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CN112654389A - 用于心脏支持系统的轴承装置和冲洗用于心脏支持系统的轴承装置中的中间空间的方法 - Google Patents

用于心脏支持系统的轴承装置和冲洗用于心脏支持系统的轴承装置中的中间空间的方法 Download PDF

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CN112654389A
CN112654389A CN201980057786.1A CN201980057786A CN112654389A CN 112654389 A CN112654389 A CN 112654389A CN 201980057786 A CN201980057786 A CN 201980057786A CN 112654389 A CN112654389 A CN 112654389A
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flushing
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fluid
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英戈·斯托兹
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Kardion GmbH
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Cadion Ltd
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Abstract

本发明涉及一种用于心脏支持系统的轴承装置(100)。轴承装置(100)包括支架单元(105)和叶轮(110)。支架单元(105)设计成支撑叶轮(110)以使得所述叶轮能够旋转。叶轮(110)被设计成在所述心脏支持系统的操作期间旋转以便输送泵流体流(115)。叶轮(110)设计成在轴承装置(100)的组装状态下包围支架单元(105)的至少一个子区段(120)，其中在子区段(120)和叶轮(110)之间设置有用于引导冲洗流体流(130)的中间空间(125)。在叶轮(110)中形成至少一个冲洗出口(135)。冲洗出口(135)被设计成在所述心脏支持系统操作时借助于离心力将冲洗流体流(130)从中间空间(125)排放。

Description

用于心脏支持系统的轴承装置和冲洗用于心脏支持系统的轴 承装置中的中间空间的方法
技术领域
本发明涉及一种用于心脏支持系统的轴承装置，其包括支架单元、叶轮和形成在叶轮与支架单元之间的用于引导流体的冲洗流体流的中间空间，其中支架单元包括突出到叶轮中并且被构造成支撑叶轮使得其能够围绕旋转轴线旋转的子区段，其中叶轮被构造成当心脏支持系统操作时围绕与旋转轴线对准的纵向轴线旋转以沿流动方向输送流体的泵流体流，并且其中叶轮包括用于将冲洗流体流引入中间空间的至少一个冲洗入口和用于将冲洗流体流从中间空间排放的至少一个冲洗出口。
本发明还涉及一种具有轴承装置的心脏支持系统和一种用于冲洗中间空间的方法，该中间空间用于在心脏支持系统的轴承装置中引导含流体的冲洗流体流，以及一种制造用于心脏支持系统的轴承装置的方法。
背景技术
为了为心力衰竭患者提供心血管支持，特别使用了接管部分或全部心脏泵送功能的系统。这些系统，也简称为心脏支持系统或VAD(心室辅助装置)，可以细分为用于短期心脏支持的临时系统和用于在患者身上或体内长期使用的永久系统。这种系统的一个部件通常是血泵，典型地为离心泵(涡轮泵)，其由集成电动机驱动，并通过转子产生所需的血流。泵可以植入不同的位置。例如，泵可以通过侵入性胸骨切开术从外部缝合到心脏，或者泵可以通过导管以微创方式放置到主动脉或心室中。在后一种情况下，泵的最大允许外径通常被限制为10mm，这就是为什么使用具有在轴向上接收流的转子的轴流泵是理想的。在此，要输送的血液通过设置在圆柱形泵壳的圆周上的排放开口排出，以便返回到主动脉。
EP 3 127 562 A1公开了一种用于心脏支持系统的血泵，其包括具有叶轮的泵壳，该叶轮可旋转地安装在泵壳中，位于具有固定支撑表面的滑动轴承中，构造在叶轮叶片上的支撑表面抵接该固定支撑表面。其上形成有支撑表面的叶轮叶片的复杂结构具有这样的效果，即当在血泵中泵送血液时，滑动轴承被冲洗并且热量从滑动轴承中移除。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于心脏支持系统的轴承装置，其不需要复杂的叶片结构和/或软管以及用于用流体冲洗的额外冲洗泵，并且指定一种冲洗用于心脏支持系统的轴承装置的方法，该方法确保在心脏支持系统的操作期间可以从轴承装置消散足够的热量。
