專利名稱：具有分離接觸面的血液泵的制作方法
具有分離接觸面的血液泵
背景技術(shù)：
在過去的十年中，將旋轉(zhuǎn)流體動力血液泵用于短期和長期循環(huán)系統(tǒng)支持得到了發(fā) 展。由帶有在進(jìn)行該應(yīng)用時的單一的心臟輔助裝置的患者創(chuàng)造的最長存活時間為7年，并 且在該存活期間持續(xù)采用具有血液浸入式陶瓷支承裝置的Jarvik 2000型軸流式左心室 輔助裝置。在超過200個使用Jarvik2000型心臟的案例中，從未有任何機(jī)械支承裝置因磨 損或疲勞斷裂而失效。并且已經(jīng)證明采用血液浸入式陶瓷支承裝置的其它型號的心室輔助 裝置是耐用的，如主要仿造Jarvik 2000的HeartMate II VAD型。對Jarvik 2000型的支 承裝置設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)分析支持了可能實(shí)現(xiàn)10到20年或更長耐用時間的預(yù)期。
在任何旋轉(zhuǎn)泵中，旋轉(zhuǎn)的葉輪將流體動力能量賦予流體。所有的旋轉(zhuǎn)泵必須包含 這三種元件容納流體的殼體、在殼體內(nèi)轉(zhuǎn)動并將能量賦予流體的轉(zhuǎn)子、以及支撐轉(zhuǎn)子從而 允許轉(zhuǎn)動的支承系統(tǒng)。另外，泵需要可通過密封的軸或通過磁力向轉(zhuǎn)子傳遞扭矩的裝置。
已經(jīng)公開了使用很多種元件以滿足這些要求的旋轉(zhuǎn)血液泵，并且旋轉(zhuǎn)血液泵的現(xiàn) 有技術(shù)包括幾百個專利。 一般采用3種支承裝置機(jī)制1)機(jī)械支承裝置，使用流體膜潤滑 或流體動力流體支撐；2)流體懸??；以及3)磁懸浮。而且，以上機(jī)制的各種組合也被用來 用于軸向推力和徑向支撐。 本發(fā)明主要涉及機(jī)械血液浸入式支承裝置，在該支承中采用流體膜潤滑以對徑向
支承載荷進(jìn)行支撐，并且可以額外地提供完全的或部分的磁軸向推力載荷支撐。 除了提供支撐轉(zhuǎn)子的高可靠性和高耐用性裝置外，血液泵的支承系統(tǒng)必須是血液
相容的，以免產(chǎn)生血液破壞或血栓形成。在機(jī)械支承裝置的情況下，如同本人的早期美國專
利(Jarvik-4， 994， 078)所宣稱地，這一般通過支承裝置的旋轉(zhuǎn)部件與靜止部件的連接處
的高流動性清洗實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明是在4， 994， 078號美國專利基礎(chǔ)上的改進(jìn)，并提供了一種重
要的新結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)支承裝置更好的血液流清洗。 通常，包含機(jī)械泵的軸流血液泵使用漸縮的轉(zhuǎn)子，該漸縮的轉(zhuǎn)子在其中部直徑 較大并向兩端漸縮成小直徑。這樣允許使用小直徑的支承裝置，這種小直徑的支承裝 置是有利的，因?yàn)橹С斜砻嫣幍哪Σ亮ο啾容^大直徑的支承裝置得到了減小。這樣限 制了磨損、支承裝置的動力消耗和熱的產(chǎn)生。來自現(xiàn)有技術(shù)的示例包括杯形支承裝置 中的小滾珠(Burgreen-6，093，001)、帶橄欖形孔(olive)和終端寶石的寶石支承裝置 (Benkowski-5， 947， 892)、帶圓錐形軸向推力支承面的滑動支承裝置(Jarvik-5， 613， 935) 或帶平面支承表面的滑動支承裝置(Bozeman-5， 692， 882)、以及適于承載軸向推力和徑向 載荷的帶溝槽的圓錐形流體動力支承裝置(Carrier-Pub No. 2007/0004959)。
