CN101730552A - 具有分离接触面的血液泵 - Google Patents

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Abstract

已将旋转流体动力血液泵用于很多患者的治疗。Jarvik2000型已经支持患者7年并使用血液浸入式支承装置，该支承装置通过高速流得到清洗以避免过度的血栓形成。这允许泵非常简单和小巧。但是，现有的Jarvik2000型支承装置以及现有技术的所有其它机械血液浸入式支承装置具有有利于在邻近支承装置的位置处形成血栓的支撑结构。本发明提供了一种支承结构，这种支承结构消除了这种易于形成血栓的偏好位置，并可提供长期的无血栓运行。优选实施方式的转子包括抗磨材料制成的渐缩的毂，该渐缩的毂在转子的每一端由3个柱支撑，并且转子在该3个柱上旋转。血液对柱之间的未堵塞空间进行清洗以防止可能会过度变大的血栓环的集聚。

Description

具有分离接触面的血液泵
背景技术
在过去的十年中，将旋转流体动力血液泵用于短期和长期循环系统支持得到了发展。由带有在进行该应用时的单一的心脏辅助装置的患者创造的最长存活时间为7年，并且在该存活期间持续采用具有血液浸入式陶瓷支承装置的Jarvik 2000型轴流式左心室辅助装置。在超过200个使用Jarvik2000型心脏的案例中，从未有任何机械支承装置因磨损或疲劳断裂而失效。并且已经证明采用血液浸入式陶瓷支承装置的其它型号的心室辅助装置是耐用的，如主要仿造Jarvik 2000的HeartMate II VAD型。对Jarvik 2000型的支承装置设计的计算机分析支持了可能实现10到20年或更长耐用时间的预期。
在任何旋转泵中，旋转的叶轮将流体动力能量赋予流体。所有的旋转泵必须包含这三种元件：容纳流体的壳体、在壳体内转动并将能量赋予流体的转子、以及支撑转子从而允许转动的支承系统。另外，泵需要可通过密封的轴或通过磁力向转子传递扭矩的装置。
已经公开了使用很多种元件以满足这些要求的旋转血液泵，并且旋转血液泵的现有技术包括几百个专利。一般采用3种支承装置机制：1)机械支承装置，使用流体膜润滑或流体动力流体支撑；2)流体悬浮；以及3)磁悬浮。而且，以上机制的各种组合也被用来用于轴向推力和径向支撑。
本发明主要涉及机械血液浸入式支承装置，在该支承中采用流体膜润滑以对径向支承载荷进行支撑，并且可以额外地提供完全的或部分的磁轴向推力载荷支撑。
除了提供支撑转子的高可靠性和高耐用性装置外，血液泵的支承系统必须是血液相容的，以免产生血液破坏或血栓形成。在机械支承装置的情况下，如同本人的早期美国专利(Jarvik-4,994,078)所宣称地，这一般通过支承装置的旋转部件与静止部件的连接处的高流动性清洗实现。本发明是在4,994,078号美国专利基础上的改进，并提供了一种重要的新结构以实现支承装置更好的血液流清洗。
通常，包含机械泵的轴流血液泵使用渐缩的转子，该渐缩的转子在其中部直径较大并向两端渐缩成小直径。这样允许使用小直径的支承装置，这种小直径的支承装置是有利的，因为支承表面处的摩擦力相比较大直径的支承装置得到了减小。这样限制了磨损、支承装置的动力消耗和热的产生。来自现有技术的示例包括杯形支承装置中的小滚珠(Burgreen-6,093,001)、带橄榄形孔(olive)和终端宝石的宝石支承装置(Benkowski-5,947,892)、带圆锥形轴向推力支承面的滑动支承装置(Jarvik-5,613,935)或带平面支承表面的滑动支承装置(Bozeman-5,692,882)、以及适于承载轴向推力和径向载荷的带沟槽的圆锥形流体动力支承装置(Carrier-Pub No.2007/0004959)。
现有技术中公开的机械血液浸入式支承装置的另一方案是在泵的叶轮桨叶的末端上或者如Shambaugh在第2007/0078293号美国专利申请公开中所公开的在围绕叶轮桨叶的叶冠上的被润滑的支撑，第2007/0078293号美国专利申请公开公开了被支撑在宽桨叶末端上的转子，其中，该宽桨叶末端具有圆柱形部分和渐缩的部分以支撑轴向推力载荷。在第5,211,546号美国专利的图7A中，Isaacson公开了以流体动力方式被支撑在叶冠上的叶轮，其中，叶冠被支撑在叶轮桨叶的末端上。这两种构造的缺点在于，旋转叶轮与静止壳体之间的间隙中的粘滞摩擦力高，因为桨叶末端或叶冠的旋转速度在末端直径处达到最大。
