一种隔膜脉动式磁悬浮人工心脏泵

本申请属于人造心脏领域，具体地说，尤其涉及一种隔膜脉动式磁悬浮人工心脏泵。

背景技术：

1、人工心脏泵的应用，在一定程度上降低与缓解了自然心脏的匮乏，也使得心脏病患者在人工心脏泵的应用下延长了寿命。

2、在现有技术中，参见中国专利公开号为cn107837430a的专利文献，其公开了一种磁悬浮轴流式自发电人工心脏泵，并具体公开了如下的技术方案：该装置包括悬浮力定子、旋转机构、转矩定子、泵体、血液通道、回流发电装置和废热发电装置；泵体内腔设有转矩定子，转矩定子上下两端设有转矩定子电池腔，内置转矩定子电池，泵体上下两端各设有一个泵盖，上下泵盖分别设有血液输出口和血液输入口，泵盖内设有悬浮力定子电池腔，内置悬浮力定子电池，上下泵盖之间设有悬浮力定子和旋转机构，泵盖端部的轴上设有回流发电装置，转矩定子内侧和悬浮力定子外侧均设有废热发电装置。

3、在上述cn107837430a号专利文献所公开的结构中，其实现血液泵送的工作过程主要为：在初始状态下，泵体的内部抽真空，接通血管后血液自血液输入口流入并充满整个血液通道，此时为该磁悬浮轴流式自发电人工心脏泵通电，在磁悬浮转子的作用下，血液通道中的血液自血液输出口流出。也就是说，其需要通过包括磁悬浮转子实现的旋转作用，实现血液从血液输入口向血液输出口处输送，由于旋转所实现的泵血功能与自然心脏所实现的泵血功能在一定程度上存在区别，这种区别会在一定程度上限制血液的泵送功能，同时上述结构所记载的心脏泵容易受到磁悬浮转子的转速等限制，使得心脏泵在性能调整、稳定性方面具有缺陷。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种隔膜脉动式磁悬浮人工心脏泵，其通过对内部线性运动组件的改进实现泵血功能组件的改进，并且在上述改进的基础上实现自发电性能，继而实现达到续航能力强且运行稳定性高的效果，可长期植入人体实现替代心脏泵血功能，更贴合自然心脏性能。

2、为达到上述目的，本申请是通过以下技术方案实现的：

3、本申请中所述的一种隔膜脉动式磁悬浮人工心脏泵，包括弧形泵壁、泵盖构成的心脏泵腔室，在泵盖或弧形泵壁上设置有输入连接管、输出连接管，输入连接管的内部具有与心脏泵腔室连通的输入口，输出连接管的内部具有与心脏泵腔室连通的输出口，所述弧形泵壁的内部设置有隔膜，隔膜将弧形泵壁与泵盖所构成的心脏泵腔室分为上腔体、下腔体，输入口、输出口分别与上腔体连通，在输入口、输出口内设有实现通断功能的圆珠开关、实现通过血液流速发电的流速发电装置，输入口与输出口内的圆珠开关通断状态相反，流速发电装置通过导线与流速储能电池连接，流速储能电池位于输入口、输出口中；所述下腔体内安装有线性运动控制体，线性运动控制体通过导线与供电电源连接，同时线性运动控制体还通过弹性胶条与隔膜连接；所述线性运动控制体包括线性运动控制体外壳、线性运动动子铁芯、悬浮定子线圈、悬浮定子铁芯、线性运动定子、线性运动定子铁芯，其中所述悬浮定子线圈缠绕于悬浮定子铁芯上且绕悬浮定子铁芯的中心轴线均布，所述悬浮定子铁芯、悬浮定子线圈均位于线性运动动子铁芯的内部，悬浮定子线圈与线性运动动子铁芯作用实现线性运动动子铁芯的悬浮状态，线性运动定子与线性运动动子铁芯作用实现线性运动动子铁芯的线性运动，线性运动动子铁芯的线性运动能够通过弹性胶条带动隔膜向上挤压或向下扩大上腔体，从而在心脏泵腔室内产生促使血液流通的压力；所述线性运动定子位于线性运动定子铁芯上，线性运动定子、线性运动定子铁芯均绕悬浮定子铁芯的中心轴线均布。

