CN102665786A - 用于可收起的转动元件的输送叶片 - Google Patents

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Abstract

为了提供简单的用于流体泵的转动元件(2)的实施例，并且要在处理时非常柔韧且可收起，本发明提供了一种输送叶片，具有至少两个支柱(12、13、14)以及在展开状态下张设于所述支柱之间的薄膜，其中，每个所述支柱具有至少一个接头，具体为多于一个的接头，允许在第一运动面内沿第一方向偏转，且限制沿相反第二方向超过具体为180°伸长角度的过伸长。具体地，当在所述支柱上设置多个接头(15、16、17)时，通过这些接头，所述输送叶片相当柔韧，以简单地实现收起。

Description

用于可收起的转动元件的输送叶片
技术领域
本发明涉及机械工程领域、尤其涉及微型工程领域、具体涉及用于流体泵的转动元件的输送叶片，其特别适用于在难以到达的区域中使用。
这种泵作为医疗工程中的微型泵可以被设置得非常小，例如他们可以微小的侵入力被引入到血管中。然后他们可以用于辅助人类心脏的泵送力。
背景技术
为了便于部署这种泵，他们通常被设计成可收起且可展开，以便在收起状态被引入穿过血管，例如向上进入心室并能够在此展开。
为此目的，提供了泵的相应转动元件，能够在操作时被快速驱动并沿径向可变化，即在运输状态和操作状态下可收起且可展开。
然而，类似的应用也可以想到在非医疗领域中利用必须使用在难以到达的区域的较大的泵。
已知有多个这种泵，具有不同的原理以实现可收起。已知在WO98/53864中使用具有转动元件的轴流泵，其中的转动元件具有刚性管的形式，该刚性管的外部轴颈连接于静止元件中。在此方面，驱动可以直接集成到静止元件和转动元件中，成为电磁驱动。
相反，在WO03/103745A2中已知一种具有可收起的转动元件的泵，其中该泵的转动元件具有可展开的转动叶片，其在操作时由于血液的流体压力而打开。
在WO2006/051023中已知一种泵，其具有的转动元件具有两个覆盖面，中间设置有离心叶片。所述覆盖面通过接头的方式枢接固定于轮毂上。
发明内容
针对现有技术，本发明的主要目的是提供一种转动元件或用于转动元件的输送叶片，他们可收起且可展开，并且在此方面具有尽可能简单的结构设计，在具有可靠性、耐久性且制造便宜。
本发明所述目的由根据权利要求1的特征实现。
在此方面，相应的输送叶片具有至少两个支柱以及在转动元件的展开状态下或支柱的伸长状态下保持于支柱之间的薄膜，每个所述支柱具有至少一个接头，具体为多于一个的接头，以允许在第一运动面内沿第一方向偏转并限制在第一运动面内沿相反的第二方向上超过具体为180°的伸长角度的过伸长。如果要在操作状态下使支柱实现弯曲，所述伸长角度也可以小于180°，例如：170°、160°或180°，或者也可以大于180°，例如190°、200°或210°。彼此相邻接头的伸长角度可以相同，也可以不同。在此方面，在操作中也可以在利用支柱分段的弹性和接头材料的固有弹性的同时，通过由流体反向压力带来的施加于支柱的机械应力，实现超过伸长角度的进一步变形，进一步变形/伸长所需的力在刚刚达到伸长角度时便会急剧上升。
在此方面中，一个或多个接头被设置在各个支柱的长度上，且至少部分与轮毂相间隔，从而将支柱的不同分段彼此分隔，并允许单个分段的相互偏转。因此，所述输送叶片能够很容易地被折叠或卷起。
在此方面中，至少一个接头与转动元件的轮毂相间隔，例如至少间隔轮毂的半径或半径的两倍。
有利地全部接头或至少大部分接头沿与运动相同的方向可扭折，使得整个输送叶片能够被卷起。
沿一个方向可扭折的这种接头沿该第一方向比沿相同运动面内的相反第二方向尤其至少进一步枢转。因此，接头的可移动性被非对称地限定于从伸长位置开始的两个相反方向中。