该目的通过权利要求1和权利要求2中所述的轴承装置以及权利要求20中指定的方法来实现。本发明的有利实施例在从属权利要求中指定。
根据本发明的用于心脏支持系统的轴承装置包括支架单元和叶轮，并且包括形成在叶轮和支架单元之间的用于引导流体的冲洗流体流的中间空间。支架单元包括突出到叶轮中的子区段，该子区段被构造成支撑叶轮，使得叶轮能够围绕旋转轴线旋转。叶轮被构造成当心脏支持系统操作时围绕与旋转轴线对准的纵向轴线旋转以沿流动方向输送流体的泵流体流，其中叶轮包括用于从中间空间排放冲洗流体流的至少一个冲洗出口。叶轮中的至少一个冲洗出口被构造成使得，由于作用在至少一个冲洗出口中的流体上的离心力，在心脏支持系统的操作期间叶轮围绕旋转轴线的旋转导致流体从中间空间通过冲洗出口排出到至少一个排放开口，由此冲洗流体流从中间空间排放。为此，叶轮中的至少一个冲洗出口可以包括用于排放冲洗流体流的排放开口，该排放开口具有开口横截面，在该开口横截面中，在至少一个位置处，开口横截面法向矢量具有背离旋转轴线并且相对于旋转轴线在径向上的方向分量。叶轮中的至少一个冲洗出口被构造成使得，由于作用在至少一个冲洗出口中的流体上的离心力，在心脏支持系统的操作期间叶轮围绕旋转轴线的旋转导致流体从中间空间通过冲洗出口排出到至少一个排放开口，由此冲洗流体流从中间空间排放。
叶轮上可形成多个冲洗出口。至少一个冲洗出口优选地沿着与叶轮的纵向轴线相交的轴线延伸或者与纵向轴线成角度地设置。至少一个冲洗出口可以特别地被构造为管。冲洗出口的至少一个排放开口例如可以设置在叶轮的包围支架单元的突出到叶轮中的子区段的夹套区段中。冲洗出口的至少一个排放开口尤其可以设置在叶轮的螺旋桨区域与叶轮的包围支架单元的突出到叶轮中的子区段的夹套区段之间的过渡区段中。
叶轮也可以包括多个冲洗出口，其中冲洗出口的至少一个排放开口至少部分地设置在叶轮的螺旋桨区域与叶轮的包围支架单元的突出到叶轮中的子区段的夹套区段之间的过渡区段中。
应注意，叶轮中的冲洗出口的数量可以对应于叶轮的叶片数量的倍数。还应注意，轴承装置可以具有冲洗入口，在滑动轴承装置的组装状态下，该冲洗入口通向中间空间。冲洗入口例如可以被构造成在支架单元的基部与叶轮的包围支架单元的突出到叶轮中的子区段的夹套区段之间的间隙。
应注意，冲洗入口也可被构造为在与叶轮的纵向轴线相交的方向上延伸或与所述纵向轴线成角度地延伸的至少一个入口通道。轴承装置还可以包括具有多个入口通道的冲洗入口。
冲洗入口尤其可以在泵流体流的流动方向上相对于冲洗出口设置在下游。
叶轮可位于包括壳体区段的壳体中，用于供应流体的入口软管连接到壳体区段。
轴承装置的壳体区段优选具有用于排放泵流体流的至少一个排放开口。壳体区段可包括用于连接到连接区段的腹板，该连接区段用于连接入口软管，其中腹板界定壳体区段的至少一个排放开口。
根据本发明的轴承装置可以被构造为包括用于支撑旋转部件的滑动轴承装置，或者被构造为磁性轴承装置，旋转部件被磁性地支撑在所述磁性轴承装置中。
根据本发明的滑动轴承装置包括支架单元和叶轮。支架单元被设计成支撑叶轮以使得叶轮能够旋转。叶轮被设计成在心脏支持系统的操作期间旋转以便输送泵流体流。叶轮被构造成在滑动轴承装置的组装状态下包围支架单元的至少一个子区段。在子区段和叶轮之间提供用于引导冲洗流体流的中间空间。至少一个冲洗出口被构造在叶轮中，以在心脏支持系统操作时借助于离心力将冲洗流体流从中间空间排放。
根据本发明的用于心脏支持系统的滑动轴承装置尤其使得能够通过利用离心力来冲洗滑动轴承装置。为此，滑动轴承装置的叶轮可以包括冲洗出口，该冲洗出口与叶轮一起旋转，以便使用旋转冲洗出口处的离心力作为冲洗滑动轴承装置的驱动力。在心脏支持系统的操作期间冲洗滑动轴承装置是有益的，以便消散热量并防止血栓形成。
利用离心力的冲洗有利地降低了血栓形成的危险，由此冲洗速度基本上仅取决于心脏支持系统的转速，而不取决于冲洗入口和冲洗出口之间的静压差，因为冲洗速度明显更少地受到血流中的压力损失的影响，并且因此可以更稳健地调节。也不需要通过冲洗系统施加外部压差。
此外，通过叶轮中的冲洗出口利用离心力能够实现滑动轴承装置的紧凑设计，这尤其有利于滑动轴承装置与心脏支持系统结合使用。
心脏支持系统可以是心脏泵，例如，诸如左心室支持系统、右心室支持系统或双心室支持系统。支架单元可以理解为滑动轴承装置的非旋转部件。叶轮可以是旋转部件，例如转子。在滑动轴承装置的组装状态下，叶轮可以包围支架单元的至少一个子区段，由此滑动轴承装置可以例如被构造为圆柱形滑动轴承。在心脏支持系统的植入状态下，叶轮可以定位在血液中。要输送的泵流体流例如可以是由心脏支持系统泵送的并借助于心脏支持系统产生的血流。在组装状态下，在叶轮和支架单元的子区段之间可能出现间隙形式的中间空间。冲洗出口可以实现为叶轮中的孔或另一类型的通孔。冲洗出口可以被构造成引导冲洗流体流从中间空间通过叶轮的一部分以从中间空间排放冲洗流体流。也可以在叶轮中设置两个或更多个冲洗出口。
