CN107405435B - 血液泵 - Google Patents

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Abstract

一种血液泵(1)，包括具有由通路(7)连接的血流入口(5)和血流出口(6)的泵壳体(2)，以及布置在所述泵壳体(2)中以绕旋转轴线(9)可旋转的叶轮(3)。叶轮(2)设置有叶片(4)，叶片(4)的尺寸和形状设计成将血液沿通路(7)从血流入口(5)输送到血流出口(6)，叶轮(3)通过至少一个轴承(10，20)可旋转地支撑在泵壳体(2)中。叶轮(3)的表面面向泵壳体(2)的表面，泵壳体(2)的所述表面通过间隙(31)与叶轮(3)的所述表面间隔开，间隙(31)在间隙转换点(36)处与通路(7)流体连通。为了冲洗间隙，至少一个冲洗通道(30)延伸通过叶轮(3)，并经由第一开口(34)与通路(7)流体连通，经由第二开口(35)与间隙(31)流体连通。冲洗通道(30)的第一开口(34)布置在叶轮(3)中的在血液泵(1)的操作期间与间隙转换点(36)相比处于更高压力下的区域中，以导致从第一开口(34)通过冲洗通道(30)和间隙(31)到间隙转换点(36)的血液流动。

Description

血液泵
背景技术
本发明涉及待被植入患者以支撑患者的心脏的血液泵。特别地，血液泵可以被用作“通向治愈的桥梁”的装置，血液泵借此暂时性地支撑患者的心脏，直到患者的心脏已被充分治愈。
不同类型的血液泵是公知的，诸如轴向血液泵、离心血液泵或血液流动是由轴向力和径向力两者导致的混合式血液泵。血液泵可以借助于导管被插入诸如主动脉的患者的血管中，或可以被设置在胸腔中。血液泵通常包括具有由通路连接的血流入口和血流出口的泵壳体。为了导致沿所述通路从血流入口到血流出口的血液流动，叶轮被可旋转地支撑在泵壳体内，并且叶轮设置有用于输送血液的叶片。
叶轮借助于至少一个轴承被支撑在泵壳体内，根据血液泵的预期用途，例如血液泵预期仅用于短期使用(几小时或几天)还是用于长期使用(几周或几年)，所述至少一个轴承可以具有不同类型。多种轴承是公知的，诸如接触型轴承和非接触型轴承。在非接触型轴承中，轴承表面不相互接触，例如在磁性轴承中，轴承表面由于排斥磁性力而“悬浮”。总地，接触型轴承可以包括所有类型的轴承，其中轴承表面可以在泵的操作期间的任何时候(即，始终或间歇地)至少部分地接触，例如在滑动轴承、枢转轴承、流体动压轴承、静压轴承、滚珠轴承等、或其任意组合中。特别地，接触型轴承可以是“血液浸没轴承”，其中轴承表面具有血液接触。接触型轴承可以在使用期间加热并受到由在泵的操作期间，旋转轴承表面和静止轴承表面之间的接触而导致的机械磨损。期望向轴承提供冷却流体，诸如血液本身。在非接触型轴承中，轴承表面没有物理接触，但通过间隙间隔开，而间隙与通路或其他流体供应流体连通。同样地，在叶轮和泵壳体之间的其他间隙应被冲洗以避免血液凝固及血凝块，例如在叶轮的下游前表面处。
在美国专利2011/0238172 A1中示例性地公开了用于清洗在血液泵内的间隙或轴承表面的布置。冲洗通道延伸通过叶轮，并经由第一开口与通路流体连通，经由第二开口与间隙流体连通。在压力沿下游方向沿叶轮增加的泵壳体中的压力分布导致通过间隙和冲洗通道的血液流动，血液在叶轮的下游末端处进入间隙，并且流动通过冲洗通道，朝向通路中压力更低的区域流动。这种冲洗流动具有依赖叶轮的旋转速度的缺点，因为必须产生压力差以导致血液流动。诸如离心力和由于冲洗流动的向后方向的反向力的其他作用力同样必须克服。在美国专利2011/0238172A1中公开的另一个实施方式中，叶轮由流体动压轴承支撑在泵壳体中，冲洗通道的流入开口设置在叶轮的上游端处。位于叶轮的下游端的次级叶片设置成导致沿从低压力区域到高压力区域的方向通过冲洗通道和间隙的冲洗流动。
发明内容
因此，本发明的初始目的是提供一种血液泵，其中可以有效避免在血液泵的旋转部分和静止部分之间的间隙中，特别是在轴承的静止部分和旋转部分之间或在叶轮和泵壳体之间的间隙中的血液流动停滞、血液凝固和血凝块，特别地，这种效果独立于泵的旋转速度或操作状态。本发明的进一步目的是提供一种可以有效冲洗其中的间隙的血液泵。本发明的进一步目的还在于提供一种允许有效冷却接触型轴承的血液泵。
根据本发明，通过具有独立权利要求1的特征的血液泵获得所述初始目的。本发明的优选实施方式和进一步开发在权利要求1之上的从属权利要求中指定。
类似于公知的血液泵，根据本发明的血液泵包括具有由通路连接的血流入口和血流出口的泵壳体。泵壳体可以被理解为构成血液泵的全部静止部分。叶轮或转子布置在所述泵壳体中以绕旋转轴线可旋转，旋转轴线可以是叶轮的纵向轴线，其中叶轮设置有叶片，叶片的尺寸和形状设计成将血液沿通路从血流入口输送到血流出口。至少一个轴承设置成可旋转地支撑叶轮。叶轮的表面面向泵壳体的表面，泵壳体的所述表面通过间隙与叶轮的所述表面间隔开，其中，间隙在间隙转换点处与通路流体连通。为了能够冲洗间隙，至少一个冲洗通道延伸通过叶轮，并经由第一开口与通路流体连通，经由第二开口与间隙流体连通。