使用全磁悬浮的血液泵可以被设计成使得磁悬浮的转子与静止壳体之间的间隙的尺寸足够大，从而可以忽略因间隙中剪应力而产生的血液破坏或动力损失。全磁悬浮式血液泵的缺点在于其相比使用机械支承装置的微型泵而言较大且较复杂。除了较大的尺寸和重量外，这种全磁悬浮式血液泵还需要主动电磁反馈以保持转子的稳定性，从而这样具有电子装置的可靠性问题。如果失去磁力支撑，转子会“碰撞”壳体或转子桨叶，从而可能会造成破坏。Antaki的第6,761,532号美国专利在磁悬浮的血液泵的桨叶末端、转子毂和壳体上设置了抗磨涂层以减小或消除在磁力支撑系统失效时出现的破坏。在图1中，Antiki示出了这样一种结构，在该结构中，当磁力支承系统失效时，转子毂38可接触钉子桨叶36的末端。所示结构虽然看起来类似于本发明的某些实施方式，但并没有为转子提供稳定的支承系统，因为转子可能在壳体内从其通常的旋转轴线倾斜并且未受到轴向约束。
在本发明的支承系统中，流体动力血液泵的转子被旋转地支撑在支撑桨叶的末端的、在旋转中心附近与转子的毂相接触的配接部分上，并且该转子受到轴向约束以防止旋转支承表面的正确配接位置与静止支承表面脱离。在优选实施方式中，位于转子的两端的两个相对的支承装置将轴向和径向运动限制为小到5千万分之一英寸，并且同时提供完全不受约束的旋转自由度。
本发明最重要的方面涉及通过穿过支承装置的血液流对支承装置进行清洗以防止血栓的支承装置清洗模式。除在叶轮桨叶的末端上支撑转子(具有上述的缺点)的设计外的所有其它的血液浸入式支承装置的设计向血流提供了支承装置材料的完整圆圈。这是局部流动阻塞的区域。一些血栓趋向于形成在该表面。因而这会在邻近支承装置的旋转部件与静止部件之间连接处的位置形成围绕转子的血栓的连续圆圈。如果提供穿过该区域的足够高的流动，那么血栓圈可能会保持限制为薄环形且不会变的非常大以妨碍泵的功能。然而，如果材料受到感染，或者如果流动降低到过低的水平，或者如果患者凝固性过高，那么血栓量可能会增加。本发明消除了可能会有助于所述血栓环增加的支承装置材料的任何连续圈，并且同时将支承表面的周向相对速度限制为最低实际数值(因为支承装置直径比泵的叶轮桨叶末端直径小得多)。这代表了相对于其它血液浸入式支承装置的设计的主要改进。
转子表面的、直径小于叶轮末端直径的部分由硬质的抗磨材料制成且在垂直于其旋转轴线的任何点处横截面都是圆形的。该表面可以是圆柱形、圆锥形或其它形状。围绕转子的圆周以大致均匀的间隔布置有两个或更多支撑柱，这两个或更多支撑柱具有与转子上的支承表面旋转接触的配接表面并防止转子径向离开其旋转轴线。支撑柱端部的接触表面构成支承装置在其上旋转的支承“垫”。在优选的实施方式中，在靠近转子两端处具有两组这种支撑柱，并且支承垫渐缩以使其用作径向和轴向推力支撑件。支撑柱是伸长的且流线形的，且具有短桨叶的外观。在转子的每一端具有3个这种支撑桨叶的构造中，转子表面处位于桨叶之间的间隔被流过泵的大致为轴向的流动自由地清洗。因此，在该区域中避免了可能会增大并引起问题的血栓环的形成。使用这种支承装置的血液泵可以被设计为始终保持完全不产生血栓积聚，就像全磁悬浮式泵那样。然而，使用本发明的机械泵可以简单得多和小得多。
发明目的
1.本发明的目的是提供一种不具有可能形成血栓的“死端”凹穴的血液浸入式支承装置。
2.本发明的另一目的是提供长期保持无血栓形成的、用于旋转血液泵的机械支承装置。
3.本发明的另一目的是提供这样的机械支承装置，这种机械支承装置由产生于血液的流体膜润滑并由血液相容的抗磨材料制成，其中，这种抗磨材料能够甚至在完全无流体动力流体膜支撑的情况下正常发挥作用超过十年。
4.本发明的又一目的是提供一种相当节省空间的血液泵支承系统，以允许将整个轴线流动VAD降低到小于10mm直径和2厘米长度；小到足以被植入主动脉瓣的无冠状动脉瓣中。
5.本发明的再一目的是提供一种适于在最小抗凝血作用或根本没有抗凝血作用的情况下使用的微型旋转血液泵支承装置。
附图说明
图1示出了从现有技术中概括出的具有4种血液浸入式支承装置设计的轴流泵的4幅纵向剖视图。
图1A显示了类似于第6,093,001号美国专利、具有球面支承装置的现有技术的泵。
图1B显示了类似于第5,692,882号美国专利、具有销套型径向支承装置的现有技术的泵，其中，在销的末端上具有平面的轴线推力支承表面。
