血泵的制作方法
【專利摘要】要求保護(hù)的主題涉及一種血泵（1），該血泵包括中空體（2）以及至少部分主動(dòng)地穩(wěn)定的磁性軸承裝置（15,15′,16,16′,17,17′,18,18′），在所述中空體中設(shè)置有具有葉片裝置（4）的葉輪（3），用于沿著所述葉輪（3）產(chǎn)生血液的軸向推進(jìn)，其中所述葉輪能夠被設(shè)定為借助馬達(dá)定子（19）圍繞所述葉輪（3）的旋轉(zhuǎn)軸線（R）旋轉(zhuǎn)，并且其中所述中空體（2）包括用于使血液沿著基本上平行于所述旋轉(zhuǎn)軸線（R）的流入方向（E）流入所述中空體（2）的入口（5）和用于使血液沿著流出方向（A）流出所述中空體（2）之外的出口（6）。
【專利說明】血泵
[0001 ] 本發(fā)明涉及血泵【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0002]這里及下文提及的血泵應(yīng)理解為用于在人體或動(dòng)物體內(nèi)支持或產(chǎn)生血流并且適于植入人或動(dòng)物的胸空腔內(nèi)、位于心臟外的泵。利用左心室輔助裝置(LVAD)，在左半心和血泵的入口之間以及在血泵的出口和從心臟離開的主動(dòng)脈之間形成連接，用于支持或產(chǎn)生通過身體的血液循環(huán)(體循環(huán))。利用右心室輔助裝置(RVAD)，在右半心與通向左肺動(dòng)脈和右肺動(dòng)脈的肺動(dòng)脈干之間形成連接(或者，在RAVD與左肺動(dòng)脈和/或右肺動(dòng)脈之間形成直接連接)用于支持或產(chǎn)生通過肺的血液循環(huán)(肺循環(huán))。血泵內(nèi)的血液被引導(dǎo)通過作為泵殼的一部分或者被布置在這樣的泵殼中的中空體。具有用于產(chǎn)生壓力及由此壓力所產(chǎn)生的血液流的葉片裝置的旋轉(zhuǎn)葉輪被布置在中空體中。所謂的全人工心臟(全心臟泵)包含左心室輔助裝置和右心室輔助裝置(血泵)，用于支持或產(chǎn)生完整的血液循環(huán)。柔性連接管或連接管子，以及根據(jù)具體情況的流彎管或肘管，用于形成血泵和心臟或血管之間的上述連接。此外，需要至少一條電纜線路來供應(yīng)能量，并且根據(jù)具體情況用于控制血泵，所述電纜線路將血泵連接至能量儲(chǔ)存器，并且根據(jù)具體情況可以連接至控制單元。
[0003]在對(duì)這樣的血泵(特別是全人工心臟)進(jìn)行植入和使用中存在的主要問題是，對(duì)這樣的血泵和柔性連接管、以及對(duì)在胸空腔空間中位于心臟附近的電纜線路所提出的空間要求。
[0004]另一難點(diǎn)在于，由于血泵，特別是在葉輪的機(jī)械軸承處，通過血泵的血流的收窄和方向突變、以及由于血泵內(nèi)的大壓力梯度而導(dǎo)致血細(xì)胞破裂(溶血)的危險(xiǎn)。為此，對(duì)于血泵的設(shè)計(jì)，通常由磁性軸承和/或液體動(dòng)力軸承來代替葉輪的機(jī)械軸承。
[0005]附加問題在于如下事實(shí)，對(duì)于肺循環(huán)來說，需要產(chǎn)生比體循環(huán)小得多的血壓，然而，需要每單位時(shí)間通過兩個(gè)血液循環(huán)傳輸相同的血量。由血泵產(chǎn)生的血壓取決于血泵的葉輪的轉(zhuǎn)速。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，很難`設(shè)計(jì)這樣的泵:其適用于以適合生理?xiàng)l件的穩(wěn)定的、恒定在ΟΙ/min至20Ι/min之間的體積流量來在約5mmHg至約150mmHg的范圍內(nèi)設(shè)定非常不同的血壓值，并且其以這樣的方式應(yīng)用為RVAD以及LVAD，或者其適用于全人工心臟的設(shè)計(jì)。
[0006]因此，本發(fā)明的目的是提出一種血泵以及一種全人工心臟，其解決或至少減少上述問題。相應(yīng)的血泵或全人工心臟因此應(yīng)具有盡可能低的空間要求并且適于以盡可能對(duì)血液溫和的方式來支持或產(chǎn)生血壓。此外，其應(yīng)適于以盡可能適合的體積流量來覆蓋大的血壓范圍。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，該目的通過根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的血泵來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的其它改進(jìn)和實(shí)施方式是相應(yīng)的從屬權(quán)利要求的主題。
[0008]根據(jù)保護(hù)主題的血泵，其包括:中空體，該中空體中設(shè)置有具有葉片裝置的葉輪，用于沿著葉輪產(chǎn)生血液的軸向推進(jìn)；以及用于葉輪的、至少部分主動(dòng)地穩(wěn)定的磁性軸承裝置并且優(yōu)選地但不是必須地為流體動(dòng)力軸承裝置，其中葉輪可以設(shè)定成圍繞該葉輪的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，其中馬達(dá)定子優(yōu)選地但不是必須地位于中空體的外部，并且其中所述中空體包括用于血液沿著基本上平行于旋轉(zhuǎn)軸線的流入方向流入中空體的入口，以及用于血液沿著流出方向流出中空體的出口。優(yōu)選地，但不是必須地，將出口布置成相對(duì)于葉輪的旋轉(zhuǎn)軸線偏移，用于在流入方向和流出方向之間產(chǎn)生不為零的流出角度。
[0009]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，在葉輪的上游側(cè)和下游側(cè)設(shè)置有永磁裝置，并且泵僅具有一個(gè)致動(dòng)器環(huán)形線圈，用于使葉輪沿軸向主動(dòng)地穩(wěn)定。這一點(diǎn)與現(xiàn)有技術(shù)的血泵特別不同，在現(xiàn)有技術(shù)的血泵中大多設(shè)置兩個(gè)主動(dòng)地穩(wěn)定的致動(dòng)器環(huán)形線圈。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，在葉輪的兩側(cè)具有磁體裝置的葉輪需要兩個(gè)致動(dòng)器環(huán)形線圈，用于使葉輪沿軸向方向主動(dòng)地穩(wěn)定。盡管可以非常精確地實(shí)現(xiàn)沿軸向方向的穩(wěn)定，但多個(gè)致動(dòng)器環(huán)形線圈的空間要求是麻煩的。
[0010]單個(gè)致動(dòng)器環(huán)具有若干實(shí)施方式，其確保葉輪沿軸向總是穩(wěn)定的。 [0011]根據(jù)第一實(shí)施方式，僅有的(一個(gè))致動(dòng)器環(huán)形線圈通過使用用于將磁通量傳送至永磁體裝置中的至少一個(gè)永磁體裝置的鐵軛來作用于上游側(cè)永磁體裝置和下游側(cè)永磁體裝置二者，其中致動(dòng)器環(huán)形線圈直接作用于剩余的磁體裝置。
[0012]在第二實(shí)施方式中，僅有的(一個(gè))致動(dòng)器線圈僅作用于上游側(cè)永磁體裝置或下游側(cè)永磁體裝置中的第一者，并且另一永磁體裝置構(gòu)造為被動(dòng)軸向軸承。可能地，但不是必須地，該被動(dòng)軸向軸承裝置包括兩個(gè)磁體，這兩個(gè)磁體相互吸引且充當(dāng)“彈簧”以沿著期望的方向拉動(dòng)葉輪。在這種情況下，由單個(gè)致動(dòng)器的磁通量產(chǎn)生的推力與彈簧的力協(xié)同作用，或者對(duì)抗彈簧的力而作用。