4、作为本申请优选的技术方案之一，所述输入口通过输入口放置腔、流道与心脏泵腔室连通，输入口的内径小于输入口放置腔的内径、圆珠开关的外径，且在输入口与输入口放置腔的连接位置处构成圆珠开关的搭接位置，输入口放置腔构成容纳圆珠开关的腔室，初始状态下，圆珠开关搭接于输入口与输入口放置腔的连接位置处，输入口放置腔的顶端为内凸结构；所述流道通过内部设置的流速发电装置形成上流道、下流道且所述流速发电装置中的半导体感应材料与血液直接接触；所述流速发电装置、将圆珠开关限位于输入口内，流速发电装置通过导线与对应的流速储能电池连接，流速储能电池位于流道内且与血液隔离，从而保证该位置处的流速储能电池具有干燥的运行环境。

5、作为本申请优选的技术方案之一，所述输出口在与心脏泵腔室连通的位置处加工有输出口放置腔，输出口放置腔构成容纳该位置处圆珠开关的腔室且与输出口连通，所述输出口放置腔与上腔体连通位置处的内径小于输出口放置腔的内径、圆珠开关的外径，并构成圆珠开关的搭接位置，在输出口的内部设置有流速发电装置，流速发电装置将圆珠开关限位于输出口放置腔内，且所述流速发电装置中的半导体感应材料与血液直接接触，流速发电装置通过导线与对应的流速储能电池连接，流速储能电池位于输出口内并与血液隔离，从而保证该位置处的流速储能电池具有干燥的运行环境。

6、作为本申请优选的技术方案之一，所述线性运动动子铁芯为4齿对称结构，每齿相隔90°；所述线性运动定子为6极结构，每极相隔60°；所述线性运动定子为两段式结构，两段式结构之间相互作用能够使得线性运动动子铁芯做线性运动；所述悬浮定子线圈为4极结构，每极相距90°，所述悬浮定子线圈缠绕于悬浮定子铁芯上，并且位于线性运动动子铁芯内部两端位置处，悬浮定子线圈的x-、x+、y-、y+四方向绕组独立控制，共同作用，行程维持线性运动动子铁芯的稳定磁悬浮；所述悬浮定子铁芯与线性运动控制体的底部内壁固定，在线性运动动子铁芯线性运动方向的两端设置有缓冲垫片。

7、作为本申请优选的技术方案之一，所述下腔体内还设置有温差发电装置，温差发电装置中两种不同的半导体会通过感应线性运动控制体工作时两侧所产生的温度差，而形成电流，并存储至电连接的温差储能电池内，温差储能电池位于下腔体中以与血液隔离，从而保证温差储能电池具有干燥的运行环境。

8、作为本申请优选的技术方案之一，所述线性运动定子为两段式结构，线性运动定子引导双极电流产生偏置磁通，当线性运动定子中的左段6极通电，线性运动动子铁芯被吸引至左侧，当右侧6极通电，线性运动动子铁芯被吸引至右侧；所述悬浮定子线圈位于线性运动动子铁芯的内部，悬浮定子线圈在四个方向上引导单极电流产生磁通控制线性运动动子铁芯的稳定悬浮。

9、与现有技术相比，本申请的有益效果是：

10、1、本申请通过设置隔膜、改进输入口及输出口与各自圆珠开关的配合结构，实现在隔膜随线性运动控制体运动的过程中，能够稳定地实现泵血功能，且在血液流经输入口、输出口的时候还能够实现流速发电装置发电，并将电能储存至流速储能电池，从而在一定程度上达到延长续航时间。

