[发明专利]输送单相或多相流体且不改变流体特性的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1所述的现有技术部分的输送单相或多相流体并且不改变流体特性的装置。

背景技术

特别不稳定的多相流体如乳状流体和扩散流体在相应装置如泵内输送期间会不利地进入不稳定的区域。

非常灵敏的流体系统是血液。这种脊椎动物的不透明体液在封闭的血管系统内循环，其中心脏有节奏的收缩将血液压迫到有机组织的不同区域。在这种情况下，血液运送呼吸作用的气体，其中呼吸气体为氧气或二氧化碳，以及营养物，新陈代谢物或身体自身的物质。在这种情况下，包括心脏的血液循环系统同外界环境是封闭的，因此当血液经心脏泵送并通过身体时，其在健康的有机组织内没有变化。

众所周知，当血液同身体外部的材料接触或通过外部能量影响，其倾向于血球溶解和血栓症的形成。血栓症的形成对于有机组织是致命的，因为它们会在远的分支血管系统内导致阻塞。血球溶解说明了这样的一种情况，即红血球是溶解的，破坏的，并远超过生理程度。血球溶解的原因可以是机械的或新陈代谢的。血球溶解的增加将会引起多种器官损坏并导致人的死亡。

另一方面，众所周知，原则上可能是在特定的构造条件下支持心脏的泵送量或甚至是用人造心脏代替天然心脏，但是移植的心脏支持泵或人造心脏的持续运行可能具有局限性，因为这些人造产品与血液的相互作用仍然会引起血液的不良变化。

在已知的现有技术中，血液泵的不同发展方向是非常显著的。心脏支持泵和人造心脏可以从所需压差和容积流量出发，并根据位移原理设计成所谓的吸水泵或根据涡轮原理设计成径向或轴向流动装置。这里所述的三种名称的设计是并行发展的。因为这种型式流动装置具有大容量密度，因此其显现出比活塞装置小的尺寸。在该泵组内，根据涡轮原理其功能是，轴向泵变量通常比径向变量小。对于不同的给定压差和给定的容积流量，涡轮装置通常可以设计成例如具有明显不同旋转速度的轴向或径向泵。

从该领域现有技术情形来看，轴向血液泵通常包括外部圆筒管，其中运送元件旋转，其制成安装在外部的电机定子的转子，因此其轴向运输血液。运送元件的支承是一个问题。纯机械构成存在的缺点是，因为其会伤害血液并且具有相对高的摩擦值。同样，到目前为止记载的磁支承型构成也不形成满意的解决方案。

在川仁(Kawahito)等人的“Baylor/NASA轴向流动心室辅助装置的相1 EX Vivo的研究(Phase 1 Ex Vivo Studies of the Baylor/NASA Axialflow Ventricular Assist Device)”中，见“心脏置换人造心脏5”第245-252页，司普英格.维拉格，东京，1996(Springer Verlag Tokyo 1996)，出版者，阿库兹索和考雅伽尼(T.Akutso和H.Koyagani)，公开了一种根据患病心脏支持领域的轴向血液泵，其能够移植到病人的胸部。该轴向血液泵具有一个带叶片的叶轮，该泵被支承在血液运送管内并通过电机驱动。

为此，将叶轮制成电机的转子并通过固定在叶片上的磁铁与固定在壳体上的电机定子耦合。转子的轴向和径向支承通过止推轴承进行，其中转子点挨点地支承于置放在流内的支承元件上。在美国专利USA4,957,504中也公开了这样一种装置。

已知的血液泵存在这样的缺点，即运送的血液经受相当程度的创伤和损害。这种情况下通常会存在产生血栓症的危险。其根本的原因上在于形成了支承的尾流区域。

另一个缺点无疑是由于磨损造成的机械支承的寿命有限。

美国专利4779614中公开了一种可移植的轴向血液泵，其包括外部圆筒形管子和在该管子内旋转用于血液运送的转子中心体。转子被磁力地支撑并同时带有驱动的转子磁铁和叶轮叶片。磁力支承的转子与固定在外部管子长度方向上的定子叶片形成了窄的间隙。泵的各个端部上的两个电机定子结合装置将稳定转子的位置。轴向定位通过另一对磁铁固定，其也将吸收转子的轴向力。尽管设置有用于流体流的相对宽的环形间隙，并且磁性支承是可移植血液泵转子紧凑设计的主要发展目标，目的在于解决密封和支撑问题，但是在有关泵的功能和结构设计方面，该血液泵还存在很大的缺点。转子中心体和定子上的定子叶片之间特别狭长的间隙可以增加间隙流的速度梯度，从而可能引起损害血液的危险。转子稳定所需的两个电机装置将造成设计上的麻烦。另外，转子在轴向方向上的形状不合适并由此存在其他危险。

美国专利5385581也公开了一种具有磁支承的轴向血液泵。安装在转子和定子区域内的支承磁铁具有相反的极性。