全人工心脏免维护滑动轴承 3.7 亿次寿命

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人工心脏

iglidur J 工程塑料滑动轴承搭配 drylin 铝合金轴，为人工心脏实现3.7 亿次超长寿命，免润滑、免维护、无金属磨屑、低吸湿、耐化学腐蚀，满足 5 年使用寿命与微型化高精度导向要求

捐赠器官在各国都长期处于短缺状态。为此，ReinHeart TAH GmbH 公司研发了一款人工心脏，可完全替代患者自身心脏的功能，持续工作直至患者找到合适的捐赠器官。这款人工心脏内部搭载了一套专利轴 / 滑动轴承系统，在极小的安装空间内实现了可靠驱动，且具备极高的运行精度。

项目概况

核心需求：为驱动单元提供特种滑动轴承与轴，用于驱动泵腔内部的隔膜偏转

性能要求：免维护设计；结构紧凑；间隙极小；耐化学腐蚀、耐潮湿；可承受反复扭转载荷与交变轴向负载；使用寿命需超过 3.7 亿次循环；轻量化

所属行业：医疗技术、医疗器械

客户成果：通过采用 iglidur J 特种滑动轴承与配套的 drylin 铝制轴，ReinHeart TAH GmbH 公司成功研发出高精度、免维护且耐用的驱动系统。即便在高载荷、小安装空间的严苛条件下，该系统仍能稳定运行，最大限度提升了人工心脏的工作效率。

面临的挑战

这款人工心脏由驱动单元与两个容积式泵腔组成，泵腔配备密封壳体与柔性隔膜，通过专利机电线性驱动器驱动隔膜交替偏转，进而带动人工心脏瓣膜产生定向、脉动式血流。

在驱动单元内部，轴 / 滑动轴承系统的核心作用是引导执行器线圈在定子磁场中高精度运动。为最大化驱动效率，执行器线圈与磁铁之间的气隙被设计得极小；轴承上的位置传感器会精准监测轴的运动状态，仅允许十分之几毫米的偏移量与几度的旋转角度偏差。

项目面临多重技术难题：

系统需实现免维护，且在交变载荷下长期保持精度；

滑动轴承需在五年使用寿命（约 3.7 亿次循环）内承受反复扭转载荷，同时还要应对因患者体位与运动变化产生的交变轴向载荷；

需满足结构紧凑、轻量化、耐化学腐蚀与低吸湿性的要求 —— 尽管滑动轴承位于驱动单元内部，不与人体体液直接接触，但长期使用中，塑料的渗透性可能导致水分进入驱动单元并接触轴承；

绝对不能产生具有潜在危险的金属磨损碎屑；

初期测试的双轴系统因难以控制制造公差，不仅操作困难，还出现了轴断裂问题，且双滑动轴承的设计导致安装空间需求大幅增加。

解决方案

由于现有标准产品无法满足上述复杂需求，ReinHeart 与易格斯合作，联合构思并设计了这款专属轴 / 滑动轴承系统。其中，特种成型轴承采用 iglidur J 材质，其耐化学腐蚀性、低吸湿性与无润滑特性，使其成为该应用场景的理想选择，且不存在金属颗粒磨损的风险，确保了使用安全性；轴则选用 drylin AWMP 铝制轴，与 iglidur J 材质形成完美适配，在整个使用寿命周期内均能保持良好的运行状态与极小的磨损量。

该轴承具备以下优势：结构紧凑、重量轻便，且预留了传感器安装凹槽，可集成位置传感器以精准监测轴的运动；轴承与轴采用防转设计，几何结构相互匹配，形位公差控制严苛。此外，轴 / 轴承系统还设有独特的 “磨合” 阶段：首次装配时，轴会被刻意夹紧在轴承内，需施加特定力度才能使其运动；在运行初期，轴承轮廓会与轴逐渐适配，最终实现最优导向效果。

轴、轴承与传感器系统的组合设计，满足了极小气隙、精准导向以及在交变横向载荷与扭转载荷下保持稳健性的核心要求，最终实现了五年免维护的高精度导向功能。

经过数年研发，该轴 / 轴承系统已迭代至第二代。ReinHeart TAH GmbH 对目前的成果非常满意，该系统现已进入耐久性测试阶段。易格斯与 ReinHeart 联合制定了滑动轴承测试方案，在测试领域实现了多项创新突破。