CN105940222A - 由磁性的材料和非磁性的材料构成的泵壳体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种泵装置,该泵装置包括i)叶轮;ii)泵壳体,该泵壳体至少部分地包围着一个内部区域,该泵壳体具有入口和出口,其中所述叶轮被设置在所述泵壳体的内部区域中;其中所述泵壳体的壁体在至少一个垂直于所述泵壳体的纵向伸长的平面(Q)中具有至少一个第一部分区域和至少两个另外的部分区域,其中所述至少一个第一部分区域相对于所述至少一个第一部分区域的总重量以至少60个重量百分点的程度包含至少一种非磁性的材料,其中所述另外的部分区域相对于所述另外的部分区域的总重量以至少41个重量百分点的程度包含至少一种铁磁的材料,其中每个另外的部分区域在所述平面(Q)中与至少一个第一部分区域相邻,并且其中所述至少一个第一部分区域和所述另外的部分区域彼此材料融合地连接。此外,本发明涉及一种壳体,该壳体包含为所述泵壳体所描述的特征。此外,本发明也涉及一种用于制造泵壳体的方法,该方法包括以下步骤:a)提供第一种材料;b)提供另一种材料;c)构成泵壳体前模型,其中所述泵壳体的至少一个第一部分区域由所述第一种材料构成,并且其中所述泵壳体的至少两个另外的部分区域由所述另一种材料构成;以及d)以至少300℃的温度来对所述泵壳体前模型进行处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种泵装置,该泵装置包括i)叶轮;ii)泵壳体,该泵壳体至少部分地包围着一个内部区域,该泵壳体具有入口和出口,其中,所述叶轮被设置在所述泵壳体的内部区域中;其中,所述泵壳体的壁体在至少一个垂直于所述泵壳体的纵向伸长的平面(Q)中具有至少一个第一部分区域和至少两个另外的部分区域;其中,所述至少一个第一部分区域包含至少一种非磁性的材料,其中,所述另外的部分区域相应地包含至少一种铁磁的材料,其中,每个另外的部分区域在所述平面(Q)中与至少一个第一部分区域相邻,并且其中,所述至少一个第一部分区域和所述另外的部分区域彼此材料融合地连接。此外,本发明涉及一种壳体,该壳体包含为所述泵壳体所描述的特征。
本发明也涉及一种用于制造泵壳体的方法,该方法包括以下步骤:a)提供第一种材料;b)提供另一种材料;c)构成泵壳体前模型,其中,所述泵壳体的至少一个第一部分区域由所述第一种材料构成,并且其中,所述泵壳体的至少两个另外的部分区域由所述另一种材料构成;以及d)以至少300℃的温度来对所述泵壳体前模型进行处理。
背景技术
已知具有转子或者叶轮的泵装置。有些泵装置具有管状的泵壳体作为用于待输送的流体的输送段。在其中经常有叶轮,所述叶轮比如由被布设在所述输送段的外部的马达通过传动轴来驱动。所述泵壳体通过一个或者多个保持元件被固定在所述泵装置上。这种类型的支架可能包括不同的缺点。一方面需要额外的、用于安置所述支架的工作步骤。这提高了制造成本并且在资源方面没有效力。此外,所述泵壳体与所述支架之间的连接由于制造原因或者由于所使用的连接器件、比如螺栓或者铆钉而不会没有应力。其原因在于,对于所述支架和/或连接器件来说通常选择与所述泵壳体不一样的材料。通过这些应力,所述支架与所述泵壳体之间的连接随着时间的推移而变差。除此以外,首先对于很小的泵来说,极其重要的是,在节省位置空间的情况下来制成。这一点尤其适用于应该被植入到体内的泵。这对于具有大量单件的泵来说比具有较小数目的单件的泵难以实现。
发明内容
总体来看,本发明的任务是,至少部分地克服从现有技术中产生的缺点。
另一项任务是,提供一种泵装置,其材料尽可能生物相容、能够容易地加工、耐腐蚀并且能够持久地彼此相连接。
另一项任务是,提供一种泵装置,该泵装置设计成尽可能节省位置空间。
另一项任务是,提供一种泵装置,该泵装置可以在节省能量的情况下运行。
此外,一项任务是,提供一种尽可能无应力的、尤其是具有尽可能无应力的壳体或者说泵壳体的泵装置,并且尤其是提供尽可能无应力的、从所述泵装置的泵壳体到其余的部分的过渡区。
此外,一项任务是,提供一种泵装置,该泵装置在使用时具有所述可活动的部件及其支架的、尽可能小的磨损。
除此以外,一项任务是,提供一种用于泵装置的泵壳体,所述泵装置能够容易地并且节省位置空间地集成到所述泵装置的其它的构件、比如构件壳体中。
除此以外,一项任务是,提供一种用于泵装置的泵壳体,该泵壳体可以严密密封地与所述泵装置的构件壳体相连接。
此外,一项任务是,提供一种壳体或者泵壳体,该壳体或者泵壳体尽可能没有内部的和/或外部的应力。
此外,一项任务是,提供一种用于能够尽可能节省成本地并且节省时间地制造泵壳体的方法。
此外,一项任务是,提供一种构件壳体,该构件壳体设计成尽可能节省位置空间。
另一项任务是,提供一种壳体,该壳体可以严密密封地与其它的构件相连接。
本发明的第一主题是一种泵装置,包括:
i. 叶轮;
ii. 泵壳体,该泵壳体至少部分地包围着一个内部区域,该泵壳体具有入口和出口;
其中,所述叶轮被设置在所述泵壳体的内部区域中;
其中,所述泵壳体的壁体在至少一个垂直于所述泵壳体的纵向伸长的平面中具有至少一个第一部分区域和至少两个另外的部分区域;
其中,所述至少一个第一部分区域相对于所述至少一个第一部分区域的总重量以至少60个重量百分点的程度包含至少一种非磁性的材料;
其中,所述另外的部分区域相对于所述另外的部分区域的总重量以至少41个重量百分点的程度包含至少一种铁磁的材料;
其中,每个另外的部分区域在所述平面中与至少一个第一部分区域相邻,并且
其中,所述至少一个第一部分区域和所述另外的部分区域彼此材料融合地连接。
按本发明的泵装置优选适合于被加入到人或者动物的体内。此外,所述按本发明的泵装置优选被设计用于输送体液、比如血液、血清、血浆、组织间隙的液体、唾液或者小便。特别优选的是,将所述按本发明的泵装置为了输送血液而加入到人或畜的血液循环中。所述按本发明的泵装置的加入比如可以包括植入到体内、安放到身体上或者与身体相连接。
所述按本发明的泵装置的泵壳体可以具有每种由本领域的技术人员为在泵装置中的使用所选择的形状。所述泵壳体优选具有所述泵壳体的至少一面壁体、下面也被称为泵壳体壁体。所述泵壳体的至少一面壁体包围着所述泵壳体的内部区域。所述泵壳体具有至少两个端部,其中,在所述其中一个端部上布置了至少一个入口并且在所述另一个端部上布置了至少一个出口。所述泵壳体的内部区域除了在所述泵壳体的入口和出口上之外都完全被所述壁体所包围。所述泵壳体可以部分地延伸超过所述泵壳体的内部区域。优选所述泵壳体在所述入口或者出口处终止。
所述泵壳体的、背向内部区域的一侧被称为所述泵壳体的外侧面。所述泵壳体优选具有纵长的形状。所述泵壳体在其形状方面通过纵向伸长和至少一个横截面来限定。所述泵壳体的横截面总是在一个与所述泵壳体壁体垂直的平面中来确定。如果所述泵壳体壁体在所述纵向伸长中弯曲,那就在一个处于所述泵壳体壁体上的点上求得垂直于切线的横截面。所述泵壳体的、沿着泵吸方向的伸长被视为纵向伸长。始终适用在所述泵壳体内部的入口与出口的、最短的所假想的连接。所述也被称为壁体的泵壳体壁体沿着所述泵壳体的纵向伸长的方向来延伸。所述至少一面壁体可以具有一个或者多个壁面。如果所述泵壳体具有一个以上的壁面,那么这些壁面就通过转角彼此相连接,在所述转角处所述壁面会聚。所述泵壳体的壁体以及优选壁面也优选平行于所述泵壳体的纵向伸长来伸展。所述泵壳体壁体的一部分可以延伸超过所述泵壳体的内部区域。优选所述泵壳体壁体在所述泵壳体的整个内部区域的范围内延伸。
如果所述泵壳体构造为管状,那么所述入口就处于所述泵壳体的第一端部上并且所述出口就处于所述泵壳体的对置的端部上。优选所述泵壳体壁体的至少一部分在所述泵壳体的端部上终止。所述泵壳体的、超过所述内部区域而伸展到环境中的部分被称为泵壳体舌(Pumpengehäusezunge)。在所述按本发明的泵装置的、一种优选的设计方案中,所述泵壳体在所述第一端部也就是所述入口处具有通向所述内部区域的第一开口,并且在所述另一个端部也就是所述出口处具有另一通向所述内部区域的开口。所述泵壳体通过入口和出口与其环境导送流体地相连接。所述泵壳体的端部上的开口能够使流体流动通过所述泵壳体的内部区域。所述流体比如是气体、液体、比如血液或者由其构成的混合物。优选所述第一开口用作有待输送的流体的、进入到所述泵壳体的内部区域中的输入管路,并且所述另一开口则用作有待输送的流体的排出管路。所述泵壳体可以具有另外的、比如处于所述泵壳体的壁体中的开口。这些另外的开口可以用于额外地输入流体或者在另一侧上用于分支地排出流体。如果将所述按本发明的泵装置植入到体内,用于比如支持血液循环并且由此减轻心脏的负荷,那就通过管路将所述按本发明的泵装置连接到身体的血管上。
