CN111032111A - 血泵中的治疗性紫外线血液处理 - Google Patents

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Abstract

一种可植入血泵包括：壳体，该壳体具有入口插管；转子，该转子设置在壳体内，转子与入口插管流体连通；定子，该定子设置在壳体内，该定子构造成当电流施加至定子时使转子旋转；以及设置在壳体内的至少一个紫外线发射器。

Description

血泵中的治疗性紫外线血液处理
技术领域
本公开涉及一种用于在血泵中提供治疗性紫外线血液处理(treatment)的方法和系统。
背景
用作机械循环支持装置或“MCSD”的可植入血泵包括将血液从心脏外移至身体其它部位的泵送机构。泵送机构可以是离心流量泵，比如由美国佛罗里达州迈阿密湖的HeartWare公司制造的
Figure BDA0002385129340000011
泵。在美国专利第8,512,013号中进一步讨论了
Figure BDA0002385129340000012
泵，该专利全部公开内容以参见的方式纳入本文。在操作中，该血泵从诸如患者心脏的右心室、左心室、右心房或左心房之类的来源中抽取血液，并将血液推动到动脉中、比如患者的升主动脉或外周动脉中。
在示例性的
Figure BDA0002385129340000013
泵中，叶轮定位在壳体内，该壳体具有上游流入插管和下游出口。叶轮构造成沿着由转子限定的轴线旋转，并从下游的流入插管向出口将血液向上游推动。在这样的构造中，叶轮沿基本上垂直于所围绕旋转的轴线的方向泵送血液。双定子包括在泵中，在叶轮的上游有一个定子，并且在叶轮的下游有一个定子，每个定子都构造成使叶轮旋转以推动血液。非铁磁陶瓷盘设置在叶轮与每个相应的定子之间，该非铁磁陶瓷盘将相应的定子与叶轮分开，并提供平滑的表面来泵送血液。然而，由于每个陶瓷盘与叶轮之间的间隙很小，因此靠近陶瓷盘的血液可能停滞，从而导致血栓风险增加。此外，血液中细菌的存在还增加了血栓或感染的风险，这可能需要诸如抗生素之类的药物进行医治。
在另一种构造中，泵送机构可以是支持各种流动类型的流量泵，例如也由美国佛罗里达州迈阿密湖的HeartWare公司生产的
Figure BDA0002385129340000014
泵。在美国专利第8,007,254号和第9,561,313号以及2017年3月31日提交的美国专利第15/475432号中进一步讨论了
Figure BDA0002385129340000021
泵，这些专利全部公开内容以参见的方式纳入本文。像其它MCSD一样，
Figure BDA0002385129340000022
泵内流动的血液也容易遭受血栓和感染。
概述
在一方面，本公开提供了一种可植入血泵，该血泵包括具有入口插管的壳体。转子设置在所述壳体内，转子与所述入口插管流体连通。定子设置在壳体内，该定子构造成当电流施加至定子时使转子旋转。至少一个紫外光发射器设置在壳体内。
在另一方面，本公开提供了一种设置在定子与转子之间的陶瓷盘，该陶瓷盘包括联接于其的至少一个紫外光发射器。
在另一方面，本公开提供了所述至少一个紫外光发射器包括在柔性基底(substrate)上。
在另一方面，本公开提供了柔性基底是粘贴件(sticker)。
在另一方面，本公开提供了所述至少一个紫外光发射器是印刷材料。
在另一方面，本公开提供了所述至少一个紫外光发射器是具有低轮廓的可拉伸材料。
在另一方面，本公开内容提供了入口插管包括外管以及由该外管围绕的内管，该内管具有外表面，该外表面包括联接于其的至少一个紫外光发射器。
在另一方面，本公开提供了内管是透明的。
在另一方面，本发明提供了一种陶瓷盘，该陶瓷盘包括背离转子的第一表面和面向转子的第二表面，并且所述至少一个紫外光发射器联接于第一表面。
