專利名稱：具有殼體和輸送元件的功能元件,具體為流體泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械工程領(lǐng)域，具體涉及微型機(jī)械，能夠與用于輸送或影響流體的功能元件共同使用。本發(fā)明尤其能夠有利地用在醫(yī)療技術(shù)中，尤其在微創(chuàng)醫(yī)學(xué)中，對(duì)人體的流體，如血液，發(fā)揮作用。為此，已知例如泵等一些微型機(jī)械功能元件，它們具有小到能夠經(jīng)血管輸送的結(jié)構(gòu)。這種泵能夠在血管自身內(nèi)或者在心室內(nèi)被操作。
背景技術(shù)：
為了實(shí)現(xiàn)特別高效且有效地操作，已知設(shè)計(jì)出這種功能元件，他們具有能夠穿過(guò)血流移動(dòng)的收縮狀態(tài)，還具有能當(dāng)例如被引入到心室或其他人體腔體中以后使用的展開(kāi)狀態(tài)(或稱為膨脹狀態(tài))。例如，在展開(kāi)狀態(tài)下，泵可以具有轉(zhuǎn)動(dòng)元件和殼體，以通過(guò)他們的尺寸來(lái)提供足夠的泵功率，然而可以在收縮狀態(tài)下被引入到人體中，然后再?gòu)娜梭w取出。已知各種用于將該泵收縮或展開(kāi)的技術(shù)。例如，使用合金形式的所謂形狀記憶材料，其中一種已知材料的商標(biāo)名稱為鎳鈦諾(鎳鈦合金)，相關(guān)組件通常采用各種作為溫度函數(shù)的幾何形狀。對(duì)這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得在鎳鈦諾框架的第一狀態(tài)下采用第一維度尺寸，而在不同溫度的第二狀態(tài)下達(dá)到第二尺寸。例如，在泵的情形中，殼體和轉(zhuǎn)動(dòng)元件在原理上都能夠以此方式收縮和展開(kāi)。然而，還已知另一種不帶轉(zhuǎn)動(dòng)元件的泵，它采用容積變化的方式通過(guò)排出動(dòng)作來(lái)傳輸流體。例如可以從DE 10 2007 012 817 Al號(hào)專利中獲知這種泵?，F(xiàn)已知使用這種環(huán)狀泵來(lái)輔助心臟，該泵被插入到血管中。其殼體具有穩(wěn)定的外部形狀但可以進(jìn)行折起。整個(gè)泵被設(shè)計(jì)為雙室空心體，能夠在殼體內(nèi)變化的氣球使得泵容積發(fā)生容積變化，從而吸入和排流出體。然而在所述專利文獻(xiàn)中并沒(méi)有對(duì)有關(guān)這種殼體以及這種殼體以何種方式收縮進(jìn)行任何說(shuō)明。從公眾可查閱到的文件4124299 Al中已知一種泵，其具有當(dāng)充有流體后會(huì)變硬的殼體以及能夠在殼體內(nèi)被向上泵送的輸送元件，使得殼體內(nèi)部的流體能夠被交替地吸入和排出。從US 5820542和US 5827171中可以已知類似的泵。US 5928132公開(kāi)了一種帶有可展開(kāi)殼體的泵，該殼體可以利用流體填充腔被硬化。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的背景，本發(fā)明的目的是在泵具有流體室和界定所述流體室的殼體以及設(shè)置在流體室內(nèi)的輸送元件的情況下，對(duì)所述殼體進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得它能夠在半徑上收縮，另一方面能夠展開(kāi)，并且在展開(kāi)狀態(tài)下，具有盡可能高的穩(wěn)定性。所述目的由根據(jù)本發(fā)明專利權(quán)利要求I的特征實(shí)現(xiàn)。當(dāng)使用上述類型的泵時(shí)，所述殼體在其形狀和/或尺寸方面至少能夠在第一展開(kāi)狀態(tài)與第二收縮狀態(tài)之間變化，因?yàn)樵摫镁哂兄辽僖粋€(gè)穩(wěn)定室，其能夠供應(yīng)有流體壓力并與流體室不同，殼體的第一狀態(tài)由穩(wěn)定室中的第一流體壓力引發(fā)，殼體的第二狀態(tài)由第二流體壓力引發(fā)。對(duì)穩(wěn)定室進(jìn)行不同的填充或壓力供應(yīng)實(shí)現(xiàn)殼體的壁/彈性壁的不同材料應(yīng)力。例如，一個(gè)或多個(gè)穩(wěn)定室的殼體壁可凹進(jìn)，這通常會(huì)導(dǎo)致如下事實(shí)在穩(wěn)定室中處于低壓時(shí)，殼體彈性收縮并變得松弛，殼體壁變得可動(dòng)，且殼體直徑在外徑和內(nèi)徑方面均變小。為此，殼體的至少內(nèi)壁和/或外壁具有彈性結(jié)構(gòu)，該殼體直接圍繞輸送元件，并且其部分能夠由多個(gè)穩(wěn)定室或一個(gè)穩(wěn)定室圍繞。當(dāng)壓力增加時(shí)，穩(wěn)定室繃緊，使得所述壁暫時(shí)被展寬和硬化，從而使殼體展開(kāi)。