所述泵壳体包含至少一个横截面,所述横截面优选从包括圆形、矩形、多边形或者椭圆形的组别中来选择。优选所述泵壳体至少在第一区段中具有纵长的形状。此外,所述泵壳体可以包含至少另一个区段,该区段的形状有别于所述泵壳体的第一区段。
优选所述泵壳体的总长比所述泵壳体的内直径长1.5到10倍、优选2到9倍或者优选2.5到8.5倍。优选沿着所述泵壳体的外壁沿着泵吸方向来确定所述泵壳体的长度。所述泵壳体优选具有处于1mm到10cm的范围内或者优选处于2mm到8cm的范围内或者优选处于5mm到5cm的范围内的长度。所述泵壳体优选具有处于0.1到50mm或者优选处于0.5到30mm的范围内或者优选处于1到20mm的范围内的内直径。
所述泵壳体的壁体、尤其是至少一个壁面优选是光滑的。“光滑的”意味着,所述泵壳体的壁体具有处于0.025到4Ra的范围内或者优选处于0.05到3Ra的范围内或者优选处于0.07到1Ra的范围内的粗糙度。
所述泵壳体的壁体、尤其是至少一个壁面优选是光滑的。“光滑的”意味着,所述泵壳体的壁体具有处于0.025到4Ra的范围内或者优选处于0.05到3Ra的范围内或者优选处于0.07到1Ra的范围内的粗糙度。
所述泵壳体包括至少一个第一部分区域和至少一个另外的部分区域。所述第一部分区域与另外的部分区域的区别在于其组成。所述至少一个第一部分区域优选具有以下特性中的至少一种特性、优选全部特性:
-尽可能高的耐热性;
-尽可能高的耐压性;
-尽可能高的硬度;
-尽可能高的耐酸性和耐碱性;
-尽可能小的粗糙度;
-与金属-陶瓷-混合物(金属陶瓷)的、尽可能无应力的可连接性;
-与金属-陶瓷-混合物(金属陶瓷)的、尽可能好的可烧结性;
-与金属的、尽可能好的可连接性;
-与金属的、尽可能好的可焊接性;
-尽可能小的导电性;
-尽可能小的磁导率。
所述至少两个另外的部分区域优选具有以下特性中的至少一种特性、优选全部特性:
-尽可能高的耐热性;
-尽可能高的耐压性;
-尽可能高的硬度;
-尽可能高的耐酸性和耐碱性;
-尽可能小的粗糙度;
-与陶瓷的材料或者金属-陶瓷-混合物(金属陶瓷)的、尽可能好的可烧结性;
-尽可能高的导电性;
-尽可能高的磁导率。
如果在制造所述泵壳体时将所述两个第一部分区域和所述另外的部分区域放在一起,则可以得到一种泵壳体,该泵壳体对于所述至少一个第一部分区域和所述至少两个另外的部分区域来说将所列出的特性中的一种或者多种特性统一起来。所述至少一个第一部分区域的至少一部分与所述另外的部分区域的至少一部分相连接。所述连接可以是所述两个部分区域的直接的连接或者间接的连接。所述至少一个第一部分区域和所述至少两个另外的部分区域材料融合地彼此相连接。
存在着材料融合的连接,如果所述第一部分区域的材料的特性流畅地(fließend)转变为所述另外的部分区域的材料的特性。在所述两个邻接的部分区域之间不存在清晰的界限。更确切地说,通常存在着一个过渡区域,在该过渡区域中所述两个邻接的部分区域的特性彼此相混合。这个过渡区域在进行间接的连接时也被称为第三部分区域。在这个第三部分区域中,不仅所述第一部分区域的材料而且所述另外的部分区域的材料至少部分地并排地存在,并且优选形成所述材料的混合。优选所述两个部分区域的材料进行原子或者分子的层面上的连接。将力作用在所述第一和另外的部分区域的材料的、原子的或者分子的层面上。这样的材料融合的连接通常只能通过泵壳体的破坏来解决。一般来说,材料融合的连接通过材料的烧结或者通过材料的粘合来实现。
所述至少一个第一部分区域相对于所述第一部分区域的总重量优选以至少60个重量百分点、优选至少70个重量百分点或者优选至少90个重量百分点的程度包含一种非磁性的材料。这优选是非磁性的陶瓷或者非磁性的金属。“非磁性的材料”是指一种材料,该材料具有小于2μ的磁导率,也就是说没有铁磁的特性。“铁磁的材料”理解为一种具有大于2μ的磁导率的材料。
优选所述至少一个第一部分区域相对于所述第一部分区域的总重量包含处于60到100个重量百分点的范围内、或者优选处于70到100个重量百分点的范围内或者优选处于80到100个重量百分点的范围内的陶瓷。此外,所述至少一个第一部分区域相对于所述第一部分区域的总重量优选以100个重量百分点的程度包含所述陶瓷。
所述陶瓷可以是每种由本领域的技术人员为所述按本发明的泵装置所选择的陶瓷。所述陶瓷优选从包括氧化物陶瓷、硅酸盐陶瓷、非氧化物-陶瓷或者这些陶瓷中的至少两种陶瓷的混合物的组别中选出。
所述氧化物陶瓷优选从包括金属氧化物、半金属氧化物或者其混合物的组别中选出。所述金属氧化物的金属可以从包括铝、铍、钡、钙、镁、钠、钾、铁、锆、钛或者这些金属中的至少两种金属的混合物的组别中选出。所述金属氧化物优选从包括氧化铝(Al2O3)、氧化镁(MgO)、氧化锆(ZrO2)、氧化钇(Y2O2)、钛化铝(Al2TiO5)、压电陶瓷、比如铅-锆(PbZrO3)、铅-钛(PbTiO3)以及铅-锆-钛(PZT)或者这些材料中的至少两种材料的混合物的组别中选出。所述半金属氧化物的半金属优选从包括硼、硅、砷、碲或者这些材料中的至少两种材料的混合物的组别中选出。
所述硅酸盐陶瓷优选从包括块滑石(Mg3[Si4O10(OH)2])、堇青石(Mg,Fe2+)2(Al2Si)[Al2Si4O18]))、莫莱石(具有x=每晶胞氧空位的Al2Al2+2xSi2-2xO10-x)、长石(Ba,Ca,Na,K,NH4)(Al,B,Si)4O8)或者这些材料中的至少两种材料的混合物的组别中选出。
所述非氧化物-陶瓷可以从包括碳化物、氮化物或者它们的混合物的组别中选出。所述碳化物可以从包括碳化硅(SiC)、碳化硼(B4C)、碳化钛(TiC)、碳化钨、碳化铁体(Fe3C)的组别中选出。所述氮化物则可以从包括氮化硅(Si3N4)、氮化铝(AlN)、氮化钛(TiN)、氮化硅铝(SIALON)或者这些材料中的至少两种材料的混合物的组别中选出。
所述至少一个第一部分区域和所述至少两个另外的部分区域可以以不同的方式布置在所述泵壳体的内部。优选所述壳体具有一根拥有笔直地伸展的内壁的管子的形状。在所述壳体的外壁上可以向外伸出突起部(Ausstülpungen),所述突起部要么由所述至少一个第一部分区域中的至少一个部分区域所构成、要么由所述至少两个另外的部分区域中的至少一个部分区域所构成、要么由所述两种部分区域的组合所构成。用于不同的部分区域的在横截面中的布置方式包括所述突起部的实例在图3和4中示出。
每个从一个部分区域到另外的部分区域的过渡带都可以相对于所述泵壳体的横截面直角地或者以不同于90°的角度来布置。此外,每个过渡带也可以不规则地构成,也就是说在横截面中在所述过渡带上划不出所假想的直线。此外,作为前面所描述的方案的替代方案或者补充方案,每个从一个部分区域到另一个部分区域的过渡带可以相对于所述泵壳体的壁体的纵剖面直角地或者以不同于90°的角度来布置。此外,每个过渡带也可以不规则地构成,也就是说在纵剖面中在所述过渡带上划不出所假想的直线。此外,在横截面中并且在纵剖面中过渡带的、前面所提到的配置形式的组合是优选的。
优选所述至少一个第一部分区域的至少一个表面指向所述内部区域。所述至少一个第一部分区域或者所述至少两个另外的部分区域可以相应地在横截面中在所述泵壳体的平面中沿着所述泵壳体的纵向伸长在至少一个位置上形成整个壁厚。作为替代方案,所述壁厚的一部分可以包含所述第一部分区域并且这个壁厚的另一部分可以包含至少一个另外的部分区域。优选所述至少一个第一部分区域和所述至少两个另外的部分区域构造为与所述泵壳体的纵向伸长垂直或者平行的区段。
在所述按本发明的泵装置的、泵壳体的、一种优选的设计方案中,所述至少一个第一部分区域完全包围所述至少两个另外的部分区域中的至少一个部分区域。优选所述至少一个第一部分区域完全包围着所述至少两个另外的部分区域中的所有部分区域。在所述按本发明的泵装置的、泵壳体的、一种优选的设计方案中,所述第一部分区域的至少一个表面指向所述泵壳体的外侧面。
