CN117529614A - 血管内血泵转子 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种血泵转子和一种利用该转子的血管内血泵。所述血泵转子被配置成围绕旋转轴线旋转，并且包括远侧部分和近侧部分。远侧部分包括转子毂，该转子毂沿着远侧方向逐渐减小。所述转子毂具有至少一个从转子毂向外延伸的叶片。此外，所述转子毂的远端向远侧延伸超出所述至少一个叶片的最远侧部分。连接至远侧部分的近侧部分具有永磁体，该永磁体被布置成形成改进型哈尔巴赫阵列，该阵列产生在近侧方向上的磁通量大于在远侧方向上的磁通量的磁场，所述第一磁通量大于所述第二磁通量。

Description

血管内血泵转子

对相关申请的引用

本申请要求于2021年4月8日提交的第63/172,393号美国临时申请的优先权，该临时申请通过引用整体并入本文。

背景技术

本公开涉及一种血泵，尤其涉及一种用于经皮插入到患者的血管中以支持患者的血管中的血液流动的血管内血泵的转子。该血泵具有能够提高效率并减小血泵的外径的改进转子。

已知有不同类型的血泵，例如轴向血泵、离心(即，径向)血泵或混合型血泵，在混合型血泵中，血液流动是由轴向力和径向力两者导致的。血管内血泵通过导管插入到患者的血管(例如主动脉)中。血泵通常包括泵壳，该泵壳具有由通道连接的血流入口和血流出口。为了使血液沿着从血流入口到血流出口的通道流动，转子可旋转地支撑在泵壳内，该转子设有用于输送血液的叶片。

血泵通常由驱动单元驱动，该驱动单元可以是电动机。例如，US 2011/0238172A1公开了一种具有可以磁耦合至电动机的叶轮的体外血泵。转子包括与电动机中的磁体相邻地布置的磁体。由于叶轮中和电动机中的磁体之间的吸引力，电动机的旋转被传递至转子。为了减少旋转部件的数量，在US2011/0238172 A1中还公开了利用旋转磁场，驱动单元具有围绕旋转轴线布置的多个静态柱，并且每个柱承载线圈绕组并作为磁芯。控制单元顺序地向线圈绕组提供电压以产生旋转磁场。为了提供足够强的磁耦合，磁力必须足够高，这可以通过向驱动单元供应足够高的电流或者通过提供大磁体来实现，但是，这会导致血泵的总直径较大。但是，在这种驱动单元中可能会出现高能耗和发热。

为了提高驱动效率，血泵通常利用磁轭，磁轭通常由铁磁性的铁构成，并且被置于转子-定子组合的任何一侧。例如，US 8,870,552公开了一种具有夹在前后绕组之间的转子的旋转式血泵，其中该泵在前绕组的外侧使用锥形铁磁性铁轭，在后绕组的外侧使用环形铁磁性铁轭。

发明内容

因此，本公开的一个目的是提供一种在驱动单元与叶轮之间具有磁耦合的血泵，优选是血管内血泵或经瓣膜血泵，其中所述血泵具有紧凑的设计，尤其是具有小到足以允许血泵经血管、经静脉、经动脉或经瓣膜插入的外径。本公开的另一个目的是减少血泵的热量和能量消耗，这对于血泵可以由电池供电从而为患者提供移动性而不需要任何磁轭的长期应用特别有用。

根据本公开，这个目的是通过一种具有独立权利要求的特征的血泵转子来实现的。在从属权利要求中详细说明了本公开的优选实施例和进一步发展。

根据本公开，所述血泵转子被配置成围绕旋转轴线旋转。它包括远侧部分和近侧部分。远侧部分包括转子毂，该转子毂沿着远侧方向逐渐减小。所述转子毂具有至少一个从转子毂向外延伸的叶片。此外，所述转子毂的远端向远侧延伸超出所述至少一个叶片的最远侧部分。连接至远侧部分的近侧部分具有永磁体，该永磁体被布置成形成改进型哈尔巴赫阵列，该阵列产生在近侧方向上的磁通量大于在远侧方向上的磁通量的磁场，所述第一磁通量大于所述第二磁通量。

所述改进型哈尔巴赫阵列利用交替布置的轴向磁化磁体和周向磁化磁体，其中该哈尔巴赫阵列可以是通过三种方式之一改进的。

在第一方面中，至少一个轴向磁化磁体的最近侧表面与至少一个周向磁化磁体的最近侧表面相比距远端的距离不同。在第一方面的优选实施例中，每个周向磁化磁体的表面上的最近侧点比每个轴向磁化磁体的表面上的最近侧点更靠近远端，更靠近的量大致在1毫米至7毫米的范围内。换句话说，所述轴向磁化磁体被配置成比所述周向磁化磁体更靠近血泵的电驱动单元。此外，虽然所述近侧表面可以垂直于旋转轴线，但是在一些实施例中，所述磁体的近侧表面可以成形为使得近侧表面不垂直于旋转轴线，并且，在一些情况下，所述周向磁化磁体中的至少两个可以是不共面的。

在一种非改进型哈尔巴赫布置形式中，所述阵列中的每个磁体的物理尺寸是相同的，只有磁化方向不同。在改进型哈尔巴赫阵列的第二方面中，至少一个轴向磁化磁体的物理尺寸不同于至少一个周向磁化磁体的相应物理尺寸。例如，在一些实施例中，每个永磁体包括两个在径向上向远离旋转轴线的方向延伸的侧表面，并且每个磁体的两个侧表面形成(a)两个平行平面、(b)两个不平行平面或(c)凹曲面和凸曲面。