現(xiàn)有技術(shù)中公開的機(jī)械血液浸入式支承裝置的另一方案是在泵的葉輪槳葉的末 端上或者如Shambaugh在第2007/0078293號美國專利申請公開中所公開的在圍繞葉輪槳 葉的葉冠上的被潤滑的支撐，第2007/0078293號美國專利申請公開公開了被支撐在寬槳 葉末端上的轉(zhuǎn)子，其中，該寬槳葉末端具有圓柱形部分和漸縮的部分以支撐軸向推力載荷。 在第5， 211， 546號美國專利的圖7A中，Isaacson公開了以流體動力方式被支撐在葉冠上 的葉輪，其中，葉冠被支撐在葉輪槳葉的末端上。這兩種構(gòu)造的缺點(diǎn)在于，旋轉(zhuǎn)葉輪與靜止殼體之間的間隙中的粘滯摩擦力高，因?yàn)闃~末端或葉冠的旋轉(zhuǎn)速度在末端直徑處達(dá)到最 大。 使用全磁懸浮的血液泵可以被設(shè)計(jì)成使得磁懸浮的轉(zhuǎn)子與靜止殼體之間的間隙 的尺寸足夠大，從而可以忽略因間隙中剪應(yīng)力而產(chǎn)生的血液破壞或動力損失。全磁懸浮式 血液泵的缺點(diǎn)在于其相比使用機(jī)械支承裝置的微型泵而言較大且較復(fù)雜。除了較大的尺寸 和重量外，這種全磁懸浮式血液泵還需要主動電磁反饋以保持轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性，從而這樣具 有電子裝置的可靠性問題。如果失去磁力支撐，轉(zhuǎn)子會"碰撞"殼體或轉(zhuǎn)子槳葉，從而可能會 造成破壞。Antaki的第6， 761， 532號美國專利在磁懸浮的血液泵的槳葉末端、轉(zhuǎn)子轂和殼 體上設(shè)置了抗磨涂層以減小或消除在磁力支撐系統(tǒng)失效時出現(xiàn)的破壞。在圖1中，Antiki 示出了這樣一種結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，當(dāng)磁力支承系統(tǒng)失效時，轉(zhuǎn)子轂38可接觸釘子槳葉36 的末端。所示結(jié)構(gòu)雖然看起來類似于本發(fā)明的某些實(shí)施方式，但并沒有為轉(zhuǎn)子提供穩(wěn)定的 支承系統(tǒng)，因?yàn)檗D(zhuǎn)子可能在殼體內(nèi)從其通常的旋轉(zhuǎn)軸線傾斜并且未受到軸向約束。
在本發(fā)明的支承系統(tǒng)中，流體動力血液泵的轉(zhuǎn)子被旋轉(zhuǎn)地支撐在支撐槳葉的末端 的、在旋轉(zhuǎn)中心附近與轉(zhuǎn)子的轂相接觸的配接部分上，并且該轉(zhuǎn)子受到軸向約束以防止旋 轉(zhuǎn)支承表面的正確配接位置與靜止支承表面脫離。在優(yōu)選實(shí)施方式中，位于轉(zhuǎn)子的兩端的 兩個相對的支承裝置將軸向和徑向運(yùn)動限制為小到5千萬分之一英寸，并且同時提供完全 不受約束的旋轉(zhuǎn)自由度。 本發(fā)明最重要的方面涉及通過穿過支承裝置的血液流對支承裝置進(jìn)行清洗以防 止血栓的支承裝置清洗模式。除在葉輪槳葉的末端上支撐轉(zhuǎn)子(具有上述的缺點(diǎn))的設(shè)計(jì) 外的所有其它的血液浸入式支承裝置的設(shè)計(jì)向血流提供了支承裝置材料的完整圓圈。這是 局部流動阻塞的區(qū)域。 一些血栓趨向于形成在該表面。因而這會在鄰近支承裝置的旋轉(zhuǎn)部 件與靜止部件之間連接處的位置形成圍繞轉(zhuǎn)子的血栓的連續(xù)圓圈。如果提供穿過該區(qū)域的 足夠高的流動，那么血栓圈可能會保持限制為薄環(huán)形且不會變的非常大以妨礙泵的功能。 然而，如果材料受到感染，或者如果流動降低到過低的水平，或者如果患者凝固性過高，那 么血栓量可能會增加。本發(fā)明消除了可能會有助于所述血栓環(huán)增加的支承裝置材料的任何 連續(xù)圈，并且同時將支承表面的周向相對速度限制為最低實(shí)際數(shù)值(因?yàn)橹С醒b置直徑比 泵的葉輪槳葉末端直徑小得多)。這代表了相對于其它血液浸入式支承裝置的設(shè)計(jì)的主要 改進(jìn)。 轉(zhuǎn)子表面的、直徑小于葉輪末端直徑的部分由硬質(zhì)的抗磨材料制成且在垂直于其 旋轉(zhuǎn)軸線的任何點(diǎn)處橫截面都是圓形的。