根据一个实施例，冲洗出口可相对于叶轮的纵向轴线倾斜，该纵向轴线特别地对应于叶轮的旋转轴线。这对于利用离心力来实现滑动轴承装置的冲洗是有利的。冲洗出口可具有相对于叶轮的纵向轴线倾斜的纵向延伸轴线。冲洗出口的纵向延伸轴线也可相对于叶轮的纵向轴线以直角倾斜。
根据一个实施例，冲洗出口可被构造为具有排放开口的管。因此，冲洗出口可以有利地以节省成本的方式实现，例如实现为叶轮中的孔，这也使得能够实现滑动轴承装置的紧凑设计。
根据一个实施例，排放开口可以设置在叶轮的包围支架单元的子区段的夹套区段中，或者设置在叶轮的螺旋桨区域与子区段之间的过渡区段中。过渡区段例如可以设计为夹套区段在螺旋桨方向上的变窄部。排放开口也可以替代地设置在螺旋桨区域中。可以经由排放开口的定位来设定离心力的势能，借助于该离心力的势能，可以有利地设定用于冲洗滑动轴承装置的冲洗效果。
根据一个实施例，叶轮还可包括多个冲洗出口。冲洗出口的排放开口可以至少部分地设置在过渡区段中。在滑动轴承装置的组装状态下，冲洗出口例如可以相对于支架单元径向向外延伸。排放口可围绕过渡区段的周边均匀地间隔设置。冲洗出口和排放开口的这种定位在中间空间的均匀冲洗方面和在呈现冲洗出口的最大可能横截面方面是有利的。
根据一个实施例，至少一对冲洗出口可被构造在叶轮中。至少一对冲洗出口可相对于叶轮的纵向轴线彼此相对地设置。相对地设置的一对冲洗出口的构型有利于防止旋转螺旋桨的不平衡。
叶轮中的冲洗出口的数量可以对应于叶轮的叶片数量的倍数。例如，冲洗孔形式的冲洗出口与叶轮的叶片装置一样周期性地设置。这使得可以防止不平衡。在这种情况下，例如，两个叶片导致冲洗出口的数量为2的倍数。
根据一个实施例，滑动轴承装置还可包括用于引入冲洗流体流的冲洗入口。在滑动轴承装置的组装状态中，冲洗入口可通向中间空间。使用作用的离心力，冲洗流体流可以冲洗中间空间，并且因此也冲洗滑动轴承装置的轴承，即使在冲洗入口和冲洗出口之间没有提供静压差。
根据一个实施例，冲洗入口还可以被构造为机架单元的基部与叶轮的包围机架单元的子区段的夹套区段之间的间隙。另外地或替代地，冲洗入口可被构造为叶轮中的入口通道。入口通道可以相对于叶轮的旋转轴线倾斜。冲洗出口还可以通过具有至少一个倾斜入口通道的多个入口通道形成在叶轮中。冲洗入口的至少一侧因此可以被构造成固定的，并且一侧被构造成使得其可以旋转。冲洗流体流可以在冲洗入口的固定侧上、例如在支架单元的壁上被吸入。如果冲洗入口被构造成叶轮中的入口通道，则冲洗入口可至少部分地被构造在叶轮的旋转主体中。部分地包围在中间空间中的冲洗流体流的一部分可以通过冲洗入口引入并且再次通过冲洗出口排放，例如以吸收和消散来自支架单元的热量。如果冲洗入口不位于或仅部分地位于旋转主体、叶轮中，则离心压力有利地增加。
冲洗入口还可以在泵流体流的流动方向上相对于冲洗出口设置在下游。通过沿着支架单元和沿着叶轮引入冲洗流体流，由于冲洗出口处的冲洗流体流的旋转，即使当冲洗入口处和冲洗出口处的压力水平相同时，也可以有利地设定滑动装置的恒定冲洗。
本发明还提供了一种具有上述滑动轴承装置的实施例的心脏支持系统。该心脏支持系统可以是例如左心室心脏支持泵。例如，对于微创经股或经主动脉插入，心脏支持系统还可以具有细长的圆柱形形状。
还提出了一种制造用于心脏支持系统的轴承装置的方法，该轴承装置被构造为滑动轴承装置或被构造为磁性轴承装置。该方法包括以下步骤：
提供支架单元，其被设计成支撑叶轮使得叶轮能够旋转，并且所述叶轮被构造成在心脏支撑系统的操作期间旋转以输送泵流体流；
在叶轮中形成至少一个冲洗出口，其中冲洗出口被设计成在心脏支持系统操作时借助于离心力从轴承装置排放冲洗流体流；以及
将叶轮和支架单元组装以生产轴承装置，其中支架单元的至少一个子区段由叶轮包围，并且其中用于引导冲洗流体流的中间空间设置在所述子区段与所述叶轮之间。
通过实施该方法，可以有利地制造上述轴承装置的实施例。
通过离心力的作用使冲洗起作用的条件如下所述：
冲洗与静压差无关。利用离心力冲洗滑动轴承装置；不需要外部泵或额外的几何形状或结构来产生静压差。这要求在出口处、在冲洗出口的排放开口处的旋转动能所引起的机械能平衡是正的；即在出口处的流体机械能必须大于在入口处、在冲洗入口处的流体机械能。这在下面使用根据伯努利原理(Bernoulli's principle)的公式进行说明：
Figure BDA0002961280700000071
如果v是转速并且冲洗入口不进行旋转，则：
Figure BDA0002961280700000072
重排：
Figure BDA0002961280700000073
其中转速v＝2πR n并且n是以转/秒为单位的速度
Figure BDA0002961280700000074
从而得出：
静压差<<2(πRn)2*密度
