離心式血泵葉輪及流路徑制造技術(shù)

一種用于磁懸浮泵的葉輪及轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其界定了繞環(huán)形的磁轉(zhuǎn)子延伸的平滑初級流路徑和U形次級流路徑。所述U形次級流路徑由沿轉(zhuǎn)子的外表面的大的外側(cè)間隙、沿轉(zhuǎn)子的底部表面的大的底部間隙以及沿轉(zhuǎn)子的內(nèi)表面的大的內(nèi)部間隙來界定。無罩的葉輪葉片是完全徑向的，并且從附連至所述環(huán)形磁轉(zhuǎn)子的薄的外圍環(huán)懸伸。具有小長徑比的中心柱延伸穿過所述環(huán)形轉(zhuǎn)子。所述小長徑比配置為防止所述初級流路徑中的流與所述次級流路徑中的流動(dòng)在內(nèi)部徑向間隙處直接碰撞。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】相關(guān)申請數(shù)據(jù)的交叉引用本申請要求申請日為2014年6月17日、名稱為“CentrifugalBloodPumpImpellerandFlowPath”(離心式血泵葉輪及流路徑)、申請?zhí)枮?2/013204的美國臨時(shí)專利的優(yōu)先權(quán)，其通過引用整體并入本文。
本專利技術(shù)涉及離心式泵結(jié)構(gòu)，更具體地涉及離心式磁懸浮血泵結(jié)構(gòu)。
技術(shù)介紹
心臟病是男性和女性致死的主要原因。超過五百萬的美國人具有心臟衰竭，并且數(shù)量仍在上升。血泵在治療心臟衰竭中是有效的，但還會(huì)引起副作用，比如，血液細(xì)胞損傷(溶血反應(yīng))和血液細(xì)胞凝結(jié)(血栓形成)。溶血反應(yīng)及血栓形成可以主要?dú)w因于血泵內(nèi)的高剪應(yīng)力及流動(dòng)停滯。早代的血泵因引起血栓形成而眾所周知，這是由于轉(zhuǎn)動(dòng)部件之間的軸封或滾動(dòng)軸承，比如，轉(zhuǎn)子及如定子的固定部件。通過將血液用作潤滑劑，后來的液體動(dòng)壓軸承排除了轉(zhuǎn)子和定子之間的直接接觸。然而，后來的泵中的薄膜內(nèi)形成的高剪應(yīng)力是溶血反應(yīng)的主要來源。近來開發(fā)的血泵包括磁軸承，其中，磁力使轉(zhuǎn)子懸浮在血液中，使得定子和轉(zhuǎn)子之間形成大的間隙，由此可以極大地減小所述剪應(yīng)力。然而，更近來的設(shè)計(jì)有磁軸承的血泵包括附加部件及雙罩葉輪，并且所述罩內(nèi)嵌入有磁體。所述附加部件和帶罩葉輪可以使這個(gè)類型的血泵增加大致的重量和尺寸。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)方面，磁懸浮泵裝置包括環(huán)形磁轉(zhuǎn)子和葉輪，該葉輪接合至所述磁轉(zhuǎn)子。所述葉輪包括扁平的外圍環(huán)，該扁平外圍環(huán)包括第一表面、第二表面及中心圓形孔，該第一表面接合至所述環(huán)形磁轉(zhuǎn)子，該第二表面背離所述環(huán)形磁轉(zhuǎn)子，該中心圓形孔與所述環(huán)形磁轉(zhuǎn)子同心地對準(zhǔn)。多個(gè)葉片從所述外圍環(huán)朝內(nèi)向所述環(huán)形磁轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸延伸。每個(gè)葉片包括葉根表面和葉尖表面，該葉根表面面向所述環(huán)形磁轉(zhuǎn)子并且設(shè)置在垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸的第一平面內(nèi)，該葉尖表面背離所述環(huán)形磁轉(zhuǎn)子并且位于垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸的第二平面內(nèi)。所述第一平面內(nèi)的葉根表面和所述第二平面內(nèi)的葉尖表面定義了所述多個(gè)葉片的完全徑向無誘導(dǎo)特征。根據(jù)本專利技術(shù)的另一方面，磁懸浮泵裝置包括外殼部分，該外殼部分具有中心柱和環(huán)形腔，該環(huán)形腔與中心柱同心。環(huán)形磁轉(zhuǎn)子設(shè)置于所述環(huán)形腔內(nèi)。