[发明专利]有多槽转子的轴流泵

说明书

技术领域:

本发明涉及轴流泵，尤其是轴流式血泵,它具有一个通常是圆柱形的转子悬浮于一个相应的圆柱形外壳中，外壳的一端有血液入口，另一端有血液出口；同时，该血泵设有电机部件，用来提供转动能量以旋转转子和泵送血液由泵壳的入血口到泵壳的出血口轴向地通过泵壳。

背景技术：

与离心式血泵相比，已知的轴流式血泵具有狭窄径向宽度的优点。因此，它们可被用于协助血管内或心脏内的血液泵送。轴流式血泵通常有一个圆柱形外壳，外壳的一端有一入口，其对面的另一端有一出口,泵壳内有一转子，转子上连有径向地从转子向外突起的薄叶片或叶轮。因此，当转子旋转动，叶片对液体施加功，推动流体从泵壳的入口通过泵壳到泵壳的出口。泵设有一个悬浮装置用来维持转子位于泵壳内设定的位置，还有一个电磁马达来旋转转子。转子可以是以机械式，磁性式，或液体动力式悬浮于血液流通通道内。也可利用以上悬浮技术的组合。

在先前的技术中，转子通常由机械轴承或套筒悬浮，有些具有一个从泵壳伸出到电机驱动装置的转子轴。磁性悬浮也是大家所知的，如在美国专利号6,368,083和5,840,070中的记载。从血泵排出的血液沿与转子旋转的轴平行的方向流动。

迄今为止轴流式血泵运用的是一种薄叶片的设计，在该设计中电机磁体被置于在转子轴上，相对远离环绕的定子,如在贾维克（Jarvik）和英科（Incor）所制造的泵中；或使用安置于薄叶片内的小磁体，如在MicroMed制造的一种泵中。以上两种设计通常会降低电机的转矩负荷和效率，且它们需要使用涉及毗邻表面的机械定子支持，毗邻表面在旋转中彼此移动互相摩损。

理想的血泵，不论是内置式的还是外置式的，都要比之前的薄叶片的设计更能容忍流量的变化并展示低溶血，高抗血栓性，足够的系统效率,且要在仪器预计使用期限内具有极高的可靠性。内置式血泵还要考虑到到解剖兼容性的设计约束和消除机械磨损及关联故障模式的需要，以便提供成功的、持久的、可植入的装置。

虽然在此是从血泵的角度来描此发明中的泵，可用预料的是本发明中的泵也可用于泵送具有难处理化学性质的液体，或非磁性的液体。这些场合特别需要非密封的设计,且由于各种的原因必须谨慎地处理这些液体。例如，由于液体在机械压力下变得不稳定而导致其分解甚至引起爆炸，或因为液体是除血液外的另一种具有苛刻的稳定性参数的复杂生物液体。

发明内容：

本发明提供了一种轴流式非密封且无磨损的血泵，它包括一个管状泵壳，该泵壳的一个开口端上设有血液入口，在另一个与其相对的开口端上设有血液出口。一个圆柱形的转子悬浮于壳管内,该转子含有多个周边和径向表面，用来引发压力以协助血液从入血口端流过泵壳到出血口端。泵设有一个电机以驱动转子在泵壳内旋转。在一种实施方式中，电机定子是由置于壳管外或壳管内的导电线圈构成的。转子上设置有多个磁电机驱动磁极,它们间隔分布于转子的外围表面附近。电机定子线圈提供磁通造成转子旋转。

转子由一个圆柱体构成，该圆柱体有一个用来促使血液从入血口进入壳体的前橼部分和一个用来增强从壳体出血口排血的尾橼部分。转子包含有一个或多个从位于转子前橼部分的进口通道延伸至位于转子尾橼部分的出口通道的凹槽，以此在转子的表面上界定出多个拱形的外周接触面区域(peripheral land areas)。构成每个凹槽的侧壁的外表面径向地延伸到转子的外表面，但它们并不一定是彼此平行的。在有些实施方式中，每个凹槽具有一个至少是局部绕着转子旋转轴的、界定流通通道的中心部分，其在液体的流动过程中于与一个位于转子尾橼部分、大致是沿着轴向定向的通道相通。当转子旋转时，凹槽的侧壁向血液施以轴向推力，并将旋转动量传递给转子下游的血流。在有些实施方式中，每个凹槽的中心部分界定了一个比设定的进口通道和出口通道都窄的流动通道。在有些实施方式中，每个凹槽的出口通道都比其进口通道宽，以提高排出血流的特性。在有些实施方式中，凹槽流动通道的中心部分的集合总宽度大致相当于或小于位于凹槽流动通道之间的外周接触面区域的拱形集合总宽度。沿着转子的流动通道在转子的某些部位可以是螺旋状的，而在转子的其它部位它们通常是沿着轴的方向。

每一个转子外周接触面区域的表面上都设有多个流体动力推力轴承(hydrodynamic thrust bearing)表面。这些轴承表面在转子的外周产生液压,由此将径向对称力传给转子，从而在转子旋转时维持它在泵壳内的径向位置,并对其外围的泵壳起到良好的清洁作用,提高抗血栓能力。