具有有源元件和血栓冲洗的搏动型血泵的制作方法

1.本发明技术大体上涉及具有有源元件的可植入血泵。


背景技术：

2.用作机械循环支撑装置或“mcsd”的可植入血泵包含将血液从心脏移出到身体其它部位的泵送机构。泵送机构可以是离心流量泵，例如由美国佛罗里达州迈阿密湖的心件医疗公司(heartware,inc)制造的泵。泵在第8,512,013号美国专利中进一步论述。在操作中，血泵从例如患者心脏的右心室、左心室、右心房或左心房等来源抽取血液，并且将血液推入到例如患者的升主动脉或外周动脉等动脉中。
3.在示例性泵中，叶轮定位在壳体内，所述壳体具有上游流入套管和蜗壳附近的下游出口。叶轮被配置成沿着由转子限定的轴线旋转，且将流入套管上游的血液向下游推动到出口。在此配置中，叶轮在大体上垂直于其旋转所围绕的轴线的方向上泵送血液。双定子包含在泵中，一个在叶轮的上游，一个在叶轮的下游，且各自被配置成旋转叶轮以推动血液。安置于叶轮和每一相应定子之间的是非铁磁性陶瓷盘，其将相应定子与叶轮分隔且提供用以泵送血液的平滑表面。
4.在另一配置中，泵送机构可以是支持各种流类型的轴流泵，例如也由美国佛罗里达州迈阿密湖的心件医疗公司制造的泵。泵在第8,007,254号和第9,561,313号美国专利以及2017年3月31日提交的第15/475432号美国专利申请中进一步论述。类似于其它mcsd，在泵内流动的血液也会受到血栓和感染的影响。


