CN116271495A - 头部变窄的心室内心脏泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种心脏泵，旨在部分或全部定位在心脏的心室中且在主动脉的半月瓣的方向上产生流体的诱导流；该泵包括：‑固定外壳，其具有顶部，当心脏泵竖直定位时，形成用于朝向顶端推送流体的推进室，以及底部，其以固定的方式附接至顶部，‑至少一个侧开口，在顶部和底部之间，且形成从外部朝向推进室的用于流体进口的室，‑动力单元，布置在外壳内，用于将流体从侧开口驱动直到推进室的出口。根据本发明，推进室包括上主体和出口头部；出口头部具有相对于上主体的外横截面变窄的外横截面；出口头部具有外横截面，其直径或最大距离在14至16mm之间。

Description

头部变窄的心室内心脏泵

技术领域

本发明涉及一种泵，特别是一种轴流泵，用于浸入流体中。

本发明更具体地但不排他地涉及用于心室辅助的泵。涉及例如由电池供电并且用于插入人体中以帮助血液循环的泵。

背景技术

心力衰竭(HF)，即心脏逐渐无法提供个人日常生活中新陈代谢需求所必需的血液，是西方国家第二大死亡原因。对心力衰竭的治疗(包括根据患者的需要适当地增加血流量)正取得进展，但仍然不足。

心室内心脏泵用于插入患者心脏的全身循环系统的心室。并非所有的心脏都具有相同的尺寸。可能有必要设计几种不同尺寸的泵。

发明内容

本发明的目的在于通过提出一种适于与多种尺寸的心脏兼容的新型泵来避免这种设计。

本发明的另一目的为一种无论心脏状态如何、是否扩张都有效的泵。

至少其中一个目的通过一种心脏泵来实现，心脏泵部分或全部定位在心脏的心室中，并在主动脉的半月瓣(sigmoid valves)的方向上产生流体的诱导流；该泵包括：

-固定外壳，其具有顶部，当心脏泵竖直定位时，形成用于朝向顶端推送流体的推进室，以及底部，其以固定的方式附接至顶部，

-至少一个侧开口，在顶部和底部之间，且形成从外部朝向推进室的用于流体进口的室，

-动力单元，布置在外壳内，用于将流体从侧开口驱动直到推进室的出口。

根据本发明，推进室包括上主体和出口头部；出口头部具有相对于上主体的外横截面变窄的外横截面；出口头部具有外横截面，其直径或最大距离在14至16mm之间。

“横截面”是指根据垂直于流体推进的轴线的截面所看到的表面面积。“外横截面”是指其轮廓与推进室的外轮廓紧密适配的横截面，相反，内横截面是与流体在其中循环的内部容积相关的。

根据本发明的泵的优点为，具有变窄的头部，其尺寸适于有效地将流体推向主动脉进口处的半月瓣。14至16mm的范围使得能够具有不管心脏状况如何的合适的出口头部。事实上，无论心脏是否扩张，无论是儿童心脏还是成人心脏，即小心脏或大心脏，本发明限定的范围都可以有效地将泵定位至靠近主动脉而无需接触。“靠近”是指距离足以使被推进的流体流强大到足以分离半月瓣并使流体进入主动脉。该距离取决于泵的功率。

同一颗心脏可以具有不同的尺寸。例如，扩张的心脏的体积明显大于同一心脏在未扩张的情况下的体积。值得注意的是，无论心脏扩张的程度如何，主动脉进口的尺寸都保持不变。

头部的尺寸也允许自然流或自发流通过。在心力衰竭的情况下，心脏仍然能够收缩以将流体排出到主动脉，尽管不够充分。因此产生的流动为自然流，而由泵产生的流动为诱导流，其提供自然流的大部分或代替自然流。