[0013]在這些軸向穩(wěn)定裝置的任一個(gè)中，葉輪的上游側(cè)永磁體裝置和下游側(cè)永磁體裝置中的僅一者，或者另選地為二者，包括用于檢測葉輪從期望的軸向位置的可能偏差的傳感器系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施方式中，至少一個(gè)傳感器系統(tǒng)與僅有的一個(gè)致動(dòng)器環(huán)形線圈相互作用，用于校正葉輪從期望的軸向位置的可能偏差。
[0014]如下文進(jìn)一步詳細(xì)描述的，中空體的內(nèi)徑被擴(kuò)大以形成圍繞葉輪切向地延伸并且延伸進(jìn)入出口內(nèi)的排出通道，用于使血液以基本上切向于葉輪而行進(jìn)的方式流出中空體之外而流走。優(yōu)選地，但不是必須地，排出通道的中心相對(duì)于葉輪的旋轉(zhuǎn)軸線沿軸向方向從葉輪偏離。因此，排出通道類似于“蝸殼”，這是由于其優(yōu)選地不僅連續(xù)地加寬其橫截面，并且沿葉輪的旋轉(zhuǎn)軸線的方向偏移(優(yōu)選為持續(xù)增長的偏移)。
[0015]在另一實(shí)施方式中，也類似于蝸殼，排出通道相對(duì)于葉輪的旋轉(zhuǎn)軸線沿軸向方向和/或相對(duì)于葉輪的旋轉(zhuǎn)軸線沿徑向方向加寬。這些實(shí)施方式在圖7A和圖7B中公開。
[0016]另一實(shí)施方式提供了，在排出通道的區(qū)域內(nèi)的流體通道被分成若干個(gè)局部流體通道，優(yōu)選為兩個(gè)局部流體通道。
[0017]由此，出口應(yīng)被理解為位于中空體的壁中的開口，其中出口通常還通過連接接頭通向外部。
[0018]有利的是具有一種實(shí)現(xiàn)血泵的盡可能小的空間要求的概念，包括借助血液的流入方向和血液的流出方向之間的非零角度實(shí)現(xiàn)的必要的柔性連接管，其中通過適當(dāng)選擇該角度，可以將植入的血泵的出口沿將要連接至血泵的血管(因此例如主動(dòng)脈、肺動(dòng)脈干或另一血管)的方向?qū)?zhǔn)。以這種方式，由于柔性連接管道可以以盡可能直線的方式且沿直接通路通向血管，而不是沿著形成迂回的曲線通向血管，因此在血泵和血管之間可以選擇特別短的柔性連接管道。此外，通常用于使血液的流向偏轉(zhuǎn)的流彎管或肘管的應(yīng)用因此變得多余。該角度優(yōu)選位于30°至約150°之間的范圍內(nèi)，特別優(yōu)選地位于約75°至約105°之間的范圍內(nèi)，其中在給定的90°角的情況下血液相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線以直角離開血泵，并且在給定的0°角的情況下沿軸向方向流出。
[0019]在應(yīng)用傳統(tǒng)的軸向血泵的情況下，由于傳統(tǒng)的軸向血泵總是具有軸向出口(即，血液的流入方向和流出方向之間的角度約為0° )，通常顯著彎曲的柔性連接管道是必須的。
[0020]借助根據(jù)保護(hù)主題的血泵，保持了通過葉輪的血液的軸向推進(jìn)的基本原理。這是有利的，這是因?yàn)槟切┭靡蕴貏e柔和的方式輸送血液，那些血泵還被稱為軸流泵并且對(duì)血液主要施加軸向力效應(yīng)，因此主要軸向加速血液，因此沿著葉輪在旋轉(zhuǎn)軸線的方向上加速血液。與此相比，所謂的徑向泵主要相對(duì)于葉輪的旋轉(zhuǎn)軸線徑向地加速血液。此外，徑向泵大多具有徑向出口，該徑向出口通常伴有以下優(yōu)點(diǎn):到血管的特別短的連接。
[0021]這里提出的根據(jù)本發(fā)明的血泵因此兼具軸向泵和徑向泵的優(yōu)點(diǎn):即，軸向泵的關(guān)于柔和地輸送血液的優(yōu)點(diǎn)，徑向泵的關(guān)于在血泵和血管之間的更短的柔性連接管并且因此關(guān)于小的空間要求以及改進(jìn)的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)的優(yōu)點(diǎn)。
[0022]根據(jù)本發(fā)明，為了產(chǎn)生血液的軸向推進(jìn)，葉輪的葉片裝置設(shè)計(jì)為螺旋形(螺旋狀)。這種螺旋形葉片裝置可以是單頭的或多頭的。因此，螺旋可以包括一個(gè)或多個(gè)，優(yōu)選地包括兩個(gè)至六個(gè)單獨(dú)螺旋形，即，螺旋狀葉片(輪葉)。葉片裝置的這些葉片中的每個(gè)葉片均可以相對(duì)于葉輪的旋轉(zhuǎn)軸線圍繞葉輪部分地旋轉(zhuǎn)、完整地旋轉(zhuǎn)或數(shù)次旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，單個(gè)葉片圍繞葉輪繞至少一圈，更優(yōu)選為至少一圈半。此外，螺旋的至少一個(gè)葉片的指向下游的表面與葉輪的旋轉(zhuǎn)軸線圍起非零角(葉片角)。葉片角涉及葉片裝置的節(jié)距和導(dǎo)程。類似于通常的螺紋命名法，如果葉片裝置為單頭葉片裝置，則葉片裝置的節(jié)距定義為葉片的兩個(gè)相鄰繞圈之間的軸向距離，如果葉片裝置具有兩個(gè)或更多個(gè)單獨(dú)的葉片，則葉片裝置的節(jié)距定義為兩個(gè)相鄰葉片之間的軸向距離。以上提到的相應(yīng)的距離總是在葉片的表面之間或在面對(duì)相同的軸向(而不是面向彼此)的葉片繞圈之間測量的。因此，葉輪的葉片裝置的導(dǎo)程可以定義為，當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周鄰近于葉片裝置的葉片的血液的體積元軸向前進(jìn)的軸向距離(為了簡明，忽略所述體積元的任何切向運(yùn)動(dòng))。為了確定葉片裝置的軸向端處的節(jié)距和導(dǎo)程，可以將葉片裝置沿軸向外推。在恒定節(jié)距的特殊情況下，N頭螺旋形葉片裝置的導(dǎo)程等于節(jié)距乘以N。
`[0023]通過修改局部葉片角，可以調(diào)節(jié)葉片裝置的節(jié)距和導(dǎo)程、葉片裝置對(duì)于血液的傳輸效果。葉片角、節(jié)距以及導(dǎo)程可以沿著葉輪的軸向范圍(長度)變化。因此，在葉輪的給定軸向位置處的葉片角、節(jié)距和導(dǎo)程分別被稱為局部葉片角、局部節(jié)距或局部導(dǎo)程。
[0024]優(yōu)選地，葉片裝置的局部節(jié)距沿著葉片裝置的整個(gè)軸向范圍處于2mm至20mm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地處于3_至15_的范圍內(nèi)。葉片裝置的局部節(jié)距沿著葉片裝置的整個(gè)軸向范圍優(yōu)選地處于2mm至120mm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地處于3mm至40mm的范圍內(nèi)。局部葉片角沿著葉片裝置的整個(gè)軸向范圍優(yōu)選地處于80°和20°之間的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地處于70°和30°之間的范圍內(nèi)。
[0025]局部節(jié)距和局部導(dǎo)程可以從葉片裝置的上游側(cè)向葉片裝置的下游側(cè)增大。在上游側(cè)，局部節(jié)距可以處于2mm至8mm的范圍內(nèi)，并且在下游側(cè)，局部節(jié)距可以處于IOmm至20mm的范圍內(nèi)。在上游側(cè)，局部導(dǎo)程可以處于2mm至50mm的范圍內(nèi)，并且在下游側(cè)，局部導(dǎo)程可以處于IOmm至120mm的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，局部節(jié)距和局部導(dǎo)程從葉片裝置的上游側(cè)向下游側(cè)單調(diào)增大。在上游側(cè)，葉片角優(yōu)選地處于80°至45°之間的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地處于75°至55°之間的范圍內(nèi)。在葉片裝置的下游側(cè)，葉片角優(yōu)選地處于70°至35°之間的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地處于60°至40°之間的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，葉片角從葉片裝置的上游側(cè)向下游側(cè)單調(diào)減小。