与公知的血液泵相反，冲洗通道的第一开口布置在叶轮中的在血液泵的操作期间与间隙转换点相比处于更高压力下的区域中，以导致从第一开口通过冲洗通道和间隙到间隙转换点的血液流动。换句话说，冲洗流动被沿“向前”方向，也就是说，被沿朝向泵壳体的血流出口的方向引导，因为冲洗通道的第一开口，即冲洗通道的流入开口，处于叶轮的高压区域中，而间隙转换点处于，例如，叶轮中压力更低的下游侧处。因此，通过利用在血液泵的操作期间发生的这一压力差，特别是冲洗通道内的局部压力梯度，可以产生向前的冲洗流动。这具有以下优点：必需的压力差在泵的操作期间的任何时候均存在，这种存在独立于旋转速度和操作状态(例如，加载前、加载后、初始向前流动的量级)，特别地，在操作的一开始，在叶轮旋转开始并且旋转速度低，特别是低于血液泵的设计速度时同样存在。相反地，在公知的血液泵中，冲洗流动被沿“向后”方向引导，需要花费时间建立压力差，而在这段时间中，冲洗流动缓慢或可能静止。这可能在间隙中或在冲洗通道中或在两者中同时导致血液凝固和血凝块。此外，向后的流动必须克服由流动的主方向导致的作用力，这同样可以导致冲洗流动的静止，因此导致血液凝固和血凝块。根据本发明，特别地，利用了在泵的操作期间泵壳体内的压力分布，冲洗流动在血液泵的操作期间自始至终均沿“向前”方向。如在下文中更详细描述的那样，这一流动可以通过次级泵进一步增强。然而，将认识到，这样的次级泵对于本发明的功能不是必需的。
在优选实施方式中，冲洗通道的第一开口可以设置在叶轮的下游二分之一中。在泵的操作期间，压力沿叶轮的长度增加，特别是在设置有叶轮的叶片的区域中。因此，在叶轮的下游二分之一中，存在比在叶轮的上游二分之一中更高的压力。根据本发明，在冲洗通道的第一开口处的高压力，更具体地，比在间隙转换点处的压力更高的压力是必要的，因此，优选地将第一开口设置在叶轮的下游二分之一中。更优选地，第一开口可以设置在叶轮的下游三分之一、下游四分之一或下游五分之一中。特别地，有利的是，将第一开口设置成尽可能靠近叶轮的下游末端，例如设置在叶轮的长度沿下游方向的最后10％中。
就压力分布而言，冲洗通道的第一开口优选设置在叶轮的一个区域中，在血液泵的操作期间，所述区域的压力大于相对于沿通路中设置有叶轮的长度的压力分布的平均压力，更优选地，所述压力基本上为最大压力。冲洗通道的第一开口和间隙转换点之间的高压力差改善从冲洗通道的第一开口到间隙转换点的冲洗流动。
为了进一步改善冲洗流动，叶片可以被具体地成形以支持泵内的前述压力分布，特别是在冲洗通道的第一开口处产生高压力。通过设置与冲洗通道可操作地关联，并用于通过冲洗通道朝向间隙转换点泵送血液的次级泵可以进一步改善冲洗流动。次级泵可以至少部分地由所述至少一个冲洗通道形成，其中冲洗通道沿具有至少一个切向部分的方向延伸通过叶轮。换句话说，次级泵可以至少部分地由所述至少一个冲洗通道本身特别地形成，所述至少一个冲洗通道的尺寸、形状和布置可以设计成通过冲洗通道朝向轴承泵送血液。由此，冲洗流动可以被称为主动冲洗流动。
主动冲洗流动对于冷却接触型轴承或“血液浸没轴承”是尤其有用的，因为与不带有次级泵的泵相比，输送到轴承以冲洗和冷却轴承的血液量增加了。通过有效地从轴承表面散热可以进一步改善轴承的冷却。为了这个目的，轴承可以包括可以比例如陶瓷或铝更好地散热的高导热材料，诸如不锈钢。有利的是，设置具有至少两个部件的轴承，特别是设置轴承表面由诸如陶瓷的光滑耐磨材料制成，例如，以陶瓷盖的形式提供，而轴承中远离轴承表面的一部分由诸如不锈钢的高导热材料构成的轴承。
在一个实施方式中，冲洗通道可以线性地延伸通过叶轮并相对于旋转轴线偏离。特别地，冲洗通道可以沿平行于旋转轴线的平面延伸。通过提供具有相对于旋转轴线偏离，即不与旋转轴线重合的线性的冲洗通道的布置，可以导致通过冲洗通道的主动冲洗流动。
在另一个实施方式中，冲洗通道可以是弯曲的并从第一开口沿绕旋转轴线的方向，特别地，沿螺旋形状延伸。螺旋形状可被理解为沿绕旋转轴线的方向的任何长度的任何弯曲的、螺旋的、螺线形的或以其他方式弯曲的形状。这样的形状是有利的，因为它可以支持主动冲洗流动。
优选地，冲洗通道从第一开口相对于叶轮的表面以一定角度沿与旋转方向相反的周向方向延伸。特别地，与垂直于叶轮的表面延伸的冲洗通道相反，成角度的流入开口促进血液进入冲洗通道并增加通过冲洗通道的流量。这一效果可以通过选择合适的角度来进一步提升。例如，所述角度可以小于20°，优选地小于15°，更优选地小于10°。冲洗通道可以从第一开口相对于叶轮的表面沿基本上切向方向延伸，换句话说，相对于叶轮表面以非常小的角度延伸。然而，重要的是，所述角度是在与旋转方向相反的周向方向上的，换句话说，重要的是，与冲洗通道沿垂直于叶轮表面的布置相比，第一开口沿旋转方向开口以增加流动通过冲洗通道的血液量。
