体内；磁性转子第一端穿设于泵入口内；腔体第二端的内腔体面设置锥槽；上磁束缚环套设在磁性转子第一端外，且设置在腔体的一内腔体面上；下磁束缚环与上磁束缚环相对设置，且下磁束缚环设置在腔体的另一内腔体面上；磁性转子、上磁束缚环和下磁束缚环同轴设置。本公开采用柔性材料，实现离心泵的柔性化，优化后的离心泵机械性能更符合人体软体力学特点，能更好地与人体外形和器官轮廓相容，柔性的材料结构和轻质化提高了穿戴和植入的安全性和舒适性，为长期在体治疗提供条件。

Description

柔性磁悬浮微型离心泵

技术领域

本公开涉及柔性离心泵领域，尤其涉及一种基于磁性薄膜折纸技术的柔性磁悬浮微型离心泵。

背景技术

传统离心泵在日常生产生活中十分常见，约占所有类型泵产量的80％以上，可处理高转速液体，具有流量高、维护成本低的特点。广泛应用于工农业、家庭、医学和科学研究，也是很多大型生物医学系统设备的重要组成部分，如体外膜肺氧合机、透析机等。然而，传统离心泵大多由刚性材料制成，体积和质量都比较大，难以实现人体穿戴和植入，虽然已有小型的刚性商用离心泵得到应用，但其质量和体积依然难以满足人体长期穿戴治疗以及舒适性方面的要求，限制了其在生物医学领域的发展。

实现传统离心泵小型化和柔性化将有助于改善患者的治疗和生活方式。对于需要长期进行定点定时治疗的患者，如血液透析、心肺衰竭等，微型、可穿戴的柔性离心泵有望替代传统大型透析设备实现疾病治疗的同时不影响日常生活、学习甚至外出旅行，大大节省时间成本，提高生活质量。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种柔性磁悬浮微型离心泵，以解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种柔性磁悬浮微型离心泵，被构造成柔性结构，包括：

腔体，所述腔体第一端设置泵入口；所述腔体第二端的内腔体面设置锥槽；

磁性转子，所述磁性转子设置在所述腔体内；所述磁性转子第一端穿设于所述泵入口内；所述磁性转子第二端设置于所述锥槽内；

上磁束缚环，所述上磁束缚环套设在所述磁性转子第一端外，且设置在所述腔体的一内腔体面上；以及

下磁束缚环，所述下磁束缚环套设在所述磁性转子第二端外，所述下磁束缚环与所述上磁束缚环相对设置，且所述下磁束缚环设置在所述腔体的另一内腔体面上；

所述磁性转子、所述上磁束缚环和所述下磁束缚环同轴设置，且相互作用呈磁悬浮状态。

在本公开的一些实施例中，所述磁性转子包括：

磁束缚柱，所述磁束缚柱第一端穿设于所述泵入口内，且所述上磁束缚环套设在所述磁束缚柱上；

叶轮，所述叶轮第一端与所述磁束缚柱第二端连接；

支撑圆片，所述支撑圆片第一端与所述叶轮第二端连接；

磁性八齿薄膜，所述磁性八齿薄膜第一端与所述支撑圆片第二端连接；以及

锥尖，所述锥尖锥柱端与所述磁性八齿薄膜第二端连接；所述锥尖锥尖端设置于所述锥槽内；

所述磁束缚柱、所述叶轮、所述支撑圆片、所述磁性八齿薄膜和所述锥尖同轴设置。

在本公开的一些实施例中，所述腔体包括：

腔室，围设在所述磁性转子外，且所述磁性转子第一端伸出所述腔室外；所述腔室呈蜗壳形结构；

顶盖，所述顶盖一表面与所述腔室第一端连接；所述泵入口设置于所述顶盖上；所述顶盖适用于所述腔体密封和液体注入；所述上磁束缚环设置于所述泵入口外，且与所述顶盖一表面连接；以及

底座，所述底座一表面与所述腔室第二端连接；所述锥槽设置于所述底座一表面上；所述底座适用于密封所述腔体和驱动所述磁性转子转动；所述下磁束缚环设置于所述锥槽外，且与所述底座一表面连接。

