离心血泵制造技术

一种没有机械轴承的离心血泵，包括：泵壳体(1)、设置在所述泵壳体中的叶轮(9)，其绕中心轴线可旋转且在有限的间隙内轴向地和径向地自由地可移动。叶轮具有永磁体或永久磁化的磁性区域(N/S)，其与电磁驱动器配合以使叶轮旋转。圆形壁(12)或圆形设置的壁区段设置在泵壳体内，它们的内表面与叶轮的外周边一起限定径向间隙以形成用于叶轮的流体动力学的径向轴承。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
本专利技术涉及一种离心血泵，即具有旋转叶轮的泵，血液通过离心血泵在向外的径向方向输送。血泵特别地适合于长期的血液运输，但同样地可仅暂时使用，且提供每分钟至少4升且多达10升的输出速率。例如美国专利6,623,475 B1中描述了用于长期使用的离心血泵。为了使得血泵适合于长期使用，这类的血泵省略了机械轴承，以避免轴承的磨料颗粒污染血液的危险且进一步防止血栓形成在轴承处。另外，轴承磨损通常是血泵的最重要的寿命缩短参数。反而，泵的叶轮在泵壳体中的有限的间隙内自由地可移动。叶轮通过外部电磁驱动器与设置在叶轮的叶片上的磁体配合而旋转。叶轮的径向定中心是由于叶轮磁体与驱动装置轴向配合而形成。然而，叶轮磁体的磁力趋于朝向电磁驱动器轴向牵拉叶轮，且由此，抵靠将驱动器与叶轮分离的壁。为了克服这样的轴向吸引力，叶轮叶片包括支撑表面，其在旋转期间流体动力学地提升叶轮，以使得叶轮在流体缓冲上滑动，流体缓冲即血液缓冲，由此与所述壁保持轴向距离。以此方式，叶轮无需任何轴承且无需任何叶轮安装轴即可在径向和轴向两者上在泵壳体中定中心。前述所提出的类型的血泵可与左心室的心尖部附接。血泵的流出移植物可与升主动脉或降主动脉附接。一旦就位，来自左心室的血液流动通过血泵进入主动脉且循环进入身体。电力地驱动泵，驱动缆线接近患者的皮肤且将植入的泵连接至戴在外部的控制器，该控制器可由电池供电。所需要的耗电量低于10W，在生理学相关的操作条件下优选地在6W的范围内，使得即使当构造为电池供电的便携式设备或当与无线TET(经皮能量输送)或TEIT(经皮能量和信息输送)设备一起使用时，泵也具有长使用寿命。电磁驱动器的类马蹄形电磁铁的磁极在叶轮的磁体的各自的磁极上方和下方设置在泵壳体的外侧。电磁体的磁极的循环改变引起它们形成沿叶轮运送的旋转磁场。当电磁体的磁极的改变协调地接近极限转矩时，即，在运送的电磁体和叶轮的各自承载的磁体之间具有相对大距离，此类型的电磁驱动器可达到最大效率。然而，这具有副作用：在电磁体和叶轮磁体之间的轴向吸引力变得相对小，以使得叶轮上的径向自动定中心效果同样小。由此，为了维持径向自定中心效果，血泵不以其最大效率运行。为了增加现有技术的叶轮上的转矩，可增加叶轮磁体的强度，即叶轮上的磁性材料的总量，但这由于血泵的尺寸和最大重量而被限制，对于本专利技术，血泵的尺寸和最大重量不应当超过40mm的直径和12mm的高度且其重量应少于50克，优选地少于40克。另外，磁体越强，使泵启动越难，因为在启动阶段叶轮的磁体依附电磁驱动装置的类马蹄电磁体。可替换地，可增加供应至电磁体的能量。但这难以实现，因为泵的能量消耗应当保持为低于10W，优选地不超过6W，以使得当构造为电池供电的便携式设备时泵具有长使用寿命，或使其可由TET或TEIT设备驱动。由此存在普遍问题：增加血泵的叶轮上的转矩的同时保证叶轮轴向和径向保持居中而不使用任何机械轴承。如上所述的一般类型的离心血泵以马萨诸塞州(Massachusetts)福雷明罕(Framingham)市的HeartWare国际公司(HeartWare International Inc.)为熟知。叶轮一方面使用居中设置在泵壳体中的静态磁体，另一方面使用安装在叶轮的内部周边上的排斥磁体由被动磁力径向居中。然而，用于叶轮的径向居中的附加磁体的设置实质上增加泵的总重量。另外，叶轮的排斥磁体趋于朝向驱动装置的电磁体轴向吸引。因此，这样的泵仅保证少数启动。另外，轴向磁力高达径向平衡力的两倍。这样大量的轴向力不得不由轴向流体动力学的提升力浮起，这限制了泵的最大旋转速度。
技术实现思路