在一个实施方式中，第二开口和旋转轴线之间的距离小于或等于第一开口和旋转轴线之间的距离。换句话说，在下游方向上，冲洗通道沿朝向旋转轴线的方向延伸。优选地，为了降低冲洗通道内的冲洗流动必须克服的离心力，第一开口和旋转轴线之间的距离应该尽可能小。换句话说，第一开口和第二开口之间沿径向向内方向的距离应该尽可能小。进一步优选地，旋转轴线和第一开口之间的距离远远小于旋转轴线和间隙转换点之间的距离，例如，旋转轴线和第一开口之间的距离小于旋转轴线和间隙转换点之间的距离的一半(50％)或者不到一半，小于旋转轴线和间隙转换点之间的距离的不到40％或者甚至不到30％。与轴向血液泵或混合型血液泵相比，在离心血液泵中可以改善这种布置，即可以增加第一开口和间隙转换点之间的距离。
叶轮可以包括沿旋转轴线延伸并容纳轴承的中央开口，其中，第二开口与中央开口流体连通。此外，冲洗通道在第二开口处被基本上沿径向方向朝向旋转轴线引导。这可以改善轴承的清洗，从而改善轴承的冷却。
优选地，冲洗通道的第一开口相对于旋转方向在叶片的向前侧(总地被称为叶片的正压力侧)上设置成邻近叶轮的叶片中的一个。在这个区域中，压力更高，特别是与在叶片的向后侧(总地被称为叶片的负压力侧)上的区域相比，这使得可以改善通过冲洗通道的冲洗流动。在一个实施方式中，第一开口可以设置在叶片的向前侧上，而第二开口可以设置在叶片的向后侧上，也就是说，两个开口均设置在叶轮的径向外表面上，并且冲洗通道在叶片下方延伸并延伸穿过叶片。在另一个实施方式中，冲洗通道可以在叶片内延伸，借此第一开口设置在叶片的向前侧上，并且第二开口设置在叶片中，特别地，设置在叶片的径向外边缘上。应该理解的是，冲洗通道与待被冲洗的区域流体连通。
正如所解释的，通过冲洗通道通过叶轮的特定布置，例如相对于叶轮的表面以一定角度延伸的线性或弯曲冲洗通道，可以改善次级泵的性能或输出。次级泵的性能可以通过冲洗通道的第一开口的截面来进一步改善。第一开口的截面可以是圆形的或非圆形的。一旦冲洗通道具有圆形的截面并且相对于叶轮的表面以一定角度延伸，这将导致非圆形的截面，诸如椭圆形的截面。在一个实施方式中，第一开口可以由冲洗通道的端部形成，由于冲洗通道相对于叶轮的表面倾斜，所述端部至少部分暴露。换句话说，第一开口可以在叶轮表面上并且是细长的，这可以进一步增加在血液泵的操作期间进入冲洗通道的血液量。
在另一个实施方式中，突起延伸进入冲洗通道的第一开口，并且其尺寸和形状设计成增加通过第一开口进入冲洗通道的血液流动，特别是与不带有突起的第一开口的截面相比。不带有突起的第一开口的形状可以是圆形的或者非圆形的。突起可以相对于旋转方向设置在第一开口的向后侧上，使得其起到了“翼”的作用以促进血液流入第一开口，并从而改善次级泵的性能。可选地或附加地，叶轮可以包括翼部，其从叶轮径向延伸并设置成邻近冲洗通道的第一开口，以及相对于旋转方向设置在冲洗通道的第一开口之后。优选地，翼部在冲洗通道的第一开口之上延伸并沿旋转方向开口以允许血液进入第一开口。翼部形成在叶轮的旋转期间收集血液并引导所收集的血液进入第一开口的袋部(pocket)。为了实现类似的效果，叶轮可以包括构成第一开口的突起，使得第一开口的截面相对于叶轮的表面以一定角度，优选地以大于45°的角度，更优选地以90°的角度延伸，并沿旋转方向开口。这可以显著地增加流入冲洗通道的血液量。
优选地，血液泵包括相对于旋转轴线对称布置的两个或更多个上述冲洗通道。特别地，血液泵可以包括两个、三个、四个、五个或六个冲洗通道。
除了形成次级泵的至少一部分的冲洗通道的尺寸、形状和布置之外，次级泵可以进一步包括形成在叶轮的表面中的凹槽或叶片。这样的次级凹槽或次级叶片可以设置在叶轮的下游前表面处，以支持通过冲洗通道朝向轴承的血液流动。
在一个实施方式中，叶轮可以具有沿下游方向径向向外延伸的部分，冲洗通道的第一开口设置在所述部分中。特别地，所述部分沿下游方向径向向外呈锥形地渐缩。所述部分可以与叶轮一体形成或单独形成。通过将第一开口布置在叶轮的径向延伸的部分中，使得第一开口被沿与通过通路的血液流动的主方向相反的方向引导，可以进一步增强次级泵的性能。第一开口可以随之捕获更多血液并改善次级泵的性能。叶轮的叶片可以在所述部分之上延伸。
附图说明
结合附图阅读可以更好地理解前述发明内容以及优选实施方式的以下具体实施方式。为了示出本公开，在附图中作出了附图标记。然而，本公开的范围并不限于附图中公开的具体实施方式。在附图中：
图1示出了根据本发明的用于心外的血液泵的截面图。
图2示出了根据本发明的设计为导管泵的血液泵的截面图。
图3示出了叶轮的立体图。