对于水，“离心压力”对应于对应于在1cm半径和30,000转/分钟速度下的大约5巴的压差。因此，如果静态压差仅为500毫巴(解释为“远大于”十的因子)，则所描述的方法对于该数值示例是有效的。
借助于离心力冲洗滑动轴承装置需要具有系统限制的旋转系统，“入口”和“出口”，两者在垂直于旋转轴线的方向上指向外。冲洗流体流的冲洗路径在旋转主体、叶轮的夹套部分和相对于其固定的主体、支架单元之间延伸。根据这里所示的设计示例，冲洗流体流沿着路径移动，即沿着中间空间移动到冲洗出口。在冲洗出口的出口处，冲洗流体流从冲洗路径流出。为了在整个横截面上施加离心力，冲洗出口的出口边界位于旋转主体内部、夹套区段内部。横截面法向矢量应当具有径向方向上的分量，例如，在圆柱形滑动轴承装置的端面上不是这种情况，而是在径向方向上，即，当夹套区段被钻入时才是这种情况。
本发明还扩展到心脏支持系统，其中存在如上所述的轴承装置。
在根据本发明的冲洗用于在心脏支持系统的轴承装置中引导含流体的冲洗流体流的中间空间的方法中，其中中间空间包括用于引入冲洗流体流的至少一个冲洗入口和用于排放冲洗流体流的至少一个冲洗出口，并且其中中间空间被构造在能够围绕旋转轴线旋转以输送泵流体流的叶轮与用于可旋转地支撑叶轮的支架单元之间，其中流体通过至少一个冲洗入口被引入中间空间，流体借助于相对于旋转轴线作用在至少一个冲洗出口中的流体上的离心力通过冲洗出口从中间空间排出到至少一个排放开口。
附图说明
下面将参考示意图更详细地描述本发明的有利设计示例。
附图示出：
图1是用于心脏支持系统的第一滑动轴承装置，其包括叶轮并且包括支架单元作为区段；
图2是包括第一滑动轴承装置的心脏支持系统的一部分；
图3是第一滑动轴承装置的侧视图；
图4是沿图3的箭头IV方向的叶轮的后视图；
图5是用于心脏支持系统的滑动轴承装置中的叶轮的其他可能设计；
图6是在具有不同冲洗出口构型的用于心脏支持系统的不同滑动轴承装置中具有不同冲洗流体体积的中间空间；
图7是包括叶轮和包括支架单元的另一滑动轴承装置；
图8是包括叶轮并且包括支架单元作为区段的另一滑动轴承装置；
图9是用于心脏支持系统的另一滑动轴承装置的剖视图的细部；
图10是图9的用于心脏支撑系统的另一滑动轴承装置的平面图的细部；
图11是用于心脏支持系统的另一滑动轴承装置的剖视图的细部；并且
图12是用于生产滑动轴承装置的方法的流程图。
具体实施方式
在本发明的有利设计示例的以下描述中，相同的附图标记用于各图中所示的相同或具有类似效果的元件，由此省略对这些元件的重复描述。
图1示出了根据一个设计实例的用于心脏支持系统的轴承装置100的示意图，该轴承装置被构造为滑动轴承装置。轴承装置100包括支架单元105和叶轮110。支架单元105被构造成支撑叶轮110，使得其能够围绕与叶轮110的纵向轴线114同轴的旋转轴线112旋转。叶轮110被设计成在心脏支持系统操作时围绕旋转轴线112旋转，以便输送泵流体流115。在这里所示的滑动轴承装置的组装状态下，叶轮110包围支架单元105的至少一个子区段120。在子区段120和叶轮110之间提供用于引导冲洗流体流130的中间空间125。至少一个冲洗出口135形成在叶轮110中。冲洗出口135被设计成在心脏支持系统操作时通过离心力将冲洗流体流130从中间空间125排放。
冲洗出口135包括用于排放冲洗流体流130的排放开口140，其具有开口横截面132，在该开口横截面中，在至少一个位置处，开口横截面法向矢量134具有背离旋转轴线112并且相对于旋转轴线112在径向上的方向分量136。
根据这里所示的设计示例，冲洗出口135相对于与旋转轴线112同轴的叶轮110的纵向轴线114倾斜。冲洗出口135包括轴线137，所述冲洗出口135沿着该轴线延伸，并且因此该轴线是冲洗出口135的纵向延伸轴线，该纵向延伸轴线相对于叶轮110的纵向轴线114倾斜并且与其形成锐角α。应注意，该轴线137也可以相对于叶轮110的纵向轴线114倾斜。
此外，根据这里所示的设计示例，冲洗出口135被构造为具有排放开口140的管。排放开口140设置在管的远离中间空间125的一端。
根据这里示出的设计示例，滑动轴承装置100还包括用于引入冲洗流体流130的冲洗入口145。在这里所示的轴承装置100的组装状态下，冲洗入口145通向中间空间125。
根据这里示出的设计示例，冲洗入口145被构造为机架单元105的基部107与叶轮110的包围机架单元105的子区段120的夹套区段150之间的间隙。应注意的是，冲洗入口原则上也可以被构造为叶轮110中的入口通道。
在图1所示的滑动轴承装置中，冲洗入口145在泵流体流115的流动方向上设置在冲洗出口135的下游，如在这里所示的设计示例中那样。图1示出了用于冲洗轴承装置100的冲洗流体流130，该冲洗流体流的冲洗路径从冲洗入口145延伸通过间隙125到具有排放开口140的冲洗出口135。
图2示出了心脏支持系统200的一部分的透视图，其中滑动轴承装置100为左心室心脏支持泵(LVAD心脏泵)的形式。图3是轴承装置100的侧视图。