因此本专利技术的主要目的是提供一种重量轻且可在叶轮上提供高转矩的离心血泵，其中叶轮轴向和径向居中而没有任何机械轴承。本专利技术的第二个目的是提供一种在泵启动时具有减小的摩擦力的离心血泵。通过具有独立权利要求1的特征的离心血泵实现根据本专利技术的主要目标。本专利技术的优选实施方式和进一步的发展在从属于权利要求1的权利要求中详细说明。本专利技术的没有机械轴承的离心血泵具有泵壳体，泵壳体有中心轴线、沿所述中心轴线设置的血液流入口和设置在泵壳体的周边上的血液流出口，如从US6,623,475 B1中所公知的。此外，离心血泵具有叶轮，叶轮绕所述中心轴线旋转地设置在泵壳体中且具有径向延伸的叶片，叶片在其之间限定通道，用于径向血液流动。叶轮在有限的轴向间隙和有限的径向间隙内可自由地轴向和径向移动。叶轮设置有永磁体或永久磁化的磁性区域，其与电磁驱动器配合以使得叶轮可被设定绕所述中心轴线旋转，同样如从US6,623,475 B1中所公知的。根据本专利技术，径向间隙由叶轮的外周边和绕中心轴线以圆形设置在泵壳体内的多个壁区段或圆形壁的内表面限定，叶轮在径向间隙中自由地可移动。径向间隙为100μm或小于100μm，以在泵壳体中为叶轮提供流体动力学的径向轴承。优选地，径向间隙为50μm或小于50μm。通过大约50μm的间隙，可以保证不变的提升力，同时允许足够的血液经过狭窄空隙以清洗所有泵和叶轮的表面。流体动力学的径向轴承使省掉任何机械径向轴承成为可能且进一步使省掉静态磁性径向轴承或至少减少静态磁性径向轴承的尺寸成为可能。在叶轮和壁或壁区段之间的径向间隙优选地包括多个区段，当从叶轮的旋转方向看时，间隙径向地汇聚在区段中。换句话说，这些区段中，由叶轮和壁或壁区段之间的径向间隙限定的空隙在周边方向变得更小。结果是当叶轮旋转时，血液被运输进入间隙且由于间隙在叶轮的旋转方向的汇聚，血液趋于促使叶轮远离壁或壁区段，从而有助于叶轮绕泵壳体的中心轴线的径向居中同时使时间最小化，在该时间期间血液成分遭受显著的剪切力。汇聚区段可通过在壁或壁区段的径向内表面设置相应的凹陷或通过给叶轮的外周边表面设置各自的凹陷或坡道，或通过在叶轮的外周边表面和壁或壁区段的径向内表面上设置凹陷或坡道的组合而实现。为了防止叶轮由于在叶轮的永磁体和电磁体之间作用的吸引力而轴向地依附至相邻的壁，优选地提供具有无铁磁芯的线圈的电磁驱动器。在此情形中，为了使线圈生成必须的磁场，该磁场通常由贯穿现有技术的线圈的铁磁芯提供，线圈(没有芯)设置在与叶轮轴向间隔的平面中，即紧贴在叶轮磁体之上或之下，或优选地以最小距离在叶轮磁体之上或之下。例如，将线圈与叶轮分离的壁可由100μm厚或甚至更薄的陶瓷盘组成。没有铁磁芯的情况下，当电磁驱动器不运转时，叶轮的磁体不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种没有机械轴承的离心血泵，包括：泵壳体(1)，所述泵壳体(1)具有中心轴线、设置在所述中心轴线上的血液流入口和设置在所述泵壳体的周边上的血液流出口(21)，叶轮(9)，所述叶轮(9)设置在所述泵壳体中，以便绕所述中心轴线可旋转且在有限的轴向间隙和有限的径向间隙内可自由地轴向和径向移动，所述叶轮设置有永磁体或永久磁化的磁性区域(N/S)且进一步设置有径向延伸的叶片(15)，所述径向延伸的叶片(15)在其间限定有用于径向血液流的通道，以及电磁驱动器(5)，所述电磁驱动器(5)适于与所述叶轮的磁体或磁性区域(N/S)配合以便使所述叶轮绕所述中心轴线旋转，其中所述径向间隙由所述叶轮的外周边(17、18、22)和绕所述中心轴线以圆形设置在所述泵壳体内的多个壁区段或壁(12)的内表面限定，所述径向间隙为100μm或小于100μm，优选地为50μm或小于50μm，且更优选地为20μm或小于20μm，以形成用于叶轮的流体动力学的径向轴承。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.10.12 EP 12188316.91.一种没有机械轴承的离心血泵，包括：
泵壳体(1)，所述泵壳体(1)具有中心轴线、设置在所述中心轴线
上的血液流入口和设置在所述泵壳体的周边上的血液流出口(21)，
叶轮(9)，所述叶轮(9)设置在所述泵壳体中，以便绕所述中心轴
线可旋转且在有限的轴向间隙和有限的径向间隙内可自由地轴向和径向移
动，所述叶轮设置有永磁体或永久磁化的磁性区域(N/S)且进一步设置有
径向延伸的叶片(15)，所述径向延伸的叶片(15)在其间限定有用于径向
血液流的通道，以及
