背景技術：

本發(fā)明涉及待植入患者體內以支撐患者的心臟的血液泵。特別地，血液泵可以被用作“橋接到治愈”的裝置，血液泵借此暫時性地支撐患者的心臟，直到患者的心臟已被充分治愈。

不同類型的血液泵是公知的，諸如軸向血液泵、離心血液泵或血液流動是由軸向力和徑向力兩者導致的混合式血液泵。血液泵可以借助于導管被插入患者的諸如主動脈的血管中，或可以被設置在胸腔中。血液泵通常包括具有由通路連接的血流入口和血流出口的泵殼體。為了引起血液沿著通路從血流入口流動到血流出口，葉輪被可旋轉地支撐在泵殼體內，并且葉輪設置有用于輸送血液的葉片。

葉輪借助于至少一個軸承被支撐在泵殼體內，根據(jù)血液泵的預期用途，例如血液泵旨在僅用于短期使用(幾小時或幾天)還是用于長期使用(幾周或幾年)，可以具有不同類型的軸承。各種軸承是公知的，諸如接觸型軸承和非接觸型軸承。在非接觸型軸承中，軸承表面相互不接觸，例如在磁性軸承中，軸承表面由于排斥磁力而“懸浮”。總地，接觸型軸承可以包括所有類型的軸承，軸承中的軸承表面可以在泵的操作期間的任何時候(即，始終或間歇地)至少部分地接觸，例如在滑動軸承、樞轉軸承、動壓軸承、靜壓軸承、滾珠軸承等中或其組合中。特別地，接觸型軸承可以是“血液浸沒軸承”，其中軸承表面具有血液接觸。接觸型軸承,諸如樞轉軸承，可以在使用期間升溫并受到機械磨損。通過在泵的電機和葉輪之間的用于驅動葉輪的磁耦合可以增加機械磨損。當接觸型軸承和磁性軸承設置在葉輪的相同軸向端時，由于磁耦合吸引葉輪，軸承的機械磨損可能增加，從而增加軸承表面上的接觸壓力。這可能導致小軸承表面(例如在導管泵中的樞轉軸承中，例如直徑在1毫米的范圍內)上的高負載(例如10牛頓)。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的是提供一種具有葉輪的血液泵，葉輪借助于軸承支撐在泵殼體中，其中軸承的機械磨損可以減小。特別地，本發(fā)明的另一個目的是緩解血液泵中的軸承的過度負載。

根據(jù)本發(fā)明的主要目的通過具有獨立權利要求1的特征的血液泵來實現(xiàn)。本發(fā)明的優(yōu)選實施方式和進一步改進在依賴于權利要求1之上的權利要求中指定。

類似于公知的血液泵，根據(jù)本發(fā)明的血液泵包括具有由通路連接的血流入口和血流出口的泵殼體。葉輪或轉子布置在泵殼體中以圍繞旋轉軸線可旋轉，旋轉軸線可以是葉輪的縱向軸線，其中葉輪設置有葉片，葉片的尺寸和形狀設計成沿通路從血流入口到血流出口輸送血液。葉輪由在葉輪的第一軸向端處的第一軸承和與第一軸承軸向間隔開的第二軸承可旋轉地支撐在泵殼體中。

根據(jù)本發(fā)明，第一軸承包括沿旋轉軸線延伸并連接至葉輪和泵殼體中的一個的突起,以及在葉輪和泵殼體中的另一個中的空腔。術語“空腔”可以包括任何類型的空腔、中空空間、凹部、開口或孔。突起包括接合空腔的擴展部，使得第一軸承和第二軸承布置成沿相同的軸向方向承擔軸向力。例如，擴展部可以被空腔支撐或被封裝在空腔中。換句話說，第一軸承通過承載作用在第二軸承的軸承表面上的軸向力的至少一部分來緩解第二軸承。由于兩個軸承沿相同的“承擔方向”支撐葉輪，每個軸承上的負載可以被降低。它們“共享”所述負載。這是通過設置以具有擴展部和對應空腔的突起的形式的簡單機械裝置，使得葉輪在某種程度上由第一軸承“懸掛”來實現(xiàn)的。優(yōu)選地，突起和擴展部被包括在葉輪中，且空腔是靜止的并是泵殼體的一部分?？涨豢梢栽O置在泵殼體的支撐結構中。然而，可以理解，上述布置反之亦然，而不會影響功能性。

