[发明专利]磁悬浮马达和磁悬浮血泵

说明书

本公开涉及一种磁悬浮马达和磁悬浮血泵。磁悬浮马达包括定子组件和位于定子组件上方的转子组件，定子组件和转子组件之间具有轴向间隙。定子组件包括定子基体、沿定子基体的圆周分布并且从定子基体的上表面向上延伸的多个定子齿、和设置于由多个定子齿围绕成的内部空腔中的定子推力体，定子齿上缠绕有定子线圈。转子组件包括转子环形件、设置于转子环形件的下表面的转子驱动磁体、和设置于转子环形件的内部空腔中的转子推力磁体。定子推力体和转子推力磁体配置成能产生轴向的磁力线并且能在二者之间产生轴向斥力。转子驱动磁体包括多个部分，每个部分均沿着轴向磁化，并且相邻的部分具有相反的磁化方向，以使转子驱动磁体具有交替的多个磁极。

技术领域

本公开总体上涉及医疗器械领域。更特别地，本公开涉及一种磁悬浮马达以及包含所述磁悬浮马达的磁悬浮血泵。

背景技术

心脏衰竭是一种流行的和威胁生命的疾病，一旦恶化至晚期，其一年死亡率约为75％。鉴于晚期心脏衰竭的心脏供体有限，心室辅助设备(VAD)技术已成为搭起患者和移植手术之间的桥梁的可行治疗选择、或作为替代治疗。但是，当前技术导致的不良事件(AE)仍然限制了这些设备用于重症患者的治疗。在这些不良事件中，与血液损伤相关的不良事件(例如溶血、神经性事件、中风、和泵内血栓形成)占20％的发生率。溶血和血栓形成主要归因于旋转式血泵(RBP)中的过高生理应力和流动停滞。尽管可以通过液压设计优化来改善血液相容性，但对于带有血液浸没式轴承的旋转式血泵(其中旋转部件和固定部件之间的直接接触是不可避免的)而言，这种优化极具挑战性。

为了解决这些问题，已经开发出第三代心室辅助设备，它们采用了利用流体动力悬浮和/或磁悬浮技术的非接触式轴承。流体动力轴承通过使用血液作为润滑剂而产生一层薄的血膜(通常是二次流动间隙)，从而消除了转子与定子之间的直接机械接触。悬浮力与旋转部件和固定部件之间的血膜几何特征以及旋转速度直接相关，并随泵的工作条件而动态变化。由于血膜几何特征和悬浮力之间的紧密联系，对流体动力轴承设计而言存在着严格的限制。

另一方面，主动式磁轴承可以使二次流动间隙保持恒定，从而断开了血膜几何特征和悬浮力之间的关联性。这为血泵设计人员提供了更大的自由度来优化泵腔内的流场以及与流动相关的血液相容性，已知的是，该血液相容性与剪切应力、暴露时间(血液暴露于剪切应力的时间段)、和在二次流动路径中的洗脱相关。因此，自2015年以来，磁悬浮的旋转式血泵逐渐受到关注，因为最新的磁悬浮血泵设计显著减小了要植入胸腔的血泵的尺寸、并且具有泵内血栓形成率为零的优越性能。

因此，在设计磁悬浮的旋转式血泵时，非常重要的是在保持磁悬浮支承性能的同时在流体动力优化方面留出足够的自由度。磁悬浮轴承的关键性能指标是主动控制自由度(DoF)的数量和在每个自由度中的支承刚度。为了在每个自由度中获得较强的刚度，自然需要通过电磁线圈来主动地控制自由度。这需要沿着所述自由度(方向)放置一对或一组绕组线圈，从而使得二次流动路径的设计变得复杂并且因此限制了用于血液流动的机械结构(比如，二次流动路径)的空间。

另外，在磁悬浮血泵中存在两种力：(1)旋转力，其用于驱动叶轮；和(2)平移力，其用于保持叶轮/转子悬浮。为了实现这两种力，马达中存在两组执行机构，用于为叶轮/转子提供移动力。这两组执行机构(实际上是两组绕组线圈或呈其它形式的执行机构)要么被配置为完全分开、要么更紧密地相邻布置。在任意一种配置中都需要两组部件，并且这两组部件需要独立控制(即：需要两组独立的控制电路)，从而增加了机械结构的复杂性以及故障的发生率。

发明内容

本公开的目的之一是解决以上问题中的一个或多个并实现其它额外的优点。