为此，根据本发明提出在14mm至16mm之间的出口头部的固定尺寸，允许诱导流和自然流的良好循环。该尺寸允许自然流在头部周围充分通过。

根据本发明的有利特征，上主体的外横截面可以具有17至20mm的直径或最大距离。

根据本发明的实施例，上主体的外横截面具有等于18mm的直径或最大距离。

通过这样的布置，上主体的尺寸适当地确定为容纳用于朝向出口头部推送流体的装置。上主体大于出口头部。

有利地，出口头部可以具有沿推进轴线在5至10mm之间的距离。这种头部可以为例如正圆柱体的形状，将流体流在主动脉的方向上向外引导。

出口头部可以例如包括叶片，该组叶片构成能够提高速度并在出口处赋予流体预定轮廓的矫直器。

根据附加特征，根据本发明的泵可以包括肩部，上主体和出口头部在该肩部相接，该肩部具有凹形形状。“凹形形状”是指向内变圆的形状，使得自然流沿肩部流动而不停滞。

根据本发明的有利特征，推进室可以为直圆柱体形状。

根据有利的实施例，上主体可以具有从进口室直到出口头部成喇叭形张开的外形。优选地，推进室的直径逐渐扩大而没有肩部。

头部的直径可以小于、大于或等于推进室的最小直径。

特别地，除了上述之外，推进室可以通过连接元件以固定方式附接至外壳的底部，连接元件的顶部直接连接至推进室的底端，推进室的外表面在连接处与连接元件齐平。

根据本发明，连接元件可以具有向外弯曲的一般形状。弯曲的形状可以意味着连接元件沿圆形的、整个为球形的形状内接，其直径大于推进室的底端的直径并且大于外壳的底部的顶端的直径。

例如，连接元件可以包括四个支柱。

根据本发明的有利特征，支柱可以包括一直延伸到推进室内部的延伸部分；这些延伸部分用作诱导叶片，使流体在外壳顶部的方向上呈线性流动。

例如，支柱可以通过横向带彼此附接，横向带布置在距这些支柱的端部一距离处。

根据本发明的实施例，推进室可以包括转子以将流体朝向出口头部推送。

有利地，泵可以包括处理单元，配置为根据脉冲模式控制转子。

附图说明

本发明的其他优点和特征将通过查看对绝非限制性的实施例的详细描述以及根据附图而变得显而易见，其中：

[图1]图1为根据本发明的心室内心脏泵的总体视图，

[图2]图2为根据本发明的心室内心脏泵的外壳的透视图，

[图3]图3为示出根据本发明的变窄头部的尺寸的简化示意图，

[图4]图4为根据本发明在转子外侧具有螺旋叶片的叶轮的示意图，

[图5]图5为示出根据本发明的形成诱导叶片的柱的延伸部分和具有内部螺旋叶片的叶轮的简化示意图，

[图6]图6为根据本发明的具有内部螺旋叶片的叶轮的示意图。

具体实施方式

以下将描述的实施例绝不是限制性的；本发明的变型尤其是可以实施为，仅包括对以下所描述的特征的选择，与所描述的其他特征相分离，只要这种对特征的选择足以赋予技术优势或使本发明与现有技术相区别。该选择包括至少一个、优选地为功能性的特性而没有结构细节，或者仅具有结构细节的一部分，只要该部分单独足以赋予技术优势或使本发明与现有技术相区别。

特别是，所描述的所有变型和所有实施例都可以以任意组合组合在一起，只要从技术角度来看没有冲突。

在附图中，几个附图共有的元件保持相同的附图标记。

图1示出心室内心脏泵。

心脏作为一个整体由附图标记1表示。示出右心室2，其功能为经由半月瓣4向肺动脉3喷射血液。左心室5的功能为通过经由半月瓣7向主动脉6喷射含氧血液来进行体循环。

右心房8经由房室瓣(atriopulmonary valves)9为右心室2供给血液。左心房10经由房室瓣11为左心室5供给血液。

根据本发明的泵作为一个整体为附图标记12。其固定在左心室5的心尖部。可以有线或无线地连接至心脏外部的管理单元(未示出)。可以连接至一个或多个探头或传感器(未示出)以检测心率或其他。

容纳电机的泵的底部可以部分在心脏外部、部分在心尖部的厚度内或完全在心脏内。在图1的示例中，泵的底部部分在心脏外部，这对于维护电机尤其有利。

泵包括外壳，由顶部13通过连接元件15刚性地附接到底部14组成。这些连接元件可以包括一个或多个支柱15，连接两个部分13和14，同时为血液留下宽的通道。

在图1的示例中，底部14构成电机的定子。外壳13、14和15旨在保持固定。在顶部13和底部14之间有进口室16，其为一开放空间，仅由连接元件15阻挡。在操作中，泵用于经由进口室16抽取心室5中的血液，将其输送通过外壳的顶部13，并通过顶部出口将其朝向瓣膜7喷射。