該表面可以是圓柱形、圓錐形或其它形狀。圍繞 轉(zhuǎn)子的圓周以大致均勻的間隔布置有兩個或更多支撐柱，這兩個或更多支撐柱具有與轉(zhuǎn)子 上的支承表面旋轉(zhuǎn)接觸的配接表面并防止轉(zhuǎn)子徑向離開其旋轉(zhuǎn)軸線。支撐柱端部的接觸表 面構(gòu)成支承裝置在其上旋轉(zhuǎn)的支承"墊"。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，在靠近轉(zhuǎn)子兩端處具有兩 組這種支撐柱，并且支承墊漸縮以使其用作徑向和軸向推力支撐件。支撐柱是伸長的且流 線形的，且具有短槳葉的外觀。在轉(zhuǎn)子的每一端具有3個這種支撐槳葉的構(gòu)造中，轉(zhuǎn)子表面 處位于槳葉之間的間隔被流過泵的大致為軸向的流動自由地清洗。因此，在該區(qū)域中避免 了可能會增大并引起問題的血栓環(huán)的形成。使用這種支承裝置的血液泵可以被設(shè)計(jì)為始終 保持完全不產(chǎn)生血栓積聚，就像全磁懸浮式泵那樣。然而，使用本發(fā)明的機(jī)械泵可以簡單得 多和小得多。
發(fā)明目的 1.本發(fā)明的目的是提供一種不具有可能形成血栓的"死端"凹穴的血液浸入式支 承裝置。 2.本發(fā)明的另一目的是提供長期保持無血栓形成的、用于旋轉(zhuǎn)血液泵的機(jī)械支承 裝置。 3.本發(fā)明的另一目的是提供這樣的機(jī)械支承裝置，這種機(jī)械支承裝置由產(chǎn)生于血 液的流體膜潤滑并由血液相容的抗磨材料制成，其中，這種抗磨材料能夠甚至在完全無流 體動力流體膜支撐的情況下正常發(fā)揮作用超過十年。 4.本發(fā)明的又一 目的是提供一種相當(dāng)節(jié)省空間的血液泵支承系統(tǒng)，以允許將整個 軸線流動VAD降低到小于10mm直徑和2厘米長度；小到足以被植入主動脈瓣的無冠狀動脈瓣中。 5.本發(fā)明的再一 目的是提供一種適于在最小抗凝血作用或根本沒有抗凝血作用 的情況下使用的微型旋轉(zhuǎn)血液泵支承裝置。


圖1示出了從現(xiàn)有技術(shù)中概括出的具有4種血液浸入式支承裝置設(shè)計(jì)的軸流泵的 4幅縱向剖視圖。 圖1A顯示了類似于第6， 093， 001號美國專利、具有球面支承裝置的現(xiàn)有技術(shù)的泵。 圖1B顯示了類似于第5， 692， 882號美國專利、具有銷套型徑向支承裝置的現(xiàn)有技 術(shù)的泵，其中，在銷的末端上具有平面的軸線推力支承表面。 圖1C顯示了類似于第5， 613， 935號美國專利、具有銷套型徑向支承裝置的現(xiàn)有技
術(shù)的泵，其還具有也支撐一部分徑向載荷的漸縮的軸向推力支承表面。 圖1D顯示了類似于第2007/0004959號美國申請公開、具有錐套型支承裝置的現(xiàn)
有技術(shù)的泵，其具有流體動力錐度和槽脊特征以支撐徑向和軸向推力載荷。 圖2示出了圖1所示的每個泵的流出側(cè)的支承裝置的4幅放大的細(xì)部縱向剖視
圖，指示了鄰近旋轉(zhuǎn)部件與靜止部件之間的連接處的結(jié)構(gòu)的表面，該連接處形成可形成血
栓環(huán)的周向連續(xù)的表面。 圖2A示出了血栓環(huán)的剖視圖，該血栓環(huán)位于球狀杯形支承裝置上。 圖2B示出了血栓環(huán)的剖視圖，該血栓環(huán)位于具有平面的軸向推力支承表面的銷
套式支承裝置上。 圖2C示出了血栓環(huán)的剖視圖，該血栓環(huán)位于具有圓錐形軸向推力支承表面的銷 套式支承裝置上。 圖2D示出了血栓環(huán)的剖視圖，該血栓環(huán)位于圓錐形流體動力支承裝置上。
圖3是包含本發(fā)明的支承結(jié)構(gòu)的優(yōu)選實(shí)施方式的軸流血液泵的縱向剖視圖。