图4a至图4d示出了叶轮的一部分的不同视图。
图5a和图5b示出了叶轮的其他实施方式。
图6a和图6b示出了叶轮的一部分的其他实施方式。
图7示出了根据另一实施方式的血液泵的一部分的截面图。
图8示出了根据另一实施方式的叶轮的一部分的截面图。
图9示出了根据另一实施方式的叶轮的一部分的截面图。
图10示出了根据又一个实施方式的叶轮的一部分的截面图。
图11示出了根据另一实施方式的血液泵的一部分的截面图。
具体实施方式
参考图1，示出了血液泵1的截面图。血液泵设计为用于体外、心外、腔外，并包括带有血流入口5和血流出口6的泵壳体2。在操作期间，泵壳体2设置在患者身体外，并且血流入口5和血流出口6连接至各自的连接器(特别地，来自心脏的流入以及至主动脉的流出)。图2示出了与图1相似的实施方式，其区别在于图2中的实施方式设计为导管泵1’。血流入口5’位于柔性套管50的端部，在使用期间，柔性套管50设置成通过诸如主动脉瓣的心瓣膜，而血流出口6’设置在泵壳体2’的一侧中并设置在诸如主动脉的心脏脉管中。血液泵1’连接至导管51，并且电线51延伸通过导管51以用于驱动泵1’。血液泵1和血液泵1’以相同的方式起作用。将认识到，以下描述的所有特征均可应用于以上两种实施方式。
血液沿连接血流入口5和血流出口6的通路7输送。叶轮3设置成用于沿通路7输送血液，并且借助于第一轴承10和第二轴承20绕旋转轴线9可旋转地安装在泵壳体2内。优选地，旋转轴线为叶轮3的纵向轴线。轴承10和轴承20均为接触型轴承。然而，轴承10和轴承20中的至少一个可以是诸如磁性轴承或流体动压轴承的非接触型轴承。第二轴承20是具有允许旋转运动以及一定角度的枢转运动的球型轴承表面的枢转轴承。第一轴承10设置在支撑构件15中以稳定叶轮3的旋转，支撑构件15具有用于血液流动的至少一个开口16。叶片4设置在叶轮3上以在叶轮3旋转时输送血液。叶轮3的旋转由磁性联接至叶轮3的端部37的电机定子8导致。正如本领域技术人员将认识到的，可以使用其他合适的驱动机构。示出的血液泵1是混合式血液泵，其中流动的主要方向是轴向。将认识到，取决于叶轮3，特别是叶片4的布置，血液泵1也可以是纯轴向血液泵，
叶轮3包括设置在叶轮3的下游部分中并径向向外延伸的部分33。部分33可以称为轭、凸缘部分或端部。在本实施方式中，部分33包括相对于旋转轴线9以45°的角度延伸的外表面。可以选择其他合适的角度，例如在30°和60°之间的角度，或者部分33可以是弯曲表面。部分33可以与叶轮3一体形成或如本实施方式中所示的那样单独形成。至少一个冲洗通道30，优选地两个或更多个，诸如三个、四个、五个或六个冲洗通道30(图1中仅示出了一个)延伸通过叶轮3，特别是延伸通过部分33，以允许冲洗或清洗位于叶轮3和血液泵1的静止部分，特别是叶轮3和泵壳体2或电机8之间的枢转轴承20和间隙31，其中，电机8可以被视为与泵壳体2相关联。至少一个冲洗通道30也可以至少部分地延伸进入叶轮3的在部分33之外的主部分。
冲洗通道30具有第一开口34或流入开口以及第二开口35或流出开口。第一开口34形成通路7和冲洗通道30之间的流体连接，而第二开口35与间隙31流体连接。特别地，第二开口35与部分33的容纳第二轴承20的中央孔或中央开口32流体连通。间隙31经由间隙转变点36，即间隙31开口至通路7的位置，与通路7流体连接。
冲洗通道30的第一开口34设置在叶轮3的下游二分之一中。特别地，第一开口34设置在叶轮3的由在血液泵1的操作期间叶轮3的旋转导致的高压区域中。特别地，第一开口34可以在接近或处于泵壳体2中的最高压力的区域中。压力由于叶片4以及从轴向流动方向到径向方向的流体偏离而升高，随后沿着叶片4的下游降低。因此，由于第一开口34的位置的合适选择，即接近叶轮3的下游末端，间隙转变点36处的压力低于第一开口34处的压力。可由相应地选择叶片4的形状而增强的这种压力分布导致从第一开口34经过冲洗通道30以及间隙31至间隙转变点36的流动方向。可选地，可以通过产生点36附近的由文丘里效应(Venturi effect)导致的局部压降，例如通过提供通路7的收缩部53(见图1A)，来实现点36处的进一步压力降低。换句话说，血液沿向前方向通过冲洗通道30朝向泵壳体2的血流出口6流动。在血液泵1的操作期间的任何时候均可以有效避免血液凝固，特别地，在旋转速度低于血液泵1的设计速度的阶段同样可以有效避免血液凝固，因为向前的流动冲洗在任何旋转速度均可发生。
除了冲洗枢转轴承20和间隙31，通过冲洗通道30的血液流动提供枢转轴承20的冷却。枢转轴承20布置在部分33的中央开口32中。因此，血液通过冲洗通道30朝向枢转轴承20传输。枢转轴承20可以被有效地冷却和清洗。如下文将详细描述的那样，这一效果可以通过设置通过冲洗通道30主动地朝向轴承20泵送血液的次级泵来进一步提升。