在沿着磁体的任何给定轴向距离处，每个磁体的外表面在径向上会大致形成弧形(即，该外表面会具有形成围绕旋转轴线的圆弧的横截面形状)，该弧形的长度在磁体之间可以不同。在一些实施例中，每个弧形与旋转轴线的对角为1°至89°，并且两个不同的磁体可以具有不同的对角。在一些实施例中，所述角度中的至少一个大于45度，和/或所述角度中的至少一个小于45度。或者或另外，所述磁体中的一个或更多个在轴向方向上可以比阵列中的一个或更多个其它磁体更长。

在第三方面中，组合了第一方面和第二方面；也就是说，至少一个轴向磁化磁体的最近侧表面与至少一个周向磁化磁体的最近侧表面相比距远端的距离不同，并且至少一个轴向磁化磁体的物理尺寸不同于至少一个周向磁化磁体的相应物理尺寸。

这些血泵转子可以结合到血管内血泵中，所述血管内血泵可以是轴向血泵或斜向血泵，该斜向血泵部分地轴向泵送，并且部分地径向泵送(对于血管内应用来说，纯离心血泵的直径通常过大)。典型情况下，所述血泵会包括具有血流入口和血流出口的泵壳、血管内血泵转子、以及能够与所述血管内血泵转子磁性相互作用的电驱动单元(可以包括2极、4极或6极定子)。在一些实施例中，每个周向磁化磁体比每个轴向磁化磁体距电驱动单元的远端更远。

所述电驱动单元产生旋转电磁场，与普通电动机相比，通过减少运动部件的数量，这简化了血泵的机械结构。这也减少了磨损，因为电动机不需要接触轴承。驱动单元与叶轮之间的磁耦合不仅导致叶轮旋转，而且允许叶轮正确对准。

驱动单元的远侧表面可以是平坦的或垂直于旋转轴线，或者可以是倾斜的。驱动单元的远侧表面沿着包括旋转轴线的平面的横截面基本上是三角形或梯形的。在组装好的状态下，驱动单元的远侧表面可以形成锥形表面或基本上锥形的表面，例如具有小平面但近似地形成锥形表面的表面。通常，形成的表面的形状可以是凸形的。形象地说，所述驱动单元的部分可以像饼片一样放在一起，以形成具有圆锥形顶面的圆形布置形式。

转子的磁体可以具有或可以形成圆锥形或基本上圆锥形的凹部，该凹部在尺寸和形状上与由驱动单元的远侧表面形成的圆锥形表面基本上对应。通常，所述磁体可以形成面向由驱动单元形成的凸面的凹面，以改善磁耦合。在另一个实施例中，所述凹面和所述凸面的布置可以是相反的，即，驱动单元的远侧表面可以形成圆锥形凹部，而转子磁体形成凸圆锥形表面。

驱动单元的远侧表面和转子的近侧表面会被间隙分开。转子与驱动单元之间的间隙的形状和尺寸可有助于流体动力轴承能力。

所述哈尔巴赫阵列通常被设置为多个磁体，例如四个或更多个磁体，优选至少八个磁体。各种实施例利用围绕旋转轴线布置在叶轮中的六个、八个、十个、十二个、十四个、十六个或二十四个磁体。优选地，设置偶数个磁体，更优选地，磁体的数量是定子的磁极数量的倍数，这有利于避免或最大限度地减少死区。所述磁体可以被布置成在各个磁体之间基本上没有间隙，以增加磁性材料的量。但是，已经发现，如果磁体被间隙(尤其是径向延伸的间隙)分开，那么磁耦合的效率不会降低。这是由于磁场的特性以及驱动单元与叶轮之间的间隙。如果转子中的磁体彼此靠近，那儿从一个磁体(北极)到相邻磁体(南极)呈拱形延伸的最内部的磁力线不会延伸超出驱动单元与叶轮之间的间隙，因此不会到达驱动单元，即，它们不会对叶轮的驱动有所贡献。因此，如果在叶轮中的磁体之间设有间隙，那么没有效率损失。技术人员能够计算出，在不损失驱动效率的情况下，叶轮中的磁体之间的间隙的尺寸取决于叶轮与驱动单元之间的间隙的尺寸。然后，例如可以将叶轮磁体之间的间隙用作冲洗通道。

为了增强通过转子与驱动单元之间的间隙的冲洗流，可以在转子中设置一组辅助叶片。尤其是，可以在所述磁体或多个磁体的面向驱动单元的一侧(即，在转子与驱动单元之间的间隙中)设置辅助叶片。在优选实施例中，所述周向磁化磁体中的一个或更多个可以包括一个或更多个辅助叶片，所述辅助叶片连接至磁体的近侧表面或形成在磁体的近侧表面上，向近侧方向远离近侧表面沿轴向延伸。在轴向和周向磁化磁体的近侧表面处于距驱动单元的不同距离的位置的实施例中，所述辅助叶片优选不延伸超出轴向磁化磁体的最近侧部分。

