專利名稱：具有偏置蝸形部的離心泵的制作方法
具有偏置蝸形部的離心泵
背景技術：
本發(fā)明總體涉及泵，尤其涉及醫(yī)用離心泵。使用離心泵作為心臟輔助裝置，也已知為左或右心室輔助裝置(“LVAD”或 “RVAD”)已是眾所周知。在這樣的應用中，將泵連同電源和控制系統(tǒng)一并植入到患者體內。 可替代地，電源和控制系統(tǒng)也可置于體外。離心泵包括包含在殼體中的旋轉葉輪，該殼體限定了入口裝置和圍繞葉輪的環(huán)形腔室，該環(huán)形腔室通常稱為“蝸形部”。流體流在靠近葉輪的中心處流進葉輪并且從葉輪的外圍流出。離開葉輪的流體流被收集在蝸形部中并且被引導至出口。傳統(tǒng)的離心泵設計將蝸形部部分布置成與葉輪的外徑軸向對齊。這將導致在葉輪和蝸形部中的非常短的流體停留時間，并導致循環(huán)流體在泵的更多較遠部分中的更長的停留時間。在用作心室輔助系統(tǒng)的血液泵時，血液在泵內的延長的停留時間將引起血栓(血液凝塊)形成，以及溶血(紅細胞損傷)，這兩者都是不期望的。

發(fā)明內容
現(xiàn)有技術的這些以及其它缺陷都被本發(fā)明解決，本發(fā)明提供了一種最小化流體在其中的停留時間的離心泵。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，泵包括(a)具有第一端和第二端的細長泵殼體；(b)安裝于殼體中用于圍繞軸線旋轉的主葉輪，該葉輪包括多個葉片，這些葉片的外部尖端限定葉輪平面；(c)布置成與主葉輪流體連通的入口裝置；以及(d)與主葉輪和出口連通的環(huán)形蝸形部殼體，其中蝸形部殼體相對于葉輪平面軸向偏置。根據(jù)本發(fā)明另一方面，一種心臟輔助裝置包括(a)具有第一和第二端的細長殼體；(b)安裝于殼體中用于圍繞軸線旋轉的主葉輪，該葉輪限定葉輪平面；(C)布置成與主葉輪流體連通的入口裝置；以及(d)與主葉輪和出口連通的環(huán)形蝸形部殼體，其中蝸形部殼體與葉輪平面軸向間隔開。殼體、主葉輪、入口裝置和蝸形部殼體由生物相容性材料構造而成。


參照下面描述并結合附圖可以更好地理解本發(fā)明，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個方面構造的離心泵的側視圖；圖2是圖1中離心泵的橫截面視圖；以及圖3是現(xiàn)有技術的離心泵的橫截面視圖。
具體實施例參照附圖，在所有附圖中，其中相同的參考數(shù)字表示相同元件。圖1和2表示用于泵送血液或相似制品的類型的離心泵10。泵10包括具有相對的第一和第二端14和16，以及中心軸線“A”的泵殼體12。
3
在示意性實例中，泵殼體12分成主體18和獨立的蓋板20。蓋板20閉合第二端 16，并且可通過例如一個或多個緊固件固定至主體18。泵殼體12的中心部分是大體圓柱形的。泵殼體12的第一端14限定了居于中心的、軸向對齊的入口裝置22，其具有帶有喉部M和大致圓錐形部分沈的傳統(tǒng)剖面。定子殼體觀，其可以與蓋板20 —體，從蓋板20延伸進入泵殼體12的中心。定子殼體28的遠端終止于圓錐形表面30。包括多個線圈繞組的電定子32包含在定子殼體28 的內部。穿透蓋板20的電纜34向定子32提供用于電源、控制以及感測功能的電連接。轉子36布置在泵殼體12中，圍繞定子殼體觀。轉子36是大致圓柱形的，具有第一和第二端38和40，它們對應于泵殼體12的第一和第二端14和16。轉子36在其第一端 38處具有主葉輪41，主葉輪包括位于入口裝置22和圓錐形表面30之間的多個葉片的環(huán)形陣列。主葉輪41的葉片外部尖端大致處于葉輪平面內，其在圖2中示意為“P”。一個或多個永磁體42以環(huán)形陣列的方式布置在轉子36的壁內。包括多個葉片的環(huán)形陣列的二級葉輪44處于轉子36的第二端40處。轉子36和定子32以已知的方式通過將變化的電流經(jīng)由電纜34施加給定子32而作為無電刷直流馬達運轉。將與血液或組織接觸的泵10的所有部分，包括泵殼體12和轉子36，用已知的生物相容性材料，諸如鈦、醫(yī)用級聚合物等構造而成。定子殼體觀和轉子36 —起被構造使得在操作中作為用于轉子36的液力軸承。 具體地，二級葉輪44促使流經(jīng)主葉輪41的一小部分血液軸向流到蓋板20，徑向向內通過二級葉輪44，并且在轉子36和定子殼體28之間軸向朝向主葉輪41。該軸承和循環(huán)功能在 Horvath等人的美國專利718擬60中進行了詳細說明。泵殼體12包括環(huán)形通道，其收集離開主葉輪41的流體并且將其引導至單一出口 46(參見圖1)。該通道被稱為“蝸形部”或蝸形部殼體48。如圖2所示，蝸形部殼體48的軸向位置明顯偏離主葉輪41的平面P并且朝向蓋板20。