血管内血泵转子的制作方法-k8凯发

背景技术：

1、本公开涉及一种血泵，尤其涉及一种用于经皮插入到患者的血管中以支持患者的血管中的血液流动的血管内血泵的转子。该血泵具有能够提高效率并减小血泵的外径的改进转子。

2、已知有不同类型的血泵，例如轴向血泵、离心(即，径向)血泵或混合型血泵，在混合型血泵中，血液流动是由轴向力和径向力两者导致的。血管内血泵通过导管插入到患者的血管(例如主动脉)中。血泵通常包括泵壳，该泵壳具有由通道连接的血流入口和血流出口。为了使血液沿着从血流入口到血流出口的通道流动，转子可旋转地支撑在泵壳内，该转子设有用于输送血液的叶片。

3、血泵通常由驱动单元驱动，该驱动单元可以是电动机。例如，us 2011/0238172a1公开了一种具有可以磁耦合至电动机的叶轮的体外血泵。转子包括与电动机中的磁体相邻地布置的磁体。由于叶轮中和电动机中的磁体之间的吸引力，电动机的旋转被传递至转子。为了减少旋转部件的数量，在us2011/0238172 a1中还公开了利用旋转磁场，驱动单元具有围绕旋转轴线布置的多个静态柱，并且每个柱承载线圈绕组并作为磁芯。控制单元顺序地向线圈绕组提供电压以产生旋转磁场。为了提供足够强的磁耦合，磁力必须足够高，这可以通过向驱动单元供应足够高的电流或者通过提供大磁体来实现，但是，这会导致血泵的总直径较大。但是，在这种驱动单元中可能会出现高能耗和发热。

4、为了提高驱动效率，血泵通常利用磁轭，磁轭通常由铁磁性的铁构成，并且被置于转子-定子组合的任何一侧。例如，us 8,870,552公开了一种具有夹在前后绕组之间的转子的旋转式血泵，其中该泵在前绕组的外侧使用锥形铁磁性铁轭，在后绕组的外侧使用环形铁磁性铁轭。

技术实现思路

1、因此，本公开的一个目的是提供一种在驱动单元与叶轮之间具有磁耦合的血泵，优选是血管内血泵或经瓣膜血泵，其中所述血泵具有紧凑的设计，尤其是具有小到足以允许血泵经血管、经静脉、经动脉或经瓣膜插入的外径。本公开的另一个目的是减少血泵的热量和能量消耗，这对于血泵可以由电池供电从而为患者提供移动性而不需要任何磁轭的长期应用特别有用。

2、根据本公开，这个目的是通过一种具有独立权利要求的特征的血泵转子来实现的。在从属权利要求中详细说明了本公开的优选实施例和进一步发展。

3、根据本公开，所述血泵转子被配置成围绕旋转轴线旋转。它包括远侧部分和近侧部分。远侧部分包括转子毂，该转子毂沿着远侧方向逐渐减小。所述转子毂具有至少一个从转子毂向外延伸的叶片。此外，所述转子毂的远端向远侧延伸超出所述至少一个叶片的最远侧部分。连接至远侧部分的近侧部分具有永磁体，该永磁体被布置成形成改进型哈尔巴赫阵列，该阵列产生在近侧方向上的磁通量大于在远侧方向上的磁通量的磁场，所述第一磁通量大于所述第二磁通量。

4、所述改进型哈尔巴赫阵列利用交替布置的轴向磁化磁体和周向磁化磁体，其中该哈尔巴赫阵列可以是通过三种方式之一改进的。

5、在第一方面中，至少一个轴向磁化磁体的最近侧表面与至少一个周向磁化磁体的最近侧表面相比距远端的距离不同。在第一方面的优选实施例中，每个周向磁化磁体的表面上的最近侧点比每个轴向磁化磁体的表面上的最近侧点更靠近远端，更靠近的量大致在1毫米至7毫米的范围内。换句话说，所述轴向磁化磁体被配置成比所述周向磁化磁体更靠近血泵的电驱动单元。此外，虽然所述近侧表面可以垂直于旋转轴线，但是在一些实施例中，所述磁体的近侧表面可以成形为使得近侧表面不垂直于旋转轴线，并且，在一些情况下，所述周向磁化磁体中的至少两个可以是不共面的。

6、在一种非改进型哈尔巴赫布置形式中，所述阵列中的每个磁体的物理尺寸是相同的，只有磁化方向不同。在改进型哈尔巴赫阵列的第二方面中，至少一个轴向磁化磁体的物理尺寸不同于至少一个周向磁化磁体的相应物理尺寸。例如，在一些实施例中，每个永磁体包括两个在径向上向远离旋转轴线的方向延伸的侧表面，并且每个磁体的两个侧表面形成(a)两个平行平面、(b)两个不平行平面或(c)凹曲面和凸曲面。