图1C显示了类似于第5,613,935号美国专利、具有销套型径向支承装置的现有技术的泵，其还具有也支撑一部分径向载荷的渐缩的轴向推力支承表面。
图1D显示了类似于第2007/0004959号美国申请公开、具有锥套型支承装置的现有技术的泵，其具有流体动力锥度和槽脊特征以支撑径向和轴向推力载荷。
图2示出了图1所示的每个泵的流出侧的支承装置的4幅放大的细部纵向剖视图，指示了邻近旋转部件与静止部件之间的连接处的结构的表面，该连接处形成可形成血栓环的周向连续的表面。
图2A示出了血栓环的剖视图，该血栓环位于球状杯形支承装置上。
图2B示出了血栓环的剖视图，该血栓环位于具有平面的轴向推力支承表面的销套式支承装置上。
图2C示出了血栓环的剖视图，该血栓环位于具有圆锥形轴向推力支承表面的销套式支承装置上。
图2D示出了血栓环的剖视图，该血栓环位于圆锥形流体动力支承装置上。
图3是包含本发明的支承结构的优选实施方式的轴流血液泵的纵向剖视图。
图4是位于泵的转子的一端的本发明的支承结构的立体图，其中示出了转子毂的圆锥形部分和与转子接触的3个流线形支撑柱。
图5是转子的圆锥形支承表面的示意图，其中该支承表面“被展开”以显示全部360度表面。其中，示出了的3个支撑柱的形状，并用箭头指示围绕柱的流清洗。
图6是优选实施方式的支承装置零件和转子的渐缩端部的纵向剖面图。
图7是本发明的实施方式的纵向剖视图，其中，该实施方式具有与支撑柱接触的圆柱形转子毂并具有圆形台阶，该实施方式在支撑柱的边缘上具有对应的圆形以支承轴向推力载荷。
图8A和8B示出了本发明的另一实施方式的两个位置，该实施方式包含磁性轴向推力载荷支承装置以及支撑柱的垫上的径向载荷支承。
图9是图8A中的泵沿S9所指示的方向的剖视图。其中示出了与外部支撑环形成为一体的3个支撑杆，该外部支撑环用于图3的优选实施方式中并且还在图4中以“爆炸图”的方式示出。
图10是仅采用两个支撑柱的实施方式的横截面图，其中示出了转子的圆形截面和两个柱。
图11是在每个柱的端部具有支承垫的渐缩部分的构造的横截面图。
具体实施方式
本发明包括特定类型的血液浸入式支承装置，该血液浸入式支承装置适于承载旋转血液泵的径向载荷以及轴向推力载荷。依据采用这种支承装置的各个血液泵设计的细节，支承表面可以与混合的膜润滑机械滑动接触，或者可以在旋转部件与静止部件之间无任何机械接触的情况下获得完全流体动力支撑。一般地，支承装置零件由血液相容的硬质抗磨材料(如陶瓷)制成。这里术语“陶瓷”用于本发明的该特定描述，应该理解，可以使用更大范围的材料，如热解碳、氮化钛、金刚石、类金刚石涂层、如铬镍铁合金(inconel)的硬质抗腐蚀材料等。在优选的实施方式中，支承装置的直径比泵叶轮的最大末端直径小。这将旋转速度保持低于叶轮的旋转速度(对于产生充足的流动和压力是必须的)，并将摩擦力、热的产生和磨损减小到最低。考虑叶轮末端直径为0.600并运行在10,000RPM下的通常的成人尺寸的轴流泵，叶轮末端的速度将是26ft/sec。如果接触转子锥形的柱的表面的最大直径是0.1，那么摩擦位置处的表面速度将仅为4.3ft/sec。这说明了在支撑柱的末端上并靠近旋转轴线支撑转子相对已在现有技术中公开的在叶轮桨叶的外侧支撑轴流转子和叶轮具有的优势。
本发明的要点涉及将泵转子支撑在流线形的柱的末端上。其最大的优点在于，支承结构的清洗相比现有技术的支承装置设计得到了改进，并且本发明为支承装置提供了保持长期完全无血栓的可能性。与此相反，目前公开的轴流泵的血液浸入式支承装置设计都在紧邻支承装置的旋转部件与静止部件之间的连接处的位置具有连续的圆周表面。在临床使用的这种类型的泵中，该表面经常形成血栓的小积聚，这种血栓的小积聚会变成围绕转子末端或支承轴的连续的血栓圈或血栓环。由于血栓被卡滞在转子或支承轴周围，因而血栓会被截留并被保持在那里且可能会变大。形成血栓的纤维蛋白是非常粘着的绞合(stranded)的材料，如果未通过高速血液流冲洗力来防止其附着，那么其会包裹在轴的周围。现有技术的连续圆周表面还可以位于流动停滞或因小缝隙而产生的再流动的非常小的区域中。消除有利于血栓形成的这些特征以及保持在所有支承表面上的高流动性是本发明的主要优点。
图1和2图示了在具有血液浸入式支承装置的所有现有技术的轴流泵(除在叶轮末端的外侧被支撑的泵)中发现的不利的机械结构。