在另一方面，本公开提供了所述至少一个紫外光发射器与电源连通。
在一方面，一种可植入血泵包括壳体，该壳体包括第一部分、位于第一部分的上游的第二部分以及沿着轴线从第一部分延伸至第二部分的流入插管。转子设置在壳体内以绕轴线旋转。第一定子在壳体内设置在转子的下游。第一陶瓷盘在壳体内设置在第一定子与转子之间。第二定子设置在壳体中位于转子的上游。第二陶瓷盘设置在第二定子与转子之间。紫外光发射器联接于由第一陶瓷盘和第二陶瓷盘构成的组中的至少一个，紫外光发射器是柔性材料。
在本公开的另一方面，紫外光发射器包括在柔性基底上。
在本公开的另一方面，柔性基底是粘贴件。
在本公开的另一方面，紫外光发射器是印刷材料。
在本公开的另一方面，紫外光发射器是具有低轮廓的可拉伸材料。
在本公开的另一方面，第一陶瓷盘包括背离转子的第一表面，并且紫外光发射器联接于该第一表面。
在本公开的另一方面，包括第二紫外光发射器，并且其中，第二陶瓷盘包括背离转子的第一表面，并且第二紫外光发射器联接于该第一表面。
在本公开的另一方面，紫外光发射器与电源连通。
在本公开的另一方面，由第一陶瓷盘和第二陶瓷盘构成的组中的至少一个是半透明的。
在一方面，一种在血泵中提供治疗性紫外线血液处理的方法包括从设置在血泵的壳体内的紫外线发射器发射紫外线。
在以下的附图和描述中阐述本公开的一个或多个方面的细节。从说明、附图以及权利要求中，本公开中描述的技术的其它特征、目的和优点将变得显而易见。
附图简介
通过参照结合附图考虑的以下详细的说明书，将更完整地理解本发明，并且将更容易地理解本发明的附带优点及其特征，附图中：
图1是根据本申请的原理构造的示例性血泵的分解图，描绘了设置在血泵内的至少一个紫外光发射器；
图2是图1中所示的组装的血泵的剖视图；
图3是图2中所示的血泵的切片剖视图；
图4是构造成提供治疗性紫外线血液处理的另一种示例性血泵的侧视图；以及
图5是图4中所示的血泵的分解图。
详述
应当理解的是，本文所公开的各个方面可以与说明书和附图中具体呈现的组合不同的组合进行组合。还应当理解的是，根据示例，本文描述的任何过程或方法的某些动作或事件可以不同的顺序执行，可被添加、合并或完全省略(例如，所有描述的动作或事件对于执行该技术可能不是必需的)。此外，虽然为了清楚起见，本公开的某些方面被描述为由单个模块或单元执行，但应当理解的是，本公开的技术可通过与例如医疗装置相关联的单元或模块的组合来执行。
在一种或多种示例中，能够以硬件、软件、固件或其任何组合来实施所描述的技术。如果以软件实施，则功能可作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上，并由基于硬件的处理单元执行。计算机可读介质可包括非暂时性计算机可读介质，其对应于诸如数据存储介质之类的有形介质(例如，RAM、ROM、EEPROM、闪存或任何其它可用于以指令或数据结构形式存储所需程序代码且可由计算机访问的介质)。
指令可由一个或多个处理器执行，比如一个或多个数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)或其它等效的集成或离散逻辑电路。因此，本文所使用的术语“处理器”可指任何前述结构或适合于实现所描述的技术的任何其它物理结构。同样，该技术可以在一个或多个电路或逻辑元件中完全实现。
在详细描述示例性实施例之前，应当注意的是，这些实施例主要在于与在可植入血泵中提供治疗性紫外线血液处理有关的设备部件和处理步骤的组合。因此，系统和方法部件在附图中以常规的符号适当地表示，仅示出那些与理解本公开的实施例有关的具体细节，以免本公开由于对得益于本文描述的本领域技术人员来说将会是显而易见的细节而变得不清楚。
