离心泵装置的叶轮的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及离心栗装置、特别是血液栗装置的叶轮，叶轮包括能够围绕旋转轴线旋转的盘状主体，主体包括:上表面；下表面；在上表面和下表面之间沿着旋转轴线的方向延伸的中心通道，以用于当主体在栗的栗室中旋转时引导流体、特别是血液沿着轴向方向通过主体；以及由上表面支承以用于当主体在栗的栗室中旋转时栗送流体、特别是血液的多个叶片；处于下表面上的多个螺旋凹槽，每个凹槽具有底部和两个侧壁并且在轴向方向上打开、融入主体的周向表面以及从该周向表面延伸至中心通道，以至少用于当主体在栗的栗室中旋转时将流体、特别是血液从周向表面栗送至中心通道；集成在主体中的用于借助于磁场而驱动叶轮的永磁体，磁场由位于栗室的外侧上并且围绕旋转轴线布置的磁驱动器(例如，电磁驱动器)产生。
[0002]本发明还涉及旋转栗，并且更特别地涉及利用水力承载部和磁承载部的组合或者水力承载部的离心旋转血液栗，以用于非接触地悬浮和旋转这种叶轮。这允许不磨损地进行栗操作，因而延长了使用寿命。
【背景技术】
[0003]已经广泛地证明用于治疗末期心力衰竭的具有左心室辅助装置(LVAD)的机械循环支持装置具有有益的结果。对于长期应用(例如，目标疗法或待移植的长期桥接)而言，完全可植入的心室辅助装置最为适合。
[0004]包括离心、轴向和混流栗的旋转血液栗的优点在于其尺寸小，同时能够实现完全的心脏支持，特别是最新的第三代装置是具有非接触悬浮式叶轮的旋转栗。
[0005]与轴向或混流栗相比，离心栗在更低的旋转速度时具有最佳的液压效果。非接触式悬浮技术、被动磁力和主动磁力以及水力均具有一定的优点和需要克服的限制。被动磁承载部能够产生大的力，以允许在大隙距的情况下进行操作，而可能的能量损耗最低；与主动磁承载部相比，被动磁承载部也相对较不复杂。
[0006]然而，完全被动的磁承载部在物理上不能放置在血液栗中，因而需要与第二种不同的悬浮类型承载部组合。主动磁承载部也能够在大隙距的情况下进行操作，但是由于其内在的不稳定性而需要精密的控制和反馈系统，这导致能耗高。而且，主动磁承载部可能存在电子部件发生故障和/或传感器偏移的问题。主动磁承载部还需要额外的空间以用于承载部系统部件，包括电子器件、线圈和传感器。
[0007]另一方面，水力承载部完全是被动的，并且无需主动控制器。它们确实需要耗能，主要是由于感生的粘性流动损耗。原则上，水力承载部包括小的隙距以形成压力积累，所述压力积累在叶轮上产生了悬浮力。
[0008]然而，这些小的隙距增大了流动阻力，因而降低了承载部的冲走流动。即使对于冲走性而言，通过各承载部部分的充足且连续的流体流动通道也是很重要的。通过减少流体对高剪切应力区域的暴露时间以及避免低流量或流动停滞区域，它们能够减少溶血和血栓的风险。
[0009]因而，通过开发用于旋转血液栗中的叶轮的更精密承载部设计，所述更精密承载部设计组合了足够的负荷和动量能力以及通过各承载部部分的充足且连续的冲走流动，应当会改进具有旋转血液栗的连续治疗支持装置的可靠性和安全性。
[0010]同一申请人的专利申请PCT/EP 2012/002722公开了一种离心血液栗装置，其包括具有入口端、出口端、以及连接这些端口的栗腔的壳体和叶轮，叶轮位于栗腔内并且能够围绕与入口端同轴的旋转轴线旋转，叶轮具有与入口端连通的中心轴向开口 /通道、多个叶片以及位于叶片之间的自由空间(特别是径向打开并且经由围绕叶轮的螺旋体而与中心轴向开口和出口端连通的自由空间)和磁驱动器，所述磁驱动器通过与集成在叶轮中的永磁体交互作用而驱动叶轮并且借助于位于叶轮下表面中的多个螺旋凹槽而驱动水力承载部，所述叶轮下表面与栗室的下壁的匹配内表面相对。而且，该离心血液栗使用上述类型的叶轮以用于推送血液。
