离心式血泵叶轮及流路径制造技术

一种用于磁悬浮泵的叶轮及转子结构，其界定了绕环形的磁转子延伸的平滑初级流路径和U形次级流路径。所述U形次级流路径由沿转子的外表面的大的外侧间隙、沿转子的底部表面的大的底部间隙以及沿转子的内表面的大的内部间隙来界定。无罩的叶轮叶片是完全径向的，并且从附连至所述环形磁转子的薄的外围环悬伸。具有小长径比的中心柱延伸穿过所述环形转子。所述小长径比配置为防止所述初级流路径中的流与所述次级流路径中的流动在内部径向间隙处直接碰撞。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请数据的交叉引用本申请要求申请日为2014年6月17日、名称为“CentrifugalBloodPumpImpellerandFlowPath”(离心式血泵叶轮及流路径)、申请号为62/013204的美国临时专利的优先权，其通过引用整体并入本文。
本专利技术涉及离心式泵结构，更具体地涉及离心式磁悬浮血泵结构。
技术介绍
心脏病是男性和女性致死的主要原因。超过五百万的美国人具有心脏衰竭，并且数量仍在上升。血泵在治疗心脏衰竭中是有效的，但还会引起副作用，比如，血液细胞损伤(溶血反应)和血液细胞凝结(血栓形成)。溶血反应及血栓形成可以主要归因于血泵内的高剪应力及流动停滞。早代的血泵因引起血栓形成而众所周知，这是由于转动部件之间的轴封或滚动轴承，比如，转子及如定子的固定部件。通过将血液用作润滑剂，后来的液体动压轴承排除了转子和定子之间的直接接触。然而，后来的泵中的薄膜内形成的高剪应力是溶血反应的主要来源。近来开发的血泵包括磁轴承，其中，磁力使转子悬浮在血液中，使得定子和转子之间形成大的间隙，由此可以极大地减小所述剪应力。然而，更近来的设计有磁轴承的血泵包括附加部件及双罩叶轮，并且所述罩内嵌入有磁体。所述附加部件和带罩叶轮可以使这个类型的血泵增加大致的重量和尺寸。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，磁悬浮泵装置包括环形磁转子和叶轮，该叶轮接合至所述磁转子。所述叶轮包括扁平的外围环，该扁平外围环包括第一表面、第二表面及中心圆形孔，该第一表面接合至所述环形磁转子，该第二表面背离所述环形磁转子，该中心圆形孔与所述环形磁转子同心地对准。多个叶片从所述外围环朝内向所述环形磁转子的旋转轴延伸。每个叶片包括叶根表面和叶尖表面，该叶根表面面向所述环形磁转子并且设置在垂直于所述旋转轴的第一平面内，该叶尖表面背离所述环形磁转子并且位于垂直于所述旋转轴的第二平面内。所述第一平面内的叶根表面和所述第二平面内的叶尖表面定义了所述多个叶片的完全径向无诱导特征。根据本专利技术的另一方面，磁悬浮泵装置包括外壳部分，该外壳部分具有中心柱和环形腔，该环形腔与中心柱同心。环形磁转子设置于所述环形腔内。所述环形腔中的次级流路径包括U形截面，并且绕所述环形磁转子延伸。所述次级流路径通过第一间隙、第二间隙及第三间隙界定，该第一间隙位于所述环形磁转子与所述环形腔的外表面之间，该第二间隙位于所述环形磁转子与所述环形腔的底部表面之间，该第三间隙位于所述环形磁转子与所述环形腔的内表面之间。根据本专利技术的一个方面，所述第一间隙、所述第二间隙及所述第三间隙大致上相等。本专利技术的另一方面包括一种用于减少血泵中的细胞损伤的方法。所述方法包括引导血液通过从磁悬浮血泵的轴向入口套管至外围蜗壳的初级流路径。所述方法进一步包括引导所述血液的一部分通过围绕磁悬浮血泵中的环形磁转子的恒定间隙的U形次级流动通道。附图说明为了促进对寻求保护的主题的理解，在附图实施例中进行描述，作为检验，结合以下描述考虑，应该轻易地理解和领会寻求保护的主题、其构造和操作以及众多优点。图1展示了根据本专利技术的方面的磁悬浮泵装置；图2展示了根据本专利技术的方面的磁悬浮泵装置的叶轮；图3展示了根据本专利技术的方面的磁悬浮泵装置的外壳部分和叶轮；图4展示了根据本专利技术的方面的磁悬浮泵装置的蜗壳及扩散器部分；图5展示了根据本专利技术的方面的磁悬浮泵装置中的初级流路径和次级流路径；图6为根据本专利技术的方面的用于减少血泵中的细胞损伤的方法的流程图。