为了抽取血液，泵包括叶轮17，叶轮17基于长的主体18设计，一个或多个螺旋叶片19绕在该长的主体体18上。旋转时，叶轮抽取血液并将其朝向出口推送。这是泵的主要功能。因此主要流量是由叶轮17泵送的。

叶轮由传动轴20支承，传动轴20在与叶轮相对的一端包括钟形罩21。叶轮17、传动轴20和钟形罩21的组件为刚性的并且适合进行旋转。为此，钟形罩21构成具有固定定子14的电机的转子。该电机14和21为具有外转子的无刷型电机。这是一种配备有电子控制系统(未示出)的同步电机，是否能够从心脏外部进行访问均可。

叶轮适于围绕其轴线且相对于保持固定的外壳13、14进行旋转运动。进口枢轴25和出口枢轴23位于叶轮的旋转轴线内，且当叶轮在旋转运动期间处于磁悬浮状态时将叶轮保持在其轴线内。在一种变型(未示出)中，两个枢轴区域的一者或二者可以包括允许叶轮旋转的与轴承的连接。

本发明特别值得注意的是，外壳的顶部13包括出口头部22，以将血液沿主动脉6的方向从泵中排出。

图2示出了根据本发明的泵的透视图。可以看到底部14、支柱15和顶部13。顶部包括上主体26和出口头部22。上主体26具有喇叭形状，尺寸从支柱15一直到出口头部22增大。上主体26的末端有一其直径减小的肩部，以连接直径小于上主体顶部直径的出口头部(当泵竖直布置时，底部向下)。

还提供有横向带27，将支柱彼此连接起来，以支撑进口室的支柱，同时在钟形罩21和固定底部14之间留出用于血液的进口和回流血液排出的开口。

图3为示出出口头部和上主体的一些尺寸的示意图。

本发明要求出口头部的直径固定在14-16mm之间。该数值范围使得源自泵的诱导流28和源自心脏自然收缩的自发或自然流29可以共存。事实上，这种尺寸与任何尺寸的心脏都兼容，无论心脏的状态如何，即扩张与否。头部变窄允许泵的有效定位，靠近主动脉，但不会阻塞自发流的通道。头部的直径足够大，使得能够产生能够到达主动脉的流体流。

优选地，出口头部的高度包括在5-10mm之间。弯曲部30使得可以在具有减小的直径的出口头部22和直径大于出口头部的直径的上主体26之间建立连接。上主体在其顶部的直径在17-20mm之间。特别地，当上主体的直径大于17mm时，倾向于出口头部的直径能够达到17mm。

图4更详细地示出叶轮17，其连接至传动轴20并连接至钟形罩21。半球形的出口枢轴23位于叶轮的顶点并且在旋转轴线内。螺旋叶片19围绕主体18从底部直到覆盖主体18的大约四分之三。叶轮的顶点没有叶片。

传动轴20牢固地连接至侧叶片31，侧叶片31其中两个可见，第三被遮挡。有三个侧叶片，但也可能只有一个、两个或多于三个。在任何情况下，侧叶片31必须留有开口32，以便流体能够进入钟形罩21内部。在所示示例中，进口枢轴25位于钟形罩21上方，但也可以设想到其他实施例，其中进口枢轴布置在钟形罩21的内部。

图5示出具有内螺旋叶片的叶轮的截面视图。泵的电机包括固定的定子(为上主体23)和转子或叶轮33。在图5的示例中，叶轮33为中空的直圆柱体。中空部分也具有直圆柱的形状，但它也可以具有任何其他形状，例如喇叭形、椭圆形或结构化的形状。叶轮33的中空中心部分在其内表面上承载螺旋叶片34以将流体推向出口头部22。其可以为在叶轮内表面的整个长度上或仅在一部分上的单个叶片34，或者为具有固定或可变节距的多个叶片。叶轮33设计成相对于上主体23旋转。理想地，上主体23为包括诸如磁性绕组35等磁性元件的定子。磁性元件可以与诸如布置在叶轮33内或外表面上的永磁体36等磁性元件磁性地配合。提供有电子装置(未示出)来控制绕组35以便致动叶轮33。该组件构成无刷型电机。叶轮33和上主体23之间的间隙是直的，其内接在直圆柱体内，但它也可以具有另一种非直的形状，是否为喇叭形均可。

