技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种心脏辅助装置,具体的说是一种
生物医学工程领域的植入人体的磁液悬浮式轴流泵心脏辅助装置。
背景技术
[0002] 心脏病是人类的第一杀手,各种心脏
疾病发展到一定阶段均可影响到心脏的泵血功能,导致“心衰”。
治疗严
重心衰是目前临床医学的一个难题,用人造的机械
血泵来帮助或代替衰竭的心脏是一种最有效的治疗方法,这种机械血泵通常称为“心脏辅助装置”或“
人工心脏”。目前欧美国家有几种性能好的“心脏辅助装置”获准临床应用,其中体积小的可植入式的轴流泵心脏辅助装置应用最多。轴流泵又分为“有轴轴流泵”和“悬浮轴流泵”。临床应用中发现:“有轴轴流泵”因
轴承高速磨损容易导致机械故障,并且轴承摩擦会产生“机械性溶血和血栓”等不良效应;“悬浮轴流泵”基本上是“主动磁悬浮轴流泵”,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,血栓问题严重,并且体积大,影响植入。
[0003] 由此可见,减小泵的体积,采用好的轴承
支撑系统,提高泵的
稳定性和工作寿命,减少血流冲刷死角,降低溶血和血栓等并发症,是轴流泵技术改进的目标。
发明内容
[0004] 本实用新型的目的是提供一种能降低并发症、寿命长、植入式的磁液悬浮式轴流泵心脏辅助装置。
[0005] 本实用新型是由泵及驱动
电机两大系统组成的“泵—机一体化装置”,其特征在于:
叶轮上有一个外环,外环包裹着叶轮
叶片的中段,并将该段流道分为内、外两个流道,即主流道与支流道;外环的外壁刻有
螺旋齿纹,齿纹顶壁呈倾斜状,使得支流道的迎流口大,出流口小;齿纹的
侧壁有一道开口,内流道的血液因受到离心的作用可以从此处进入外流道,为外流道补充
流体;叶轮
轮毂后端内镶嵌一个凸头磁锥,后导叶轮毂内镶嵌一个一头为凹窝的磁锥,两个磁锥均为轴向磁向,且异性磁极相对,二者相互吸引,对叶轮产生一个轴向向后的拉
力,可以对抗、平衡血液对旋转叶轮的轴向向前的推力上述的“前永磁悬浮轴承”比“后永磁悬浮轴承”
质量与磁力都大,便于对抗和平衡旋转叶轮受到的血液向前推力,使得叶轮悬浮起来。
[0006] 上述的叶轮轮毂前端口镶嵌着一个陶瓷凸轴,前导叶轮毂端口镶嵌着一个
宝石凹窝,“凸轴—凹窝”间隙配合成为一对“前
滑动轴承”;叶轮轮毂后端口镶嵌着一个陶瓷凸盖,后导叶轮毂端口镶嵌着一个宝石凹盖,“凸盖—凹盖”间隙配合成为一对“后滑动轴承”。
[0007] 上述的
转子磁
钢为钕
铁硼永磁材料,磁向为径向。
[0008] 上述的叶轮轮毂内的转子磁钢与凸头磁锥间有一个软
磁铁圈的磁屏蔽圈。
[0009] 上述的泵管后段的管径呈
流线型的渐变缩口。
[0010] 本实用新型与现有的技术相比有如下优点:
[0011] 本实用新型虽然结构简单,但是旋转叶轮能平稳地被动“径向液压悬浮”和“轴向永磁悬浮”,机械摩擦小,延长了轴承及泵的寿命,同时降低了机械性溶血和血栓等并发症;并且因为结构简单,泵的可靠性与稳定性好,泵体积小,易植入;内外分流,血流更流畅,提高了效率。
附图说明
[0012] 下面结合附图对本实用新型进一步说明。
[0013] 图1是本实用新型的结构剖视图。
[0014] 图2是叶轮及后导叶立体示意图。
[0015] 图3是图2的A-A剖视图。
[0016] 图中: 1.叶轮,2.叶轮叶片,3.叶轮轮毂,4.转子磁钢,5.外环,6.齿纹顶壁,7.齿纹侧壁开口,8.陶瓷凸轴,9.宝石凹窝,10.前导叶,11.前导叶轮毂,12.磁屏蔽圈,
13.凸头磁锥,14.陶瓷凸盖,15.宝石凹盖,16.凹窝磁锥,17.后导叶,18.后导叶轮毂,
19.内流道,20.外流道,21.迎流口,22.出流口,23.泵管内壁,24.旋转方向,25.泵管,
26.