所述環(huán)形腔中的次級流路徑包括U形截面，并且繞所述環(huán)形磁轉(zhuǎn)子延伸。所述次級流路徑通過第一間隙、第二間隙及第三間隙界定，該第一間隙位于所述環(huán)形磁轉(zhuǎn)子與所述環(huán)形腔的外表面之間，該第二間隙位于所述環(huán)形磁轉(zhuǎn)子與所述環(huán)形腔的底部表面之間，該第三間隙位于所述環(huán)形磁轉(zhuǎn)子與所述環(huán)形腔的內(nèi)表面之間。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)方面，所述第一間隙、所述第二間隙及所述第三間隙大致上相等。本專利技術(shù)的另一方面包括一種用于減少血泵中的細(xì)胞損傷的方法。所述方法包括引導(dǎo)血液通過從磁懸浮血泵的軸向入口套管至外圍蝸殼的初級流路徑。所述方法進(jìn)一步包括引導(dǎo)所述血液的一部分通過圍繞磁懸浮血泵中的環(huán)形磁轉(zhuǎn)子的恒定間隙的U形次級流動(dòng)通道。附圖說明為了促進(jìn)對尋求保護(hù)的主題的理解，在附圖實(shí)施例中進(jìn)行描述，作為檢驗(yàn)，結(jié)合以下描述考慮，應(yīng)該輕易地理解和領(lǐng)會(huì)尋求保護(hù)的主題、其構(gòu)造和操作以及眾多優(yōu)點(diǎn)。圖1展示了根據(jù)本專利技術(shù)的方面的磁懸浮泵裝置；圖2展示了根據(jù)本專利技術(shù)的方面的磁懸浮泵裝置的葉輪；圖3展示了根據(jù)本專利技術(shù)的方面的磁懸浮泵裝置的外殼部分和葉輪；圖4展示了根據(jù)本專利技術(shù)的方面的磁懸浮泵裝置的蝸殼及擴(kuò)散器部分；圖5展示了根據(jù)本專利技術(shù)的方面的磁懸浮泵裝置中的初級流路徑和次級流路徑；圖6為根據(jù)本專利技術(shù)的方面的用于減少血泵中的細(xì)胞損傷的方法的流程圖。應(yīng)該理解的是，記錄中包括的注釋以及文中論及的材料、尺寸和公差僅是提議，使得在不脫離本專利技術(shù)的范圍的前提下、本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠修改所述提議。具體實(shí)施方式本專利技術(shù)的方面包括很多不同形式的實(shí)施例，附圖中展示以及將要詳細(xì)描述的是本專利技術(shù)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)該理解的是，本申請應(yīng)看作是本專利技術(shù)的原理的一個(gè)范例，并且不意在將本專利技術(shù)的廣泛方面限制于描述的實(shí)施例。本專利技術(shù)的方面包括葉輪及轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和次級流路徑安排，促進(jìn)了更小、更輕、更安全的血泵的構(gòu)造。相較于傳統(tǒng)的磁懸浮泵，所討論的泵裝置減小了磁懸浮泵的重量及尺寸，并且減輕了副作用，即，溶血反應(yīng)和血栓形成。根據(jù)本專利技術(shù)的方面，無誘導(dǎo)懸臂式葉輪集成在環(huán)形電機(jī)轉(zhuǎn)子上。所述環(huán)形轉(zhuǎn)子通過整個(gè)磁軸承懸浮，以在所述葉輪下方界定一致的U形次級流路徑。參照圖1，根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)方面，泵裝置100包括中心柱102和鼻錐104，該鼻錐104從所述中心柱102延伸。所述中心柱102是大致圓柱形的，并且具有低長徑比，使得所述中心柱102的直徑大致上大于其高度。所述低長徑比配置為防止軸向入口126中的初級入口流動(dòng)直接流入所述中心柱102的外圍處的對立的次級路徑流動(dòng)。所述鼻錐104具有兩個(gè)部分輪廓，該兩個(gè)部分輪廓包括匹配外殼118的內(nèi)部曲率的曲面中心部分和在所述鼻錐與所述葉輪116之間提供恒定間隙的外部扁平部分。環(huán)形轉(zhuǎn)子106設(shè)置于繞所述中心柱102的圓形通道中。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)方面，所述環(huán)形轉(zhuǎn)子的厚度是其高度的一半，使得繞所述環(huán)形轉(zhuǎn)子106形成狹窄U形通道108。