CN108136089A - 泵、尤其是血泵 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种泵，尤其是一种血泵。所述泵包括：沿轴向延伸的驱动轴(3)；在所述驱动轴(3)的远端区域与所述驱动轴(3)连接的输送元件(6)；和围绕所述输送元件(6)的外壳(5)。所述输送元件(6)和所述外壳(5)设计成使得所述输送元件(6)和所述外壳(5)在强制压缩后自动展开。所述外壳(5)还包括具有至少一个入口开口(23)的入口区域(22)、围绕所述输送元件(6)的区域的流体密封区域(20)以及具有至少一个用于所述泵介质离开的开口(23)的出口区域(24)。所述输送元件(6)设置成使得其伸入所述出口区域(24)中。

Description

泵、尤其是血泵
本申请涉及一种泵，尤其涉及根据权利要求1的前序部分的一种血泵。
由现有技术已知，血泵具有近端和远端以及在两端间设置的导管，并且在所述血泵中，柔性驱动轴引导在导管的内部。这种血泵在其远端处通常包括泵头，所述泵头包括可折叠外壳和可折叠输送元件，其中，所述输送元件与驱动轴的远端区域连接。这种泵头可以被引导至难以接入的位置。例如，这种泵头可以经由主动脉弓通过股动脉插入到患者的主动脉瓣区域中，以便将血液从心脏的左心室输送到主动脉中。驱动轴通过通常位于患者身体外部的电机在血泵的近端处被驱动。例如，在文献EP 2 868 331 A2中描述了这种血泵。
本发明的目的是建议一种改进的泵，尤其是一种改进的血泵，所述血泵在运行中更加有效。
这个目的通过具有主权利要求的特征的泵来实现。可以从从属权利要求和实施例示例的特征推导出有利的进一步发展。
所建议的泵，尤其是血泵，包括：沿轴向延伸的驱动轴；在所述驱动轴的远端区域与所述驱动轴连接的输送元件；以及围绕所述输送元件的外壳。所述输送元件和所述外壳设计成使得所述输送元件和所述外壳在强制压缩后自动展开。所述外壳还包括具有至少一个入口开口的入口区域、围绕所述输送元件的区域的流体密封区域以及具有至少一个用于泵介质离开的开口的出口区域。所述输送元件设置成使得其伸入所述出口区域中。
具体地，可以设想在所述外壳和所述输送元件的展开状态下，以所述输送元件伸入到所述出口区域中的方式设置所述输送元件。所述出口区域围绕在所述输送方向上设置的所述输送元件的区域。由于所述出口区域的所述至少一个开口，所述输送元件在所述出口区域中没有以流体密封的方式完全封闭。因此，所述出口区域可以围绕位于所述输送元件的指向所述输送方向的一端的所述输送元件的区域。所述流体密封区域通常连接至所述入口区域位于所述输送方向上的一端，并且所述出口区域通常连接至所述流体密封区域位于所述输送方向上的一端。所述入口区域、所述流体密封区域和所述出口区域至少在一些部分中通常具有基本上环状的横截面。设想所述泵在运行时，泵介质流过所述入口区域直到所述外壳并经由所述出口区域离开所述外壳。
通常，在所述出口区域中，所述外壳除了轴向开口之外还包括侧向开口，使得输送的泵介质在所述出口区域中可以在径向方向上或者垂直于驱动轴轴线而流出所述外壳，或者当流出时至少具有径向速度分量。
令人惊讶的是，已经发现，与上述类型的已知血泵相比，泵输出可以通过这种设置急剧增加。例如，给定相等的电机功率，可以以这种方式将给定时间间隔内输送的流体体积增加多达50％。
通常，此处的所述输送元件部分地伸出所述流体密封区域。然后，所述输送元件部分地伸入所述出口区域中。
例如，可以设想，所述出口区域与所述输送元件的轴向延伸重叠至少5％，优选至少10％，尤其优选至少25％。
此外，可以设想，所述出口区域与所述输送元件的轴向延伸重叠最多75％，优选最多65％，尤其优选最多50％。
所述外壳，尤其是在所述出口区域中，包括格构。所述格构可以包括形状记忆材料或合适的记忆合金，使得所述格构可以可靠地展开和压缩。所述格构可以包括：例如，镍钛合金、塑料、铁合金或铜合金。可以设想，所述外壳可以在所述入口区域和/或所述流体密封区域和/或所述出口区域中包括格构。