在所述按本发明的泵装置的、泵壳体的、一种优选的设计方案中,所述至少一个第一部分区域部分地包围着所述至少两个另外的部分区域中的至少一个部分区域。优选所述至少一个第一部分区域部分地包围着所述至少两个另外的部分区域中的所有部分区域。在所述按本发明的泵装置的、泵壳体的、一种优选的设计方案中,所述第一部分区域及所述另外的部分区域的至少一个表面指向所述泵壳体的外侧面。
在所述按本发明的泵装置的、泵壳体的、另一种优选的设计方案中,至少所述至少两个另外的部分区域以突起部的形式所述泵壳体的、优选柱筒状的基体朝不同的空间方向伸出。
此外,所述按本发明的泵装置包括构造为叶轮的形式的转子。所述叶轮可以具有每种由本领域的技术人员为此所选择的形状。
所述叶轮优选具有处于1mm到10cm的范围内、优选处于3mm到5cm的范围内或者优选处于5mm到3cm的范围内的直径。所述叶轮优选具有处于0.1到50mm的范围内、优选处于0.5到20mm的范围内或者优选处于1到15mm的范围内的厚度。所述叶轮的直径优选小于所述泵壳体的、在所述叶轮的平面中的直径。所述叶轮的直径相对于所述泵壳体的、在叶轮的平面中的直径优选处于1到10%的范围内或者优选处于1.5到8%的范围内或者优选处于2到7%的范围内,并且小于所述泵壳体的直径。
所述叶轮优选具有至少两个转子叶片,优选具有至少三个转子叶片或者优选具有至少五个转子叶片。特别优选所述叶轮具有一定数目的转子叶片,该数目处于2到20个的范围内、优选处于5到15个的范围内或者优选处于8到13个的范围内。所述叶轮优选具有中心的旋转轴,所述叶轮可以围绕着所述中心的旋转轴来旋转。所述旋转轴也被称为旋转轴线。所述至少两个转子叶片优选围绕着所述叶轮的旋转轴对称地布置。所述叶轮优选布置在所述泵壳体的内部区域中,其中,所述叶轮的旋转轴线被设置平行于所述管子的壁体的纵向伸长。
所述叶轮可以由每种由本领域的技术人员为在所述按本发明的泵装置中的使用所选择的材料来制成。优选所述叶轮具有至少两个区域。第一区域处于所述叶轮的、围绕着所述旋转轴的中心中。这个第一区域也被称为核心区域。第二区域也被称为转子区域。这个第二区域具有至少两个转子叶片,所述转子叶片适合于输送有待输送的流体。
所述叶轮包括至少一个元件,其中,所述元件具有硬磁性的特性。硬磁性的特性意味着,材料由于其暴露在磁场中而得到持久的磁化。根据所述元件的组成来选择磁化场的强度。本领域的技术人员熟悉对此来说必要的考虑和计算。优选在磁化时使所述叶轮的感应饱和。在磁场断开之后,对于所述硬磁性的材料的磁化继续存在。具有硬磁性的特性的材料可以用作永久磁体。所述至少一个元件优选如此布置在所述叶轮上,从而在该元件交替地被两个彼此独立的电场或者磁场吸引或者排斥时该元件使所述叶轮运动。所述叶轮优选包括至少两个具有硬磁性的特性的元件。此外,可以通过至少一个可选的元件在所述叶轮的径向的定向方面不过也可以在其轴向的定向方面控制所述叶轮。优选将所述具有硬磁性的特性的元件用于在没有另外的辅助器件、比如处于所述泵壳体中的支承结构或者固定结构的情况下将所述叶轮尽可能无接触地支承在所述泵壳体中。这能够实现摩擦特别少的并且磨损特别少的运行。
所述至少一个元件比如可以通过至少一个包含硬磁性的材料的转子叶片来实现。作为替代方案,可以在至少一个转子叶片上布置硬磁性的元件。优选所述硬磁性的元件被设置在所述叶轮的核心中。所述至少一个硬磁性的元件优选包括至少一种能够磁化的材料、比如铁、钴、镍、二氧化铬或者这些材料中的至少两种材料的混合物。所述至少一个元件比如可以以由硬磁性的材料构成的涂层的形式布置在所述至少一个转子叶片上或者布置在所述叶轮的内部。优选所述转子叶片的至少50%或者优选至少70%或者优选100%包含硬磁性的材料。优选所述元件相对于该元件的总重量以至少10个重量百分点或者优选至少20个重量百分点或者优选至少30个重量百分点的程度包含硬磁性的金属。此外,优选所述元件相对于所述合金的总重量包含具有23个重量百分点的钴的份额的钴-铬-合金或者铂-钴-合金、尤其是铂-钴-合金(PtCo23),相对于所述元件的总重量则包含具有处于10到100个重量百分点的范围内或者优选处于20到100个重量百分点的范围内或者优选处于30到100个重量百分点的范围内的钴的份额的钴-铬-合金或者铂-钴-合金、尤其是铂-钴-合金(PtCo23)。
所述叶轮可以在其核心也就是围绕着所述旋转轴的区域中具有与在所述转子叶片的里面或上面不同的材料。作为替代方案,所述叶轮可以在所述核心与转子叶片中包含统一的材料。所述转子叶片的材料可以是柔韧的或者非柔韧的。优选所述叶轮的核心的材料或者所述叶轮的转子叶片的材料相应地从包括聚合物、金属、陶瓷或者这些材料中的至少两种材料的组合或者混合物的组别中选出。
所述聚合物可以从包括壳聚糖、纤维蛋白、胶原蛋白、乙内酯、丙交酯、乙交酯、对二氧环已酮、聚氨酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚四氟乙烯、由这些材料中的至少两种材料构成的共聚物或者这些材料中的至少两种材料的混合物的组别中选出。
所述金属可以从包括铁(Fe)、优质钢、铂(Pt)、铱(Ir)、铌(Nb)、钼(Mo)、钨(W)、钛(Ti)、钴(Co)、铬(Cr)、钴铬合金、钽(Ta)、钒(V)和锆(Zr)或者这些材料中的至少两种材料的混合物的组别中选出,其中特别优选的是钛、铌、钼、钴、铬、钽、锆、钒及其合金。
所述陶瓷可以从包括氧化铝(Al2O3)、二氧化锆(ZrO2)、羟基磷灰石、磷酸三钙、玻璃陶瓷、氧化铝增强的氧化锆(ZTA)、包含氧化锆的氧化铝(ZTA-Zirconia ToughenedAluminium-Al2O3/ZrO3)、包含钇的氧化锆(Y-TZP)、氮化铝(AlN)、氮化钛(TiN)、氧化镁(MgO)、压电陶瓷、氧化钡(Zr,Ti)、氧化钡(Ce,Ti)和钠-钾-铌酸盐或者这些材料中的至少两种材料的混合物的组别中选出。
此外优选所述叶轮可以在其外侧面上、尤其是在所述转子叶片的外表面上用生物相容的材料来涂覆。下面继续对合适的生物相容的材料进行描述。
所述叶轮优选布置在所述泵壳体的内部区域中,所述泵壳体被所述第一部分区域所包围。所述叶轮优选以其旋转轴线平行于所述壁体的纵向伸长来布置。此外,所述叶轮可以通过磁场在所述泵壳体中进行定向。所述处于泵壳体的内部区域中的叶轮优选通过处于所述泵壳体的外侧面上的电线圈的磁场进行定向。所述线圈优选包含导电的材料。优选所述线圈的导电的材料从包括铁(Fe)、铜(Cu)、金(Au)、银(Ag)、铂(Pt)、钯(Pd)、钛(Ti)、铬(Cr)、钴(Co)、钨(W)或者这些元素中的至少两种元素的混合物的组别中选出。此外优选所述导电的材料包括铜(Cu)。所述按本发明的泵装置优选包含至少两个线圈、优选至少三个线圈或者优选至少四个线圈。所述线圈优选布置在所述泵壳体的外侧面上,其中所述线圈和所述叶轮优选处于一个平面中。所述线圈而后在所述泵壳体的外侧面上围绕着所述叶轮来布置。
在所述按本发明的泵装置的、一种优选的设计方案中,每个另外的部分区域的至少一部分相应地被至少一个电线圈所包围。在所述按本发明的泵装置的、一种优选的设计方案中,所述泵壳体至少作为基体而包括一根管子。优选所述管子是笔直的。作为替代方案,所述管子可以具有至少一个弯曲点。所述管子优选除了入口和出口之外是封闭的。这意味着,所述管子除了两个处于入口和出口处的开口之外没有另外的开口。所述尺寸、材料和设计方案优选在其它方面与前面所描述的泵壳体的尺寸、材料和设计方案相符。
在所述按本发明的泵装置的、一种优选的设计方案中,所述至少一个第一部分区域的、非磁性的材料从包括金属陶瓷、氧化铝(Al2O3)、二氧化锆(ZrO2)、包含氧化铝的氧化锆(ATZ)、包含氧化锆的氧化铝(ZTA)、包含钇的氧化锆(Y-TZP)、氮化铝(AlN)、氧化镁(MgO)、压电陶瓷、氧化钡(Zr,Ti)、氧化钡(Ce,Ti)和钠-钾-铌酸盐、铂合金、钛合金、铌合金、钽合金、钼合金、优质钢(AlSl 304、AlSl 316L)或者这些材料中的至少两种材料的混合物的组别中选出。
在本发明的范围内,作为“金属陶瓷”是指至少一个金属的基体中的、由一种或者多种陶瓷的材料构成的复合材料或者至少一个陶瓷的基体中的、由一种或者多种金属的材料构成的复合材料。为了制造金属陶瓷,比如可以使用由至少一种陶瓷的粉末和至少一种金属的粉末构成的混合物,所述混合物比如至少可以用黏合剂并且必要时用至少一种溶剂来掺入。用于所述金属陶瓷的、陶瓷的组成部分和金属的组成部分的选择可以由为所述第一部分区域所说明的组成部分来组成。非磁性的金属陶瓷如后面还要提到的那样是由非磁性的陶瓷和非磁性的金属构成的复合材料。