现在参考图3，图3示出了叶轮3的一个实施方式。所述叶轮具有叶片4，叶片4绕叶轮3的本体布置并且其尺寸和形状设计成在叶轮3沿旋转方向(在图3中用箭头示出)旋转时输送血液。叶轮3在其下游末端处具有部分33，其中部分33包括具有流入开口34的冲洗通道30。如上文解释的那样，流入开口34布置在叶轮3的高压区域中，以确保通过冲洗通道30的血液流动被从第一开口34或流入开口引导至第二开口35。在本实施方式中，流入开口34相对于旋转方向设置在叶片4中的一个的向前侧(也被称为叶片的正压力侧)上。特别与叶片4的向后侧(也被称为叶片的负压力侧)相比，压力在向前侧上更高，这支持了进入冲洗通道30的流入开口34的流动方向。然而，开口34可以设置在叶片4的向后侧上，叶片4的向后侧上的压力可以足够高，因为开口34设置在位于叶轮3的下游末端的部分33中。
图4a至图4d中示出了部分33的一个实施方式的不同视图。在本实施方式中，冲洗通道30形成次级泵，其通过冲洗通道30将血液从相应的第一开口34泵送至第二开口35，之后泵送至中央开口32和轴承20，之后进一步泵送至间隙转变点36(见图1)。在本实施方式中，冲洗通道30线性地延伸通过叶轮3并相对于旋转轴线9(在图4b中用虚线示出，图4b为部分33的底视图)偏离。冲洗通道30沿平行于旋转轴线9的平面延伸，使得冲洗通道30沿具有切向部分的方向延伸。这种布置增强了沿从第一开口34朝向第二开口35的方向的血液流动。本实施方式中示出了两个冲洗通道30。然而，将认识到，同样可以设置三个、四个或更多个冲洗通道，这些冲洗通道可以绕旋转轴线9对称布置。如图4d，图4d为沿图4b中的线B-B的截面图，中可以特别示出的那样，冲洗通道30沿下游方向倾斜。相对于第一开口34位于下游的第二开口35比第一开口34更靠近旋转轴线9。如图1所示，冲洗通道30开口至至少部分容纳第二轴承20的中央开口32。
图5a和图5b中示出了具有形成次级泵的冲洗通道30的叶轮3的其他实施方式。根据图5a的实施方式，第一开口34不是圆形的。更精确地，突起38延伸进入第一开口34以增强通过第一开口34流入冲洗通道的血液量。突起38相对于旋转方向布置在第一开口34的向后侧处。第一开口34产生的形状可以称为肾形。它起到了类似“翼(airfoil)”的作用，使得在叶轮3旋转时产生牵引或抽吸以增加进入第一开口34的血液量，特别是与不带有突起38的实施方式(诸如图3的实施方式)相比。可以根据应该流动通过冲洗通道30的血液的期望量来选择突起38的形状。第一开口34的截面可以是对称的或不对称的。
如图5b所示，可以替代地设置翼部39或设置除突起38之外的翼部39。翼部39相对于旋转方向布置在第一开口34之后，并形成袋部(pocket)以在叶轮3沿旋转方向旋转时捕获更大的血液量。翼部39可以具有与不带有翼部39的实施方式(诸如图3的实施方式)相比适于增加进入第一开口34的血液量的任何尺寸和形状。同样的效果可以通过将第一开口34布置在从叶轮3径向延伸的鼻状部或突起中并使第一开口34指向旋转方向来实现。
现在参考图6a和图6b，示出了具有冲洗通道30’的部分33’的实施方式。旋转方向用箭头示出。如在上述实施方式中那样，冲洗通道30’具有第一开口34’和面向中央开口32’的第二开口35’。如与其他实施方式相关地描述的那样，冲洗通道30’形成次级泵的一部分以迫使血液沿从第一开口34’到第二开口35’朝向第二轴承20的方向流动。在本实施方式中，冲洗通道30’是弯曲的，并绕旋转轴线9以螺旋形状延伸。将认识到，术语“螺旋形状”包括任何弯曲形状，无论其形成常规螺旋形状还是具有至少一个切向部分的任何其他弯曲形状。冲洗通道30’在第一开口处以小角度进入叶轮3，使得第一开口34’由冲洗通道30’的暴露部分形成并具有细长形状。这促进捕获血液并有助于增加进入第一开口34’的血液量，特别是与冲洗通道30以诸如垂直或大致垂直的大角度延伸至叶轮3的表面的布置相比。冲洗通道30’以弯曲形状朝向中央开口32’延伸并在第二开口35’处沿大致径向方向退出。血液被有效地泵送进入中央开口32’，之后被泵送到第二轴承20，使得第二轴承20被清洗和冷却。如结合图1所解释的那样，通过冲洗通道30’的血液流动有效地冲洗在旋转的叶轮3和静止的泵壳体2之间的间隙31。为了进一步提升次级泵的性能，次级泵可以进一步包括形成在叶轮3的表面上，特别是形成在间隙31中的凹槽或叶片。
应该理解的是，在没有间隙31处的离心泵送作用的辅助的情况下，上述次级泵不能克服从较大直径延伸至较小直径的任何形状的旋转通道的离心作用。