通常，所述外壳包括弹性覆盖物。所述弹性覆盖物可以设置在，例如，可能存在的格构的内内侧和/或外侧上。覆盖物适于封闭格构开口，并且可以是，例如，聚安酯覆盖物。然而，也可以使用，例如，聚乙烯、聚丙烯、硅胶或聚对二甲苯。
所述流体密封区域可以至少部分地通过所述弹性覆盖物形成。所述出口区域和所述入口区域通常由具有格构开口的格构形成，而在所述出口区域和所述入口区域之间的流体密封区域通过弹性覆盖物由格构覆盖物形成。
在展开状态下，可以设想在所述出口区域中，所述外壳具有在所述输送方向上锥形渐缩的圆锥部分。在其展开状态下，还可以设想在所述入口区域中，所述外壳具有在所述输送方向上变宽的圆锥部分。
在展开状态下，所述外壳在所述口出区域中还可以包括基本上管状的部分，所述部分在位于所述输送方向上的一端与所述圆锥部分连接。所述出口区域的所述管状部分可以在与所述输送方向相反的一端处合并成所述流体密封区域的管状部分。
通常，所述格构的格构开口在所述出口区域中比在所述流体密封区域中更大。此外，可以设想所述格构在所述入口区域中具有比在所述流体密封区域中更大的格构开口。通过在所述外壳易受通流影响的区域中扩大所述开口，可以防止由于泵所造成的血液损伤或至少使其最小化。
可以设想所述出口区域的区域被流出元件围绕。具体地，可以设想所述出口区域的区域被在所述输送方向上从泵外壳延伸的流出罩围绕。这个流出罩的形状可以基本上对应于截锥体的侧表面。通常，所述流出罩的锥形端被固定到所述外壳上，尤其是在所述流体密封区域中。所述流出罩的加宽端可以在所述输送方向上对齐，使得流出罩部分地或完全地围绕所述出口区域。所述泵中的流动条件可以通过流出罩进一步优化，由此可以改善输送输出。
所述出口区域的区域也可以被在输送方向上从泵外壳延伸的流出管围绕。通常，所述流出管以柔性方式设计使得其形成止回阀。这种流出管类似于流出罩，可以有助于进一步优化流动条件并改善泵输出。例如，可以是文献EP 2345440B1中描述的流出管。
通常，所述入口区域不与所述输送元件的轴向延伸重叠。因此，所述输送元件可以以不伸入所述入口区域的方式设置。通过这种方式，可以在泵的抽吸区域中实现所述输送元件与患者身体部位的屏蔽，由此可以避免对患者造成伤害。
所述驱动轴通常在所述驱动轴的近端与用于驱动所述驱动轴的电机连接。所述轴可以是，例如，引导在导管中的柔性轴。
所述泵可以用于将血液从心室泵送到患者的血管中，其中，所述驱动轴在近端区域中用于与位于患者体外的电机连接。所述电机可以被设计为，例如，用于固定到患者的大腿上。出于此目的，所述导管和所述驱动轴的足够长度可以为至少50cm，优选至少90cm。柔性驱动轴的最大长度可以是200cm，优选150cm。
在所述外壳的区域中，所述格构可以被设计为具有基本上菱形格构开口的菱形格构。
可以设想所述格构包括格构支撑柱，其中，所述格构支撑柱沿着所述菱形格构的周边的数量为m·2n，其中，m和n为自然数，优选为32或40，其中，m大于2，优选大于3。也可以设想所述外壳在所述出口区域中包括m个，优选4或5)个沿着周边的格构支撑柱。
这种设计允许特别稳定地减少所述格构支撑柱，例如，在所述外壳的远端方向上或者在近端方向上。此外，以这种方式可以实现格构开口特别稳定地展开。在此，可以设想所有的格构支撑柱在一定的轴向位置处沿着所述外壳的周边成对地合并成Y状。这种合并可以在所述外壳的一个或多个另外的轴向位置处重复地实现。考虑到例如沿着外壳的周边存在5个支撑柱和开口，因而可以在，例如，所述外壳的一端实现所述支撑柱的数量逐步增加到10、20、40......。。例如，沿着所述外壳的周边开始有4(3)个支撑柱和开口，支撑柱和开口的数量也可以逐步增加到8(6)、16(12)、32(24)……。在此，n表示合并开始时的步数，m表示合并开始时所述外壳在轴向位置沿着周边的支撑柱和开口的数量。