然而，也可以選擇這種狀態(tài)使得所述殼體的壁具有預(yù)加張力，從而導(dǎo)致當(dāng)對(duì)穩(wěn)定室進(jìn)行高壓施加時(shí)，殼體實(shí)現(xiàn)收縮，而在穩(wěn)定室中處于低壓時(shí)，由于殼體的固有應(yīng)力使所述殼體的壁展開(kāi)。較佳地可以設(shè)置為，在第二狀態(tài)中，殼體通過(guò)固有的彈性將直徑減小到使處于展開(kāi)狀態(tài)的輸送元件被徑向收縮的程度。因此，所述殼體的彈性收縮效果有利于將輸送元件收縮，例如流體輸送元件。輸送 元件例如可以具有泵轉(zhuǎn)動(dòng)元件形式。一個(gè)或多個(gè)腔體可以被設(shè)置成在固體的殼體壁中的凹進(jìn)，或者被設(shè)置成位于殼體壁的兩個(gè)間隔層之間，即內(nèi)壁和外壁之間，的中部空間。所述內(nèi)壁和外壁可以具有相同的彈性結(jié)構(gòu)或不同的彈性結(jié)構(gòu)。因此所述外壁可以具有比內(nèi)壁更具撓性的結(jié)構(gòu)，或者，所述內(nèi)壁可以具有比外壁更具撓性的結(jié)構(gòu)。所述殼體的壁整體具有彈性是有利的，使得當(dāng)內(nèi)部壓力以及硬化室中的壓力減小時(shí)，所述殼體可無(wú)折皺的從展開(kāi)狀態(tài)至少收縮到使第一內(nèi)徑縮成展開(kāi)狀態(tài)第一直徑的一半，具體為三分之一。因此，在進(jìn)行收縮時(shí)，所述殼體對(duì)于輸送元件，具體為轉(zhuǎn)動(dòng)元件，的收起起了決定性的貢獻(xiàn)。所述殼體的壁例如可以被設(shè)計(jì)成開(kāi)孔泡沫體，位于所述壁的內(nèi)側(cè)和外側(cè)上的這些孔例如通過(guò)焊接或獨(dú)立的涂層而封閉。如果通過(guò)擴(kuò)散或類似作用造成的材料傳送使得所述腔體趨向于展開(kāi)，那么所述開(kāi)孔泡沫體還可以覆蓋有半透膜。所述腔體的結(jié)構(gòu)也可以被設(shè)計(jì)為，使得第一組腔體例如通過(guò)凹進(jìn)通道或開(kāi)孔泡沫體的方式朝所述殼體的一個(gè)壁打開(kāi)，并使得一個(gè)或多個(gè)腔體構(gòu)成的第二組腔體嵌設(shè)于所述第一組腔體中，在所述第一組腔體與所述第二組腔體之間分別設(shè)置一個(gè)半透膜。例如，所述半透膜能夠分別圍繞所述第一組腔體或第二組腔體的一個(gè)或多個(gè)腔體。作為用于界定所述腔體的部分可滲透膜，根據(jù)腔體所使用的填充材料以及允許通過(guò)或阻擋的材料，可以使用微濾膜(0. 5 0. I 顆粒尺寸)、超濾膜(0. I 0.01 顆粒尺寸)以及納米濾膜(I IOnm)。獨(dú)立于顆粒尺寸，基本上可以使用生物膜或合成膜材料，例如使用銅仿(Cuprophan)、血仿(Hemophan)或三醋酸纖維素等生物材料,或者例如使用聚四氟乙烯(Teflon)或戈?duì)柼乜怂?Goretex)合成膜。合成材料通常具有較高的透水性，并且其本身通常是疏水的。可以使用的合成材料例如為聚砜(polysylphone)、聚酰胺、聚丙烯睛及其共聚物，并且也可以為聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯及其衍生物。有利地，使用高通量的膜，以允許分子量達(dá)50，000道爾頓的分子通過(guò)，從而確?？焖俚剌斔筒牧?。有利地，要選擇能夠防止病菌/細(xì)菌/微生物污染或感染的材料。氣體或液體，尤其是可生物相容的液體，如鹽溶液，可以被選作用于填充腔體/硬化室/穩(wěn)定室的流體。較佳地，所述殼體的至少一部分的形狀為空心圓柱、環(huán)形或空心球體。這種形狀有利于將殼體應(yīng)用在人體中，因?yàn)檫@些形狀能夠易于在自然產(chǎn)生的人體血管中移動(dòng)。尤其如果將該殼體用于流體泵，則可以為可旋轉(zhuǎn)的對(duì)稱形狀。所述殼體通常在端部由平頭端面或密封面密封，所述端部為圓錐形或以其他方式旋轉(zhuǎn)對(duì)稱并具有相應(yīng)的流入/流出開(kāi)口。所述穩(wěn)定室尤其可以高效地設(shè)置成在第一殼體狀態(tài)下為繩股狀的腔體的形式。在此情形中，所述穩(wěn)定室形成穩(wěn)定網(wǎng)狀物，在施加高壓時(shí)就好像在殼體的壁中。因此，僅需要 相對(duì)少量的流體用于填充穩(wěn)定室并用于穩(wěn)固殼體。有利地，可以設(shè)置采用繩股狀腔體形式的多個(gè)，具體為三個(gè)或更多個(gè)穩(wěn)定室。這些穩(wěn)定室可以在殼體中對(duì)稱分布。也可以有利地設(shè)置為，使至少一個(gè)繩股狀腔體(在殼體的展開(kāi)狀態(tài)下觀察時(shí))沿空心圓柱、環(huán)形或空心球體的圓周方向具有圓周結(jié)構(gòu)。在此情形中，為殼體帶來(lái)了特別高效、穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，當(dāng)向穩(wěn)定室施加壓力時(shí)，可以阻止殼體收縮。這在功能元件被設(shè)計(jì)成流體泵并且在殼體內(nèi)至少偶爾在產(chǎn)生抽吸壓力以便抽吸人體流體，如血液，時(shí)尤其有用。此時(shí)，所述殼體很容易塌陷，特別需要使殼體相對(duì)于此收縮動(dòng)作而穩(wěn)定。所述穩(wěn)定室也可以設(shè)置成環(huán)狀或空心圓柱狀的本體?？蛇x地，或者除了采用沿圓周方向延伸的繩股狀腔體作為穩(wěn)定室以外，一個(gè)或多個(gè)繩股狀腔體可以平行于壁中的空心圓柱、環(huán)形或空心球體的縱軸延伸。在此方式下，可以使穩(wěn)定室以較低的總?cè)莘e形成穩(wěn)定的柵形，以獲得良好的穩(wěn)定性以及殼體在展開(kāi)狀態(tài)下的半徑與收縮狀態(tài)下的半徑之間的良好比例，即高比例。也可以有利地設(shè)置成穩(wěn)定室?guī)缀跆顫M殼體壁內(nèi)的空間。使得殼體的結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化，從而能夠快速填充或再次排空，并避免施加壓力的復(fù)雜化。于是，所述殼體例如可以具有空心壁氣球的形狀。在許多情形中，為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定，也可以設(shè)置為相應(yīng)的腔體被殼體材料的網(wǎng)狀物穿透。在此方式下，實(shí)現(xiàn)殼體甚至相對(duì)于內(nèi)外壁的相關(guān)動(dòng)作保持穩(wěn)定。所述流體泵在其殼體上具有流入開(kāi)口和流出開(kāi)口，它們可以分別設(shè)置有閥，具體為單向閥。通過(guò)此方式可以保證脈動(dòng)泵在抽吸階段和排出階段實(shí)現(xiàn)功能的最優(yōu)化。于是，經(jīng)流入開(kāi)口抽吸人體流體，而在排出階段經(jīng)流出開(kāi)口進(jìn)行排出?；镜?，這種殼體也可以設(shè)置有輸送元件，該輸送元件被設(shè)計(jì)成帶有至少一個(gè)用于流體的葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)元件。因而使得所述輸送元件通過(guò)卷折、折起、或塌陷所述輸送葉片而實(shí)現(xiàn)徑向收起。所述一個(gè)或多個(gè)葉片朝所述轉(zhuǎn)動(dòng)元件的軸在徑向上具有彈性的撓性性。然而，所述轉(zhuǎn)動(dòng)元件的至少一部分還可以由容積可收縮的材料制成，具體為泡沫體。另外，或除了殼體以外，所述轉(zhuǎn)動(dòng)元件也可以同樣具有可收縮的腔體。所述轉(zhuǎn)動(dòng)元件也可以被設(shè)計(jì)為無(wú)輪轂型，所述葉片以我支撐方式被穩(wěn)定成為輸送表面，并傳遞扭力。
根據(jù)本發(fā)明，可收起的轉(zhuǎn)動(dòng)元件優(yōu)勢(shì)在于，該轉(zhuǎn)動(dòng)元件通過(guò)殼體的收縮而已經(jīng)至少部分收縮，從而在將流體泵必須穿過(guò)血管在人體內(nèi)移動(dòng)時(shí)，不需要施加很大的額外的力。殼體的彈性收縮的另一優(yōu)勢(shì)在于力徑向向內(nèi)規(guī)則地作用于轉(zhuǎn)動(dòng)元件。如果殼體僅僅當(dāng)松弛時(shí)塌陷，那么其對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)元件的作用便不會(huì)重現(xiàn)。有利地，所述輸送元件還可以被設(shè)計(jì)成可填充流體的空心體/氣球，所以其容積可以發(fā)生改變。因此,殼體的內(nèi)部/流體室的排出是由對(duì)空心體施加壓力而引起,從而排放位于其中的流體。如果施加于空心體壓力變小，那么該空心體會(huì)通過(guò)其壁的彈性而收縮，在殼體中空余出額外的容積以供從外部抽吸來(lái)的流體進(jìn)入殼體的流體室。 因此，制成脈動(dòng)泵用于輸送流體。有利地，該輸送元件在被填充的形式下可以幾乎填滿殼體的流體室。因此，當(dāng)對(duì)流體進(jìn)行抽吸和排放時(shí)，能夠充分利用泵的沖程。較佳地，所述輸送元件可以填充有與穩(wěn)定室相同的流體。由于在將功能元件引入到人體中以后，穩(wěn)定室和輸送元件均會(huì)承受壓力，因此如果使用相同的流體，則實(shí)現(xiàn)極大的簡(jiǎn)化。通?？梢允褂每缮锵嗳莸牧黧w，例如鹽溶液。然而也可以使用氣體，例如可以想到氦氣等生物惰性氣體。