具有检测设备的泵设备的制作方法

本发明涉及机械工程和精密工程领域，并且涉及一种泵设备。

用于输送流体，具体是输送液体的泵已知有多种变体。在许多应用中对泵有特别的关注，例如具有特别小结构或者其设计可变以在传输状态下用在难以达到的部署地点，随后可以构建展开状态或操作状态，在此状态下，泵的各个元件具有与运输状态不同的形状和/或尺寸。

背景技术：

这种泵的例子为可展开的导管泵，经血管被引入到病人体内，并能够向上插入心室并在此展开。

为此目的，通常要使泵的转动元件和外壳展开。所述转动元件通常承载有一个或多个叶轮叶片，能够单独或与轮毂共同径向收起和展开。为此目的，输送器叶片例如能够柔性地或可枢转地固定于轮毂上，或者能够通过被制成泡沫体而被配置为可收起。这种输送器叶片偶尔还具有由镍钛合金等记忆合金制成的部，具有超弹属性和随温变形属性。于是相应的转动元件通过较小的力便能径向收起，并且当收起力撤去后，在适当的温度下自身独立竖起重新回到初始形状。

已知原理是，相应的泵在被运输到部署地点后，通过外部驱动主动竖起/展开(wo94/05347a1)。然而，这种结构需要相应的驱动设备和用于传送这种驱动的元件，这就要增加电动、气动或机械负担。

已知的泵原理是，转动元件的输送器叶片在操作过程中通过流体反向压力竖起，转动元件的速度提高到转动元件沿径向被扩展到最大的操作状态。

全部上述原理均需要这样的特征，在将泵带入到部署地点后，需要发起或实现泵元件的展开，然而并不能绝对保证达到完全展开状态(该状态在操作状态下是有利的)。因此，所述泵有根本无法达到操作状态的风险，或者即使进行相应驱动也只能达到部分操作状态。这会带来很大的危险，尤其是在生物体中部署这种泵时，这是由于血液等体液在泵进行操作时会遭到破坏，或者泵元件进入血液等体液，对泵造成破坏。

如果泵的转动元件在不具有操作形状或者围绕转动元件的外壳没有展开到期望直径时便进行旋转，则会发生上述危险。在此情形中，叶轮叶片可能断裂，或者可能会在运输状态下以不期望的形式操作，使转动元件由于流体阻力太小而达到过高的速度，从而破坏血液成分或其他体液成分。如果对速度进行控制或限制，所述泵可能会以不足的输出量工作。

技术实现要素：

针对现有技术背景，本发明的主要目的是配置一种泵设备，以避免泵在收起状态下或在不充分展开状态下操作的缺陷。

本发明的目的通过权利要求1的特征实现。

在此方面中，使所述泵设备具有泵和供电设备，其中，所述泵具有输送元件，用于通过所提供的能量输送流体，所述泵具有运输状态，例如为收起或折叠状态，并具有分别展开的打开状态，所述泵的至少一个第一元件在运输状态下具有与操作状态不同的形状和/或尺寸。在此方面，进一步设置检测设备，用于检测至少所述第一元件在形状和/或尺寸方面是否位于展开状态。

所述第一元件在运输状态下具有与展开状态或操作状态不同的形状和/或尺寸，使所述泵能够变形，以便适应并穿过输送路径，到达部署地点。所述第一元件例如为叶轮叶片、转动元件或泵外壳。

例如还可以使至少一个第一元件至少部分包括弹性可变形的、尤其是可收缩且可展开的材料。

所述至少一个第一元件能够通过弹性形变，如：弯曲、压缩、抽取或类似效果从运输状态变为展开状态。

这种泵例如可以被推送穿过软管系统、管道系统或通道系统，在这些系统中，首先使通过径向收起尺寸减小，然后再在部署地点展开。这种原理尤其实现在机械应用的微型泵中，所述泵以及可选的其外壳径向收起，以便于运输。

最好要确保在所述泵开始操作之前，所述第一元件就已经达到展开状态。所述第一元件例如为泵的转动元件，具有至少一个叶轮叶片，当泵相应展开时，所述转动元件仅达到所需的泵性能。如果所述转动元件外有外壳围绕，则必须保证该外壳在转动元件开始操作之前展开。所述检测设备也可以相应配置有传感器，用于监测外壳和/或转动元件、或者叶轮叶片的展开状态。这能够实现例如是因为检测设备包含固定于叶轮叶片上的应变计作为传感器，或者位置传感器，例如可以用于监测叶轮叶片相对于轮毂的位置。

