一種用于磁液耦合懸浮式葉輪位移測量的血泵制造技術(shù)

磁液耦合懸浮式血泵葉輪的不穩(wěn)定偏擺會(huì)使流場發(fā)生紊亂，造成血液破壞，引起溶血和血栓。因此，通過測量血泵葉輪在軸向以及徑向位移分析葉輪偏擺對流場的影響。而血泵泵殼材料以及血液均為不透明介質(zhì)，無法測量葉輪運(yùn)轉(zhuǎn)情況下的位移。本發(fā)明專利技術(shù)設(shè)計(jì)了一種用于測量磁液耦合懸浮式葉輪位移的血泵，可以實(shí)現(xiàn)葉輪軸向以及徑向位移的測量。本發(fā)明專利技術(shù)設(shè)計(jì)的血泵包括上泵殼、葉輪、下泵殼、電機(jī)殼、直流無刷電機(jī)以及檢測窗口。在進(jìn)行葉輪位移測量時(shí)，血泵內(nèi)的血液替換為與血液同等粘度的甘油水溶液，位移傳感器通過泵殼上不同位置的檢測窗口和透明的甘油水溶液可實(shí)現(xiàn)葉輪位移的微米級(jí)的高精度非接觸式實(shí)時(shí)測量。

A blood pump used for magnetic fluid coupled suspension impeller displacement measurement

The unstable deflection of the impeller of the magnetically coupled suspension blood pump will cause turbulence in the flow field, cause blood damage and cause hemolysis and thrombosis. Therefore, by measuring the axial and radial displacements of the impeller of the blood pump, the influence of the impeller deflection on the convection field is analyzed. The blood pump, pump shell material and blood are opaque media, can not measure the operation of the impeller displacement. The invention designs a blood pump for measuring the displacement of a magnetic fluid coupled suspension impeller, which can measure the axial and radial displacements of the impeller. The blood pump designed by the invention includes the pump casing, impeller, pump shell, motor shell, brushless DC motor and the detection window. In the displacement measurement of the impeller blood pump, the blood in the blood and replace the glycerol solution at the same viscosity, non-contact real-time measurement of high precision micrometric displacement sensor by detecting window in different position of the pump shell and the transparent glycerin water solution can achieve the displacement of the impeller.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種用于磁液耦合懸浮式葉輪位移測量的血泵
本專利技術(shù)屬于人工心臟
，具體說是涉及一種用于磁液耦合懸浮式葉輪位移測量的血泵。
技術(shù)介紹