[0026] 取沿著葉片裝置的軸向范圍的局部節(jié)距、局部導(dǎo)程和局部葉片角的平均值，分別得到平均節(jié)距、平均導(dǎo)程和平均葉片角。優(yōu)選地，平均節(jié)距處于5mm至12mm的范圍內(nèi)，并且平均導(dǎo)程處于5mm至85mm之間的范圍內(nèi)。此外，平均葉片角優(yōu)選地處于45°至65°之間的范圍內(nèi)。
[0027]根據(jù)本發(fā)明，血壓的形成不僅由經(jīng)由葉片裝置軸向向前推動(dòng)血液產(chǎn)生而且還通過傳遞切向流速以及利用其給予到血液上的旋轉(zhuǎn)能量產(chǎn)生。通常，血液的切向流速和經(jīng)由葉片裝置傳遞到血液上的旋轉(zhuǎn)能量的量隨著節(jié)距和導(dǎo)程的增加而增大，并且隨著葉片角的減小而增大。
[0028]在下圖所示的【具體實(shí)施方式】中，葉片裝置延伸到血泵的螺旋形殼體內(nèi)。由于從螺旋形殼體(蝸殼)流出的血液切向于葉輪而行進(jìn)，所以血液的上述切向速度分量被有效地用于建立壓力。
[0029]葉片裝置的各個(gè)螺旋形葉片優(yōu)選地被設(shè)計(jì)為沿著葉輪的長度而連續(xù)。此外，葉片裝置優(yōu)選地遍布在葉輪的至少80%的軸向范圍(長度)上，更優(yōu)選地遍布在葉輪的至少90%的長度上，并且最優(yōu)選地遍布在葉輪的整個(gè)長度上。這樣，葉輪特別適于產(chǎn)生血液的柔和的、低紊流的軸向推進(jìn)。
[0030]優(yōu)選地，螺旋的外部輪廓被設(shè)計(jì)成圓筒形方式。此外，葉輪的在上游側(cè)和下游側(cè)之間承載葉輪的葉片裝置的外周面基本上可以是圓筒形，截頭錐型或者錐形。還可以想到改變?nèi)~片裝置沿著葉輪的高度，優(yōu)選地增加螺旋形殼體內(nèi)的高度。此外，葉輪優(yōu)選地沿著旋轉(zhuǎn)軸線的方向?yàn)殚L形。優(yōu)選地，葉輪的最大總直徑(包括葉片裝置并且垂直于旋轉(zhuǎn)軸線而測量的)不大于葉輪的葉片裝置的軸向范圍(長度)的60%，更優(yōu)選地不大于葉輪的葉片裝置的軸向長度的30%。葉輪的長形形狀使得血泵具有特別細(xì)長的形狀。
[0031]在一個(gè)實(shí)施方式中，可以想到葉片裝置的最大徑向范圍，即，葉片裝置的最大高度，小于葉輪的最大總半徑(垂直于旋轉(zhuǎn)軸線而測量的并且包括葉片裝置)的50%，優(yōu)選地葉片裝置的最大高度小于葉輪的最大總半徑的30%。通常，葉片裝置的最大高度位于Imm至4mm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地位于1.5mm至3mm的范圍內(nèi)。
[0032]葉片裝置的至少一個(gè)葉片的最大寬度(垂直于旋轉(zhuǎn)軸線并且垂直于葉片裝置的高度而測量的)小于葉輪的最大總周長(垂直于旋轉(zhuǎn)軸線而測量的并且包括葉片裝置)的10%，優(yōu)選地最大寬度小于葉輪的最大總周長的5%。通常,最大寬度位于0.5mm至3mm的范圍內(nèi)，優(yōu)選地位于Imm至2_的范圍內(nèi)。這樣，至少一個(gè)葉片的形式為薄型螺旋狀肋。
[0033]根據(jù)本發(fā)明，血泵的特征還在于省除了出口導(dǎo)向葉片，該出口導(dǎo)向葉片在流向上安裝在葉輪的下游。在通常的具有軸向出口的軸向泵中的這樣的下游導(dǎo)向葉片用于將血液的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成附加的軸向壓力增大并且因此用于增大血液的軸向輸送的效率。在根據(jù)本發(fā)明的非軸向出口的情況下，血液的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)也至少部分地有助于血泵所產(chǎn)生的血壓，這還可以有利地通過省除下游導(dǎo)向葉片而被利用。此外，通過省除下游導(dǎo)向葉片，避免了由于下游導(dǎo)向葉片對(duì)血液的偏轉(zhuǎn)而導(dǎo)致的血液的機(jī)械負(fù)荷，由此進(jìn)一步降低了破壞血液的風(fēng)險(xiǎn)。
[0034]通過省除下游導(dǎo)向葉片而獲得的另一顯著優(yōu)點(diǎn)在于，血泵的軸向長度更小，并且因此血泵的空間要求降低。
[0035]此外，在血泵的某些操作點(diǎn)處下游導(dǎo)向葉片的不利的流入角問題也由于將下游導(dǎo)向葉片省除而被消除。如果令下游導(dǎo)向葉片特別地以不利的角度經(jīng)受流入，則壓力甚至?xí)捎谙掠螌?dǎo)向葉片而產(chǎn)生損失。此外，在下游導(dǎo)向葉片處可能形成局部壓力波動(dòng)，這會(huì)對(duì)血液在葉輪上的流動(dòng)過程造成不利影響，并且致使更難以穩(wěn)定地支承葉輪，特別是在較低旋轉(zhuǎn)速度下。
[0036]如上所述，用于葉輪的、至少部分主動(dòng)地穩(wěn)定的磁性軸承裝置，例如W000/64030所描述的，基本上適用于無接觸地適應(yīng)徑向力和軸向力。特別地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)軸向軸承的主動(dòng)穩(wěn)定性對(duì)于所有旋轉(zhuǎn)速度都特別有利。磁性軸承裝置可以包括集成到葉輪中的永磁元件，用于主動(dòng)的軸向穩(wěn)定性(葉輪通常還包含用作電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)轉(zhuǎn)子的永磁元件)。附加地，磁性軸承系統(tǒng)可以包括用于主動(dòng)的軸向穩(wěn)定性的環(huán)形線圈，所述環(huán)形線圈借助軸向磁通量實(shí)現(xiàn)葉輪的軸向位置的主動(dòng)穩(wěn)定性(閉環(huán)控制)。這些環(huán)形線圈獨(dú)立于電動(dòng)機(jī)繞組，并且專門用于葉輪的主動(dòng)穩(wěn)定的軸向支承。上述環(huán)形線圈例如可以布置在中空體的外部使得它們以環(huán)形方式環(huán)繞這些中空體。此外，磁性軸承裝置可以包括用于感測葉輪位置(特別地用于確定從軸向期望位置的偏離)的傳感器系統(tǒng)和閉環(huán)控制單元，所述閉環(huán)控制單元連接到傳感器系統(tǒng)和環(huán)形磁體并且根據(jù)葉輪的測得的軸向位置設(shè)定由環(huán)形磁體產(chǎn)生的磁通量以用于校正葉輪從期望位置的可能偏離。例如通過以上文獻(xiàn)或本發(fā)明以下進(jìn)一步給出的【具體實(shí)施方式】的描述來推導(dǎo)更多的細(xì)節(jié)。
[0037]如上所述，例如在W000/64030中已經(jīng)描述了葉輪的主動(dòng)軸向穩(wěn)定性。然而，僅需要一個(gè)單一的致動(dòng)器線圈的上述裝置是特別的，并且尤其是與切向流出//出口相結(jié)合，從而為泵的小型化提供了更大的機(jī)會(huì)。在附圖1C、圖1D、圖1E、圖1F、圖1G中示出了僅顯示一個(gè)單個(gè)的致動(dòng)器線圈的這些裝置的實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)注意，除其他特征以外，在附圖1A、圖1B和圖2中已經(jīng)充分描述了所有其余特征；為了避免不必要的重復(fù)，僅詳細(xì)描述了圖1C至圖1G的區(qū)別特征。