通過(guò)使輸送元件和殼體的穩(wěn)定室能夠連接于相同的流體壓力源，還有利于進(jìn)一步簡(jiǎn)化操作。本發(fā)明的目的是提供一種具有可收縮的殼體的流體泵，并且也可以由如下功能元件實(shí)現(xiàn)。此處所指的流體泵具有界定流體室的殼體，并且在流體室中設(shè)置有用于流體的輸送元件，所述殼體及所述輸送元件的形狀和/或尺寸均能夠至少在第一展開(kāi)狀態(tài)和第二收縮狀態(tài)之間變化，殼體材料的密度在第一狀態(tài)與第二狀態(tài)之間的平均變化至少為10%。此處所指的殼體材料密度的平均變化是在恒定溫度，例如36°C的條件下。殼體的局部密度的變化可以很大，但是殼體材料密度的平均變化是關(guān)鍵的，這種殼體材料并不需要是勻質(zhì)的，而是例如也可以使用金屬部件作為此處密度變化相應(yīng)較小的組件。優(yōu)選地，此處應(yīng)當(dāng)提供可逆的或者甚至不可逆的形變材料，由于在展開(kāi)狀態(tài)下操作時(shí)的滲透模式，這種形變材料具有較大的容積/較小的密度，或者形變材料為在展開(kāi)狀態(tài)下具有較小密度的泡沫體。這些泡沫體可以是開(kāi)孔的或閉孔的。由材料混合物或者能夠通過(guò)收縮而從第一較低密度或第一較低比重轉(zhuǎn)換到第二較高密度或較高比重的材料使得所述殼體的特點(diǎn)突出。因此所述腔體能夠被封閉并填充有氣體，例如空氣或氮?dú)?，或者受壓力體積易被壓縮的惰性氣體或其他生物惰性氣體。這種封閉的腔體在沒(méi)有外部壓力存在時(shí)由于氣體彈性而趨于再次膨脹，從而使殼體剛剛達(dá)到使用位置時(shí)便能夠再次自動(dòng)展開(kāi)。然而，該展開(kāi)動(dòng)作至少可以由氣體彈性輔助完成。另外，還可以為殼體設(shè)置多條氣體管線，所述氣體管線端部接入一個(gè)或多個(gè)腔體中，并且主動(dòng)允許腔體膨脹。用于實(shí)現(xiàn)收縮的氣體也可以經(jīng)同樣的管線被抽出。類似地，該操作會(huì)隨著液體被引入到腔體中而發(fā)生。如果液體位于腔體中，則液體通常不太會(huì)壓縮，但通過(guò)適當(dāng)選擇與殼體的剩余結(jié)構(gòu)部分相配合的粘度，液體能夠?qū)崿F(xiàn)高運(yùn)動(dòng)能力及可壓縮性，但是由于在殼體展開(kāi)后的不可壓縮性，能夠在操作過(guò)程中支持殼體具有一定的穩(wěn)定性。所述腔體還能夠具有開(kāi)放式設(shè)計(jì)，從而同樣提供高收起能力。于是界定腔體的材料必須具有相應(yīng)的彈性配置。例如可以采用開(kāi)孔泡沫體來(lái)提供。
本發(fā)明還可以通過(guò)由部分滲透膜至少部分界定所述一個(gè)或多個(gè)腔體被有利地實(shí)施。在此情形中，腔體能夠填充有液體，結(jié)合所使用的膜，作為其中能夠插入泵的液體，特別是人類血液的功能之一，所述液體通過(guò)滲透作用擴(kuò)散到所述一個(gè)或多個(gè)腔體中，這導(dǎo)致壓力增加并且殼體膨脹。類似地，也可以使用這樣的材料，當(dāng)與待輸送的液體接觸后，由于吸收了液體從而導(dǎo)致溶脹過(guò)程，因此通過(guò)容積的增加來(lái)輔助殼體的展開(kāi)。在滲透作用的情況下，可以使用鹽或鹽溶液填充所述腔體，鹽的濃度高于待輸送的液體濃度。為此，也可以設(shè)置半透膜，至少部分圍繞填充有流體的穩(wěn)定室，該半透膜可以被設(shè)計(jì)為生物膜或合成膜，例如，基于纖維素制成。有利地，也可以設(shè)置為腔體的至少主要部分被殼體的固體材料圍繞，并經(jīng)開(kāi)口連接到外部和/或彼此連接。在此情形中，在進(jìn)行收縮時(shí)，可以經(jīng)腔體輸送流體，并且也可以將流體輸送至殼體外，使得相應(yīng)的腔體能夠簡(jiǎn)單地完全收縮。所述殼體可以例如部分由多孔材料，如泡沫體，具體為聚氨酯制成。這種泡沫體可以為開(kāi)孔的或閉孔的。在開(kāi)孔泡沫體的情形中，由支撐材料帶來(lái)彈性，該支撐材料包圍所述孔，并且當(dāng)其收縮后自動(dòng)移回其初始形態(tài)，使氣體或流體能夠流回到孔中。由于在腔體/孔彼此相連處的流體截面比較有限，因此可以在具體限制范圍內(nèi)選擇收縮/展開(kāi)的時(shí)間常數(shù)。這確保在所述泵的操作過(guò)程中，防止由于不規(guī)則的機(jī)械加載引起殼體的突然形變?？梢酝ㄟ^(guò)將泡沫體注入到預(yù)制模具中來(lái)制造這種殼體。