圖4是位于泵的轉(zhuǎn)子的一端的本發(fā)明的支承結(jié)構(gòu)的立體圖，其中示出了轉(zhuǎn)子轂的 圓錐形部分和與轉(zhuǎn)子接觸的3個流線形支撐柱。 圖5是轉(zhuǎn)子的圓錐形支承表面的示意圖，其中該支承表面"被展開"以顯示全部 360度表面。其中，示出了的3個支撐柱的形狀，并用箭頭指示圍繞柱的流清洗。
圖6是優(yōu)選實(shí)施方式的支承裝置零件和轉(zhuǎn)子的漸縮端部的縱向剖面圖。 圖7是本發(fā)明的實(shí)施方式的縱向剖視圖，其中，該實(shí)施方式具有與支撐柱接觸的
圓柱形轉(zhuǎn)子轂并具有圓形臺階，該實(shí)施方式在支撐柱的邊緣上具有對應(yīng)的圓形以支承軸向
推力載荷。 圖8A和8B示出了本發(fā)明的另一實(shí)施方式的兩個位置，該實(shí)施方式包含磁性軸向 推力載荷支承裝置以及支撐柱的墊上的徑向載荷支承。 圖9是圖8A中的泵沿S9所指示的方向的剖視圖。其中示出了與外部支撐環(huán)形成 為一體的3個支撐桿，該外部支撐環(huán)用于圖3的優(yōu)選實(shí)施方式中并且還在圖4中以"爆炸 圖"的方式示出。 圖IO是僅采用兩個支撐柱的實(shí)施方式的橫截面圖，其中示出了轉(zhuǎn)子的圓形截面 和兩個柱。 圖11是在每個柱的端部具有支承墊的漸縮部分的構(gòu)造的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明包括特定類型的血液浸入式支承裝置，該血液浸入式支承裝置適于承載旋 轉(zhuǎn)血液泵的徑向載荷以及軸向推力載荷。依據(jù)采用這種支承裝置的各個血液泵設(shè)計(jì)的細(xì) 節(jié)，支承表面可以與混合的膜潤滑機(jī)械滑動接觸，或者可以在旋轉(zhuǎn)部件與靜止部件之間無 任何機(jī)械接觸的情況下獲得完全流體動力支撐。 一般地，支承裝置零件由血液相容的硬質(zhì) 抗磨材料(如陶瓷)制成。這里術(shù)語"陶瓷"用于本發(fā)明的該特定描述，應(yīng)該理解，可以使用 更大范圍的材料，如熱解碳、氮化鈦、金剛石、類金剛石涂層、如鉻鎳鐵合金(inconel)的硬 質(zhì)抗腐蝕材料等。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，支承裝置的直徑比泵葉輪的最大末端直徑小。這 將旋轉(zhuǎn)速度保持低于葉輪的旋轉(zhuǎn)速度(對于產(chǎn)生充足的流動和壓力是必須的)，并將摩擦 力、熱的產(chǎn)生和磨損減小到最低?？紤]葉輪末端直徑為0. 600并運(yùn)行在10， OOORPM下的通 常的成人尺寸的軸流泵，葉輪末端的速度將是26ft/sec。如果接觸轉(zhuǎn)子錐形的柱的表面的 最大直徑是O. l，那么摩擦位置處的表面速度將僅為4. 3ft/sec。這說明了在支撐柱的末端 上并靠近旋轉(zhuǎn)軸線支撐轉(zhuǎn)子相對已在現(xiàn)有技術(shù)中公開的在葉輪槳葉的外側(cè)支撐軸流轉(zhuǎn)子 和葉輪具有的優(yōu)勢。 本發(fā)明的要點(diǎn)涉及將泵轉(zhuǎn)子支撐在流線形的柱的末端上。其最大的優(yōu)點(diǎn)在于，支 承結(jié)構(gòu)的清洗相比現(xiàn)有技術(shù)的支承裝置設(shè)計(jì)得到了改進(jìn)，并且本發(fā)明為支承裝置提供了保 持長期完全無血栓的可能性。與此相反，目前公開的軸流泵的血液浸入式支承裝置設(shè)計(jì)都 在緊鄰支承裝置的旋轉(zhuǎn)部件與靜止部件之間的連接處的位置具有連續(xù)的圓周表面。在臨 床使用的這種類型的泵中，該表面經(jīng)常形成血栓的小積聚，這種血栓的小積聚會變成圍繞 轉(zhuǎn)子末端或支承軸的連續(xù)的血栓圈或血栓環(huán)。由于血栓被卡滯在轉(zhuǎn)子或支承軸周圍，因 而血栓會被截留并被保持在那里且可能會變大。形成血栓的纖維蛋白是非常粘著的絞合 (stranded)的材料，如果未通過高速血液流沖洗力來防止其附著，那么其會包裹在軸的周 圍?，F(xiàn)有技術(shù)的連續(xù)圓周表面還可以位于流動停滯或因小縫隙而產(chǎn)生的再流動的非常小的 區(qū)域中。