因此，在卷起状态下，所述输送叶片或其所固定的转动元件可以具有较小的径向范围，从而易于被带到操作地点。
可选地，相邻接头也能够沿相反方向偏转，能够像手风琴一样折叠在一起。在此方面重要的是，所述支柱的全部接头都被液体的反向压力带到限定的伸长位置，并被稳定在那里。所述接头通常有利地但不必须被配置为弯曲铰链，整体铰链或铰链接头。
在被带到操作地点/部署地点后，所述转动元件能够被驱动，以使一个或多个输送叶片能够通过采取的离心力和/或液体反向压力竖起。
在改进实施例中，也可以通过接头的弹性回复力来实现转动元件的打开。所述弹性回复力也可以与离心力或液体反向压力共同生效。
因此增加了一个或多个输送叶片的有效区域，使得相应的流体泵在操作时具有较佳的效率。
为了在部署状态下稳定处于展开形式时的各个输送叶片，使各个接头限制支柱的过伸长或彼此相邻分段超过伸长角度的过伸长。在此方面中。各个接头也能够弹性伸长超过180°的某一角度，但有利地不超过200°。因此，所述输送叶片例如可以与弹性可缩性相互作用，以影响操作时的应力。
有利地在各个支柱上设置多个接头，例如两个、五个以上、十个以上或二十个以上的接头，以利于将输送叶片顺畅地卷起、折起或收起。
不同的支柱可以通过其他支柱相互连接，有利于输送叶片的展开并保持薄膜张开。这些连接支柱可以依次与接头连接。
至少两个支柱，具体为三个支柱，有利地被设置为彼此平行或者为始于公共基点的扇形。因此，可以很容易地从两个或更多个支柱设计出固定于转动元件的轮毂上的具有工效学优点的输送叶片。所述输送叶片在整体上例如可以具有飞机螺旋桨叶的形式。
各个支柱有利地能够从轮毂区域中的公共点开始，以扇形的形式将所述输送叶片径向向外扩展，并且可选地，朝输送叶片的端部再径向向外汇聚，或者通过横向支柱在此处彼此连接。
然而也可以使所述支柱固定于轮毂区域中的弧段上，例如固定于圆圈的弧段上，或者固定于椭圆弧段上，或者固定于向外固定于轮毂上的环上。然后不同输送叶片的圆圈的不同弧段可以组合到圆环上，从而易于被推到转动元件的轮毂上。
而且，有利地使在接头的最大伸长状态下对应于转动元件的展开状态的第一运动面平行于支柱的公共面延伸，或者与张设于所述支柱区域中的支柱之间的薄膜相切。在此情形中，所述输送叶片能够很容易地在薄膜的面中翻折在一起，或者折叠在一起，或者卷起在一起，或者与薄膜表面相切，并且能够在转动元件的收起状态下例如沿圆周方向围绕轮毂卷起。
可选地，可以使在支柱的最大伸长状态下对应于的转动元件的展开状态的第一运动面大致垂直于支柱的公共面延伸，或者垂直于张设于所述支柱域中的支柱之间的薄膜延伸。在此情形中，各个所述输送叶片能够垂直于叶片表面的面卷起、翻转或折叠，使得所述输送叶片例如能够沿纵向平行于所述轮毂靠设，从而将转动元件径向范围最小化。
各个接头防止沿与扭折相反的各自方向上的相应收起运动，使得所述输送叶片在操作过程中保持稳定。
由于转动元件在进行泵送时被制动或朝相反操作方向移动，因此例如各个转动元件折叠在一起能够发生或被支持。可以使接头偏移，以使他们通过流体反向压力或离心力在操作时仅保持于伸长状态，使得所述转动元件或输送叶片当转动元件静止时自动卷起。
本发明的有利实施例使至少一个接头具有支撑元件，在该支撑元件上旋转安装有支柱的至少一个分段，并在伸长状态下支撑有两个相邻分段。各个支撑元件例如可以被设置为具有轴承块的板状，在该轴承块上安装有支柱的各个分段，使得沿第一方向相对于支撑元件或相对于支柱的第二分段扭折，但能够沿第二运动方向偏转达伸长角度，例如基本上不超过180°，以进入支柱的伸长位置。在此方面，依赖于轴承块或轴承点的位置，在各个情形中，各个分段能够邻接支撑元件，以限制在面对第二分段的轴承侧或者远离第二分段的轴承侧的伸长运动。
所述支撑元件相对于在接头彼此相邻的两个分段之间的中心面对称构造。而且，所述支撑元件能够包括比支柱材料更具弹性的材料。