本申请还涉及一种血泵，包括：沿轴向延伸的驱动轴；在所述驱动轴的远端区域与所述驱动轴连接的输送元件；围绕所述输送元件的外壳。所述输送元件和所述外壳设计成使得所述输送元件和所述外壳在强制压缩后自动展开。所述外壳包括格构、具有至少一个入口开口的入口区域、围绕所述输送元件的区域的流体密封区域以及具有至少一个用于泵介质离开的开口的出口区域。所述格构还包括格构开口和格构支撑柱，其中，在所述格构的第一轴向位置处所述格构支撑柱沿着所述格构的周边的数量为m，并且所述格构被设计成使得格构支撑柱沿着所述格构的周边的数量在所述格构的第二轴向位置处在轴向方向上以n个步骤增加到m·2n个格构支撑柱，其中，m和n为自然数，并且m大于2，优选大于3。m可以是，例如3、4或5。替代地，m可以是，例如6、8或10。
通常，可以设想在所述格构的第二轴向位置处所述格构支撑柱沿着所述格构的周边的数量是32或40。此外，通常可以设想所述外壳在所述出口区域中包括m个，优选4或5个沿着周边的格构支撑柱。通过这种实施例，可以在血液流过所述出口区域的格构支撑柱时，减少对血液的伤害。
在下文中通过附图描述本发明的实施例示例。其中：
图1为泵装置的示意图，
图2为泵头的示意图，
图3(a)、图3(b)为泵头的另两个示意图，
图4为外壳的示意图，
图5为一电机的示意图，和
图6为另一电机的示意图。
图1示意性地示出了泵装置1。泵装置1包括导管2，柔性驱动轴3引导在导管2中。导管2与泵头4连接。该泵头4包括外壳5和布置在外壳5中的输送元件6，输送元件6可以通过连接到驱动轴3近端的电机7，经由驱动轴3驱动。泵头4以及导管2和驱动轴3经由端口8引入股动脉9中，使得左心室10的区域中的泵头4位于主动脉瓣11的区域中。在运行时，驱动轴3由电机7驱动，并且泵装置1将血液从左心室10输送到主动脉12。在所示的左心辅助装置中，泵装置1的输送方向对应于从泵装置1的远端13到泵装置1的近端14的方向。
然而，泵装置1也可以用于在从泵装置1的近端14到远端13的方向上输送血液，其适合于例如用于右心辅助。
图2示意性地示出了泵头4。在本图和后续附图中的重复特征具有相同的附图标记。泵头4包括输送元件6和外壳5。在本示例中，输送元件6被设计成具有两个呈转子叶片形式的柔性部的泵转子。此外，示出了安装在泵头4的远端区域15上的驱动轴3。在泵头4的远端16处设置有由弹性可变形材料制成的所谓的软辫线17。圆柱形元件18与驱动轴3刚性地连接。输送元件6被固定到圆柱形元件18上。输送元件6以及外壳5以可展开的方式设计成使得它们在强制压缩之后能够自动展开。输送元件6由塑料制成。外壳5由形状记忆材料镍钛合金制成。由于输送元件6以及外壳5以可展开的方式设计，因此，整个泵头4可以展开。
外壳5被设计成菱形格构19并且在流体密封区域20中包括由聚氨酯构成的弹性覆盖物21。弹性覆盖物21覆盖菱形格构19的内侧和外侧，使得由流体密封区域20中的格构19形成的菱形格构开口可以通过弹性覆盖物21以流体密封的方式封闭。
外壳5还包括入口区域22，入口区域22未被弹性覆盖物21覆盖。在入口区域22中，菱形格构开口形成入口开口，其中一个入口开口通过示例的方式设有图2中的附图标记23。外壳5还包括出口区域24，出口区域24同样未被弹性覆盖物21覆盖。在出口区域24中，菱形格构开口形成出口开口，其中一个出口开口通过示例的方式示出并且设有附图标记25。
在泵装置1运行时，驱动轴3由电机7驱动，使得连接到驱动轴3的输送元件6围绕驱动轴3的轴线旋转。通过这种方式，血液通过入口区域22的入口开口传递进入外壳5并随后通过出口区域24的出口开口离开。血液以这种方式通过泵装置1在输送方向26上输送。
弹性覆盖物21并不完全围绕输送元件6的轴向延伸。相反，输送元件6部分地伸入到出口区域24中，使得至少具有附图标记25的出口开口侧向布置，即，在径向方向上，与输送元件6相邻。相比之下，弹性覆盖物21在其远端设计成使得输送元件6不伸入或不显著地伸入入口区域22中，并且因此不会被入口开口侧向围绕。
