本发明涉及生物医学，具体为一种对称中空薄壁构型的磁悬浮泵及其控制方法。
背景技术：
1、心室辅助设备(ventricularassist device,vad)在心脏疾病治疗中起到了至关重要的作用。vad设备的溶血性能是其设计和使用过程中必须重视的关键因素。溶血，即红细胞破裂释放血红蛋白，不仅会导致贫血，还可能引发肾功能衰竭和其他并发症。因此，降低溶血率对于提高vad设备的安全性和有效性至关重要。
2、传统的机械式轴流泵由于其设计中的机械轴承和接触部件，在运转过程中容易产生高剪切力和血液湍流。这些高剪切力和湍流是溶血的主要原因之一。机械式轴流泵的血液泵送过程中，血液细胞在高剪切力下变形、破裂，从而导致溶血。此外，机械接触部件的磨损和损耗也增加了血液溶血的风险。
3、相比之下，磁悬浮离心泵由于采用了无接触的磁悬浮技术，消除了机械轴承的存在，大大减少了机械摩擦和接触磨损。然而，尽管磁悬浮离心泵在减少机械磨损方面有显著优势，但其在高速旋转时仍会产生一定程度的湍流和高剪切力，从而导致溶血问题。
技术实现思路
1、本部分的目的在于概述本发明的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
2、因此，本发明的目的是提供一种对称中空薄壁构型的磁悬浮泵及其控制方法，通过对流道结构进行优化设计并结合先进的状态空间智能控制技术，能够有效降低血液湍流和剪切力，从而显著减少溶血现象，提高vad设备的安全性和有效性。
3、为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：
4、一种对称中空薄壁构型的磁悬浮泵，其包括：
5、壳体，包括上泵壳和与所述上泵壳密封连接的下泵壳；
6、磁悬浮叶片，布置在所述壳体内，其具有对称的空腔，且磁悬浮叶片位于空腔之间的位置具有进液中空通道、位于空腔的外侧的位置与下泵壳内壁形成与进液中空通道连通的薄壁通道；
7、磁悬浮驱动组件，用于控制驱动所述磁悬浮叶片在所述壳体内旋转。
8、作为本发明所述的一种对称中空薄壁构型的磁悬浮泵的一种优选方案，其中，所述上泵壳的进液管道外壁等距的设置有倒刺环。
9、作为本发明所述的一种对称中空薄壁构型的磁悬浮泵的一种优选方案，其中，所述下泵壳的外壁上具有出液管道，其内部具有与薄壁通道连通的环形出液流道。
10、作为本发明所述的一种对称中空薄壁构型的磁悬浮泵的一种优选方案，其中，所述磁悬浮叶片与上泵壳和下泵壳包围形成与进液中空通道连通的第一缓流腔，且磁悬浮叶片内壁位于进液中空通道两侧的位置开设有对称的第二缓流腔。
11、作为本发明所述的一种对称中空薄壁构型的磁悬浮泵的一种优选方案，其中，所述磁悬浮驱动组件包括与壳体同轴布置的环座、设置在所述环座侧壁并呈等距布置的径向定子磁悬浮模块、嵌入在所述环座底部的轴向定子磁悬浮模块、设置在所述空腔内壁呈等距布置的径向转子磁悬浮模块、设置在空腔底部的轴向转子磁悬浮模块以及微控制器；
12、其中，所述微控制器采集径向转子磁悬浮模块以及轴向转子磁悬浮模块的电压，并调节径向定子磁悬浮模块以及轴向定子磁悬浮模块中的电流值。
13、作为本发明所述的一种对称中空薄壁构型的磁悬浮泵的一种优选方案，其中，所述上泵壳与下泵壳之间采用超声波焊接工艺密封。
14、作为本发明所述的一种对称中空薄壁构型的磁悬浮泵的一种优选方案，其中，所述薄壁通道的厚度小于。
15、作为本发明所述的一种对称中空薄壁构型的磁悬浮泵的一种优选方案，其中，所述一排径向定子磁悬浮模块和一排径向转子磁悬浮模块形成一组径向磁悬浮模块，且径向磁悬浮模块布置不少于两组。
16、作为本发明所述的一种对称中空薄壁构型的磁悬浮泵的一种优选方案，其中，所述径向转子磁悬浮模块和轴向转子磁悬浮模块包括至少一个霍尔传感器和通讯模块，用于与微控制器通信传输信号，且内置微型电池供电。
17、一种对称中空薄壁构型的磁悬浮泵的控制方法，其特征在于，具体步骤如下：
18、s1、搭建循环血路，预充排气后建立模拟血液从磁悬浮泵的入口到出口的通路；
