CN218961587U - 一种基于轴向磁力卸载开放式支撑系统的悬浮血泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于轴向磁力卸载开放式支撑系统的悬浮血泵，包括轴流泵外壳、泵管，叶轮，磁性导叶，轴流泵外壳套装在泵管外部，轴流泵外壳内安装有电机定子，泵管为两端开放的直筒，内部设置叶轮、磁性导叶，叶轮包括叶轮轮毂、一体设置在叶轮轮毂上的流线形叶片，叶轮轮毂前后两端均为渐缩的磁性圆锥体，叶轮轮毂内部设置永磁转子，磁性导叶对应叶轮两端部设置，包括支撑环，若干磁性导叶柱，叶轮在磁性导叶限制下做旋转运动；该血泵体积小，使用寿命长，可以大幅减小或消除摩擦与热效应，降低并发症，且本申请血泵可以很好的结合磁力卸载技术，消除易于形成血栓的偏好位置，提供长期的无血栓稳定运行。

Description

一种基于轴向磁力卸载开放式支撑系统的悬浮血泵

技术领域

本实用新型属于生物医学工程人体心脏辅助装置领域，具体涉及一种拥有开放式支架的轴向磁力卸载式悬浮血泵。

背景技术

心力衰竭是各种心脏病发展的终末阶段，直接威胁病人生命。有数据显示，终末期心衰患者5年生存率仅为20%，与恶性肿瘤相当。而心脏移植是较为成功的技术，但供体的严重缺乏限制了这一技术的广泛应用。由于很难及时找到心脏供体进行心脏移植手术，因此，大部分病人还是需要人工心脏来辅助人体心脏完成泵血功能，维持生命，直至找到合适的心脏供体；人工心脏在辅助心脏完成泵血功能的同时，可帮助病变的心脏恢复机能，是非药物治疗心衰的重要手段，可以达到药物治疗难以实现的双重目标。现在人工心脏成为治疗重症心衰病人进展最快速的领域，存活结果已经可以媲美心脏移植。

目前临床采用的第二代人工心脏泵，轴流泵在工作状态下，叶轮在驱动流体流出时，必然会产生流体对叶轮的反作用力（向前推力），从而导致机械轴承接触处的发热比较严重,会产生较多的热量，使摩擦部位的温度升高，导致血液中的蛋白变性坏死，附着沉集在轴凹表面，形成血栓环聚集从而诱发血栓的形成和生长，限制了其发展和应用。而第三代人工心脏离心泵，其磁悬浮叶轮能够实现转子的无接触悬浮支撑，消除了轴承处的机械摩擦和磨损,降低了对血液的破坏作用，这种泵虽然没有机械摩擦与故障，但是其结构复杂，血流死角多，转子与转子套之间的缝隙易形成血栓，血泵系统栓塞问题依然严重，并且体积大，影响植入。

现有技术中公开的专利ZL201410148183.1中实用新型的轴流泵能很好的改善上述问题，但在实际运行中还是会偶发性的出现血液系统栓塞问题，继而影响整套装置的运转寿命，那么如何消除血液系统栓塞问题就显得尤为重要。

实用新型内容

本实用新型提供了一种基于轴向磁力卸载开放式支撑系统的悬浮血泵，该血泵体积小，使用寿命长，可以大幅减小或消除摩擦与热效应，降低并发症，且本申请血泵可以很好的结合磁力卸载技术，消除易于形成血栓的偏好位置，提供长期的无血栓稳定运行。

本实用新型的技术方案是：一种基于轴向磁力卸载开放式支撑系统的悬浮血泵，包括轴流泵外壳、泵管，叶轮，磁性导叶，

所述轴流泵外壳套装在泵管外部，轴流泵外壳内安装有电机定子，所述电机定子包括套装在泵管上的定子铁芯，定子线圈绕组，

所述泵管为两端开放的直筒，内部设置叶轮、磁性导叶，所述叶轮包括叶轮轮毂、一体设置在叶轮轮毂上的流线形叶片，所述流线形叶片外沿设置有倾斜的顶檐，顶檐与泵管内壁形成血液支流通道，血液支流通道一端为迎流口，另一端为出流口，迎流口大于出流口，所述叶轮轮毂前后两端均为渐缩的磁性圆锥体，叶轮轮毂内部为空心腔体，空心腔体内设置永磁转子，所述磁性导叶对应叶轮两端部设置，包括支撑环，若干磁性导叶柱，支撑环固定安装在泵管内，所述磁性导叶柱等间隔固定在支撑环内环上，沿支撑环半径方向设置，若干磁性导叶柱前端围成叶轮轮毂支撑环，叶轮轮毂支撑环与对应的叶轮轮毂圆锥体端部配合，叶轮轮毂两端圆锥体与磁性导叶柱磁性相吸，叶轮在磁性导叶限制下做旋转运动；相邻磁性导叶柱与叶轮轮毂圆锥围成血液通道。