在本公开的一些实施例中，所述底座包括：

至少一个磁线圈与柔性驱动电路电性连接；以及

柔性封装层，被构造成封装所述磁线圈和所述柔性驱动电路；所述锥槽设置于所述柔性封装层上。

在本公开的一些实施例中，所述磁性八齿薄膜包括齿区域和薄膜区域，所述齿区域设置八个齿；

在垂直于所述磁性八齿薄膜方向上，第奇数个所述齿的磁性与第偶数个所述齿的磁性相反；

所述薄膜区域的磁性与第奇数个所述齿的磁性相同；

所述上磁束缚环和所述下磁束缚环的磁性均与第奇数个所述齿的磁性相反。

在本公开的一些实施例中，所述磁束缚柱轴向方向上的磁性与第奇数个所述齿的磁性相反；所述磁束缚柱沿着轴向方向单向充磁。

在本公开的一些实施例中，所述磁性八齿薄膜中各个第奇数个所述齿向上向内折叠后，沿垂直于所述磁性八齿薄膜方向单向充磁后展开。

在本公开的一些实施例中，所述磁束缚柱为柔性磁束缚柱，材料选自磁性薄膜；所述磁性八齿薄膜材料选自磁性薄膜；所述叶轮、所述支撑圆片和所述锥尖的材料选自柔性高分子聚合物；所述上磁束缚环和所述下磁束缚环为柔性磁束缚环，材料选自磁性薄膜。

在本公开的一些实施例中，所述腔室为柔性腔室；所述顶盖和所述腔室的材料均选自柔性高分子聚合物；所述柔性驱动电路为柔性PCB电路，材料选自柔性高分子聚合物。

在本公开的一些实施例中，所述柔性高分子聚合物为聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯和Ecoflex中的一种或多种；

所述磁性薄膜为磁性颗粒和柔性高分子聚合物的混合薄膜；所述磁性颗粒为钕铁硼、铁氧体纳米和微米颗粒中的一种或多种；所述磁性薄膜采用至少一种折叠方式进行单方向充磁后获得自定义磁场分布的所述磁性薄膜。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本公开柔性磁悬浮微型离心泵至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：

(1)本公开采用柔性材料，实现离心泵的柔性化，优化后的离心泵机械性能更符合人体软体力学特点，能更好地与人体外形和器官轮廓相容，柔性的材料结构和轻质化提高了穿戴和植入的安全性和舒适性，为长期在体治疗提供条件。

(2)本公开的整个离心泵各部件处于同一腔体中，不同于传统机械泵中转子与驱动部分的分离，也无需两者之间的机械连杆，一体化的设计降低了离心泵的整体尺寸和质量，有利于实现小型化。