19、s2、系统初始化，确保径向转子磁悬浮模块和轴向转子磁悬浮模块中的霍尔传感器工作正常，无明显的零漂和温漂；
20、s3、求解磁悬浮电机内部线圈的电流i(t)与电机内部转子的转速ω(t)关系：基尔霍夫电压定律，磁悬浮电机线圈的电路方程为其中，r是电机内阻，l是电机电感系数，ke是反向电动势系数，v是电压，以上均为常量；
21、s4、建立旋转动力学模型，根据牛顿第二定律，磁悬浮叶片的旋转运动方程为其中，b是阻尼系数，j是转动惯量，kt是扭矩系数；
22、s5、建立电流和转速构成的矢量的微分方程关系，设计并计算微控制器的状态方程：
23、
24、其中，矩阵为可辨识的常量，矩阵在电压恒定时可作为常量处理；
25、s6、微控制器采集径向转子磁悬浮模块和轴向转子磁悬浮模块的电压信号，并根据微控制器的状态方程实时调节轴向定子磁悬浮模块电流以使磁悬浮叶片克服自身重力而悬浮，并实时调节径向定子磁悬浮模块中的电流值，通过改变磁场强度和磁场方向对磁悬浮叶片施加额定转矩实现磁悬浮叶片高速旋转；
26、s7、高速旋转的磁悬浮叶片将模拟血液吸入，血液流经磁悬浮叶片内部的中空通道和薄壁通道后经出液管道流出。
27、与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：通过优化泵的流道设计，设计一种具有对称中空结构的磁悬浮叶片作为转子，该叶片转子与下泵壳构成薄壁狭长的通路，建立了基于状态空间的动力学微分方程模型，利用微控制器实时控制径向和轴向定子电流可以实现转子叶片的高速旋转和悬浮，可以大幅抑制血液流经时湍流作用，使血液流动更加平稳、均匀，减少涡流和局部高剪切区域，改善流体动力学特性，减小溶血。
1.一种对称中空薄壁构型的磁悬浮泵，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种对称中空薄壁构型的磁悬浮泵，其特征在于，所述上泵壳(110)的进液管道外壁等距的设置有倒刺环(110a)。
3.根据权利要求1所述的一种对称中空薄壁构型的磁悬浮泵，其特征在于，所述下泵壳(120)的外壁上具有出液管道(120a)，其内部具有与薄壁通道(l)连通的环形出液流道(120b)。
4.根据权利要求1所述的一种对称中空薄壁构型的磁悬浮泵，其特征在于，所述磁悬浮叶片(200)与上泵壳(110)和下泵壳(120)包围形成与进液中空通道(h)连通的第一缓流腔(m)，且磁悬浮叶片(200)内壁位于进液中空通道(h)两侧的位置开设有对称的第二缓流腔(n)。
5.根据权利要求1所述的一种对称中空薄壁构型的磁悬浮泵，其特征在于，所述磁悬浮驱动组件(300)包括与壳体(100)同轴布置的环座(310)、设置在所述环座(310)侧壁并呈等距布置的径向定子磁悬浮模块(320)、嵌入在所述环座(310)底部的轴向定子磁悬浮模块(330)、设置在所述空腔(210)内壁呈等距布置的径向转子磁悬浮模块(340)、设置在空腔(210)底部的轴向转子磁悬浮模块(350)以及微控制器；
6.根据权利要求1所述的一种对称中空薄壁构型的磁悬浮泵，其特征在于，所述上泵壳(110)与下泵壳(120)之间采用超声波焊接工艺密封。
7.根据权利要求1所述的一种对称中空薄壁构型的磁悬浮泵，其特征在于，所述薄壁通道(l)的厚度小于2mm。
8.根据权利要求5所述的一种对称中空薄壁构型的磁悬浮泵，其特征在于，所述一排径向定子磁悬浮模块(320)和一排径向转子磁悬浮模块(340)形成一组径向磁悬浮模块，且径向磁悬浮模块布置不少于两组。
9.根据权利要求5所述的一种对称中空薄壁构型的磁悬浮泵，其特征在于，所述径向转子磁悬浮模块(340)和轴向转子磁悬浮模块(350)包括至少一个霍尔传感器和通讯模块，用于与微控制器通信传输信号，且内置微型电池供电。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的一种对称中空薄壁构型的磁悬浮泵的控制方法，其特征在于，具体步骤如下：
