CN106943638B - 血泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种血泵，所述血泵包括：轴向管状入口；叶轮，该叶轮至少部分地位于所述管状入口中并且包括叶片装置；切向室，该切向室与轴向入口相邻并且具有大致径向出口，其中所述切向室是螺旋室，其中所述螺旋室的轴向范围以每角度元朝向所述径向出口增大。

Description

血泵

本申请是国际申请日为2012年5月4日、申请号为201280033277.3(PCT/EP2012/002009)、发明名称为“血泵”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及血泵领域。

背景技术

这里和在下文中，血泵被理解为用于在人体或动物体内辅助或建立血流的泵，并且适于植入人或动物的胸腔区域并且位于心脏外部。通过左心室血泵(左心室辅助装置LVAD)，在左半心脏和血泵的进口之间以及在血泵的出口和从心脏分支的主动脉之间存在连接，用于辅助或建立通过身体的血液循环(体循环)。通过右心室血泵(RVAD)，在右半心脏与通向左、右肺动脉的肺动脉干之间存在连接(或者在RVAD与左肺动脉和/或右肺动脉之间存在直接连接)，用于辅助或建立通过肺的血液循环(肺循环)。血泵内的血液被引导通过为泵壳的一部分或者被设置在这种泵壳中的中空体。具有用于产生压力和由此引起的血流的叶片装置的回转叶轮被设置在中空体中。所谓的全人工心脏(TAH)泵包括左心室血泵和右心室血泵，用于辅助或建立完全血液循环。连接软管和连接管道以及可选的流动歧管被用于建立血泵和心脏或血管之间的上述连接。另外，至少一个电缆束对于能量供给是所需的并且可选地对于控制血泵是所需的，所述电缆束将血泵连接到能量存储器和可选地连接到控制单元。另选地，所述泵能够被经皮供应能量。

植入和使用这种血泵的一个主要问题是这种血泵和连接软管以及电缆束在靠近心脏的胸腔空间中的空间需求。

另一困难会在于破坏血细胞(溶血)的危险，这是由于血泵(特别是在叶轮的机械轴承处)沿血液流过血泵的方向收缩和突然变化、以及血泵内的高压力梯度造成的。为此目的在设计血泵时，常常用磁性轴承装置和/或流体动力轴承装置来代替叶轮的机械轴承。

在现有技术中已知许多血泵。在WO 2007/105842A1中公开了一种血泵，该血泵包括具有转子的叶轮，其中所述叶片以套筒的方式被放置在第一引导主体上。转子在这里和下文中均被理解为马达转子，即，马达的这样的部件，该部件在一些情况下被存储在叶轮的空腔中并且由磁体形成。泵还包括导轮。借助于磁性轴承，叶轮被径向支撑在引导主体上并且被轴向支撑在引导主体之间。

在US 6,015,272、US 6,244,834、US 6,447,265和US 6,447,266中均提出一种离心操作泵，该泵具有带中央套管或销的泵壳。具有与套管对应的孔的叶轮在该套筒上移动，其中叶轮或其毂的外形是锥形的。叶轮的叶片装置被附接到该锥形外表面并且影响主要离心操作抽运功率。在转子的内柱状表面和套管之间形成有血液间隙，在该血液间隙中形成二次流路。永磁体被用于在径向方向上支撑叶轮并且是主动调节磁体以在轴向方向上支撑叶轮。流体通过螺旋出口从泵排出。

US 5,370,509示出了一种血泵，其中引导主体在上游方向上成圆锥形地逐渐变细，并且在锥形引导主体上形成有叶片装置沿径向范围变化的叶轮。布置在引导主体内并且作用在布置于叶轮中的转子上的定子位于布置在下游的切向室的壁的附近以驱叶轮。由于锥形形状，因此使用也布置在泵壳中的另外的磁体来轴向及径向支撑。

在US 5,211,546中示出了另外的泵。在该方面该泵是轴向操作泵，在该轴向操作泵中，叶轮被放置在呈套筒形式的销状引导主体上。此外，经由导向叶片连接到围绕叶片的管的壁的导轮位于叶轮的上游及下游。导轮具有磁性轴承以改进叶轮的轴向支撑。

尽管初始命名的心脏泵偶尔已在实践上使用，但仍存在对高性能的、节省空间的泵的需要。

发明内容

本发明的目的是提出一种血泵，该血泵解决前述的问题并且提供了改进。

该目的根据本发明通过血泵来实现。

根据本发明的血泵包括轴向管状入口，该入口形成为中空体并且在该入口处邻接具有大体上径向出口的切向室。此外，存在引导主体，该引导主体沿轴向方向延伸并且连接到入口和/或切向室并且这样在流动过程中被保持成与轴向管状入口大体上同轴。在引导主体上支撑有叶轮，该叶轮的内表面面向引导主体并且其外表面远离引导主体。此外叶轮在其外表面上布置有叶片装置，使得流过管状入口的血液沿切向室的方向被轴向输送并且在切向室内被传送到径向出口。

此外，血泵包括与引导主体相关联的定子以及与叶轮相关联的转子，借助该转子来影响布置在引导主体上的叶轮的旋转。

根据本发明，引导主体的至少一个部分区域从切向室伸入入口中。由于所述部分区域还伸入管状入口中，因此可以减小切向室的尺寸并且叶轮和布置在叶轮上的叶片装置的部件或部分能够被移位到轴向管状入口中。这样，能够使血泵轴向长度缩短，这是因为叶轮不再必须被完全保持在切向室或螺旋室内。