弹性覆盖物21和输送元件6的设计及其相对于彼此的设置使得输送元件6的轴向延伸的大约三分之一不被形成流体密封区域的弹性覆盖物21围绕。在所示的示例中，输送元件6的相同比例的轴向延伸被出口区域24围绕。
泵头4还包括流出元件。这可以设计成如图3(a)所示的流出罩27，或者如图3(b)所示的流出管27′。
图3(a)中示出的流出罩27在外壳5的流体密封区域20中被固定到外壳5上。流出罩27具有截锥体的侧表面的形状并且在输送方向26上延伸，使得该流出罩在输送方向26上变宽。输送元件6和出口区域24被流出罩27围绕。在另一实施例中，还可以设想出口区域24部分地被流出罩27围绕。
图3(b)中所示的泵头4与图3(a)中所示的泵头4的不同之处仅在于，设置流出管27′来代替流出罩27。该流出管27在流体密封区域20中被固定定到外壳5上，并且从那里沿输送方向26延伸。流出管27′由聚氨酯制成并且在位于输送方向26上的区域中包括开口28、28′和28″。在所示的示例中，出口区域24完全被流出管27′围绕。流出管27′是柔性的，并且由于流出管27′被压到导管2和/或外壳5上，当在与输送方向26相反的方向上发生血液流动时，流出管27′自动闭合。
图4示意性地示出了外壳5的菱形格构19。另外还示出了具有弹性覆盖物21的流体密封区域20以及入口区域22和出口区域24。入口区域22和出口区域24的区域为圆锥状，而流体密封区域20基本上是管状的。格构19包括格构支撑柱，其中一个格构支撑柱通过示例方式由附图标记45表征。格构支撑柱45延伸使得基本上菱形的格构开口在入口区域22以及出口区域24中比在流体密封区域20中更大。设置在外壳5远离观察者一侧上的格构支撑柱仅在图4中以虚线方式表示以方便观察。
在流体密封区域20中，格构支撑柱45形成比较细的网格。格构19沿着流体密封区域20中外壳5的周边包括32个支撑柱或者，由于所述周边被认为在外壳5具有节点的的轴向位置上包括16个节点。通过这种密网格的格构19实现了外壳5在流体密封区域20中基本圆形的横截面。
格构支撑柱45沿着外壳5周边的的数量通过将格构支撑柱合并成对的方式而在入口区域22方向以及出口区域24方向上从流体密封区域20减半，使得外壳5在对应区域中包括16个沿着周边的格构支撑柱45，其中不存在节点。格构支撑柱45的数量随后通过将格构支撑柱合并成对的方式而再次在入口区域22和出口区域24的方向上减少，使得外壳5在这些区域中包括8个格构支撑柱45。格构支撑柱15的数量在出口区域24中以上述方式进一步减少，使得外壳5在输送方向26上的更远区域中仅具有四个沿着周边的格构支撑柱45。
由于所描述的格构支撑柱45数量的减少，在入口区域22和出口区域24中形成的格构具有比在流体密封区域20中更大的格构开口。
出口区域24和入口区域22的圆锥区域中的格构支撑柱45形成螺旋状结构，这使得在将泵头4推出套管时泵头4可靠地展开。
图5示出了电机7的示意图。电机7在轴头29的区域中与导管2连接，导管2被粘合到轴头29中。柔性驱动轴3引导在导管2中。电机7还包括具有转子磁体31的转子30。
柔性驱动轴3连接到转子30使得在给定了转子30旋转的情况下，转矩从转子30被传送给柔性驱动轴3。转矩经由柔性驱动轴被传送给输送元件6，使得泵装置被电机7驱动。
转子30通过两个轴承32、33轴向安装。这两个轴承中的一个轴承33通过弹簧元件34偏压，以便轴向稳定转子30。弹簧元件34可以被设计为，例如，螺旋弹簧或环形弹簧。轴承32、33各自可以被设计为滚珠轴承或滑动轴承。如果轴承32、33被设计为滚珠轴承，则轴承32、33包括陶瓷滚珠和塑料保持架，使得滚珠轴承具有非磁性材料。轴承的环可以由，例如，磁性金属或非磁性材料设计而成。如果轴承32、33被设计为滑动轴承，则其各自包括由DLC涂覆的植入钢和钇稳定氧化锆构成的摩擦配合件。