电磁驱动器(5)，所述电磁驱动器(5)适于与所述叶轮的磁体或磁
性区域(N/S)配合以便使所述叶轮绕所述中心轴线旋转，
其中所述径向间隙由所述叶轮的外周边(17、18、22)和绕所述中心
轴线以圆形设置在所述泵壳体内的多个壁区段或壁(12)的内表面限定，
所述径向间隙为100μm或小于100μm，优选地为50μm或小于50μm，且
更优选地为20μm或小于20μm，以形成用于叶轮的流体动力学的径向轴承。
2.根据权利要求1所述的离心血泵，其中所述径向间隙包括多个当从
所述叶轮的旋转方向看时径向汇聚的间隙区段(14)。
3.根据权利要求1或2所述的离心血泵，其中所述电磁驱动器包括多
个没有铁磁芯的线圈(5)，所述线圈设置在与所述叶轮(9)轴向间隔的平
面中。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的离心血泵，其中所述电磁驱
动器包括多个线圈(5)，所述线圈在所述叶轮的两侧设置在与所述叶轮(9)
轴向间隔的平面中。
5.根据权利要求3或4所述的离心血泵，其中所述线圈(5)铸封在聚
合物基质中。
6.根据权利要求3至5中的任一项所述的离心血泵，其中所述线圈(5)
直接地或间接地安装在陶瓷盘(6)上以便与其形成整体部件，所述陶瓷盘
限制所述轴向间隙。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的离心血泵，其中所述多个壁
区段包括上圆形壁区段和下圆形壁区段，所述上圆形壁区段和所述下圆形
壁区段轴向间隔开以形成一个连续的周边的通口(13)，用于血液从所述叶

\t轮(9)朝向血液流出口(21)流动。
8.根据权利要求1至6中的任一项所述的离心血泵，其中所述壁(12)
或多个壁区段设置有多个周边地间隔的通口(13)，用于血液从所述叶轮(9)
朝向所述血液流出口(21)流动，两个相邻的通口(13)之间的所有距离
小于所述叶轮叶片(15)的相邻的径向外端之间的所有距离。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的离心血泵，其中所述叶轮(9)
包括轴向间隔开的第一盘(10)和第二盘(10)，每个盘具有磁性区域和设
置为用于轴向血液流穿过所述第一盘和所述第二盘的中心开口(7)，所述
叶轮(9)的叶片(15)设置在所述盘(10)之间。
10.根据权利要求9所述的离心血泵，其中所述叶片(15)由至少一个
圆形边缘(17、18)整体地连接，所述圆形边缘从所述叶片(15)的一个
轴向侧或两个轴向侧轴向延伸且围绕所述第一盘和第二盘(10)的至少一
个或两个的外周边，所述圆形边缘(17、18)形成所述叶轮(9)的所述外
周边的部分或全部。
11.根据权利要求9所述的离心血泵，其中所述第一盘和第二盘(10)
的至少一个或两个具有圆形外周边，其形成所述叶轮(9)的所述外周边的
部分或全部。
12.根据权利要求9至11中的任一项所述的离心血泵，其中轴向背对
彼此的所述第一盘和第二盘(10)的表面为平面的且每个与相邻的平面的
壁(6)轴向间隔，以便允许血液在平面盘表面和所述相邻的平面的壁(6)
之间流动。
13.根据权利要求9至11中的任一项所述的离心血泵，其中轴向背对
彼此的所述第一盘和第二盘(10)的表面的每个与相邻的壁(6)轴向间隔，
所述相邻的壁(6)由所述泵壳体(1)提供或设置在所述泵壳体(1)中以
便允许血液在所述盘表面和所述相邻的壁之间流动，借此，盘表面中的一
个或两个和/或相邻的壁中的一个或两个设置绕所述中心轴线在周边的方
向延伸的坡道，以在所述叶轮旋转时创建将所述叶轮从各自的相邻的壁(6)
提升的流体动力学的轴向力。
14.根据权利要求1至6中的任一项所述的离心血泵，其中所述叶轮(9)
包括具有中心开口(7)的盘(10)，所述中心开口设置用于轴向血液流穿
过所述盘，其中所述叶轮的所述叶片(15)从所述盘(10)的两个轴向侧

\t轴向延伸且形成为磁体或具有磁性区域(N/S)。
15.根据权利要求14所述的离心血泵，其中所述壁(12)或多个壁区
段设置有多个周边...

【专利技术属性】
技术研发人员：索斯藤·西布，格尔德·施帕尼尔，
申请(专利权)人：阿比奥梅德欧洲股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE