[发明专利]输送血液和其他对剪切敏感的液体的用的离心泵

说明书

本发明涉及一种由泵头和驱动装置组成的离心泵，用于输送血液和其他对剪切敏感的液体，例如在净血器中的含细胞的净血悬浮液。

为了输送由于过高的摩擦和剪切应力可能改变其组成的敏感液体，使用尺寸越来越大的离心泵。尤其在医学和生物学应用中，这类泵例如用于心肺机、用于支持衰竭的心脏和为了血液处理的目的以及用于细胞或生物学活性粒子的悬浮液。其中，泵的转子大多用一台传统的电机驱动，能量的耦合或通过一附加的驱动装置磁盘在泵转子的磁铁内完成，或沿轴向加长泵转子的磁铁并因而作为电动机的转子而被安排在定子的旋转磁场内。盘状转子式电机与磁耦合的组合(例如在Ebara公司的EP-401761-A2专利中)已得到了描述)，但它同样规定电机和泵的磁路之间在结构上是分开的。这一方案导致泵的结构高度很大，这是其缺点。

尤其对于支持心脏的血液泵，它们是可植入的或安置在身体附近，但对于装在床侧的净血器和作其他应用时，也力求泵-驱动装置组合有低的结构高度和小的体积及重量。

在Baylor学院的PCT申请WO-92/03181-A1中建议了一种低结构型的泵。在这种泵中，通过盘式转子定子驱动的磁盘被同时用于转子的磁耦合。但在这种结构形式的转子中需要体积很大的铁用于磁接地，并与此同时达到比较小的磁饱和。

由Schima等人的“人造器官”(Artificial Organs19:7(1995),639-643页)已知一种泵，其中电机和泵转子的磁路相耦合。当然，在这一装置中转子通过在泵底部上的三个支点稳定化，在输送血液时这样做可能导致更严重的血液损伤。此外还已知一种泵(Yamane等人：Artificial Organ19:7(1995),625-630页)，其中，转子的一个磁悬架位于面朝进口的顶端处，在这种情况下由于不利的磁力分布，在那里始终需要较大的结构高度并干扰进口。最后可以列举一种离心式血液泵(Akamatsu等人：Artificial Organs19:7(1995),631-634页)，其中，除了旋转能量通过附加的磁盘进行磁耦合外，设一转子的电磁稳定装置用于在外壳中完全漂浮。当然，为了这种稳定性需要在泵的周围有比较大的线圈装置。

本发明的目的是创造一种前言所述类型改进的泵和驱动装置，它们克服了上述种种缺点。具体而言，泵应当结构高度低、体积和重量小以及工作可靠性高。应当避免对被输送的介质带来不利的机械作用，例如高的剪切力。

本发明的特征在于，驱动装置具有一个带转子盘的驱动装置转子，转子盘设有永久驱动磁铁，与之相匹配地在泵转子上装有永久磁铁用于磁耦合，而在驱动装置中的定子电磁线圈与之相匹配则用于产生旋转运动；以及，泵转子轴延伸到泵的进口内并在泵进口中磁定心。

按本发明的另一项特征，为了泵转子轴的磁定心，泵转子轴具有一永久磁铁，泵进口具有一块或多块环形排列极性相同的磁铁。这些磁铁可以是永久磁铁或电磁铁。这些磁铁最好装在泵进口的壁内，这样在泵转子轴与泵进口壁之间形成一环形流动通道。在泵转子轴内的永久磁铁相对于泵进口环形排列的磁铁沿轴向错开，以改善定心效果。在泵进口的壁上或在泵转子轴上可以设导流装置，在这种情况下，必要时将磁铁或其磁轭伸入导流装置区域内。泵进口的一块或两块磁铁在它们互相面对的一侧可以有倾斜的或异型的表面。

按照本发明的一项优选特征，磁铁在泵转子上的磁化方向定向为横向于驱动装置磁铁的磁化方向。泵转子在泵头后壁上的轴承设计为磁性轴承，在这种情况下，此轴承由在转子后侧处的后转子尖中一块或多块永久磁铁以及在由后壁构成的轴承套中的永久磁铁和/或电磁铁组成。按另一种可选用的方案，用于后转子尖的泵后壁轴承座可设计有一中央平面，它允许后转子尖的侧向游动在一个有限的范围内，该范围典型的为0.5至3mm。

按另一些特征，泵转子在其后侧有翼，由于翼面斜度不同，所以在旋转时翼在入流侧和流出侧产生一动压头，并因此使泵转子容易和/或引起泵转子从后壁提升。泵转子可设计成具有自由的转子叶片，其中置入磁铁，它们的磁化方向横向于泵转子轴的旋转轴线延伸。在转子叶片下侧可设有支承面，当旋转时它们在液体中引起一轴向力。在转子叶片上侧也可设支承面，它们也引起这种轴向力。

转子叶片可有非对称的不同的表面和/或迎角，并因而在泵后壁处造成一种非对称的流动。