本发明的进一步有利实施例使支柱的第一分段在接头的轴承中枢转轴颈连接于所述支柱的第二分段，使得所述两个分段在伸长位置沿纵向部分重叠，并使第一分段在轴承的第一侧具有枢轴杆，在轴承的另一侧具有支撑杆，所述支撑杆在接头的伸长状态下被支撑于第二分段。
在支柱的伸长状态下，两个彼此相邻分段彼此大致平行且彼此支撑，使得第一分段安装于固定在第二分段的轴承中，且第一分段在轴承的一侧具有枢轴杆，在轴承的相对侧具有支撑杆，所述支撑杆在伸长状态下被支撑于第二分段。在相反方向，所述枢轴杆可自由枢转，所述支撑杆与在伸长状态下在第二分段上被支撑的点保持距离。
可选地，也可以使所述支柱的第一分段在接头的轴承中安装于支柱的第二分段，以使这两个分段在伸长位置沿纵向部分重叠，并使第一分段在轴承的第一侧具有枢轴杆，并在轴承的第二侧具有支撑杆，所述枢轴杆在伸长状态被支撑于第二分段的端部。在此情形中，所述枢轴杆被支撑于第二分段，并在伸长状态下沿相反方向可自由移动。
本发明的进一步优选实施例使支柱的第一分段和支柱的第二分段在伸长状态下于端面处彼此相邻设置，并通过非对称的薄膜铰链彼此连接。
所述两个分段通常可以通过设置的薄膜铰链相对于二者之间形成的夹角彼此相对扭折。通过非对称的薄膜铰链设计，保证支柱能够在伸长状态下沿第一方向扭折而限制支柱沿第二方向扭折。
为此目的，具体地，在转动元件的收起状态及支柱的扭折状态下，所述薄膜铰链设置于支柱朝内设置的一侧，在此处彼此相对扭折的支柱的分段彼此具有较小的角度，各个所述分段在支柱的朝外侧形成有台座，所述台座在支柱的伸长状态彼此连接。
支柱的朝内设置的一侧是指在输送叶片的收起状态下具有小于180°的一侧。在该区域中，支柱的不同的彼此相邻分段能够彼此相对折叠。支柱相对于其纵轴或纵面的相对侧被称为外侧。
相应的薄膜铰链包含不同于分段的材料，并且例如能够通过粘合、焊接或其他连接技术连接两个分段，或者所述薄膜铰链可以包含与分段相同的材料并与其连成一体。
例如，可以在此情形中通过在支柱外侧引入切口以提供薄膜铰链。这种切口例如能够通过激光切割、刻蚀或其他腐蚀技术而引入。可以引入相应的切口作为笔直分段、或还作为楔形切口，或其他形式。所述切口的尺寸使得当支柱沿伸长方向运动时，支柱的两个分段在与薄膜铰链相对设置的外侧彼此邻接，从而限制过伸长。
在接头的另一可选实施例中，还可以使支柱的第一分段与第二分段通过接头分段在端面彼此相连，该接头分段在支柱内侧包含的材料至少向上到达支柱的中心面，比支柱外侧的材料更易收缩。然后设置单独的接头分段，在支柱的内侧和外侧具有不同的结构，例如由不同材料构成。位于支柱内侧的材料有利是易于收缩的，至少比支柱外侧更易于收缩。位于支柱外侧的材料可以被设计成可伸展的、尽可能硬且不可收缩。通过具有较好的可收缩性，位于支柱内侧(因此比外侧更易收缩)的材料可以被设置成具有较高的拉力，例如通过高拉力纤维加强。
还可以使所述支柱在接头区域的外侧涂覆有比接头分段的材料更硬的材料。
另外，本发明还涉及一种用于可收起的转动元件的输送叶片，涉及一种用于设置有相应输送叶片的流体泵的转动元件。本发明还可以进一步涉及一种相应流体泵，具体涉及用于医疗领域的血泵，其装备有本发明所述的相应的可收起的转动元件或可收起的输送叶片。
附图说明
以下参照附图中的实施例对本发明进行详细说明。其中：
图1一般性地显示了本发明的具有可收起的转动元件的血泵在心室中的应用；
图2示意性地显示了具有三个排成扇形的支柱的输送叶片的结构；
图3显示了具有圆弧段形状的基部的输送叶片的结构；
图4为处于展开形式的转动元件的视图；
图5为图4所示转动元件处于收起形式的视图；
图6为另一个处于展开形式的转动元件的视图；
图7为图6所示转动元件处于收起形式的视图；
图8为支柱的接头的示意图；
图9示意性地显示了图8所示接头的不同状态；
图10显示了另一个处于第一状态的支柱的接头；