此外，定子的传递力到转子上的至少一部分位于该部分区域中，使得切向室能够进一步以缩短的形式构成。由于定子的各部分不再必须被存储在切向室中，因此能够减小现有技术中已知的泵的螺旋室或切向室的相当大的外径，这是因为马达的驱动部件的各部分被移位到引导主体的部分区域中。此外，叶轮在引导主体上的配衡由于该布置而被显著简化。由于叶轮的一部分优选地被布置在引导主体上而使得布置在该叶轮上的转子能够由位于引导主体的所述部分区域中的定子的力传递部分驱动，并且特别是对于转子被布置在叶轮的在轴向方位位于中间处的部分中的情况，因此产生不平衡的较小扭矩被从定子传递到转子上。尤其是，叶轮在引导主体上的径向和轴向支撑由此被显著地简化。

由于根据本发明叶轮由流体动力径向轴承沿径向方向支撑，因此，与现有技术相比在部分区域、定子的力传递部分以及流体动力径向轴承的布置的相互作用中使得可以基本上简化设计。由于上述三个特征的协作，因此尤其是在叶轮的叶片装置的径向外侧可以不布置任何另外的驱动部件，即，尤其是在轴向管状入口的外表面上或者切向室的外表面上不布置任何另外的驱动部件。此外，切向室的轴向布置(即下游)的驱动部件或支撑部件不是必须的并且能够被省除。这样，血泵能够被以特别小的构造形状来制造，使得血泵的植入被简化。通常，泵操作被设定成使得处于径向出口处的压力比轴向入口处的压力大。

此外根据本发明可以省除布置在叶轮的上游的导轮。在该情况下，引导主体例如形成为销，该销从切向室伸入出口中并且叶轮被插在该销上。血泵的不同部件放置在一起因此也借此被简化，由此能够进一步避免组装误差并且简化血泵的质量管理。

在另一实施方式中，叶轮仅由优选地形成在该叶轮的内表面与引导主体的外表面之间的流体动力径向轴承沿径向方向径向支撑。

用于生产血泵所需要的部件的数量通过仅将径向轴承设计为流体动力轴承而被进一步减少。此外引导主体中的附加空间被释放(由于不需要径向支撑磁体)，这继而能应用于定子的力传递部件。能由定子产生的扭矩借此由于定子元件的较大尺寸而能够被增大。

在另一实施方式中，流体动力径向轴承由引导主体的外表面上和/或叶轮的内表面上的切口形成。

流体动力径向轴承通过叶轮的内表面或引导主体的外表面的对应通道能适合于血泵的性能谱。引导主体的外表面和叶轮的内表面之间的间隙宽度例如能够在20μm至200μm之间被选择。表面的切口或通道例如沿轴向方向从1mm延伸到20mm。血泵的性能谱在该方面应被理解为期望的血液传送量、血泵为此所需的转数(2000r.p.m至3500r.p.m)以及由此待被产生的血压。性能谱在该方面被选择为使得：泵适于在适应于生理条件的在0l/min至20l/min之间的稳定的、恒定容积流量内设定在从约5mmHg至约150mmHg的范围内的显著不同的血压值，并且该泵能够以此方式被用作RVAD和LVAD，并且适于构造例如整个心脏泵。

在另一实施方式中，流体动力径向轴承被设计为使得其包括两对或更多对叶轮的内表面部分以及与该内表面部分相对应的相应引导主体的外表面部分。这尤其意味着例如，引导主体的供布置定子的力传递部件的部分的直径大于或小于引导主体的由叶轮覆盖的剩余外表面部分。借此给出液力支撑的进一步改进，通过该改进适于期望的性能谱。

在另一实施方式中，叶轮和引导主体以这样的方式形成或者具有附加的部件，通过所述附加的部件在轴向方向上，即在引导主体的轴线方向上以及与其同轴地延伸的叶轮的轴线方向上，设置优选地被动磁性轴向轴承来进行轴向支撑。为了将叶轮保持在引导主体上，能够利用主动磁性控制来轴向定位或者能够使用例如由永磁体形成的被动轴向轴承。作为由必须存储在引导主体中以及叶轮中的永磁体提供的轴向支撑的另选方案，也能够通过定子和转子的相互作用来形成轴向磁性轴承，这是因为磁场也包括位于转子和定子之间的轴向分量。磁场尤其是还以轴向对中的方式在定子的磁轭(例如，叠片组)和转子的永磁体之间起作用。在该方面，马达的磁场的轴向分量被设定为使得由马达产生的轴向力对抗由流入的流体产生的力，或者马达磁场的轴向对中分量较大。由于附加的永磁体或者主动调节的磁体在该变形中不是轴向支撑所需的，因此，能够为马达提供更多的构造空间，或者能够节省构造空间并且泵的尺寸能够减小。