為了解決第二代血泵中機(jī)械軸承支撐式葉輪對血液造成的破壞，第三代血泵采用無機(jī)械軸承支撐的懸浮葉輪，消除了機(jī)械軸承因磨損以及發(fā)熱引起的溶血和血栓。但是懸浮葉輪運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不易控制，同時(shí)血泵壓力、流量的變化也易造成復(fù)雜的流場，使葉輪處在一種不穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)。葉輪這種非穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)會(huì)造成流場紊亂，特別是葉輪與泵殼之間狹小間隙處會(huì)產(chǎn)生高剪切力，高剪切力會(huì)造成紅細(xì)胞破壞，同時(shí)誘導(dǎo)血小板產(chǎn)生血栓。因此，測量血泵懸浮葉輪軸向以及徑向位移對分析葉輪運(yùn)動(dòng)狀態(tài)具有重要的意義。但是血泵殼體是金屬材料，同時(shí)泵內(nèi)流體為不透明的血液，無法直接測量葉輪位移。本專利技術(shù)提出了一種用于測量磁液耦合懸浮式葉輪位移的血泵，解決了血泵葉輪位移測量的難題，也為血泵的精確控制提供了理論依據(jù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)設(shè)計(jì)了一種用于測量磁液耦合懸浮式葉輪位移的血泵，其目的是為了實(shí)現(xiàn)血泵葉輪位移的非接觸式測量，通過分析葉輪位移測量結(jié)果研究葉輪偏擺規(guī)律，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)葉輪運(yùn)動(dòng)的精確控制，提高血泵的穩(wěn)定性，并減少血液的破壞。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是:1.一種用于磁液耦合懸浮式葉輪位移測量的血泵，其結(jié)構(gòu)包括上泵殼、下泵殼、葉輪、電機(jī)殼、直流無刷電機(jī)以及檢測窗口。2.所述血泵的上泵殼表面設(shè)計(jì)出三個(gè)均勻分布的檢測窗口，用于葉輪軸向位移測量，兩個(gè)檢測窗口位于血泵上泵殼側(cè)壁上，用于葉輪徑向位移測量，同樣在血泵上泵殼邊緣處也設(shè)計(jì)出一檢測窗口。3.所述的血泵檢測窗口均由嵌入透明有機(jī)玻璃的階梯孔構(gòu)成，透明有機(jī)玻璃通過膠水牢固地粘在階梯孔內(nèi)。4.所述的血泵上泵殼側(cè)壁上的兩個(gè)檢測窗口在圓周方向上的角度為90°，兩個(gè)檢測窗口中心與主軸中心的連線與葉輪外壁面垂直。5.所述的血泵檢測窗口均是滿足葉輪位移測量前提下的微小結(jié)構(gòu)，所述血泵其它結(jié)構(gòu)與植入式血泵結(jié)構(gòu)相同，可用于體外溶血實(shí)驗(yàn)中。本專利技術(shù)的有益效果一種用于測量磁液耦合懸浮式葉輪位移的血泵，在實(shí)際使用過程中具有以下有益效果：1.所述的血泵提供了一種測量懸浮葉輪位移的方法，解決了血泵殼體以及血液對測量的阻礙問題。2.所述的血泵上泵殼以及側(cè)壁上的檢測窗口可用于測量葉輪在軸向以及徑向的微米級(jí)位移變化。3.所述的血泵可實(shí)現(xiàn)葉輪在高速回轉(zhuǎn)情況下的高精度位移測量。4.所述血泵上泵殼邊緣處的檢測窗口可觀測葉輪與泵殼內(nèi)壁之間狹小間隙處的葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)情況以及流體流動(dòng)情況。5.所述血泵結(jié)構(gòu)十分接近植入式血泵，在結(jié)構(gòu)方面并沒有進(jìn)行大量修改，可作為體外溶血實(shí)驗(yàn)的測試樣機(jī)。附圖說明圖1血泵結(jié)構(gòu)圖。圖2血泵上泵殼檢測窗口示意圖。圖3血泵軸向位移示意圖。圖4血泵側(cè)壁檢測窗口示意圖。圖5血泵徑向位移示意圖。具體實(shí)施方式具體實(shí)施方式一：結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本專利技術(shù)所設(shè)計(jì)的一種用于磁液耦合懸浮式葉輪位移測量的血泵，其結(jié)構(gòu)包括上泵殼（1）、下泵殼（8）、葉輪（4）、電機(jī)殼（6）、直流無刷電機(jī)（7）、檢測窗口（9）、檢測窗口（10）以及檢測窗口（12）。在進(jìn)行血泵葉輪位移測量實(shí)驗(yàn)時(shí)，將血液替換為同等粘度的甘油水溶液(5)。