優(yōu)選地，空腔在尺寸和形狀上對應于擴展部。這可以改善軸承性能，因為如果空腔和擴展部在尺寸和形狀上適應彼此，可以降低或避免葉輪沿軸向方向或沿徑向方向或沿這兩個方向的位移。特別地，第一軸承可以布置成沿兩個相反的軸向方向承擔軸向力。然而，空腔在尺寸和形狀上對應于擴展部并不是必需的，只要第一軸承可以沿與第二軸承相同的軸向方向承擔軸向力。例如，在相反的軸向方向上，即在遠離第二軸承的方向上，空腔可以是開放的或者可以至少提供足夠的空間，使得葉輪沿這一方向的移動是可能的。

優(yōu)選地，擴展部在形狀上至少部分地為球形。例如，擴展部可以為球形蓋。因此，空腔也可以至少部分地為球形。然而，擴展部可以具有適合于實現(xiàn)本發(fā)明構思的任何形狀。特別地，旋轉對稱并且具有承擔軸向力的凸緣的任何形狀均可以適合于第一軸承。擴展部可以為諸如圓柱形或圓錐形。擴展部可以卡扣配合進入空腔，而這是安裝第一軸承的簡單方法。擴展部或空腔或兩者的材料可以具有足夠的回彈性能以允許卡扣配合連接。在另一個實施方式中，空腔或擴展部可以通過在由例如金屬或陶瓷或類似的材料制成的先前存在的部分上模制而形成，并允許模制塑料的收縮以產生動態(tài)接合。

在一個實施方式中，第二軸承可以是包括葉輪的軸承表面的接觸型軸承，葉輪的軸承表面面向泵殼體的軸承表面，優(yōu)選地為樞轉軸承。樞轉軸承允許旋轉移動以及一定程度的樞轉運動。

血液泵可以進一步包括軸，軸沿旋轉軸線延伸并且圍繞旋轉軸線可旋轉，并且具有安裝在軸上的葉輪，軸具有形成第一軸承的一部分的第一端部以及形成第二軸承的一部分的第二端部。特別地，軸的第一端部可以包括擴展部，諸如球形蓋。軸可以具有與擴展部的外徑基本上相等的外徑，突起形成布置在軸和擴展部之間的頸部。這允許緊湊的布置并有利于卡扣配合連接。軸的第二端部可以包括第二軸承的軸承表面，軸承表面是例如球形的凹形，例如形成樞轉軸承的一部分。可以理解，軸可以與葉輪分別地形成或一體地形成。進一步可以理解，軸的部分與血液直接接觸，以用于改善向周圍血液的傳熱。優(yōu)選地，軸由導熱材料(金屬、碳化硅、或類似的材料)制成，這樣的話，在軸承的部分內產生的熱量可以被很好地傳遞至周圍的血液，以將溫度限制至55攝氏度或以下。

在一個實施方式中，空腔的壁可以包括由間隙隔開的至少兩部分，例如兩部分、三部分或四部分。間隙可以與通路流體連接以允許血液進入空腔。這使得第一軸承能夠被流動通過血液泵的血液或任何其他清洗流體沖洗。

在一個實施方式中，第一軸承的擴展部可以包括至少一個磁體，并且泵殼體，優(yōu)選為空腔，也可以包括至少一個磁體。磁體可以布置成使得產生指向遠離第二軸承的軸向方向的排斥磁力。這一布置允許緩解第二軸承，因為第一軸承的磁力沿遠離第二軸承的方向牽拉葉輪。除了這個，由于第一軸承設計為磁性軸承，可以避免第一軸承沿軸向方向的機械磨損。

在一個實施方式中，第一軸承和第二軸承中的至少一個的軸承表面中的至少一個可以由至少一個彈簧支撐，其中，至少一個彈簧布置成沿從第二軸承朝向第一軸承的軸向方向承擔軸向力。具體地，通過設置接收并抑制作用在第二軸承的軸承表面上的負載的一部分的至少一個彈簧可以緩解第二軸承。至少一個彈簧可以設置在第二軸承的背離第一軸承的一側上。例如，至少一個彈簧可以設置在殼體的支撐第二軸承的靜止軸承表面的部分中。彈簧力可以被選擇為小于第二軸承上的負載。在這種情況下，第二軸承上的負載被限制至彈簧力的大小，而負載的剩余部分由第一軸承支撐。可選地或附加地，第一軸承可以由至少一個彈簧支撐，特別是泵殼體的構成空腔的部分可以由至少一個彈簧支撐，彈簧借此產生沿遠離第二軸承的軸向方向的力?？梢岳斫?，彈簧可以由金屬材料制成，或者可以由例如采用o型環(huán)或相似的形狀的與螺旋金屬彈簧起到相同作用的高分子材料形成。在一個實施方式中，第二軸承的軸承表面的至少一個可以由在收縮時可以具有已知力的柔性結構支撐。