使用基于永磁体的轴向轴承是有利的，尤其是对于马达部件利用引导主体或叶轮内的构造空间，以将轴向轴承的可能必须的部件布置在定子的传递力的元件或转子的下游或上游。优选地，用于轴向支撑的部件特别是应被布置在叶轮的布置在上游的端部处以及引导主体的与其对应的部分以及叶轮的布置在下游的一侧上以及引导主体的与其对应的布置在下游的一侧上。由此已经获得具有相对弱的磁场的稳定的轴向支撑。根据现有技术，磁体被磁化以与引导主体的轴线或者引导主体的外表面的轴线或者叶轮的内表面的轴线同轴地进行轴向支撑。

为了允许血泵的简化制造，引导主体可具有中空空间，在该中空空间中布置有定子和定子的力传递部件。此外，能够设置例如用于轴向支撑的部件的另外的中空空间或者能存在单个的中空空间，在该单个的中空空间中布置有所有轴承和定子部件。血泵的制造由此被相当大地简化。

在另一实施方式中，引导主体与切向室的布置在下游的壁连接。引导主体由此作为套管通过切向室伸入管状入口中，并且不需要另外的导轮。由此带来的优点特别在于，除了其它作用之外为了定子的供电而必须被引入引导主体的电缆束通过切向室的布置在下游的壁被直接引导到引导主体中。在这里尤其是不需要复杂的和/或昂贵的设计来引导电缆通过支撑在入口处或者切向室的侧壁处的导轮叶。

切向室的空腔相对于叶轮优选地具有比率在1:2至1:7的轴向范围,比率优选地从1:3至1:4.5，即，叶轮比所述空腔的轴向范围要长。

在另一实施方式中，定子由绕组、线圈或类似物构成。绕组在该方面能够是产生高磁场密度的适当线圈。任何期望的相位数的分布绕组和齿线圈都是合适的。其它合适的线圈几何形状由本领域技术人员从现有技术得出。

为了附加地增大磁场强度并且因此为了确保改进的力传递，能够围绕优选地一个或多个铁氧体芯设计单独的绕组或者所有绕组，以便附加地利用在铁氧体芯中感应的磁场来驱动转子。用于定子的设计的对应布置在现有技术中被充分公知。

在另一实施方式中，叶轮在引导主体的伸入轴向管状入口中的至少部分区域中被制成为筒状护套形式。叶轮优选地不仅在该部分区域中构成为筒状护套的形式，而且在整个长度上都构成为筒状护套的形式。筒状护套在该方面尤其大体上被理解为直管，该直管的对称轴线与引导主体的轴线同轴地形成。

叶轮优选地包括中空空间，其中转子或者形成转子的元件被布置在该中空空间中。作为其另选方案，形成转子的部件能够利用形成叶轮的材料来成型。

转子优选地由至少一个交替磁化的永磁体环形成(优选地以大体上柱状形式)，而且能包括另外的这种永磁体环。也可以提供用于形成转子的另外的部件。交替磁化在这里应被理解为在所述部分区域中朝向引导主体的轴线被径向或直径引导或者远离该部分区域的轴线被径向或直径引导的磁化过程。例如，在双极马达中设置其中磁化远离轴线被径向或直径引导的永磁体段，或者设置其中磁化朝向轴线被引导的永磁体段。为了增大动力传送，在轴向方向上观察到能够布置多个这样的永磁体环；然而，单个永磁体环是优选的，该单个永磁体环具有在定子的轴向范围内延伸的轴向范围。

在一实施方式中，永磁体环由单件环形磁体构成，或者由多个相应地单独磁化的部分段形成。环形磁体在该方面应被理解为单件磁性材料环，该磁性材料首先被形成为环并且随后被磁化，即，环的不同部分随后被磁化。

如果永磁体环由多个段组成，即，由两个以上的段组成，则每单个段能首先被磁化并且那些段随后能被组装成环。在该方面，相邻的段均被交替地磁化。单独的段在该方面或者能够彼此接触，或者相邻的段能够彼此由间隔件间隔开。间隔件在该方面能够由例如顺磁性材料制造。

在另一实施方式中，叶轮被布置在引导主体上，使得叶轮的叶片装置既位于切向室内也位于入口中。由此可以确保血液通过管状入口的轴向传送并且因此确保血液以特别节省血液的方式传送到径向室或切向室或螺旋室中。也可以是螺旋状室。尽管该室在螺旋室的情况下从舌部朝向出口径向变宽，即，室的每个角段的容积由于径向加宽而增大，但室的每个角段的容积在螺旋状室的情况下也沿轴向方向增大。室当然也能够被选择为具有径向出口，该径向出口的每角段的容积(从舌部观看时)既沿径向方向增大也沿轴向方向增大，因此形成螺旋室与螺旋状室的组合。术语切向室在本申请中涵盖螺旋室与螺旋状室两者以及它们的组合。

仅在使血液已轴向前进之后，将其移动到切向室中，从所述切向室仅有一个单个出口(可选地也能想到多个出口)，从而节省血液的轴向传送与节省空间的径向出口结合。

切向室优选地具有至少一个舌部，但也能够包括多个舌部。舌部的数量尤其能够对应于叶轮的叶片的数量，以确保流体的特别有效且平缓的传送。这样的切向室例如被称为双螺旋室或多螺旋室。