或者或另外，可以通过磁体的面向驱动单元的表面中的凹陷通道来增加冲洗流。所述通道例如可以沿径向或螺旋地延伸。

附图说明

图1示出了血泵转子和驱动单元的一个实施例。

图2A示出了形成圆柱形哈尔巴赫阵列的磁体的排列。

图2B示出了产生哈尔巴赫阵列的磁体的磁化的一个实施例以及由此产生的磁通量。

图3A是集中于阵列的端部的改进型哈尔巴赫阵列的一个实施例的投影图。

图3B是改进型哈尔巴赫阵列的一个实施例的简化侧视图。

图3C是改进型哈尔巴赫阵列的一个替代实施例的简化侧视图。

图3D是集中于阵列的端部的改进型哈尔巴赫阵列的另一个实施例的投影图。

图4A是改进型哈尔巴赫阵列的一个实施例中的磁体的简化图。

图4B-4F是用于改进型哈尔巴赫阵列的实施例的磁体的一种替代配置的横截面图。

图5A-5C是改进型哈尔巴赫阵列的替代实施例的投影图。

图6A是在周向磁化磁体上具有辅助叶片的改进型哈尔巴赫阵列的一个实施例的投影图。

图6B-6D示出了辅助叶片的替代实施例的横截面图。

图7示出了本公开的血泵的横截面图。

图8A示出了图7的血泵的放大详图。

图8B示出了一个替代实施例的与图8A相同的视图。

具体实施方式

请参考图1A，其中示出了血管内血泵转子的横截面图。转子1具有远侧部分10和近侧部分20。近侧部分20连接至远侧部分10的近端。

转子1(有时可能被称为叶轮)被配置成借助于第一轴承31和第二轴承32围绕旋转轴线5旋转。在这个实施例中，两个轴承31、32都是接触型轴承。但是，轴承31、32中的至少一个可以是非接触型轴承，例如磁性或流体动力轴承。第一轴承31是具有球形轴承表面的枢转轴承，该球形轴承表面允许旋转运动以及一定程度的枢转运动。

远侧部分10包括转子毂11，该转子毂11沿着朝向转子毂11的最远端12的远侧方向逐渐变小。第二轴承32通常在转子毂11的最远端12处连接至转子1。至少一个叶片15设置在转子1上，用于在转子1旋转时输送血液。任何叶片15通常连接至转子毂11。转子毂11的远端12向远侧延伸超出叶片15的最远侧部分。近侧部分20包含被布置成形成改进型哈尔巴赫阵列的永磁体21。

请简要参考图2A，标准圆柱形哈尔巴赫阵列通常由多个磁体51、52、53、54组成。除了磁化方向之外，每个磁体都是大致相同的。在标准的圆柱形哈尔巴赫阵列中，所有磁体的近侧表面大致对齐，并且每个磁体具有外表面55、最靠近旋转轴线5的内表面58、以及远离旋转轴线5径向延伸的两个侧表面56、57。每个磁体的外表面55通常具有形成围绕旋转轴线5的圆弧的横截面形状，并且每个圆弧与旋转轴线5形成59度对角。

请参考图2B，传统的哈尔巴赫阵列100包括交替布置的周向磁化磁体101(例如两个磁极105、106在大致的周向方向上分开)和轴向磁化磁体102(例如两个磁极在大致的轴向方向上分开)。每个磁体的近侧表面103和远侧表面104与阵列中的其它磁体的近侧表面和远侧表面基本上相同(在形状和轴向/径向位置方面)。所有磁体的近侧表面103通常基本上对齐，从而阵列中的任何磁体的任何部分都不会延伸超出阵列中的另一个磁体的相应部分。在这种布置中，哈尔巴赫阵列会在一侧呈现较强的磁通量，而在相对侧呈现较弱的磁通量。

本发明的改进型哈尔巴赫阵列不是像通常的那样在径向方向上产生强/弱磁通量，而是在轴向方向上产生这些强/弱磁通量。也就是说，当前公开的转子中的改进型哈尔巴赫阵列产生在近侧方向上具有第一磁通量120并在远侧方向上具有第二磁通量110的磁场。第一磁通量120大于第二磁通量110。

此外，图2A和2B所示的传统圆柱形哈尔巴赫阵列被以三种方式中的一种修改，以用于本公开。

第一修改方法

第一修改方法是修改磁体在轴向方向上的布置。这种技术涉及在哈尔巴赫阵列中的轴向和周向磁化磁体的近侧表面的定位和/或取向方向产生差异。

具体而言，如图3A所示，本公开的哈尔巴赫阵列200会包含围绕旋转轴线220以圆柱形形式布置的交替的周向磁化磁体201和轴向磁化磁体202。至少一个轴向磁化磁体202的近侧表面212与至少一个周向磁化磁体201的近侧表面211沿着轴向方向的距离不同。如图3A所示，轴向磁化磁体的外表面205的一部分可以向近侧延伸超出至少一个周向磁化磁体201的近侧表面211。

这种情况的各种实施例可以参照图3B、3C和3D来说明。这些附图是本公开的改进型哈尔巴赫阵列的实施例中的磁体的最近侧部分的简化图。

具体而言，图3B示出了两个轴向磁化磁体301、305和一个周向磁化磁体303的近端的简化侧视图，其中每个磁体的最近侧表面垂直于旋转轴线310。应说明的是，由于这个实施例中的每个磁体的近侧表面垂直于旋转轴线，因此近侧表面的任何点或部分都有资格作为该磁体的最近侧点或部分。

由于图中的最近侧表面302、304、305是平坦的，因此任何点都可以被认为是最近侧部分，因此，很容易确定轴向磁化磁体301和周向磁化磁体303的最近侧部分的轴向位置的差异309。

如果磁体的物理尺寸相同，那么轴向定位的这种差异可以通过简单地偏移轴向磁化磁体与周向磁化磁体相比的轴向定位来产生。这在图3B中示出，其中磁体301的最远侧表面307从磁体303的最远侧表面308轴向偏移。