轴承装置100及其在心脏支持系统中的功能将在下面更详细地描述：
叶轮110是形成心脏支持系统200的轴承装置100中的旋转部件的转子，其被磁性地或通过滑动轴承支撑，其中旋转部件位于流体上方以消散热量或减少摩擦。当在心脏支持系统的操作期间叶轮110直接定位在血液中时，例如，如图2所示的左心室心脏支持泵(LVAD心脏泵)处于心脏支持系统的植入状态的情况，冲洗轴承装置100以消散热量并防止血栓(“血液凝固”)的形成是有益的。为了能够实现对滑动轴承装置100的稳健冲洗，恒定流量是必要的。冲洗滑动轴承装置100防止形成血栓。将机械能转化为流体动力能的泵设计(例如挡板)可以用于该目的。利用图1和图2所示的滑动轴承装置100，可以仅使用冲洗出口135形式的孔来利用与叶轮110一起旋转的冲洗出口135上的离心力。离心力代表用于冲洗的驱动力。这种结构的生产成本低。
如以下附图所示，多个冲洗出口135也可以替代地设置在叶轮110上的不同位置处以利用离心力。
使用这里所示的轴承装置100的设计示例，通过借助于冲洗出口135处的离心力吸出冲洗流体流130，可以实现引入。在结构上，这通过将冲洗出口135构造成使得冲洗出口135被旋转部件—叶轮110—包围来实现，例如通过具有作为冲洗出口135的孔，而冲洗入口145形式的入口侧不经受旋转或仅部分地经受旋转，例如仅在一侧上经受旋转。这通过将冲洗入口145与支架单元105的至少一个区段配置为壁区段来实现。在这种情况下，统计压差实际上对冲洗流体流130的冲洗流没有影响，这就是为什么轴承装置100的冲洗效果基本上由离心力和心脏支持系统的泵的旋转速度确定的原因。因此，轴承装置100的冲洗效果很大程度上独立于其他潜在影响变量，例如质量流量的大小或通过心脏支持系统或在心脏支持系统上建立的压力的水平。因此，不需要静压差来冲洗轴承装置100。因此，可以以不同的方式实现冲洗出口135在叶轮110中的定位，所述叶轮在此作为示例是喇叭形的，具有相对于所述叶轮110的纵向延伸轴线114的广泛变化的直径，由此可以省略冲洗出口135在叶轮110的纵向延伸的上游远处的定位。复杂的结构，例如泵轮，或者在滑动轴承装置100中或周围施加压差对于实现滑动轴承装置100的冲洗也不是必需的。由于与泵流量(这里所示的泵流体流115的泵流量)无关，因此只要叶轮110旋转，就可以在不缺少冲洗的情况下冲洗轴承装置100。
在这里讨论的设计示例中，轴承装置100包括作为旋转部件的叶轮110，其与作为固定部件的支架单元105一起形成圆柱形滑动轴承。轴承装置100的冲洗效果基于由冲洗出口135处的旋转产生的离心力。其先决条件是，如这里所示，冲洗入口145处的至少一侧是固定的；在这种情况下，内侧为支架单元105的形式。因此，即使冲洗入口145和冲洗出口135处的压力水平相当或相同，由于形成在旋转叶轮110中的冲洗出口135的两侧的旋转或冲洗出口135的流体体积，也可以设定对滑动轴承装置100的恒定冲洗。在此示出的轴承装置100的设计实例还使得有可能通过组合旋转侧和固定侧来冲洗在此在框155中示出的部分包围的体积，该部分包围的体积作为实例围绕支架单元105的固定轴承布置。其原因是，由于分子粘附条件，冲洗流体流130在叶轮的旋转侧被加速。冲洗流体流130由于离心力而沿着中间空间125的壁朝向更大的直径加速，其结果是，冲洗流体流130在呈支架单元105的壁的形式的中间空间125的固定侧上被吸入。这使得冲洗流体流130的部分包围的流体被冲洗，这允许例如在支架单元105的固定轴承处的热量被吸收和消散。
图2所示的心脏支持系统200包括壳体区段205。轴承装置100的叶轮110位于心脏支持系统200的壳体区段205中。在心脏支持系统200中，叶轮110设置在壳体区段205中，在该壳体区段上设置有用于供应流体的入口软管210。在心脏支持系统的壳体区段205中，存在用于排放泵流体流115的排放开口215。为了连接输入软管210，心脏支持系统200包括连接区段220，该连接区段连接到壳体区段205的腹板225，所述腹板界定两个排放开口215，用于将通过心脏支持系统200中的叶轮110的旋转而输送的流体从壳体区段205排放。
心脏支持系统200的壳体区段205具有圆柱形的细长结构，该结构具有基本恒定的外径，以便于通过导管放置在血管(例如主动脉)中。这里所示的细长轴向设计允许心脏支持系统200的经股植入。因此，滑动轴承装置100设置在壳体区段205中的窗口开口中，使得在心脏支持系统200的植入状态中，旋转转子部件叶轮110定位在血液中。由于心脏支持系统200的轴向设计，叶轮110接收的流相对于叶轮110的纵向轴线114是轴向的，该纵向轴线对应于心脏支持系统200的纵向轴线。叶轮110中的冲洗出口135设置在叶轮110的螺旋桨区域111中，由此冲洗出口135通过叶轮110中的钻孔或通孔或另一类型的通孔实现。