7、在沿着磁体的任何给定轴向距离处，每个磁体的外表面在径向上会大致形成弧形(即，该外表面会具有形成围绕旋转轴线的圆弧的横截面形状)，该弧形的长度在磁体之间可以不同。在一些实施例中，每个弧形与旋转轴线的对角为1°至89°，并且两个不同的磁体可以具有不同的对角。在一些实施例中，所述角度中的至少一个大于45度，和/或所述角度中的至少一个小于45度。或者或另外，所述磁体中的一个或更多个在轴向方向上可以比阵列中的一个或更多个其它磁体更长。

8、在第三方面中，组合了第一方面和第二方面；也就是说，至少一个轴向磁化磁体的最近侧表面与至少一个周向磁化磁体的最近侧表面相比距远端的距离不同，并且至少一个轴向磁化磁体的物理尺寸不同于至少一个周向磁化磁体的相应物理尺寸。

9、这些血泵转子可以结合到血管内血泵中，所述血管内血泵可以是轴向血泵或斜向血泵，该斜向血泵部分地轴向泵送，并且部分地径向泵送(对于血管内应用来说，纯离心血泵的直径通常过大)。典型情况下，所述血泵会包括具有血流入口和血流出口的泵壳、血管内血泵转子、以及能够与所述血管内血泵转子磁性相互作用的电驱动单元(可以包括2极、4极或6极定子)。在一些实施例中，每个周向磁化磁体比每个轴向磁化磁体距电驱动单元的远端更远。

10、所述电驱动单元产生旋转电磁场，与普通电动机相比，通过减少运动部件的数量，这简化了血泵的机械结构。这也减少了磨损，因为电动机不需要接触轴承。驱动单元与叶轮之间的磁耦合不仅导致叶轮旋转，而且允许叶轮正确对准。

11、驱动单元的远侧表面可以是平坦的或垂直于旋转轴线，或者可以是倾斜的。驱动单元的远侧表面沿着包括旋转轴线的平面的横截面基本上是三角形或梯形的。在组装好的状态下，驱动单元的远侧表面可以形成锥形表面或基本上锥形的表面，例如具有小平面但近似地形成锥形表面的表面。通常，形成的表面的形状可以是凸形的。形象地说，所述驱动单元的部分可以像饼片一样放在一起，以形成具有圆锥形顶面的圆形布置形式。

12、转子的磁体可以具有或可以形成圆锥形或基本上圆锥形的凹部，该凹部在尺寸和形状上与由驱动单元的远侧表面形成的圆锥形表面基本上对应。通常，所述磁体可以形成面向由驱动单元形成的凸面的凹面，以改善磁耦合。在另一个实施例中，所述凹面和所述凸面的布置可以是相反的，即，驱动单元的远侧表面可以形成圆锥形凹部，而转子磁体形成凸圆锥形表面。

13、驱动单元的远侧表面和转子的近侧表面会被间隙分开。转子与驱动单元之间的间隙的形状和尺寸可有助于流体动力轴承能力。

14、所述哈尔巴赫阵列通常被设置为多个磁体，例如四个或更多个磁体，优选至少八个磁体。各种实施例利用围绕旋转轴线布置在叶轮中的六个、八个、十个、十二个、十四个、十六个或二十四个磁体。优选地，设置偶数个磁体，更优选地，磁体的数量是定子的磁极数量的倍数，这有利于避免或最大限度地减少死区。所述磁体可以被布置成在各个磁体之间基本上没有间隙，以增加磁性材料的量。但是，已经发现，如果磁体被间隙(尤其是径向延伸的间隙)分开，那么磁耦合的效率不会降低。这是由于磁场的特性以及驱动单元与叶轮之间的间隙。如果转子中的磁体彼此靠近，那儿从一个磁体(北极)到相邻磁体(南极)呈拱形延伸的最内部的磁力线不会延伸超出驱动单元与叶轮之间的间隙，因此不会到达驱动单元，即，它们不会对叶轮的驱动有所贡献。因此，如果在叶轮中的磁体之间设有间隙，那么没有效率损失。技术人员能够计算出，在不损失驱动效率的情况下，叶轮中的磁体之间的间隙的尺寸取决于叶轮与驱动单元之间的间隙的尺寸。然后，例如可以将叶轮磁体之间的间隙用作冲洗通道。

15、为了增强通过转子与驱动单元之间的间隙的冲洗流，可以在转子中设置一组辅助叶片。尤其是，可以在所述磁体或多个磁体的面向驱动单元的一侧(即，在转子与驱动单元之间的间隙中)设置辅助叶片。在优选实施例中，所述周向磁化磁体中的一个或更多个可以包括一个或更多个辅助叶片，所述辅助叶片连接至磁体的近侧表面或形成在磁体的近侧表面上，向近侧方向远离近侧表面沿轴向延伸。在轴向和周向磁化磁体的近侧表面处于距驱动单元的不同距离的位置的实施例中，所述辅助叶片优选不延伸超出轴向磁化磁体的最近侧部分。

16、或者或另外，可以通过磁体的面向驱动单元的表面中的凹陷通道来增加冲洗流。所述通道例如可以沿径向或螺旋地延伸。