参照图1A、1B、1C和1D，在每幅图中，轴流血液泵的壳体2是容纳电机定子4的大致为管状的结构，电机定子4通过作施加在容纳在泵的转子6中的永磁铁8上的电磁力使转子6转动。转子支撑叶轮桨叶10、12，叶轮桨叶10、12通常以在桨叶与壳体16的ID之间的小的末端间隙14运行。当转子转动时，如箭头所示，血液从泵的流入侧被泵送向流出侧。通常，流出定子桨叶设置在叶轮的下游以将旋转流体的动量转化为压力能，从而使泵比在未设置流出定子的情况下更有效。为了清晰表达，将流出定子从图1和图2中省去。设置静止支撑件以在转子的每一端支撑支承装置的静止零件。这些静止零件可以是如图1A、B和D所示的毂18、20，或者可以是其它结构，如图1C所示的保持架22和弯曲的流动通道24的壁。每套血液浸入式支承装置包括旋转零件和静止零件，其中，旋转零件附连至泵转子，静止零件在每端以转子的旋转轴线为中心并通过某些装置附连至泵壳体。
图2A、B、C和D分别是图1A、1B、1C和1D所示的泵的支承装置的流出侧的放大视图。每个纵向剖视图的右侧是血栓环若从泵上去除所呈现方式端部视图(未剖切)。在图2A中示出了球杯形支承装置，且转子26上的球形表面接合在静止的杯28中。这两个部件的外周均周向延伸360度，并且血栓环30可以如图所示地形成。图2B图示了销套式支承装置设计，其中，小直径的销32接合在衬套34中。还图示了填充旋转零件与静止零件之间的缝隙的血栓环36。图2C中示出了销套式支承装置，其中具有在衬套40中转动的圆柱形销部38和支撑径向和轴向推力载荷的组合的渐缩部44。在该设计上也可形成血栓环44，类似于所有4个图示，血栓环44在邻近载荷支承表面46处具有完整的圆周表面。图2D示出了围绕转子的渐缩部50的圆锥形支承装置衬套。与其它设计中一样，连续的圆周表面52促进了血栓环54的形成。
参照图3，优选的实施方式包括：包含电机定子58的泵壳体56；电机动力线束59；泵转子60，其包含电机磁体62、叶轮桨叶64、66和两个渐缩的陶瓷旋转支承轴68、70。流体动力流出定子桨叶被示出为72、74，其从泵壳体的ID向内延伸。在转子支承装置的每一端，支撑柱76、78、80、82从泵壳体的ID向内延伸以接触以84、86图示的渐缩的支承轴。在该实施方式中，在壳体的每一端使用3个支撑柱，但是由于剖视图的原因，仅看到两个支撑柱并且仅看到在每一端转子与一个支撑柱接触。因此，在泵中共有6个柱，在转子的每一端有3个，尽管如图10所示在这些实施方式中可在转子的每一端仅使用两个柱，在图10中，如果部件之间是紧配合，那么柱126和128抓紧转子124。支撑柱可由超高硬度的陶瓷材料构成并与支撑所有3个流线形柱的圈制成为一体。这一点可以从图4中最佳地看出，在图4中，所有的3个柱80、82、88都与支撑圈90形成为一体，而且在图9中进一步示出了这一点，图9示出了与3个支撑柱114、116、118形成为一体的支撑圈120，这3个支撑柱114、116、118将渐缩轴122保持为居中用于旋转。以柱114、118、转子的渐缩轴122的一部分、和柱支撑圈120的一部分为边界限定了通道。如以121表示的箭头所示，该通道在其整个径向长度上未被阻塞。该通道沿其轴向长度可以如图3的构造中那样是渐缩的，或者如图8中构造中那样是非渐缩的，但是在任何情况下，仅呈现毂、支撑柱的侧面和支撑圈的内边界。
参照图3，可以任选地使用由如聚亚胺酯的血液相容材料构成的弹性垫圈87，以提供作用在支承柱表面和转子轴上的小轴向预加载荷。在图3中，弹性垫圈在支撑圈90上施加轴向载荷，假设组件中所有部件都使用了合适的配合，那么该轴向载荷使渐缩的支承轴的表面在泵的流入端和流出端和柱接触。图5是旋转的陶瓷支承轴70的渐缩表面的示意图。3个带阴影线的椭圆代表3个流线形支撑柱80、82和88的投影区域81、83、89。每个“投影区域”周围的流的箭头图示了在支承装置支撑柱结构上不存在可能会使血栓形成环的、连续的圆周表面或缝隙。渐缩的陶瓷支承轴在支撑柱的接触点附近具有连续的平滑且抛光的表面。图6是陶瓷支撑零件的放大视图，其进一步图示了在支承装置处不存在任何周向间隙或缝隙或任何圆周结构会促进血栓环的形成。通过对渐缩的旋转陶瓷支承轴的、在支撑柱的接触位置之间的表面进行最优血液清洗，防止了这种情况发生。
图7示出了本发明的一个实施方式，该实施方式采用具有小台阶94的圆柱形抗磨旋转支承轴92，小台阶94被形成为与支撑柱96的端部处的半径配合并被构造成支承轴向推力载荷。