技术实现要素：

5.本公开的技术大体涉及具有有源元件的可植入血泵。
6.在一个方面中，本公开提供一种可植入血泵，其包含限定入口和出口及穿过其中的流路径的壳体。转子安置于壳体内。定子安置于壳体内，所述定子被配置成当电流施加到定子时旋转转子。蜗壳安置在转子的远侧，在出口附近，所述蜗壳包含由压电材料组成的舌片。
7.在另一方面中，蜗壳和舌片由不同材料组成。
8.在另一方面中，舌片可在电压施加到舌片时变形。
9.在另一方面中，舌片可朝向和背朝由流路径限定的纵向轴线变形。
10.在另一方面中，转子被配置成沿着流路径朝向蜗壳泵送血液。
11.在另一方面中，壳体包含围绕流路径安置的流入套管，所述流入套管限定近端和远端，且其中所述流入套管在其近端处限定入口。
12.在另一方面中，舌片电联接到电压源。
13.在一个方面中，一种在具有可植入血泵的患者体内形成搏动血流的方法，所述可植入血泵具有蜗壳，所述蜗壳具有由压电材料组成的舌片，所述方法包含在血泵的操作期间将电压施加到舌片持续预定时间周期。
14.在另一方面中，电压到舌片的施加以预定间隔持续地发生。
15.在另一方面中，可植入血泵是轴流泵。
16.在另一方面中，可植入血泵包含被配置成泵送血液的转子，且其中所述方法进一步包含在电压到舌片的施加期间将转子的预定设定速度减小到经减小速度。
17.在一个方面中，一种可植入血泵系统包含可植入血泵，所述可植入血泵包含被配置成泵送血液的转子和在转子的下游的蜗壳，所述蜗壳包含由压电材料组成的舌片。控制器与可植入血泵通信，所述控制器被配置成为可植入血泵供电且将电压施加到舌片。
18.在另一方面中，控制器可植入在患者体内。
19.在另一方面中，控制器进一步被配置成在血泵的操作期间持续地将电压施加到舌片持续预定时间周期。
20.在另一方面中，控制器进一步被配置成在电压到蜗壳的施加期间将转子的预定设定速度减小到经减小速度。
21.在另一方面中，控制器被配置成当电压不施加到舌片时将所述经减小速度增加到预定设定速度。
22.在另一方面中，舌片是可变形的。
23.在另一方面中，可植入血泵限定主纵向轴线，且其中舌片可朝向和背朝主纵向轴线变形。
24.在另一方面中，可植入血泵是来自由轴流泵和离心泵组成的组的至少一个。
25.在另一方面中，控制器进一步被配置成以预定间隔持续地将电压施加到舌片。
26.在下文的附图和描述中阐述本公开的一个或多个方面的细节。本公开中描述的技术的其它特征、目的和优点将从说明书和附图以及权利要求书中显而易见。
附图说明
27.当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，将更容易理解对本发明及其伴随的优点和特征的更完整理解，在附图中：
28.图1是根据本技术的原理构建的可植入血泵系统的示意图；
29.图2是图1中展示的可植入血泵的分解视图；
30.图3是图2中展示的蜗壳的顶部内侧视图，其中舌片具有不同程度的变形；
31.图4是图2中展示的蜗壳的顶部内侧视图，其具有正常舌片位置和变形舌片位置，展示了对于以相同速度操作的泵，穿过蜗壳的相关联流量和压力；以及
32.图5是对于以不同速度操作的泵和不同舌片位置，hq曲线的曲线图。
具体实施方式
33.应理解，本文所公开的各个方面可以以与说明书和附图中具体呈现的组合不同的组合来进行组合。还应理解，依据示例，本文所描述的过程或方法中的任一个的某些动作或事件可以以不同顺序执行，可以被添加、合并或完全省略(例如，所有描述的动作或事件对于执行技术可能不是必需的)。另外，尽管出于清楚的目的，将本公开的某些方面描述为由单个模块或单元来执行，但应理解，本公开的技术可以通过与，例如，医疗设备相关联的单元或模块的组合来执行。
34.在一个或多个示例中，所描述的技术可以在硬件、软件、固件或其任何组合中实施。如果以软件实施，则可以将函数以一个或多个指令或代码的形式存储在计算机可读介质上并且可以由基于硬件的处理单元执行。计算机可读介质可以包括非暂时性计算机可读介质，其对应于有形介质，诸如，数据存储介质(例如，ram、rom、eeprom、闪存或可以用于存储呈指令或数据结构形式的期望程序代码并且可以由计算机访问的任何其它介质)。
35.指令可以由一个或多个处理器执行，诸如，一个或多个数字信号处理器(dsp)、通用微处理器、专用集成电路(asic)、现场可编程逻辑阵列(fpga)或其它等效的集成或离散逻辑电路系统。因此，如本文中所使用的术语“处理器”可以指任何前述结构或适合于实施所描述技术的任何其他物理结构。同样，所述技术可以完全在一个或多个电路或逻辑元件中实现。