[0038]在另一改進(jìn)中， 血泵的磁性軸承裝置還包括用于葉輪的被動(dòng)徑向軸承(被動(dòng)徑向穩(wěn)定性)的永磁軸承元件。這些永磁軸承元件例如可以布置在中空體內(nèi)，直接鄰近葉輪的上游側(cè)或下游側(cè)，例如位于輪轂內(nèi)或葉輪內(nèi)、導(dǎo)向葉片內(nèi)或中空體的端板內(nèi)。通過以上文獻(xiàn)或本發(fā)明以下進(jìn)一步給出的【具體實(shí)施方式】的描述再次推導(dǎo)更多的細(xì)節(jié)。
[0039]在血泵中葉輪的液體動(dòng)力軸承是基本已知的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，可以想到如在W002/66837中的葉輪的液體動(dòng)力軸承通過連接至葉輪的一個(gè)支撐環(huán)或若干這樣的支撐環(huán)來實(shí)現(xiàn)，這樣在支撐環(huán)和中空體的內(nèi)壁之間形成環(huán)形間隙(或若干環(huán)形間隙)，用于徑向支承葉輪。上述支撐環(huán)優(yōu)選地形成為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱中空筒，并且可以設(shè)計(jì)為不同的寬度，并且可以在任何位置被緊固在葉輪上，以便實(shí)現(xiàn)葉輪的優(yōu)化穩(wěn)定性，特別是對(duì)于葉輪的傾斜而言。這樣，可以以特別有效的方式補(bǔ)償葉輪的流體動(dòng)力和機(jī)械不平衡。如果如下文進(jìn)一步所描述的，(螺旋形)排出通道部分地圍繞葉輪的外周，則以上方式是特別有利的。在這種情況下，在流向上直接位于排出通道的上游的合適的支撐環(huán)可以有助于葉輪的穩(wěn)定性。
[0040]本發(fā)明的另一改進(jìn)設(shè)想將中空體的出口布置在葉輪的遠(yuǎn)離入口的上游側(cè)和葉輪的遠(yuǎn)離入口的下游側(cè)之間。這樣可以實(shí)現(xiàn)具有減小的結(jié)構(gòu)長度的特別緊湊的實(shí)施方式。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這有助于血泵的特別良好的流動(dòng)特性，并且還有助于葉輪的穩(wěn)定性，由此增大了可以由血泵覆蓋的壓力范圍。優(yōu)選地，出口布置在葉輪下游側(cè)的直接環(huán)境中，以便盡可能多地使用由葉輪的葉片裝置形成的實(shí)際推進(jìn)力，所述葉片裝置優(yōu)選地在其外周面的整個(gè)長度上裝有葉片。為了增大該長度，葉輪的葉片裝置還優(yōu)選沿著出口，即，在出口的高度處延伸。
[0041]在另一改進(jìn)中，血泵包括布置成基本上垂直于葉輪的旋轉(zhuǎn)軸線的背板，用于終止中空體。在如上所述出口被布置在葉輪的上游側(cè)和下游側(cè)之間的情況下，所述背板優(yōu)選布置為直接鄰近于葉輪的下游側(cè)，以此來避免在葉輪和背板之間的無流動(dòng)的死區(qū)。上述死區(qū)通常會(huì)導(dǎo)致血塊增大的風(fēng)險(xiǎn)，因此需要盡可能避免。在另一改進(jìn)中，背板被設(shè)計(jì)成容易打開的閉合件，用于簡單形成進(jìn)入中空體的軸向入口，例如為了更簡化組裝或在組裝過程中調(diào)節(jié)血泵。
[0042]在一個(gè)實(shí)施方式中，可以想到擴(kuò)大中空體的內(nèi)徑用于形成圍繞葉輪切向延伸并且延伸進(jìn)入出口的排出通道(螺旋形殼體)。這樣的排出通道允許血液通過中空體的出口排出，并且基本上與葉輪相切(更確切的說是與葉輪的外周面相切)。這樣，在流出中空體時(shí)，血液的相應(yīng)的切向流動(dòng)分量和(這伴有的)血液的動(dòng)能被保持得特別良好并且以低損耗的方式被保持，并且可以用于有效地產(chǎn)生血壓。與外周面相切但垂直于旋轉(zhuǎn)軸線而行進(jìn)的血液的流動(dòng)分量，在原則上總是借助軸向泵出現(xiàn)，這是由于葉輪所產(chǎn)生的推進(jìn)力，除了軸向分量以外還具有垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的分量。具體地，通過上述排出通道，避免了在簡單徑向出口的情況下可能發(fā)生的具有對(duì)應(yīng)的能量損失的渦流。此外，這樣，改進(jìn)了血泵的流動(dòng)特性，并且還改進(jìn)了葉輪的穩(wěn)定性，由此進(jìn)一步增大了血泵所覆蓋的壓力范圍。此外，同時(shí)，大大避免了上述渦流伴有的血液的機(jī)械負(fù)荷。
[0043]為了以盡可能緊湊的結(jié)構(gòu)形狀來實(shí)現(xiàn)盡可能高的血液輸送效率，葉輪的葉片裝置也沿著排出通道，即，在排出通道的高度處延伸。
[0044]另一改進(jìn)設(shè)想排出通道朝著出口被加寬，并且因此設(shè)計(jì)成如螺旋形殼體的螺旋形方式。這樣，實(shí)現(xiàn)了朝著出口的流速(在恒定的體積流量的情況下)的持續(xù)減小，以及渦流形成的減少，并且因此實(shí)現(xiàn)了血`液特別柔和地流出中空體之外。此外，在至出口通道的過渡區(qū)中的出口處由血泵產(chǎn)生的壓力增加，可以通過血液減小的流速以特別有效的方式來傳送。在該實(shí)例中，在血泵出口處的典型流速的量值低于lm/s。
[0045]在另一實(shí)施方式中，可以設(shè)想葉輪的承載在該葉輪的上游側(cè)和下游側(cè)之間的葉片裝置的外周面大體上是圓筒形、截頭錐形或錐形，用于產(chǎn)生盡可能均勻且無渦流的推進(jìn)。這樣，確保了主要的軸向推進(jìn)，因此確保了對(duì)于血液的柔和的推進(jìn)。然而，通過使葉輪的直徑朝著葉輪的下游側(cè)增大，還可以獲得附加的徑向加速度分量。
[0046]特別地，與葉輪的圓筒形或截頭錐形設(shè)計(jì)相結(jié)合，可以設(shè)想布置在葉輪的上游側(cè)的入口導(dǎo)向葉片。該入口導(dǎo)向葉片在一方面用于葉輪的盡可能無渦流的流入，因此該流入對(duì)于血液是柔和的并且是盡可能無損耗的，并且上述入口導(dǎo)向葉片還可以包括固定葉片裝置，以便減小血液圍繞葉輪的旋轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并且將其轉(zhuǎn)變成用于進(jìn)一步增加血泵的輸送輸出的軸向推進(jìn)。優(yōu)選地，入口導(dǎo)向葉片布置成直接鄰近于葉輪的上游側(cè)，用于避免或減小在入口導(dǎo)向葉片和葉輪之間的無流動(dòng)的死區(qū)。此外，如上所述的入口導(dǎo)向葉片可以包含作為磁性軸承裝置的部件的永磁軸承元件。
[0047]在另一改進(jìn)中，可以設(shè)想血泵包括控制單元，該控制單元被設(shè)置為將葉輪的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定在3000rpm至35000rpm之間的范圍內(nèi)，用于在血液的體積流量適于要求的情況下在出口處產(chǎn)生在5mmHg至150mmHg之間的范圍內(nèi)的血壓。這樣,根據(jù)肺循環(huán)或體循環(huán)的流阻，可以設(shè)定在ΟΙ/min至201/min之間的體積流量。
