[发明专利]一种采用液力悬浮轴承的人工血泵

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械，特别是涉及一种采用液力悬浮轴承的人工血泵。

背景技术

人工血泵从最开始模仿自然心脏的搏动型血泵到目前能够提供连续流的旋转式血泵经历了三次技术的革新，技术革新主要围绕人工血泵的体积大小、轴承发热和血液相容性等问题展开。

第一代人工血泵以仿生设计为主，利用机械或者电磁驱动产生周期性的容积变化，模拟心脏的搏动。由于这一代的人工血泵普遍存在体积大、结构复杂、寿命短等缺点，大多只作为体外辅助使用。第二代人工血泵普遍采用高速旋转式的叶轮(离心式或轴流式)驱动血液单向流动，这一代人工血泵的普遍特征是采用了浸没于血液中的接触轴承。尽管这代人工血泵延长了病人的存活时间，但在临床应用中发现，接触式轴承一方面会因磨损引起机械失效，另一方面会因长时间机械接触造成发热从而诱发溶血、血栓等血液相容性问题。第三代人工血泵，最重要的特征是采用非接触式轴承设计，转子在人工血泵中悬浮旋转，与其它部件无机械接触。根据悬浮实现原理的不同，其又可以分为三类：磁悬浮式、液力悬浮式和磁液耦合式。

磁悬浮式人工血泵是通过磁力实现悬浮，根据Earnshaw理论，仅靠永磁体是无法实现稳定的被动式悬浮，为保持系统的稳定性，至少要对一个运动方向进行主动控制。因此现有的磁悬浮式人工血泵都具有一套主动控制系统，包括：传感器、控制器、电磁铁等，这不可避免地带来了体积大、发热大和能耗高等一系列问题，美国专利US6716157B2和美国专利US6264635B1均采用该种方式。

磁液耦合悬浮轴承方案在轴向和径向上采用磁力或液力不同的悬浮支承方式，利用两种悬浮方式的优点保证转子的支承。HeartWare公司的两款产品HVAD和MVAD均采用磁液耦合方式进行悬浮支承。

对于上述两种轴承技术均存在以下问题：

1、采用主动控制的磁悬浮方式，控制系统复杂，体积大、发热大；

2、主动控制的磁悬浮轴承能耗高。

液力悬浮式人工血泵，利用运动血液在楔形结构上产生的动压实现叶轮的被动悬浮，与磁悬浮和磁液耦合悬浮等有源悬浮方式相比，液力悬浮无须为悬浮的实现提供额外的能量和控制，结构上大为简化，具有功耗小、可靠性高、抗冲击能力强等优点，也有学者将其称为第四代人工血泵。申请号CN201210422080和CN200910096973的专利均采用这种液力悬浮方式，液力悬浮支承间隙大都为微米级间隙，在此种微米级悬浮间隙内的流动血液需要满足以下两点：

1、保证血液在微米级间隙内有效更新；

2、同时能够提供足够的悬浮支承力。

而以上的这两篇专利并不能同时较好地达到这两个要求。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种被动悬浮的、有效保证悬浮支承力的同时又能够保证良好冲刷效果的、抗冲击能力强的采用液力悬浮轴承的人工血泵。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种采用液力悬浮轴承的人工血泵，在泵壳的中心设有中心轴，沿中心轴圆周设有叶轮转子，叶轮转子与中心轴不接触，在中心轴上部固定有导流叶轮，导流叶轮的高度小于叶轮转子的高度，导流叶轮叶片的宽度小于中心轴的半径，导流叶轮是兼备吸水室和压水室双重作用的固定导流部件，导流叶轮能够将液体引入叶轮转子的吸水室，且能够对来流起到缓冲作用，同时对中心轴与叶轮转子之间的二次流进行引流，有利于二次流流道内流体的冲刷和更新，配合叶轮转子改变叶轮转子入口的流动情况。同时在泵壳的顶部开有泵入口，泵壳的侧壁开有泵出口，叶轮转子的叶片顶部与底部分别与泵壳内壁形成楔形间隙，在中心轴的下部设置电磁定子线圈，在叶轮转子的内侧设有永久磁环，通过电磁定子线圈和永久磁环作用带动叶轮转子旋转，流体通过楔形间隙对叶轮转子形成径向液力悬浮来支承轴承，保证了叶轮转子悬浮在泵壳内与泵壳内壁无接触。

进一步地，所述叶轮转子包括多个薄厚交替的转子叶片，薄厚交替的转子叶片一方面减少了叶片的排挤和表面摩擦，另一方面又使得叶道有足够的长度，以保证液流的稳定性和叶片对液体的充分作用，有效降低流体在泵壳内产生的漩涡损失，从而使滑移造成的扬程损失减小，提供足够的悬浮支承力，且厚的转子叶片起到一个悬浮支承作用。

进一步地，所述转子叶片的中部弯曲，这样设置减少了湍流提高了血泵的工作效率。

进一步地，所述转子叶片通过设置在所述泵壳中部的圆环肋连接在一起，通过圆环肋实现对多个叶片的连接，不需要借助外力。