36.现参看图式，图式中相同参考标号指代相同元件，图1中展示了根据本技术的原理构建的示例性系统10的框图，且其通常指定为“10”。系统10包含与控制器14通信的可植入血泵12。血泵12可以是泵，或者完全或部分地植入在患者体内的另一机械循环支持装置。控制器14包含控制电路16，所述控制电路具有用于监测并控制植入在血泵12内的马达18的启动和后续操作的控制电路系统。控制器14还可包含具有处理电路系统的处理器20、存储器22和接口24。存储器22存储可由处理器20和处理电路系统存取的信息，包含可由处理器20执行的指令26和/或可由处理器20检索、操纵和/或存储的数据28。血泵12可以是连续流血泵，例如(但不限于)上文提及的泵，且可包含其中具有转子的壳体和蜗壳，如下文更详细地论述。
37.图2是血泵12的分解视图，所述血泵包含壳体30，所述壳体具有入口套管32和在入口套管32附近用以推动血液的转子34(例如，叶轮)。入口套管32包含由例如陶瓷等非磁性材料形成的内管36。内管36包含限定用于在其中接收转子34的圆柱形孔40的内表面38。内管36还包含被具有一个或多个线圈46的定子44包围的圆柱形外表面42。电压从驱动电路(未图示)施加到线圈46以产生电磁力来旋转转子34。确切地说，线圈46的电磁力展现电磁场，所述电磁场与转子34的磁场交互以使转子34悬置在圆柱形孔40内并旋转转子34。作为磁力的补充或替代，转子34可使用一个或多个流体动力悬置在壳体30内。
38.转子34的旋转将血液沿着从上游方向u向下游方向d的流体流路径推动穿过内管36朝向蜗壳48，且接着经由出口50离开，血液经由所述出口排出。流体流路径可被称为血流路径。第8,007,254号美国专利中描述与旋转式血泵相关联的另外细节。血泵12限定壳体轴线“a”，所述壳体轴线延伸穿过其中且沿着从上游向下游方向的流体流路径。转子34沿着壳体轴线相对于壳体30在轴向方向上移动。当例如血液等流体通过血泵12时，流体在转子34上施加推力，这致使转子34移动。推力的量值与穿过血泵12的流体流速相关。换句话说，转子34相对于壳体30的轴向位置与穿过血泵12的流体流速成比例，所述流体流速与推力成比例。
39.现在参看图3-4，蜗壳48包含与流经蜗壳48的血液直接接触的舌片52。舌片52从蜗壳48突起，且部分地限定穿过蜗壳48朝向出口50的血液的流路径。在示例性配置中，舌片58至少部分包含被配置成响应于所施加电场使舌片52变形的压电材料54。在一个配置中，整个舌片52由压电材料54组成，或者可涂覆有压电材料54，例如压电晶体。在另一配置中，压电材料54可安置在舌片52上且经涂覆或以其它方式封入例如镍钛诺等耐腐蚀材料或其它
柔性材料中，所述柔性材料在压电材料使舌片52变形时挠曲。压电材料54可硬连线到泵12外部(例如，蜗壳48下面)的电源，或者可具有其自身的集成电源。在其它配置中，压电材料54可包含在粘合到舌片52的一部分的mems装置中。此mems装置可具有其自身的集成功率表面以施加电场，或者可硬连线到为泵12供电的电源中。在其中整个舌片52包含压电元件54的配置中，舌片52的一部分或整个舌片52可在朝向或背朝流路径轴线a的方向上变形。举例来说，如图3所示，舌片52可朝向和背朝流路径轴线a在-20度到 20度的范围内变形，如虚线所示。
40.现参看图4，控制器14可控制电位施加到舌片52的时间，所述时间可以是周期性的持续预定时间周期或按导致变形的需求而定。当周期性地施加时，舌片52的变形可对经由蜗壳48离开的血流产生搏动效应，而不改变泵12的总体流量或压力剖面。换句话说，为了克服从泵12接收血流的血管中的压力，出口处大致90mmhg的压力是合乎需要的。通过暂时及周期性地将出口压力降低到大致80mmhg，这可能产生洗涤效应和搏动，而不会影响泵12的流量剖面。图4中展示的曲线图上的箭头和阴影分别指示流方向和压力。图4中展示的两个泵使用了相同流体和泵速。
41.在一个配置中，舌片52的仅一部分包含压电元件54。举例来说，舌片52包含联接到蜗壳48的近侧部分56和延伸离开蜗壳48的远侧部分58。远侧部分56可包含压电元件58，且可朝向或背朝流体流路径轴线a变形。举例来说，如图4所示，舌片52朝向流体流轴线a变形，降低出口处血流的压力可产生洗涤效应，所述洗涤效应可防止形成血栓或以其它方式从泵12移走血栓。
42.现在参考图5，其展示三个舌片52位置中间、朝外 8度和向内-8度的hq性能。舌片52变形与泵速减小(例如，2k rpm)的组合使流量改变1.1lpm。因此，舌片52的变形可在无速度调制的情况下向系统中引入搏动。
43.本领域技术人员将会理解，本发明不限于上文具体示出和描述的内容。另外，除非以上相反地提及，否则应注意，所有附图均未按比例绘制。根据以上教导，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以进行多种修改和变型，本发明的范围和精神仅由所附权利要求限制。