在附圖中示出本發(fā)明，并隨后參考下文的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。具有如下附圖圖I為本發(fā)明的流體泵在血管中使用時(shí)的概略圖；圖2為帶有收縮的輸送元件的流體泵的縱向截面圖；圖3為帶有展開(kāi)的輸送元件的圖2中流體泵的縱向截面圖；圖4為帶有穩(wěn)定室的殼體的縱向截面圖；圖5為圖4所示結(jié)構(gòu)的截面圖；圖6為帶有另一種穩(wěn)定室結(jié)構(gòu)的殼體的縱向截面圖；圖7為圖6所示的截面圖；圖8為采用球狀體形式的空心氣球狀殼體的縱向截面圖；圖9為處于完全收縮形態(tài)的功能元件的縱向截面圖；圖10為帶有泵轉(zhuǎn)動(dòng)元件的流體泵的縱向截面圖；圖11為無(wú)輪轂的轉(zhuǎn)動(dòng)元件的側(cè)視圖；以及圖12為多孔結(jié)構(gòu)的細(xì)部視圖。
具體實(shí)施例方式圖I顯示了采用流體泵形式的功能元件I插入人體中的截面。通過(guò)空心導(dǎo)管2將流體泵引入到通往心室4的血管3中。流體泵的殼體5經(jīng)抽吸軟管6連接心室4的內(nèi)部，該抽吸軟管6延伸通過(guò)血管3并具有一個(gè)或多個(gè)抽吸開(kāi)口 7。所述抽吸軟管6在抽吸開(kāi)口7附近的端部被鈍化為圓形，從而避免損傷心臟內(nèi)部。在所述流體泵的殼體5中設(shè)置有采用氣球形式的輸送元件8，在本實(shí)施例中，基本上為圓柱形式，所述氣球經(jīng)壓力管線9連接人體外部的壓力源10。該壓力管線9延伸通過(guò)空心導(dǎo)管2，并且該壓力管線9和空心導(dǎo)管2均被引導(dǎo)到血管3之外，到達(dá)人體外的鎖件中，圖中未表不。圖中僅示意性地顯示的壓力源10采用氣缸11以及可以在氣缸11中運(yùn)動(dòng)的活塞12的形式，該活塞在脈動(dòng)運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生類似于脈動(dòng)的壓力，驅(qū)動(dòng)輸送元件8交替地進(jìn)行展開(kāi)和收縮。結(jié)果，位于殼體5內(nèi)部的輸送元件8交替地占據(jù)較多或較少的空間，從而，結(jié)果是， 剩余較多或較少的空間，用以在殼體5的流體室13中輸送流體。因此，通過(guò)輸送元件8以脈動(dòng)方式對(duì)流體進(jìn)行排放和抽吸。通過(guò)使用閥瓣，將流體以期望方式被引導(dǎo)流動(dòng)。在圖中所示舉例中，在抽吸管線6中設(shè)置有閥瓣14，以允許流體沿箭頭15的方向流入。所述閥瓣可以同樣設(shè)置于殼體5的相應(yīng)開(kāi)口處。此處所涉及的為止回閥或單向閥，其允許流體沿箭頭15的方向流動(dòng)，但不能沿相反方向流出。這導(dǎo)致了這樣的事實(shí)，當(dāng)輸送元件8收縮時(shí)，具體為血液的流體可以經(jīng)該路徑被抽吸，但當(dāng)輸送元件展開(kāi)時(shí)，該流體無(wú)法再流出。例如可以直接在殼體5上設(shè)置用于流出的流出瓣16，其同樣允許流體僅沿單方向流出，即沿箭頭17的方向流出。通過(guò)與閥瓣14、16相配合,保證了流體從流體泵僅沿箭頭15、17的方向輸送。在病人心臟還能活動(dòng)的情況下，除了病人心臟的剩余動(dòng)力之外，流體泵的吞吐量一方面由輸送元件8的脈動(dòng)頻率決定，，并且還由輸送元件分別排放的容積或在流體室13中剩余的空余容積決定。當(dāng)輸送元件能夠膨脹到完全填滿流體室13，而后，塌陷到其內(nèi)部完全排空時(shí)，輸送達(dá)到最大程度。為此，該輸送元件能夠由高彈性材料構(gòu)成，這樣當(dāng)在壓力管線9中的壓力降低以后，保證輸送元件收縮。這會(huì)導(dǎo)致流體室13中的壓力下降，從而流體隨后又被抽吸。然而，該機(jī)制發(fā)揮作用的前提是，殼體5保持穩(wěn)定，即使在其內(nèi)部產(chǎn)生低壓時(shí)也不會(huì)塌陷。根據(jù)本發(fā)明，該要求所帶來(lái)的進(jìn)一步的要求是，所述殼體必須能夠收縮，以便引入到人體中，及從人體出取出。為此，本發(fā)明所提供的殼體設(shè)置有至少一個(gè)穩(wěn)定室，在壓力作用下使殼體變硬。在極端情形中，整個(gè)殼體可以被配置為雙壁的氣球，在展開(kāi)狀態(tài)下，氣球壁之間的空間壓力通常高于殼體周圍的血管空間壓力。也可以將該壓力設(shè)置為高于輸送元件中和流體室中的最聞壓力。圖2原理性地顯示了流體泵處于抽吸階段的狀態(tài)，該流體泵包括空心圓柱殼體5和收縮的輸送元件8。該流體室13基本上填充有流經(jīng)抽吸管線6的流體。所述輸送元件8具有基本上圓柱體形式，并例如由橡膠、聚氨酯或具有類似屬性的彈性體制成，所述輸送元件的表面所涂覆的材料一方面能夠防止感染，另一方面又能避免血液在表面累積?？梢栽跉んw5內(nèi)部的壁上設(shè)置相同的涂層。