图8A和8B图示了本发明的又一实施方式，在该实施方式中，径向支承载荷被支撑在圆柱形表面98上，圆柱形表面98被设计成允许转子的轴向运动。图8A中示出了当泵停止时转子的位置。转子在其两端未被刚性约束以阻止其轴向运动。当泵停止时，通过电机磁体和电机定子叠片的偏移提供了箭头100的方向上的磁力(与图3所示的构造中的一样)，该磁力将转子轴向推靠在机械陶瓷止动销120上，从而机械陶瓷止动销120转子与轴104的端部接触。泵在运转时产生由在箭头106的方向上的流体施加的压力，将转子在与箭头106所示的方向相同的方向上移动，从而在转子轴104的端部与止动销102的端部之间打开了间隙108。该间隙通过流得到了非常好的清洗从而防止血栓形成。如果磁力处于合适的范围，泵在运行时会通过机械支承装置得到径向支撑，并且轴向推力载荷会完全以磁力的方式产生。
图11图示了一个实施方式，在该实施方式中，支撑柱的末端的形状被确定成使支撑转子的流体动力作用力增加。支撑柱134、136和138的末端具有形成渐缩的通道142的轮廓，当血液通过粘性流体力被吸入柱与转子之间的间隙中时，血液进入该通道142，其中，当转子在箭头132所示的方向上转动时，该粘性流体力在非常靠近转子表面的位置处作用在血液膜上。作为很多流体动力支承设计中表面的特征的这种结构改进了润滑并可以在本发明的某些实施方式中提供了全流体力学流体支撑。
在对本发明的描述中所公开的信息旨在表述本人已经描述过的原理。因此可以看出，本发明的所阐述的目的以及在以上描述中显见的目的得到了有效的实现，并且在不偏离本发明的范围的情况下可以对以上物品和结构进行一定的改变。以上描述中所包含的以及附图中所示出的所有内容应当被解释为说明性而非限制性意义。还应当理解，以下权利要求书旨在包含本文所描述的本发明的全部一般和具体特征以及从语言上说落入一般特征与具体特征之间的本发明的范围的所有声明。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种适于支撑血液泵的转子进行转动的支承装置，包括：
外围结构，围绕转子的旋转轴线；
流动通道，位于所述外围结构的内部，基本上所有通过血液泵被泵出的血液都穿过所述流动通道；以及
两个或更多的转子支撑桨叶，从所述外围结构向所述旋转轴线延伸，其中，所述桨叶中的每一个都基本穿过所述流动通道延伸，并且：
a.)所述桨叶中的每一个均在离散的表面中终止，所述离散的表面通过所述流动通道与其它桨叶分离，所述流动通道从所述转子的毂在所述桨叶的整个径向幅度内延伸，并且
b.)所述桨叶中的每一个均具有纵向轮廓，所述纵向轮廓与邻近每个桨叶的端部表面的、所述转子的表面的纵向轮廓匹配，使得所述转子自由旋转并同时在每个桨叶的末端处保持所述桨叶与所述转子之间由血液润滑的直接机械支撑。
2.如权利要求1所述的支承装置，其中，所述桨叶和所述转子的、与所述桨叶接触的部分由硬质抗磨材料和由超高硬质材料制成的表面涂层组成，其中，所述硬质抗磨材料包括陶瓷或钛中至少一个，并且所述由超高硬质材料制成的表面涂层包括氮化钛或类钻石碳中至少一个。
3.如权利要求1所述的支承装置，其中，所述外围结构是圈，所述桨叶与所述圈形成为一体。
4.如权利要求1所述的支承装置，还包括同类型的第二支承装置以支撑所述血液泵的另一端。
5.如权利要求1所述的支承装置，其中，所述纵向轮廓是以相对于所述转子的旋转轴线成大约10-25％的角度的直线。
6.如权利要求1所述的支承装置，其中，所述纵向轮廓包括弧形。
7.如权利要求6所述的支承装置，其中，所述纵向轮廓进一步包括平行于所述转子的旋转轴线的线。
8.如权利要求1所述的支承装置，进一步包括泵叶轮桨叶，其中，所述转子的、与所述转子支撑桨叶接触的最大部分的直径小于所述泵叶轮桨叶的末端直径的一半。
9.如权利要求1所述的支承装置，其中，所述桨叶是伸长且流线形的。
10.如权利要求9所述的支承装置，其中，所述桨叶是弯曲的以用作所述泵的整流器。
11.如权利要求1所述的支承装置，其中，每个桨叶的端部处的表面的形状被确定成在所述转子与所述桨叶的支撑表面之间形成渐缩的流体通道，所述渐缩的流体通道具有在旋转流的方向上减小的横截面积。
12.一种血液浸入式支承装置，包括：
两个或更多流线形的叶片，从血液泵的流动通道的外壁向内延伸，流过泵的所有血液都穿过所述流动通道，其中，所述两个或更多流线形的叶片被构造成通过与所述转子的表面接触来支撑旋转的泵转子，从而保持并支撑所述转子以使其绕其轴线旋转；