在所述按本发明的泵装置的、一种优选的设计方案中,所述至少一个第一部分区域相对于所述至少一个第一部分区域的总重量包含处于40到90个重量百分点的范围内的非磁性的金属。
此外,所述非磁性的金属从包括铂(Pt)、铱(Ir)、铌(Nb)、钼(Mo)、钨(W)、钛(Ti)、铬(Cr)、钽(Ta)、锆(Zr)、由前面提到的金属构成的合金、钯(Pd)、金(Au)、非磁性的优质钢(比如:AlSl 304、AlSl 316L)或者这些材料中的至少两种材料的混合物的组别中选出。所述非磁性的金属可以优选从包括钛(Ti)、铂(Pt)、钽(Ta)、铌(Nb)或者这些元素中的至少两种元素的混合物的类别中选出。
如果所述非金属的金属的含量处于所述第一部分区域的60个重量分点之下,那么所述另一种非磁性的材料则可以优选通过非磁性的陶瓷或者如前面所描述的那样相对于所述第一部分区域的总重量具有至少60个重量百分点的非磁性的材料的、非磁性的金属陶瓷来补充。
在所述按本发明的泵装置的、一种优选的设计方案中,所述另外的部分区域的、铁磁的材料从包括铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、二氧化铬(CrO2)、铁合金、铁镍合金、铁硅合金、铁钴合金、镍合金、铝镍合金、钴合金、钴铂合金、钴铬合金、钕铁硼合金、钐钴合金或者这些材料中的至少两种材料的混合物的组别中选出。
所述泵壳体的至少两个另外的部分区域相对于所述另外的部分区域的总重量优选包含处于41到90个重量百分点的范围内、优选处于45到85个重量百分点的范围内或者处于60到80个重量百分点的范围内的金属含量。
在所述按本发明的泵装置的、一种优选的设计方案中,所述至少两个另外的部分区域中的至少一个部分区域此外包含从陶瓷、金属或者由其构成的混合物中选出的成分。所述陶瓷优选从为所述第一部分区域所规定的陶瓷的组别中选出。优选所述至少两个部分区域中的至少一个部分区域具有与所述第一部分区域相同的陶瓷。所述至少两个另外的部分区域相对于所述相应的另外的部分区域的总重量包含所述处于1到49个重量百分点的范围内或者优选处于2到45个重量百分点的范围内或者优选处于5到40个重量百分点的范围内的陶瓷。所述另一种金属可以包含一种没有铁磁的特性的金属。这优选是也为所述第一部分区域所规定的金属。所述另外的部分区域的、所有组成部分的总和始终产生100个重量百分点。
所述泵壳体按照本发明包括至少一个第一部分区域和至少两个另外的部分区域。所述泵壳体可以具有多个第一部分区域和多个另外的部分区域。优选所述泵壳体具有一定数目的第一部分区域,该数目处于1到10个、优选1到8个或者优选1到5个的范围内。优选所述泵壳体具有一定数目的另外的部分区域,该数目处于1到10个、优选2到8个或者优选2到5个的范围内。优选所述泵壳体包括一个第一部分区域和三个另外的部分区域。所述至少一个第一部分区域和所述至少两个另外的部分区域可以一样大,或者作为替代方案可以具有不同的大小。所述至少一个第一部分区域和所述至少两个另外的部分区域优选在所述泵壳体壁体的整个厚度的范围内延伸。所述至少一个第一部分区域优选具有相对于所述泵壳体的纵向伸长处于1到100mm的范围内、优选处于2到70mm的范围内或者优选处于3到50mm的范围内的宽度。所述至少两个另外的部分区域优选具有相对于所述泵壳体的纵向伸长处于0.5到80mm的范围内、优选处于1到60mm的范围内或者优选处于2到20mm的范围内的宽度。
在所述按本发明的泵装置的、一种优选的设计方案中,所述泵壳体具有处于0.1cm3到10cm3的范围内、优选处于0.2cm3到9cm3的范围内或者优选处于0.5cm3到5cm3的范围内的体积。优选如上面一样已经规定了所述泵壳体的尺寸、比如长度、直径和壁厚。所述泵壳体的体积通过被所述泵壳体包围的内部空间来限定。所述泵壳体的壁体优选具有处于0.1到5mm的范围内或者优选处于0.3到4mm的范围内或者优选处于0.4到3mm的范围内的壁厚或者说厚度。下面在这方面要么谈及壁厚要么谈及壁体厚度。在所述泵壳体的内表面上,所述壁体厚度可能在所述第一部分区域或者另外的部分区域中的至少一个部分区域中有变化。在所述泵壳体的至少一个点上提高壁体厚度,这可以用于将所述叶轮至少朝一个方向在其位置上保持在所述泵壳体中。
在所述按本发明的泵装置的、一种优选的设计方案中,所述至少一个第一部分区域相对于所述第一部分区域的总重量具有小于10个重量百分点、优选小于5个重量百分点或者优选小于3个重量百分点的磁性的金属。所述第一部分区域的所有组成部分的总和始终产生100个重量百分点。
所述第一部分区域的金属优选从包括铂(Pt)、铁(Fe)、优质钢(AlSl 304、AlSl316L)、铱(Ir)、铌(Nb)、钼(Mo)、钨(W)、钛(Ti)、钴(Co)、铬(Cr)、钴铬合金、钽(Ta)和锆(Zr)或者这些材料中的至少两种材料的混合物的组别中选出。优选所述金属从包括钛、铌、钼、钴、铬、钽及其合金或者这些材料中的至少两种材料的混合物的组别中选出。
在所述按本发明的泵装置的、一种优选的设计方案中,所述第三部分区域具有处于所述第一部分区域的金属含量与所述另外的部分区域之一的金属含量之间的金属含量。所述第三部分区域由于所述泵壳体的制造过程而可以处于所述至少一个第一部分区域与所述至少一个另外的部分区域之间。作为替代方案,在制造过程中,第三部分区域至少已经可以被加入到一个第一部分区域与一个另外的部分区域之间。所述第三部分区域优选包含陶瓷和金属。所述陶瓷优选从为所述第一部分区域所列举的陶瓷中选出。所述金属优选从为所述另外的部分区域所列举的金属中选出。所述第三部分区域相对于所述第三部分区域的总重量包含所述优选处于10到90个重量百分点的范围内或者优选处于20到80个重量百分点的范围内或者优选处于30到70个重量百分点的范围内的陶瓷。所述第三部分区域相对于所述第三部分区域的总重量包含所述优选处于10到89个重量百分点的范围内或者优选处于20到80个重量百分点的范围内或者优选处于30到70个重量百分点的范围内的金属。所述第三部分区域的所有组成部分的总和始终产生100个重量百分点。所述第三部分区域优选具有从所述第一部分区域和所述另外的部分区域的金属含量的平均值中产生的金属含量。所述第三部分区域可以用于降低所述第一部分区域与所述另外的部分区域的、不同的材料之间的应力或者将其降低到最低限度。优选所述第一部分区域与所述第三部分区域之间的连接是材料融合的连接。此外,优选所述第二部分区域与所述第三部分区域之间的连接同样是材料融合的连接。优选所述第一部分区域、所述另外的部分区域和所述第三部分区域具有相同的陶瓷或者相同的金属。
在所述按本发明的泵装置的、一种优选的设计方案中,所述泵装置具有构件壳体,该构件壳体与所述泵壳体严密密封地相连接。优选所述泵壳体的至少一部分部分地被构件壳体所包围。优选的是,所述泵装置的、至少一个第一部分区域的至少一部分与所述构件壳体相连接。所述构件壳体与所述泵壳体的至少一部分的连接优选在所述构件壳体与所述泵壳体之间引起一个封闭的空间。优选所述泵装置的构件壳体的内部相对于环境密封地被封闭。所述这里按照本发明所建议的、在医学上能够植入的泵装置尤其可以被装入人或者动物尤其是病人的体内。被植入的泵装置通常暴露在身体的身体组织的液体之下。由此通常重要的是,既没有体液挤入到所述在医学上能够植入的装置中也没有液体从所述在医学上能够植入的装置中流出来。为了确保这一点,所述在医学上能够植入的装置的构件壳体以及由此所述按本发明的泵装置的构件壳体和泵壳体应该具有尽可能完全的、尤其相对于体液的不渗透性。
