CN113543838A - 通过非均匀推力轴承间隙进行hvad冲洗 - Google Patents

Abstract

一种血泵，其具有包括入口元件的壳体。所述入口元件具有近端部分，所述近端部分被设定尺寸以用于容纳在患者心脏的至少一部分内并限定主纵向轴线。转子被配置成围绕所述主纵向轴线在所述壳体内旋转并促使血液从心脏流出。至少一个定子安置在所述壳体内，并且定位在所述壳体内，位于所述转子的上游和下游这两种情况中的至少一个。在所述血泵的操作过程中，所述转子相对于所述主纵向轴线保持斜角。

Description

通过非均匀推力轴承间隙进行HVAD冲洗

技术领域

本技术总体上涉及可植入血泵。

背景技术

可植入血泵通常用于辅助衰竭心脏的泵送动作。典型地，可植入血泵通过外科手术植入患者体内，并且包括具有入口和出口的壳体，并且具有安装在壳体内的转子。壳体的入口连接到患者心脏的腔室，通常是左心室，而出口连接到诸如主动脉之类的动脉。泵转子的旋转驱动血液从入口流向出口，从而有助于血液从心脏腔室流入动脉。

一些可植入血泵设置有非接触式轴承，以便在操作中，转子在壳体内浮动。利用非接触式轴承，在转子和壳体之间没有固体-固体接触，因此在操作过程中没有机械磨损。非接触式轴承的一种形式是流体动力轴承。在流体动力轴承中，被泵送的液体在转子的表面和流体动力轴承的表面之间的间隙的表面之间通过，间隙比血细胞的尺寸大许多倍。然而，在一些情况下，通过泵的血液可能包含血栓颗粒，在患者体内生成的固体或半固体沉积物。血栓可能卡在流体动力轴承的表面上并妨碍其操作。这些表面被配置成使得当转子转动时，安置在这些表面之间的流体在转子表面上施加压力，所述压力保持转子远离壳体。

发明内容

本公开的技术一般涉及具有非均匀推力轴承间隙的可植入离心式血泵。

在一个方面，本公开提供一种具有包括入口元件的壳体的血泵。入口元件具有近端部分，该近端部分被设定尺寸以用于容纳在患者心脏的至少一部分内并限定主纵向轴线。转子，其被配置成围绕主纵向轴线在壳体内旋转并促使血液从心脏流出。至少一个定子安置在壳体内，并且定位在壳体内，位于转子的上游和下游这两种情况中的至少一个。在血泵的操作过程中，转子相对于主纵向轴线保持斜角。

在另一方面，与横向于主纵向轴线的纵向轴线的斜角在1-30度之间。

在另一方面，所述至少一个定子包括位于转子下游的第一定子和位于转子上游的第二定子。

在另一方面，第一非铁磁性盘安置在第一定子和转子之间，第二非铁磁性盘安置在第二定子和转子之间。

在另一方面，所述第一定子包括第一护铁，并且所述第二定子包括第二护铁，并且其中，由所述第一护铁和所述第二护铁组成的组中的至少一个相对于所述第一非铁磁性盘和所述第二铁磁性盘中的相应那个以斜角安置。

在另一方面，第一护铁相对于第一非铁磁性盘以斜角安置，第二护铁相对于第二铁磁性盘以斜角安置。

在另一方面，第一护铁的斜角与第二护铁的斜角相同。

在另一方面，转子是叶轮，并且其中叶轮限定多个流体动力推力轴承，并且其中多个流体动力推力轴承面向第二非铁磁性盘。

在另一方面，壳体包括中心柱，并且其中转子限定了被设定尺寸以用于接纳所述中心柱的开口，并且其中转子围绕所述中心柱旋转。

在另一方面，所述中心柱包括多个内轴承磁体，并且其中所述转子包括多个外轴承磁体，并且其中所述多个内轴承磁体和所述多个外轴承磁体被配置为将所述转子与所述中心柱间隔开一段距离，并且其中所述多个内轴承磁体相对于所述多个外轴承磁体以斜角安置，以使所述转子相对于所述主纵向轴线以斜角倾斜。

在另一方面，中心柱围绕主纵向轴线对称。

在一方面，本公开提供一种操作可植入血泵的方法。可植入血泵包括限定主纵向轴线的流入套管和配置成围绕主纵向轴线旋转并促使血液从流入套管向下游到达转子下游的出口的转子。所述方法包括当叶轮围绕主纵向轴线旋转时，使叶轮相对于主纵向轴线保持预定的斜角。

在另一方面，可植入血泵是离心式血泵。

在另一方面，斜角在1-30度之间。

在另一方面，可植入血泵包括具有护铁的定子，并且其中护铁相对于主纵向轴线以斜角安置。

在另一方面，可植入血泵包括中心柱，并且其中中心柱相对于主纵向轴线以斜角安置。

在另一方面，可植入血泵包括中心柱，并且其中中心柱包括多个内轴承磁体，并且其中内轴承磁体相对于主纵向轴线以斜角安置。

在另一方面，可植入血泵包括具有护铁的定子和安置在转子和定子之间的非铁磁性盘，护铁与非铁磁性盘间隔开并且相对于非铁磁性盘以斜角安置。

在另一方面，可植入血泵包括具有第二护铁的第二定子和安置在转子和第二定子之间的第二非铁磁性盘，第二护铁与第二非铁磁性盘间隔开并相对于第二非铁磁性盘以斜角安置。

在一方面，本公开提供一种血泵。所述血泵包括壳体，所述壳体包括入口元件，所述入口元件具有近端部分，所述近端部分被设定尺寸以用于容纳在患者心脏的至少一部分内并限定主纵向轴线。转子，其被配置成围绕主纵向轴线在壳体内旋转并促使血液从心脏流出。第一定子安置在转子下游的壳体内，第二定子位于转子上游的壳体内。第一非铁磁性盘安置在第一定子和转子之间。在血泵的操作过程中，转子保持在距第一非铁磁性盘预定且恒定的非均匀距离处。

本公开的一个或多个方面的细节在附图和以下描述中阐述。本公开中描述的技术的其它特征、目的和优点将从说明书和附图以及权利要求书中显而易见。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，将更容易理解对本发明及其伴随的优点和特征的更完整理解，在附图中：

图1是根据本申请原理构造的可植入血泵的分解图；

图2是图1所示的可植入血泵的组装剖视图，示出了可植入血泵的内轴承和外轴承的磁极，并且示出了倾斜的第二护铁；

图3是图2所示可植入血泵的叶轮，第一和第二非铁磁性盘以及第一和第二护铁的剖视图；

图4是图3所示可植入血泵的叶轮，第一和第二非铁磁性盘以及第一和第二护铁，其中第一和第二护铁以斜角倾斜；以及

图5是图2所示的内轴承和外轴承的可选实施例的剖视图，其中内轴承以斜角倾斜。

具体实施方式

应理解，本文中所公开的各个方面可以以与说明书和附图中具体呈现的组合不同的组合来进行组合。还应理解，取决于实例，本文中所描述的工艺或方法中的任一个的某些动作或事件可以不同序列执行，可以被添加、合并或完全省略(例如，所有描述的动作或事件对于执行这些技术可不为必需的)另外，出于清晰的目的，虽然本公开的某些方面被描述为由单个模块或单元来执行，但是应当理解，本公开的技术可以由与例如医疗装置相关联的单元或模块的组合来执行。

在一个或多个实例中，所描述的技术可在硬件、软件、固件或其任何组合中实施。如果以软件实施，则可以将功能以一个或多个指令或代码的形式存储在计算机可读介质上并且可以由基于硬件的处理单元执行。计算机可读介质可包含非暂时性计算机可读介质，其对应于有形介质，例如数据存储介质(例如，RAM、ROM、EEPROM、闪存或可用于存储呈指令或数据结构形式的期望程序代码且可由计算机访问的任何其它介质)。

指令可由一个或多个处理器执行，所述一个或多个处理器例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，如本文中所使用的术语“处理器”可以指代任何前述结构或者适合于实施所描述的技术的任何其它物理结构。而且，所述技术可完全实施于一个或多个电路或逻辑元件中。

现在参照附图，其中相同的附图标记表示相同的元件，在图1-2中示出了根据本申请的原理构造的并且总体上表示为“10”的示范性血泵。根据本公开的一个实施例的血泵10包括容纳血泵10的部件的静态结构或壳体12。在一种配置中，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的入口元件或流入套管18。第一部分14和第二部分16协作地限定蜗形腔室20，蜗形腔室具有延伸穿过第一部分和流入套管18的主纵向轴线22。腔室20限定半径，所述半径围绕轴线22逐渐增大到腔室20的周边上的出口位置。第一部分14和第二部分16限定与腔室20连通的出口24。第一部分14和第二部分16还限定通过透磁性壁与蜗形腔室20分开的隔离腔室(未示出)。

流入套管18是大致圆柱形的并且从第二部分16大致沿着轴线22延伸。流入套管18具有远离第二部分16的上游端或近端26和靠近腔室20的下游端或远端28。上述壳体12的部件彼此固定连接，使得壳体12作为整体限定连续封闭的流动路径。流动路径从流动路径上游端处的上游端26延伸到流动路径下游端处的出口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表示。中心柱30沿轴线22且围绕轴线22对称地安装到第一部分14。具有中心孔34的大致盘形的铁磁转子或叶轮32安装在腔室20内以绕轴线22旋转。转子32包括永磁体和用于将血液从转子32的中心附近转移到转子32的周边的流动通道。在组装状态下，柱30容纳在转子32的中心孔中。具有至少两个线圈的第一定子36和第一护铁37可安置在转子32下游的第一部分14内。第一定子36可沿轴线22与转子轴向对齐，以便当电流施加到第一定子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。包括第二护铁39的第二定子38可安置在转子32上游的第二部分16内。第二定子38可配置成与第一定子36结合或独立于第一定子操作以使转子32旋转。

电连接器41和43分别安置在第一部分14和第二部分16上，用于将线圈连接到例如控制器(未示出)之类的电源。控制器设置成向泵的线圈施加电力以产生旋转磁场，旋转磁场使转子32围绕轴线22沿预定的第一旋转方向上旋转，例如图1中箭头所示的方向R，即从流入套管18的上游端看为逆时针方向。在血泵10的其它配置中，第一方向可以是顺时针方向。转子32的旋转促使血液沿着流动路径向下游流动，使得血液沿着流动路径在下游方向D上移动，并且穿过出口24离开。第一非铁磁性盘40，例如陶瓷盘，可以安置在第一定子36和转子32之间的转子32下游的第一部分14内。第二非铁磁性盘42可以安置在第二定子38和转子32之间的转子32的上游的第二部分16内。第一和第二盘40和42可以由陶瓷材料构成，其连接到壳体12的第一部分14或第二部分16。在旋转期间，流体动力轴承44和多个内磁轴承46以及多个外磁轴承48支撑转子32并保持转子32不与第一非铁磁性盘40和第二非铁磁性盘42的内表面接触。换句话说，转子32的操作是无接触的，因为除了流过泵10的流体之外，它不接触泵10的任何部件。上述部件的总体布置可以类似于本申请的受让人HeartWare公司以名称

出售的血泵10。在美国专利第6,688,861；7,575,423；7,976,271；和8,419,609中一般性地描述了在这种泵中使用的例如磁体、电磁线圈和流体动力轴承等部件的布置以及该总体设计的变型。