其中，所述血液泵的流动通道由所述两个或更多流线形的叶片分隔成完全不受阻塞的至少两个流动通道，每个流动通道具有：
a.外部静止壁；
b.两个静止侧壁，包括两个桨叶的侧面，以及
c.内部旋转壁，包括转子的旋转支承表面。
13.如权利要求12所述的支承装置，其中，所述桨叶和所述转子的、与所述桨叶接触的部分由硬质抗磨材料和由超高硬质材料制成的表面涂层组成，其中，所述硬质抗磨材料包括陶瓷或钛中至少一个，并且所述由超高硬质材料制成的表面涂层包括氮化钛或类钻石碳中至少一个。
14.如权利要求12所述的支承装置，其中，所述外部壁是圈，所述桨叶与所述圈形成为一体。
15.如权利要求12所述的支承装置，进一步包括泵叶轮桨叶，其中，所述转子的、与所述流线形桨叶接触的最大部分的直径小于所述泵叶轮桨叶的末端直径的一半。
16.如权利要求12所述的支承装置，其中，所述桨叶是弯曲的以用作所述血液泵的整流器。
17.如权利要求12所述的支承装置，其中，每个桨叶的端部处的表面的形状被确定成在所述转子与所述叶片的支撑表面之间形成渐缩的流体通道，所述渐缩的流体通道具有在旋转流的方向上减小的横截面积。
18.一种旋转血液泵的支承装置，所述支承装置支撑转子进行旋转，并且所述支承装置包括：
两个渐缩的抗磨支承轴构件，横截面为圆形且轴向对准在转子的旋转轴线上，以及
多个分离的流线形抗磨支承装置支撑桨叶，适于通过高血液流被彻底清洗，所述桨叶中的至少两个的末端接触每一个支承轴构件并将所述转子保持并限制为旋转运动，同时通过每个支承轴在所述桨叶末端上的滑动接触支撑所述桨叶中的至少两个的末端的径向和轴向推力载荷。
19.如权利要求18所述支承装置，其中，所述桨叶和所述支撑轴构件的、与所述桨叶接触的部分由硬质抗磨材料和由超高硬质材料制成的表面涂层组成，其中，所述硬质抗磨材料包括陶瓷或钛中至少一个，并且所述由超高硬质材料制成的表面涂层包括氮化钛或类钻石碳中至少一个。
20.如权利要求18所述支承装置，进一步包括圈，所述圈由与所述支承装置支撑桨叶一体的材料制成，用于将所述支承装置支撑桨叶安装至血液泵。
21.如权利要求18所述支承装置，进一步包括泵叶轮桨叶，其中，所述支撑轴构件的、与所述支承装置支撑桨叶接触的最大部分的直径小于所述泵叶轮桨叶的末端直径的一半。
22.如权利要求18所述支承装置，所述支承装置支撑桨叶是伸长，并且是弯曲的以用作所述血液泵的整流器。
23.如权利要求18所述支承装置，每个桨叶的端部处的表面的形状被确定成在所述转子与所述叶片的支撑表面之间形成渐缩的流体通道，所述渐缩的流体通道具有在旋转流的方向上减小的横截面积。
24.一种减少通过心室辅助装置得到治疗的心力衰竭患者上由血栓栓塞引起严重不利事件的方法，包括：
植入血液泵，所述血液泵具有如权利要求1所述的支承装置；
操作所述血液泵使得所述流动通道中的血液清洗所述转子支撑桨叶，从而减少每个桨叶的末端与所述转子之间的血栓形成。
25.一种血液泵，包括：
泵转子；以及
如权利要求1所述的至少一个支承装置，其中，所述至少一个支承装置支撑所述泵进行旋转。
26.一种支承装置，适于支撑血液泵的转子进行转动，所述支承装置包括：
外围结构，围绕转子的旋转轴线；
至少两个转子支撑桨叶，从所述外围结构向所述转子的旋转轴线延伸，其中：
所述至少两个转子桨叶中的每一个在端部表面中终止，所述端部表面的端部表面轮廓与邻近所述端部表面的转子部分的轮廓匹配，以及
所述至少两个转子桨叶中的每一个被构造成在所述转子支撑桨叶的所述端部表面与所述转子之间留出空间，所述空间在所述血液泵的运行过程中被血液层占据，所述血液层与所述端部表面和所述转子直接接触。
27.一种减少在通过心室辅助装置得到治疗的心力衰竭患者身上由血栓栓塞引起严重不利事件的方法，包括：植入和操作具有支承装置的血液泵，所述支承装置通过旋转的支承轴与静止的支承装置支撑构件之间的机械接触对泵转子进行支撑，所述支承装置被构造为在所述支承装置的所述旋转的零件与所述静止的零件的连接处不存在围绕所述支承装置轴的任何轴向间隙。
28.一种抗血栓形成的旋转血液泵，包括：
泵壳体，容纳电机定子，所述电机定子适于向所述泵提供电磁力；
泵转子，被构造成通过所述电磁力绕着轴线旋转；
泵叶轮，附连至所述转子并适于通过所述泵推动血液；以及
血液浸入式机械接触支承装置，被构造成支撑所述转子绕着所述轴线旋转，其中：
所述机械接触支承装置包括位于大致邻近所述转子的两端处的两组抗磨接触的静止和旋转支承零件，
