專利名稱：用于人工心臟的液力懸浮軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療器械，尤其涉及一種用于人工心臟的液力懸浮軸承。
背景技術(shù)：
目前，應(yīng)用在人工心臟中的軸承主要有機械接觸式軸承和非接觸式軸承兩 大類。機械接觸式軸承存在電機軸承磨損和摩擦發(fā)熱而誘發(fā)血栓的問題，因此， 非接觸式軸承是現(xiàn)代人工心臟的研究熱點。
非接觸式軸承分磁懸浮軸承、液力懸浮軸承、混合式軸承。磁懸浮軸承(例
如參見中國專利CN200610098332.3)已被成功地應(yīng)用在人工心臟上，但磁懸浮 血泵電機控制技術(shù)的復雜性，并且需要額外的能量輸入，雖然美、日、德等國 率先從事此項技術(shù)研究多年，至今仍存在許多技術(shù)問題，產(chǎn)品均多處于試用階 段。液力懸浮與磁懸浮混合的軸承技術(shù)已被美國Arrow International公司和澳大 利亞HeartWare公司成功地應(yīng)用產(chǎn)品中，并進入了臨床試驗階段，但仍然存在控 制系統(tǒng)復雜的問題。由于液力懸浮與另兩種懸浮方式相比，無需復雜的控制和 位移傳感器，并且無需額外的能量消耗，同時液力懸浮還具有可靠性高、抗沖 擊能力強等優(yōu)點，因此，液力懸浮技術(shù)的人工心臟也開始得到更多的重視。
對于磁懸浮軸承技術(shù)(例如參見中國專利CN200610098332.3)存在以下問
題
(1) 主動磁懸浮軸承需要更多的能量輸入。
(2) 為了使磁懸浮軸承功能穩(wěn)定，需要高精度的控制結(jié)構(gòu)，從而增加了整 個控制系統(tǒng)的復雜性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于人工心臟的液力懸浮軸承。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
本發(fā)明包括泵殼和葉輪、轉(zhuǎn)子、定子、永磁磁鋼和電磁線圈。將內(nèi)頂面為 弧形的轉(zhuǎn)子嵌入在頂部為弧形的定子環(huán)形凹槽中，環(huán)形的永磁磁鋼安裝在轉(zhuǎn)子 的內(nèi)圈上，電磁線圈固定在定子的外圈上，定子頂部開有變螺距螺旋槽，轉(zhuǎn)子 外圈開有等螺距螺旋槽，轉(zhuǎn)子上頂面安裝葉輪，葉輪安裝在泵殼內(nèi)，泵殼與定 子連接成一體；血液從泵殼入口處流入，大部分血液通過葉輪的旋轉(zhuǎn)從泵殼出
口處流出，少部分血液通過定子與轉(zhuǎn)子的螺旋槽間隙，轉(zhuǎn)子下表面與定子底面
3的間隙，轉(zhuǎn)子內(nèi)壁與定子的間隙，形成一個封閉的回路，與入口處的血液匯合。 本發(fā)明具有的有益效果是
由于采用了液力懸浮軸承結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，在長期保持軸承性能的同時， 能夠保證軸承磨損少，發(fā)熱量小，功耗小，而避免了復雜控制系統(tǒng)的設(shè)計，減 少了人工心臟的能量輸入，有效的減少人工心臟的附加重量，有利于人工心臟 向輕型化、便攜式方向發(fā)展。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖2是本發(fā)明的葉輪結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖3是圖2葉輪葉片的a夾角示意圖。
圖4是本發(fā)明的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖5是圖4轉(zhuǎn)子凹槽的p夾角示意圖。
圖6是本發(fā)明的定子及外殼部分示意圖。