所述輸送元件8經(jīng)壓力管線9連接壓力源，該壓力管線9通常被設(shè)計(jì)為不可膨脹。圖3顯示了圖2所示輸送元件8所處的展開(kāi)狀態(tài)，在該狀態(tài)中，流體室13的空余的剩余空間被最小化，流體/血液能夠經(jīng)閥瓣16流出殼體5的開(kāi)口 18。應(yīng)當(dāng)注意的是，殼體5的外徑可以被設(shè)置為使殼體5不完全填充血管3的凈開(kāi)口，從而當(dāng)插入人體時(shí)，除了通過(guò)流體泵以外，血液還能夠通過(guò)心臟的固有功能經(jīng)血管3輸送。然而，也可以想到的是，為了特殊目的，也可以通過(guò)適當(dāng)選擇的直徑來(lái)完全填充血管的直徑。在圖4中，更詳細(xì)介紹了通過(guò)穩(wěn)定室來(lái)使殼體5加固。在此實(shí)施例中，多個(gè)繩股狀(strand-shaped)穩(wěn)定室19、20平行于殼體5的縱軸21排列并設(shè)置于殼體壁內(nèi)。圖5顯示了帶有七個(gè)上述穩(wěn)定室的截面。在此情形中，各個(gè)穩(wěn)定室彼此分離，并經(jīng)壓力管線22、23和24分別連接流體壓力源。這些穩(wěn)定室能夠被提供有壓力，以便殼體5硬化。為了引入或取出殼體5，這些穩(wěn)定室也可以被排空，從而殼體5能夠自行塌陷。 所述穩(wěn)定室也可以經(jīng)壓力管線彼此連接，以保證他們中分別具有相同的壓力，從而簡(jiǎn)化填充和排空操作。圖6顯示了穩(wěn)定室的另一種結(jié)構(gòu)，采用了環(huán)形繩股狀的形式，彼此同軸地分別設(shè)置于殼體5上。這些穩(wěn)定室被標(biāo)記為25、26。在本實(shí)施例中，四個(gè)穩(wěn)定室彼此等距離地設(shè)置于殼體壁內(nèi)。他們通過(guò)壓力管線27、28連接至壓力源29。這種環(huán)形、甚至是螺旋形的穩(wěn)定室可以使殼體特別好地硬化，并且在壓力施加時(shí)在殼體內(nèi)部提供了對(duì)脈動(dòng)低壓的相應(yīng)抵抗能力。在該實(shí)施例中，所述穩(wěn)定室和輸送元件8經(jīng)多路控制閥30連接至相同的壓力源
29。結(jié)果，該壓力源29能夠既用于填充穩(wěn)定室，又用于對(duì)輸送元件8進(jìn)行脈動(dòng)泵送。圖7顯示了圖6所示具有環(huán)狀穩(wěn)定室26的殼體的縱向截面的截面圖。在圖8中，表示了本發(fā)明范圍內(nèi)的另一概念的殼體，其中，該殼體壁為雙壁，兩個(gè)外壁(氣球壁)具有非常薄的設(shè)計(jì)，因此，該殼體以氣球的方式構(gòu)造。該殼體所形成的雙壁氣球具大腔體31)，而其可被劃分成多個(gè)局部室。為此設(shè)置薄的中間壁，或者，如果不希望完全劃分的話，也可以僅設(shè)置采用網(wǎng)狀物32、33形式的單個(gè)加固支柱。這些保證了氣球的內(nèi)壁和外壁不會(huì)彼此發(fā)生剪切運(yùn)動(dòng)，從而使殼體5整體穩(wěn)定。內(nèi)部31經(jīng)壓力管線34連接到壓力源29。該殼體5總體上具有球體的輪廓。穩(wěn)定支柱32、33通常可以由與殼體5的氣球壁相同的材料構(gòu)成,并與該氣球壁一體制成。從而使所述支柱能夠環(huán)狀地圍繞殼體5設(shè)置，或者被設(shè)置為軸平行的網(wǎng)狀物。然而，也可以想象到任何定向，例如甚至是柵形結(jié)構(gòu)。類似地，在上述實(shí)施例中，不僅具體描述了可想到的繩股狀穩(wěn)定室的定向，而使也描述了穿透固體的殼體壁的柵形或網(wǎng)絡(luò)形結(jié)構(gòu)。在圖9中，顯示了圖8所示殼體的最終塌陷后的形狀，該球體是塌陷的。所述輸送元件8當(dāng)然也同樣必須是收縮的，以便在血管中引入/取流出體泵。為了將流體泵從血管中取出，可以設(shè)置成首先可以通過(guò)減小穩(wěn)定室中的壓力使殼體5塌陷，之后再使輸送元件8排空。結(jié)果，當(dāng)殼體5被折起后成為長(zhǎng)圓形，這主要是避免殼體5沿縱向方向塌陷，因此采用較高的截面。因此，殼體的彈性收縮也有助于所述輸送元件的收縮。
通過(guò)本發(fā)明，該功能元件被形成為能夠高度收縮，而在操作中具有必要的穩(wěn)定性，以在脈動(dòng)泵送過(guò)程中抵抗低壓和高壓，從而保持尺寸穩(wěn)定。在圖10中，殼體5與圖9所示類似,區(qū)別在于殼體5圍繞泵的轉(zhuǎn)動(dòng)元件,該轉(zhuǎn)動(dòng)元件圍繞其縱軸40旋轉(zhuǎn)，從而軸向輸送流體。多個(gè)葉片41可以單獨(dú)分開(kāi)地固定到軸42上，或者也可以設(shè)置螺旋環(huán)繞的葉片。該轉(zhuǎn)動(dòng)元件可徑向收起，并可以由包含例如鎳鈦諾的記憶合金的框架或其他彈性材料構(gòu)成。所述轉(zhuǎn)動(dòng)元件可以在能夠彈性收起的葉片和/或輪轂中具有開(kāi)放的或封閉的腔體。在圖10中，殼體的內(nèi)壁標(biāo)記為46，外壁標(biāo)記為47。至少可以將所述內(nèi)壁彈性展寬及彈性收縮。殼體5的收縮狀態(tài)以虛線表示，并且所述內(nèi)壁被標(biāo)記為