图3B提供了类似的图示，但是在这个实施例中，轴向磁化磁体313和周向磁化磁体311、315的最近侧表面312、314、316是型面，并且不一定垂直于旋转轴线。在这个实例中，所述型面被示为简单的成角度的平坦表面，但是本领域技术人员能认识到，很容易适当地结合弯曲或复杂的形状。还提供了转子的旋转轴线320和旋转方向321以供参考。

如图3B所示，其中标明了轴向磁化磁体313的最近侧点或部分318(在此是磁体的后缘)以及周向磁化磁体311的最近侧部分317。在优选实施例中，周向磁化磁体的最近侧点或部分317与轴向磁化磁体的最近侧点或部分318在近侧表面上的相对位置相同。例如，如果轴向磁化磁体的最近侧点或部分318在轴向磁化磁体的最外表面的后缘上(根据转子的旋转方向321)，那么周向磁化磁体的最近侧点或部分317优选在周向磁化磁体的最外表面的后缘上。然后可以确定最近侧点或部分317、318的轴向位置的差异319。与图3A中的实施例类似，如果磁体的物理尺寸相同，那么轴向定位的这种差异可以通过简单地偏移轴向磁化磁体与周向磁化磁体相比的轴向定位来实现。

在优选实施例中，轴向位置的差异是1毫米至7毫米。换句话说，周向磁化磁体的最近侧部分优选比轴向磁化磁体的最近侧部分更靠近转子的远端1毫米至7毫米。在一些实施例中，该差异是至少0.5毫米、1毫米、2毫米、3毫米、4毫米或5毫米，并且不超过10毫米、8毫米、7毫米、6毫米、5毫米、4毫米、3毫米或2毫米，包括这些值的所有可能的组合和子范围。

在优选实施例中，每个周向磁化磁体的最近侧部分距转子的远端的距离相同，并且每个轴向磁化磁体的最近侧部分距转子的远端的距离相同。但是，在一些实施例中，这可能不是所期望的，因此，能够想到其它组合。

例如，在一些实施例中，周向磁化磁体的最近侧表面不是都距转子的远端相同距离，而所有轴向磁化磁体的最近侧表面都距转子的远端相同距离。在其它实施例中是相反的情况；所有周向磁化磁体的最近侧表面都距转子的远端相同距离，而轴向磁化磁体的至少一些最近侧表面不是距转子的远端相同距离。在其它实施例中，周向磁化磁体的最近侧表面不是都距转子的远端相同距离，所有轴向磁化磁体的最近侧表面也不是距转子的远端相同距离。

此外，在一些实施例中，周向磁化磁体的最近侧表面中至少有两个不共面。例如，这可能是由磁体具有在周向方向和/或径向方向上成角度或弯曲的近侧表面导致的。例如，如图3B所示，周向磁化磁体311、315的近侧表面312、316(具有相同的物理尺寸)在周向方向上成角度，因此不共面。或者，很明显，在磁体的近侧表面形成圆锥形或基本上圆锥形的表面时，近侧表面会不共面。

在图3C中，能够看到结合了在图3A和3B中所看到的一些特征的实施例。具体而言，如图3D所示，磁体被布置成围绕中心轴线331沿顺时针方向332旋转。内表面333限定具有第一直径的中心开口，外表面334限定磁体阵列的外边缘，具有大于第一直径的第二直径。在这个附图中，多个第一部分335与多个第二部分340交替地布置。每个第一部分是基本上平坦的，并且垂直于旋转轴线331。每个第二部分340从第一部分335沿轴向偏移。第二部分具有前表面344和后表面345。

每个第二部分340的最近侧表面的第一子部分343可以平行于所述第一部分。也就是说，在一些实施例中，可能存在平坦的偏转区域，在该区域中压力可以分布在表面上，并且流体可以流出第二部分340。

每个区段部分340的最近侧表面的第二子部分342可以是有轮廓的。在一些实施例中，所述轮廓是沿着逆时针方向(与旋转方向相反)的上升轮廓。所述轮廓可以从最远侧点349(例如前表面344附近的点)到最近侧点350(例如在后表面345或第一子部分343处或附近的点)逐渐减小距离348。也就是说，第二部分340的最近侧表面的一部分(例如参考349)在轴向方向上比第二部分的最近侧表面的第二部分(例如参考350)更靠近第一部分335，更靠近的量是距离348。

在一些实施例中，第二子部分342的任何部分都不与第一子部分343共面。在一些实施例中，第二子部分342包括曲面(例如凹面或凸面)。在一些实施例中，第二子部分342包括相对于第一部分340成固定角度的基本上平坦的表面。

在一些实施例中，第二子部分340可以包括侧壁，例如后表面345处的后侧壁346，或者阵列的外表面334处的外侧壁347。这些侧壁可以用于控制血液流动，减少沿径向方向的流动等。

此外，本领域技术人员会认识到，虽然图中所示的磁体被示为具有尖锐的角部，但是边缘可以完全或部分地倾斜、倒角、倒圆等。

第二修改方法

第二修改方法是将至少一个轴向磁化磁体的物理尺寸配置成不同于至少一个周向磁化磁体的相应物理尺寸。也就是说，除了磁化方向之外，不是所有的磁体都大致相同，而是对物理尺寸进行调整，使得轴向磁化磁体在物理上不同于周向磁化磁体。