图3示出了处于组装状态的具有支架单元105和叶轮110的滑动轴承装置100，其中支架单元105形成旋转叶轮110的非旋转对应部。支架单元105具有在叶轮110的方向上变窄的截面。支架单元105的变窄区段大部分被叶轮110包围。支架单元105连接到叶轮110并支撑叶轮110以使其能够旋转。具有排放开口140的冲洗出口135被构造在叶轮105中。作为一个实例，冲洗出口的排放开口140在此设置在叶轮110的螺旋桨区域中。
图4示出了沿图3的箭头IV方向的叶轮的后透视图。叶轮110的背离叶轮110的螺旋桨的一侧被示出为叶轮110的后侧，该叶轮的背离螺旋桨的一侧可以联接到轴承装置的支架单元105。为了将叶轮110连接到支架单元105，这里叶轮110包括用于支撑叶轮110的滚珠轴承405。同样可以看到叶轮110的冲洗出口135，其作为示例在此构造为排放孔并且与图1中所示的中间空间125连通。
根据这里所示的设计示例，至少一对冲洗出口135被构造在叶轮110中。至少一对冲洗出口135相对于叶轮110的纵向轴线114彼此相对地设置。作为一个实例，该对冲洗出口135相对于叶轮110的旋转轴线112均匀地间隔开，即，它们相对于与旋转轴线112同轴的叶轮110的纵向轴线114对称地延伸。
图5示出了用于心脏支持系统的轴承装置中叶轮110的其他可能设计，该叶轮可以被构造为滑动轴承装置或磁性轴承装置。该图示出了叶轮110的透视图，其中叶轮110中的冲洗出口135的排放开口140的不同示例性定位以及相应的开口横截面法向矢量134和叶轮110的纵向轴线114被标识。
根据一个设计示例，冲洗出口135的排放开口140设置在叶轮110的包围机架单元的子区段的夹套区段150中。替代地，冲洗出口的排放开口设置在叶轮110的螺旋桨515的区域与夹套区段505之间的过渡区段510中。
该图示出了设计示例的潜在估计，其中出现最强的吸力，并且因此用于定位冲洗出口和冲洗出口的排放开口的合适位置在哪里。作为示例示出了用于将冲洗出口的排放开口设置在叶轮110中的三个区域520、525和530。区域520位于螺旋桨515的区域中。区域525例如标识过渡区段510中的冲洗出口135的排放开口的位置。区域530例如标识冲洗出口的排放开口在夹套区段150中的定位。根据这里示出的势能估计，当冲洗出口135和排放开口140定位在区域530中时，在具有这样的叶轮110和支架单元105的轴承装置中实现了有益的冲洗效果，因为冲洗入口和冲洗出口之间的离心力足以驱动冲洗。
图6示出了中间空间125，其在用于心脏支持系统的不同轴承装置中具有不同的冲洗流体体积，该心脏支持系统被设计为具有不同冲洗出口构型的滑动轴承装置或磁性轴承装置，其中冲洗出口135被不同地构造。冲洗流体流所经过的冲洗出口135在此具有不同的构型605、610、615、620、625。至少一对冲洗出口135被构造在这些滑动轴承装置的叶轮中，由此轴承装置中至少一对冲洗出口135被设置成相对于与旋转轴线112对准的叶轮110的纵向轴线114彼此相对。这里所示的冲洗出口的相应构型605、610、615、620、625示出了一对冲洗出口的实例。在第一构型605中，该对冲洗出口从叶轮的纵向轴线114径向延伸，相对于叶轮的所述纵向轴线114以钝角α倾斜，由此冲洗出口135的起点形成为非常接近纵向轴线114。在第二构型610中，该对冲洗出口135相对于叶轮的纵向轴线114以锐角α倾斜地延伸；该对冲洗出口135相应地朝向彼此成角度。第三构型615对应于第一构型605，除了冲洗出口135的起点，其被设置成比第一构型605的冲洗出口的起点更远。在第四构型620中，该对冲洗出口135以直角β延伸到叶轮的纵向轴线114。第五构型625示出了两对冲洗出口135的示例，其相对于叶轮的纵向轴线114彼此相对地设置并且彼此均匀地间隔开设置。与第四构型620中所示的一对冲洗出口类似，两对冲洗出口135以直角β延伸到叶轮的纵向轴线114。
图7示出了用于心脏支持系统的另一滑动轴承装置100。该图示出了处于组装状态的滑动轴承装置100的透视图，其中叶轮部分地包围支架单元105。图8示出了该滑动轴承装置100的截面。这里所示的滑动轴承装置100类似于参照前述附图描述的滑动轴承装置。根据这里所示的设计示例，叶轮110包括多个冲洗出口135。冲洗出口的排放开口140至少部分地设置在螺旋桨515和夹套部分505之间的过渡区段510中。作为一个实例，排放口140围绕过渡区段510的周边均匀间隔地设置。图7表示利用吸力被判断为最强的多个冲洗出口的冲洗位置。
图8示出了用于心脏支持系统的另一滑动轴承装置100。该图示出了滑动轴承装置100的侧视图的截面图。支架单元105被叶轮110的夹套区段150部分地包围。冲洗出口135的多个排放开口140设置在叶轮110的螺旋桨和夹套区段150之间的过渡区域或过渡区段510中。该图示出了泵流体流115的流动方向和冲洗流体流130的流动路径。冲洗流体流130通过冲洗入口145被引入，根据这里示出的设计示例，该冲洗入口被构造为机架单元105的基部107与叶轮110的包围机架单元105的子区段120的夹套区段505之间的间隙905。然后，冲洗流体流130借助于离心力通过中间空间125被引导至多个冲洗出口135的排放开口140中的一个，以便冲洗滑动轴承装置100。