次级泵的性能可以通过第一开口34中的至少一个和间隙转变点36相对于旋转轴线9的位置，特别是第一开口34中的至少一个和间隙转变点36相对于彼此的位置来进一步提升。如图7所示，第一开口具有至旋转轴线9的第一距离d1，而间隙转变点36具有至旋转轴线9的第二距离d2。次级泵的性能可以获得提升，如果第一开口34尽可能靠近旋转轴线，也就是说如果距离d1尽可能小并且冲洗通道30朝向旋转轴线9仅延伸一小段距离。这降低了必须由沿朝向旋转轴线方向流动的冲洗流动克服的离心力。特别地，第一距离d1小于第二距离是有利的，优选地，d1可以是d2的一半或更小。
在另一个以垂直于旋转轴线9的截面在图8中示出的实施例中，叶轮3包括带有设置在叶轮3的径向外表面上的第一开口41和第二开口42的冲洗通道40。第一开口41相对于旋转方向(在图8中用箭头示出)设置在叶片4中的一个的向前侧上，而第二开口42设置在叶片4的向后侧上。这导致血液从第一开口41流到第二开口42。冲洗通道40与中央开口32流体连通以冲洗和冷却轴承20。在图9的实施方式中，与图8的实施方式类似，冲洗通道43设置成具有设置在叶片4中的一个的向前侧上的第一开口44。然而，冲洗通道43延伸通过叶片4并在布置在叶片4的边缘处的第二开口45处退出。这种布置允许利用离心力以增强从第一开口44到第二开口45的冲洗流动。图10描绘了与图9的实施方式类似的另一实施方式。然而，冲洗通道43’的第一开口44’设置成相对于叶片4在对角线上相对，通道43’延伸通过叶片4并在叶片4的第二开口45’处退出。因此，在这一实施方式中，冲洗通道43’在对角线上延伸或径向地延伸，而不是如在图9的实施方式中切向地延伸，使得其触及轴承20的全部侧。
图11中示出了与图8的实施方式类似的实施方式。冲洗通道40’具有相对于旋转轴线设置在叶片4中的一个的向前侧上的第一开口41’，而第二开口42’设置在叶片4的向后侧上。(请注意，虽然冲洗通道40’不在图11所示的截面的平面中延伸而是在与图8所示的截面非常类似的截面的平面中延伸，但是其仍在图11的截面图中示出。)冲洗通道40’在叶片4的下方延伸。然而，在图11的实施方式中，虽然冲洗通道40’不在与纵向轴线9垂直的平面中延伸，但第二开口42’设置在第一开口41’的下游。因此，第二开口42’同样从第一开口41’径向向外设置。冲洗流动可以通过这种布置，通过冲洗通道40’的通向第二开口42’的退出区段中的离心力来增强。此外，通路7中第一开口41’和第二开口42’之间的压力差增强了冲洗流动。
应当认识到，可以替代地设置或设置除前述冲洗通道30、30’之外的结合图8至11描述的冲洗通道40、40’、43、43’中的至少一个。也应被理解的是，冲洗通道40、40’、43、43’与中央开口32和间隙31流体连通，因此允许与上述方式相同的净冲洗流动。
优选实施方式
1.血液泵1，包括：
泵壳体2，泵壳体2具有由通路7连接的血流入口5和血流出口6。
叶轮3，叶轮3布置在所述泵壳体2中以绕旋转轴线9可旋转，叶轮2设置有叶片4，叶片4的尺寸和形状设计成将血液沿通路7从血流入口5输送到血流出口6，叶轮3通过至少一个轴承10、20可旋转地支撑在泵壳体2中，
其中，叶轮3的表面面向泵壳体2的表面，泵壳体2的所述表面通过间隙31与叶轮3的所述表面间隔开，间隙31在间隙转换点36处与通路7流体连通，
其中，至少一个冲洗通道30延伸通过叶轮3，并经由第一开口34与通路7流体连通，经由第二开口35与间隙31流体连通，
其中，冲洗通道30的第一开口34布置在叶轮3中的在血液泵1的操作期间与间隙转换点36相比处于更高压力下的区域中，以导致从第一开口34通过冲洗通道30和间隙31到间隙转换点36的血液流动。
2.根据第1节的血液泵，其中，冲洗通道30的第一开口34设置在叶轮3的下游二分之一中。
3.根据第1节或第2节的血液泵，其中，冲洗通道30的第一开口34设置在叶轮3的一个区域中，在血液泵1的操作期间，所述区域的压力大于相对于沿通路7中设置有叶轮3的长度的压力分布的平均压力。
4.根据第1节至第3节中任何一节的血液泵，其中，冲洗通道30的第一开口34设置在叶轮3的一个区域中，在血液泵1的操作期间，所述区域的压力基本上为相对于沿通路7中设置有叶轮3的长度的压力分布的最大压力。
5.根据第1节至第4节中任何一节的血液泵，其中，从第一开口34通过冲洗通道30和间隙31到间隙转换点36的血液流动是在朝向泵壳体2的血流出口6的方向上的。
6.根据第1节至第5节中任何一节的血液泵，其中，叶轮3具有沿下游方向径向向外延伸的部分33，冲洗通道30的第一开口34设置在所述部分33中。
7.根据第6节的血液泵，其中所述部分33沿下游方向径向向外呈锥形地渐缩。
8.根据第6节或第7节的血液泵，其中，叶轮3的叶片4在所述部分33之上延伸。
9.根据第6节至第8节中任何一节的血液泵，其中，部分33与叶轮3一体形成或单独形成。