所述按本发明的泵装置、尤其是构件壳体与泵壳体的连接优选是严密密封的。因此所述泵装置的内部空间相对于外部空间严密密封地得到密封。在本发明的范围内,“严密密封”这个概念意味着,在规范地使用时在通常5年的时间之内不会有湿气和/或气体穿透所述严密密封的连接。用于确定连接或者构件的密封性的物理参量是泄漏率。密封性可以通过泄漏测试来确定。相应的泄漏测试用氦泄漏测试仪和/或质谱测量计来实施,并且在标准Mil-STD-883G 方法1014中得到了详细说明。最大允许的氦泄漏率在此根据有待检测的装置的、内部的容积来确定。根据在MIL-STD-883G、方法1014、在段落3.1中详细说明的方法并且在考虑到所述有待检测的装置的、在本发明的使用中所出现的容积和空穴的情况下,所述最大允许的、用于按本发明的泵壳体的氦泄漏率为10-7atm*cm3/sec或者更小。这意味着,有待检测的装置(比如所述构件壳体和/或所述按本发明的泵装置或者所述构件壳体连同所连接的泵壳体)具有小于1×10-7atm*cm3/sec或者更小的氦泄漏率。在一种特别有利的实施方式中,所述氦泄漏率小于1×10-8atm*cm3/sec,尤其是小于1×10-9atm*cm3/sec。为了标准化的目的,也可以将所提到的氦泄漏率转换为等效的标准-空气-泄漏率。用于所述等效的标准-空气-泄漏率(Equivalent Standard Air Leak Rate)的定义和所述换算方式在标准ISO 3530中得到了说明。
所述按本发明的泵装置优选除了所述叶轮、所述具有一个第一部分区域和所述至少两个另外的部分区域的泵壳体之外还优选具有构件壳体,所述泵装置的另外的构件可以处于所述构件壳体中。所述泵装置的另外的构件优选从包括电池、线圈、控制单元、容器连接单元或者这些组件中的至少两个组件的组合的组别中选出。
在所述按本发明的泵装置的、一种优选的设计方案中,所述构件壳体相应地相对于所述构件壳体的总重量以至少30个重量百分点、优选至少50个重量百分点或者优选至少80个重量百分点的程度包含钛。进一步优选所述构件壳体相对于所述构件壳体的总重量包含至少99个重量百分点的钛。此外,所述构件壳体可以优选包含至少一种其它的金属。所述其它的金属可以从与所述另外的部分区域的金属相同的组别中选出。所述构件壳体可以包含所述其它的、优选处于1到70个重量百分点的范围内或者优选处于5到50个重量百分点的范围内或者优选处于10到20个重量百分点的范围内的金属。所述构件壳体的、所有组成部分的总和始终产生100个重量百分点。合适的钛重量在2011年的ASTM B265-05中得到了说明,比如等级1到6。
在所述按本发明的泵装置的、一种优选的设计方案中,所述泵壳体的至少一个第一部分区域具有小于2μ、优选小于1.9μ或者优选小于1.8μ的磁导率。所述磁导率按照标准2009年的ASTM 773-01来确定。
在所述按本发明的泵装置的、一种优选的设计方案中,所述第一部分区域的、朝向泵壳体的内部区域的表面具有至少330HV、优选至少350HV或者优选至少370HV的维氏硬度。优选所述整个至少一个第一部分区域具有处于所说明的范围内的硬度。至少所述至少一个另外的部分区域的外表面同样具有至少330HV、优选至少350HV或者优选至少370HV的维氏硬度。经常所述硬度不高于2000HV,或者优选不高于1500HV。优选所述至少一个第一部分区域的至少表面的硬度处于330到2000HV的范围内或者优选处于350到1800HV的范围内。此外,优选至少所述至少一个第一部分区域的表面具有至少和所述叶轮的转子表面的硬度一样大的硬度。优选至少所述至少一个第一部分区域的表面具有比所述叶轮的转子表面的维氏硬度高了至少20HV或者优选高了至少30HV或者优选高了至少40HV的硬度。作为所述至少一个部分区域的、所述至少一个另外的部分区域的或者所述叶轮的表面,是指处于0.01到2.5mm的范围内、优选处于0.05到1.0mm的范围内或者优选处于0.1到0.5mm的范围内的、相应垂直于所述表面的、近表面的材料层。
在所述按本发明的泵装置的、一种优选的设计方案中,至少所述构件壳体的外表面和所述朝向泵壳体的内部区域的表面是生物相容的。这一点尤其是优选的,如果所述泵装置用于植入到活的身体、比如人或动物的活的身体中。按照标准ISO 10993-4:2002来求得并且评估所述生物相容性。
通常所述朝向泵壳体的内部区域的表面和所述构件壳体的外表面在将所述按本发明的泵装置植入到活的身体中之后与其体液相接触。所述与体液相接触的表面的生物相容性有助于所述身体在与这些表面相接触时不会受到伤害。
本发明的另一主题是一种用于制造用于泵装置的泵壳体的方法,该方法包括以下步骤:
a. 提供第一种材料;
b. 提供另一种材料;
c. 形成泵壳体前模型,其中,所述泵壳体的至少一个第一部分区域由所述第一种材料构成,并且
其中,所述泵壳体的至少两个另外的部分区域由所述另一种材料构成,
d. 以至少300℃的温度对所述泵壳体前模型进行处理。
在步骤a.中提供所述第一种材料以及在步骤b.中提供所述另一种材料这两个过程可以以每种任意的、由本领域的技术人员为这个目的所选择的方式方法来进行。
所述泵壳体前模型的构成可以以每种由本领域的技术人员为构成第一部分区域和至少两个另外的部分区域的目的所选择的方式方法来进行。
在所述方法的一种优选的设计方案中,步骤c.包括成形过程,所述成形过程优选从包括平版印刷过程、注塑、切削加工、挤压或者这些方法中的至少两种方法的组合的组别中选出。
在平版印刷过程中,将一种或者多种材料的不同的层先后放在模具中。所述平版印刷过程优选相当于一层一层的丝网印刷方法。在丝网印刷方法中,将由尽可能形状稳定的材料、比如木料、金属、优选是钢、陶瓷或者塑料制成的、具有所选择的网眼尺寸的网筛布置到有待覆盖的物体上或者布置在有待覆盖的物体上方。通过喷嘴或者从容器中将用于施加或者覆盖的、比如以膏体或者粉末的形式出现的印刷材料施加到这个网筛上,并且用刮板通过所述网筛的网孔来进行挤压。在此,由于所述网筛中的图案而可能在不同的位置上施加不一样多的、用于施加或者覆盖的印刷材料。因此,通过所述网孔的几何形状和布置要么可以施加用于覆盖的印刷材料的、均匀的膜层,要么没有或者具有很少的用于施加的印刷材料的区域可以与具有很多用于施加的印刷材料的区域交替出现。优选将用于覆盖的印刷材料的、均匀的膜层转移到所述表面上。所述网目也可以通过相应所施加的材料(复印层、丝网印刷模板)部分地被封闭,使得所述印刷材料仅仅在所定义的、具有敞开的网目的区域中被转移到有待涂覆的表面上,用于就这样比如得到所限定的、像图案一样的结构。此外,也可以取代网筛而将较薄的、具有所定义的开口的膜层(漏板)用于转移印刷材料。通过用同一种材料或者也用不同的材料来重复这个过程这种方式,可以得到3D结构。
所述注塑或者也被称为注塑法,是一种用于至少一种材料的成形过程,用于得到成形的固体。本领域的技术人员从现有技术中知道不同的注塑法以及在注塑时所使用的模具和条件。所述注塑可以从包括多组分注塑、粉末注塑、注射压缩模塑、挤压注塑、负压注塑或者这些注塑方法中的至少两种方法的组合的组别中选出。
所述切削加工可以与每种其它的成形过程相组合。在进行切削加工时,可以通过切削加工辅助器件、比如钻头或者冲头的使用来结构化实心的本体。在进行结构化时,将材料的一部分切除。由此比如可以将实心的本体成形为空心体。比如,在所述泵壳体前模型构造为实心结构时可以通过朝所述泵壳体前模型中切削加工的方式来形成一个空腔。但是,所述切削加工也可以是在制造泵壳体或者壳体之后的加工步骤。作为所述切削加工的补充,也可以紧接在所述泵壳体的制造之后进行抛光。
在步骤c.中构成所述泵壳体前模型时,将用于形成第一部分区域的第一种材料与用于形成所述另外的部分区域的另一种材料相接触。所述接触优选以注塑的形式来进行,在进行注塑时首先将所述另一种材料喷射到由金属构成的模具中,并且随后将所述第一种材料喷射到所述模具中。所述第一种材料与所述另一种材料的量比优选相当于如上面结合所述按本发明的泵装置的第一主题所描述的那样的、在所述第一个部分区域中以及在所述另外的部分区域中的量比。此外,所述第一种材料和所述另一种材料可以包含添加剂。优选所述泵壳体前模型在所述接触之后已经具有所述泵壳体的形状。优选所述两种材料形成连续的形状。所述接触还可以包括一个或者多个另外的步骤。因此,可以将优选包含与所述前面所描述的按本发明的泵装置的第三部分区域一样的成分的第三种材料在所述第一种材料与所述另一种材料之间加入到所述泵壳体前模型中。
作为添加剂,可以选择每种由本领域的技术人员作为用于所述第一种材料的添加物所选择的物质。所述添加剂优选从包括水、分散剂、黏合剂或者这些材料中的至少两种材料的混合物的组别中选出。