请参考图4A，其中示出了改进型哈尔巴赫阵列中的单个磁体401。对于每个磁体401，有外表面402、内表面407、以及远离旋转轴线499径向向外延伸的侧表面403、404。每个磁体还具有近侧表面406。

在优选实施例中，每个永磁体具有外表面402，该外表面402的横截面形状形成围绕所述旋转轴线499的圆弧。所述弧的物理尺寸使得每个弧与旋转轴线499的对角405最优选是1°至89°。在一些实施例中，该角度至少为1°、5°、10°、15°或20°，并且不超过89°、80°、70°、60°、50°或40°，包括这些值的所有可能的组合和子范围。例如，在一些实施例中，该角度为5°至70°、10°至80°、或20°至70°。

在一些实施例中，在磁体排列成改进型哈尔巴赫阵列时，阵列中的第一磁体的外表面的弧所对的角度不同于阵列中的第二磁体的外表面的弧所对的角度。在一些实施例中，所述角度中的至少一个大于阈值，并且所述角度中的至少一个小于阈值。所述阈值等于360°/n，其中n是阵列中的磁体的数量。因此，对于由8个磁体组成的哈尔巴赫阵列，所述阈值为45°，对于16个磁体，所述阈值为22.5°，对于24个磁体，所述阈值为15°。在一些实施例中，与所有周向磁化磁体相比，所有轴向磁化磁体的弧所对的角度不同。在一些实施例中，与所有周向磁化磁体相比，所有轴向磁化磁体的弧所对的角度较大。在一些实施例中，与所有周向磁化磁体相比，所有轴向磁化磁体的弧所对的角度较小。

在一些实施例中，对于周向磁化磁体或轴向磁化磁体(但不是这两者)，所述角度小于40°。在一些实施例中，所述角度小于30°。在一些实施例中，所述角度小于20°。在一些实施例中，所述角度小于10°。

形成弧形的外表面402还具有可以随着磁体的不同而变化的最大弧长408(即，由垂直于旋转轴线的平面形成的外表面的最大弧长)。在优选实施例中，阵列中的每个磁体的弧长为1毫米至5毫米。在一些实施例中，阵列中的每个磁体的弧长为1毫米至4毫米或1毫米至3毫米。在一些实施例中，阵列中的每个磁体的弧长为2毫米至3毫米。在使用第二技术的最优选实施例中，至少一个轴向磁化磁体的最大弧长不同于至少一个周向磁化磁体的最大弧长。

每个磁体的近侧表面406具有表面积。在优选实施例中，至少一个轴向磁化磁体的表面积不同于至少一个周向磁化磁体的表面积。

在最优选的实施例中，每个轴向磁化磁体(a)具有比每个周向磁化磁体更大的最大弧长和更大的表面积，或者(b)具有比每个周向磁化磁体更小的最大弧长和更小的表面积。

每个磁体401还具有轴向长度409(即，磁体的最近侧点与磁体的最远侧点之间的距离)。在一些实施例中，至少一个轴向磁化磁体的轴向长度不同于至少一个周向磁化磁体的轴向长度。

在排列为改进型哈尔巴赫阵列时，该阵列会具有基本上圆柱形的横截面。改进型哈尔巴赫阵列的最大外径一般小于7毫米，例如≤6.75毫米，或≤6.5毫米。在这种配置中，每个磁体的内表面会形成开口，该开口可以至少部分地贯穿改进型哈尔巴赫阵列，并且优选贯穿整个改进型哈尔巴赫阵列。所述开口的直径通常为0.5毫米至2毫米。因此，每个磁体的内表面407距旋转轴线499的距离410通常为0.25毫米至1毫米。

此外，每个侧表面403、404会具有在内表面与外表面之间延伸的长度。在图4A中，侧表面403被示为具有从内表面407到外表面402测量的长度411。应认识到，该长度可以与外表面到内表面的径向距离相同或不同；例如，如果所述侧表面是弯曲的，那么长度411会大于内表面与外表面之间的径向距离。通常，每个磁体的每个侧表面的长度为1毫米至5毫米，例如1毫米至4毫米，或2毫米至4毫米。

本领域技术人员会认识到，物理尺寸上的一些差异可以组合在单个阵列中。例如，在一些实施例中，轴向磁化磁体与周向磁化磁体之间的弧长和轴向长度可以不同。

请参考图4B-4E，其中示出了改进型哈尔巴赫阵列中的磁体的多种替代物理配置。

在图4B中，改进型哈尔巴赫阵列被示为具有围绕旋转轴线499配置的交替布置的周向磁化磁体421和轴向磁化磁体431，其中阵列中的每个磁体421、431具有两个不平行的平坦侧表面423、424、433、434，这些侧表面从每个磁体的内表面427远离旋转轴线499径向向外延伸。每个磁体具有外表面422、432和最近侧表面426、436。外表面422、432具有形成围绕所述旋转轴线499的圆弧的横截面形状，每个圆弧与旋转轴线499形成对角405、415。在优选实施例中，每个侧表面被配置成基本上垂直于外表面，从而沿着阵列中的任何给定磁体的侧表面延伸的假想平面会与旋转角度相交。

图4B被示为具有周向磁化磁体421，所述周向磁化磁体421具有比轴向磁化磁体431更大的圆弧对角和/或更大的弧长。但是，本领域技术人员会认识到，相反的情况也是正确的——轴向磁化磁体可以具有比周向磁化磁体更大的圆弧对角和/或更大的弧长。