如在文中使用的，诸如“第一”和“第二”、“顶部”和“底部”以及类似表述的关系术语可仅用于将一个实体或元件与另一实体或元件区别开，而不一定要求或暗示在这种实体或元件之间的任何物理或逻辑关系或顺序。在此所使用的术语仅仅为了描述特定实施例，而不意指限制本文所述的概念。如本文使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”同样意在包括复数形式，除非文中清楚地另有说明。还应理解的是，在本文中所使用的术语“包括”特指存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但并不排除存在或附加有一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。
除非以其它方式定义，否则在本文所使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开所属领域的一名普通技术人员普遍理解的含义相同的含义。还应理解的是，本文所使用的术语应当被解释为具有与其在与本说明书和相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且除非在本文中明确地如此定义，否则将不被理想化或过于正式地解释。
在本文所述的实施例中，“与……通信”等的连结类术语可用于指示电或数据通信，其可例如通过物理接触、感应、电磁辐射、无线电信号、红外信号或光信号来实现。本领域普通技术人员将理解，多个部件可以互操作，并且可以进行修改和变化以实现电和数据通信。
现在参照附图，其中类似的附图标记指代类似的元件，图1中示出了根据本申请的原理构造的并且总地标记为“10”的示例性血泵。根据本公开的一种实施例的血泵10包括容纳血泵10的部件的静态结构或壳体12。在一种构造中，壳体12包括下壳体或第一部分14、上壳体或第二部分16、以及包括外管18a和内管18b的入口部分或流入插管18。第一部分14和第二部分16共同限定出蜗壳形腔室20，该蜗壳形腔室20具有延伸穿过第一部分和流入插管18的主纵向轴线22。腔室20限定半径，该半径围绕轴线22逐渐增加至位于腔室20的周缘上的出口位置。第一部分14和第二部分16限定了与腔室20连通的出口24。第一部分14和第二部分16还限定了隔离腔室(未示出)，这些隔离腔室通过导磁壁与蜗壳腔室20分开。
现在参照图1-3，流入插管18是大致圆柱形的并且从第一部分14大致沿着轴线22延伸。流入插管18具有远离第二部分16的上游端或近端26以及在腔室20近侧的下游端或远端28。上述壳体12的各部分彼此固定地连接，使得壳体12整体上限定了连续的封闭流路。流路从流路上游端处的上游端26延伸至流路下游端处的出口24。沿着流动路径的上游和下游方向在图1中分别由箭头U和D指示。支柱30沿着轴线22安装于第一部分14。具有中心孔34的大致盘形的铁磁转子32安装在腔室20内以绕轴线22旋转。转子32包括永磁体，以及用于将血液从转子32的中心附近转移至转子32的周缘的流道。在组装状态下，支柱30被接纳在转子32的中心孔中。具有至少两个线圈的第一定子36可设置在转子32上游的第一部分14内。第一定子36可沿着轴线22与转子轴向对准，使得当电流施加至第一定子36中的线圈时，由第一定子36生成的电磁力使转子32旋转并泵送血液。第二定子38可设置在转子32下游的第二部分16内。第二定子38可构造成与第一定子36结合或独立于第一定子36而运行以使转子32旋转。