可以設置用于緩解第二軸承的其他裝置。例如，相斥的磁體可以設置在第二軸承的軸承表面中，或者設置在第二軸承的軸承表面附近，例如設置成圍繞第二軸承的軸承表面。為了降低或消除由將旋轉傳遞至葉輪的吸引磁力導致的軸向力，磁性驅動布置可以沿徑向方向設置，其中磁性驅動圍繞葉輪周向布置。同樣地，在磁性驅動相對于葉輪沿軸向方向設置的布置中，磁通量可以被偏轉，使得其沿徑向方向作用在葉輪上。另外，可選地或附加地，支撐軸承可以設置成承載第二軸承的負載的一部分。支撐軸承可以是包括多個滾珠的滾珠軸承，多個滾珠圍繞第二軸承布置在葉輪的表面與殼體的表面之間，優(yōu)選地布置在相應對準的溝槽中。

可以理解，根據(jù)本發(fā)明，設置了兩個機械軸承以使葉輪居中。兩個軸承沿旋轉軸線的空間分布允許剛性軸承或葉輪的布置。隨后允許搏動泵操作，在搏動泵操作中葉輪可以隨每個心搏周期從低于臨界速度轉換。由于由兩個機械軸承提供的剛性布置，葉輪在臨界速度期間的振動可以被降低。與心臟搏動和同步的泵操作被視為非常有利于實現(xiàn)心臟康復。另外，可以理解，機械軸承由于他們的小尺寸而被使用，機械軸承的小尺寸是由將被放置在患者血管內的任何小尺寸泵所強制要求的。

附圖說明

結合附圖閱讀可以更好地理解前述發(fā)明內容以及優(yōu)選實施方式的以下詳細描述。為了示出本公開的目的，作出了附圖說明。然而，本公開的范圍不限于附圖中公開的具體實施方式。附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的血液泵的截面圖。

圖2示出了根據(jù)另一實施方式的血液泵的截面圖。

圖3示出了根據(jù)又一實施方式的血液泵的截面圖。

圖4a至圖4d示出了第一軸承的不同實施方式。

圖5示出了根據(jù)一個實施方式的血液泵的截面圖，其中血液泵被設計為導管泵。

圖6示出了血液泵的第一軸的截面圖。

圖7示出了血液泵的第二軸的截面圖。

圖8示出了用于第一軸的支撐結構的截面圖。

圖9a至圖9c示出了根據(jù)其他實施方式的用于第一軸的支撐結構的截面圖。

圖10示出了根據(jù)另一實施方式的血液泵的截面圖。

圖11示出了與圖10的實施方式相關的用于第一軸的支撐結構的截面圖。

圖12示出了根據(jù)另一實施方式的血液泵的截面圖。

圖13示出了根據(jù)另一實施方式的血液泵的截面圖。

圖14示出了根據(jù)另一實施方式的血液泵的截面圖。

圖15示出了根據(jù)另一實施方式的血液泵的截面圖。

具體實施方式

參考圖1，示出了血液泵1的截面圖。血液泵1設計為用于體外、心外或腔外使用，并包括具有血流入口5和血流出口6的泵殼體2。在操作期間，泵殼體2設置在患者身體外，并且血流入口5和血流出口6連接至各自的連接器(特別地，來自心臟的流入以及至主動脈的流出)。血液沿連接血流入口5和血流出口6的通路7輸送。具有軸14的葉輪3設置成用于沿通路7輸送血液，并且借助于第一軸承10和第二軸承20圍繞旋轉軸線9可旋轉地安裝在泵殼體2內。優(yōu)選地，旋轉軸線9為葉輪3的縱向軸線。如將在下文更詳細描述的那樣，軸承10和軸承20均為接觸型軸承。第二軸承20是具有允許旋轉運動以及一定角度的樞轉運動的球型軸承表面的樞轉軸承。第一軸承10設置在支撐構件15中以穩(wěn)定葉輪3的旋轉，支撐構件15具有用于血液流動的至少一個開口16。葉片4設置在葉輪3上用于在葉輪3旋轉的情況下輸送血液。葉輪3的旋轉是由與葉輪3的端部37磁耦合的電機8所引起。正如本領域技術人員所理解的，可以使用其他合適的驅動機構。示出的血液泵1是混合型血液泵，其中流動的主要方向是軸向。應當理解，取決于葉輪3，特別是葉片4的布置，血液泵1也可以是完全地軸向血液泵。