相對于U形通道108的側(cè)間隙112,114，U形通道108的狹窄形狀減小了底部間隙110的長度，這降低了底部間隙110中流動(dòng)停滯的可能性。外殼118的底部112、環(huán)形轉(zhuǎn)子106以及中心柱102之間的間隔界定了帶有大間隙110,112,114的U形次級流路徑108，所述大間隙110,112,114都在0.010英寸與0.020英寸之間。在另一示例中，根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)方面，所述大間隙110,112,114可能在0.005英寸與0.030英寸之間。側(cè)間隙112,114和底部間隙110之間的次級流路徑108的過渡部分包括相對大的曲率半徑。雖然大間隙110,112,114展示為矩形U形通道108的三個(gè)側(cè)面，本專利技術(shù)的方面包括U形通道108的各種變體，其中，通道的底部可能是曲面的，環(huán)形轉(zhuǎn)子106的底部也可能是曲面的。如此的曲面構(gòu)造(未圖示)可能提供額外的益處，比如，減小的盤抽運(yùn)效應(yīng)。泵裝置100的外殼118包括頂部120和底部122。所述頂部120包括入口套管124、扁平圓形蓋以及匹配半蝸殼，該入口套管124界定軸向入口126，該扁平圓形蓋封閉所述葉輪。所述底部包括圓柱形外殼結(jié)構(gòu)，該圓柱形外殼結(jié)構(gòu)界定部分蝸殼、扁平圓形底部、圓柱形中心柱以及鼻錐104。參照圖2，根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)方面，葉輪116包括薄轂環(huán)202，該薄轂環(huán)202附連至轉(zhuǎn)子的端部。所述葉輪包括多個(gè)無誘導(dǎo)(即，完全徑向)的葉片204，該無誘導(dǎo)葉片204從所述轂環(huán)202延伸。所述葉片204是半打開的，并且懸于通過所述轂環(huán)202界定的圓形孔之上。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)方面，每個(gè)葉片204的葉尖206(展示為上邊緣)是無罩的。每個(gè)葉片204的葉根208(展示為下邊緣)是半打開的，使得每個(gè)葉片204的前緣(內(nèi)部)部分210打開并且后緣部分212(外部)由所述轂環(huán)202封蓋。參照圖3和圖4，所述蝸殼302包括圓錐形擴(kuò)散器304(見圖3)，圓錐形擴(kuò)散器304的近端404處的截面包括矩形截面部分406和半圓形截面部分408。所述無誘導(dǎo)葉片204是完全徑向的，意味著葉尖206和葉根208位于垂直于泵旋轉(zhuǎn)軸的兩個(gè)平行平面內(nèi)。根據(jù)本專利技術(shù)，每個(gè)葉片204的葉片前緣210設(shè)置于比入口套管124的內(nèi)直徑更大的直徑處，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種磁懸浮泵裝置，包括：環(huán)形磁轉(zhuǎn)子；葉輪，其接合至所述磁轉(zhuǎn)子，所述葉輪包括：扁平的外圍環(huán)，其包括第一表面、第二表面及中心圓形孔，所述第一表面接合至所述環(huán)形磁轉(zhuǎn)子，所述第二表面背離所述環(huán)形磁轉(zhuǎn)子，所述中心圓形孔同心地對準(zhǔn)所述環(huán)形磁轉(zhuǎn)子；多個(gè)葉片，其從所述外圍環(huán)朝內(nèi)向所述環(huán)形磁轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸延伸；所述多個(gè)葉片的每一個(gè)包括葉根表面和葉尖表面，所述葉根表面面向所述環(huán)形磁轉(zhuǎn)子并且設(shè)置在垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸的第一平面內(nèi)，所述葉尖表面背離所述環(huán)形磁轉(zhuǎn)子并且位于垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸的第二平面內(nèi)，所述第一平面內(nèi)的葉根表面和所述第二平面內(nèi)的葉尖表面定義了所述多個(gè)葉片的完全徑向的無誘導(dǎo)特征。