电连接器41和43(图1)分别设置在第一部分14和第二部分16上，用于将线圈连接至诸如控制器(未示出)之类的电源。控制器布置成向泵的线圈供电以产生旋转磁场，该旋转磁场使转子32绕轴线22沿预定的第一旋转方向、比如图1中的箭头所示的方向R、即从流入插管18的上游端看沿逆时针方向旋转。在血泵10的其它构造中，第一方向可以是顺时针方向。转子32的旋转推动血液沿着流动路径向下游运动，使得血液沿着流动路径向下游方向D运动并通过出口24离开。在旋转期间，流体动力轴承和磁性轴承(未示出)支承转子32并且在运行期间使转子32不与第一部分14和第二部分16的元件的表面相接触。上述部件的总体布局可类似于在本申请的受让人HeartWare公司以
Figure BDA0002385129340000061
名称出售的血泵10。在美国专利第6,688,861号；第7,575,423号；第7,976,271号；和第8,419,609号中描述了在这种泵中使用的诸如磁体、电磁线圈和流体动力轴承之类的部件的布置以及相同总体设计的变型，这些文献的全部公开内容以参见的方式纳入本文。
参照图1和2，第一非铁磁盘40可设置在第一部分14内位于转子32的下游第一定子36与转子32之间。第二非铁磁盘42可设置在转子32的上游位于第二部分16内第二定子16与转子32之间。第一盘40和第二盘42可由附连于壳体12的第一部分14或第二部分16的陶瓷材料组成。
为了用紫外光治疗性处理沿着流路运动的血液，一个或多个紫外光发射器50可设置在壳体12内并联接于第一盘40和/或第二盘42。紫外光发射器50可以是传感器、灯、激光器或其它合适的光源，其构造成将紫外光照射到血液上以进行治疗性处理。治疗性处理可包括但不限于抗细菌处理和抗血栓处理，这些处理可减少对诸如抗生素之类的药物的需求。例如，如图1所示，紫外光发射器50可包括在柔性基底或电路上，或者以其它方式限定诸如粘贴件之类的柔性基底或电路，其粘附于第一盘40和/或第二盘42或围绕第一盘40和/或第二盘拉伸。紫外光发射器50和/或柔性基底还可由具有低轮廓的可拉伸材料制成，该可拉伸材料占据最小的空间，从而允许紫外光发射器50联接于诸如第一盘40之类的非传统基底。在另一种构造中，紫外光发射器50可以是印刷材料，其使用蚀刻、印刷等复制到第一盘40和/或第二盘42上。
在一种构造中，第一盘40和第二盘40包括背离转子32的第一表面52和面向转子32的第二表面54。第一表面52密封在血液流路之外的相应的第一部分14或第二部分16内。换言之，血液不与第一表面52相接触。因此，在诸如
Figure BDA0002385129340000071
之类的血泵中，紫外光发射器50可联接于第一表面52，并且可限定从第一表面52穿过第二表面54延伸到壳体12内的血液上的紫外光路或光场。在一种构造中，从第一盘40发射的紫外光路的方向可以是从下游方向到上游方向，而从第二盘42发射的紫外光路的方向则可以是从上游方向到下游方向，如分别由箭头U和D所示。从第一盘40和第二盘42发射的紫外光路的方向可进行调节，并且不限于特定的光路。第一盘40和第二盘42对于紫外光可以是半透明的和/或透明的，从而允许紫外光路或光场照到血液上。
紫外光发射器50可与诸如电池或电力的电源连通。例如，紫外光发射器50可配线至设置在壳体12内的电池。电池可通过经皮能量传递(TET)系统或另一种充电方法来充电。在另一种构造中，可通过电连接器41的连接于控制器(未示出)的一个或多个线圈来向电源56提供电力。在替代方案中，电源56可以是与电连接器41分开的传动系，该电连接器41连接至控制器或另一个外部电源。紫外光发射器50可持续使用或者可由控制器周期性地激活。
参照图4，提供了构造成提供治疗性紫外线血液处理的示例性血泵的另一种构造，并且其总地标记为“60”。血泵60包括壳体62和入口或流入插管64。壳体62可限定从构造成定位在心脏内的近端66延伸至远端68的第一主纵向轴线或壳体轴线(“x”)。