[0048]可選的血泵包括中空體，其中葉輪設(shè)置有葉片裝置，用于沿著葉輪產(chǎn)生血壓的軸向推進(jìn)，其中葉輪可以被設(shè)定為圍繞葉輪的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，其中馬達(dá)定子位于中空體的外部，并且其中中空體包括入口和出口，入口用于使血液在基本上平行于旋轉(zhuǎn)軸線的流入方向上流入中空體，出口用于使血液在流出方向上流出中空體，其中出口布置成相對(duì)于葉輪的旋轉(zhuǎn)軸線偏移，用于在流入方向和流出方向之間產(chǎn)生不為零的流出角，其中中空體的內(nèi)徑被擴(kuò)大以形成圍繞葉輪切向地延伸并且延伸出到出口中的螺旋形排出通道，用于使血液流出中空體，所述流動(dòng)基本上切向于葉輪行進(jìn)，其中中空體的出口布置在葉輪的面向入口的上游側(cè)和葉輪的遠(yuǎn)離入口的下游側(cè)之間。
[0049]這樣的血泵可以包含機(jī)械的、液體動(dòng)力的、磁性的或者混合的軸承裝置，用于支承葉輪。此外優(yōu)選地，葉輪的承載葉片裝置的外周面可以設(shè)計(jì)成基本圓筒形，用于血液的軸向推進(jìn)。
[0050]上面列出和描述的所有的技術(shù)特征都應(yīng)被認(rèn)為是該可選血泵的進(jìn)一步改進(jìn)。在每一情況下都出現(xiàn)上述優(yōu)點(diǎn)。為了完整性起見，以簡要的方式再次引用上述特征。為了更詳細(xì)地說明，引用上述進(jìn)一步的實(shí)施方式。
[0051]因此，葉輪的流體動(dòng)力軸承裝置被設(shè)計(jì)成連接至葉輪的支撐環(huán)，用于在支撐環(huán)和中空體的內(nèi)壁之間形成環(huán)形間隙。中空體的出口還可以布置在葉輪的面向入口的上游側(cè)和遠(yuǎn)離入口的下游側(cè)之間。還可以設(shè)想，擴(kuò)大中空體的內(nèi)徑，用于形成圍繞葉輪切向地延伸并且延伸出到出口中以使血液以基本上切向于葉輪而行進(jìn)的方式從中空體流出并流走的排出通道。此外，該排出通道可以朝著出口而加寬。
[0052]此外，可以設(shè)想包括主動(dòng)地穩(wěn)定的軸向軸承的磁性軸承裝置。
`[0053]此外，葉輪的承載葉片裝置的外周面可以被設(shè)計(jì)成圓筒形、錐形或截頭錐形的方式。葉輪的葉片裝置可以被設(shè)計(jì)成螺旋。而且，利用該可選血泵，可以實(shí)現(xiàn)關(guān)于如上所述的葉片裝置的形狀、葉片裝置的葉片的形狀以及葉輪的形狀的所有特征。
[0054]此外，可以設(shè)想，入口導(dǎo)向葉片可以包括磁性軸承裝置的部件。
[0055]最后，血泵可以包括控制單元，該控制單元被設(shè)置為將葉輪的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定在3000rpm至35000rpm之間的范圍內(nèi)，用于在適合生理?xiàng)l件的體積流量的情況下在出口處產(chǎn)生在5mmHg至150mmHg之間的范圍內(nèi)的血壓。
[0056]在根據(jù)本發(fā)明的全人工心臟中，可以設(shè)想設(shè)置兩個(gè)這里提出的類型的血泵，其中第一血泵優(yōu)選用作LVAD，而第二血泵用作RVAD。通過應(yīng)用這里描述的血泵，全人工心臟特別節(jié)省空間并且因此可以以特別簡單的方式將全人工心臟布置在心臟處的胸空腔中。
[0057]在一個(gè)實(shí)施方式中，可以設(shè)想將全人工心臟的兩個(gè)血泵的葉輪布置在公共的旋轉(zhuǎn)軸線上，由此可以使得設(shè)計(jì)和組裝特別簡單。此外，這允許全人工心臟的有利的細(xì)長形狀，由此簡化了植入胸空腔。
[0058]在一個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)血泵的葉輪固定地連接至單個(gè)公共的葉輪，其中兩個(gè)血泵的空腔體組合在一起形成公共的中空體(殼體)。這允許全人工心臟泵的結(jié)構(gòu)沿軸向特別短。此外，由于公共葉輪的自由度少于兩個(gè)單獨(dú)葉輪的自由度，這樣簡單的軸承是可能的。[0059]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，可以設(shè)想，軸承座位于第一血泵的葉輪和第二血泵的葉輪之間，第一血泵和/或第二血泵的軸承裝置的至少部分結(jié)合到該軸承座中。
[0060]下文結(jié)合圖1A、圖1B、圖2至圖6來更詳細(xì)描述本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。對(duì)于保護(hù)主題，相同的附圖標(biāo)記指示相同的特征。在附圖中:
[0061]圖1A是穿過這里提出的類型的血泵的縱剖面的示意圖，
[0062]圖1B是穿過這里提出的類型的血泵的縱剖面的示意圖，
[0063]圖1C至圖1G是僅具有一個(gè)用于葉輪的軸向穩(wěn)定的單一致動(dòng)器線圈環(huán)的血泵的示意圖，
[0064]圖2是穿過這里提出的類型的血泵的縱剖面的示意圖，
[0065]圖3是穿過這里提出的類型的血泵的中空體的橫截面的示意圖，
[0066]圖4是這里提出的類型的血泵的部分切除的中空體的示意圖，
[0067]圖5是這里提出的類型的具有單個(gè)葉輪的全人工心臟的示意圖，
[0068]圖6是這里提出的類型的具有兩個(gè)單獨(dú)葉輪的全人工心臟的示意圖，以及
[0069]圖7A、圖7B是“蝸殼”狀排出通道的示意圖。
[0070]圖1A中示意性地示出了穿過這里提出的類型的血泵I的縱剖面的示意圖。血泵I包括中空體2 (由連續(xù)的粗線表示)，其中葉輪3設(shè)置有葉片裝置4。此外，中空體2包括用于使血液在與旋轉(zhuǎn)軸線R (如虛線所示)平行的流入方向上流動(dòng)的入口 5，以及用于使血液在垂直于剖面延伸的流出方向上流出的出口 6。因此，在該實(shí)施例中，出口布置成相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線R以直角偏移，用于在流入方向和流出方向之間形成不為零的流出角α (α等于90。)。
[0071]中空體2的出口 6布置在葉輪3的面向入口的上游側(cè)9和遠(yuǎn)離入口的下游側(cè)10之間。中空體2的內(nèi)徑用于形成圍繞葉輪3切向地延伸并且延伸出至出口 6中的排出通道
11，用于使血液排出中空體2之外，所述排出基本上切向于葉輪3而行進(jìn)。
[0072]此外，設(shè)置了流體動(dòng)力軸承裝置，其被設(shè)計(jì)為連接至葉輪3的兩個(gè)支撐環(huán)7，用于在支撐環(huán)7和中空體2的內(nèi)壁之間形成兩個(gè)環(huán)形間隙8，以徑向支承葉輪3。
[0073]葉輪3的承載葉片裝置4的外周面12以圓筒形方式形成，但是同樣也可以設(shè)計(jì)成截頭錐形或錐形方式。將葉輪的軸向尺寸(長度)L選擇為大于葉輪的位于該葉輪下游側(cè)的直徑D。葉輪的葉片裝置的特征在于，節(jié)距朝著出口 6增大。這樣，可以允許軸向推進(jìn)達(dá)到排出通道11，這對(duì)于血液來說特別柔和。葉輪4的葉片裝置沿軸向完全(在其它實(shí)施方式中為部分或一點(diǎn)也不)延伸進(jìn)入排出通道11和出口 6。
[0074]設(shè)有葉片裝置14'的入口導(dǎo)向葉片14設(shè)置成直接鄰近于葉輪3的上游側(cè)9。