(3)本公开通过设计磁束缚柱和磁束缚环来实现磁性转子在腔室及流体中的磁悬浮，避免了转子与周围结构的机械接触，降低了转动过程中的机械损耗，提高了工作的稳定性。

(4)本公开各部件尺寸调节的灵活性高，既可以满足对不同流量范围的要求，还可以满足不同使用场景下对整体尺寸的要求。

(5)本公开采用浇筑倒模、机械切膜和等离子键合等加工方式，方法简单，设备要求低、成本低，可批量生产。

附图说明

图1为本公开实施例柔性磁悬浮微型离心泵的二维结构示意图。

图2为本公开实施例柔性磁悬浮微型离心泵的三维结构展开图。

图3为本公开实施例柔性磁悬浮微型离心泵的三维结示意图。

图4为本公开实施例柔性磁悬浮微型离心泵的柔性磁悬浮微型离心泵磁悬浮示意图。

图5为本公开实施例柔性磁悬浮微型离心泵的制作方法示意图。

图6为本公开实施例柔性磁悬浮微型离心泵磁性八齿薄膜、磁束缚柱和磁束缚环的充磁方法示意图。

图7为本公开实施例柔性磁悬浮微型离心泵不同转速、不同扬程下的流量测量结果图。

【附图中本公开实施例主要元件符号说明】

1-顶盖；

2-腔室；

3-磁束缚柱；

4-叶轮；

5-支撑圆片；

6-磁性八齿薄膜；

7-锥尖；

8-锥槽；

9-磁线圈；

10-柔性驱动电路；

11-柔性封装层；

12-上磁束缚环；

13-下磁束缚环。

具体实施方式

本公开提供了一种柔性磁悬浮微型离心泵，包括：腔体、磁性转子、上磁束缚环和下磁束缚环；腔体第一端设置泵入口；腔体第二端内腔体面设置锥槽；磁性转子设置在腔体内；磁性转子第一端穿设于泵入口内；腔体第二端的内腔体面设置锥槽；上磁束缚环套设在磁性转子第一端外，且设置在腔体的一内腔体面上；下磁束缚环与上磁束缚环相对设置，且下磁束缚环设置在腔体的另一内腔体面上；磁性转子、上磁束缚环和下磁束缚环同轴设置。

以下分别对本实施例柔性磁悬浮微型离心泵的各个组成部分进行详细描述。

磁性转子包括：磁束缚柱、叶轮、支撑圆片、磁性八齿薄膜和锥尖。以下对磁性转子的各个部分进行详细描述。

磁束缚柱第一端穿设于所述泵入口内，且上磁束缚环套设在磁束缚柱上；叶轮第一端与磁束缚柱第二端连接；支撑圆片第一端与叶轮第二端连接；磁性八齿薄膜第一端与支撑圆片第二端连接；锥尖的锥柱端与磁性八齿薄膜第二端连接；锥尖的锥尖端设置于锥槽内。其中，磁束缚柱、叶轮、支撑圆片、磁性八齿薄膜和锥尖同轴设置。

腔体包括：腔室、顶盖和底座。以下对腔体的各个部分进行详细描述。

腔室围设在磁性转子外，且磁性转子第一端伸出腔室外。顶盖一表面与腔室第一端连接；泵入口设置于所述顶盖上；顶盖适用于腔体密封和液体注入；上磁束缚环设置于泵入口外，且与所述顶盖一表面连接。底座一表面与腔室第二端连接；锥槽设置于底座一表面上；底座适用于密封腔体和驱动所述磁性转子转动；下磁束缚环设置于锥槽外，且与底座一表面连接。

底座包括：至少一个磁线圈、柔性驱动电路和柔性封装层。以下对底座的各个部分进行详细描述。

至少一个磁线圈与柔性驱动电路电性连接。柔性封装层被构造成封装磁线圈和柔性驱动电路；锥槽设置于柔性封装层上。

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

本公开某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本公开的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本公开满足适用的法律要求。

在本公开的第一个示例性实施例中，提供了一种柔性磁悬浮微型离心泵。图1为本公开实施例柔性磁悬浮微型离心泵的二维结构示意图。如图1所示，本公开柔性磁悬浮微型离心泵包括：顶盖1、腔室2、磁性转子、底座、上束缚环12和下束缚环13。磁性转子包括：磁束缚柱3、叶轮4、支撑圆片5、磁性八齿薄膜6和锥尖7。底座包括：锥槽8，磁线圈9，柔性驱动电路10和柔性封装层11。

需要说明的是，磁性转子处于由顶盖1，腔室2和底座构成的空间中。通过磁束缚柱3，上磁束缚环12和下磁束缚环13间磁场的相互作用实现磁性转子的磁悬浮，在磁线圈9和柔性驱动电路10的控制下实现高速转动和泵流。整个柔性磁悬浮微型离心泵采用柔性材料，具备全柔化特性。

顶盖1采用柔性高分子薄膜材料，如聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚二甲基硅氧烷等。顶盖1的尺寸可依据柔性磁悬浮微型离心泵使用场合对尺寸和柔性的要求以及材料本身性质进行设置，其中厚度一般可设置为2mm以下，边长小于4cm，泵入口圆直径不低于1mm，位于柔性磁悬浮微型离心泵最顶部，泵入口与外接管道相连接。

腔室2结构采用柔性高分子薄膜材料，如聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚二甲基硅氧烷等。腔室2采用蜗壳形的腔室结构可以提高泵流液体的导流，提高泵流的效率，腔室2不仅限于单蜗壳形结构，还可以根据使用场景和需要进行双壳形或多壳形设计。蜗壳的形状包括起始角和结束角、中心圆直径等也可根据实际需求进行调整，整个腔室厚度一般不低于5mm，外形尺寸与顶盖保持一致。