如果当这种泵在还没有达到展开状态便过早地开始操作，则会产生叶轮叶片卡在泵外壳或其他位置从而断裂的风险。而在各种情形中，所述泵都会被减速。

由于转动元件展开不充分，会使转动元件无法正常工作，且输送性能不充分。

所述供电设备有利地被配置为机械驱动器，所述输送元件可以被配置为可移动且可以通过驱动器驱动。典型的情形是具有叶轮叶片的可旋转驱动的泵转动元件。

然而，其他的泵功能原理也是可以想到的，例如，具有交替展开及收起的气球元件，间歇性地将流体排出室外从而对其进行输送。也可以想到不具有移动部件的泵原理，例如，由输送元件产生电场或磁场，作用于具有相应材料参数的流体上，以能够通过相应的场效应进行输送。

最好利用这种非移动的输送元件检测他们的展开状态。

输送元件有利地是可膨胀、可弯曲、可枢接或可弹性收起及展开。这成为可能是因为输送元件的整体或部分包含弹性泡沫体，或者弹性线框上张设有膜，用于形成叶轮叶片，其中，该线框可沿径向弹性收起，并能够当撤去收起力时自动回复原始形状。相应的叶轮叶片也可以接触轮毂，成为可展开的或可弯曲的本体，当开始操作时，仅由流体反向压力实现启动。

除了输送元件或转动元件以外，还可以设置泵的类似可收起的外壳。

在此情形中，尤其重要的是，例如为转动元件的输送元件和泵外壳要在开始操作之前进入展开状态。通过上述作用，当所述泵在运输时被径向保持在一起并在运输结束后消除保持在一起的状态时，可以自动实现。这可以实现是因为所述泵在运输时在空心导管中传送，当运输结束后或在运输结束时被推出空心导管，使外部的空心导管的径向保持力被撤消，从而使所述泵能够自动弹性展开。

通过连接于转动元件和外壳的相应激活设备，如小杠杆或其他装置，也可以实现主动展开。

还可以使检测设备当第一元件达到展开状态时改变信号状态。从而将泵的状态主动通知给泵的操作人员。该状态例如可以通过光信号或声信号进行通知。

还可以使所述检测设备在尚未达到展开状态时发出信号。因此，相应的信号可以作为报警信号，表明所述泵还没有开始操作。

如果只有当展开状态到达时才输出信号，从而保证当检测设备出现缺陷时，出于安全的原因，只要无信号输出则不使泵开始操作，即便该泵实际上已经到了展开状态而传感器有缺陷。

还可以使所述检测设备只要未达到展开状态时阻止供电设备。因此，可以在自动地且无操作员干涉的条件下保证，只要尚未确认可展开元件已展开，便不使泵开始操作。

还可以使所述检测设备监测所述供电设备在操作时的负载，并通过与参考值或参考图案进行比较，来判断是否达到了操作状态。

因此，所述检测设备的传感器还可以被设置为远离所述泵，例如位于供电设备的近端，以便从此位置监测是否能够得到在泵操作时电阻由于供电设备的不规则行为而增加或改变的结论。与此相反，也可以使所述检测设备具有直接设置于泵上的传感器。

如果在此设置如应变计等相应的传感器，则能够相当简便地直接监测所述泵的元件。也可以不依赖于泵的操作，而判断泵是否已经达到操作状态，即已经展开。各个叶轮叶片的形状例如可以由所附带的应变计监测，或者叶轮叶片与轮毂之间的角度当叶轮叶片在展开过程中从轮毂偏转时也可以被进行监测。

例如也可以监测对应于来自于泵外壳并流经叶轮叶片和轮毂的电流路径的电阻，当叶轮叶片或转动元件的其他部件不应当在展开状态下与泵外壳接触时，所述电阻较高，而在收起状态下，泵外壳与泵的其他部件之间出现接触，因此在该状态下使电阻减小。

还可以以类似方式监测泵外壳与部分转动元件或全部转动元件之间的电容，该电容由这些组件之间的空间距离影响。

也可以监测外壳或转动元件电感，该电感被外壳或转动元件的形状影响。当所述外壳或转动元件例如包括金属框架时，采用镍钛合金等金属的框架当从运输状态变到展开状态时会发生(超)弹性形变，所述外壳或转动元件的电感会依赖于导电框架组件的范围而改变。例如可以通过监测外壳或转动元件的电抗来检测电感变化。所述外壳例如也可以围绕有可弹性形变的电导体，当从运输状态变到展开状态时会改变其电阻，由于被设置成线圈方式，因此并进一步改变其电感。