应该理解的是，记录中包括的注释以及文中论及的材料、尺寸和公差仅是提议，使得在不脱离本专利技术的范围的前提下、本领域的技术人员能够修改所述提议。具体实施方式本专利技术的方面包括很多不同形式的实施例，附图中展示以及将要详细描述的是本专利技术的一个优选实施例，应该理解的是，本申请应看作是本专利技术的原理的一个范例，并且不意在将本专利技术的广泛方面限制于描述的实施例。本专利技术的方面包括叶轮及转子结构和次级流路径安排，促进了更小、更轻、更安全的血泵的构造。相较于传统的磁悬浮泵，所讨论的泵装置减小了磁悬浮泵的重量及尺寸，并且减轻了副作用，即，溶血反应和血栓形成。根据本专利技术的方面，无诱导悬臂式叶轮集成在环形电机转子上。所述环形转子通过整个磁轴承悬浮，以在所述叶轮下方界定一致的U形次级流路径。参照图1，根据本专利技术的一个方面，泵装置100包括中心柱102和鼻锥104，该鼻锥104从所述中心柱102延伸。所述中心柱102是大致圆柱形的，并且具有低长径比，使得所述中心柱102的直径大致上大于其高度。所述低长径比配置为防止轴向入口126中的初级入口流动直接流入所述中心柱102的外围处的对立的次级路径流动。所述鼻锥104具有两个部分轮廓，该两个部分轮廓包括匹配外壳118的内部曲率的曲面中心部分和在所述鼻锥与所述叶轮116之间提供恒定间隙的外部扁平部分。环形转子106设置于绕所述中心柱102的圆形通道中。根据本专利技术的一个方面，所述环形转子的厚度是其高度的一半，使得绕所述环形转子106形成狭窄U形通道108。相对于U形通道108的侧间隙112,114，U形通道108的狭窄形状减小了底部间隙110的长度，这降低了底部间隙110中流动停滞的可能性。外壳118的底部112、环形转子106以及中心柱102之间的间隔界定了带有大间隙110,112,114的U形次级流路径108，所述大间隙110,112,114都在0.010英寸与0.020英寸之间。在另一示例中，根据本专利技术的一个方面，所述大间隙110,112,114可能在0.005英寸与0.030英寸之间。侧间隙112,114和底部间隙110之间的次级流路径108的过渡部分包括相对大的曲率半径。虽然大间隙110,112,114展示为矩形U形通道108的三个侧面，本专利技术的方面包括U形通道108的各种变体，其中，通道的底部可能是曲面的，环形转子106的底部也可能是曲面的。如此的曲面构造(未图示)可能提供额外的益处，比如，减小的盘抽运效应。泵装置100的外壳118包括顶部120和底部122。所述顶部120包括入口套管124、扁平圆形盖以及匹配半蜗壳，该入口套管124界定轴向入口126，该扁平圆形盖封闭所述叶轮。所述底部包括圆柱形外壳结构，该圆柱形外壳结构界定部分蜗壳、扁平圆形底部、圆柱形中心柱以及鼻锥104。参照图2，根据本专利技术的一个方面，叶轮116包括薄毂环202，该薄毂环202附连至转子的端部。所述叶轮包括多个无诱导(即，完全径向)的叶片204，该无诱导叶片204从所述毂环202延伸。所述叶片204是半打开的，并且悬于通过所述毂环202界定的圆形孔之上。根据本专利技术的一个方面，每个叶片204的叶尖206(展示为上边缘)是无罩的。每个叶片204的叶根208(展示为下边缘)是半打开的，使得每个叶片204的前缘(内部)部分210打开并且后缘部分212(外部)由所述毂环202封盖。参照图3和图4，所述蜗壳302包括圆锥形扩散器304(见图3)，圆锥形扩散器304的近端404处的截面包括矩形截面部分406和半圆形截面部分408。所述无诱导叶片204是完全径向的，意味着叶尖206和叶根208位于垂直于泵旋转轴的两个平行平面内。