所述分散剂优选包含至少一种有机物质。所述有机物质优选具有至少一种官能团。所述官能团可以是疏水的官能团或者亲水的官能团。所述官能团可以从包括氨基、羟酸基、硫酸基、磺酸基、醇基、多倍醇基、醚基或者这些官能团中的至少两种官能团的混合物的组别中选出。所述分散剂具有优选处于1到100的范围内或者优选处于2到50的范围内或者优选处于2到30的范围内的官能团。优选的分散剂可以在Byk-Chemie GmbH公司的商品名称DISPERBYK®和Zschimmer&Schwarz GmbH& Co KG公司的商品名称DOLAPIX CE下面得到。
所述黏合剂优选从包括甲基纤维素、热塑性聚合物、热固性聚合物和蜡或者这些材料中的至少两种材料的混合物的组别中选出。
所述甲基纤维素优选从包括羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟乙基甲基纤维素(HEMC)、乙基甲基纤维素(EMC)或者这些材料的混合物的组别中选出。所述甲基纤维素优选包含羟丙基甲基纤维素(HPMC)。此外,所述甲基纤维素相对于甲基纤维素的总重量优选包含处于80到100个重量百分点的范围内或者优选处于90到100个重量百分点的范围内或者优选处于95到100个重量百分点的范围内的羟丙基甲基纤维素。优选所述甲基纤维素相对于甲基纤维素的总重量具有处于20到40个重量百分点的范围内或者优选处于23到37个重量百分点的范围内或者优选处于25到35个重量百分点的范围内的-OCH3基的份额。此外,所述甲基纤维素相对于甲基纤维素的总重量具有处于1到12个重量百分点的范围内或者优选处于3到9个重量百分点的范围内或者优选处于4到8个重量百分点的范围内的-OC3H6OH基的份额。
所述热塑性聚合物可以从包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚酰胺(PA)、聚乳酸(PLA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚丙乙烯(PS)、 聚醚醚酮(PEEK)和聚氯乙烯(PVC)或者这些材料中的至少两种材料的混合物的组别中选出。所述热固性聚合物可以从包括氨基树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂或者这些材料中的至少两种材料的混合物的组别中选出。蜡是在40℃以上在没有分解的情况下熔化的碳氢化合物。其中也可以有聚酯、石蜡、聚乙烯或者由这些材料中的至少两种材料构成的共聚物。
所述第一种材料相对于所述第一种材料的总重量包含优选处于0.1到10个重量百分点的范围内或者优选处于0.2到8个重量百分点的范围内或者优选处于0.5到5个重量百分点的范围内的、前面提到的添加剂中的至少一种添加剂。
所述另一种材料相应地相对于所述另一种材料的总重量包含优选处于0.1到5个重量百分点的范围内或者优选处于0.2到2个重量百分点的范围内或者优选处于0.3到1个重量百分点的范围内的、前面提到的添加剂中的至少一种添加剂。
在步骤d.中对于所述泵壳体前模型的处理要么可以以每种任意的、由本领域的技术人员为了将所述泵壳体前模型加热到至少300℃的目的所选择的方式方法来进行。优选对于所述泵壳体前模型的处理的至少一部分以处于300到2500℃的范围内或者处于500到2000℃的范围内或者处于700到1800℃的范围内的温度来进行。在以提高了的温度处理所述泵壳体前模型时优选所述黏合剂的至少一部分逸出。在步骤d.中对所述泵壳体前模型进行处理时所使用的不同的温度分布可以来自于步骤c.。对于所述泵壳体前模型的处理比如可以在氧化的氛围中、在还原的氛围中或者在保护气体氛围的下面进行。氧化的氛围比如可以包含氧气、比如空气和/或氧气/空气混合气。还原的氛围比如可以包含氢气。保护氛围优选既不包含氧气也不包含氢气。用于保护氛围的实例是氮、氦、氩、氪或者其混合气。对于所述氛围的选择可能取决于有待处理的材料。本领域的技术人员知道合适地选择用于所提到的材料的氛围。也可以为不同的时间间隔优选先后选择不同的氛围的组合。
对于所述泵壳体前模型的处理要么可以在一个步骤中进行,要么可以优选在一个以上的步骤中进行。优选将所述泵壳体前模型在所述步骤d.的第一分步骤中加热到处于301到600℃的范围内或者优选处于350到550℃的范围内或者优选处于400到500℃的范围内的温度。所述处理步骤d.的这个第一分步骤可以在处于1到180min的范围内、优选处于10到120min的范围内或者优选处于20到100min的范围内的时间里进行。这个分步骤要么可以通过将来自步骤c.的泵壳体前模型加入到经过预热的氛围中这种方式来进行,要么可以通过以缓慢地逐步地或者连续地提高的程度来对所述泵壳体前模型进行加热这种方式来进行。在所述步骤d.的第一分步骤中对于所述泵壳体前模型的处理优选在一个步骤中以处于301到600℃的范围内的温度来进行。
在来自步骤d.的处理的、优选紧接在所述第一分步骤之后的第二分步骤中,将所述泵壳体前模型优选加热到处于800到2500℃的范围内或者优选处于1000到2000℃的范围内或者优选处于1100到1800℃的范围内的温度。这个分步骤也要么可以通过将来自所述步骤d.的第一分步骤的泵壳体前模型加入到经过预热的氛围中这种方式来进行,要么可以通过以缓慢地逐步地或者连续地提高的程度来对所述泵壳体前模型进行加热这种方式来进行。在所述步骤d.的第二分步骤中对于所述泵壳体前模型的处理优选在一个步骤中以处于800到2500℃的范围内的温度来进行。在第二分步骤中对于所述泵壳体前模型的处理在处于1到180min的范围内、优选处于10到120min的范围内或者优选处于20到100min的范围内的时间里进行。
所述泵壳体的、在制造过程之后的形状优选是连续的。这意味着,所述泵壳体除了所述出口和所述入口之外没有另外的开口或者出口或者其它的空隙。优选所述泵壳体具有笔直的外表面。在所述泵壳体的内表面上,在所述第一部分区域或者另外的部分区域中的至少一个部分区域中所述壁厚可以有变化。在所述泵壳体的至少一个点上提高所述壁厚,这可以用于将所述叶轮至少朝一个方向在其位置上保持在所述泵壳体中。所述壁厚的增厚在此要么已经可以在制造过程中进行,要么可以紧接在制造过程之后进行。作为补充方案或者替代方案,所述泵壳体可以具有颈缩处。
按本发明的泵装置可以通过以下步骤来得到:将叶轮装入到泵壳体中;围绕着所述泵壳体来布置具有线圈的电磁体;在将控制装置和电源、比如电池考虑在内的情况下制造电路。优选所述按本发明的泵装置被构件壳体所包围,并且所述泵壳体的另外的部分区域与所述构件壳体材料融合地连接。这比如可以沿着泵壳体和构件壳体的接触点通过钎焊连接来实施。
本发明的另一主题是一种可以根据前面所描述的按本发明的方法得到的、用于泵装置的泵壳体。
本发明的另一主题是一种壳体,该壳体至少部分地包围着一个内部区域,该壳体具有第一端部和第二端部,
其中,所述壳体的壁体在至少一个垂直于所述壳体的纵向伸长的平面中具有至少一个第一部分区域和至少一个另外的部分区域;
其中,所述至少一个第一部分区域相对于所述至少一个第一部分区域的总重量以至少60个重量百分点的程度包含至少一种非磁性的材料;
其中,所述至少一个另外的部分区域相对于所述至少一个另外的部分区域的总重量以至少41个重量百分点的程度包含至少一种铁磁的材料;
其中,所述平面中的至少一个另外的部分区域与所述平面中的至少一个第一个部分区域相邻,并且
其中,所述至少一个第一部分区域和所述至少一个另外的部分区域彼此材料融合地相连接。
所述壳体在其形状、其组成及其其它的设计结构方面与前面结合所述按本发明的泵装置已经描述的泵壳体相符。
在所述壳体的一种优选的设计方案中,在所述壳体中至少在所述壳体的一部分中设置了能够移动的元件。其它的优选的实施方式与所述按本发明的泵装置的、前面所描述的实施方式相符。
所述能够移动的元件可以从包括球体、柱体、气泡或者这些元件中的至少两种元件的组合的组别中选出。所述能够移动的元件优选具有一种与所述泵壳体的直径相符的形状。所述能够移动的元件的材料可以是每种由本领域的技术人员为此所使用的材料。优选所述能够移动的元件包含金属、聚合物、陶瓷或者这些材料的混合物。所述金属或者聚合物可以从如为所述用于所述泵壳体的第一部分区域所描述的那样的金属、聚合物或者陶瓷中选出。所述能够移动的元件可以用于:比如通过所述壳体中的流体流的变化在其在所述构件壳体中的位置中移动。在所述能够移动的元件的位置变化时,可以在线圈中打开电流并且借助于电流测量方法将其记录下来。