在另一实施方式中，叶片装置构成为布置在外表面上的螺旋形件。螺旋叶片被构成为单头的或多头的，以实现血液的轴向推进。螺旋形件因此能够具有一个或多个(优选地为两个至六个)螺旋叶片，每个螺旋叶片均相对于旋转轴线绕叶轮部分地、完全地或者以多重形式延伸。叶片包括与叶轮的轴线接合的非零角，并且叶轮的传送效果能够经由该非零角设定。

在叶轮绕轴线旋转时，螺旋形件将轴向对准力传递到血液的与叶片相邻的体积部分。这样，血液借助螺旋形件被“推动”穿过管状入口。借助螺旋形件的在血液上的轴向推进力的传递已被证实在该方面对血液特别平缓。与此相反，径流泵的转子叶片大致平行于叶轮的旋转轴线对准，或者仅具有小的接合角。径流泵的转子叶片主要传递切向对准力；然而，将较低的轴向力传递到血液的与转子叶片相邻的体积部分。与转子叶片相邻的体积部分因此被设定成绕径流泵中的叶轮的旋转轴线的旋转运动，使得血液经由离心力被径向向外加速，并且通过出口被传送出泵之外。血液仅通过轴向抽吸效应来接收径流泵中的轴向推进力，这些径流泵也被称为离心泵，所述轴向抽吸效应由从泵出来的血液的流出而造成。相反地，在根据本发明的泵中，血液在泵内沿轴向方向至少部分地由螺旋形件“推动”。

螺旋形件优选地被设计为连续的。该螺旋形件优选地在叶轮的轴向范围(长度)的至少80％的范围内延伸，特别优选地在叶轮的轴向范围的至少90％的范围内延伸。然而，也能够设置为使得螺旋形件在叶轮的整个长度范围内延伸。这样，叶轮适于血液的特别平缓和低涡流的轴向推进。另外，螺旋形件的传送效应通过改变螺旋形件的接合角和/或螺旋形件的局部梯度K而被特别容易地改变。在螺旋形件的预定的轴向高度处测量的螺旋形件的局部梯度K在该方面通常被定义为在螺旋形件的公称高度处与螺旋形件相邻的无穷小的体积元的轴向位移ΔX除以无穷小的旋转角

的比，即，

所述轴向位移由叶轮旋转无穷小的旋转角

造成。螺旋形件的局部节距因此导致由螺旋形件造成的与该螺旋形件相邻的体积元的轴向位移，该局部节距在螺旋形件的预定轴向高度处测得，所述预定轴向高度是由叶轮的完全旋转造成的，即，H＝2πK。

在螺旋形件的总轴向范围内的该螺旋形件的局部节距优选地位于约0.5mm至20mm之间的范围内。这对应于在约3mm至130mm之间的局部节距。在另一改进中设置为使得螺旋形件在叶轮的流入侧(即，布置在上游)的局部梯度位于0.5mm至2mm之间。这对应于约3mm至13mm之间的局部节距。在叶轮的流出侧处的局部梯度达至3mm至20mm之间。这对应于约18mm至130mm之间的局部节距。还能够设置为使得螺旋形件的局部梯度和局部节距朝向叶轮的流出侧恒定地增大。

局部梯度在螺旋形件的总轴向范围内的平均被定义为平均梯度。与此类似，局部节距在螺旋形件的总轴向范围内的平均被定义为螺旋形件的平均节距。在优选实施方式中，平均梯度在1mm至5mm之间；这近似地对应于约6mm或约30mm的平均节距。

原则上，较大的梯度或者较小的接合角导致在血液上的较高的漩涡传递。除了由螺旋形件造成的血液的“向前推动”之外，根据本发明向血液施加漩涡(旋转能量)用于形成压力。因此在实施方式中设置为使得螺旋形件延伸达到血泵的切向室并且延伸到该切向室中。由于血液经由该切向室之外的出口切向地流出，因此血液的旋转能量除了血液的轴向流动能量之外也有效地用于压力增大。

螺旋形件的外轮廓优选地被设计为大体上筒形，即，螺旋形件的径向最大范围在该长度范围内保持恒定。相同地，叶轮的承载螺旋形件的护套表面也能够被设计上大体上筒形。此外，叶轮优选地在轴向方向上是长形的，并且具有优选地不大于叶轮的叶片装置的轴向范围的50％的最大直径，特别优选地不大于叶轮的轴向范围的30％的最大直径。借助叶轮的长形形状能够实现血泵的特别细长的构造形状。此外，以这样的方式，能够实现叶轮的螺旋叶片装置的特别长的轴向范围以特别均匀并且节省血液的方式轴向传送血液。

在另一改进中设置为使得叶片装置的最大径向范围，也就是叶片装置的最大高度小于叶轮的最大总半径的50％(垂直于旋转轴线所测量的并且包括叶片装置)，优选地小于最大总半径的30％。叶片装置的最大高度通常在1mm至4mm的范围内，特别优选地在2mm至3mm的范围内。

还能设置为使得叶片装置具有至少一个叶片，其中至少一个叶片的最大厚度(垂直于旋转轴线并且垂直于叶片装置的高度所测量的)小于叶轮的最大总范围(垂直于旋转轴线测量的并且包括叶片装置)的10％；叶片的最大厚度优选地总计小于最大总范围的5％。最大厚度通常在0.5mm至3mm之间的范围内，特别优选地在1mm至2mm之间的范围内。