进一步的变例是设置额外的导电路径，例如一条线缆或多条相互接触的线缆，由导电材料制成，被引入到泵中，通过展开运动而被切割或撕裂，即中断，使得当监测路径的通路电阻时，当中断时便会使监测结果发生变化。这种线缆或导电路径例如可以在泵的收起状态下完全围绕所述泵，具体是围绕所述泵张设。

也可以使围绕泵或泵元件的监测路径在收起状态无导电性，且仅通过导体的位移而在展开时具有导电性。

可以在导管中集成电导体，用于将来自于泵头的信号传输给近端的导管部。

在此意义上，也建议将具有如下特征的泵设备作为独立的发明:

一种泵设备，具有泵头和导管，其中，所述导管的近端位于人体或动物身体外，远端朝向所述泵头，其中，所述泵头具有机械可移动的泵构件，并以柔性旋转轴的方式提供用于驱动泵构件的供电设备，所述供电设备从导管的近端延伸到远端，所述导管具有额外的电导体和/或光导，从导管的近端延伸到导管的远端。

也可以首次在此方面具有机械驱动的泵，可以从泵头向近端传输额外的电信号，该近端位于人体/动物身体外，医疗操作人员可以站立于此。从而能够例如实现控制功能，以保证或观察确保正确的功能。

可以从泵头传过来电信号，和/或经光导将电信号传导到泵头，可以通过例如第一元件依赖于展开状态进行反射，并且可以传导到位于体外的光导的近端。为此目的，可以对部分第一元件进行镜面涂覆。

本发明的进一步实施例使所述传感器监测保持设备，该保持设备使泵收起，并可以从泵展开或移除。

所述空心导管的端部在运输过程中容纳有泵，该端部例如可以被设置成保持设备，使泵通过周围的空心导管而收起，直到该泵在到达部署地点后，例如在驱动器旋转轴、或其他推送力、或作为推送工具的导管软管的辅助下被推出空心导管。当所述泵被推出空心导管后，撤去了空心导管的收起保持力，使所述泵元件能够弹性展开。该过程可以由其他方法进一步辅助，如泵转动元件的慢速旋转，或者通过其他的推拉元件操作。

在空心导管的端部可以设置传感器，用于指示所述泵已经被完全推出空心导管。因此能够以一定的安全性确保所述泵已经自动展开。

上述不同的传感器也可以彼此结合且逻辑相连，以获得更高的安全性，以确认在泵开始操作之前是否实际已经展开。

附图说明

以下参照附图中的实施例对本发明进行详细说明。其中：

图1示意性地显示了正在将心脏导管泵经血管推向心室；

图2显示图1的泵在到达心室后展开；

图3显示检测信号的第一信号处理；

图4显示检测信号的第二信号处理；

图5显示利用驱动设备的额外控制对检测信号进行处理；

图6显示了信号处理，其中驱动设备与泵之间的连接在不同情况中被中断；

图7显示了被设置于驱动设备的检测设备；

图8显示了处于收起形式的泵；

图9显示了图8的泵处于展开形式；

图10显示了在心室中处于收起形式的泵；

图11显示了泵的检测设备测量电阻；

图12显示了检测设备测量围绕泵张设的线的电阻；

图13显示了类似于图12的检测设备具有中断的导体；

图14显示了处于收起状态的泵由非导电路径围绕；

图15显示了利用闭合导体路径图14的泵处于至少部分展开状态；

图16示意性地显示了泵的纵截面，在空心导管中收起于所述空心导管的端部；以及

图17显示了图16的泵位于导管之外处于展开状态。

具体实施方式

图1示意性地显示了血管2通向心室1，空心导管4通过闸门3经血管2被引入。所述空心导管在其中空的空间中具有旋转轴5，能够被发动机6驱动进行高速旋转，转速通常超过10,000转每分钟。

如图1所示，所述旋转轴5驱动位于空心导管远端7的泵8，所述泵在静止收起状态被空心导管收起于空心导管的一端。

所述泵例如可以通过旋转轴5或通过其他未显示的元件被推出空心导管4的一端进入心室1。在图2所示状态中，所示泵8处于展开形式。因此，在示意图中显示的转动元件9位于泵外壳10的内部。