圖中1、泵殼，2、葉輪，2A、葉輪薄壁，2B、葉輪厚壁，3、轉(zhuǎn)子，4、 定子，5、變螺距螺旋槽，6、等螺距螺旋槽，7、永磁磁鋼，8、電磁線圈，9、 泵殼出口， 10、泵殼入口。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明作進一步的說明。
如圖1所示，本發(fā)明包括泵殼1和葉輪2、轉(zhuǎn)子3、定子4、永磁磁鋼7和 電磁線圈8;將內(nèi)頂面為弧形的轉(zhuǎn)子3嵌入在頂部為弧形的定子4環(huán)形凹槽中， 環(huán)形的永磁磁鋼7安裝在轉(zhuǎn)子3的內(nèi)圈上，電磁線圈8固定在定子4的外圈上， 定子4頂部開有變螺距螺旋槽5，轉(zhuǎn)子3外圈開有等螺距螺旋槽6，轉(zhuǎn)子3上頂 面安裝葉輪2，葉輪2安裝在泵殼1內(nèi)，泵殼1與定子4連接成一體；血液從泵 殼入口 10處流入，大部分血液通過葉輪2的旋轉(zhuǎn)從泵殼出口 9處流出，少部分 血液通過定子4與轉(zhuǎn)子3的螺旋槽間隙，轉(zhuǎn)子下表面與定子底面的間隙，轉(zhuǎn)子 內(nèi)壁與定子的間隙，形成一個封閉的回路，與入口處的血液匯合。所述的葉輪2 和轉(zhuǎn)子3，兩部分構(gòu)件之間的接合面為平面，連接方式采用粘貼或者螺栓緊固。
如圖2和圖3所示，所述葉輪2的葉片，葉片為3 6片，每片沿葉輪旋轉(zhuǎn) 方向上的厚度均逐漸變大，葉輪薄壁2A與葉輪厚壁2B之間的夾角a為 0.1M).5o。
如圖4和圖5所示，所述轉(zhuǎn)子3的底面設(shè)有凹槽，凹槽的個數(shù)與葉片的片 數(shù)相同，每個凹槽沿旋轉(zhuǎn)方向上的厚度均逐漸變大，凹槽與定子4的夾角卩為0.1 M).50。
如圖4所示，所述的轉(zhuǎn)子3外圈開有四頭等螺距螺旋槽6，從轉(zhuǎn)子端面等距 分別開一條順時針的等螺距螺旋槽6。槽的截面形狀為圓弧。
如圖6所示，所述定子4的頂部開有四頭變螺距螺旋槽5，從定子4上表面 等距分別開一條逆時針的變螺距螺旋槽5，變螺距螺旋槽5從定子4頂部開始為 變螺距。槽的截面形狀為矩形。
本發(fā)明的工作原理如下
圖1表示了本發(fā)明實施方案的液力懸浮軸承應(yīng)用在人工心臟中時的總體結(jié) 構(gòu)，當電磁線圈8中通電時，葉輪2會在交變電流產(chǎn)生的交變磁場作用下跟轉(zhuǎn) 子3 —起轉(zhuǎn)動，由泵殼入口 10流入的血液大部分在葉輪2的作用下以一定的速 度從泵殼出口9處泵出，當轉(zhuǎn)子3以一定速度沿圓周方向運動時，由于在葉輪2 的中心處會形成低壓，在泵殼出口 9出會形成高壓，因此，在壓差和離心力的 作用下，少部分血液會在定子4與轉(zhuǎn)子3的螺旋槽間隙，轉(zhuǎn)子下表面與定子底 面的間隙，轉(zhuǎn)子內(nèi)壁與定子的間隙，形成一個流動的封閉回路，使得血液從該 流道中形成二次回流與入口處的血液匯合，并從泵殼出口9一起流出。在葉輪2 與泵殼1之間，轉(zhuǎn)子3下表面與定子4底面之間會產(chǎn)生止推液膜，對葉輪2和 轉(zhuǎn)子3起到軸向支撐作用，從而形成軸向的液力懸浮軸承；在轉(zhuǎn)子3外圈等距 螺旋槽6與定子4之間以及轉(zhuǎn)子3內(nèi)圈與定子4之間會產(chǎn)生徑向液膜，對轉(zhuǎn)子3 起到徑向支撐作用，從而形成徑向液力懸浮軸承。其中，變螺距螺旋槽5和等 螺距螺旋槽6的作用是在轉(zhuǎn)子3轉(zhuǎn)動的過程中，血液沿著轉(zhuǎn)子3外周的等螺 距螺旋槽6到達轉(zhuǎn)子的底部并聚集，更有利于軸向止推液力懸浮軸承的形成； 同時，在定子4頂部的變螺距螺旋槽5與轉(zhuǎn)子2之間，二次回流的血液在該處 聚集，更有利于形成軸向的液力懸浮軸承，同樣起到軸向懸浮軸承作用。因此， 整個葉輪2和轉(zhuǎn)子3處在一種不斷變化的動平衡中。