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2014.06.17 US 62/013,204;2014.08.01 US 14/449,6161.一種磁懸浮泵裝置，包括：環(huán)形磁轉(zhuǎn)子；葉輪，其接合至所述磁轉(zhuǎn)子，所述葉輪包括：扁平的外圍環(huán)，其包括第一表面、第二表面及中心圓形孔，所述第一表面接合至所述環(huán)形磁轉(zhuǎn)子，所述第二表面背離所述環(huán)形磁轉(zhuǎn)子，所述中心圓形孔同心地對準(zhǔn)所述環(huán)形磁轉(zhuǎn)子；多個(gè)葉片，其從所述外圍環(huán)朝內(nèi)向所述環(huán)形磁轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸延伸；所述多個(gè)葉片的每一個(gè)包括葉根表面和葉尖表面，所述葉根表面面向所述環(huán)形磁轉(zhuǎn)子并且設(shè)置在垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸的第一平面內(nèi)，所述葉尖表面背離所述環(huán)形磁轉(zhuǎn)子并且位于垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸的第二平面內(nèi)，所述第一平面內(nèi)的葉根表面和所述第二平面內(nèi)的葉尖表面定義了所述多個(gè)葉片的完全徑向的無誘導(dǎo)特征。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括：所述多個(gè)葉片的每一個(gè)的后緣部分，其接合至所述扁平的外圍環(huán)的第二表面；所述多個(gè)葉片的每一個(gè)的前緣部分，其懸于所述扁平的外圍環(huán)的中心圓形孔之上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述多個(gè)葉片的每一個(gè)的葉尖是無罩的。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述磁轉(zhuǎn)子包括磁性部分和非磁性部分。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包括：外殼部分，其包括中心柱和環(huán)形腔，所述環(huán)形腔與所述中心柱同心，所述環(huán)形磁轉(zhuǎn)子設(shè)置在所述環(huán)形腔內(nèi)；所述環(huán)形腔內(nèi)的次級流路徑，所述次級流路徑具有U形截面并且繞所述環(huán)形磁轉(zhuǎn)子從第一間隙延伸至第二間隙以及延伸至第三間隙，所述第一間隙位于所述環(huán)形磁轉(zhuǎn)子與所述環(huán)形腔的外表面之間，所述第二間隙位于所述環(huán)形磁轉(zhuǎn)子與所述環(huán)形腔的底部表面之間，所述第三間隙位于所述環(huán)形磁轉(zhuǎn)子與所述環(huán)形腔的內(nèi)表面之間。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述第一間隙、所述第二間隙以及所述第三間隙在大約0.010英寸與大約0.020英寸之間。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述第一間隙、所述第二間隙以及所述第三間隙在大約0.005英寸與大約0.030英寸之間。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包括：鼻錐部分，其從所述中心柱延伸穿過所述扁平外圍環(huán)的中心圓，所述鼻錐部分包括曲面中心部分和大致外圍部分，所述大致外圍部分與所述多個(gè)葉片的每一個(gè)的前緣部分重疊，在...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳琛，林峰，
申請(專利權(quán))人：同心醫(yī)療器械美國有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國;US