本实用新型当叶轮旋转时，大部分的血液从叶片间的主流道流过，小部分血液从顶檐与泵管内壁形成的血液支流通道流过，由于迎流口比出流口大，血液受到挤压，对叶轮四周产生均匀的液动压，于是叶轮被径向液压悬浮；同时，由于磁性导叶与叶轮轮毂两端磁性相吸，对叶轮产生一个轴向的拉力，可以对抗、平衡血液对旋转叶轮的轴向的推力，加上定子铁芯对叶轮的轴向向前及向后的双向约束力，当泵在一定的工作转速范围内，叶轮与血液所产生推力达到平衡，处于轴向悬浮状态，两种悬浮状态使得叶轮悬浮起来，进而最大限度的降低了血泵内的滑动摩擦。本实用新型的磁性导叶与叶轮配合结构，可以推动使血液对磁性导叶柱端面与磁性圆锥之间的空间进行清洗，以防止微血栓的集聚，很好的避免血栓的形成和生长；该结构消除现有技术中有利于血栓形成的结构，实现了保持在所有支承表面上的无死角高流动性的优点。

还包括一个叶轮位置控制软磁体，设置在轴流泵外壳内，套装在泵管上，对应叶轮端部设置。辅助调节叶轮实现轴向悬浮。

所述磁性导叶的支撑环、磁性导叶柱材质为钕铁硼合金永磁体，导叶柱为流线形，其上端面为斜面，斜面斜度匹配叶轮轮毂端部磁性圆锥与其对应处的斜度。

所述叶轮轮毂两端圆锥形表面及导叶柱上端面设置有耐磨涂层，涂层材质为氧化钛或金刚石碳。

所述叶轮的转速为8500转/分～13000转/分。

本实用新型自悬浮血泵结构简单，可靠性与稳定性好，泵体积小，易植入，叶轮能平稳地径向液压悬浮和轴向磁悬浮，将机械摩擦降到最低，有效减少了装置的发热情况，延长了血泵的使用寿命，同时磁性导叶与叶轮的配合模式，血流可以有效清洗两者之间的易发生血栓间隙，有效降低了机械性溶血和血栓等并发症；同时结构设置合理，血流输送流畅，效率高。

附图说明

图1是本实用新型的结构剖视图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是本实用新型磁性导叶结构的正视图。

图4是本实用新型磁性导叶结构与叶轮磁性圆锥配合示意图。

图中：1、泵筒；2、叶轮；3、叶轮轮毂；5、前侧磁性圆锥；6、轴流泵外壳；7、定子铁芯；8、定子线圈绕组；9、叶轮位置控制软磁体；11、人造血管； 13、磁性导叶柱；14、支撑环；15、叶轮轮毂支撑环；16、后侧磁性圆锥；17、叶片；18、顶檐；19、泵管内壁；20、迎流口；21、出流口。

具体实施方式

如图1～4所示，一种基于轴向磁力卸载开放式支撑系统的悬浮血泵，包括轴流泵外壳6、泵管1，叶轮2，电机驱动系统，其中电机驱动系统包括电机定子、电机永磁转子，叶轮位置控制软磁体9，其中叶轮位置控制软磁体9与永磁转子磁性相对，二者相互吸引，用于辅助调节叶轮，进一步冲抵对消驱动血液所产生的反推力，辅助实现叶轮的轴向悬浮。

轴流泵外壳6固定套装在泵管1外部，轴流泵外壳6内安装电机定子、叶轮位置控制软磁体9，电机定子包括套装在泵管上的定子铁芯7，定子线圈绕组8，叶轮位置控制软磁体9套装在泵管上，位于定子铁芯7的后端，对应叶轮端部设置。

泵管1为两端开放的直筒，内部设置叶轮2、磁性导叶，叶轮2包括叶轮轮毂3、一体设置在叶轮轮毂中部的若干流线形叶片17，流线形叶片外沿设置有倾斜的顶檐18，顶檐18与泵管内壁19形成血液支流通道，血液支流通道一端为迎流口20，另一端为出流口21，迎流口20大于出流口21，当叶轮2顺时针旋转时，大部分的血液从叶片间的主流道流过，小部分血液从顶檐18与泵管内壁19之间流过，由于迎流口20比出流口21大，血液受到挤压，对叶轮2四周产生均匀的液动压，于是叶轮2被径向液压悬浮。