在另一实施方式中设置为使得叶轮的内表面是筒形内表面，和/或叶轮的外表面同样是供布置叶片装置的筒形表面。

在该方面设置为使得叶轮具有大于叶片装置的轴向范围的50％的最大直径。由此实现在血液上的平缓的能量传递。

在另一实施方式中，叶片装置的最大径向范围小于叶轮的最大总半径(包括叶片装置)的50％。在该方面，叶片装置被从叶轮的外表面直到其径向边缘被测量。

在另一实施方式中，叶片装置被提供至少一个叶片，其中至少一个叶片的最大厚度小于叶轮的最大总范围的10％。在该方面，叶轮还能够指示螺旋截面。

由此确保对于血液的良好传送条件，并且使泵中的摩擦损失最小化。

叶轮的包括叶片装置的半径优选地总计小于管状入口的内径的100％，但大于内径的90％，以由此防止血液通过形成在入口的内径与叶片装置的外径之间的回流通道而回流。该回流通道优选地大体上或显著地无助于流体动力支撑，而是能够可选地被用作缓冲部件。血泵的另外的组合由本发明的其它方面形成。具体地提供以下的变形，其中，血泵固然不是必须具有流体动力径向轴承，但引导主体的至少部分区域仍伸入入口中并且定子的传递力到转子上的至少一个部分被布置在该部分区域中。由于叶轮在其外部径向直径处也能够通过入口的内径和叶轮的外径之间的间隙而被存储，因此本发明涵盖没有纯粹地流体动力径向轴承的构造。具体地对于本发明的另一变形，在该变形中，泵形成为不具有径向流体动力轴承或者能够具有另外的轴承，但引导主体的部分区域仍伸入入口中并且位于部分区域中的引导主体包括筒形引导主体的外表面，叶轮在外表面上形成为至少在部分截面中的筒状护套。通过这些实施方式已能够实现本发明的众多优点。

通常必须要提及的是，利用泵可以得到相对于市场上能买到的血泵的较小尺寸。由于定子被布置成向内设置在引导主体中并且包括转子的叶轮被支撑在引导主体上，因此轴向管状入口或者切向室或者螺旋室都不会利用马达或轴承的任何其它部件。由此相对于传统模型可以将入口的壁和切向室的壁形成得特别薄。

附图说明

通过下列实施方式对于本领域技术人员来说将清楚其它实施方式。应指出的是，不同实施方式的特征能够被彼此结合并且并不是实施方式的所有特征都必需使相应的实施方式与另一实施方式结合。示出有：

图1是贯穿根据本发明的泵的变形的纵剖视图；

图2是图1的泵的立体图；

图3a和图3b是图1的泵的螺旋室的变形；

图4是着重于引导主体的变形的纵剖视图；

图5a和图5b是贯穿用于根据本发明的泵的叶轮的变形的纵剖视图和截面图；

图6a和图6b是在通过马达的专有的流体动力径向轴承和轴向轴承的变形中贯穿根据本发明的泵的另一变形的纵剖视图；

图7a至图7c是螺旋室的变形；以及

图8是双螺旋室的变形。

具体实施方式

图1中以纵剖视图示出了泵1。该泵包括管2，该管2形成血泵的轴向管状入口。管2以下游连接到螺旋室3。管2的中空空间4在该方面延伸到螺旋室的空腔5中，该空腔5通向在图1未详细地示出的出口18。在该方面，管2的轴线6和出口的轴线夹着90°的角度。然而，原则上，45°与135°之间的角也是可行的。穿过空腔5延伸到管2的中空空间4中的引导主体8被布置在螺旋室的后壁7处。

引导主体8像套管一样延伸到中空空间4中，其中引导主体8大体上具有筒状护套的形式，除引导主体8的帽10未被叶轮9覆盖之外，在该筒状护套中，布置有中空空间11。操作性地连接到叶轮9的转子13并且影响叶轮9的旋转的血泵的马达的定子12位于中空空间11中。具有平行于轴线6的磁化的永磁体系统14布置在中空空间11中。永磁体系统14与布置在叶轮9中的永磁体系统15一起形成被动轴向轴承，该被动轴向防止叶轮9在引导主体8上轴向偏移。

为了在管2和螺旋室3之间建立精确配合的连接，管2具有轴环16，该轴环16的直径大于螺旋室的开口17的直径，从而该管不能被压下到螺旋室中的任何深度，但是轴环16相反地形成螺旋室3的外侧上的止动件。管2和螺旋室3之间的永久连接能够经由螺纹、通过焊接或通过粘结两个前述的元件而进行。尽管管2和螺旋室3在这里所示的该实施方式中被预制成仅随后被连接的两个相互分离的部件，但同样可以将具有材料连续性的入口连接到螺旋室3，使得管2的功能受借助材料连续性连接到螺旋室3的入口的影响。

在下面的图中将更详细地看到另外的细节。

在图2中示出了图1的泵的立体图。管2能够与轴环16一样能够被清楚地识别，通过轴环16，管2的布置在下游的端部被支撑在螺旋室3的布置在上游的壁上。在本实施例中，管2的外径被选择成使得其以精确配合的方式适于螺旋室3的开口17的内径。

