CN102325554A - 用于功能元件的壳体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于功能元件(5)的壳体(8)，特别用在医学领域中并用在身体中自然形成的血管中，壳体的壳壁具有松弛、能变形、能张紧的膜片(8a)，膜片(8a)具有固定在其上的多个成形部件(8b、8c)，在膜片张紧状态下，成形部件支撑膜片。因此，壳体可以容易地扩展和收缩，在扩展状态下，成形部件有效地支撑膜片。

Description

用于功能元件的壳体
本发明属于机械工程和精密工程领域，并且可特别有利地用在医学领域中。
特别是在医学领域中，对用于功能元件的壳体有很高的要求，所述功能元件例如用在创伤性手术或微创性手术中。这种壳体必须经常像对应的功能元件一样非常小，以便在导入病人身体过程中尽可能不造成损伤、或尽可能需要小切口。因此，可以进行微创性手术来例如辅助身体功能，如血液循环，即心脏泵送能力，或类似功能。
特别是对于可以在病人身体中操作的微泵，已知泵壳体可以与相应泵一起经由血管导入身体中。为此目的，通常泵的泵叶片和泵壳体都可以在用于通过身体血管运动的收缩状态与按照计划操作泵的扩展状态之间变形。
关于这种类型组件在身体中如何以受控方式收缩或扩展，从文献已知其各种方法。例如，已知使用所谓的形状记忆材料，形状记忆材料可以例如通过温度变化而呈现各种形状。然而，就形状记忆材料的使用而言，应该注意到，这些形状记忆材料经常具有部分难以控制的非线性机械性能，并且此外是成本密集型的。
从专利文献DE 10 2004 054 714 A1中已知一种解决方案，其中微泵的叶轮和微泵的壳体都通过泵驱动轴相对于导管的相对轴向位移而扩展。结果，壳体在收缩与扩展状态之间折叠。
从WO 00/2003103745A2已知一种系统，其中泵壳体也通过两个部件相对于彼此的轴向相对运动而径向扩展。
DE 10 2004 054714A1教示了一种血泵，所述血泵具有软管形式的能变形壳体，壳体由弹性条支撑，弹性条平行于转子轴线定向并且每一个弹性条从壳体的近端延伸接近其远端。
US 2008/0132748示出一种血泵，所述血泵具有在由能弯曲的肋条形成的肋条笼型壳体中运动的转子。肋条的长度相当于壳体的长度。肋条呈现出弓形形状，并且在壳体的延伸状态下，它具有椭圆体或长轴椭圆体形式。
WO 94/05347描述了一种血泵，所述血泵具有放置在壳体中的转子，所述壳体设置有由杆件构成的栅格以便保护转子。所述杆件具有沿转子纵向轴线延伸的单丝形式。这种丝型笼状结构可以通过丝端部的位移而扩展。
在现有技术背景下，本发明的目的是生产一种壳体，所述壳体可以尽可能简单的手段收缩或扩展，结构复杂性要求降至最低。不过，所述壳体应该具有操作所需的稳定性。
根据本发明，所述目的是通过专利权利要求1的特征实现的。
本发明涉及一种用于功能元件的壳体，特别用在医学领域中并用在身体中自然形成的血管中，所述壳体的壳壁具有松弛、能变形、能张紧的膜片，所述膜片具有固定在其上的多个成形部件，所述成形部件在所述膜片已张紧状态下，通过形成一组或多组成形部件来支撑膜片，其中，在所述膜片已张紧状态下，每组成形部件互相支撑。
独立的成形部件允许壳体沿所有方向折叠和收缩，而无较大阻力。
为此目的，当膜片处在其已张紧状态下时，一组中的部件可以与同一组中的其它部件碰触式接触。所述部件可以彼此抵靠，以一个位于另一个中的方式接合、或彼此交叠。在膜片的非张紧状态下，它们可以碰触或可以不碰触同一组中的其它部件。
为此目的，所有部件都有利地由生物相容性材料构成。成形部件可以作为分开的部件本体单独地附接到壳体。