泵壳,27.
定子铁芯,28.线圈绕组,29.泵入口,30.泵出口。
具体实施方式
[0017] 本实用新型是由泵及
驱动电机两大系统组成的“泵—机一体化装置”,泵系统主要由泵管25、前导叶10、后导叶17、两对内置滑动轴承、叶轮1;驱动电机系统主要由转子磁钢4、定子铁芯27、线圈绕组28、电机泵壳26组成;驱动电机系统的转子磁钢4内置在泵系统的叶轮轮毂3内,叶轮上有一个外环5,外环5包裹着叶轮叶片2的中段,并将该段流道分为内流道19、外流道20,前者为主流道,后者为支流道;外环5的外壁刻有螺旋齿纹,齿纹顶壁
6呈倾斜状,使得支流道的迎流口21大,出流口22小,血液从大口进小口出,因为血液是不可压缩的流体,其受到了
挤压,因此对外环5的外壁产生均匀的液动压,使得外环5及其包裹的叶轮被“径向悬浮”;齿纹的侧壁有一道开口,为齿纹侧壁开口7,叶轮按照旋转方向
24旋转,内流道的血液受到离心作用,可以开口处进入,为外流道补充流体,这样既使得外流道液压更大,更均匀,又使得内、外流分流的血流变得更流畅,不易形成血栓,泵的效率更高;叶轮轮毂3的后端内镶嵌着一个凸头磁锥13,后导叶轮毂18内镶嵌着一个一头为凹窝的凹窝磁锥16,两个磁锥均为轴向磁向,且异性磁极相对,二者相互吸引,对叶轮1产生一个轴向向后的拉力,可以对抗、平衡血液对旋转叶轮的轴向向前的推力,加上定子铁芯对叶轮的轴向向前及向后的双向约束力,因此泵在一定的工作转速范围内,叶轮1基本处于“轴向悬浮状态”,即正常工作的叶轮1被“全悬浮”。
[0018] 上述的叶轮轮毂3的前端口镶嵌着一个陶瓷凸轴8,前导叶轮毂11的端口镶嵌着一个宝石凹窝9,“凸轴—凹窝”间隙配合成为一对“前滑动轴承”;叶轮轮毂3的后端口镶嵌着一个陶瓷凸盖14,后导叶轮毂18的端口镶嵌着一个宝石凹盖15,“凸盖—凹盖”间隙配合成为一对“后滑动轴承”,它保护了磁锥,使之不会直接摩擦和遭受
腐蚀;两对“滑动轴承”可以
定位叶轮1,得其更平稳地进入“悬浮状态”,并且因此而保护了叶轮叶片2和泵管内壁23,使之不会相互摩擦和碰撞;两对“滑动轴承”自身只是在泵启动及变速时的有一些“滑动摩擦”,当叶轮1悬浮起来,“滑动摩擦”就会从减轻到消失。
[0019] 上述的转子磁钢4为钕铁硼永磁材料,磁向为径向。
[0020] 上述的叶轮轮毂3内的径向磁向的转子磁钢4与轴向磁向的凸头磁锥13间有一个软磁铁的磁屏蔽圈12,用于屏蔽二者之间的
磁场干扰。
[0021] 上述的泵管25后段的管径呈流线型的渐变缩口,有利于泵
增压和提高效率。
[0022] 轴流泵植入到心衰病人体内的连接方式为:泵入口29通过连接弯管插入心脏的心尖部切口,泵出口30通过人造血管桥接到主动脉一侧开口。轴流泵的工作原理及工作过程为:驱动电机通电后,线圈绕组28 产生旋转磁场,与转子磁钢4的磁场相互作用,推动叶轮1旋转,心衰病人心室里的血液被抽吸,从泵入口29进入到泵管25,经前导叶10整流,叶轮1推压,再经变径段增压,后导叶17整流后,从泵出口30流出,流经人造血管,进入到人体动脉内,以此实现心脏辅助的功能,甚至是完全代替心脏做功。