根据本专利技术，每个叶片204的叶片前缘210设置于比入口套管124的内直径更大的直径处，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁悬浮泵装置，包括：环形磁转子；叶轮，其接合至所述磁转子，所述叶轮包括：扁平的外围环，其包括第一表面、第二表面及中心圆形孔，所述第一表面接合至所述环形磁转子，所述第二表面背离所述环形磁转子，所述中心圆形孔同心地对准所述环形磁转子；多个叶片，其从所述外围环朝内向所述环形磁转子的旋转轴延伸；所述多个叶片的每一个包括叶根表面和叶尖表面，所述叶根表面面向所述环形磁转子并且设置在垂直于所述旋转轴的第一平面内，所述叶尖表面背离所述环形磁转子并且位于垂直于所述旋转轴的第二平面内，所述第一平面内的叶根表面和所述第二平面内的叶尖表面定义了所述多个叶片的完全径向的无诱导特征。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.17 US 62/013,204;2014.08.01 US 14/449,6161.一种磁悬浮泵装置，包括：环形磁转子；叶轮，其接合至所述磁转子，所述叶轮包括：扁平的外围环，其包括第一表面、第二表面及中心圆形孔，所述第一表面接合至所述环形磁转子，所述第二表面背离所述环形磁转子，所述中心圆形孔同心地对准所述环形磁转子；多个叶片，其从所述外围环朝内向所述环形磁转子的旋转轴延伸；所述多个叶片的每一个包括叶根表面和叶尖表面，所述叶根表面面向所述环形磁转子并且设置在垂直于所述旋转轴的第一平面内，所述叶尖表面背离所述环形磁转子并且位于垂直于所述旋转轴的第二平面内，所述第一平面内的叶根表面和所述第二平面内的叶尖表面定义了所述多个叶片的完全径向的无诱导特征。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括：所述多个叶片的每一个的后缘部分，其接合至所述扁平的外围环的第二表面；所述多个叶片的每一个的前缘部分，其悬于所述扁平的外围环的中心圆形孔之上。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个叶片的每一个的叶尖是无罩的。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁转子包括磁性部分和非磁性部分。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括：外壳部分，其包括中心柱和环形腔，所述环形腔与所述中心柱同心，所述环形磁转子设置在所述环形腔内；所述环形腔内的次级流路径，所述次级流路径具有U形截面并且绕所述环形磁转子从第一间隙延伸至第二间隙以及延伸至第三间隙，所述第一间隙位于所述环形磁转子与所述环形腔的外表面之间，所述第二间隙位于所述环形磁转子与所述环形腔的底部表面之间，所述第三间隙位于所述环形磁转子与所述环形腔的内表面之间。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一间隙、所述第二间隙以及所述第三间隙在大约0.010英寸与大约0.020英寸之间。7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一间隙、所述第二间隙以及所述第三间隙在大约0.005英寸与大约0.030英寸之间。8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括：鼻锥部分，其从所述中心柱延伸穿过所述扁平外围环的中心圆，所述鼻锥部分包括曲面中心部分和大致外围部分，所述大致外围部分与所述多个叶片的每一个的前缘部分重叠，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈琛，林峰，
申请(专利权)人：同心医疗器械美国有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US