在优选实施例中，每个侧表面不是被配置成基本上垂直于外表面；沿着给定磁体的每个平坦侧表面延伸的假想平面不会与旋转角度相交。

在图4C中，改进型哈尔巴赫阵列被示为具有围绕旋转轴线499配置的周向磁化磁体441和轴向磁化磁体451的替代布置形式，但是在此轴向磁化磁体451具有平行的平坦侧表面453、454，而周向磁化磁体441具有不平行的平坦侧表面443、444。本领域技术人员会认识到，相反的情况也是正确的——轴向磁化磁体可以具有不平行的平坦侧表面，而周向磁化磁体具有平行的平坦侧表面。

改进型哈尔巴赫阵列具有由旋转轴线499的外表面442、442的弧对着的角度445、455。应认识到，例如，角度405(来自图4B)和角度445(来自图4C)可能是相同的，而侧表面的长度可能完全不同。

在图4D中，改进型哈尔巴赫阵列被示为具有围绕旋转轴线499配置的交替布置的周向磁化磁体461和轴向磁化磁体471，但是在此每个磁体461、471具有两个不平坦的侧表面463、464、473、474。尤其是，每个磁体具有凹曲面463、473和凸曲面464、474。

本领域技术人员会认识到，这些变化可以在各种实施例中组合。例如，如图4E所示，改进型哈尔巴赫阵列被示为具有交替排列的周向磁化磁体482和轴向磁化磁体481、483。但是，第一磁体481具有两个平行的平坦侧表面483、486。第二磁体482具有一个不垂直于磁体的外表面的平坦的侧表面484，(即，沿着所述平坦的侧表面延伸的假想平面不会与旋转轴线相交)。第二磁体482也具有凹曲面487。第三磁体483具有凹曲面488和凸曲面485。

在图4F中，能够看到另一种布置形式。在此，虽然所有磁体都具有平行的平坦侧面，但是这些侧面并不居中，如图4C所示。相反，由第一磁体491的一侧492限定的平面被配置成与旋转轴线499相交，而由第一磁体491的另一侧493限定的平面被配置成与磁体的内表面407相切地相交。

第三修改方法

第三修改方法结合了第一修改方法和第二种修改方法。也就是说，除了通过第一修改技术实现的操纵近侧表面的轴向定位之外，它还包括调整磁体的物理尺寸。

例如，图5A示出了磁体的一种布置形式，其中每个轴向磁化磁体501的近侧表面比每个周向磁化磁体502的近侧表面进一步沿着旋转轴线布置(朝向转子的近端)，并且每个轴向磁化磁体的外表面的弧长大于每个周向磁化磁体的外表面的弧长。每个磁体具有两个不平行的平坦侧表面。

在图5B中，每个轴向磁化磁体503的近侧表面比每个周向磁化磁体504的近侧表面进一步沿着旋转轴线布置(朝向转子的近端)，并且每个轴向磁化磁体的外表面的弧长小于每个周向磁化磁体的外表面的弧长。

图5C示出了磁体的一种布置形式，其中每个磁体具有凹侧表面和凸侧表面。每个轴向磁化磁体505的近侧表面比每个周向磁化磁体506的近侧表面进一步沿着旋转轴线布置(朝向转子的近端)。每个轴向磁化磁体的外表面的弧长大于每个周向磁化磁体的外表面的弧长。

此外，可以进行其它修改。例如，在一些实施例中，至少一个辅助叶片设置在至少一个周向磁化磁体的近侧表面上，该近侧表面向近侧方向沿轴向延伸。

在图6A中示出了哈尔巴赫阵列的一个实施例的近侧表面的视图。具体而言，所述改进型阵列包括具有比每个周向磁化磁体602的最近侧表面604进一步沿着旋转轴线699向近侧方向轴向延伸的最近侧表面603的轴向磁化磁体601。每个叶片605的最近侧表面606优选不延伸超出每个轴向磁化磁体601的最近侧表面603。

叶片的横截面形状可以沿着径向和/或轴向方向变化。例如，在一些实施例中，随着叶片向远离旋转轴线699的方向延伸，每个叶片605沿着径向方向稍稍减小。在一些实施例中，随着叶片向远离周向磁化磁体602的近侧表面604的方向延伸，每个叶片605沿着轴向方向上稍稍减小。在一些实施例中，叶片沿着径向方向和轴向方向逐渐减小。在一些实施例中，近侧表面606成角度，使得叶片605的近侧表面606的最靠近旋转轴线的部分607比叶片605的近侧表面606的较远离旋转轴线699的部分608更远离周向磁化磁体的近侧表面604。换句话说，靠近旋转轴线699的部分607处的叶片605的高度大于在径向上远离旋转轴线的部分608处的叶片605的高度。

叶片的总体横截面形状可以根据需要显著变化。例如，虽然每个叶片可以是大致矩形的，但是其它叶片可以具有弯曲形状、梯形或三角形形状、椭圆形状或甚至几何体育场形状。

在优选实施例中，每个叶片具有相同的形状，但是在一些实施例中，一个或更多个叶片的形状可以不同。

此外，在一些实施例中，如果使用辅助叶片，那么每个周向磁化磁体上的辅助叶片的数量优选是相同的。但是，在其它实施例中，每个周向磁化磁体可以独立地具有0、1、2或3个叶片。

图6B示出了向磁体的近侧表面611和辅助叶片615观察时周向磁化磁体610的横截面图。叶片的形状是大致矩形的，在径向上偏离磁体的内表面一段距离617，其中叶片的外表面616基本上与磁体的外表面612齐平。