43。在所示狀態(tài)下，該內(nèi)壁43將葉片41'壓成徑向內(nèi)彎的狀態(tài)，使得整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)元件的徑向尺寸減小一定的距離。在圖11中，顯示了也可以使用的無(wú)輪轂的轉(zhuǎn)動(dòng)元件，由成螺旋狀彎曲的平板構(gòu) 成。該轉(zhuǎn)動(dòng)元件例如可以由易于彎折或收起的材料構(gòu)成，例如覆蓋有箔片或泡沫體的片狀金屬柵板，表示為開(kāi)孔或閉孔的所示轉(zhuǎn)動(dòng)元件是無(wú)輪轂且自支撐的，即該葉片自身傳遞扭力，僅是可旋轉(zhuǎn)地安裝于外側(cè)并連接于延伸穿過(guò)空心導(dǎo)管45的驅(qū)動(dòng)軸44(圖10)。圖12以多倍放大的顯微表示方式顯示了采用泡沫體132形式的殼體材料，該泡沫體132具有閉孔128、129，在一種變例(腔體128)中，位于所述孔之間的壁的材料被配置為半透膜。所述膜使特定的液體擴(kuò)散，從而可以用于例如滲透作用。如果腔體/孔128填充例如溶解有高濃度鹽的液體，并且如果將該泡沫體浸入具有低溶液濃度的液體中，則相互溶合趨向使得兩種液體的濃度彼此接近，使得溶劑從外側(cè)透過(guò)膜130擴(kuò)散進(jìn)入腔體128的內(nèi)部。據(jù)此產(chǎn)生增加的滲透壓，以用于使腔體128膨脹成虛線所示的形狀。從而實(shí)現(xiàn)泡沫體的展開(kāi)和硬化。這種作用也可以具體用于殼體中的較大腔體?？蛇x地，也可以使用溶脹過(guò)程來(lái)使轉(zhuǎn)動(dòng)元件展開(kāi)。圖中顯示軟管131與腔體129相連，表明相應(yīng)的腔體也可以經(jīng)由單個(gè)或共同的供應(yīng)管線填充有流體，或者，該流體也可以從腔體中被抽出，以控制相應(yīng)的展開(kāi)/收起過(guò)程。
權(quán)利要求
1.一種流體泵(I)，具有限定流體室(13)的殼體(5)，并具有用于流體的輸送元件(8)，所述輸送元件置于所述流體室中，所述殼體和所述輸送元件的形狀和/或尺寸能夠至少在第一展開(kāi)狀態(tài)和第二收縮狀態(tài)之間變化； 所述殼體具有至少一個(gè)穩(wěn)定室(19、20、25、26、31)，其可以供應(yīng)有流體壓力，并與所述流體室不同，所述穩(wěn)定室位于內(nèi)側(cè)和外側(cè)之間，具體位于所述殼體的內(nèi)壁(46)和外壁(47)之間，所述殼體的第一狀態(tài)由在所述穩(wěn)定室中的第一流體壓力引發(fā)，所述殼體的第二狀態(tài)由所述第二流體壓力引發(fā)，所述殼體的內(nèi)壁和/或外壁具有彈性，并且當(dāng)從第一狀態(tài)轉(zhuǎn)變到第二狀態(tài)時(shí)，被彈性壓縮成第二狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的流體泵，其特征在于，在所述第二狀態(tài)下，所述殼體的直徑通過(guò)在其展開(kāi)狀態(tài)下的固有彈性而變小，小到由所述內(nèi)壁將所述輸送元件收縮的程度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的流體泵，其特征在于，與在所述殼體的第二收縮狀態(tài)相t匕，在所述殼體(5)的第一展開(kāi)狀態(tài)下,所述穩(wěn)定室(19、20、25、26和31)具有較高的第一流體壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的流體泵，其特征在于，所述殼體(5)至少一些部分的形狀為空心圓柱、環(huán)形或空心球體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的流體泵，其特征在于，具體在殼體壁中設(shè)置至少一個(gè)穩(wěn)定室(19、20、25、26、31)，所述穩(wěn)定室采用在展開(kāi)的殼體狀態(tài)下為繩股狀腔體形式。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的流體泵，其特征在于，在第一殼體狀態(tài)下設(shè)置至少三個(gè)采用繩股狀腔體形式的穩(wěn)定室(19、20、25、26)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的流體泵，其特征在于，至少一個(gè)繩股狀腔體(25、26)在空心圓柱、環(huán)形或空心球體的圓周方向上具有環(huán)形或成螺旋形圓周結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5、6或7所述的流體泵，其特征在于，至少一個(gè)穩(wěn)定室(19、20)平行于其壁中的所述空心圓柱、環(huán)形或空心球體的縱軸延伸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的流體泵，其特征在于，所述穩(wěn)定室(19、20、25、26、.31)基本上填滿所述殼體壁的空間。