消除有利于血栓形成的這些特征以及保持在所有支承表面上的高流動性是本發(fā)明 的主要優(yōu)點(diǎn)。 圖1和2圖示了在具有血液浸入式支承裝置的所有現(xiàn)有技術(shù)的軸流泵(除在葉輪末端的外側(cè)被支撐的泵)中發(fā)現(xiàn)的不利的機(jī)械結(jié)構(gòu)。 參照圖1A、1B、1C和1D，在每幅圖中，軸流血液泵的殼體2是容納電機(jī)定子4的大 致為管狀的結(jié)構(gòu)，電機(jī)定子4通過作施加在容納在泵的轉(zhuǎn)子6中的永磁鐵8上的電磁力使 轉(zhuǎn)子6轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)子支撐葉輪槳葉10、12，葉輪槳葉10、12通常以在槳葉與殼體16的ID之 間的小的末端間隙14運(yùn)行。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，如箭頭所示，血液從泵的流入側(cè)被泵送向流出 側(cè)。通常，流出定子槳葉設(shè)置在葉輪的下游以將旋轉(zhuǎn)流體的動量轉(zhuǎn)化為壓力能，從而使泵比 在未設(shè)置流出定子的情況下更有效。為了清晰表達(dá)，將流出定子從圖1和圖2中省去。設(shè) 置靜止支撐件以在轉(zhuǎn)子的每一端支撐支承裝置的靜止零件。這些靜止零件可以是如圖1A、 B和D所示的轂18、20，或者可以是其它結(jié)構(gòu)，如圖1C所示的保持架22和彎曲的流動通道 24的壁。每套血液浸入式支承裝置包括旋轉(zhuǎn)零件和靜止零件，其中，旋轉(zhuǎn)零件附連至泵轉(zhuǎn) 子，靜止零件在每端以轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線為中心并通過某些裝置附連至泵殼體。
圖2A、B、C和D分別是圖1A、1B、1C和1D所示的泵的支承裝置的流出側(cè)的放大視
圖。每個縱向剖視圖的右側(cè)是血栓環(huán)若從泵上去除所呈現(xiàn)方式端部視圖(未剖切)。在圖 2A中示出了球杯形支承裝置，且轉(zhuǎn)子26上的球形表面接合在靜止的杯28中。這兩個部件 的外周均周向延伸360度，并且血栓環(huán)30可以如圖所示地形成。圖2B圖示了銷套式支承 裝置設(shè)計(jì)，其中，小直徑的銷32接合在襯套34中。還圖示了填充旋轉(zhuǎn)零件與靜止零件之間 的縫隙的血栓環(huán)36。圖2C中示出了銷套式支承裝置，其中具有在襯套40中轉(zhuǎn)動的圓柱形 銷部38和支撐徑向和軸向推力載荷的組合的漸縮部44。在該設(shè)計(jì)上也可形成血栓環(huán)44， 類似于所有4個圖示，血栓環(huán)44在鄰近載荷支承表面46處具有完整的圓周表面。圖2D示 出了圍繞轉(zhuǎn)子的漸縮部50的圓錐形支承裝置襯套。與其它設(shè)計(jì)中一樣，連續(xù)的圓周表面52 促進(jìn)了血栓環(huán)54的形成。 參照圖3，優(yōu)選的實(shí)施方式包括包含電機(jī)定子58的泵殼體56 ;電機(jī)動力線束59 ; 泵轉(zhuǎn)子60，其包含電機(jī)磁體62、葉輪槳葉64、66和兩個漸縮的陶瓷旋轉(zhuǎn)支承軸68、70。流體 動力流出定子槳葉被示出為72、74，其從泵殼體的ID向內(nèi)延伸。在轉(zhuǎn)子支承裝置的每一端， 支撐柱76、78、80、82從泵殼體的ID向內(nèi)延伸以接觸以84、86圖示的漸縮的支承軸。在該 實(shí)施方式中，在殼體的每一端使用3個支撐柱，但是由于剖視圖的原因，僅看到兩個支撐柱 并且僅看到在每一端轉(zhuǎn)子與一個支撐柱接觸。因此，在泵中共有6個柱，在轉(zhuǎn)子的每一端有 3個，盡管如圖10所示在這些實(shí)施方式中可在轉(zhuǎn)子的每一端僅使用兩個柱，在圖10中，如果 部件之間是緊配合，那么柱126和128抓緊轉(zhuǎn)子124。