在图2中，管和螺旋室3两者的壁的部分区域为了清楚显示而被省除，从而通过管2延伸到螺旋室3的空腔5中的叶轮9和空腔5的形状以及其出口18被示出。在当前实施方式中构成为贯通螺旋形件的叶片装置20能在叶轮9上在叶轮外表面19旁边被识别。关于螺旋形件的可行实施方式参照说明书的一般部分。

借助叶轮9的叶片装置20，血液在马达操作时沿方向E被从管2泵送到空腔5中，并且随后还由于流体速度的纵向分量而沿方向A通过出口18排出。在该方面方向E和A之间的角度α达到α＝90°，但也能够以α＝45°至α＝135°的间隔变化。在图1和图2中能够清楚地识别，除了螺旋室的后壁7之外(但经由引导主体8间接地)，在管或螺旋室的外壁处没有布置电驱动部件或轴承部件。轴向轴承和定子的所有部件都被容纳在引导主体8的中空空间11中，并且螺旋室3自身完全不具有电气部件。这大体上有助于结构的简化。

在图3a中示出了贯穿螺旋室3的截面，以更清楚地示出螺旋室3。后壁7包括开口21，该开口的直径大于待被引入的引导主体的外径。开口21的半径优选地被选择为使得限制开口的壁的内侧通过与任何引导主体的外径的精确配合而终止。径向出口18同样被清楚地识别。螺旋室优选地由诸如钛、陶瓷材料或涂覆塑料的生物相容材料制成。

在图3b中示出了螺旋室3的后壁的与图3a不同的视角。在该方面，示出了从螺旋室3上的管2的视图。能清楚地识别，螺旋室3的空腔5的半径r从舌部5’逆时针增大。一直增大直到进入出口18。除了螺旋室3，也示出了引导主体8，该引导主体具有内径r”。此外，能够识别叶轮9，具体地是接收转子的中空空间36(参见图5a)和具有不变的半径r’的叶片19装置。半径r’被选择为使得在管2的内径与叶片装置19的外径r’之间保持有间隙。这样使得能够以特别平缓的方式传送血液。

在图4中，示出了螺旋室3和被插入螺旋室3的后壁7中的引导主体8。能清楚地识别，引导主体的大部分，特别是部分8.1延伸到螺旋室之外，并且如图1中能看到的那样伸入到管2中。引导主体8的末端10被构成为圆形形式，以在血液传送中产生尽可能平缓的影响。

在中空空间11中定位有定子12，该定子12包括绕组23和24，绕组23和24绕相应的金属芯25和26布置。这些绕组是用铜线卷绕成的并且连接到配线27，因此能够影响布置在引导主体8上的叶轮9的运动。未被更详细地说明的控制单元S为此目的而设置并且影响从现有技术已知并且由绕组23和24产生的磁场的极性的对应颠倒。

空腔11一方面由末端10封闭，并且另一方面由盖28封闭。仅配线27伸出盖，所有另外的定子部件仅位于中空空间11中。

此外能识别，定子12的铁氧体芯25、26被布置在引导主体8中或者引导主体8的中空空间11中，使得定子的传递力的部件(即，铁氧体芯或绕组)的体积的90％以上不位于螺旋室3的空腔5中，而是相反地如能在图1中识别的伸入管2中。

同时能看到，定子除了配线27之外被布置在引导主体8的近似中间三分之一处(沿轴向方向，即，沿轴线6的方向观察)。定子12或者定子12的传递力的部件被布置在中空空间11中，使得定子也大体上布置在中空空间的从后壁7的内侧29直到中空空间11的布置在上游的端部30的中间三分之一处。这样做的原因是驱动部件大体上对称布置。对称布置通常影响对称径向力分布。

布置在中间三分之一处的定子因此影响在相对于叶轮的长度对称的马达的转子和定子之间的径向力的分布。

尽管永磁体在图1的泵的变形中被绘制出用于轴向支撑，但是如果轴向支撑受到定子和转子的影响则这些永磁体不是必需的。图4中的相应地示出的实施方式(还参见图5a和图6)因此也能够在相应地没有永磁体系统14和15的情况下形成。

与图4中的变形形成对比，当然也可以将轴向轴承布置在引导主体的中间三分之一处并且将定子布置在引导主体的前三分之一处或后三分之一处或者引导主体的前三分之一和后三分之一两者处。然而，绕组的配线和控制由此变得更复杂。

下面将更详细地描述图5a和图5b中的叶轮。叶轮9由向内布置的圆筒31和向外布置的圆筒32构成，其中向外布置的圆筒32的外侧形成外表面33并且向内布置的圆筒31的内侧形成内表面34。向内布置的圆筒31和向外布置的圆筒32两者都具有与所绘制出的轴线6同轴的圆筒轴线。

向内布置的圆筒31在其布置在下游的端部35处具有轴环，该轴环的宽度为r”’。该宽度对形成在向内布置的圆筒和向外布置的圆筒之间的中空空间36的容积负责。形成为具有四个段的单个永磁体环31的转子13位于该中空空间中，并且这些段被交替地径向指向外或径向指向外地极化。永磁体环37有肋于叶轮9在引导主体8上的轴向支撑，这是因为形成在转子13和定子之间的磁场的轴向分量抵抗由于存在于切向室与轴向入口之间的流体压力差而形成的轴向偏移。