磁性转子由多个部分构成，其中，磁束缚柱3由磁性薄膜构成，磁化方向与磁性转子轴向方向一致。磁束缚柱3位于转子顶部中心，磁束缚柱穿过顶盖1圆形的泵入口，并与固定于顶盖1底部中心的上磁束缚环12相互作用，使得磁束缚柱3获得径向方向上的排斥力，避免磁束缚柱3在转子转动过程中与顶盖1碰撞影响转动状态。磁束缚柱3的直径和高度与顶盖1泵入口直径以及腔室2等有关，磁束缚柱3的直径一般可设置为2mm以下，高度一般可设置为4mm以下。叶轮4是磁性转子的核心部件之一，主要功能为借助旋转获得离心力，实现局部真空，从而实现虹吸吸水。叶轮4叶片数以及叶片出口角是影响微泵泵流效果的重要因素。为了提高泵流效率，出口角一般小于60度，而叶轮4叶片数一般不少于两片。叶轮4厚度一般可设置为1mm以下，直径一般可设置为2cm以下。支撑圆片5主要与前述叶轮4通过键合或者粘结方式结合，支撑圆片5为叶轮3和磁性八齿薄膜6提供支撑，避免两个扭曲影响转动和泵流效果。支撑圆片5的厚度一般可设置为1mm以下，直径一般可设置为2cm以下。磁性八齿薄膜6是磁性转子核心部件之一，主要功能是提供可编程磁场，并与磁线圈产生的磁场相互作用实现磁性转子的转动，是整个微泵转动的核心部件。磁性八齿薄膜6共有八个齿，依次编号为第一齿、第二齿、第三齿……第八齿，其中序数为奇数的四个齿(例如，第一齿、第三齿、第五齿和第七齿)磁化方向一致，而序数为偶数的另外四个齿(例如，第二齿、第四齿、第六齿和第八齿)磁化方向一致，并与序数为奇数的四个齿方向相反。磁性八齿薄膜6的这种可编程磁场分布主要通过折纸技术实现，即四个奇数齿向上向内折叠后，借助充磁机沿着垂直于薄膜方向磁化后再展开。磁性八齿薄膜6的厚度一般可设置为700μm以下，直径一般可设置为2cm以下。

底座由多个部分构成，其中磁线圈9与柔性驱动电路10连接，磁线圈9所在部分借助模具用柔性高分子材料进行封装，形成柔性封装层11以及锥槽8。在外接电源和内部程序的控制下产生变化磁场从而与磁性八齿薄膜6相互作用驱动转子转动。磁线圈9的直径一般可设置为8mm以下，厚度一般可设置为0.6mm以下，线径为60μm左右，偏差在能够实现本公开的范围内均可。柔性驱动电路10选为柔性PCB电路，厚度一般可设置为1mm以下。柔性封装层11边长一般可设置为4cm以下，厚度一般可设置为2mm以下。

上磁束缚环12固定于顶盖1底部中心，下磁束缚环13固定于底座顶部中心。上磁束缚环12和下磁束缚环13分别位于磁性转子上部和下部，共同排斥磁性转子，使得磁性转子既不触顶，也不触底，实现磁性转子在腔室中的磁悬浮。其中，上磁束缚环12的外径一般可设置为9mm以下，内径一般可设置为5mm以下，厚度一般可设置为0.6mm以下；下磁束缚环13的外径一般可设置为9mm以下，内径一般可设置为5mm以下，厚度一般可设置为0.3mm以下。本公开采用磁悬浮设计，磁性转子被磁束缚柱3、上磁束缚环12和下磁束缚环13束缚于腔体中，实现磁性转子的磁悬浮，降低了由于物理接触带来的能量损失和转动干扰。