[0075]血泵還包括部分主動(dòng)地穩(wěn)定的軸承裝置，其包含主動(dòng)地穩(wěn)定的、磁性軸向軸承以及被動(dòng)的、磁性徑向軸承。磁性軸承裝置首先包括在上游側(cè)和下游側(cè)處布置在葉輪中的兩個(gè)永磁體15、15'。此外,兩個(gè)另外的永磁軸承16、16'的極性與上述磁體相反(吸引)并且分別結(jié)合到入口導(dǎo)向葉片14和背板13中，用于形成被動(dòng)磁性徑向軸承，其確保葉輪3在入口導(dǎo)向葉片14和背板13之間被保持在期望的徑向位置。此外，對(duì)于主動(dòng)地穩(wěn)定的磁性軸向軸承，兩個(gè)環(huán)形線圈17、17'布置在中空體2的外部，位于葉輪3的前方和后方，使得它們以環(huán)形形式圍繞中空體2而位于外周以產(chǎn)生軸向磁通量。此外，磁性軸承裝置包括傳感器系統(tǒng)以及閉環(huán)控制單元(這里未示出)，該傳感器系統(tǒng)包括結(jié)合到入口導(dǎo)向葉片14和/或背板13中以及結(jié)合到葉輪3中的距離傳感器18、18'，用于測量葉輪3和入口導(dǎo)向葉片14或背板13之間的間隙寬度，上述閉環(huán)控制單元連接至距離傳感器18、18'和環(huán)形磁體，所述閉環(huán)控制單元根據(jù)測得的葉輪的軸向位置來設(shè)定由環(huán)形磁體產(chǎn)生的磁通量，用于校正葉輪從期望的軸向位置的可能偏離。
[0076]最后，設(shè)置圍繞中空體延伸的馬達(dá)繞組19和結(jié)合到葉輪中的馬達(dá)磁體20，所述馬達(dá)磁體被以交替的徑向方式磁化，用于驅(qū)動(dòng)葉輪2。
[0077]在圖1B中，示出了穿過這里提出的類型的血泵I的縱剖面的示意圖，其與通過圖1A描述的血泵不同之處在于，一中心圓筒形桿16從泵I的下游側(cè)27朝著葉輪3沿軸向延伸至中空體2中。在所述桿26中結(jié)合有其中一個(gè)距離傳感器18'以及作為被動(dòng)磁性徑向軸承的一部分的其中一個(gè)永磁軸承16'，所述一個(gè)距離傳感器用于測量葉輪3和桿26之間的間隙寬度。此外，主動(dòng)地使其穩(wěn)定的軸向軸承的環(huán)形線圈17'現(xiàn)在沿軸向定位在出口 6之前并且圍繞中空體2延伸，而在圖1A所示的實(shí)施方式中，相應(yīng)的環(huán)形線圈17'位于中空體2的后方(相對(duì)于軸向泵方向)，并且因此不圍繞中空體2延伸。圖1B中所示實(shí)施方式的所有其它特征與圖1A中所示實(shí)施方式的特征相同。
[0078]以下說明涉及圖1C至圖1G的實(shí)施方式。請(qǐng)注意的是，除非以其它方式清楚地公開，上述所有特征也適用于圖1C至圖1G。為了避免重復(fù)，不再詳細(xì)描述圖1A (例如)以及圖1C至圖1G的共有特征。除了單個(gè)致動(dòng)器線圈以外，涉及到血泵的任何部件的所有【具體實(shí)施方式】也參見圖1C至圖1G。例如，如圖1C至圖1G所示，也可以構(gòu)建由兩個(gè)單個(gè)泵制成的全人工心臟。
[0079]此外，本申請(qǐng)示出的所有實(shí)施方式都可以具有或不具有附加的流體動(dòng)力軸承(特別是流體動(dòng)力徑向軸承)。
[0080]圖1C至圖1G示出了優(yōu)選地具有主動(dòng)磁性軸承的血泵的實(shí)施方式，上述主動(dòng)磁性軸承包括位于葉輪中的兩個(gè)永`磁組件15、15'，分別位于入口導(dǎo)向葉片14和背板13內(nèi)部的兩個(gè)磁性組件16、16'，一個(gè)或兩個(gè)距離傳感器18、18'，并且僅一個(gè)致動(dòng)器環(huán)形線圈17用于懸掛葉輪3。與圖1A和圖2的使用兩個(gè)致動(dòng)器環(huán)形線圈17、17'的實(shí)施方式相比，使用僅一個(gè)致動(dòng)器線圈17允許泵進(jìn)一步小型化。由致動(dòng)器線圈17施加的軸向推力可以如圖1D所示作用于近端磁體對(duì)15、16 (或分別地，在圖1F中的15'、16')，也可以如圖1C、圖1E、圖1G所示作用于使用鐵軛(如圖1C、圖1E、圖1G中所標(biāo)示的)的兩個(gè)磁體對(duì)15、16和15'、16'以附加地將磁通量傳輸至遠(yuǎn)端磁體對(duì)15'、16'。
[0081]如果不設(shè)置鐵軛，則通過僅具有單個(gè)與致動(dòng)器線圈相互作用的永磁體對(duì)裝置來進(jìn)行軸向穩(wěn)定，并且葉輪的第二永磁體裝置完全是被動(dòng)軸承(參見圖1D、圖1F)。在圖1D、圖1F的情況下，被動(dòng)永磁體裝置構(gòu)造成，使得永磁體相互吸引，這導(dǎo)致在葉輪的相反兩側(cè)形成拉回和對(duì)抗電子地、主動(dòng)地穩(wěn)定的磁體裝置的“彈簧力”。
[0082]對(duì)于圖1G，應(yīng)注意，單個(gè)致動(dòng)器環(huán)形線圈沿徑向圍繞血泵的馬達(dá)。通過設(shè)置該特征，可以使血泵“較短”(在葉輪的旋轉(zhuǎn)軸線的方向上較短)，而不致使血泵具有過大的直徑。
[0083]在圖2中，示出了穿過這里提出的類型的血泵I的縱剖面的示意圖，其不同于圖1A所描述的血泵之處僅在于，變化的流體動(dòng)力軸承裝置。在圖2所示的實(shí)施例中，這被設(shè)計(jì)為連接至葉輪3的單個(gè)支撐環(huán)7，用于在支撐環(huán)7和中空體2的內(nèi)壁之間形成單獨(dú)的環(huán)形間隙8，用于徑向支承葉輪3。[0084]此外，示出了中空體2的在排出通道11的高度處的半徑r，其中該半徑朝著出口增大，用于形成朝著出口加寬的螺旋形排出通道11。葉輪的葉片裝置的半徑表示為r'，這種情況下為r' <r。
[0085]對(duì)于所示的實(shí)施方式，r'等于8mm,并且r等于14mm。此外，葉輪是長形的,具有40mm的軸向范圍(長度)。葉片裝置在葉輪3的整個(gè)長度I上遍布，從而葉片裝置4的軸向范圍也為40mm。葉輪的最大總直徑給定為2r'等于16mm，其小于葉片裝置軸向范圍的50%。
[0086]葉輪3的葉片裝置4包括2個(gè)葉片4 (雙頭葉片裝置)，每個(gè)葉片均具有2mm的最大高度，該最大高度小于葉輪最大總半徑r'的30%。葉片4的最大寬度是1.5mm，其小于葉輪3的最大總周長(給定為2 r' =52.27mm)的5%。此外，葉片4各自圍繞葉輪3延伸約1.8圈(相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線R)。
[0087]在葉輪3的上游側(cè)9，葉片裝置4的局部節(jié)距約為5臟，并且局部導(dǎo)程約為12mm。該局部節(jié)距和局部導(dǎo)程朝著葉輪3的下游側(cè)10分別單調(diào)增大至葉輪3的下游側(cè)10處的約12mm的節(jié)距值和約40mm的導(dǎo)程值。平均起來，節(jié)距約為IOmm,導(dǎo)程約為30mm。在葉輪3的上游側(cè)9，葉片的葉片角約為75°，并且朝著葉輪的端部10單調(diào)增大至約45°的值。平均起來，葉片角約為60°。
[0088]注意，為了量化圖中示出的血泵的葉輪、葉片裝置和其它部件的設(shè)計(jì)而如上給出的確切值僅用于說明目的，而絕非限制目的。血泵的所有部件可以被模擬和改造以實(shí)現(xiàn)期望的泵特性。泵設(shè)計(jì)的各種參數(shù)的優(yōu)選范圍在說明書的通用部分中如上給出。
[0089]圖3示出了穿過根據(jù)圖1A或圖2的血泵I的中空體2的橫截面的示意圖。該橫截面穿過血泵I的中空體2的排出通道11垂直于旋轉(zhuǎn)軸線R而延伸。與中空體的半徑r'相比，中空體2的半徑r增大到葉輪3的上游側(cè)3的高度，以形成排出通道11。排出通道11在其朝著排出口 6的路線中以螺旋狀的方式加寬，并且這樣形成螺旋形殼體。排出口 6連續(xù)至外部而進(jìn)入連接接頭21，該連接接頭進(jìn)一步向外部加寬以降低血液的流速。