本发明的另一主题是一种泵装置,该泵装置包括可以按前面所描述的方法得到的、至少一个前面所描述的壳体或者一个泵壳体。
测量方法:
1. 确定维氏硬度(HV):
按照标准DIN EN ISO 6507-2006年三月确定了试验荷载和材料。使用了以下试验荷载和作用持续时间:1kg,15秒。试验温度为23℃±1℃。
2. 确定磁导率:按照标准ASTM A773/A773-01(2009年)确定了所述磁导率。
3. 确定生物相容性:
按照标准ISO 10993-4:2002确定所述生物相容性。
4. 确定密封的连接:
用氦泄漏测试和/或质谱测量计来实施泄漏测试。一种标准测量方法在标准Mil-STD-883G 方法1014中得到详细说明。最大允许的氦泄漏率在此根据有待检测的装置的、内部的容积来确定。根据在MIL-STD-883G 方法1014中在段落3.1中详细说明的方法并且在考虑到有待检测的装置的、在本发明的使用中出现的容积和空穴的情况下,所述最大允许的、用于按本发明的泵壳体的氦泄漏率为10-7atm*cm3/sec或者更小。这意味着,有待检测的装置(比如所述构件壳体和/或所述泵装置或者所述构件壳体连同所连接的泵壳体)具有小于1×10-7atm*cm3/sec或者更小的氦泄漏率。为了比较目的,也可以将所提到的氦泄漏率转换为等效的标准-空气-泄漏率。用于所述等效的标准-空气-泄漏率(Equivalent Standard AirLeak Rate)的定义和所述换算方式在标准ISO 3530中得到了说明。
5. 确定粗糙度:DIN EN ISO 4288。其它的参数说明:最大的探测针半径=2μm;测量距离=1.25mm;临界波长=250μm。
实例:
用于第一种材料的实例1
所述第一种材料包含45个重量百分点的、由Heraeus Precious Metals GmbH&Co.KG公司生产的、具有D50=50μm的颗粒大小的铂粉和45个重量百分点的、由CeramTech GmbH公司生产的、具有D90=2μm的颗粒大小的氧化铝(Al2O3)以及10个重量百分点的、可以在Zschimmer&Schwarz GmbH &Co,KG公司处得到的黏合剂METAWAX P-50。
用于另一种材料的实例2:
所述另一种材料包含由45个重量百分点的、由Heraeus Holding GmbH公司生产的Pt-Co-23材料和45个重量百分点的、可以在CeramTech GmbH公司处得到的氧化铝(Al2O3)以及10个重量百分点的、可以在Zschimmer&Schwarz GmbH &Co,KG公司处得到的黏合剂METAWAXP-50构成的混合物。
用于第一部分区域的实例3:
所述第一种材料包含50个重量百分点的、由Heraeus Precious Metals GmbH&Co.KG公司生产的铂粉和50个重量百分点的、由CeramTech GmbH公司生产的氧化铝(Al2O3)。
用于另外的部分区域的实例4:
所述另一种材料包含由50个重量百分点的、由Heraeus Holding GmbH公司生产的Pt-Co-23材料和50个重量百分点的、可以在CeramTech GmbH公司处得到的氧化铝(Al2O3)构成的混合物。
如果这里没有进行详细说明,那么所述材料的颗粒大小可以从产品数据页中得知,所述产品数据页可以在原材料供应商处获得并且经常随附在供货中。
按照所述按本发明的、用于制造泵壳体的方法,首先在容器中提供来自实例1的第一种材料。同样在容器中提供来自实例2的另一种材料。可以以交替的顺序将所述另一种材料的和第一种材料的粉末如在图5中所示出的那样加到模具中并且用冲头对其进行挤压。通过这种方式,得到一种泵壳体前模型,在炉中首先以400℃的温度对所述泵壳体前模型进行处理,并且随后以1700℃对其进行烧结,用于得到一种泵壳体,该泵壳体具有至少一个拥有按照实例3的组成的第一部分区域以及至少一个拥有来自实例4的组成的另外的部分区域。
附图说明
下面附图示出:
图1是按本发明的泵装置的示意图;
图2是用于制造按本发明的泵壳体的方法的示意图;
图3a-b是按本发明的、具有第一部分区域和另外的部分区域的泵壳体的示意图,所述第一部分区域和另外的部分区域直接彼此相邻地布置;并且
图4a-4b是按本发明的、具有第一部分区域和另外的部分区域的泵壳体的示意图,所述第一部分区域和另外的部分区域在通过第三部分区域隔开的情况下布置。
具体实施方式
在图1示意性地示出了一种泵装置10,该泵装置具有构造为管子的形式的泵壳体20以及构件壳体40。所述构件壳体40的外表面100尤其对于能够植入的泵装置10来说与身体相接触,并且因此优选构造为生物相容的结构。所述泵壳体20具有壁体21,该壁体包围着内部区域50。所述泵壳体20的、指向内部区域50的表面被称为面对的表面102。所述面对的表面102与流体相接触,并且因此尤其构造为对于能够植入的泵装置10来说优选生物相容的结构。在所述泵壳体20的内部区域50中有至少一个叶轮80,在这种情况下两个叶轮80处于所述泵壳体20中。所述泵壳体20在所述壁体21的中心处具有第一部分区域26。在同时通过开口23限定入口22的第一端部22处,,所述壁体21或者所述泵壳体20具有第一另外的部分区域28。在所述泵壳体20的对置的一侧上有所述另一个构造为出口24的形式的端部24,该端部包含所述另外的开口25。借助于所述叶轮80可以将流体沿着泵吸方向240从所述入口22朝所述出口24泵吸。在所述构件壳体40与所述泵壳体之间有另外的构件、比如电池120以及控制单元130。此外,在所述构件壳体40中有两个线圈32和32’。所述线圈32和32’要么可以围绕着所述至少两个另外的部分区域28、28’来布置,要么可以在所述构件壳体40中处于其它的位置上。所述两个另外的部分区域28、28’构造为从所述在其它方面为管状的泵壳体20中伸出的突起部。
在图2中示意性地示出了用于制造泵壳体的方法的流程。在步骤a.或者说a)200中提供第一种材料60。所述第一种材料60比如是由至少两种粉末构成的混合物。所述第一种材料包含来自实例1的组成。
所述另一种材料70以来自实例2的混合物的形式来提供。容器可以是具有筛滤出口的金属容器。优选所述粉末颗粒具有圆形的或者椭圆形的伸展度。所述颗粒大小说明D50意味着,所述微粒中的、不超过50%的部分大于所说明的直径。所述颗粒大小说明D90则意味着,所述微粒中的不超过90%的部分大于所说明的直径。所述颗粒大小可以用不同的方法来确定。优选所述颗粒大小借助于激光衍射、光学显微术、光学的单颗粒计数器或者这些方法中的至少两种方法的组合来确定。此外,优选根据对于图像的光学的单个测评借助于透射电子显微术(TEM)来确定所述颗粒大小以及颗粒大小分布。
在步骤c.或者说c)220中,由所述第一种材料60和所述另一种材料70来构成泵壳体前模型90。
所述步骤c.或者说c)200是两种备选方案,在构成所述泵壳体前模型90时可以根据这两种备选方案来进行处理。在所述步骤c.的第一种备选方案中,首先通过所述另一种材料70来构成一个另外的部分区域28。在此,借助于具有尺寸10mm*4mm*2mm并且具有50肖氏硬度的刮板硬度的聚四氟乙烯刮板将所述另一种材料70挤压到由氧化铝陶瓷构成的第一模具中。所述第一模具在一侧是敞开的。随后像为所述另一种材料所描述的那样,将所述第一种材料60挤压到另一个模具中。所述另一个模具也朝一侧是敞开的。用由优质钢制成的冲头在10千克的重量的压力下将所述第一种材料与所述另一种材料70压到一起。产生两个坯件,在Heraeus Holding GmbH公司的加热炉中以400℃的温度在10个小时的时间里对所述两个坯件进行处理。
随后,在所述模具的敞开的侧面上将所述两个坯件接合成一个泵壳体前模型90。在空气中以400℃的温度对所述泵壳体前模型进行处理。这种处理在Heraeus HoldingGmbH公司的加热炉中在60min的时间里进行。在这个处理步骤之后直接在相同的加热炉中以1700℃的温度在180min的时间里对所述泵壳体前模型90进行处理,其中,所述部分区域26、28烧结在一起并且产生泵壳体。在此产生由至少一个第一部分区域和至少由两个另外的部分区域构成的突起部所构成的、圆形的管子的形式的泵壳体。所述泵壳体的内直径为9mm。