所述支承零件中的每一组均包括旋转轴构件和两个或更多静止构件，所述旋转轴构件成圆柱形或具有纵向锥度或轮廓，所述两个或更多静止构件支撑所述轴构件进行旋转，以及
所述机械支承构件被构造成使得再所述旋转和静止支承零件的连接处不存在周向间隙。
29.如权利要求28所述的血液泵，其中，流过所述泵的所有血液对整个所述支承构件进行清洗以防止血栓形成。
30.如权利要求28所述的血液泵，其中，每个支承组均包括被支撑在为大致环形的泵流动通道的外部直径处的两个或更多静止桨叶，所述桨叶向所述转子的旋转轴线延伸，并且所述两个或更多静止桨叶的形状被确定成将所述支承轴构件的运动限制为旋转。
31.一种抗血栓形成的旋转血液泵，包括以电磁方式致动的泵转子，所述泵转子被定位于电机定子壳体的孔中，其中，所述转子通过血液浸入式机械接触支承装置被支撑以旋转，所述血液浸入式机械接触支承装置包括流线形的静止桨叶，所述流线形的静止桨叶从所述电机壳体向内延伸到所述孔中，所述桨叶的端部的形状被确定成在离散的分离接触位置对被安装在所述转子上的旋转支承零件进行支撑，因而允许血液在不受阻塞的情况下在所述桨叶之间自由地流动从而以高流动性对所述支承装置的所有表面进行清洗。
32.如权利要求31所述的旋转血液泵，其中，在所述桨叶之间不存在任何结构。
33.如权利要求31所述的旋转血液泵，其中，所述旋转支承零件包括安装在所述转子的每一端上的、轴向对准的相反渐缩的圆锥形轴，每个圆锥形轴包括与所述静止桨叶的精确匹配的凹形末端机械滑动接触的表面部分。
34.一种旋转血液泵，包括以电磁方式致动的泵转子，所述泵转子被定位于穿过电机定子壳体的孔中，所述转子通过血液浸入式机械接触支承装置被支撑以旋转，所述血液浸入式机械接触支承装置包括从所述电机壳体向内延伸至所述孔中的流线形的静止桨叶，所述桨叶的端部对安装在所述转子上的旋转支承零件进行支撑，使得所述转子在与所述桨叶末端离散的分离接触位置、绕着所述安装在转子上的支承零件周面被支撑，从而允许血液在不受阻塞的情况下在所述桨叶之间自由地流动，并且在所述桨叶之间除桨叶外端处之外不存在互连，所述桨叶在所述桨叶外端处连接至所述壳体。
35.一种用于抗血栓形成的旋转血液泵的机械接触支承结构，被构造成用于通过使所有血液流直接流过所述支承结构对所述旋转血液泵的支承装置进行高流动性清洗，所述机械接触支承结构包括：
旋转轴，支撑泵叶轮并且在每一端具有同轴的、尖端圆锥形抗磨表面；
两个静止支撑圈，被设置成在所述轴的每一端围绕所述渐缩的轴表面；
两个或更多静止的流线形桨叶，从所述支撑圈中的每一个向内突出，其中，所述桨叶的长度和所述桨叶的末端的形状与所述圆锥形表面的位置和角度精确匹配，使得当所述静止的支撑圈从外部被所述泵结构约束时，所述桨叶将所述轴限制为在所述桨叶末端与所述转子之间仅具有最小间隙并将所述轴限制为旋转运动；
所述桨叶将每个静止的圈与所述转子之间的空间分为数量等于桨叶数量的多个流动通道，所述支承结构与所述血液泵一起被构造成使所有的流流过所述通道，其中：
所述流通道完全由所述支承结构的零件包围，
每个通道均具有外壁，所述外壁包括：所述支撑圈中的一个的一部分；两个径向延伸的侧壁，包括所述桨叶中的两个的侧面；以及中间壁，包括所述旋转的圆锥形轴表面的一部分，以及
所述通道中的每一个均完全不受堵塞并且没有任何其它结构。
36.如权利要求35所述的支承结构，其中，所述流线形桨叶直接附连至所述泵结构并且未附连至所述支撑圈，并且，所述流动通道中的每一个的外壁均包括所述泵结构的一部分。
37.如权利要求35所述的支承结构，其中，所述桨叶的每个末端的一部分被构造成在所述桨叶与所述圆锥形轴之间形成渐缩的间隙，并且，所述间隙的径向幅度在所述轴的旋转方向上减小，从而产生了具有压力的流体动力膜以对所述轴进行支撑。
38.如权利要求1所述的支承结构，其中，由所述血液泵泵出的所有血液流过所述流动通道。
39.一种用于旋转血液泵的抗血栓机械血液浸入式支承装置，包括：
静止的和旋转的生物相容的抗磨机械支承零件，安装在具有静止的外壁和旋转的内壁的、大致为环形的血液流动通道中，流过所述泵的所有血液君穿过所述血液流动通道；
抗磨转子轴支承装置，附连至所述血液泵的转子；以及
两个或更多流线形桨叶，包括静止的支承零件，所述静止的支承零件附连至所述流动通道的外壁，所述两个或更多流线形桨叶彼此分离一段距离，所述距离足以允许在其中进行充分清洗以防止血栓形成，所述两个或更多流线形桨叶延伸所述流动通道上整个径向距离，并且所述流线形桨叶的每个指向内侧的末端均与所述转子轴支撑构件接触，以允许所述轴支承构件旋转并同时支撑施加到所述转子上的载荷。