转子磁体31包括生物相容的DLC涂层。电机7还包括定子36。定子36包括若干个绕组37，这些绕组以导电方式与电连接件38连接。定子36还包括铁芯叠片39。绕组37用含有导热氧化铝的生物相容性环氧树脂封装。
在绕组37的涂层的内侧和转子磁体31的涂层35的外侧之间形成具有环形横截面的间隙40。间隙40的宽度为0.2mm。间隙40与冲洗开口41流体连接，所述冲洗开口41与冲洗连接件42连接，其中，冲洗连接件42设置在电机7的近端。间隙40还与驱动轴3和导管2之间形成的中间空间流体连接。因此，例如，葡萄糖溶液可以经由冲洗连接件42通过冲洗开口41和间隙40以及中间空间冲洗。在运行期间，葡萄糖溶液以这种方式在转子30周围冲洗。转子磁体31的外侧与绕组37的内侧之间的径向距离为0.5mm。绕组37的内径在此对应于转子磁体31外径的1.1倍。
定子36和转子30以不能被使用者释放的方式彼此连接并且被结合到电机外壳43中。电机外壳43可以与，例如，手柄或散热壳体连接。由于绕组37和转子磁体31之间的距离较小，所以电机能够以非常有效的方式运行，使得当泵装置1以每分钟转数为32，000的速度和每分钟2.51的输送输出运行时，电机外壳43以及可连接到该外壳的手柄或散热壳体在其暴露表面处被加热到低于40℃。
图6所示的电机7′与图6所示的电机7的不同之处仅在于，该实施例中的定子36包括限定间隙40的流体密封套筒44。在该实施例中，间隙40的宽度为0.15mm。套筒44包括聚醚醚酮并且是磁性惰性的。套筒44布置成使得，例如，定子36的绕组37和其它部件通过套筒44与可能流过间隙40的冲洗流体隔离开来。套筒44的延伸在轴向方向上约为转子磁体31的轴向延伸的1.2倍。
仅在实施例示例中公开的不同实施例的特征可以彼此组合并且单独地要求保护。

Claims (24)

1.一种泵，尤其是血泵，包括：沿轴向延伸的驱动轴(3)；在所述驱动轴(3)的远端区域与所述驱动轴(3)连接的输送元件(6)；围绕所述输送元件(6)的外壳(5)，其中，所述输送元件(6)和所述外壳(5)设计成使得所述输送元件(6)和所述外壳(5)在强制压缩后自动展开，并且所述外壳(5)包括具有至少一个入口开口(23)的入口区域(22)、围绕所述输送元件(6)的区域的流体密封区域(20)以及具有至少一个用于泵介质离开的开口(23)的出口区域(24)，
其特征在于：
所述输送元件(6)设置成使得其伸入所述出口区域(24)中。
2.根据权利要求1所述的泵，其特征在于，所述出口区域(24)与所述输送元件(6)的轴向延伸重叠至少5％，优选至少10％，尤其优选至少25％。
3.根据权利要求1或2所述的泵，其特征在于，所述出口区域(24)与所述输送元件(6)的轴向延伸重叠最多75％，优选最多65％，尤其优选最多50％。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的泵，其特征在于，所述外壳(5)，尤其是在所述出口区域(24)中，包括格构(19)。
5.根据权利要求4所述的泵，其特征在于，所述格构(19)包括形状记忆材料。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的泵，其特征在于，所述外壳(5)包括弹性覆盖物(21)。
7.根据权利要求6所述的泵，其特征在于，所述流体密封区域(20)至少部分地由所述弹性覆盖物(21)形成。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的泵，其特征在于，在所述出口区域(24)中并且在展开状态下，所述外壳(5)包括在所述输送方向(26)上逐渐变细的圆锥部分。
9.根据权利要求8所述的泵，其特征在于，在所述出口区域(24)中并且在展开状态下，所述外壳(5)包括基本上为管状的部分，所述基本上为管状的部分与位于所述输送方向(26)的一端上的所述圆锥部分连接。