应认识到，虽然在优选实施例中任何叶片都至少从内表面沿径向偏移，但是并不要求叶片从磁体的内表面和/或外表面沿径向偏移。在叶片从内表面和/或外表面偏离的情况下，任何径向偏离距离优选小于磁体的近侧表面的径向长度的25％，典型情况下是1毫米或更小。

图6C示出了磁体620的近侧表面621的一个类似视图。但是，在此，磁体具有两个辅助叶片625、626，并且每个辅助叶片具有不同的形状(在这个实施例中，示出了矩形叶片625和任意弯曲的叶片626)。矩形叶片625具有与磁体620的外表面622基本上齐平的外边缘或表面，但是任意弯曲的叶片626从磁体的外表面沿径向偏移距离628。两种叶片都从磁体的内表面沿径向偏移。

图6D示出了磁体630的近侧表面631的一个类似视图。但是，在此，磁体具有两个相同的辅助叶片635、636，其中每个辅助叶片是几何体育场形状。辅助叶片635、636都从磁体630的内表面和外表面沿径向偏移。

这些辅助叶片的使用以及磁体的近侧表面的轮廓或形状可以被配置成减小一个或更多个轴承上的轴向力。应理解，轴承上的力越大，旋转产生的热量(例如由于摩擦力)就越多。向血液传递热量除了增加泵的磨损之外，还可能导致进一步的并发症。因此，在一些实施例中，磁体的近侧表面是型面，或者包含一个或更多个辅助叶片，所述辅助叶片可以被配置成减少一个或更多个轴承上的轴向载荷。在一些实施例中，转速越高，载荷的减少就更大。

请参考图7，其中示出了血泵700的横截面图。血泵700包括如上文所述的转子711和电驱动单元750。血泵700还包括具有血流入口741和血流出口742的泵壳702。血泵700被设计为血管内泵(又被称为导管泵)，并且被通过导管745部署到患者的血管中。血流入口741位于柔性套管743的端部，在使用过程中，该柔性套管743可以穿过心脏瓣膜(例如主动脉瓣膜)放置。血流出口742位于泵壳702的侧表面中，并且可以放置在心脏血管中，例如放置在主动脉中。血泵700与穿过导管745延伸的电线746电连接，该电线746用于向血泵700提供电力，以便通过驱动单元750驱动泵700。

如果打算将血泵700用于长期应用，即，在将血泵700植入患者体内几周甚至几个月的情况下，那么优选通过电池提供电力。这使得患者能够移动，因为患者没有通过电缆连接至基站。电池可以由患者携带，并且例如可以无线地向血泵700供应电能。

血液沿着连接血流入口741和血流出口742的通道744输送(血流由箭头表示)。如上文所述的转子711被设置成沿着通道744输送血液，并且被安装成能够借助于第一轴承731和第二轴承732在泵壳702内围绕旋转轴线705旋转。旋转轴线705优选是叶轮711的纵向轴线。在这个实施例中，两个轴承731、732都是接触型轴承。但是，轴承731、732中的至少一个可以是非接触型轴承，例如磁性或流体动力轴承。第一轴承731是具有球形轴承表面的枢转轴承，该球形轴承表面允许旋转运动以及一定程度的枢转运动。设有销733，所述销733形成支承表面之一。第二轴承732布置在支撑构件713中，以稳定叶轮711的旋转，该支撑构件713具有至少一个用于血液流动的开口714。叶片715设置在转子711上，用于在转子711旋转时输送血液。转子711的旋转由是驱动单元750导致的，该驱动单元750磁性耦合至转子711的近端的磁体731。所示的血泵700是混合型血泵，其主要流动方向是轴向的。应理解，血泵700也可以是纯轴向血泵，这取决于转子711的布置，尤其是叶片715的布置。

本领域技术人员会认识到如何配置电驱动单元以便能够与所述血管内血泵转子磁性相互作用。

为了能够与所公开的转子一起工作，所述电驱动单元应被配置成邻近转子711，但是与转子711物理地分开。在优选实施例中，所述电驱动单元包括2极、4极或6极定子，或基本上由2极、4极或6极定子组成。

图8A更详细地示出了图7的血泵的一个实施例的内部。具体而言，血泵801的内部包括叶轮811和驱动单元860。在一些实施例中，驱动单元860包括多个柱850，例如六个柱850，在图8A的横截面图中只能看到两个柱。柱850具有轴部851和头部852。头部852邻近转子811布置，但是与转子811分开，以便将驱动单元860磁性耦合至转子811。为此，如上文所述，转子811具有改进型哈尔巴赫阵列821。磁体821布置在转子811的面向驱动单元860的端部。也就是说，磁体821位于转子811的近端。由于驱动单元的形状，磁体821具有基本上镜像驱动单元的形状的倾斜近侧表面。

柱850由控制单元(未示出)按顺序控制，以产生用于驱动血泵800的旋转磁场。磁体821被布置成与旋转磁场相互作用，以导致转子811围绕旋转轴线805旋转。线圈绕组围绕柱850的轴部851布置。柱850平行于旋转轴线805布置，更具体地说，每个柱850的纵向轴线平行于旋转轴线805。

为了封闭磁通路径，通常使用背板859。背板859位于轴部851的与头部852相对的端部。柱850作为磁芯，并且由适当的材料制成，尤其是软磁性材料，例如钢或适当的合金，尤其是钴钢。同样，背板859由适当的软磁性材料制成，例如钴钢。背板859增强磁通量，这允许减小血泵800的总直径，这对于血管内血泵很重要。由于使用改进型哈尔巴赫阵列，因此在转子磁体821的另一侧不需要磁轭。