图9示出了根据一个设计实例的用于心脏支持系统的滑动轴承装置100的细部的示意图。该图示出了滑动轴承装置100的一部分的横截面，其中支架单元105的子区段被叶轮的夹套部分150包围。冲洗出口135的构型在此旨在示出冲洗出口也可以以非镜像对称的方式设置。
该图示出了冲洗流体流130的冲洗路径的一部分，其流经中间空间125到达冲洗出口135，并从冲洗出口135的排放开口排放。在下面的图10中，借助于平面图，从这里用箭头1005表示的方向示出了冲洗流体流的流出。
图10示出了根据一个设计实例的用于心脏支持系统的滑动轴承装置100的细部的示意图。该图示出了在前图9中标识的滑动轴承装置100的细部的平面图。冲洗出口135在夹套区段150中径向于由夹套区段505的包围的机架单元105的子区段的纵向延伸轴线116设置，该纵向延伸轴线与轴承装置中的旋转轴线112对准。冲洗流体流130在冲洗出口的排放开口140处离开夹套部分150。
图11示出了根据一个设计实例的用于心脏支持系统的滑动轴承装置100的细部的示意图。根据这里所示的设计示例，冲洗入口145通过多个入口通道，即通过通道1105和通道1107实现在中间空间125中。这也旨在表明，入口方向不必仅必须沿与轴承装置100的旋转轴线112对准的轴承装置100的纵向延伸轴线116的方向定向，而是也可相对于所述纵向延伸轴线倾斜。如果冲洗入口145构造成使得在那里不存在作用的离心力，例如使得冲洗入口145的边界不在或仅部分地在旋转主体中，如在这里示出为部分地构造在夹套部分150中的入口通道1105的冲洗入口145的设计示例中，则离心压力有利地增加。
图12示出了用于制造根据一个设计实例的被构造为滑动轴承装置或磁性轴承装置的心脏支持系统的轴承装置的方法800的流程图。方法800包括提供步骤801、形成步骤803和组装步骤805。在提供步骤801中，提供了支架单元，该支架单元被构造成支撑叶轮以使得叶轮能够旋转。在步骤801中还提供了叶轮，其被设计成在心脏支持系统的操作期间旋转以便输送泵流体流。在形成步骤803中，至少一个冲洗出口形成在叶轮中，其被设计成在心脏支持系统操作时借助于离心力从滑动轴承装置排放冲洗流体流。在组装步骤805中，组装叶轮和支架单元以生产滑动轴承装置。机架单元的至少一个子区段被叶轮包围。此外，在所述子区段和叶轮之间提供用于引导冲洗流体流的中间空间。在心脏支持系统的操作期间，借助于离心力将冲洗流体流从中间空间引导到冲洗出口中，并且从该处从轴承装置排放以冲洗轴承装置。
总之，特别地，应注意以下内容：本发明涉及一种用于心脏支持系统的轴承装置100。轴承装置100包括支架单元105和叶轮110。支架单元105被设计成支撑叶轮110以使得叶轮能够旋转。叶轮110被设计成在心脏支持系统操作时旋转，以便输送泵流体流115。叶轮110被设计成在轴承装置100的组装状态下包围支架单元105的至少一个子区段120，其中在子区段120和叶轮110之间设置有用于引导冲洗流体流130的中间空间125。至少一个冲洗出口135形成在叶轮110中。冲洗出口135被设计成在心脏支持系统操作时通过离心力将冲洗流体流130从中间空间125排放。
本发明特别涉及以下条款中指定的方面：
1.一种用于心脏支持系统(200)的滑动轴承装置(100)，其中所述滑动轴承装置(100)具有以下特征：
支架单元(105)，所述支架单元被设计成支撑叶轮(110)使得其能够旋转；以及
叶轮(110)，所述叶轮被构造成在所述心脏支持系统(200)操作时旋转以输送泵流体流(115)，其中所述叶轮(110)被设计成在所述滑动轴承装置(100)的组装状态下包围所述支架单元(105)的至少一个子区段(120)，其中用于引导冲洗流体流(130)的中间空间(125)设置在所述子区段(120)与所述叶轮(110)之间，其中至少一个冲洗出口(135)形成在所述叶轮(110)中，其中所述冲洗出口(135)被设计成在所述心脏支持系统(200)操作时借助于离心力从所述中间空间(125)排放所述冲洗流体流(130)。
2.根据条款1所述的滑动轴承装置(100)，其中多个冲洗出口(135)形成在所述叶轮(110)中。
3.根据前述条款中任一项所述的滑动轴承装置(100)，其中所述至少一个冲洗出口(135)相对于所述叶轮(110)的纵向轴线倾斜。
4.根据前述条款中任一项所述的滑动轴承装置(100)，其中所述冲洗出口(135)被构造为具有排放开口(140)的管。