10.根据第1节至第8节中任何一节的血液泵，其中，冲洗通道33与用于从第一开口34通过冲洗通道30朝向间隙转换点36泵送血液的次级泵可操作地关联，其中，次级泵至少部分地由沿具有至少一个切向部分的方向延伸通过叶轮3的所述至少一个冲洗通道30形成。
11.根据第1节至第10节中任何一节的血液泵，其中，冲洗通道30线性地延伸通过叶轮3并相对于旋转轴线9偏离。
12.根据第11节的血液泵，其中，冲洗通道30在与旋转轴线9平行的平面中延伸。
13.根据第1节至第10节中任何一节的血液泵，其中，冲洗通道30是弯曲的并从第一开口34沿绕旋转轴线9的方向延伸。
14.根据第1节至第13节中任何一节的血液泵，其中，冲洗通道30从第一开口34相对于叶轮3的表面以一定角度沿与旋转方向相反的周向方向延伸。
15.根据第14节的血液泵，其中，所述角度小于20°，优选地小于15°，更优选地小于10°。
16.根据第14节或第15节的血液泵，其中，冲洗通道30从第一开口34沿相对于叶轮3的表面基本上相切的方向延伸。
17.根据第1节至第16节中任何一节的血液泵，其中，第二开口35和旋转轴线9之间的距离小于或等于第一开口34和旋转轴线9之间的距离。
18.根据第1节至第17节中任何一节的血液泵，其中，旋转轴线9和第一开口34之间的距离小于旋转轴线9和间隙转换点36之间的距离的50％，优选地为小于40％，更优选地为小于30％。
19.根据第1节至第18节中任何一节的血液泵，其中，叶轮3包括沿旋转轴线9延伸并至少部分地容纳轴承20的中央开口32，其中，第二开口35与中央开口32流体连通。
20.根据第1节至第19节中任何一节的血液泵，其中，第二开口35处的冲洗通道30被基本上沿径向方向朝向旋转轴线9引导。
21.根据第1节至第20节中任何一节的血液泵，其中，冲洗通道30的第一开口34相对于旋转方向在叶片4的向前侧上设置成邻近叶轮3的叶片4中的一个。
22.根据第1节至第21节中任何一节的血液泵，其中，第一开口34的截面是圆形的。
23.根据第1节至第21节中任何一节的血液泵，其中，第一开口34的截面是非圆形的。
24.根据第1节至第23节中任何一节的血液泵，其中，第一开口34由冲洗通道30中的端部形成，由于冲洗通道30相对于叶轮3的表面倾斜，所述端部至少部分暴露。
25.根据第1节至第24节中任何一节的血液泵，其中，突起38延伸进入冲洗通道30的第一开口34，并且其尺寸和形状设计成增加通过第一开口34进入冲洗通道30的血液流动。
26.根据第1节至第25节中任何一节的血液泵，其中，叶轮3包括至少一个翼部39，其从叶轮3径向延伸并相对于旋转方向设置成邻近并在冲洗通道30的第一开口34后面。
27.根据第26节的血液泵，其中，翼部39在冲洗通道30的第一开口34之上延伸并沿旋转方向开口以允许血液进入第一开口34。
28.根据第1节至第25节中任何一节的血液泵，其中，叶轮3包括从叶轮3径向延伸的突起，突起构成第一开口34，使得第一开口34的截面相对于叶轮3的表面以一定角度延伸并沿旋转方向开口，其中，优选地，所述角度大于45°，更优选地，大于90°。
29.根据第1节至第28节中任何一节的血液泵，包括相对于旋转轴线9对称布置的两个或更多个冲洗通道30。
30.根据第10节以及第1节至第9节中任何一节和第11节至第29节中任何一节的血液泵，其中，次级泵包括形成在叶轮3的表面中的凹槽或叶片。
31.根据第1节至第30节中任何一节的血液泵，其中，第一开口41设置在叶片4的向前侧上，第二开口42设置在叶片4的向后侧上，并且冲洗通道40在叶片的下方延伸。
32.根据第1节至第31节中任何一节的血液泵，其中，冲洗通道43在叶片4内延伸，其中，第一开口44设置在叶片4的向前侧上，而第二开口45设置在叶片4中，优选地设置在叶片4的径向外边缘上。
33.根据第1节至第32节中任何一节的血液泵，其中，轴承20是枢转轴承。
34.根据第1节至第33节中任何一节的血液泵，其中，泵1是轴向血液泵，离心血液泵或者混合式血液泵。

Claims (25)

1.一种血液泵(1)，包括：
泵壳体(2)，所述泵壳体(2)具有由通路(7)连接的血流入口(5)和血流出口(6)；
叶轮(3)，所述叶轮(3)布置在所述泵壳体(2)中以绕旋转轴线(9)可旋转，所述叶轮(3)设置有叶片(4)，所述叶片(4)的尺寸和形状设计成将血液沿所述通路(7)从所述血流入口(5)输送到所述血流出口(6)，所述叶轮(3)通过至少一个轴承(10，20)可旋转地支撑在所述泵壳体(2)中；
其中，所述叶轮(3)的表面面向所述泵壳体(2)的表面，所述泵壳体(2)的所述表面通过间隙(31)与所述叶轮(3)的所述表面间隔开，所述间隙(31)在处于所述叶轮(3)的下游侧处的间隙转换点(36)处与所述通路(7)流体连通；
其中，至少一个冲洗通道(30)延伸通过所述叶轮(3)，并经由第一开口(34)与所述通路(7)流体连通，经由第二开口(35)与所述间隙(31)流体连通；