葉輪3包括徑向向外延伸的部分33。部分33可以表示為軛、凸緣部分或端部。至少一個沖洗通道30，優(yōu)選地兩個或更多個，諸如三個、四個、五個或六個沖洗通道30(圖1中僅示出了一個)延伸通過葉輪3，特別是延伸通過部分33，以允許沖洗或清洗位于葉輪3和血液泵1的靜止部分之間的間隙31，特別是葉輪3和泵殼體2或電機8之間的間隙31，電機8可以被視為與泵殼體2相關聯(lián)。至少一個沖洗通道30也可以至少部分地延伸進入葉輪3的在部分33之外的主要部分。沖洗通道30具有第一開口34以及第二開口35。第一開口34形成通路7和沖洗通道30之間的流體連接，而第二開口35與間隙31流體連接。特別地，第二開口35與部分33的容納第二軸承20的中央孔或中央開口32流體連接，使得第二軸承20可以被沖洗和冷卻。

第二軸承20包括設置在第一軸14(見圖6)的第二端部24處的第一軸承表面23和在第二軸21的端部處的第二軸承表面22，特別是在位于第二軸21(見圖7)的中心處的凹部中的第二軸承表面22。軸承表面22和軸承表面23均優(yōu)選地為球形。由于在電機8和端部37之間的磁耦合，葉輪3被朝向電機8吸引，這增加了第二軸承20的軸承表面22和軸承表面23之間的壓力。為了緩解第二軸承20，第一軸承10布置在第一軸14的相反的軸向端部19處，并布置成沿與第二軸承20相同的軸向方向承擔軸向負載。

第一軸承10包括擴展部12，擴展部12接合在泵殼體2中的空腔13，特別是在支撐結構15中的空腔13，支撐結構15可以被視為泵殼體2的一部分。特別地，擴展部12可以被空腔13支撐、可以被封裝或被夾持在空腔13中。擴展部12可以卡扣配合進入空腔13或以其他方式安裝。更具體地，第一軸承10包括在包括擴展部12的軸14的第一端部19處軸向延伸的突起11。在所示實施方式中，擴展部12形成為形狀上部分地為球形蓋。然而，可以為適于沿與第二軸承20相同的方向承擔軸向負載的擴展部12選擇任何旋轉對稱的形狀。突起11形成直徑小于擴展部12的頸部。如圖6所示，擴展部12具有與軸14相同的直徑。擴展部12和軸14的直徑可以不同。特別地，擴展部12的直徑可以小于或大于軸14的直徑。頸部也可以被省略。軸14也可以與葉輪3一體地形成。

在圖1的實施方式中，空腔13在尺寸和形狀上基本上對應于擴展部12。因此，第一軸承10不但沿與第二軸承20相同的軸向方向承擔負載，而且在兩個軸向方向上支撐葉輪3。在圖2的實施方式中，空腔13’開口至背離第二軸承20的一側。然而，支撐結構15的尺寸和形狀設計成對應于頸部11的尺寸和形狀，使得葉輪3在兩個軸向方向以及徑向方向上被支撐。應當理解，支撐結構15可以更小以允許沿遠離第二軸承20的方向的一些軸向移動。在圖3的實施方式中，葉輪3可以沿遠離第二軸承20的軸向方向移動，這可以是由于葉輪3在血液流動中的旋轉運動而發(fā)生的。在這個實施方式中，空腔13”沿遠離第二軸承20的方向軸向地擴大。