10.根据前述权利要求中任一项所述的泵，其特征在于，所述格构(19)的格构开口在所述出口区域(24)中比在所述流体密封区域(20)中更大。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的泵，其特征在于，所述出口区域(24)的区域被在输送方向(26)上从所述外壳(5)延伸的流出罩(27)围绕。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的泵，其特征在于，所述出口区域(24)的区域被在所述输送方向(26)上从所述外壳(5)延伸的流出管(27′)围绕。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的泵，其特征在于，所述流出管(27′)以柔性方式设计成使得所述流出管(27′)形成止回阀。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的泵，其特征在于，所述入口区域(22)不与所述输送元件(6)的轴向延伸重叠。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的泵，其特征在于，所述驱动轴(3)在所述驱动轴(3)的近端与用于驱动所述驱动轴(3)的电机连接。
16.根据前述权利要求中任一项所述的泵，其特征在于，所述轴(3)是柔性轴(3)。
17.根据前述权利要求中任一项所述的泵，其特征在于，所述轴(3)引导在导管(2)中。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的泵，其特征在于，所述泵用于将来自心室的血泵送到患者的血管中，其中，所述驱动轴(3)在近端区域中用于连接到患者体外的电机(7)。
19.根据前述权利要求中任一项所述的泵，其特征在于，在所述外壳(5)的区域中，所述格构(19)被设计成具有基本上菱形格构开口的菱形格构。
20.根据前述权利要求中任一项所述的泵，其特征在于，所述格构(19)包括格构支撑柱(45)，其中，所述格构支撑柱(45)沿着所述菱形格构的周边的数量为m·2n，其中，m和n为自然数，并且优选为32或40，其中，m大于2，优选大于3。
21.根据权利要求20所述的泵，其特征在于，所述外壳在所述出口区域(24)中具有m个，优选4个或5个沿周边的格构支撑柱(45)。
22.一种泵，尤其是血泵，包括：沿轴向延伸的驱动轴(3)；在所述驱动轴(3)的远端区域与所述驱动轴(3)连接的输送元件(6)；围绕所述输送元件(6)的外壳(5)，其中，所述输送元件(6)和所述外壳(5)设计成使得所述输送元件(6)和所述外壳(5)在强制压缩后自动展开，并且所述外壳(5)包括格构(19)、具有至少一个入口开口(23)的入口区域(22)、围绕所述输送元件(6)的区域的流体密封区域(20)以及具有至少一个用于泵介质离开的开口(23)的出口区域(24)，
其特征在于：
所述格构(19)包括格构开口和格构支撑柱(45)，其中，在所述格构(19)的第一轴向位置处所述格构支撑柱(45)沿着所述格构(19)的周边的数量为m，并且所述格构(19)被设计成使得格构支撑柱(45)沿着所述格构(19)的周边的数量在所述格构的第二轴向位置处在轴向方向上以n个步骤增加成m·2n个格构支撑柱(19)，其中，m和n为自然数，并且m大于2，优选大于3。
23.根据权利要求22所述的泵，其中，在所述格构(19)的所述第二轴向位置处所述格构支撑柱(45)沿着所述格构(19)的周边的数量是32或40。
24.根据权利要求23所述的泵，其特征在于，所述外壳包括m个，优选4个或5个沿所述出口区域(24)中的周边的格构支撑柱(45)。
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