權(quán)利要求
1.一種用于人工心臟的液力懸浮軸承，其特征在于包括泵殼(1)和葉輪(2)、轉(zhuǎn)子(3)、定子(4)、永磁磁鋼(7)和電磁線圈(8)；將內(nèi)頂面為弧形的轉(zhuǎn)子(3)嵌入在頂部為弧形的定子(4)環(huán)形凹槽中，環(huán)形的永磁磁鋼(7)安裝在轉(zhuǎn)子(3)的內(nèi)圈上，電磁線圈(8)固定在定子(4)的外圈上，定子(4)頂部開有變螺距螺旋槽(5)，轉(zhuǎn)子(3)外圈開有等螺距螺旋槽(6)，轉(zhuǎn)子(3)上頂面安裝葉輪(2)，葉輪(2)安裝在泵殼(1)內(nèi)，泵殼(1)與定子(4)連接成一體；血液從泵殼入口(10)處流入，大部分血液通過葉輪(2)的旋轉(zhuǎn)從泵殼出口(9)處流出，少部分血液通過定子(4)與轉(zhuǎn)子(3)的螺旋槽間隙，轉(zhuǎn)子下表面與定子底面的間隙，轉(zhuǎn)子內(nèi)壁與定子的間隙，形成一個封閉的回路，與入口處的血液匯合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于人工心臟的液力懸浮軸承，其特征在于: 所述葉輪(2)的葉片，葉片為3 6片，每片沿葉輪旋轉(zhuǎn)方向上的厚度均逐漸變大， 葉輪薄壁(2A)與葉輪厚壁(2B)之間的夾角a為0.1° 0.5°。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于人工心臟的液力懸浮軸承，其特征在于 所述轉(zhuǎn)子(3)的底面設(shè)有凹槽，凹槽的個數(shù)與葉片的片數(shù)相同，每個凹槽沿旋轉(zhuǎn) 方向上的厚度均逐漸變大，凹槽與定子(4)的夾角p為0.1°~0.5°。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于人工心臟的液力懸浮軸承，其特征在于 所述的轉(zhuǎn)子(3)外圈開有四頭等螺距螺旋槽(6)，從轉(zhuǎn)子端面等距分別開一條順時 針的等螺距螺旋槽(6)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于人工心臟的液力懸浮軸承，其特征在于: 所述定子(4)的頂部開有四頭變螺距螺旋槽(5)，從定子(4)上表面等距分別開一條 逆時針的變螺距螺旋槽(5)，變螺距螺旋槽(5)從定子(4)頂部開始為變螺距。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于人工心臟的液力懸浮軸承。將內(nèi)頂面為弧形的轉(zhuǎn)子嵌入在頂部為弧形的定子環(huán)形凹槽中，環(huán)形的永磁磁鋼安裝在轉(zhuǎn)子的內(nèi)圈上，電磁線圈固定在定子的外圈上，定子頂部開有變螺距螺旋槽，轉(zhuǎn)子外圈開有等螺距螺旋槽，轉(zhuǎn)子上頂面安裝葉輪，葉輪安裝在泵殼內(nèi)，泵殼與定子連接成一體；血液從泵殼入口處流入，大部分血液通過葉輪的旋轉(zhuǎn)從泵殼出口處流出，少部分血液通過定子與轉(zhuǎn)子的螺旋槽間隙，轉(zhuǎn)子下表面與定子底面的間隙，轉(zhuǎn)子內(nèi)壁與定子的間隙，形成一個封閉的回路，與入口處的血液匯合。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，能夠保證軸承磨損少，發(fā)熱量小，功耗小，減少了人工心臟的能量輸入，有利于人工心臟向輕型化、便攜式方向發(fā)展。
文檔編號A61M1/10GK101513546SQ20091009697
公開日2009年8月26日 申請日期2009年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月26日
發(fā)明者楊華勇, 哲 林, 俊 鄒, 阮曉東, 青 韓 申請人:浙江大學