支撐柱可由超高硬度的陶瓷材料構(gòu)成 并與支撐所有3個流線形柱的圈制成為一體。這一點(diǎn)可以從圖4中最佳地看出，在圖4中， 所有的3個柱80、82、88都與支撐圈90形成為一體，而且在圖9中進(jìn)一步示出了這一點(diǎn)，圖 9示出了與3個支撐柱114、116、118形成為一體的支撐圈120，這3個支撐柱114、116、118 將漸縮軸122保持為居中用于旋轉(zhuǎn)。以柱114、118、轉(zhuǎn)子的漸縮軸122的一部分、和柱支撐 圈120的一部分為邊界限定了通道。如以121表示的箭頭所示，該通道在其整個徑向長度 上未被阻塞。該通道沿其軸向長度可以如圖3的構(gòu)造中那樣是漸縮的，或者如圖8中構(gòu)造 中那樣是非漸縮的，但是在任何情況下，僅呈現(xiàn)轂、支撐柱的側(cè)面和支撐圈的內(nèi)邊界。
參照圖3，可以任選地使用由如聚亞胺酯的血液相容材料構(gòu)成的彈性墊圈87，以 提供作用在支承柱表面和轉(zhuǎn)子軸上的小軸向預(yù)加載荷。在圖3中，彈性墊圈在支撐圈90上 施加軸向載荷，假設(shè)組件中所有部件都使用了合適的配合，那么該軸向載荷使?jié)u縮的支承軸的表面在泵的流入端和流出端和柱接觸。圖5是旋轉(zhuǎn)的陶瓷支承軸70的漸縮表面的示
意圖。3個帶陰影線的橢圓代表3個流線形支撐柱80、82和88的投影區(qū)域81、83、89。每
個"投影區(qū)域"周圍的流的箭頭圖示了在支承裝置支撐柱結(jié)構(gòu)上不存在可能會使血栓形成
環(huán)的、連續(xù)的圓周表面或縫隙。漸縮的陶瓷支承軸在支撐柱的接觸點(diǎn)附近具有連續(xù)的平滑
且拋光的表面。圖6是陶瓷支撐零件的放大視圖，其進(jìn)一步圖示了在支承裝置處不存在任
何周向間隙或縫隙或任何圓周結(jié)構(gòu)會促進(jìn)血栓環(huán)的形成。通過對漸縮的旋轉(zhuǎn)陶瓷支承軸
的、在支撐柱的接觸位置之間的表面進(jìn)行最優(yōu)血液清洗，防止了這種情況發(fā)生。 圖7示出了本發(fā)明的一個實(shí)施方式，該實(shí)施方式采用具有小臺階94的圓柱形抗磨
旋轉(zhuǎn)支承軸92，小臺階94被形成為與支撐柱96的端部處的半徑配合并被構(gòu)造成支承軸向
推力載荷。 圖8A和8B圖示了本發(fā)明的又一實(shí)施方式，在該實(shí)施方式中，徑向支承載荷被支撐 在圓柱形表面98上，圓柱形表面98被設(shè)計(jì)成允許轉(zhuǎn)子的軸向運(yùn)動。圖8A中示出了當(dāng)泵停 止時轉(zhuǎn)子的位置。轉(zhuǎn)子在其兩端未被剛性約束以阻止其軸向運(yùn)動。當(dāng)泵停止時，通過電機(jī) 磁體和電機(jī)定子疊片的偏移提供了箭頭100的方向上的磁力(與圖3所示的構(gòu)造中的一 樣)，該磁力將轉(zhuǎn)子軸向推靠在機(jī)械陶瓷止動銷120上，從而機(jī)械陶瓷止動銷120轉(zhuǎn)子與軸 104的端部接觸。泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生由在箭頭106的方向上的流體施加的壓力，將轉(zhuǎn)子在與箭 頭106所示的方向相同的方向上移動，從而在轉(zhuǎn)子軸104的端部與止動銷102的端部之間 打開了間隙108。該間隙通過流得到了非常好的清洗從而防止血栓形成。如果磁力處于合 適的范圍，泵在運(yùn)行時會通過機(jī)械支承裝置得到徑向支撐，并且軸向推力載荷會完全以磁 力的方式產(chǎn)生。 圖11圖示了一個實(shí)施方式，在該實(shí)施方式中，支撐柱的末端的形狀被確定成使支 撐轉(zhuǎn)子的流體動力作用力增加。支撐柱134、136和138的末端具有形成漸縮的通道142的 輪廓，當(dāng)血液通過粘性流體力被吸入柱與轉(zhuǎn)子之間的間隙中時，血液進(jìn)入該通道142，其中， 當(dāng)轉(zhuǎn)子在箭頭132所示的方向上轉(zhuǎn)動時，該粘性流體力在非?？