图11显示了处于第二状态的图10所示接头；
图12显示了支柱的接头设置于接头分段上，在接头分段的端面上设置有两个分段；
图13显示了处于第一状态的支柱的薄膜铰链；
图14显示了处于第二状态的图13所示薄膜铰链；
图15显示了薄膜铰链的另一实施例；以及
图16显示了位于支柱的接头分段的实施例。
具体实施方式
图1显示的心脏泵1位于其在心室3内部的部署地点，具有转动元件2，该转动元件2具有在轮毂10上的输送叶片，并被设置于泵壳9内。所述泵壳9位于从血管4到心室3的过渡部分。所述泵能够将血液抽到心室3外并将其运输到血管4中。
所述泵1设置于空心导管5的端部，该空心导管5穿过闸门8被引入到病人体内或血管4中，在空心导管5的内部容纳有轴6，该轴6能够被高速驱动并连接所述泵中的轮毂10。所述轴6与位于驱动侧近端的发动机7连接。
为了将泵1穿过血管进行输送，它可以依次径向收起，然后当被引入心室3后再径向展开，以实现相应的改进效率或期望的泵性能。
图2示例性地显示了本发明所述转动元件2的输送叶片11，其中，在三个支柱12、13、14之间张设有薄膜，例如通过粘合、焊接或类似方式固定于各个支柱上。
还可以通过简单地将支柱浸入例如聚氨酯等液态塑料中来附着所述薄膜。各个所述支柱12、13、14具有多个接头15、16、17，在单个支柱分别显示出其中的三个或四个接头。
所述支柱12、13、14将他们的基部汇集于点37，在点37处所述支柱固定于轮毂10上。
以下更详细介绍接头15、16、17的特性。
图3显示了具有支柱12′、13′、14′的输送叶片11′的改进结构，其中各个支柱12′、13′、14′具有接头15′、16′、17′，并且这些支柱12′、13′、14′汇集于基部37′，所述基部37′被设置成圆弧段的形式，并且能够被固定于转动元件相应形成的轮毂10上。
图3中的箭头38和39表示运动面，对齐在支柱12′、13′、14′的面内，或者在各自的点与所述薄膜相切。
箭头40和41表示方向，垂直于薄膜的相应面，或在各自点的薄膜切面。
图4显示了两个输送叶片，其中，上面的输送叶片被标记为11″并且进行了更详细的标示。这两个输送叶片沿径向彼此相反对称地固定于轮毂10上。该输送叶片11″具有支柱12″和13″，在支柱12″和13″之间张设有薄膜，各个所述支柱以及设置于这两个支柱之间的第三支柱14″具有接头15″、16″、17″，这些接头可以在垂直于输送叶片11″表面的面内扭折，或者垂直于薄膜表面或者垂直于薄膜表面的切面方向上在各个支柱处扭折。
通过这种方式，如图5所示，各个输送叶片11″能够在转动元件参照支柱12″和13″的收起状态下，沿其轴向被折叠到轮毂10上。
所述支柱12″和13″在操作过程中通过由图1所示轴6驱动的轮毂旋转而产生的离心力而被径向竖起。
图6显示了具有两个输送叶片的另一转动元件，其中，上面的输送叶片被标记为11″′。它具有支柱12″′、13″′和14″′，分别设置有各自的接头15″′、16″′和17″′。这些接头均在输送叶片的平面内沿第一运动方向可扭折，即平行于各自支柱区域中的薄膜的平面或者薄膜的切面可扭折，使得所述输送叶片11″′能够沿圆周方向翻转或折叠到轮毂10上。
在收起状态下，如图7更详细所示，所述支柱12″′、13″′位于轮毂10周围。
图8更详细地显示了第一实施例中的接头的结构，其具有支撑元件20，在图中显示为采用位于支柱的两个分段18、19之间的板状形式。所述支撑元件20具有两个轴承块21、22，具体显示在图9的侧视图中，在两个轴承块21、22中轴颈连接各个轴承轴心21′、22′。所述分段18、19可旋转地轴颈连接于相应的轴心上。
所述分段19还通过虚线显示在支撑元件20右手侧的过伸长位置19′，第二个支撑在支撑元件20的点43的位置，从而防止分段19相对于分段18有进一步的角度。