其中，所述冲洗通道(30)的所述第一开口(34)布置在所述叶轮(3)中的独立于所述泵的旋转速度在所述血液泵(1)的操作期间的任何时候与所述间隙转换点(36)相比处于更高压力下的区域中，以导致从所述第一开口(34)通过所述冲洗通道(30)和所述间隙(31)到所述间隙转换点(36)的血液流动。
2.根据权利要求1所述的血液泵，其中
所述冲洗通道(30)的所述第一开口(34)设置在所述叶轮(3)的下游二分之一中。
3.根据权利要求1或2所述的血液泵，其中
所述冲洗通道(30)的所述第一开口(34)设置在所述叶轮(3)的一个区域中，在所述血液泵(1)的操作期间，所述区域的压力大于相对于沿所述通路(7)中设置有所述叶轮(3)的长度的压力分布的平均压力。
4.根据权利要求1或2所述的血液泵，其中
从所述第一开口(34)通过所述冲洗通道(30)和所述间隙(31)到所述间隙转换点(36)的所述血液流动是在朝向所述泵壳体(2)的所述血流出口(6)的方向上。
5.根据权利要求1或2所述的血液泵，其中
所述叶轮(3)具有沿下游方向径向向外延伸的部分(33)，所述冲洗通道(30)的所述第一开口(34)设置在所述部分(33)中。
6.根据权利要求1或2所述的血液泵，其中
所述冲洗通道(30 )与用于从所述第一开口(34)通过所述冲洗通道(30)朝向所述间隙转换点(36)泵送血液的次级泵可操作地关联，其中，所述次级泵至少部分地由沿具有至少一个切向部分的方向延伸通过所述叶轮(3)的所述至少一个冲洗通道(30)形成。
7.根据权利要求1或2所述的血液泵，其中
所述冲洗通道(30)线性地延伸通过所述叶轮(3)并相对于所述旋转轴线(9)偏离。
8.根据权利要求1或2所述的血液泵，其中
所述冲洗通道(30)是弯曲的并从所述第一开口(34)沿绕所述旋转轴线(9)的方向延伸。
9.根据权利要求1或2所述的血液泵，其中
所述冲洗通道(30)从所述第一开口(34)相对于所述叶轮(3)的表面以一定角度沿与旋转方向相反的周向方向延伸。
10.根据权利要求1或2所述的血液泵，其中
所述叶轮(3)包括沿所述旋转轴线(9)延伸并至少部分地容纳所述轴承(20)的中央开口(32)，其中，所述第二开口(35)与所述中央开口(32)流体连通。
11.根据权利要求1或2所述的血液泵，其中
所述第二开口(35)处的所述冲洗通道(30)被基本上沿径向方向朝向所述旋转轴线(9)引导。
12.根据权利要求1或2所述的血液泵，其中
所述冲洗通道(30)的所述第一开口(34)相对于旋转方向在所述叶片(4)的向前侧上设置成邻近所述叶轮(3)的所述叶片(4)中的一个。
13.根据权利要求1或2所述的血液泵，其中
所述第一开口(34)的截面是圆形的或非圆形的。
14.根据权利要求1或2所述的血液泵，其中
所述第一开口(34)由所述冲洗通道(30)的端部形成，由于所述冲洗通道(30)相对于所述叶轮(3)的表面倾斜，所述端部至少部分暴露。
15.根据权利要求1或2所述的血液泵，其中
突起(38)延伸进入所述冲洗通道(30)的所述第一开口(34)，并且所述突起(38)的尺寸和形状设计成增加通过所述第一开口(34)进入所述冲洗通道(30)的血液流动。
16.根据权利要求3所述的血液泵，其中，所述压力基本上为最大压力。
17.根据权利要求7所述的血液泵，其中，所述冲洗通道(30)在与所述旋转轴线(9)平行的平面中延伸。
18.根据权利要求9所述的血液泵，其中，所述角度小于20°。
19.根据权利要求9所述的血液泵，其中，所述角度小于15°。
20.根据权利要求9所述的血液泵，其中，所述角度小于10°。
21.根据权利要求11所述的血液泵，其中，所述旋转轴线(9)和所述第一开口(34)之间的距离小于所述旋转轴线(9)和所述间隙转换点(36)之间的距离的50％。
22.根据权利要求11所述的血液泵，其中，所述旋转轴线(9)和所述第一开口(34)之间的距离小于所述旋转轴线(9)和所述间隙转换点(36)之间的距离的40％。
23.根据权利要求11所述的血液泵，其中，所述旋转轴线(9)和所述第一开口(34)之间的距离小于所述旋转轴线(9)和所述间隙转换点(36)之间的距离的30％。
24.根据权利要求1所述的血液泵，其中，所述叶轮(3)包括至少一个翼部(39)，所述至少一个翼部(39)从所述叶轮(3)径向延伸并相对于旋转方向设置成邻近并在所述冲洗通道(30)的所述第一开口(34)后面。
25.根据权利要求24所述的血液泵，其中，所述翼部(39)在所述冲洗通道(30)的所述第一开口(34)之上延伸并沿所述旋转方向开口以允许血液进入所述第一开口(34)。
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