图2为本公开实施例柔性磁悬浮微型离心泵的三维结构展开图。图2展示了各组成部分的图案结构以及所处的相对位置。其中，顶盖1位于柔性磁悬浮微型离心泵的顶部。顶盖1底部中心固定有上磁束缚环12，顶盖上设置的泵入口形状可以为圆形或其他适合使用的形状例如椭圆形、多边形、异边型等。顶盖1下部为磁性转子的各组成部分，包括磁束缚柱3，叶轮4，支撑圆片5，磁性八齿薄膜6和锥尖7。底座顶部中心有锥槽以及在锥槽边缘外固定有下束缚环13。磁性转子被束缚于顶盖1，腔室2和底座构成的腔体中，其中磁束缚柱3穿过顶盖1圆形泵入口，锥尖位于底座的锥槽中，整个磁性转子磁悬浮于腔体中不与周围腔体产生物理接触。组合后的柔性磁悬浮微型离心泵如图3所示。如图2和图3所示，本公开柔性磁悬浮微型离心泵采用一体化设计，大大降低整体微泵尺寸和质量。

本公开中包括磁性转子在内的构成柔性磁悬浮微型离心泵的各组成部分，均采用柔性高分子薄膜材料和磁性薄膜材料。锥尖的底部锥尖端直径一般可设置为2cm以下，厚度一般可设置为3mm以下。

图4为本公开实施例柔性磁悬浮微型离心泵的柔性磁悬浮微型离心泵磁悬浮示意图。如图4所示，磁性八齿薄膜6上设置齿区域和薄膜区域，进而磁性转子除齿区域以外薄膜区域的磁化方向与上磁束缚环12和下磁束缚环13的磁化方向相同。在垂直方向上，上磁束缚环对磁性转子产生向下的排斥力，下束缚环对磁性转子产生向上的排斥力，通过调整上束缚环12和下束缚环13的磁场强度来实现磁性转子在垂直方向上的悬浮。另外，由于磁束缚柱3轴向方向上的磁化方向和上磁束缚环垂直方向上的磁化方向相同，磁束缚柱3获得了径向方向上的排斥力，不与顶盖1圆形入口接触，进一步提高了磁悬浮的稳定性。

至此，已对本公开基于磁性薄膜折纸技术的柔性磁悬浮微型离心泵的结构作了详细说明。以下将对本公开基于磁性薄膜折纸技术的柔性磁悬浮微型离心泵的制作方法作详细说明。

首先分别制备柔性高分子薄膜和磁性薄膜，以下分别详细说明。关于配制柔性高分子薄膜，以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为例。将PDMS与固化剂以10：1的质量比混合均匀后，置于真空泵中去除气泡后，一部分导入培养皿中并以80℃加热30分钟固化成PDMS薄膜，控制该薄膜的厚度在1mm左右；另一部分留备后用。需要说明的是，柔性高分子材料薄膜不仅限于PDMS，也可以是聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、Ecoflex等。关于配制磁性薄膜，以钕铁硼磁性颗粒为例。将钕铁硼颗粒与前述未固化的PDMS以1∶5的质量比混合均匀后涂抹于PET薄膜上，用特定高度的涂抹器抹平后，80℃加热30分钟，最后从PET薄膜上获得预定厚度的磁性薄膜。需要说明的是，配置比例可根据实际需求进行调整，不仅限于1∶5，同时磁性薄膜的厚度也可根据需求选择不同高度的涂抹器，另外，磁颗粒不仅限于钕铁硼颗粒，也可以是前文所述的其他磁颗粒。

在进行柔性磁悬浮微型离心泵各组成部分的制备前，需先获得用于浇筑倒模的模具以及用于切膜的模具。其中，用于浇筑倒模的模具包括，顶盖1，腔室2，锥尖7和底座；用于切膜的模具包括，磁束缚柱3，叶轮4，支撑圆片5，磁性八齿薄膜6，上磁束缚环12和下磁束缚环13。用于浇筑的模具设计后通过3D打印机采用树脂材料进行快速打印，而用于切膜的模具则采用不锈钢材料打印。

图5为本公开实施例柔性磁悬浮微型离心泵的制作方法示意图。如图5所示，柔性磁悬浮微型离心泵的制作方法，包括：

操作1，将未固化的PDMS浇注到顶盖1的树脂模具中，80℃加热30分钟后取出，获得柔性顶盖1；将未固化的PDMS浇注到腔室2的树脂模具中，80℃加热30分钟后取出，获得柔性腔室2。