拷D(zhuǎn)子表面的位置處作用 在血液膜上。作為很多流體動力支承設(shè)計(jì)中表面的特征的這種結(jié)構(gòu)改進(jìn)了潤滑并可以在本 發(fā)明的某些實(shí)施方式中提供了全流體力學(xué)流體支撐。 在對本發(fā)明的描述中所公開的信息旨在表述本人已經(jīng)描述過的原理。因此可以看 出，本發(fā)明的所闡述的目的以及在以上描述中顯見的目的得到了有效的實(shí)現(xiàn)，并且在不偏 離本發(fā)明的范圍的情況下可以對以上物品和結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的改變。以上描述中所包含的以 及附圖中所示出的所有內(nèi)容應(yīng)當(dāng)被解釋為說明性而非限制性意義。還應(yīng)當(dāng)理解，以下權(quán)利 要求書旨在包含本文所描述的本發(fā)明的全部一般和具體特征以及從語言上說落入一般特 征與具體特征之間的本發(fā)明的范圍的所有聲明。
權(quán)利要求
一種適于支撐血液泵的轉(zhuǎn)子以便于其轉(zhuǎn)動的支承裝置，包括從流動通道的外周延伸的兩個或更多柱，血液穿過所述流動通道流向所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線，所述柱中的每一個柱a.)在離散的表面中終止，所述離散的表面通過流動通道與其它柱分離，所述流動通道從所述轉(zhuǎn)子的轂在所述柱的整個徑向范圍內(nèi)延伸的，并且b.)具有縱向輪廓，所述縱向輪廓與所述轉(zhuǎn)子與每個柱的端部表面接觸的表面的縱向輪廓匹配；從而所述轉(zhuǎn)子自由旋轉(zhuǎn)并同時保持所述柱與所述轉(zhuǎn)子之間的、在每個柱鄰近所述轉(zhuǎn)子的表面處的直接機(jī)械接觸支撐或流體膜支撐。
2. 如權(quán)利要求1所述的支承裝置，其中，所述柱和所述轉(zhuǎn)子的、與所述柱接觸的部分由 如陶瓷或鈦的硬質(zhì)抗磨材料制成并具有由如氮化鈦或類金剛石碳的超高硬質(zhì)材料制成的 表面涂層。
3. 如權(quán)利要求1所述的支承裝置，其中，所述柱與圈形成為一體，所述圈由用于將所述 柱安裝在所述血液泵中的材料制成。
4. 如權(quán)利要求1所述的支承裝置，結(jié)合同類型的第二支承裝置以支撐所述泵轉(zhuǎn)子的另丄山i而。
5. 如權(quán)利要求1所述的支承裝置，其中，所述縱向輪廓是相對于所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸具 有大約10-25%的角度的直線。
6. 如權(quán)利要求1所述的支承裝置，其中，所述縱向輪廓包括弧形。
7. 如權(quán)利要求1所述的支承裝置，其中，所述縱向輪廓包括平行于所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸 線的線并且還包括弧形。
8. 如權(quán)利要求1所述的支承裝置，其中，所述轉(zhuǎn)子與所述柱接觸的最大部分的直徑小 于所述泵的葉輪槳葉的末端直徑的一半。
9. 如權(quán)利要求1所述的支承裝置，其中，所述柱是伸長且流線形的。
10. 如權(quán)利要求1所述的支承裝置，其中，所述柱是伸長且彎曲的以用作所述泵的整流器。
11. 如權(quán)利要求1所述的支承裝置，其中，每個柱的端部處的表面的形狀被確定成在所 述轉(zhuǎn)子與所述柱的支撐表面之間形成漸縮的流體通道，所述漸縮的流體通道具有在旋轉(zhuǎn)流 的方向上減小的橫截面積。
12. —種血液浸入式支承裝置，包括從血液泵的殼體的壁向內(nèi)延伸的兩個或更多流線 形的葉片，血液流動穿過所述血液泵，并且泵轉(zhuǎn)子在所述血液泵內(nèi)旋轉(zhuǎn)，其中，所述葉片接 觸所述轉(zhuǎn)子以支撐所述轉(zhuǎn)子繞著所述轉(zhuǎn)子的軸線旋轉(zhuǎn)并將血液流分到完全不受阻塞的至 少兩個流動通路。