所述转动元件9具有叶轮叶片11，从轮毂径向突出，在泵的收起状态下卷起、折叠或收起。

在图2所示设计中，所述泵8准备操作，即处于展开状态并能够通过转动元件的旋转输送血液。相反，在图1中，所述泵8显示处于运输状态，在空心导管4中收起。

例如，当外部收起力撤去后，所述泵可以通过转动元件9和泵外壳10的固有弹性从收起形式过渡到展开形式。

然而，也能够设置额外的操作元件，例如，拉动器，沿空心导管4延伸于在其外侧或管腔内，能够通过对泵施加拉力或压力帮助所述泵折叠打开或展开。

最终，所述泵例如也可以由于转动元件缓慢旋转而展开，从而例如所述叶轮叶片11通过储存在所述叶轮叶片中的血液的流体反向压力而竖起。

所述泵外壳10同样能够通过由转动元件产生的轻微的过压而膨胀。

也可以考虑使泵具有可膨胀中空空间，例如，所述泵外壳10可以被制成双壁气球，所述转动元件也可以同样在叶轮叶片和可选地在轮毂中具有可膨胀中空空间，在此情形中的泵的各个元件需要通过液压或气动管线连接可控压力源。所述组件也可以包括泡沫体，当收起力撤去后自动达到展开形式。

在此方面为了提高操作的安全性，对泵的展开状态也进行检查和检测，例如，主治医生能够决定泵是否能够进入操作。

为此目的，可以设置不同类型的传感器，具体说明如下。

如图3所示，显示了如何对来自于传感器的信号进行处理。

在图3中，传感器被标记为12。它将信号传递给判决设备13，该判决设备13基于传感器信号判断泵是否展开，或者判断所述泵的具体元件是否展开。如果达到了展开状态(是)，则选择信号路径14。如果还没达到展开状态(否)，终止信号15。依赖于所述泵的状态，当达到展开状态时输出图3中的信号，例如光信号，或者只要未达到展开状态，则信号被抑制。

所述光信号结构也可以恰恰相反，使得只要未达到展开状态便输出光信号，一旦达到展开状态便熄灭。

除了光信号以外，也可以发出其他类型的信号，如声信号。

如图4所示，根据与图3相同的结构，当达到展开状态时，信号元件的开关16被断开，采用相应的信号状态14(是)，而当采用信号状态15(否)时，将相同的开关元件或不同的开关元件闭合。

也可以将达到具体期望效果的不同元件连接到相应的开关16而非信号元件。

在图5所示结构中，进一步设置开关17与依赖于信号驱动的开关16串联，该开关17手动驱动，以实现激活泵的驱动器18。其结果是，当达到展开状态(是)时，输出信号14并闭合开关16。通过激活开关17以打开驱动器。

只要尚未给出用于达到展开状态的信号15(否)，所述开关16保持断开，如图6的下半部所示，使所述开关17能够激活但所述驱动器18被设置为不动。所述驱动器18因此通过传感器12或其信号处理而被阻止。

在图6中，描述了图3所示电路的变例，其中，允许或阻止从驱动器18到泵8传递能量的开关19被信号处理激活。如果泵达到了展开状态，以信号14为特征，所述开关19闭合并使能量从驱动器18移动到泵。只要尚未达到展开状态，以信号15为特征，所述开关19保持断开，且驱动器的作用不会达到泵。

用于图5和6的驱动器控制的例子也可以与图1～4所示的信号处理的例子相结合，使得能够在身体外感知的信号出现或消失，并使驱动设备的能量供应能够自由打开或阻止。

例如，开关19可以被配置为电开关，但也可以为设置于传动系统中的气动阀或液压阀。

也可以是阻止扭力经旋转轴传输的连接方式，该连接变为不传输扭力的断开连接状态。

图7示意性地显示了直接位于驱动器18的第一传感器20的结构，所述第一传感器20例如测量通过驱动器的电流或者在另一方式中测量驱动器的负载。

如果所述泵尚未处于展开状态，所述驱动器的负载就会高于展开状态，这是因为所述泵根本不能移动，或者移动时有很大的摩擦损耗。

由第一传感器20检测所述负载并通过作为检测设备一部分的处理设备21比较该负载与参考值或参考图案，所述设备21能够影响驱动器18，例如当检测到尚未达到展开状态时，能够将其关闭。

在此情形中，第一传感器20通常被设置为远离所述泵而接近驱动器，即在图1和2中所示例子中，位于电发动机6或其电流源的近端。在此方面中，也可以使相应的发动机，电发动机或者还例如为微型汽轮机，设置于空心导管4的远端，使得在此情形中，所述第一传感器20也设置于此。