有利地，在膜片已张紧状态下，至少一组成形部件形成肋状线性结构。一个或多个肋状结构可以具有直的、或圆的、或半圆的形式或弧形形式。这些肋状或弧形状结构可以平行于壳体的纵向轴线定向。
至少一组部件也可以构建成覆盖壳体表面一部分的二维保护结构。
对应成形部件有利地是形状稳定的并且是刚性的，并且可以构造为注塑成型部件，特别由塑性材料制成的注塑成型部件，并且基本上是条形或板形。
此外，本发明可以有利地构造成使得成形部件中的至少一个具有支撑表面，在已张紧状态下，所述支撑表面抵靠膜片。
并且，在已张紧状态下，多个成形部件能以相邻方式平坦地抵靠膜片，特别是抵靠在膜片内侧上，以形成膜片的覆盖物，所述覆盖物支撑膜片，并且不妨碍壳体中的流体流动。
成形部件可以有利地只连接到膜片，即，不连接到壳体内部的其它部件。然后，可以通过进一步描述的支撑臂，实现壳体相对于功能元件的定位，特别是壳体相对于泵的定位。
成形部件可以通过它们的抵靠膜片的整个支撑表面而刚性地连接，或也可以仅连接到支撑表面的一部分，特别是连接到支撑表面的界定边缘上。
成形部件与膜片的连接可以例如形成为粘合接合。
在膜片已张紧状态下，抵靠壳体/膜片内侧的成形部件可以基本上覆盖膜片，并且还彼此抵靠。
膜片因此被加强，并且有效地防止来自内部的损害。
成形部件可以部分地彼此交叠，可以说，是以鳞片方式或以叠瓦(shingle)方式一个位于另一个之上。因此确保了膜片特别良好的支撑以及无间隙覆盖。
成形部件还可以一个位于另一个中的方式部分地接合，以便互相支撑和定位。
因此，在壳体已张紧状态下，成形部件可以形成从内侧支撑膜片的本身稳定的支撑体。
此外，本发明还涉及一种装置，所述装置具有根据上述类型的壳体并且具有功能元件，所述装置具有流体泵，所述流体泵在壳体中产生导致膜片张紧的超压。
因此，在膜片非张紧状态下松弛、能变形膜片的可移动性和成形部件的可移动性用于借助于壳体中的超压无明显反作用力地张紧膜片，并且用于在张紧状态下借助于邻接成形部件来稳定并支撑所述膜片。如果必要的话，当启动如果是设置在壳体中的泵时，必须接受泵的泵叶片与壳体的部分摩擦，直到壳体根据计划通过超压产生而扩展，并且在叶片末端与壳体之间构成泵间隙。
如果泵被再次关闭，那么壳体变扁，并且可以与功能元件一起经过身体内自然形成的血管或例如结扎夹(lock)的人造管回撤。
与可收缩壳体和可扩展壳体的其它概念相对比，在停止泵之后，本发明壳体的收缩运动不遭遇将使收缩过程变得困难的明显弹性反作用力。当回撤进人造管中时、并且在穿过这个管运送的过程中，上述性能证明是特别有利的，因为对于穿过管的平移移动而言因此仅需要消耗很小的力。
如果与泵不同的功能元件设置在壳体中，壳体的扩展或收缩也可以实现，因为壳体通过外部设置的流体泵受到压力，或为了变扁而减小压力。
本发明的典型应用是与血泵一起生产，使得在操作过程中，所述泵输送血液，并且因此如所希望地例如在心室中形成扩展壳体的内压。
如果流体泵位于壳体中，那么有利地提供抽吸开口和导管连接装置。例如，抽吸开口可以具有抽吸笼，一方面，抽吸笼保持凝结的血液成分远离泵，而另一方面，如果使用转子泵的话，抽吸笼保护壳体外侧自然形成的身体组织不被泵叶片伤害。
如果壳体是用于无需转子工作而是具有脉动泵送元件的血泵，例如，呈具有可变体积的缓冲装置形式的血泵，那么成形部件可以支撑壳体的膜片，同时这些部件在壳体延伸时不受转子运动的危害。因此，壳体可以有利地用作如下泵的壳体，所述泵具有驱动元件，所述驱动元件包括具有可变体积的缓冲装置。通常，这种泵概念要求在壳体开口中有适当的阀，这些阀能由控制单元控制。
支撑臂有利地用来使壳体相对于位于壳体中的功能元件定位和定中心，特别是相对于泵转子定位和定中心。这些支撑臂可以例如从壳体径向延伸到功能元件、或可延伸到驱动轴或安装在驱动轴上的部件，并且在那里支撑在至少一个成形部件上和/或固定在膜片上。