图8B示出了一个替代实施例，这个实施例与图8A的实施例基本上类似，不同之处是头部852的面向磁体821的顶面不是倾斜的，而是在垂直于旋转轴线的平面内延伸。因此，磁体821不具有倾斜的近侧表面。磁体821的近侧表面与驱动单元860的远侧表面之间的最小间隙839很容易测量。在一些实施例中，每个周向磁化磁体的最近侧表面比每个轴向磁化磁体的最近侧表面距所述电驱动单元的远端更远。

本领域技术人员应认识到或能够确定，只需通过常规试验就能获得在本文中所述的本公开的特定实施例的许多等同形式。这样的等同形式应视为被以下权利要求所涵盖。

Claims (19)

1.一种血管内血泵转子，包括：

远侧部分，该远侧部分具有向远侧方向逐渐减小并被配置成围绕旋转轴线旋转的转子毂、至少一个从所述转子毂向外延伸的叶片，并且所述转子毂的远端向远侧延伸超出所述至少一个叶片的最远侧部分；以及

连接至远侧部分的近侧部分，该近侧部分具有被布置成形成改进型哈尔巴赫阵列的永磁体，该改进型哈尔巴赫阵列产生具有在近侧方向上的第一磁通量和在远侧方向上的第二磁通量的磁场，所述第一磁通量大于所述第二磁通量，所述改进型哈尔巴赫阵列包括交替布置的轴向磁化磁体和周向磁化磁体，

其中所述轴向磁化磁体中的至少一个的最近侧点或表面部分与所述周向磁化磁体中的至少一个的最近侧点或表面部分相比距所述远端的距离不同。

2.如权利要求1所述的血管内血泵转子，其中每个周向磁化磁体的近侧表面与所述远端在轴向上相距第一距离，每个轴向磁化磁体的近侧表面与所述远端在轴向上相距第二距离，所述第二距离大于所述第一距离。

3.如权利要求1所述的血管内血泵转子，其中所述第一距离与所述第二距离之间的差是1毫米至7毫米。

4.如权利要求1所述的血管内血泵转子，其中所述周向磁化磁体的所述近侧表面中的至少两个不是共面的。

5.一种血管内血泵，包括：

具有血流入口和血流出口的泵壳；

如权利要求1所述的血管内血泵转子；以及

能够与所述血管内血泵转子磁性相互作用的电驱动单元。

6.如权利要求5所述的血管内血泵，其中所述电驱动单元包括2极、4极或6极定子。

7.如权利要求5所述的血管内血泵，其中每个周向磁化磁体比每个轴向磁化磁体距所述电驱动单元的远端更远。

8.如权利要求5所述的血管内血泵，其中所述血管内血泵是轴流式血泵。

9.一种血管内血泵转子，包括：

远侧部分，该远侧部分具有向远侧方向逐渐减小并被配置成围绕旋转轴线旋转的转子毂、至少一个从所述转子毂向外延伸的叶片，并且所述转子毂的远端向远侧延伸超出所述至少一个叶片的最远侧部分；以及

连接至远侧部分的近侧部分，该近侧部分具有被布置成形成改进型哈尔巴赫阵列的永磁体，该改进型哈尔巴赫阵列产生具有在近侧方向上的第一磁通量和在远侧方向上的第二磁通量的磁场，所述第一磁通量大于所述第二磁通量，所述改进型哈尔巴赫阵列包括交替布置的轴向磁化磁体和周向磁化磁体，

其中所述轴向磁化磁体中的至少一个的物理尺寸不同于所述周向磁化磁体中的至少一个的相应物理尺寸。

10.如权利要求9所述的血管内血泵转子，其中所述永磁体中的每一个包括向远离所述旋转轴线的方向沿径向延伸的两个侧表面，所述多个永磁体中的每一个的所述两个侧表面形成两个平行的平坦表面、两个不平行的平坦表面、或者凹曲面和凸曲面。

11.如权利要求9所述的血管内血泵转子，其中所述永磁体中的每一个的外表面的横截面形状形成围绕所述旋转轴线的圆弧，每个圆弧与所述旋转轴线所成的对角为1°至89°。

12.如权利要求11所述的血管内血泵转子，其中所述永磁体包括第一磁体和第二磁体，并且所述第一磁体的弧的对角不同于所述第二磁体的弧的对角。

13.如权利要求12所述的血管内血泵转子，其中所述角度中的至少一个大于45°。

14.如权利要求13所述的血管内血泵转子，其中所述角度中的至少一个小于45°。

15.如权利要求9所述的血管内血泵转子，其中所述物理尺寸包括由每个磁体的外表面的横截面形成的弧的长度。

16.如权利要求9所述的血管内血泵转子，其中所述物理尺寸包括每个磁体在轴向方向上的长度。

17.如权利要求9所述的血管内血泵转子，其中所述物理尺寸包括由每个磁体的外表面的横截面形成的弧的长度、以及每个磁体在轴向方向上的长度。

18.如权利要求9所述的血管内血泵转子，还包括至少一个周向磁化磁体的近侧表面上的叶片，所述叶片在近侧方向上沿轴向延伸。

19.一种血管内血泵，包括：

具有血流入口和血流出口的泵壳；

如权利要求9所述的血管内血泵转子；以及

能够与所述血管内血泵转子磁性相互作用的电驱动单元。