在图8中，泵8示意性地显示为收起状态，外壳10和转动元件9折叠在一起，其叶轮叶片11也同样收起，例如折叠到轮毂9a中。

显示了第一应变计22、第二应变计23和第三应变计24，所述第一应变计22设置于叶轮叶片上，所述第二应变计23位于轮毂9a处的叶轮叶片的起始区域中，且所述第三应变计24位于外壳10的外侧。

在各个情况中，粘上所述应变计并记录载体材料的形状和大小的变化。他们分别经线路连接到评估设备25，以记录所述泵在展开过程中的形状变化的程度。可以合并各个应变计的信号，这种组合的逻辑能够具有不同的设计。例如，只当所有的应变计报告由他们监测到各个元件展开时，或者当这些元件中的至少两个甚至单个元件报告达到展开状态时，能够表明达到了操作状态。从而将信号输出到驱动器18。

在图9中，显示了图8的泵处于展开状态。

图10显示了空心导管4的端部7，泵8在空心导管4中收起。所述泵8通过旋转轴5经空心导管4连接发动机6。外壳10及具有叶轮叶片的转动元件9均收起。

虚线表示泵展开后的外壳10'达到的状态。进一步显示有引入锥26，当泵10在从病人体内移除前，泵10经由该引入锥26移进，并被推入空心导管4时在引入锥26处径向收起。

在空心导管4中设置有第二传感器27和第三传感器28，用于监测并指示所述泵是否位于空心导管区域中，或者泵是否已从空心导管区域移出。在图10中，泵已经经过第二传感器27的区域，但第三传感器28仍然指示所述泵在此区域中收起。当移出空心导管后，所述第三传感器28将报告其空闲，且所述泵已经移出了空心导管并因此展开。由信号处理设备25对相应的信号进行处理，并选择性地转发至驱动器18。

图11显示的第四传感器29被设计为电阻测量传感器，与电流源30串联，并经两个线路31和32分别连接至泵外壳10和叶轮叶片11。所述外壳10和叶轮叶片例如可以包括至少部分导电材料，或者可以涂覆有一种材料，使得当叶轮叶片11与外壳10接触时，在线路31和32、第四传感器29以及叶轮叶片11和泵外壳10之间形成闭合电路。

在此情形中，可以指示所述泵未处于操作状态。

当叶轮叶片11与外壳10之间不再接触时，检测设备指示达到了展开状态。

图12显示对围绕收起的泵10的闭合线圈33的电阻进行监测。当线圈由于泵的展开而破损时，由于其中一个电流路径被中断使线圈电阻翻倍。由第四传感器29对此进行记录，从而指示展开状态。

图13显示了类似于图12的设备，环形导体34在反馈线路35与36之间中断并且被集成到例如闭合绝缘环中。如果绝缘环在环形导体34延伸的一点处断开，则电流路径便会被环形导体中断，由第四传感器29进行记录。

图14显示了类似于图13的装置，具有收起的泵10，然而，与图13不同的是，环形导体33a的电流电路首先在泵的运输状态下打开，并在展开状态，即操作状态下闭合。这种变例的优点在于这样的事实，当环形导体本身没有缺陷时可以表明展开状态。在图13所示实施例中，被不经意中断的有缺陷的环形导体也可能表明达到了展开状态，而实际上并未达到。在图14所示状态中，不需要针对这种异常提供额外的安全保障。

图15显示了处于展开状态的泵10以及来自于图14的装置，具有闭合的环形导体33b。

图16显示了与图10类似的处于运输状态的装置，但被配置为使开关37设置于导管38的近端。在此方面，相对于空心导管39的长度设定导管38的长度，使得当空心导管39的近端41激活开关37(参照图17)时，泵头40完全达到展开状态(即已经离开空心导管39)。为了避免不希望地激活开关37，有利地配置或设置为使开关在操作过程中不能手动激活。所述开关37可以被设置于病人体外，且导管38和39具有足够的长度。

图17显示了图16的装置处于操作状态。

在图17中，以举例的方式显示了在展开状态下的光监测设备，补充有近端光源100、棱镜/分光器102、光导103和光传感器101。所述光导连接于泵头，依赖于收起状态或展开状态，将光源100的光传导于泵头，并将反射的光传导回光传感器101。

所述发明提高了可收起泵的操作安全性，具体地，降低了医疗部门中的健康风险。