叶轮轮毂3前后两端均为渐缩的磁性圆锥体，分别为前侧磁性圆锥5和后侧磁性圆锥6，整体成梭形，叶轮轮毂内部为空心腔体，空心腔体内镶嵌设置电机永磁转子，磁性导叶设置在泵管的两端，对应叶轮两端部，叶轮在磁性导叶限制下做旋转运动，其适于承载旋转血液泵的径向载荷以及轴向推力载荷，包括支撑环14，三个磁性导叶柱13，支撑环14固定安装在泵管1内，磁性导叶柱13等间隔固定在支撑环14内环上，沿支撑环14半径方向设置，磁性导叶柱为流线形，顶面为30度的斜面，三个磁性导叶柱前端围成叶轮轮毂支撑环15，叶轮轮毂支撑环与对应的叶轮轮毂圆锥体端部配合，即导叶柱顶部斜面斜度与对应的叶轮轮毂磁性圆锥斜度匹配，叶轮轮毂两端圆锥形表面及导叶柱上端面设置有耐磨涂层，涂层材质为氧化钛或金刚石碳，叶轮轮毂两端圆锥与导叶柱磁性相吸，对叶轮2产生一个轴向的拉力，可以对抗、平衡血液对旋转叶轮2的轴向的推力，加上定子铁芯7对叶轮2的轴向向前及向后的双向约束力，从而泵在一定的工作转速范围内，叶轮2基本处于轴向悬浮状态，通过测试，当叶轮2转速处于8000转/分～13000转/分区间时，轴端压力趋于稳定，变化很小，此区间内调整软磁铁9对叶轮轮毂3中的永磁转子的磁约束力（磁约束力的方向与叶轮轴向位移的方向相反），可以与驱动血液所产生的反推力达到一种平衡状态，使得叶轮2与磁性导叶之间无任何机械接触的情况下获得完全流体动力支撑，即叶轮2通过轴向磁力卸载、径向流体动压悬浮，从将血泵内的滑动摩擦降到最低，可以有效的减轻摩擦及产热，减小对血细胞的破坏。

相邻磁性导叶柱与叶轮轮毂通道内的圆锥围成血液通道，在整个径向长度上保持畅通，渐缩圆锥体端部与导叶柱13前端之间的流体通道存在血流冲刷清洗，从而泵筒1的进、出口处不存在任何周向间隙或缝隙或任何圆周结构会促进血栓环的形成。

Claims (5)

1.一种基于轴向磁力卸载开放式支撑系统的悬浮血泵，其特征在于：包括轴流泵外壳、泵管，叶轮，磁性导叶，

所述轴流泵外壳套装在泵管外部，轴流泵外壳内安装有电机定子，所述电机定子包括套装在泵管上的定子铁芯，定子线圈绕组，

所述泵管为两端开放的直筒，内部设置叶轮、磁性导叶，所述叶轮包括叶轮轮毂、一体设置在叶轮轮毂上的流线形叶片，所述流线形叶片外沿设置有倾斜的顶檐，顶檐与泵管内壁形成血液支流通道，血液支流通道一端为迎流口，另一端为出流口，迎流口大于出流口，所述叶轮轮毂前后两端均为渐缩的磁性圆锥体，叶轮轮毂内部为空心腔体，空心腔体内设置永磁转子，所述磁性导叶对应叶轮两端部设置，包括支撑环，若干磁性导叶柱，支撑环固定安装在泵管内，所述磁性导叶柱等间隔固定在支撑环内环上，沿支撑环半径方向设置，若干磁性导叶柱前端围成叶轮轮毂支撑环，叶轮轮毂支撑环与对应的叶轮轮毂圆锥体端部配合，叶轮轮毂两端圆锥体与磁性导叶柱磁性相吸，叶轮在磁性导叶限制下做旋转运动；相邻磁性导叶柱与叶轮轮毂圆锥围成血液通道。

2.根据权利要求1所述的基于轴向磁力卸载开放式支撑系统的悬浮血泵，其特征在于：还包括一个叶轮位置控制软磁体，设置在轴流泵外壳内，套装在泵管上，对应叶轮端部设置。

3.根据权利要求1所述的基于轴向磁力卸载开放式支撑系统的悬浮血泵，其特征在于：所述磁性导叶的支撑环、磁性导叶柱材质为钕铁硼合金永磁体，导叶柱为流线形，其上端面为斜面，斜面斜度匹配叶轮轮毂端部磁性圆锥与其对应处的斜度。

4.根据权利要求1所述的基于轴向磁力卸载开放式支撑系统的悬浮血泵，其特征在于：所述叶轮轮毂两端圆锥形表面及导叶柱上端面设置有耐磨涂层，涂层材质为氧化钛或金刚石碳。

5.根据权利要求1所述的基于轴向磁力卸载开放式支撑系统的悬浮血泵，其特征在于：所述叶轮的转速为8500转/分～13000转/分。

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