参照图5，铁磁转子70设置在壳体62内，该铁磁转子70在流入插管64的远端68近侧，并构造成沿着壳体轴线的方向朝向出口泵送血液。转子70可包括具有毂72的轴流叶轮，该毂72包括至少两个叶片74，这两个叶片74周向地绕该毂72布置。叶片74限定至少两个通道76，血液轴向地通过这两个通道76流动。
在一种构造中，流入插管64包括由诸如陶瓷之类的非磁性材料形成的内管78，该内管78设置在壳体62内。内管78可包括限定圆柱形孔82的内表面80。孔82具有与壳体轴线同轴的孔轴线84。内管78还具有与孔轴线84同心的圆柱形外表面86。孔82的内径略大于转子70的最大直径，使得转子70可设置在孔82内。泵60还包括定子88，该定子88具有环绕内管78和转子70的圆柱形元件。定子88包括极片，这些极片从驱动电路(未示出)接收电流以使转子70转动，从而使叶片74相对于转子70和壳体62从上游方向U沿下游方向D驱动血液。泵的前述特征和总的操作模式可与在美国专利第8,007,254号和第9,561,313号中公开的那些相同，并且可用于以本申请的受让人Heartware公司的商品名
Figure BDA0002385129340000081
出售的类型的轴流血泵。
在一种构造中，紫外光发射器50可联接于内管78的外表面86。在替代方案中，紫外光发射器50可嵌入到内管78内。将紫外光发射器50连接至内管78的方法可与以上关于第一盘40和第二盘42描述的方法相同。因为壳体62内的血液流路穿过内管78的孔82，所以当放置在壳体62内时，紫外光发射器50的电子部件不与血液相接触。紫外光路或光场可从外表面86行进到内管78内的血液上。内管78对于紫外光可以是半透明的和/或透明的，从而允许紫外光路或光场照射到血液上。
在一种构造中，如图5所示，紫外光发射器50可与诸如电池或电力的电源90连通。例如，紫外光发射器50可配线至设置在壳体62内的电池。类似于以上关于血泵10所描述的，电池可以通过经皮能量传递(TET)系统或另一种充电方法来进行再充电。在另一种构造中，电源90可以是通过电连接器(未示出)提供的电力。在替代方案中，电源90可以是与电连接器分开的传动系(未示出)。紫外光发射器50可持续使用或者可由控制器(未示出)周期性地激活。
本发明的某些实施例包括：
实施例1.一种可植入血泵，包括：
壳体，所述壳体包括入口插管；
转子，所述转子设置在所述壳体内，所述转子与所述入口插管流体连通；
定子，所述定子设置在所述壳体内，所述定子构造成当电流施加至所述定子时使所述转子旋转；以及
至少一个紫外线发射器，所述至少一个紫外线发射器设置在所述壳体内。
实施例2.如实施例1所述的可植入血泵，还包括设置在所述定子与所述转子之间的陶瓷盘，所述陶瓷盘包括联接于其的所述至少一个紫外光发射器。
实施例3.如实施例2所述的可植入血泵，其中，所述至少一个紫外光发射器是柔性基底。
实施例4.如实施例3所述的可植入血泵，其中，所述至少一个紫外光发射器是粘贴件。
实施例5.如实施例3所述的可植入血泵，其中，所述至少一个紫外光发射器是印刷材料。
实施例6.如实施例2所述的可植入血泵，其中，所述至少一个紫外光发射器是具有低轮廓的可拉伸材料。
实施例7.如实施例2所述的可植入血泵，其中，所述入口插管包括外管以及由所述外管围绕的内管，所述内管具有外表面，所述外表面包括联接于其的至少一个紫外光发射器。
实施例8.如实施例2所述的可植入血泵，其中，所述内管是透明的。
实施例9.如实施例2所述的可植入血泵，其中，所述陶瓷盘包括背离所述转子的第一表面和面向所述转子的第二表面，并且所述至少一个紫外光发射器联接于所述第一表面。
实施例10.如实施例1所述的可植入血泵，其中，所述至少一个紫外光发射器与电源连通。
实施例11.一种可植入血泵，包括：
壳体，所述壳体包括第一部分、位于所述第一部分的上游的第二部分、以及流入插管，所述流入插管具有沿着轴线从所述第一部分延伸至所述第二部分的外管和内管；