在制造叶轮9时，首先，将转子13(并且最初如果存在则永磁体15)推到向内布置的圆筒31上，并且将该结合件连接到向外布置的圆筒32上且随后由环状盖38封闭。接着，将叶轮9(或者叶轮的另一变形)引入管2中或者将引导主体推入叶轮的开口中。

在本实施例中将转子13的位置选择为使得转子13大体上被布置成与引导主体8的定子13轴向正相对。转子13与定子12之间耦合的力因此能够形成最可行的效率。

在本实施例中，这意味着转子13被布置在叶轮中，使得其在叶轮9被驱动时完全位于管2的中空空间4内。然而，转子的各个部分当然也能被布置在叶轮9的中空空间36中，使得其至少部分地延伸到螺旋室3的空腔5中。

在图5b中示出了转子13的截面，其中具体地由单独的磁化段形成的分段的永磁体环37可见。永磁体环具有交替地被不同地磁化的段39、40、41和42，其中段39和41被径向地或直径向内极化，并且段40和42被径向地或者直径向外极化。利用这里示出的永久环37，马达可以进行四极操作。单独的段39至42均具有多于0.5T的有效剩磁。为了改进耦合，通常能够使用具有多于0.5T、1T、1.2T或者1.4T的剩磁值的段。

参照图6a和图6b将更详细地查看另一个泵变形并且通常为叶轮9在引导主体8上的支撑。

能清楚地识别，在图6的泵变形中没有设置附加的轴向轴承元件。轴向支撑件在该变形中通过定子和转子之间的相互作用而被影响，其中耦合磁场的轴向分量对抗从销推动叶轮的力。该力大体上由永磁性环相对于定子磁轭的被动轴向对中作用而形成的。该力能够借助合适的措施，例如，定子的开槽的倾斜或者通过转子的倾斜极化来增大。除了缺乏轴向轴承磁性元件，图6的泵的结构大体上与图1的泵结构相当。

引导主体8的外表面43由具有几百微米的径向宽度的间隙与叶轮9的内表面34分离开。表面43和表面34在该方面都能够具有切口，使得当叶轮被设定成借助马达而旋转时在这两个表面之间形成流体动力轴承。未设置其它的径向轴承，例如，磁性径向轴承；也没有设置布置在叶轮的径向外侧的其它驱动部件或轴承部件。

参照图5a能够看到，在引导主体呈筒状护套的形式的情况下并且在叶轮9呈圆筒的形式的情况下，两个元件也能够被完全存储在螺旋室中。为此，例如，与径流泵类似的叶片装置能够被交替地设置。相对于商业模式的优点在于叶轮或叶轮的转子和引导主体的定子之间的耦合的力由于相互平行地延伸的表面而被最大化，并且叶轮的支撑特别简单。用于制造血泵的成本由此能够被显著降低。此外还可以在引导主体中存储例如附加的径向磁性轴承。在该方面这能够完全或者部分地取代表面34和43之间的被形成为纯粹的流体动力轴承的轴承。

在图6a中能清楚地识别，定子12布置在引导主体8的部分区域8.2中，其中部分区域8.2的90％以上都位于螺旋室3之外。不仅表面34和43之间的间隙因此导致与管2相互作用，而且叶轮9的叶片装置20的径向边缘与管2的内壁的径向边缘之间的间隙也与管2相互作用。由此能够在对应的尺寸上设置缓冲构件。然而，在本变形中，间隙基本上有助于流体动力支撑。

从图6b能看到纯粹的流体动力轴承的另一变形。引导主体45相对于位于边缘处的区域47和48在其中间部46具有较小的直径。对于所有三个区域46至48共同的是，它们都与轴线6同轴地形成。引导主体45的被叶轮9覆盖的部分48的表面49与表面34的相对布置的部分50一起形成流体动力径向轴承的第一部分。与此类似，在部分47的表面51和与该表面相对布置的部分表面52之间形成有流体动力径向轴承的另一部分。中间部分46与和该中间部分相对布置的部分表面53也能够是流体动力径向轴承的一部分。在当前情况下，部分表面53和中间部分46彼此间隔开，从而它们不会有助于(或者不显著地有助于)流体动力支承，这是因为在泵操作中不中断的径向支承公认地是艰难的，但在能量上不那么有利。流体动力径向轴承包括多个柱状表面，这些柱状表面彼此相邻并且确保叶轮在引导主体45上的稳定行进。

在图7中以示例的方式示出了螺旋室。在图7a中从后侧示出了螺旋室53，并且在图7b中从前侧示出了该螺旋室53，具体地是沿着图7a的螺旋室的截面III从前侧示出。

在图7a中能清楚地识别，螺旋室53的空腔或室的轴向延伸部54以每角度元Δβ朝向径向出口55顺时针连续增大。如参照图7b能识别的，径向延伸部56不会在实心板57与向外限制螺旋室53的边缘58之间增大，而是相反地保持恒定。仅空腔59的轴向延伸部从图7b中的舌部60变化，从而以每角度元Δβ逆时针行进。通过螺旋室53可以进行特别平缓的血液传送。在板57上布置有用于接收叶轮的套管。该套管在图7c中示出，在该图7c中，叶轮61被推在销或套管62上，其中销62被安装在板57上。此外还能识别，形成为螺旋形件的叶片装置具有两个叶片63、64，这两个叶片的节距沿轴向方向变化。诸如图1中的帽未被放置在销上或者还未被放置在销上。