位于右手侧的所述分段19在扭折位置被标注为19″，同样显示为虚线。相应的支柱利用分段18、19在该扭折位置偏转或折叠，使得所述转动元件采用收起位置。
在左手侧只显示了分段18的偏转位置18″。
图10显示了本发明的另一实施例，其中省略了支撑元件，两个分段41、42沿纵向在伸长位置彼此部分覆盖，分段42在轴承点23的两侧分别具有枢轴杆43和支撑杆44，所述枢轴杆43突出超过分段41并能够偏转。
在图11中，所示结构为两个分段41、42处于最大伸长位置，分段42′相对于图10转动并显示在最大的过伸长位置。支撑杆44被支撑在分段41上的该位置处。从而防止具有两个分段41、42的支柱的进一步过伸长。
对于接头的这种实施例重要的是，两个分段42、41的纵轴24、25或枢接面位于相同面或平行面，彼此仅进行最小的偏移。
在图12中，示意性地显示了具有两个分段27、28的支柱，这两个分段27、28通过接头分段29互相连接。
图13更具体地显示了采用裂口或刻痕形式的切口30被引入到支柱中位于分段27′、28′之间。
图14显示了图13的支柱中的分段27′、28′处于扭折结构，薄膜铰链31置于支柱的内侧，切口30位于其外侧。因此，当支柱弯曲时，所述分段27′、28′的内侧比外侧的角度小。
在支柱的伸长状态下，位于内侧分段的角度最大为180°，或者稍大于180°，例如最大为190°。
在图15中显示了切口32的另一种形式，并不遵循笔直的切口，而是更复杂的形状，因此提供了更长且更柔韧的薄膜铰链。例如可以通过激光切割或刻蚀技术或其他腐蚀加工技术引入这种复杂的切口32。
图16表示支柱的接头的另一可选形式。在图16中，位于两个分段27″′与28″′之间的接头分段被标注为33。该接头分段32的内侧上的材料34也可以在相应支柱的中心面45上延伸达到支柱的外侧，所述中心面45垂直于附图面延伸。
有利地在支柱的外侧设置层35，该层比材料34更硬，且重要是不可收起，使得支柱不会朝外侧弯曲，并且通过部件35的材料属性已经防止支柱的过伸长。所述材料34有利地易于收缩但坚硬。
另外，图16显示的层36可以同样附着到支柱的外侧而不使用层35，或者额外附着于层35上，但要与层35的材料同样可伸展，使得一方面允许分段27″′、28″′朝支柱内侧扭折，并且限制分段朝外侧扭折。
根据本发明所述用于流体泵的具有相应接头的输送叶片或转动元件的设计，实现了流体泵的转动元件的简单收起，使得输送叶片进入收起状态，完全没有反向力或有较小的弹性反向力，并且在进入操作地点后还能够再次竖起。所述接头的设计简单、易于制造、可靠性高且使相应输送叶片具有高柔韧性。

Claims (15)

1.一种输送叶片，用于流体泵的径向可收起且可展开的转动元件(2)，具有至少两个支柱(12、12′、12″、12″′、13、13′、13″、13″′、14、14′、14″、14″′、18、19、41、42、27、27′、27″、28、28′、28″)以及在展开状态下保持于其上的薄膜，其中，每个所述支柱具有至少一个接头，具体为多于一个的接头(15、15′、16、16′、17、17′、15″′、16″′、17″′、21、21′、22、22′、23)，以允许在第一运动面内沿第一方向比在第一运动面内沿相反的第二方向进一步偏转，且沿第二方向限制所述支柱超过伸长角度的过伸长，该伸长角度较佳为160°～200°，更佳为175°～185°，其特征在于，至少一个接头与转动元件的轮毂相间隔；且所述支柱的第一分段(42)枢转轴颈连接于所述支柱的第二分段(41)。
2.根据权利要求1所述的输送叶片，其特征在于：至少两个所述支柱(12、12′、12″、12″′、13、13′、13″、13″′、14、14′、14″、14″′、18、19、41、42、27、27′、27″、28、28′、28″)，具体为三个支柱彼此平行排列，或者从公共基部开始呈扇形排列。