在支撑臂的径向内端沿轴向方向固定的情况下，如果支撑臂不是能变形的或未设置有至少一个弯曲接头，那么壳体的轴向移动同时导致收缩/扩展运动过程。
这些支撑臂可以有利地在壳体扩展状态下接合，相应结扎夹装置(locking device)意图构造为使得泵壳体中的超压一落在特定阈值之下，就实现使支撑臂弯曲。
因此，在壳体扩展状态下，支撑臂施加额外的支撑作用。
即使每个支撑臂都设置有多个接头，在壳体扩展状态下，这些支撑臂也能够以稳定的方式以对应角度接合，直到壳体由于超压降低而变扁，其中所述对应角度对应于希望的状态。然后，支撑臂可以弯曲以收缩壳体。
同时，支撑臂还可以在壳体入口区域中形成抽吸笼，在壳体入口区域流体被吸入。
除了所述类型的壳体或具有这种壳体的装置，此外，本发明还涉及一种用于生产壳体的方法，其中，首先将成形部件固定在平坦膜片上，之后，将膜片卷起并装配在一起，以形成软管。
以此方法，成形部件可以例如通过粘贴等自动化方法容易地固定在膜片上，而不存在妨碍这个过程的空间问题。之后，壳体由平坦膜片形成为软管，所述软管可以有利地在其一个端部处以圆锥形渐缩，以形成导管连接装置。在软管的相对端部，可以提供支撑臂，以形成抽吸笼。
在下文中，在参考实施方式的附图中示出本发明并且随后解释本发明。
其中在附图中：
图1大体示出通过血管引入到心室中的带有心脏泵的导管的结构，
图2是在收缩状态下(上图)和在扩展状态下(下图)的壳体的侧视图，
图3是在收缩状态下(上图)和在扩展状态下(下图)的另一壳体的侧视图，
图4以横截面图示出在收缩状态下的壳体，
图5以横截面图示出在部分扩展状态下的壳体，
图6以横截面图示出扩展状态下的壳体，
图7是在部分扩展状态下结合了泵的壳体，
图8以横截面图示出在扩展状态下具有扩展的泵的壳体，
图9是在平坦状态下的膜片的三维视图，膜片具有粘在膜片上面的成形部件，以及
图10是在扩展状态下的膜片上的成形部件，且示出成形部件的互相接合端部。
图1以纵剖面示意地示出导管1，导管1借助于结扎夹3引入到人体血管2中，并且通过该血管输送到心室7中。
具有壳体8的功能元件5位于导管1的端部处，功能元件5包括具有叶轮的血泵和壳体8，壳体8在其端部上具有抽吸笼(suction cage)6。
在导管1中设置有轴4，轴4向上延伸到泵5，并且在此处致动具有泵叶片的叶轮。
图示出壳体8处于至少部分扩展的状态下，在壳体8引入到心室中并且泵设定为在操作状态下之后壳体8呈现上述状态。
随后参考其余附图更详细地描述壳体和泵。
在图2中，在上部呈现处在收缩状态下的壳体8的侧视图，壳体连接到导管1，并且在壳体内部容纳同样处在收缩状态下的泵叶轮9。泵叶轮可以具有例如轮毂以及折叠在轮毂上的泵叶片。
壳体8具有圆锥形渐缩部8d，圆锥形渐缩部8d连接到导管1，并且圆锥形渐缩部8d在导管前部区域中具有至少一个开口10，液体可以经由开口10流出。这由用于多个开口的多个箭头11表示。因此，可以在主动脉窦上方形成流体从心室中低压位置运送到因泵的能量输入而局部增压的位置。位于开口10前部的主动脉瓣起阀门的作用，并且防止流体流回到心室7中。
壳体8至少在扩展状态下(在下部)基本上是筒形构造，并且在其外部区域中包括膜片，膜片在其内侧上装配有成形部件。这些成形部件将进一步更详细地描述。
另外，图2示出支撑臂12、13，支撑臂12、13一方面固定在壳体8上的至少一个位置上，另一方面固定在轴4上，轴4沿点划线延伸，另外，所述点划线还表示该装置的圆筒对称轴线。
在收缩状态下，支撑臂12、13沿轴4的纵向方向折叠，并且相对于轴4成锐角地定位。