现在参照图2-3，在一种配置中，在泵10的操作期间，转子32相对于主纵向轴线22保持成斜角。例如，转子32可以相对于主纵向轴线22倾斜，使得由第一非铁磁性盘40和第二非铁磁性盘42组成的组中的至少一个之间的间隙保持在预定的非均匀距离。特别地，如图3所示，转子32在朝向第一非铁磁性盘42的第一半球50的第一非铁磁性盘42和朝向与第一半球50相对的第一非铁磁性盘42的第二半球52之间具有较小的间隙。当转子32围绕轴线22旋转时，该间隙被保持，如下面更详细地解释的那样，血栓可通过该间隙逸出以避免凝结或沉积在转子32上。

在一种配置中，为了实现并保持转子32以斜角倾斜，斜角可以例如在0.1-30度之间或任何斜角，第二定子38的第二护铁39可以相对于第二非铁磁性盘42成角度。在图3所示的示例中，第二护铁39以斜角倾斜，这使得转子32以相反的斜角倾斜。换句话说，第二护铁39是倾斜的，使得它比第一半球50更靠近第二非铁磁性盘42的第二半球52。在这种配置中，与护铁39远离转子32的部分相比，第二护铁更靠近转子32的部分在转子32上呈现更大的拉力。在操作期间，流体动力推力轴承44将转子32推离第二非铁磁性盘42并抵消第二护铁39的拉力，因此第二非铁磁性盘42和第二定子38之间的间隙在第二护铁39施加较小的拉力的地方较大，并且该间隙保持在该非均匀距离。

在另一种配置中，如图4所示，第二护铁39和第一护铁37相对于它们各自的非铁磁性盘40和42以相同或基本相同的斜角倾斜，斜角可以在0.1-30度之间。两个护铁37和39倾斜的效果是使转子32以与护铁37和39相同或基本相同的斜角倾斜。特别地，如同如图3所示的配置，与第二非铁磁性盘42的第一半球50相比，第二护铁39更靠近第二非铁磁性盘42的第二半球52，而与第二非铁磁性盘42的第二半球52相比，第一护铁39更靠近第一非铁磁性盘4的第一半球50。在这种配置中，转子32的倾斜也可以在操作期间保持在这种不均匀的斜角。

现在参照图5，在另一配置中，内轴承磁体46可相对于泵10的主纵向轴线以斜角布置或以其它方式安置在中心柱30内。在该配置中，中心柱30与主纵向轴线22对齐并对称。尽管在图5中没有按比例示出，但是由于各自的磁极性，转子32的外轴承磁体48可以沿与内轴承磁体46的倾斜相同的方向倾斜。例如，在图5所示的配置中，外轴承磁体48可以沿与内轴承磁体46的倾斜相同的方向倾斜。图5中所示的配置可与图3或图4中所示的配置组合，或者可替代地安置在具有相对于主纵向轴线不倾斜的护铁的泵中。

本申请的其他实施例包括：

实施例1：一种操作可植入血泵的方法，所述可植入血泵包括：流入套管，所述流入套管限定主纵向轴线；以及转子，所述转子被配置成围绕所述主纵向轴线旋转并且将所述流入套管下游的血液推动到所述转子下游的出口，所述方法包含：

当叶轮绕所述主纵向轴线旋转时，使叶轮相对于所述主纵向轴线保持预定的斜角。

实施例2.根据实施例1所述的方法，其中所述可植入血泵是离心式血泵。

实施例3.根据实施例1或2所述的方法，其中所述斜角在1-30度之间。

实施例5.根据上述实施例中任一项所述的方法，其中所述可植入血泵包括具有护铁的定子，并且其中所述护铁相对于所述主纵向轴线以斜角安置。

实施例6.根据上述实施例中任一项所述的方法，其中所述可植入血泵包括中心柱，并且其中所述中心柱相对于所述主纵向轴线以斜角安置。

实施例7.根据上述实施例中任一项所述的方法，其中所述可植入血泵包括中心柱，并且其中所述中心柱包括多个内轴承磁体，并且其中所述内轴承磁体相对于所述主纵向轴线以斜角安置。

实施例8.根据上述实施例中任一项所述的方法，其中所述可植入血泵包括定子，所述定子具有护铁和安置在所述转子和所述定子之间的非铁磁性盘，所述护铁与非铁磁性盘间隔开并且相对于所述非铁磁性盘以斜角安置。