11、2、本申请通过设置改进线性运动控制体，在线性运动控制体内实现线性运动磁场与悬浮运动磁场的自然解耦，保证了线性运动控制体的运动稳定性，且设置有与线性运动控制体配合的温差发电装置，实现能量的部分回收，并储存至温差储能电池中，在一定程度上提升了续航能力。

技术特征：

1.一种隔膜脉动式磁悬浮人工心脏泵，包括弧形泵壁（1）、泵盖（2）构成的心脏泵腔室，在泵盖（2）或弧形泵壁（1）上设置有输入连接管（18）、输出连接管（3），输入连接管（18）的内部具有与心脏泵腔室连通的输入口（25），输出连接管（3）的内部具有与心脏泵腔室连通的输出口（26），其特征在于：所述弧形泵壁（1）的内部设置有隔膜（6），隔膜（6）将弧形泵壁（1）与泵盖（2）所构成的心脏泵腔室分为上腔体（19）、下腔体（27），输入口（25）、输出口（26）分别与上腔体（19）连通，在输入口（25）、输出口（26）内设有实现通断功能的圆珠开关（5）、实现通过血液流速发电的流速发电装置（4），输入口（25）与输出口（26）内的圆珠开关（5）通断状态相反，流速发电装置（4）通过导线与流速储能电池（23）连接，流速储能电池（23）位于输入口（25）、输出口（26）中；所述下腔体（27）内安装有线性运动控制体（8），线性运动控制体（8）通过导线与供电电源连接，同时线性运动控制体（8）还通过弹性胶条（7）与隔膜（6）连接；所述线性运动控制体（8）包括线性运动控制体外壳（9）、线性运动动子铁芯（10）、悬浮定子线圈（11）、悬浮定子铁芯（12）、线性运动定子（13）、线性运动定子铁芯（14），其中所述悬浮定子线圈（11）缠绕于悬浮定子铁芯（12）上且绕悬浮定子铁芯（12）的中心轴线均布，所述悬浮定子铁芯（12）、悬浮定子线圈（11）均位于线性运动动子铁芯（10）的内部，悬浮定子线圈（11）与线性运动动子铁芯（10）作用实现线性运动动子铁芯（10）的悬浮状态，线性运动定子（13）与线性运动动子铁芯（10）作用实现线性运动动子铁芯（10）的线性运动，线性运动动子铁芯（10）的线性运动能够通过弹性胶条（7）带动隔膜（6）向上挤压或向下扩大上腔体（19），从而在心脏泵腔室内产生促使血液流通的压力；所述线性运动定子（13）位于线性运动定子铁芯（14）上，线性运动定子（13）、线性运动定子铁芯（14）均绕悬浮定子铁芯（12）的中心轴线均布。

2.根据权利要求1所述的一种隔膜脉动式磁悬浮人工心脏泵，其特征在于：所述输入口（25）通过输入口放置腔（20）、流道（15）与心脏泵腔室连通，输入口（25）的内径小于输入口放置腔（20）的内径、圆珠开关（5）的外径，且在输入口（25）与输入口放置腔（20）的连接位置处构成圆珠开关（5）的搭接位置，输入口放置腔（20）构成容纳圆珠开关（5）的腔室，初始状态下，圆珠开关（5）搭接于输入口（25）与输入口放置腔（20）的连接位置处，输入口放置腔（20）的顶端为内凸结构；所述流道（15）通过内部设置的流速发电装置（4）形成上流道、下流道且所述流速发电装置（4）中的半导体感应材料与血液直接接触；所述流速发电装置（4）、将圆珠开关（5）限位于输入口（25）内，流速发电装置（4）通过导线与对应的流速储能电池（23）连接，流速储能电池（23）位于流道（15）内且与血液隔离，从而保证该位置处的流速储能电池（23）具有干燥的运行环境。