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的流體泵，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)穩(wěn)定室的至少部分被各自的至少一個(gè)網(wǎng)狀物(32、33)穿透。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的流體泵，其特征在于，所述殼體(5)具有空心壁氣球的結(jié)構(gòu)形狀。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的流體泵，其特征在于，所述殼體(5)具有流入開(kāi)口和流出開(kāi)口，它們分別設(shè)置有閥(14、16)，具體為單向閥。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的流體泵，其特征在于，所述輸送元件(8)被設(shè)置為具有至少一個(gè)葉片的可徑向收縮的轉(zhuǎn)動(dòng)元件。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的流體泵，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)所述葉片朝所述轉(zhuǎn)動(dòng)元件的軸在徑向上具有彈性的撓性性。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的流體泵，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)元件的至少一部分由容積可收縮的材料制成，具體為泡沫體。
16.根據(jù)權(quán)利要求13、14或15所述的流體泵，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)元件具有可收縮的腔體。
17.根據(jù)權(quán)利要求13、14、15或16所述的流體泵，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)元件被設(shè)計(jì)為無(wú)輪轂型。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的流體泵，其特征在于，所述輸送元件(8)被設(shè)計(jì)為至少是可填充流體的氣球。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的流體泵，其特征在于，所述輸送元件(8)在被填充的形態(tài)下，基本上填滿所述殼體的流體室。
20.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的流體泵，其特征在于，所述輸送元件(8)與一個(gè)或多個(gè)所述穩(wěn)定室中填充有相同的流體。
21.根據(jù)權(quán)利要求12、13或14所述的流體泵，其特征在于，所述輸送元件(8)和所述殼體(5)的穩(wěn)定室能夠與相同的流體壓力源相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種流體泵(1)，具有限定流體室(13)的殼體(5)，并具有用于液體的輸送元件(8)，所述輸送元件置于所述流體室中，所述殼體和所述輸送元件的形狀和/或尺寸能夠至少在第一展開(kāi)狀態(tài)和第二收縮狀態(tài)之間變化。本發(fā)明的目的是使相應(yīng)的殼體足夠穩(wěn)固，并如此實(shí)現(xiàn)所述殼體具有至少一個(gè)穩(wěn)定室(19、20、25、26、31)，可以供應(yīng)有流體壓力，并與所述流體室不同，所述殼體的第一狀態(tài)由在所述穩(wěn)定室中的第一流體壓力引發(fā)，并且所述殼體的第二狀態(tài)由所述第二流體壓力引發(fā)。
文檔編號(hào)A61M1/12GK102648010SQ201080042086
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2010年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月22日
發(fā)明者馬里奧·謝科爾 申請(qǐng)人:Ecp發(fā)展有限責(zé)任公司