如果泵叶轮9设定为操作使泵开始转动，那么因为来自壳体8周围的液体经过抽吸笼15抽吸到开口14中并且朝向导管1加速，故产生流动。在泵壳体8中，因此产生相对于周围环境的超压，该超压沿径向扩展泵壳体8。泵的泵叶片可以与泵壳体8径向扩展相同程度地展开，并且因此泵的功率可以增大。
在图2的下部中，壳体8呈现为处在完全扩展状态下，泵叶轮9也完全展开。在这种状态下，泵提供其全部功率，并且支撑臂12、13以钝角相对于轴4伸展开。
在这种状态下，支撑臂12、13可例如以刚性角接合在它们的铰接点16处，以使它们支撑壳体8的扩展状态。
在泵壳体8扩展过程中，由于支撑臂12、13伸展开，壳体8还发生了总量为ΔX的轴向移动/收缩，如图2中所示。
图3示出与图2相似的泵壳体8，支撑臂17、18与图2所示的那些支撑臂的不同之处在于每个支撑臂本身具有一个或多个接头19。
这些接头19使支撑臂17、18实现对壳体8扩展程度更灵活的适应性，并且在张力减小或消除过程中，导致壳体8轴向收缩/移位。
并且，铰接的支撑臂17、18可以在特定位置接合，使得即使在这种配置中仍可以额外支撑扩展的壳体。在壳体8的变扁过程中，通过施加特定临界力可以越过接合位置。
此外，图3的配置具有特别结构，即支撑臂17、18从壳体8朝向壳体外部向外弯曲，以使支撑臂可以同时形成便利的抽吸笼15。
图4以横截面图示出处在收缩状态下的壳体8，在这个图中清楚的是，壳体8具有膜片8a和成形部件8b、8c，在壳体收缩状态下，膜片8a和成形部件8b、8c显示为折叠在一起。各个成形部件8b、8c分别仅在它们的支撑表面22的部分区域内通过粘贴而连接到膜片8a。为清楚起见，图4、图5和图6的图中未示出泵转子。
图5示出处在部分扩展状态下的壳体，成形部件8b、8c借助于它们的支撑表面靠近膜片8a。
在图6中，示出处在完全扩展状态下的壳体8，成形部件8b、8c完全抵靠着膜片8a，并且还因此不妨碍壳体中的流动。在这种状态下，成形部件8b、8c互相碰触并交叠，使得它们互相接合并且互相支撑它们的位置。因此，它们形成膜片的鳞片状加强部，并且很大程度上有助于壳体的稳定。
在图7中，以横截面示出具有泵转子9的泵壳体8，泵转子9具有轮毂9a和泵叶片9b、9c。泵叶片9b、9c至少部分地抵靠轮毂9a折叠，这是有可能的，因为泵叶片以铰接的方式固定在轮毂上或者本身构造为是能弹性变形的。
在图8的图示中，壳体8是完全扩展的，并且泵叶片9b、9c展开到最大，使得在这种配置中实现最大泵功率。
在图9中，最后示出平坦膜片8a，在膜片8a如箭头20、21所指示的被卷起并装配在一起以形成软管之前，成形部件8b、8c通过粘贴而固定在膜片8a上。
图10以放大图示出成形部件8b、8c的互相接合，成形部件8b、8c具有不对称构造，并且以叠瓦或鳞片状方式一个位于另一个上地定位。
作为这种类型产品的结果，可以特别容易并且经济地生产根据本发明的壳体。膜片因此可以生产为有弹性或无弹性的松弛、能变形箔片，而成形部件8b、8c可以典型地生产为塑性材料注塑成型部件。在一个位于另一个上地定位的成形部件8b、8c区域中的叠瓦或鳞片状定位，可以有利补偿由过程引起的成形部件长度和位置的偏差。可以接受更大的生产容差，并且因此可以降低生产成本。可以进行至少部分的自动化生产。
因此，根据本发明的壳体可以仅通过在壳体中产生流体压力，而无需消耗外力，就以低成本和低结构复杂性而简单扩展。这在与泵一起使用时可以特别容易地产生。即使在壳体收缩过程中，几乎不产生反作用力，使得可以再次从病人身体上容易地移除可能具有导管并可能具有结扎夹的壳体。

Claims (20)