可选地，固定柱37设置在叶轮33内且可以在泵工作时(即叶轮33相对于上主体23旋转时)改善血液流动。该柱37可以通过两端固定，例如固定至外壳的固定底部38且经由出口叶片39固定至出口头部22。还可以设想到仅在一端固定的柱37。

可以设想到柱37的其他布置模式，例如旋转但平移固定的柱；在这种情况下，柱37可以通过臂固定至叶轮33，允许柱保持在涡轮机的旋转轴线内。

轴承机构可以设置在叶轮和上主体23之间以保持叶轮。可以提供其他装置来保持叶轮在外壳中无接触地旋转。尤其可以设想到通过流体、通过磁力等、具有或不具有保持边缘的悬挂机构。

在图5中，还示出了支柱15的延伸部分40。这些延伸部分构成推进室内的诱导叶片。这些延伸部分布置在推进室23、22的进口处，以使流体沿叶轮方向线性流动。

图6示出图5中的叶轮33的示例。在通过非限制性示例描述的示例中，其为呈长线型中空圆柱体形状的主体41，其内壁包括多个叶片34a、34b、34c、34d。这种涡轮机可以有利地用在浸入流体的泵中。

叶片34a、34b、34c、34d的作用是使流体通过叶轮。叶片的定向和尺寸旨在使得流体在通过将旋转的叶轮后被抽取然后被推送。

在图6的示例中，四个螺旋叶片34a、34b、34c、34d从叶轮的一端开始，内接在螺旋线内而彼此不交叉，并到达另一端。

当然，本发明不限于刚刚描述的示例。在不超出所描述的本发明的范围的情况下，可以对这些示例进行许多调整。

Claims (14)

1.心脏泵，旨在部分或全部定位在心脏的心室中且在主动脉的半月瓣的方向上产生流体的诱导流；该泵包括：

-固定外壳，其具有顶部，当心脏泵竖直定位时，形成用于朝向顶端推送流体的推进室，以及底部，其以固定的方式附接至顶部，

-至少一个侧开口，在顶部和底部之间，且形成从外部朝向推进室的用于流体进口的室，

-动力单元，布置在外壳内，用于将流体从侧开口驱动直到推进室的出口，

其特征在于，推进室包括上主体和出口头部；出口头部具有相对于上主体的外横截面变窄的外横截面；出口头部具有外横截面，其直径或最大距离在14至16mm之间。

2.根据权利要求1所述的心脏泵，其特征在于，上主体的外横截面具有17至20mm的直径或最大距离。

3.根据权利要求1或2所述的心脏泵，其特征在于，上主体的外横截面具有等于18mm的直径或最大距离。

4.根据前述权利要求中任一项所述的心脏泵，其特征在于，所述出口头部具有沿推进轴线包括在5至10mm之间的距离。

5.根据前述权利要求中任一项所述的心脏泵，其特征在于，其包括在上主体和出口头部之间的连接处的肩部，该肩部具有凹形形状。

6.根据前述权利要求中任一项所述的心脏泵，其特征在于，所述推进室为直圆柱体的形状。

7.根据前述权利要求中任一项所述的心脏泵，其特征在于，所述上主体具有从进口室直到出口头部成喇叭形张开的外形。

8.根据前述权利要求中任一项所述的心脏泵，其特征在于，推进室通过连接元件以固定方式附接至外壳的底部，连接元件的顶部直接连接至推进室的底端，推进室的外表面在连接处与连接元件齐平。

9.根据权利要求8所述的心脏泵，其特征在于，所述连接元件具有向外弯曲的一般形状。

10.根据权利要求8或9所述的心脏泵，其特征在于，所述连接元件包括四个支柱。

11.根据权利要求9或10所述的心脏泵，其特征在于，支柱包括一直延伸到推进室内部的延伸部分；这些延伸部分用作诱导叶片，使流体在外壳顶部的方向上呈线性流动。

12.根据权利要求10或11所述的心脏泵，其特征在于，支柱通过一横向带彼此附接，横向带布置在距端部一距离处。

13.根据前述权利要求中任一项所述的心脏泵，其特征在于，所述推进室包括转子以将流体朝向出口头部推送。

14.根据权利要求13所述的心脏泵，其特征在于，其包括处理单元，配置为根据脉冲模式控制转子。

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