[0011]在操作期间，支承在叶轮的上表面上的旋转叶片或翼片从入口端栗送血液通过叶轮主体的内部中心开口或通道而栗送至出口端。除了这个第一血液流动通道之外，由于位于叶轮主体的下表面中的螺旋凹槽和位于该下表面和栗壳体之间的间隙，还存在一个在旋转期间存在的二级内部流动通道。这些凹槽将血液从上表面栗送经过叶轮主体的周向表面而沿着下表面栗送至中心通道/开口。
[0012]由于这种已知叶轮主体的凹槽从周向表面延伸至中心通道/开口并且在中心开口的前方终结，在下表面和栗室的相对壁之间在中心开口附近形成了升高的血压，这提供了非接触式悬浮的水力叶轮，而无需任何机械承载部。
[0013]此外，当叶轮旋转以实现径向稳定时，可以存在非接触的径向轴颈承载部。
[0014]尽管这种结构允许非接触悬浮式的叶轮以及血液的冲走效果，但是当向栗施加意外的振动力时，没有足够的倾斜恢复。结果，存在位于栗室/壳体中的旋转叶轮触底的风险，除非存在其它电或磁倾斜恢复机构。
【发明内容】
[0015]本发明的目的是改善这种已知的叶轮和栗，通过使用这种叶轮以便于仍然提供非接触式水力悬浮以及提供更好的倾斜恢复，而无需或设置较少的额外电和/或磁倾斜恢复机构。
[0016]这个目的通过前述叶轮而得以实现，而且前述叶轮还通过如下结构而得以改善，即每个凹槽还融入至中心通道中，每个凹槽的侧壁中的一个在凹槽底部的上方比其它侧壁更高，特别是相对于常规旋转方向的引导侧壁比从动侧壁更高，并且相应的表面区域设置在每两个相邻凹槽之间并且连接相邻凹槽的引导侧壁和从动侧壁。
[0017]通过这个表面区域，在每对相邻凹槽和栗室上的相对表面之间形成了倾斜垫。这形成了倾斜垫承载部的悬浮能力与已知类型的螺旋凹槽承载部的高冲走性的结合。
[0018]这个目标还通过在栗装置、特别是在心脏辅助期间栗送血液的离心栗装置中使用这种叶轮而得以实现。
[0019]根据优选的实施例，每个表面区域沿着周向方向可以分成为两个部分，即第一部分和第二部分，所述第一部分与凹槽的较高侧壁相邻并且沿着周向方向形成高台，而所述第二部分在高台和相邻凹槽(前一凹槽)之间延伸，第二部分的高度在周向方向上朝向相邻凹槽(前一凹槽)降低。
[0020]根据本发明，这种结构至少位于叶轮主体的外部径向位置处，优选地还位于中心通道和周向表面之间的区域中。
[0021]本发明解决的技术问题是这样的挑战，即提供用于轴向和倾斜恢复位于旋转血液栗中的叶轮的高负荷能力，同时向承载部区域提供足够的冲走性。当承载部区域(其中形成水力压力的区域)处于所谓的二级流动通道中时，这种冲走性尤为重要。而且，在尽可能靠近马达定子且温度被提高的表面处，大冲走性会是有利的。
[0022]在旋转血液栗中，由于小间隙而引起的装置中血液的温度提高、滞留时间延长和剪切应力提高会引起并发症，例如血栓形成和溶血。降低滞留时间和剪切应力以及增大热量散逸因而可以降低所提及的并发症的风险。通过增大冲走流动可以获得低的滞留时间和高的热散逸，而通过大的间隙可以获得低的剪切力，所述大间隙极大地通过力和动量能力而确定。
[0023]本发明是关于水力斜切承载部的设计，由于水力斜切承载部的设计而提供了最佳的负荷能力和较大的冲走性。这是通过形成具有特别设计的凹槽的斜切承载部而实现的，所述凹槽呈特定螺旋形，从而在旋转时栗送流体朝向中心。斜切承载部的工作原理即由于倾斜表面相对于对应表面的相对移动而形成提高的压力，所述倾斜表面和对应表面一起在流体流动通过其中的方向上形成缩小的间隙。
[0024]本发明斜切承载部的所示设计在几何结构和尺寸、压力条件和流体属性方面对于离心旋转血液栗而言是尤为优化的。
[0025]典型的几何结构是栗送流体的转子翼片、以及覆盖翼片顶侧或底侧或这两者的罩。特别地，另一结构包括以一定方式形成在翼片上的内部流动入口区域，所述内部流动入口区域主要呈圆筒形