圖4a至圖4d示出了第一軸承10的不同實施方式，特別是示出了擴展部12和空腔13。在圖4a中，擴展部是與圖1至圖3中所示的擴展部類似的大體球形。在支撐結構15中接觸空腔13的部分可以具有與擴展部12的剩余部分不同的直徑，并可以是凸起的?？蛇x的，這個部分可以是凹形。在圖4b的實施方式中，擴展部12是錐形的或菱形的。圖4c和圖4d示出了類似的實施方式，其中擴展部12具有錐形的或漸縮的部分。這促進了軸承10的裝配。在圖4c中，擴展部12的在支撐結構15中接觸空腔13的部分是球形且凸起的，而其在圖4d中是凹形?？梢岳斫?，任何旋轉對稱的形狀均可以用于擴展部12。

現(xiàn)在參考圖5，其示出了與圖1至圖3的前述實施方式類似，特別是與圖2的前述實施方式類似的實施方式，其區(qū)別在于圖5中的實施方式設計為導管泵1’。血流入口5’位于柔性套管50的端部，在使用期間，柔性套管50設置成通過諸如主動脈瓣的心臟瓣膜，而血流出口6’設置在泵殼體2’的一側中并設置在諸如主動脈的心臟血管中。血液泵1’連接至導管51，并且電線52延伸通過導管51以用于驅動泵1’。血液泵1和血液泵1’以相同的方式起作用?？梢岳斫猓忻枋龅奶卣骺梢詰糜隗w外泵和導管泵兩者。

現(xiàn)在參考圖8，其示出了通過支撐結構15的截面，包括用于允許血液流動通過支撐結構15的開口16。支撐結構15可以提供一個或更多個支柱。在圖9a至圖9c的實施方式中，空腔13的壁包括由間隙18隔開的段或部分17。間隙18允許血液流入空腔13以沖洗空腔13，特別是為了冷卻第一軸承10。部分17可以表示為定子葉片，定子葉片支撐第一軸承的旋轉部分。在圖8和圖9a中，支撐結構15示出為具有三個支柱和三個開口16。支撐結構15可以具有更少的或更多的支柱和開口，諸如一個(圖9b)、兩個(圖9c)、四個、五個、六個或更多個。

圖10示出了與前述實施方式基本類似的血液泵1的實施方式。然而，在這個實施方式中，第一軸承10”’設計為磁性軸承，而不是接觸型軸承。擴展部12’包括至少一個磁體40，磁體40布置為對布置在支撐結構15中的磁體41產生排斥磁力。擴展部12’設置在接合空腔13”’的突起11’上。排斥磁力有助于緩解第二軸承20。圖11描繪了通過血液泵的實施方式的截面圖，其中第一軸承10設計為磁性軸承。類似于前述實施方式，支撐結構包括三個支柱15，其中空腔13”’的壁被劃分成由間隙18’隔開的三個部分17’。在壁部分17’中，磁體41設置成作用于在擴展部12’中的相應的磁體40(未在圖11中示出)上。

圖12至圖15示出了血液泵1的實施方式，其中第一軸承10或第二軸承20被至少一個彈簧支撐?？梢岳斫猓瑘D12的實施方式和圖13至圖15的實施方式中的至少一個可以被組合在單個實施方式中。如圖12所示，彈簧42，諸如螺旋彈簧，設置成支撐軸21’，軸21’與結合圖7描述的第二軸21基本上相似，除了軸21’軸向可移動并且更短以對彈簧42提供空間。密封環(huán)45設置成防止血液進入電機組件。彈簧42相對較弱，特別是彈簧力小于在沒有彈簧42以及沒有第一軸承10的情況下作用在第二軸承20上的負載。因此，第二軸承20上的負載被限制至彈簧42的彈簧力的大小。負載的剩余部分由第一軸承10支撐。

可選地或附加地，如圖13所示，第一軸承10可以被彈簧支撐，特別是其靜止部分可以被彈簧支撐。在這個實施方式中，支撐結構15從泵殼體2分開，并通過由凸緣44保持的諸如螺旋彈簧的彈簧43支撐。彈簧43的彈簧力作用在遠離第二軸承20的方向上，以緩解第二軸承20。如圖14所示，可以通過諸如聚合物o形環(huán)的柔性環(huán)46替代彈簧43來實現(xiàn)同樣的功能?？蛇x地或附加地，如圖15所示，支撐結構15可以由柔性的、回彈性的或伸縮性的材料制成以提供彈簧功能。同樣地，彈簧裝置可以設置在第一軸14中以緩解第二軸承20。