在图3a中示出了如前面那样所制造的泵壳体20的横截面(在平面Q中)。所述管状的泵壳体20的核心通过第一部分区域26来构成,多个另外的部分区域28以及28’伸入到所述第一部分区域26中。所述另外的部分区域28和28’构成从所述泵壳体20朝所有四个空间方向伸出的突起部。所述内部区域50的表面、因此朝向所述内部区域50的表面102在这种实施方式中仅仅通过第一部分区域26来构成。
在图3b中同样示出了按本发明的泵壳体20的横截面(在平面Q中)。所述另外的部分区域28和28’的布置方式与图3a的另外的部分区域相同,并且朝所有四个空间方向从所述泵壳体的、管状的基体上向外伸出。与所述另外的部分区域28、28’不同的是,在图3b的实施方式中的、另外的部分区域28、28’被所述第一部分区域26所包围。从中产生以下结果:所述泵壳体20的整个外部的表面包含所述第一部分区域26。
在图4a中又示出了一种具有从所述泵壳体20的管状的基体中伸出的突起部的泵壳体20。在这里,所述另外的部分区域28和28’全部穿过所述泵壳体20的壁厚一直伸展到所述第一部分区域50。所述内部区域50因此在其所面对的表面102上不仅具有所述第一部分区域26的部分而且具有另外的部分区域28、28’的部分。所述第一部分区域26在此在所述入口22和出口24处伸出超过所述另外的部分区域28、28’。
图4b的实施方式具有所述第一部分区域26和另外的部分区域28、28’的、相同的形状和布置方式,其中的区别是,所述另外的部分区域28和28’在所述泵壳体20的圆周中交替。这引起以下结果:两种部分区域、也就是不仅至少一个第一部分区域26而且至少所述两个部分区域28、28’都在所述处于入口22处的第一开口23处并且在所述另一个处于出口24处的开口25处终止。
附图标记列表:
10. 泵装置
20. 壳体,泵壳体
21. 壁体
22. 第一端部/入口
23. 第一开口
24. 另外的端部/出口
25. 另外的开口
26、26’. 第一部分区域
28、28’. 另外的部分区域
32、32’. 线圈
40. 构件壳体
50. 内部区域
60. 第一种材料
70. 另一种材料
80. 叶轮
90. 前模型/泵壳体前模型
100. 外表面
102. 面对的表面
110. 电的构件
120. 电池
130. 控制单元
200. 步骤a./步骤a)
210. 步骤b./步骤b)
220. 步骤c./步骤c)
230. 步骤d./步骤d)
240. 泵吸方向
Q. 横截面平面
Claims (17)
1.泵装置(10),包括:
i)叶轮(80);
ii)包括壁体(21)的泵壳体(20),所述壁体(21)包围内部区域(50),所述泵壳体(20)具有入口(22)和出口(24);
其中,所述叶轮(80)被设置在所述泵壳体(20)的内部区域(50)中;
其中,所述泵壳体(20)的壁体(21)在至少一个垂直于所述泵壳体(20)的纵向伸长的平面(Q)中具有至少一个第一部分区域(26、26’)和至少两个另外的部分区域(28、28’);
其中,所述至少一个第一部分区域(26、26’)相对于所述至少一个第一部分区域(26、26’)的总重量以至少60个重量百分点的程度包含至少一种非磁性的材料;
其中,所述另外的部分区域(28、28’)相对于所述另外的部分区域(28、28’)的总重量以至少41个重量百分点的程度包含至少一种铁磁的材料;
其中,每个另外的部分区域(28、28’)在所述平面(Q)中与至少一个第一部分区域(26、26’)相邻;并且
其中,所述至少一个第一部分区域(26、26’)和所述另外的部分区域(28、28’)彼此材料融合地连接。
2.按权利要求1所述的泵装置(10),其中,每个另外的部分区域(28、28’)的至少一部分相应地被至少一个电线圈(32、32’)所包围。
3.按权利要求1或2所述的泵装置(10),其中,所述至少一个第一部分区域(26、26’)的非磁性的材料从包括金属陶瓷、氧化铝(Al2O3)、二氧化锆(ZrO2)、包含氧化铝的氧化锆(ATZ)、包含氧化锆的氧化铝(ZTA)、包含钇的氧化锆(Y-TZP)、氮化铝(AlN)、氧化镁(MgO)、压电陶瓷、氧化钡(Zr,Ti)、氧化钡(Ce,Ti)和钠-钾-铌酸盐、铂合金、钛合金、铌合金、钽合金、钼合金、优质钢(AlSl 304、AlSl 316L)或者这些材料中的至少两种材料的混合物的组别中选出。
4.按前述权利要求中任一项所述的泵装置(10),其中,所述至少一个第一部分区域(26、26’)相对于所述至少一个第一部分区域(26、26’)的总重量包含处于40到90个重量百分点的范围内的非磁性的金属。
5.按前述权利要求中任一项所述的泵装置(10),其中,所述另外的部分区域(28、28’)的、铁磁的材料从包括铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、二氧化铬(CrO2)、铁素体(Fe2O3)、铁合金、铁镍合金、铁硅合金、铁钴合金、镍合金、铝镍合金、钴合金、钴铂合金、钴铬合金、钕铁硼合金、钐钴合金或者这些材料中的至少两种材料的混合物的组别中选出。
6.按前述权利要求中任一项所述的泵装置(10),其中,所述至少两个另外的部分区域(28、28’)中的至少一个部分区域此外包含从陶瓷或者金属或者由其构成的混合物中选出的成分。
7.按前述权利要求中任一项所述的泵装置(10),其中,所述至少一个第一部分区域(26、26’)相对于所述第一部分区域(26、26’)的总重量具有小于10个重量百分点的磁性的金属。
8.按前述权利要求中任一项所述的泵装置(10),其中,所述泵壳体(20)具有处于0.1cm3到10cm3的范围内的体积。
9.按前述权利要求中任一项所述的泵装置(10),其中,所述泵装置具有构件壳体(40),该构件壳体与所述泵壳体(20)密封地连接。
10.按权利要求9所述的泵装置(10),其中,所述构件壳体(40)相对于该构件壳体(40)的总重量包含至少30个重量百分点的钛。
11.按前述权利要求中任一项所述的泵装置(10),其中,至少所述构件壳体(40)的外表面(100)和所述朝向泵壳体(20)的内部区域(50)的表面(102)是生物相容的。
12.用于制造泵壳体(20)的方法,包括以下步骤:
a)提供第一种材料(60);
b)提供另一种材料(70);
c)构成泵壳体前模型(90),
其中,所述泵壳体(20)的至少一个第一部分区域(26、26’)由所述第一种材料(60)构成,并且
其中,所述泵壳体(20)的至少两个另外的部分区域(28、28’)由所述另一种材料(70)构成;
d)以至少300℃的温度来对所述泵壳体前模型(90)进行处理。
13.按权利要求12所述的方法,其中,步骤c.包括成形过程,所述成形过程从包括平版印刷过程、注塑、切削加工、挤压或者这些方法中的至少两种方法的组合的组别中选出。
14.泵壳体,可以根据按权利要求12或者13中至少一项所述的方法得到。
15.壳体(20),包括壁体(21),所述壁体(21)包围内部区域(50),其中,所述壳体具有入口(22)和出口(24),
其中,所述壳体(20)的壁体在至少一个垂直于所述壳体(20)的纵向伸长的平面(Q)中具有至少一个第一部分区域(26、26’)和至少一个另外的部分区域(28、28’);
其中,所述至少一个第一部分区域(26、26’)相对于所述至少一个第一部分区域(26、26’)的总重量以至少60个重量百分点的程度包含至少一种非磁性的材料;
其中,所述至少一个另外的部分区域(28、28’)相对于所述至少一个另外的部分区域(28、28’)的总重量以至少41个重量百分点的程度包含至少一种铁磁的材料;
其中,所述至少一个处于所述平面(Q)中的另外的部分区域(28、28’)与所述至少一个处于所述平面(Q)中的第一部分区域(26、26’)相邻;并且
其中,所述至少一个第一部分区域(26、26’)和所述至少一个另外的部分区域(28、28’)彼此材料融合地连接。
16.按权利要求15所述的壳体(20),其中,在所述壳体(20)中至少在所述壳体(20)的一部分中设置了能够移动的元件。
17.泵装置(10),包括至少一个按权利要求15或者16所述的壳体(20)或者可以根据按权利要求12或者13中的至少一项所述的方法得到的壳体(20)。
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