葉輪平面P和蝸形部殼體48的中間平面“V”之間的實際偏離距離，示意為“D”，并不是關鍵尺寸，但是通常而言，蝸形部殼體 48在泵殼體12和蝸形部殼體48的壁的物理限制內盡可能的向蓋板20偏離。在示意性實例中，蝸形部殼體48的中間平面V近似處于葉輪平面P和泵殼體12的第二端16之間的一半處。蝸形部殼體48的這一定位與傳統(tǒng)離心泵設計形成實質性不同。例如，圖3示意了現(xiàn)有技術的離心泵110，其具有泵殼體112、主葉輪141和蝸形部殼體148?？梢钥闯?，蝸形部殼體148和主葉輪141的外部葉片尖端基本排列于單一平面內，示意為“P”。出乎意料地是，實踐證明蝸形部殼體48的偏置位置在泵10的操作過程中極大地降低了流體停留時間。這里的“停留時間，，表示的是特定的、可辨別的體積的流體從它進入入口裝置22開始直到最終離開出口 46的停留在泵10中的持續(xù)時間。停留時間與平均質量流量或體積流率不必然相關。例如，實踐證明現(xiàn)有技術的泵110表現(xiàn)出相對較長的停留時間。流動顯示揭示了泵10中的峰值停留時間相比現(xiàn)有技術的泵110大約削減了一半。盡管是非傳統(tǒng)安置，但整體泵性能在其操作范圍內仍得以保持。泵10的機械效率實際上未因移動蝸形部殼體48而變化。當使用泵10作為心室輔助系統(tǒng)時，例如LVAD或RVAD，的植入式血液泵時，停留時間的減少是特別有利的，在心室輔助系統(tǒng)中期望最小化血液的停留時間來避免血栓(血液凝塊)的形成，以及溶血(紅細胞損傷)。但是，在此所述的觀念對于那些工作流體對于剪切和機械損傷敏感的其它流體泵送應用也是有用的，諸如整個血液、血漿、血清或含有復雜分子的其它治療流體。 前面已經(jīng)對離心泵進行了描述。對本發(fā)明的具體實施例也進行了描述，但對本領域的技術人員來說，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，對本發(fā)明進行的各種修改都是顯而易見的。相應地，之前描述的本發(fā)明優(yōu)選實施例以及用于實踐本發(fā)明的最佳模式僅僅提供用于說明目的但非用于限制目的。
權利要求
1.一種泵，包括(a)具有第一和第二端的細長的泵殼體；(b)安裝于所述殼體中用于圍繞軸線旋轉的主葉輪，該葉輪包括多個葉片，這些葉片的外部尖端限定葉輪平面；(c)布置成與主葉輪流體連通的入口裝置；以及(d)與主葉輪以及出口連通的環(huán)形蝸形部殼體，其中蝸形部殼體相對于葉輪平面軸向偏置。
2.根據(jù)權利要求1所述的泵，其中主葉輪被承載在大致圓柱形轉子的一端。
3.根據(jù)權利要求2所述的泵，還包括承載在轉子的第二端處的二級葉輪。
4.根據(jù)權利要求2所述的泵，其中轉子圍繞著設置在所述泵殼體內的定子殼體安裝。
5.根據(jù)權利要求4所述的泵，其中(a)電定子繞組布置在定子殼體內；以及(b)轉子包括至少一個布置于其中的磁體。
6.根據(jù)權利要求4所述的泵，其中定子殼體在其一端具有圓錐形表面，并且主葉輪布置在圓錐形表面和入口裝置之間。
7.根據(jù)權利要求1所述的泵，其中蝸形部殼體大致位于葉輪平面和泵殼體的第二端之間的一半處。
8.一種心臟輔助裝置，包括(a)具有第一和第二端的細長殼體；(b)安裝于殼體中用于圍繞軸線旋轉的主葉輪，該葉輪限定葉輪平面；(c)布置成與主葉輪流體連通的入口裝置；以及(d)與主葉輪和出口連通的環(huán)形蝸形部殼體，其中蝸形部殼體與葉輪表面軸向間隔開， 其中殼體、主葉輪、入口裝置和蝸形部殼體都由生物相容性材料構造而成。
9.根據(jù)權利要求8所述的心臟輔助裝置，其中主葉輪被承載在大致圓柱形轉子的一端。
10.根據(jù)權利要求9所述的心臟輔助裝置，還包括在轉子的第二端承載的二級葉輪。
11.根據(jù)權利要求9所述的心臟輔助裝置，其中轉子圍繞著設置在泵殼體內的定子殼體安裝。
12.根據(jù)權利要求11所述的心臟輔助裝置，其中(a)電定子繞組布置在定子殼體中；以及(b)轉子包括至少一個布置于其中的磁體。
13.根據(jù)權利要求11所述的心臟輔助裝置，其中定子殼體在其一端處具有圓錐形表面，并且主葉輪布置在圓錐形表面和入口裝置之間。
14.根據(jù)權利要求8所述的心臟輔助裝置，其中蝸形部殼體大致位于葉輪平面和泵殼體的第一端之間的一半處。
全文摘要
一種泵包括(a)具有第一和第二端的細長泵殼體；(b)安裝于殼體中用于圍繞軸線旋轉的主葉輪，該葉輪包括多個葉片，這些葉片的外部尖端限定葉輪平面；(c)布置成與主葉輪流體連通的入口裝置；以及(d)與主葉輪和出口連通的環(huán)形蝸形部殼體，其中蝸形部殼體相對于葉輪平面軸向偏置。
文檔編號A61M1/10GK102257279SQ200980150952
公開日2011年11月23日 申請日期2009年12月10日 優(yōu)先權日2008年12月16日
發(fā)明者D·霍爾瓦思 申請人:克里夫蘭診所基金會