操作2，将钕铁硼薄膜用打印好的磁束缚柱3的切膜模具压切，取出切好的磁薄膜获得磁束缚柱3。将PDMS薄膜用打印好的叶轮4的切膜模具压切，取出切好的PDMS薄膜获得叶轮4。将PDMS薄膜用打印好的支撑圆片5的切膜模具压切，取出切好的PDMS薄膜获得支撑圆片5。将钕铁硼薄膜用打印好的磁性八齿薄膜6的切膜模具压切，取出切好的磁薄膜获得磁性八齿薄膜6。将钕铁硼薄膜用打印好的磁束缚环的切膜模具压切，取出切好的磁薄膜获得上磁束缚环12和下磁束缚环13。

操作3，将未固化的PDMS浇注到锥尖7的树脂模具中，80℃加热30分钟后取出，获得柔性锥尖7。将磁线圈9按照相同的连接方式连接到柔性驱动电路10上，将连接好磁线圈9的柔性驱动电路10倒扣在底座模具上，再将未固化的PDMS浇注到底座树脂模具中，待PDMS没过柔性驱动电路后，以80℃加热固化，取出后即可获得锥槽8和封装层11。

操作4，对操作2中已获得无磁性的磁束缚柱3，磁性八齿薄膜6，上磁束缚环12和下磁束缚环13进行充磁处理。更具体地，如图6所示，对于磁束缚柱3，将磁束缚柱3放入充磁机中沿着轴向方向进行充磁。同样地，将上磁束缚环12和下磁束缚环13沿着垂直于薄膜的方向进行充磁。对磁性八齿薄膜，充磁前需要将薄膜的八个齿，每隔一个齿向上向内折叠，即将序数为奇的齿向上向内折叠。将折叠好的薄膜放入充磁机中沿着垂直于薄膜的方向进行充磁，待充磁完毕后释放被折叠的奇数齿。

操作5，将充磁后的磁束缚柱3和磁性八齿薄膜6与叶轮4、支撑圆片5和锥尖7，通过氧等离子技术或者黏结方式按照顺序依次结合在一起，构成一个完整的磁性转子。

至此，已对本公开基于磁性薄膜折纸技术的柔性磁悬浮微型离心泵的制作方法作了详细说明。

图7为本公开实施例柔性磁悬浮微型离心泵不同转速、不同扬程下的流量测量结果图。如图7所示，按照前文所述方法制备出三种尺寸的柔性磁悬浮微型离心泵，整体尺寸分别为36×36×9mm³、18×18×6mm³和9×9×4mm³。相应地，重量分别为12.8g，1.9g和0.3g。在一实施例中，我们对尺寸为36×36×9mm³的柔性磁悬浮微型离心泵进行测试，可以获得0-1000rpm的转速以及最高3cm的扬程。与此同时，在不同转速和扬程条件下对流量进行测量的结果表明，扬程为0时，可以获得35.6mL/min的流量，是传统透析设备流量的五至八分之一，但长期穿戴治疗的可能性将弥补这方面的差距。

至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开柔性磁悬浮微型离心泵有了清楚的认识。

综上所述，本公开提供一种基于磁性薄膜折纸技术的柔性磁悬浮微型离心泵，通过折纸充磁技术获得磁极交替的磁性转子，并通过各磁性元件间磁场的相互作用实现转子的磁悬浮，同时在磁线圈和柔性电路的驱动下实现转子的高速转动和液体泵流。微型化以及柔性化特点使得本公开提供的柔性磁悬浮微型离心泵可通过穿戴和植入方式实现人体长时间健康管理和治疗，在透析、心肺辅助、体温调控以及人工器官等方面有广大的应用前景。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种柔性磁悬浮微型离心泵，被构造成柔性结构，包括：

腔体，所述腔体第一端设置泵入口；所述腔体第二端的内腔体面设置锥槽；

磁性转子，所述磁性转子设置在所述腔体内；所述磁性转子第一端穿设于所述泵入口内；所述磁性转子第二端设置于所述锥槽内；所述磁性转子包括：磁束缚柱，所述磁束缚柱第一端穿设于所述泵入口内，且上磁束缚环套设在所述磁束缚柱上；叶轮，所述叶轮第一端与所述磁束缚柱第二端连接；支撑圆片，所述支撑圆片第一端与所述叶轮第二端连接；磁性八齿薄膜，所述磁性八齿薄膜第一端与所述支撑圆片第二端连接；