在图8中，示出了双螺旋室的变形的截面图，该双螺旋室能够被用作根据本发明的泵、具有向外布置的定子的泵(如PCT/EP2010/006863或US 61/258,932所示的或者如独立发明)的切向室(这还应于下面所述的N重室)。双螺旋室65包括两个舌部66、67，这两个舌部分别影响两个流路68和69。这些流路在舌部67的端部70处彼此相通并且从出口挣出。具有两个叶片的叶轮在组装状态下延伸通过面向轴向入口的绘制开口71，所述两个叶片在叶轮上均相对于彼此端部偏移180°。在图7c中示出了示例性叶轮。与叶轮的叶片装置对应地，舌部67和67分别被布置成使得它们彼此偏移180°。当舌部66被叶片63扫过时，相对布置的舌部67同时被对应的叶片64扫过。两个流路68和69分别以该方式来形成。通过双螺旋室得到特别平缓的血液传送和平滑行进。与这里所示的双螺旋室类似，能同样使用三重或N重螺旋室，它们的舌部优选地彼此具有约120°/N或约360°/N的偏移，并且不同的流路至少朝向出口结合。因此叶轮优选地具有对应数量的叶片。

必须指出的是，在这一点上，尽管在当前实施方式中仅示出了筒状引导主体和筒状叶轮，但原则上也可以使用截锥护套状叶轮和截锥引导主体。然而，在该方面必须注意的是，叶轮在引导主体上的支撑由以下流体动力轴承形成，该流体动力轴承可选地也通过叶片装置的径向限制和引导主体与叶轮伸入其中的管的内壁呈现。

本发明的另外的变形对本领域技术人员是显而易见的。

与根据现有技术的其中定子被径向布置在转子内部的血泵相比，根据本发明的泵中的几何条件更有利，这是因为壳体和转子两者都能以小的构造和较低质量来设计。为此可行的是，轴向管状入口具有不变的截面，即，截面的形状是均匀的(例如圆形的)并且还可行的是，该入口的内截面表面沿着血流从毂开始相对于形状和截面积具有不变的截面(也就是说，例如，参照图1，在引导主体8的末端处开始，直到过渡到切向室)。

另外必须说明的是，转子的内表面是筒状的和/或转子的外表面是筒状的。用于血液传送的螺旋形件因此附接在外筒状表面上。

在该方面，入口优选地设置在以下区域，在该区域中，入口以不变的截面(即，例如，以不变的内管直径)径向围绕螺旋形件。

可选地，从入口朝向切向室存在突然的截面扩大，其中螺旋形件被径向包含在该过渡的区域中。这意味着具有不变截面积的入口和与其紧邻的切向室均径向包围附接到转子的外表面的螺旋形件。

此外必须强调的是，转子相对于引导主体的轴向安置或轴向定位仅由磁性径向支撑件来进行(可选地由轴向流体动力轴承来补充)。这意味着不必提供楔形表面或锥形表面，这样的表面抵抗转子的由于流体所施加的压力或者螺旋形件的传送压力而进行的轴向移位。

转子的螺旋形件/叶片装置的包络面也优选地具有筒状护套的形式。在其中具有不变截面的入口(该入口被插在切向室的前方)包围转子的这样的区域中，转子的外表面或者螺旋形件/叶片装置的包络面能够/应该具有筒状形状。

能够对这些特征进行补充/改变，例如使得在例外情况下设置附加的磁性轴承来用于轴向固定。

Claims (10)

1.一种血泵，所述血泵包括：

轴向管状入口；

叶轮，该叶轮被配置为能围绕所述叶轮的旋转轴线旋转，其中所述叶轮至少部分地位于所述管状入口中并且包括叶片装置，所述叶片装置被配置为沿着所述叶片装置在与所述旋转轴线平行的轴向方向上而不在径向方向上传送血液；

切向室，该切向室与所述管状入口相邻并且具有大致径向出口，其中所述切向室是螺旋室，其中所述螺旋室的轴向范围以每角度元朝向所述径向出口增大。

2.根据权利要求1所述的血泵，其中，所述螺旋室的轴向范围以每角度元朝向所述径向出口连续增大。

3.根据前述权利要求中任一项所述的血泵，其中，一板与所述螺旋室的边缘之间的径向范围保持基本恒定。

4.根据权利要求3所述的血泵，其中，所述边缘向外限制所述螺旋室。

5.根据权利要求3所述的血泵，其中，所述板包括用于接收所述血泵的所述叶轮的套管或销。

6.根据权利要求5所述的血泵，其中，一帽被放置在所述套管或销上。

7.根据权利要求5或6所述的血泵，其中，所述叶轮被推在套管或销上。

8.根据权利要求1所述的血泵，其中，所述管状入口包括轴环，所述轴环的直径大于所述螺旋室的开口的直径以接收所述螺旋室，使得所述轴环形成所述螺旋室的外表面上的止动件。

9.根据权利要求1所述的血泵，其中，所述螺旋室包括至少两个舌部，所述至少两个舌部影响至少两个对应的流路。

10.根据权利要求1所述的血泵，其中，在所述管状入口与所述螺旋室之间发生截面扩大。

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