3.根据权利要求2所述的输送叶片，其特征在于：所述基部(37)为一点。
4.根据权利要求2所述的输送叶片，其特征在于：所述基部(37′)为一弧段。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的输送叶片，其特征在于：支柱的彼此相邻的接头可以在相反方向上偏转。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的输送叶片，其特征在于：对应于所述接头最大伸长状态下的所述转动元件的展开状态的所述第一运动面平行于所述支柱的公共面延伸，或者沿在所述支柱区域中的支柱之间张设的薄膜的切线延伸。
7.根据权利要求1～5中任一项所述的输送叶片，其特征在于：对应于所述接头最大伸长状态下的所述转动元件的展开状态的所述第一运动面大致垂直于所述支柱的公共面延伸，或者垂直于在所述支柱区域中的支柱之间张开的薄膜延伸。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的输送叶片，其特征在于：至少一个接头具有支撑元件(20)，支柱的至少一个分段(19、20)可旋转地轴颈连接在该支撑元件(20)上，且两个相邻分段在伸长状态下被支撑。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的输送叶片，其特征在于：所述支柱的第一分段(42)在接头(23)的轴承中与所述支柱的第二分段(41)可枢转地轴颈连接，使得两个分段在伸长位置沿纵向部分重叠，所述第一分段在所述轴承的第一侧具有枢轴杆(43)，并在所述轴承的第二侧具有支撑杆(44)，所述支撑杆在所述接头的伸长状态下被支撑在所述第二分段(41)上。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的输送叶片，其特征在于：所述支柱的第一分段(42)在接头的轴承中被安装到所述支柱的第二分段(41)上，使得两个分段在伸长位置沿纵向部分重叠，所述第一分段(42)在所述轴承的第一侧具有枢轴杆(43)，并在所述轴承的第二侧具有支撑杆(44)，所述枢轴杆在所述伸长状态下被支撑在所述第二分段的端部。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的输送叶片，其特征在于：所述支柱的第一分段(27、27′、27″、27″′)及所述支柱的第二分段(28、28′、28″、28″′)在伸长状态被相互设置于端面，并通过非对称薄膜铰链(31)彼此连接。
12.根据权利要求11所述的输送叶片、其特征在于：所述薄膜铰链(31)设置于在所述转动元件的收起状态和所述支柱的扭折状态下所述支柱朝内设置的一侧，在此处所述支柱的分段(27、27′、27″、27″′、28、28′、28″、28″′)彼此相互扭折，彼此包括较小的角度，各个所述分段在所述支柱朝外的一侧形成有台座，所述台座在所述支柱的伸长状态下彼此接触。
13.根据权利要求12所述的输送叶片，其特征在于：所述支柱的第一分段和第二分段(27、27′、27″、27″′、28、28′、28″、28″′)通过接头分段(29)在端面彼此连接，该接头分段(29)在支柱内侧包含的材料至少向上到达所述支柱的中心面(45)，比所述支柱外侧的材料更易于收缩。
14.根据权利要求13所述的输送叶片，其特征在于：所述支柱在所述接头区域的外侧涂覆有比所述接头分段的材料更硬的材料(36)；和/或，位于所述接头内侧的材料比所述外侧上的材料量多易于收起。
15.一种转动元件，用于流体泵，具体用于血泵，具有至少一个根据权利要求1～14中任一项所述的输送叶片，具体具有多个输送叶片。
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