所述磁性八齿薄膜，其特征在于，包括齿区域和薄膜区域，所述齿区域设置八个齿；所述磁性八齿薄膜中每隔一个齿向上向内折叠后，形成四个奇数齿，剩余齿形成四个偶数齿；所述奇数齿沿垂直于所述磁性八齿薄膜方向单向充磁后展开；在垂直于所述磁性八齿薄膜方向上，所述奇数齿的磁化方向与所述偶数齿的磁化方向相反；

上磁束缚环，所述上磁束缚环套设在所述磁性转子第一端外，且设置在所述腔体的一内腔体面上；以及

下磁束缚环，所述下磁束缚环套设在所述磁性转子第二端外，所述下磁束缚环与所述上磁束缚环相对设置，且所述下磁束缚环设置在所述腔体的另一内腔体面上；

所述磁性转子、所述上磁束缚环和所述下磁束缚环同轴设置，且相互作用呈磁悬浮状态。

2.根据权利要求1所述的柔性磁悬浮微型离心泵，其特征在于，其中，所述磁性转子还包括：

锥尖，所述锥尖锥柱端与所述磁性八齿薄膜第二端连接；所述锥尖锥尖端设置于所述锥槽内；

所述磁束缚柱、所述叶轮、所述支撑圆片、所述磁性八齿薄膜和所述锥尖同轴设置。

3.根据权利要求1所述的柔性磁悬浮微型离心泵，其特征在于，其中，所述腔体包括：

腔室，围设在所述磁性转子外，且所述磁性转子第一端伸出所述腔室外；所述腔室呈蜗壳形结构；

顶盖，所述顶盖一表面与所述腔室第一端连接；所述泵入口设置于所述顶盖上；所述顶盖适用于所述腔体密封和液体注入；所述上磁束缚环设置于所述泵入口外，且与所述顶盖一表面连接；以及

底座，所述底座一表面与所述腔室第二端连接；所述锥槽设置于所述底座一表面上；所述底座适用于密封所述腔体和驱动所述磁性转子转动；所述下磁束缚环设置于所述锥槽外，且与所述底座一表面连接。

4.根据权利要求3所述的柔性磁悬浮微型离心泵，其特征在于，其中，所述底座包括：

至少一个磁线圈与柔性驱动电路电性连接；以及

柔性封装层，被构造成封装所述磁线圈和所述柔性驱动电路；所述锥槽设置于所述柔性封装层上。

5.根据权利要求1所述的柔性磁悬浮微型离心泵，其特征在于，其中，

所述薄膜区域的磁性与所述奇数齿的磁性相同；

所述上磁束缚环和所述下磁束缚环的磁性均与所述奇数齿的磁性相反。

6.根据权利要求5所述的柔性磁悬浮微型离心泵，其特征在于，其中，所述磁束缚柱轴向方向上的磁性与所述奇数齿的磁性相反；所述磁束缚柱沿着轴向方向单向充磁。

7.根据权利要求2所述的柔性磁悬浮微型离心泵，其特征在于，其中，所述磁束缚柱为柔性磁束缚柱，材料选自磁性薄膜；所述磁性八齿薄膜材料选自磁性薄膜；所述叶轮、所述支撑圆片和所述锥尖的材料选自柔性高分子聚合物；所述上磁束缚环和所述下磁束缚环为柔性磁束缚环，材料选自磁性薄膜。

8.根据权利要求4所述的柔性磁悬浮微型离心泵，其特征在于，其中，所述腔室为柔性腔室；所述顶盖和所述腔室的材料均选自柔性高分子聚合物；所述柔性驱动电路为柔性PCB电路，材料选自柔性高分子聚合物。

9.根据权利要求7或8所述的柔性磁悬浮微型离心泵，其特征在于，其中，所述柔性高分子聚合物为聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯和Ecoflex中的一种或多种；

所述磁性薄膜为磁性颗粒和柔性高分子聚合物的混合薄膜；所述磁性颗粒为钕铁硼、铁氧体纳米和微米颗粒中的一种或多种；所述磁性薄膜采用至少一种折叠方式进行单方向充磁后获得自定义磁场分布的所述磁性薄膜。

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