1.一种用于功能元件(5)的壳体(8)，特别用在医学领域中并用在身体中自然形成的血管中，所述壳体的壳壁具有松弛、能变形、能张紧的膜片(8a)，所述膜片(8a)具有固定在膜片(8a)上的多个成形部件(8b、8c)，所述成形部件(8b、8c)在所述膜片已张紧状态下，通过形成一组或多组成形部件来支撑所述膜片(8a)，其中，在所述膜片(8a)已张紧状态下，每组成形部件互相支撑。
2.根据权利要求1所述的壳体，其特征在于，在所述膜片已张紧状态下，至少一组成形部件(8b、8c)形成肋状线性结构。
3.根据权利要求1或2所述的壳体，其特征在于，所述成形部件(8b、8c)至少连接到所述膜片(8a)。
4.根据权利要求1、2或3所述的壳体，其特征在于，至少一个成形部件(8b、8c)具有支撑表面(22)，在已张紧状态下，所述支撑表面(22)抵靠所述膜片(8a)。
5.根据权利要求3或4所述的壳体，其特征在于，所述至少一个成形部件(8b、8c)以整个支撑表面(22)连接到所述膜片(8a)。
6.根据权利要求4所述的壳体，其特征在于，所述至少一个成形部件(8b、8c)仅以所述支撑表面(22)的一部分连接到所述膜片(8a)，特别是仅连接到所述支撑表面的界定边缘。
7.根据权利要求4、5或6所述的壳体，其特征在于，所述成形部件(8b、8c)通过粘合接合或另外接合连接方式固定在所述膜片(8a)上。
8.根据权利要求1或下列权利要求中任一项所述的壳体，其特征在于，在已张紧状态下，所述成形部件(8b、8c)在所述壳体内侧基本上覆盖所述膜片(8a)。
9.根据权利要求1或下列权利要求中任一项所述的壳体，其特征在于，在已张紧状态下，相邻成形部件(8b、8c)彼此抵靠。
10.根据权利要求9所述的壳体，其特征在于，在已张紧状态下，相邻成形部件(8b、8c)彼此部分地交叠。
11.根据权利要求9或10所述的壳体，其特征在于，在已张紧状态下，相邻成形部件(8b、8c)以一个位于另一个中的方式接合。
12.一种具有功能元件(5)和根据权利要求1至11中任一项所述的壳体的装置，其特征在于，所述装置具有流体泵，所述流体泵在所述壳体中产生导致膜片张紧的超压。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述泵形成所述功能元件(5)。
14.根据权利要求12或13所述的装置，其特征在于，包括抽吸开口(15)和导管连接装置(8d)。
15.根据权利要求12或13或14所述的装置，其特征在于，包括具有可变体积的缓冲装置，所述缓冲装置驱动流体。
16.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，包括具有至少一个泵叶片的泵转子(9)。
17.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，包括支撑臂(12、13、17、18)，所述支撑臂(12、13、17、18)相对于所述泵转子(9)或泵转子(9)的轴支撑所述壳体(8)、和/或使所述壳体(8)相对于所述泵转子(9)或泵转子(9)的轴定中心。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述支撑臂在至少一个弯曲接头处是能变形的或能弯曲的。
19.根据权利要求17或18所述的装置，其特征在于，在膜片(8a)已张紧状态下，所述支撑臂接合。
20.一种用于生产根据权利要求1至19中任一项所述壳体的方法，其特征在于，首先将成形部件(8b、8c)固定在平坦膜片(8a)上，之后，将所述膜片卷起并装配在一起，以形成软管。
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