实施例9.根据实施例8所述的方法，其中所述可植入血泵包括第二定子，所述第二定子具有第二护铁以及被布置在所述转子与所述第二定子之间的第二非铁磁性盘，所述第二护铁与所述第二非铁磁性盘间隔开并且相对于所述第二非铁磁性盘以斜角安置。

本领域技术人员将会理解，本发明不限于上文具体示出和描述的内容。另外，除非以上相反地提及，否则应注意，所有附图均未按比例绘制。根据以上教导，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以进行多种修改和变型，本发明的范围和精神仅由所附权利要求限制。

Claims (12)

1.一种血泵，其包含：

壳体，所述壳体包括入口元件，所述入口元件具有近端部分，所述近端部分被设定尺寸以用于容纳在患者心脏的至少一部分内并且限定主纵向轴线；

转子，所述转子被配置成围绕所述主纵向轴线在所述壳体内旋转并且促使血液从心脏流出；

至少一个定子，所述至少一个定子被安置在所述壳体内并且被定位在所述壳体内，位于所述转子的上游和下游这两种情况中的至少一个；以及

在所述血泵的操作过程中，所述转子相对于所述主纵向轴线保持成斜角。

2.根据权利要求1所述的泵，其中，所述斜角相对于横向于所述主纵向轴线的纵向轴线在1-30度之间。

3.根据权利要求1所述的泵，其中，所述至少一个定子包括位于所述转子下游的第一定子和位于所述转子上游的第二定子。

4.根据权利要求3所述的泵，其还包括安置在所述第一定子和所述转子之间的第一非铁磁性盘和安置在所述第二定子和所述转子之间的第二非铁磁性盘。

5.根据权利要求4所述的泵，其中，所述第一定子包括第一护铁，并且所述第二定子包括第二护铁，并且其中由所述第一护铁和所述第二护铁组成的组中的至少一个相对于所述第一非铁磁性盘和所述第二铁磁性盘中的相应一个以斜角安置。

6.根据权利要求5所述的泵，其中，所述第一护铁相对于所述第一非铁磁性盘以斜角安置，且所述第二护铁相对于所述第二铁磁性盘以斜角安置。

7.根据权利要求6所述的泵，其中所述第一护铁的所述斜角与所述第二护铁的所述斜角相同。

8.根据权利要求5所述的泵，其中，所述转子是叶轮，并且其中所述叶轮限定多个流体动力推力轴承，并且其中所述多个流体动力推力轴承面向所述第二非铁磁性盘。

9.根据权利要求1所述的泵，其中，所述壳体包括中心柱，并且其中所述转子限定开口，所述开口被设定尺寸以用于接纳所述中心柱，并且其中所述转子围绕所述中心柱旋转。

10.根据权利要求9所述的泵，其中，所述中心柱包括多个内轴承磁体，并且其中所述转子包括多个外轴承磁体，并且其中所述多个内轴承磁体和所述多个外轴承磁体被配置成将所述转子与所述中心柱隔开一段距离，并且其中所述多个内轴承磁体相对于所述多个外轴承磁体以所述斜角安置，以使所述转子相对于所述主纵向轴线以斜角倾斜。

11.根据权利要求9所述的泵，其中，所述中心柱围绕所述主纵向轴线对称。

12.一种血泵，其包含：

壳体，所述壳体包括入口元件，所述入口元件具有近端部分，所述近端部分被设定尺寸以用于容纳在患者心脏的至少一部分内并且限定主纵向轴线；

转子，所述转子被配置成围绕所述主纵向轴线在所述壳体内旋转并且促使血液从心脏流出；

安置在所述壳体内位于所述转子下游的第一定子和安置在所述壳体内位于所述转子上游的第二定子；

安置在所述第一定子与所述转子之间的第一非铁磁性盘；以及

在所述血泵的操作过程中，所述转子保持在距所述第一非铁磁性盘预定且恒定的非均匀距离处。

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