转子，所述转子设置在所述壳体内以绕所述轴线旋转；
第一定子，所述第一定子设置在所述壳体内位于所述转子的下游；
第一陶瓷盘，所述第一陶瓷盘设置在所述壳体内位于所述第一定子与所述转子之间；
第二定子，所述第二定子设置在所述壳体内位于所述转子的上游；
第二陶瓷盘，所述第二陶瓷盘设置在所述第二定子与所述转子之间；以及
紫外光发射器，所述紫外光发射器联接于由所述内管、所述第一陶瓷盘和所述第二陶瓷盘组成的组中的至少一个，所述紫外光发射器是柔性材料。
实施例12.一种在血泵中提供治疗性紫外线血液处理的方法，所述方法包括：
从设置在血泵的壳体内的紫外光发射器发射紫外光。
实施例13.如实施例12所述的方法，其中，所述紫外光从由设置在所述壳体内的陶瓷盘以及流入插管的内管构成的组中的至少一个发出。
本领域的技术人员将理解本实施例不限于上文中已具体示出和描述的内容。而且，除非与上文提到的相反，应注意的是，所有的附图都不是按比例的。根据以上教导，各种修改和变型是可能的。

Claims (15)

1.一种可植入血泵，所述可植入血泵包括：
壳体，所述壳体包括入口插管；
转子，所述转子设置在所述壳体内，所述转子与所述入口插管流体连通；
定子，所述定子设置在所述壳体内，所述定子构造成当电流施加至所述定子时使所述转子旋转；以及
至少一个紫外线发射器，所述至少一个紫外线发射器设置在所述壳体内。
2.如权利要求1所述的可植入血泵，其特征在于，还包括设置在所述定子与所述转子之间的陶瓷盘，所述陶瓷盘包括联接于其的所述至少一个紫外光发射器。
3.如权利要求2所述的可植入血泵，其特征在于，所述至少一个紫外光发射器包括在柔性基底上。
4.如权利要求3所述的可植入血泵，其特征在于，其中，所述柔性基底是粘贴件。
5.如权利要求1-4中任一项所述的可植入血泵，其特征在于，所述至少一个紫外光发射器是印刷材料。
6.如权利要求3所述的可植入血泵，其特征在于，所述至少一个紫外光发射器是具有低轮廓的可拉伸材料。
7.如权利要求1-6中任一项所述的可植入血泵，其特征在于，所述入口插管包括外管以及由所述外管围绕的内管，所述内管具有外表面，所述外表面包括联接于其的至少一个紫外光发射器。
8.如权利要求7所述的可植入血泵，其特征在于，所述内管是透明的。
9.如权利要求2所述的可植入血泵，其特征在于，所述陶瓷盘包括背离所述转子的第一表面和面向所述转子的第二表面，并且所述至少一个紫外光发射器联接于所述第一表面。
10.如权利要求1-9中任一项所述的可植入血泵，其特征在于，所述至少一个紫外光发射器与电源连通。
11.如权利要求1所述的可植入血泵，其特征在于，所述壳体包括第一部分、位于所述第一部分的上游的第二部分，并且所述流入插管沿着轴线从所述第一部分延伸至所述第二部分；并且其中，所述转子在所述壳体内绕所述轴线旋转。
12.如权利要求11所述的可植入血泵，其特征在于，所述定子包括：第一定子，所述第一定子设置在所述壳体中位于所述转子的下游；以及第二定子，所述第二定子设置在所述壳体中位于所述转子的上游；并且其中，所述泵还包括：
第一陶瓷盘，所述第一陶瓷盘设置在所述壳体中位于所述第一定子与所述转子之间；
第二陶瓷盘，所述第二陶瓷盘设置在所述第二定子与所述转子之间；以及
并且其中，所述至少一个紫外光发射器联接于由所述第一陶瓷盘和所述第二陶瓷盘构成的组中的至少一个，所述紫外光发射器是柔性材料。
13.如权利要求11所述的可植入血泵，其特征在于，所述至少一个紫外光发射器包括在柔性基底上。
14.如权利要求12所述的可植入血泵，其特征在于，其中，所述柔性基底是粘贴件。
15.如权利要求11所述的可植入血泵，其特征在于，所述至少一个紫外光发射器是印刷材料。
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