[发明专利]一种动态磁平衡悬浮离心血泵

说明书

本发明涉及一种动态磁平衡悬浮离心血泵，其包括泵筒壳，其前端为泵入口；叶轮壳内中部为叶轮腔，泵筒壳后端与叶轮腔连通，叶轮腔中设置有圆台形离心叶轮，圆台形离心叶轮与叶轮腔的前、后壁之间形成前、后悬浮间隙；叶轮壳周缘处为涡旋状的泵出口，前后壁外侧分别设置有驱动电机前定子、驱动电机后定子；圆台形离心叶轮的中心部位设置有中心孔，中心孔内缘处包埋有径向悬浮磁环；位于后壁中心位置处设置有向叶轮腔内凸起的中心导流锥，中心导流锥内包埋有径向悬浮磁柱；径向悬浮磁柱与径向悬浮磁环共同构成径向磁悬浮轴承；圆台形离心叶轮的外周部位包埋有转子永磁体，转子永磁体在驱动电机前定子和驱动电机后定子的共同作用下带动圆台形离心叶轮旋转。

技术领域

本发明涉及一种离心血泵，特别是关于一种生物医学工程领域的动态磁平衡悬浮离心血泵。

背景技术

人工心脏的本质是采用人造的机械血泵替代人体自然心脏的血泵功能，为晚期心衰病人的治疗提供新的途径。然而目前人工心脏技术所依赖的人造血泵性能有很多缺点，长期植入人体可导致严重的并发症。良好的血泵性能成为降低并发症的重要条件。由此，不断改进机械血泵的综合性能，使之更适合于植入人体的要求就成为该领域中长期持续的研究内容。

目前，长时间体内植入机械血泵导致的并发症主要有：血栓栓塞、出血、感染、血泵磨损和血液成分破坏等。血泵性能的改善主要体现在降低上述并发症的发病率和严重程度。此外，血泵的体积、重量、几何外形等与解剖相容性有关的特性及流量、压力、能量转换效率等物理特性也是改进和提高的目标。目前的应用结果表明：旋转叶轮式血泵(包括轴流式血泵、混流式血泵和离心式血泵)，在临床应用中效果较为理想。但对于此类血泵来说轴承技术是关键之一，目前较多地采用滑动轴承作为此类血泵的叶轮支撑系统。滑动轴承可以在径向和轴向同时限制旋转叶轮的运动，且刚度大，结构紧凑，但其最大的缺点是互相滑动的接触面在工作时会产生摩擦、磨损和局部温度升高，容易在轴承周围形成血液滞留区和血栓附着点，因此改进旋转叶轮式血泵的轴承性能具有重要的意义。采用磁悬浮轴承可去除机械磨损，血泵工作寿命不受限制；没有摩擦产热及局部血流滞留区域，可更好的防止血栓形成。但采用磁力控制实现旋转叶轮的五自由度全悬浮，不仅需要设置被动磁力轴承，还必须设置消耗能源的电磁轴承，需要加装包括信号传感器、电磁铁、电磁铁励磁绕组和馈电动态磁平衡控制电路等一整套电磁伺服系统。国内外很多研究者长期研究磁悬浮离心泵和磁悬浮轴流泵，提出不少设计方案，但都有体积大、解剖相容性差、能耗高等缺点。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种动态磁平衡悬浮离心血泵，其能减少并发症，改善植入式离心血泵心脏辅助装置的整体性能。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种动态磁平衡悬浮离心血泵，其特征在于：它包括由泵筒壳和叶轮壳构成的泵外壳；所述泵筒壳中心为空心管道，其前端为泵入口；所述叶轮壳内中部设置为圆盘形的叶轮腔，所述空心管道后端与所述叶轮腔连通，所述叶轮腔中设置有圆台形离心叶轮，所述圆台形离心叶轮与所述叶轮腔的前壁之间具有前悬浮间隙，所述圆台形离心叶轮与所述叶轮腔的后壁之间具有后悬浮间隙；所述叶轮壳周缘处设置有涡旋状的泵出口，所述叶轮壳的前壁外侧设置有驱动电机前定子，所述后壁外侧设置有驱动电机后定子；所述圆台形离心叶轮的中心部位设置有中心孔，所述中心孔内缘处包埋有径向悬浮磁环；位于所述后壁中心位置处设置有向所述叶轮腔内凸起的中心导流锥，所述中心导流锥穿过所述中心孔，所述中心导流锥内包埋有径向悬浮磁柱；所述径向悬浮磁柱与所述径向悬浮磁环共同构成径向磁悬浮轴承，通过磁排斥力限制所述圆台形离心叶轮的径向位移；所述圆台形离心叶轮的外周部位包埋有两对磁极的转子永磁体，均为轴向充磁，磁极间隔反向排列；所述转子永磁体在所述驱动电机前定子和驱动电机后定子的共同作用下带动所述圆台形离心叶轮旋转。

进一步，所述径向悬浮磁柱和径向悬浮磁环轴向长度相等，均为轴向充磁且磁极排列相同。