Claims (23)

1.一种适于支撑血液泵的转子以便于其转动的支承装置，包括从流动通道的外周延伸的两个或更多柱，血液穿过所述流动通道流向所述转子的旋转轴线，所述柱中的每一个柱：
a.)在离散的表面中终止，所述离散的表面通过流动通道与其它柱分离，所述流动通道从所述转子的毂在所述柱的整个径向范围内延伸的，并且
b.)具有纵向轮廓，所述纵向轮廓与所述转子与每个柱的端部表面接触的表面的纵向轮廓匹配；
从而所述转子自由旋转并同时保持所述柱与所述转子之间的、在每个柱邻近所述转子的表面处的直接机械接触支撑或流体膜支撑。
2.如权利要求1所述的支承装置，其中，所述柱和所述转子的、与所述柱接触的部分由如陶瓷或钛的硬质抗磨材料制成并具有由如氮化钛或类金刚石碳的超高硬质材料制成的表面涂层。
3.如权利要求1所述的支承装置，其中，所述柱与圈形成为一体，所述圈由用于将所述柱安装在所述血液泵中的材料制成。
4.如权利要求1所述的支承装置，结合同类型的第二支承装置以支撑所述泵转子的另一端。
5.如权利要求1所述的支承装置，其中，所述纵向轮廓是相对于所述转子的旋转轴具有大约10-25％的角度的直线。
6.如权利要求1所述的支承装置，其中，所述纵向轮廓包括弧形。
7.如权利要求1所述的支承装置，其中，所述纵向轮廓包括平行于所述转子的旋转轴线的线并且还包括弧形。
8.如权利要求1所述的支承装置，其中，所述转子与所述柱接触的最大部分的直径小于所述泵的叶轮桨叶的末端直径的一半。
9.如权利要求1所述的支承装置，其中，所述柱是伸长且流线形的。
10.如权利要求1所述的支承装置，其中，所述柱是伸长且弯曲的以用作所述泵的整流器。
11.如权利要求1所述的支承装置，其中，每个柱的端部处的表面的形状被确定成在所述转子与所述柱的支撑表面之间形成渐缩的流体通道，所述渐缩的流体通道具有在旋转流的方向上减小的横截面积。
12.一种血液浸入式支承装置，包括从血液泵的壳体的壁向内延伸的两个或更多流线形的叶片，血液流动穿过所述血液泵，并且泵转子在所述血液泵内旋转，其中，所述叶片接触所述转子以支撑所述转子绕着所述转子的轴线旋转并将血液流分到完全不受阻塞的至少两个流动通路。
13.如权利要求12所述的支承装置，其中，所述叶片和所述转子与所述叶片接触的部分由如陶瓷或钛的硬质抗磨材料制成并具有由如氮化钛或类金刚石碳的超高硬质材料制成的表面涂层。
14.如权利要求12所述的支承装置，其中，所述叶片与圈形成为一体，所述圈由用于将所述柱安装在所述血液泵中的材料制成。
15.如权利要求12所述的支承装置，其中，所述转子与所述叶片接触的最大部分的直径小于所述泵的叶轮桨叶的末端直径的一半。
16.如权利要求12所述的支承装置，其中，所述叶片是弯曲的以用作所述泵的整流器。
17.如权利要求12所述的支承装置，其中，每个叶片的端部处的表面的形状被确定成在所述转子与所述叶片的支撑表面之间形成渐缩的流体通道，所述渐缩的流体通道具有在旋转流的方向上减小的横截面积。
18.一种轴流血液泵的支承装置系统，所述支承装置系统支撑具有两个相对的渐缩的毂表面和被支撑在所述两个相对的渐缩的毂表面之间的泵叶轮的转子，所述转子通过在多个分离的转子支撑柱上的接触而被约束以仅允许旋转，所述分离的转子支撑柱中的每一个与所述转子的一个所述渐缩的表面接触。
19.如权利要求18所述支承装置，其中，所述支撑柱和所述转子与所述支撑柱接触的部分由如陶瓷或钛的硬质抗磨材料制成并具有由如氮化钛或类金刚石碳的超高硬质材料制成的表面涂层。
20.如权利要求18所述支承装置，其中，所述支撑柱与圈形成为一体，所述圈由用于将所述柱安装在所述血液泵中的材料制成。
21.如权利要求18所述支承装置，其中，所述转子与所述支撑柱接触的最大部分的直径小于所述泵的叶轮桨叶的末端直径的一半。
22.如权利要求18所述支承装置，其中，所述支撑柱是伸长且弯曲的以用作所述泵的整流器。
23.如权利要求18所述支承装置，其中，每个支撑柱的端部处的表面的形状被确定成在所述转子与所述柱的支撑表面之间形成渐缩的流体通道，所述渐缩的流体通道具有在旋转流的方向上减小的横截面积。
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