[0090]圖4示出了根據(jù)圖3的血泵I的局`部切除的中空體2的示意圖。再次，可以識(shí)別中空體2，其具有用于使血液沿由箭頭E表示的流入方向流入的入口 5，和延長至出口接頭21中用于使血液沿流出方向流出的切向出口 6，上述流出方向由箭頭A表示并且相對(duì)于流入方向E成直角延伸。
[0091]圓筒形軸向葉輪3布置在中空體中，其中圖4附加地通過實(shí)例示出了由螺旋形出口通道覆蓋葉輪的一部分。螺旋形出口通道11切向于葉輪3而延伸，并且延伸出至出口 6中并且這樣形成螺旋形室(螺旋形殼體)。
[0092]這里提出的類型的全心臟泵22的一個(gè)實(shí)施方式在圖5中示意性地示出。其包括這里提出的類型的兩個(gè)血泵1、1',其中空體2、2'沿軸向連接至公共的中空體中。該中空體在其兩端處包括用于使血液從肺循環(huán)或體循環(huán)流入的兩個(gè)入口 5、5'，從而右血泵I被設(shè)想作為RVAD，而左血泵I'作為LVAD。兩個(gè)血泵1、1'的兩個(gè)葉輪3、3'沿軸向以固定的方式彼此連接，而成為公共葉輪。血液可以通過公共葉輪3、3'的葉片裝置4、4'的適當(dāng)設(shè)計(jì)以軸向方式朝著公共中空體2、2'的中部被驅(qū)動(dòng)，在該中部處，形成有兩個(gè)螺旋形出口通道11、11'(螺旋形室)，其在每一情況下均延伸出至出口 6、6'中用于使血液切向地(成直角地)流出公共中空體2、2'之外。
[0093]葉輪的葉片裝置4、4'被設(shè)計(jì)用于在兩個(gè)出口 6、6'處產(chǎn)生兩個(gè)不同的血壓值。螺旋形葉片裝置的節(jié)距相應(yīng)地適用于此目的。
[0094]左泵1'的特別限定了葉輪3'和葉片裝置4'的形狀的設(shè)計(jì)參數(shù)等于圖1至圖4所示的血泵的設(shè)計(jì)參數(shù)。然而，右血泵1具有相反的旋向性，并且此外具有更小的節(jié)距和導(dǎo)程值，以便以相同的旋轉(zhuǎn)頻率產(chǎn)生比左血泵1'更小的血壓值。對(duì)于左血泵1'而言，所有其它參數(shù)都是相同的。在該實(shí)例中，在葉輪3的上游側(cè)，葉片裝置的局部節(jié)距約為3mm，局部導(dǎo)程約為10mm。局部節(jié)距和局部導(dǎo)程朝著葉輪3的下游側(cè)分別單調(diào)增大至葉輪3的下游側(cè)處的約8mm的節(jié)距值和約25mm的導(dǎo)程值。平均起來，節(jié)距約為5mm,而導(dǎo)程約為17mm。在葉輪3的上游側(cè)，葉片的葉片角約為80°，并且朝著葉輪的端部10單調(diào)增大至約55°的值。平均起來，葉片角約為65°。
[0095]公共中空體2、2'和公共葉輪3、3'之間的連接間隙23存在于兩個(gè)出口通道11、11'之間。連接間隙23可以設(shè)計(jì)得盡可能窄，以便減小血液在第一血泵1和第二血泵1'的空腔3、3'之間的泄漏流。
[0096]此外，全人工心臟在兩個(gè)入口處在每一情況下均包括用于連接柔性連接管到的橄欖形件24、24'(連接件)。
[0097]這里提出的類型的全人工心臟2的一個(gè)實(shí)施方式在圖6中示意性地示出。該全人工心臟包括這里提出的類型的兩個(gè)血泵1、1'，其中空體2、2'(空腔)沿軸向彼此對(duì)齊并且經(jīng)由軸承座25以固定的方式彼此連接。軸承座包含兩個(gè)血泵1、1'的用于支承兩個(gè)葉輪
3、3'的軸承裝置(例如，用于軸向軸承的永磁軸承磁體)的部件。這些部件并未機(jī)械地彼此連接，并因此可以彼此獨(dú)立地圍繞公共旋轉(zhuǎn)軸線R旋轉(zhuǎn)?？梢栽O(shè)想兩個(gè)入口 5、5'用于使血液從肺循環(huán)或體循環(huán)流動(dòng)，從而如在之前的實(shí)施例中那樣，右血泵1可以設(shè)想作為RVAD，而左血泵1'作為LVAD。通過適當(dāng)選擇旋轉(zhuǎn)速度和/或通過兩個(gè)葉輪3、3'的葉片裝置4、4'的不同設(shè)計(jì)，沿軸承座25的方向軸向驅(qū)動(dòng)血液。
[0098]左泵1'和右泵1的特別限定了葉輪3'、3和葉片裝置4'、4的形狀的設(shè)計(jì)參數(shù)等于圖1至圖4所示的血泵的設(shè)計(jì)參數(shù)。
[0099]此外，在每一情況下在兩個(gè)葉輪3、3'的下游側(cè)10、10'處設(shè)置螺旋形出口通道1U1r (螺旋形室)，并且這些出口通道在每一情況下均延伸出至出口 6、6'中，用于使血液切向地(成直角地)流出空腔2、2'之外。
[0100]如上所述以及如圖5和圖6所示，所示的全人工心臟22的葉輪3、3'的下游側(cè)彼此面對(duì)，從而血液朝著全人工心臟22的位于葉輪3和3'之間的中心泵送，即，血液朝著連接間隙23 (圖5)泵送或朝著位于兩個(gè)中空體2、2'(之間的軸承座25圖6)泵送。因此，全人工心臟22的兩個(gè)血泵1、1'的軸向推進(jìn)的取向反平行并且指向彼此。
[0101]圖7A和圖7B示出了如上詳細(xì)描述的出口 /流出/排出通道區(qū)域的“蝸殼”狀構(gòu)造，其中圖7B附加地在上圖中示出了葉輪以及在下圖中示出了切向流出裝置的橫截面，其中在排出通道的區(qū)域中的流體通道FCl被分為若干個(gè)局部流體通道，優(yōu)選為兩個(gè)局部流體通道FCla ;FClb。位于排出通道的區(qū)域中的初始流體通道分成局部流體通道，并且局部流體通道在流出/出口的區(qū)域中再次接合。流出/出口優(yōu)選地，但不是必需地具有圓形橫截面，并且可以包含附加的直徑的變型，用于流體控制目的。
[0102]圖7B的上圖和下圖示出了具有葉輪的裝置，該葉輪的葉片(優(yōu)選地但不是必需被構(gòu)造為螺旋)數(shù)量對(duì)應(yīng)于分開的流體通道FCl和FC2的數(shù)量。葉輪的葉片/螺旋示出了 180度的角度偏差。相同的角度也應(yīng)用于兩個(gè)分開的局部通道的流入鼻部。這提供了優(yōu)異的運(yùn)行平滑度，并且使血液破壞最小化。 通常，葉片/螺旋的角度偏差應(yīng)為:(360度)/ (分開的局部通道的數(shù)量)。
【權(quán)利要求】
1.一種血泵(1)，該血泵包括中空體(2)以及至少部分主動(dòng)地穩(wěn)定的磁性軸承裝置(15,15'，16，16' , 17, 17'，18，18')，在所述中空體中設(shè)置有具有葉片裝置(4)的葉輪(3)，用于沿著所述葉輪(3)產(chǎn)生血液的軸向推進(jìn)，其中所述葉輪能夠被設(shè)定為借助馬達(dá)定子(19)圍繞所述葉輪(3)的旋轉(zhuǎn)軸線(R)旋轉(zhuǎn)，并且其中所述中空體(2)包括:用于使血液沿著基本上平行于所述旋轉(zhuǎn)軸線(R)的流入方向(E)流入所述中空體(2)的入口(5);和用于使血液沿著流出方向(A)流出所述中空體(2)之外的出口(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的血泵，其特征在于，在所述葉輪的上游側(cè)或下游側(cè)設(shè)置有永磁裝置，并且所述泵具有用于使所述葉輪在軸向方向上主動(dòng)地穩(wěn)定的僅一個(gè)致動(dòng)器環(huán)形線圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的血泵，其特征在于，通過使用用于將磁通量傳送到所述永磁裝置的至少一個(gè)永磁裝置的鐵軛，所述僅一個(gè)致動(dòng)器環(huán)形線圈作用于所述上游側(cè)永磁裝置和所述下游側(cè)永磁裝置二者。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的血泵，其特征在于，所述僅一個(gè)致動(dòng)器線圈僅作用于所述上游側(cè)永磁裝置和所述下游側(cè)永磁裝置中的第一者，并且另一個(gè)永磁裝置被構(gòu)造成被動(dòng)軸向軸承。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的血泵，其中，所述被動(dòng)的實(shí)際軸承裝置包括兩個(gè)相互吸引的磁體。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中的至少一項(xiàng)所述的血泵，其中，所述葉輪的所述上游側(cè)永磁裝置和所述下游側(cè)永磁裝置中的僅一者或二者包括用于檢測所述葉輪從期望的軸向位置的可能偏尚的傳感器系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的血泵，其中，至少一個(gè)所述傳感器系統(tǒng)與所述僅一個(gè)致動(dòng)器環(huán)形線圈相互作用，用于校正所述葉輪從所述期望的軸向位置的可能偏離。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的血泵，其中，提供用于所述葉輪的流體動(dòng)力軸承裝置并且/或者所述馬達(dá)定子定位在所述中空體的外部，并且所述出口(6)被布置成相對(duì)于所述葉輪(3)的所述旋轉(zhuǎn)軸線(R)偏移，用于在所述流入方向(E)和所述流出方向(A)之間產(chǎn)生流出角(α )，所述角不為零，并且所述葉片裝置(4)被設(shè)計(jì)為螺旋形。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的血泵(1)，其特征在于，所述葉輪的所述流體動(dòng)力軸承裝置(7)被設(shè)計(jì)為連接至所述葉輪的支撐環(huán)，用于在所述支撐環(huán)(7)和所述中空體的內(nèi)壁之間形成環(huán)形間隙(8)，以徑向支承所述葉輪(3)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的血泵(1)，其特征在于，所述中空體(2)的所述出口(6)布置在所述葉輪(3)的面向所述入口(5)的上游側(cè)(9)和所述葉輪(3)的遠(yuǎn)離所述入口( 5 )的下游側(cè)(10 )之間。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的血泵(1)，其特征在于，所述中空體(2)的內(nèi)徑(r)被擴(kuò)大以形成排出通道(11)，該排出通道圍繞所述葉輪切向地延伸并且延伸出至所述出口(6)中，用于使血液以基本上切向于所述葉輪而行進(jìn)的方式流出所述中空體(2)之外流走。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的血泵，其中，所述排出通道的中心相對(duì)于所述葉輪的所述旋轉(zhuǎn)軸線沿軸向方向從所述葉輪偏移。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的血泵(1)，其特征在于，所述排出通道(11)朝著所述出口(6)加寬。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的血泵，其中，所述排出通道相對(duì)于所述葉輪的所述旋轉(zhuǎn)軸線沿軸向加寬和/或相對(duì)于所述葉輪的所述旋轉(zhuǎn)軸線沿徑向加寬。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的血泵(I)，其特征在于，所述磁性軸承裝置具有主動(dòng)地穩(wěn)定的軸向軸承(15，15' , 17, 17'，18，18')。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的血泵(I)，其特征在于，所述葉輪的承載所述葉片裝置的外周面(12)被設(shè)計(jì)成基本圓筒形方式、錐形方式或截頭錐形方式。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的血泵(1)，其特征在于，所述葉片裝置(4)的節(jié)距沿著所述葉片裝置(4)的整個(gè)軸向范圍處于2mm至20mm之間的范圍內(nèi)。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的血泵(I)，其特征在于，在所述葉輪的上游側(cè)(9)處，所述葉片裝置(4)的節(jié)距處于2mm至8mm之間的范圍內(nèi)，在所述葉輪(3)的下游側(cè)(10)處,所述葉片裝置(4)的節(jié)距處于IOmm至20mm之間的范圍內(nèi)。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的血泵(I)，其特征在于，所述葉片裝置(4)包括圍繞所述葉輪(3)纏繞至少一圈的至少一個(gè)螺旋形葉片(4)。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的血泵(1)，其特征在于，所述葉片裝置(4)的最大高度小于所述葉輪(4)的最大總半徑(r')的50%。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的血泵(1)，其特征在于，所述葉片裝置(4)的最大寬度小于所述葉輪(4)的最大總周長(2 Jir,)的10%。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的血泵(I)，其特征在于，所述葉片裝置(4)遍布在所述葉輪(3)的至少80%的軸向長度(I)上。
23.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的血泵(1)，其特征在于，所述葉輪(3)的最大總直徑(2r,)不大于所述葉輪(3)的所述葉片裝置(4)的總軸向范圍的60%。
24.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的血泵(I)，其特征在于，設(shè)置有入口導(dǎo)向葉片(14)。
25.根據(jù)權(quán)利要求15所述的血泵(1)，其特征在于，所述磁性軸承裝置(16，18)部分地結(jié)合到所述入口導(dǎo)向葉片(14 )中。
26.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的血泵，其中，在所述排出通道的區(qū)域中的流體通道(FCl)被分成若干個(gè)局部流體通道，優(yōu)選為兩個(gè)局部流體通道(FCla ;FClb)。
27.一種包括兩個(gè)根據(jù)前述權(quán)利要求中的至少一項(xiàng)所述的血泵(I)的全人工心臟(22)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的全人工心臟(22)，其特征在于，所述兩個(gè)血泵(I)的所述葉輪(3 )被布置在公共的旋轉(zhuǎn)軸線(R)上。
29.根據(jù)權(quán)利要求27或28所述的全人工心臟(22)，其特征在于，所述兩個(gè)血泵(I, )的軸向推進(jìn)的取向反平行并且指向彼此。
【文檔編號(hào)】A61M1/10GK103635210SQ201180072015
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2011年5月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月5日
【發(fā)明者】H-E·彼得斯, J·穆勒, K·杰拉琛, P·努瑟爾, M·高勒內(nèi)爾, A·阿恩特, L·霍布 申請(qǐng)人:柏林心臟有限公司