13. 如權(quán)利要求12所述的支承裝置，其中，所述葉片和所述轉(zhuǎn)子與所述葉片接觸的部 分由如陶瓷或鈦的硬質(zhì)抗磨材料制成并具有由如氮化鈦或類金剛石碳的超高硬質(zhì)材料制 成的表面涂層。
14. 如權(quán)利要求12所述的支承裝置，其中，所述葉片與圈形成為一體，所述圈由用于將 所述柱安裝在所述血液泵中的材料制成。
15. 如權(quán)利要求12所述的支承裝置，其中，所述轉(zhuǎn)子與所述葉片接觸的最大部分的直徑小于所述泵的葉輪槳葉的末端直徑的一半。
16. 如權(quán)利要求12所述的支承裝置，其中，所述葉片是彎曲的以用作所述泵的整流器。
17. 如權(quán)利要求12所述的支承裝置，其中，每個葉片的端部處的表面的形狀被確定成 在所述轉(zhuǎn)子與所述葉片的支撐表面之間形成漸縮的流體通道，所述漸縮的流體通道具有在 旋轉(zhuǎn)流的方向上減小的橫截面積。
18. —種軸流血液泵的支承裝置系統(tǒng)，所述支承裝置系統(tǒng)支撐具有兩個相對的漸縮的 轂表面和被支撐在所述兩個相對的漸縮的轂表面之間的泵葉輪的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子通過在多 個分離的轉(zhuǎn)子支撐柱上的接觸而被約束以僅允許旋轉(zhuǎn)，所述分離的轉(zhuǎn)子支撐柱中的每一個 與所述轉(zhuǎn)子的一個所述漸縮的表面接觸。
19. 如權(quán)利要求18所述支承裝置，其中，所述支撐柱和所述轉(zhuǎn)子與所述支撐柱接觸的 部分由如陶瓷或鈦的硬質(zhì)抗磨材料制成并具有由如氮化鈦或類金剛石碳的超高硬質(zhì)材料 制成的表面涂層。
20. 如權(quán)利要求18所述支承裝置，其中，所述支撐柱與圈形成為一體，所述圈由用于將 所述柱安裝在所述血液泵中的材料制成。
21. 如權(quán)利要求18所述支承裝置，其中，所述轉(zhuǎn)子與所述支撐柱接觸的最大部分的直 徑小于所述泵的葉輪槳葉的末端直徑的一半。
22. 如權(quán)利要求18所述支承裝置，其中，所述支撐柱是伸長且彎曲的以用作所述泵的 整流器。
23. 如權(quán)利要求18所述支承裝置，其中，每個支撐柱的端部處的表面的形狀被確定成 在所述轉(zhuǎn)子與所述柱的支撐表面之間形成漸縮的流體通道，所述漸縮的流體通道具有在旋 轉(zhuǎn)流的方向上減小的橫截面積。
全文摘要
已將旋轉(zhuǎn)流體動力血液泵用于很多患者的治療。Jarvik2000型已經(jīng)支持患者7年并使用血液浸入式支承裝置，該支承裝置通過高速流得到清洗以避免過度的血栓形成。這允許泵非常簡單和小巧。但是，現(xiàn)有的Jarvik2000型支承裝置以及現(xiàn)有技術(shù)的所有其它機(jī)械血液浸入式支承裝置具有有利于在鄰近支承裝置的位置處形成血栓的支撐結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供了一種支承結(jié)構(gòu)，這種支承結(jié)構(gòu)消除了這種易于形成血栓的偏好位置，并可提供長期的無血栓運(yùn)行。優(yōu)選實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子包括抗磨材料制成的漸縮的轂，該漸縮的轂在轉(zhuǎn)子的每一端由3個柱支撐，并且轉(zhuǎn)子在該3個柱上旋轉(zhuǎn)。血液對柱之間的未堵塞空間進(jìn)行清洗以防止可能會過度變大的血栓環(huán)的集聚。
文檔編號A61M1/00GK101730552SQ200880013429
公開日2010年6月9日 申請日期2008年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月25日
發(fā)明者羅伯特·賈維克 申請人:羅伯特·賈維克