3.根据权利要求1所述的一种隔膜脉动式磁悬浮人工心脏泵，其特征在于：所述输出口（26）在与心脏泵腔室连通的位置处加工有输出口放置腔（16），输出口放置腔（16）构成容纳该位置处圆珠开关（5）的腔室且与输出口（26）连通，所述输出口放置腔（16）与上腔体（19）连通位置处的内径小于输出口放置腔（16）的内径、圆珠开关（5）的外径，并构成圆珠开关（5）的搭接位置，在输出口（26）的内部设置有流速发电装置（4），流速发电装置（4）将圆珠开关（5）限位于输出口放置腔（16）内，且所述流速发电装置（4）中的半导体感应材料与血液直接接触，流速发电装置（4）通过导线与对应的流速储能电池（23）连接，流速储能电池（23）位于输出口（26）内并与血液隔离，从而保证该位置处的流速储能电池（23）具有干燥的运行环境。

4.根据权利要求1所述的一种隔膜脉动式磁悬浮人工心脏泵，其特征在于：所述线性运动动子铁芯（10）为4齿对称结构，每齿相隔90°；所述线性运动定子（13）为6极结构，每极相隔60°；所述线性运动定子（13）为两段式结构，两段式结构之间相互作用能够使得线性运动动子铁芯（10）做线性运动；所述悬浮定子线圈（11）为4极结构，每极相距90°，所述悬浮定子线圈（11）缠绕于悬浮定子铁芯（12）上，并且位于线性运动动子铁芯（10）内部两端位置处，悬浮定子线圈（11）的x-、x+、y-、y+四方向绕组独立控制，共同作用，行程维持线性运动动子铁芯（10）的稳定磁悬浮；所述悬浮定子铁芯（12）与线性运动控制体（8）的底部内壁（28）固定，在线性运动动子铁芯（10）线性运动方向的两端设置有缓冲垫片。

5.根据权利要求1所述的一种隔膜脉动式磁悬浮人工心脏泵，其特征在于：所述下腔体（27）内还设置有温差发电装置（22），温差发电装置（22）中两种不同的半导体会通过感应线性运动控制体（8）工作时两侧所产生的温度差，而形成电流，并存储至电连接的温差储能电池（24）内，温差储能电池（24）位于下腔体（27）中以与血液隔离，从而保证温差储能电池（24）具有干燥的运行环境。

6.根据权利要求1所述的一种隔膜脉动式磁悬浮人工心脏泵，其特征在于：所述线性运动定子（13）为两段式结构，线性运动定子（13）引导双极电流产生偏置磁通，当线性运动定子（13）中的左段6极通电，线性运动动子铁芯（10）被吸引至左侧，当右侧6极通电，线性运动动子铁芯（10）被吸引至右侧；所述悬浮定子线圈（11）位于线性运动动子铁芯（10）的内部，悬浮定子线圈（11）在四个方向上引导单极电流产生磁通控制线性运动动子铁芯（10）的稳定悬浮。

技术总结本申请公开了一种隔膜脉动式磁悬浮人工心脏泵，属于人造心脏领域，用于人工心脏泵，其包括弧形泵壁、泵盖构成且包括上腔体、隔膜、下腔体的心脏泵腔室，上腔体与泵盖上的输入连接管、输出连接管通道连通，隔膜下方为弹性胶条，弹性胶条被线性运动控制体驱动；线性运动控制体周边设置有温差发电装置，温差发电装置电连接有温差储能电池，在输入连接管、输出连接管所连接或形成的通道内设置有流速发电装置，流速发电装置电连接有流速储能电池。鉴于上述技术方案，本申请通过对内部线性运动组件的改进实现泵血功能组件的改进，且能自发电性能，达到续航能力强且运行稳定性高的效果，可长期植入人体实现替代心脏泵血功能，更贴合自然心脏性能。技术研发人员：孙传余,王志浩,王春梅,谢印忠,公珊珊,刘涛受保护的技术使用者：临沂大学技术研发日：技术公布日：2024/10/10