所述的血泵上表面制作出三個(gè)檢測窗口(9)，通過膠水（2）將透明有機(jī)玻璃（3）牢固粘在階梯孔內(nèi)，位移傳感器探頭發(fā)射出的檢測光束穿過透明有機(jī)玻璃（3）和甘油水溶液（5）照射到葉輪上表面，葉輪上表面是具有較好反射特性的平面，檢測光束在經(jīng)過葉輪上表面的反射后進(jìn)入傳感器探頭，檢測光束可實(shí)時(shí)反映葉輪軸向微米級(jí)位置變化。具體實(shí)施方式二：結(jié)合圖3說明本實(shí)施方式，在進(jìn)行血泵葉輪軸向位移測量時(shí)，啟動(dòng)血泵之前調(diào)節(jié)位移傳感器的探頭使葉輪上表面處在探頭的測量范圍內(nèi)，此時(shí)血泵葉輪（4）底部軸向間隙值為0，葉輪（4）頂部軸向間隙值最大，為血泵軸向間隙總和。啟動(dòng)血泵后，葉輪下端面（11）在磁懸浮力和甘油水溶液的支撐力作用下使葉輪（4）處于懸浮運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，位移傳感器就會(huì)測得葉輪的軸向位移，同時(shí)該葉輪軸向位移值也是葉輪的底部間隙值,血泵軸向間隙總和減去葉輪高度和葉輪底部間隙就是葉輪頂部間隙值。血泵上泵殼（1）有三個(gè)均勻分布的檢測窗口（9），位移傳感器可測量不同檢測窗口下葉輪位移的變化情況，分析葉輪（4）在軸向的偏擺特性。具體實(shí)施方式三：結(jié)合圖4和圖5說明本實(shí)施方式，葉輪（4）的不穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)在徑向產(chǎn)生偏擺，為了測量葉輪徑向偏擺大小以及由此造成的血泵主軸（13）與葉輪內(nèi)壁（15）之間的徑向間隙的變化，采用兩個(gè)位移傳感器在互成90°的兩個(gè)檢測窗口（12）對應(yīng)的A、B兩點(diǎn)同時(shí)測量葉輪外壁（14）在徑向的偏移值，根據(jù)測量結(jié)果計(jì)算出葉輪（4）偏離理想回轉(zhuǎn)中心的偏心距，即葉輪在徑向的偏擺大小，則血泵主軸與葉輪之間的徑向間隙最小值與最大值分別為：,,其中和分別是葉輪內(nèi)壁（15）半徑和主軸（13）半徑。因此，血泵徑向間隙值在（，）之間變化。具體實(shí)施方式四：結(jié)合圖2說明本實(shí)施方式，血泵上泵殼邊緣處也同樣設(shè)計(jì)出一檢測窗口（10），用于檢測葉輪外緣與血泵內(nèi)表面之間狹小間隙處的流動(dòng)情況以及葉輪偏移情況。所述的血泵除了應(yīng)用于懸浮葉輪偏擺的位移測量，也可將血泵應(yīng)用在體外溶血實(shí)驗(yàn)中，血泵流體選用新鮮的動(dòng)物血液，由于血泵檢測窗口結(jié)構(gòu)微小，對血液的影響極其微弱，因此可模擬植入式血泵實(shí)際運(yùn)行工況，分析血泵泵殼材料以及運(yùn)行參數(shù)對血液破壞的影響。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于磁液耦合懸浮式葉輪位移測量的血泵結(jié)構(gòu)包括上泵殼（1）、下泵殼（8）、葉輪（4）、電機(jī)殼（6）、直流無刷電機(jī)（7）、檢測窗口（9）、檢測窗口（10）以及檢測窗口（12）。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于磁液耦合懸浮式葉輪位移測量的血泵結(jié)構(gòu)包括上泵殼（1）、下泵殼（8）、葉輪（4）、電機(jī)殼（6）、直流無刷電機(jī)（7）、檢測窗口（9）、檢測窗口（10）以及檢測窗口（12）。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的血泵，其特征在于：三個(gè)檢測窗口（9）均勻分布在血泵上泵殼表面，用于葉輪軸向位移測量，兩個(gè)檢測窗口（12）位于血泵上泵殼（1）的側(cè)壁上，用于葉輪徑向位移測量，同樣在血泵上泵殼邊緣處也設(shè)計(jì)出一檢測窗口（10）。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的血泵檢測窗口（9）、檢測窗口（10）以及檢測窗口（12），其特征在于：檢測窗口（9）、檢測窗...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王義文，沈朋，方媛，付鵬強(qiáng)，周亮，
申請(專利權(quán))人：哈爾濱理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：黑龍江,23