5.根据条款4所述的滑动轴承装置(100)，其中所述排放开口(140)设置在所述叶轮(110)的包围所述支架单元(105)的所述子区段(120)的夹套区段(505)中，或者设置在所述叶轮(110)的螺旋桨(515)的区域与所述夹套区段(150)之间的过渡区段(510)中。
6.根据条款5所述的滑动轴承装置(100)，其中所述叶轮(110)包括多个冲洗出口(135)，其中所述冲洗出口(135)的所述排放开口(140)至少部分地设置在所述过渡区段(510)中。
7.根据前述条款中任一项所述的滑动轴承装置(100)，其中所述叶轮(110)中的所述冲洗出口(135)的数量对应于所述叶轮(110)的叶片数量的倍数。
8.根据前述条款中任一项所述的滑动轴承装置(100)，包括用于引入所述冲洗流体流(130)的冲洗入口(145)，其中在所述滑动轴承装置(100)的组装状态下，所述冲洗入口(145)通向所述中间空间(125)。
9.根据条款8所述的滑动轴承装置(100)，其中所述冲洗入口(145)被形成为所述支架单元(105)的基部与所述叶轮(110)的包围所述支架单元(105)的所述子区段(120)的夹套区段(150)之间的间隙(905)，和/或其中所述冲洗入口(145)在所述叶轮(110)中被形成为倾斜的入口通道(1105)或由具有至少一个倾斜的入口通道(1105)的多个入口通道形成。
10.根据条款8至9中任一项所述的滑动轴承装置(100)，其中所述冲洗入口(145)在所述泵流体流(115)的流动方向上设置在所述冲洗出口(135)的下游。
11.一种心脏支持系统(200)，包括根据前述条款1至10中任一项所述的滑动轴承装置(100)。
12.一种制造用于心脏支持系统(200)的滑动轴承装置(100)的方法(800)，其中所述方法(800)包括以下步骤：
提供(801)支架单元(105)，所述支架单元被设计成支撑叶轮(110)使得所述叶轮能够旋转，并且所述叶轮(110)被构造成在所述心脏支撑系统(200)的操作期间旋转以输送泵流体流(115)；
在所述叶轮(110)中形成(803)至少一个冲洗出口(135)，其中所述冲洗出口(135)被设计成在所述心脏支持系统(200)操作时借助于离心力从所述滑动轴承装置(100)排放冲洗流体流(130)；以及
将所述叶轮(110)和所述支架单元(105)组装(805)以生产所述滑动轴承装置(100)，其中所述支架单元(105)的至少一个子区段(120)被所述叶轮(110)包围，并且其中用于引导所述冲洗流体流(130)的中间空间(125)设置在所述子区段(120)与所述叶轮(110)之间。
附图标记的说明
100 滑动轴承装置
105 支架单元
107 基部
110 叶轮
111 叶轮螺旋桨区域
112 旋转轴线
114 纵向轴线
115 泵流体流
116 纵向延伸轴线
120 机架单元的子区段
125 中间空间
130 冲洗流体流
132 开口横截面
134 开口横截面法向矢量
135 冲洗出口
136 方向分量
137 轴线
140 排放开口
145 冲洗入口
150 夹套区段
155 框
200 心脏支持系统
205 壳体区段
210 入口软管
215 排放开口
220 连接区段
225 腹板
405 滚珠轴承
505 夹套区段
510 过渡区段
515 螺旋桨
520、525、530 区域
605、610、615、620、625 构型
800 方法
801 提供步骤
803 形成步骤
805 组装步骤
905 间隙
1005 箭头
1105、1107 入口通道

Claims (21)

1.一种用于心脏支持系统(200)的轴承装置(100)，包括支架单元(105)、叶轮(110)以及形成在所述叶轮(110)和所述支架单元(105)之间的用于引导流体的冲洗流体流(130)的中间空间(125)，
其中所述支架单元(105)包括子区段(120)，所述子区段突出到所述叶轮(110)中并且被构造成支撑所述叶轮(110)使得所述叶轮能够围绕旋转轴线(112)旋转；
其中所述叶轮(110)被构造成在所述心脏支持系统(200)操作时围绕与所述旋转轴线(112)对准的纵向轴线(114)旋转，以沿流动方向输送所述流体的泵流体流(115)，并且
其中所述叶轮(110)包括用于从所述中间空间(125)排放所述冲洗流体流(130)的至少一个冲洗出口(135)，
其特征在于
所述叶轮(110)中的所述至少一个冲洗出口(135)被构造成使得，由于作用在所述至少一个冲洗出口(135)中的所述流体上的离心力，在所述心脏支持系统的操作期间所述叶轮围绕旋所述转轴线(112)的旋转引起所述流体从所述中间空间(125)通过所述冲洗出口(135)排出到至少一个排放开口(140)，由此所述冲洗流体流从所述中间空间(125)排放。
2.一种用于心脏支持系统(200)的轴承装置(100)，包括支架单元(105)、叶轮(110)以及形成在所述叶轮(110)和所述支架单元(105)之间的用于引导流体的冲洗流体流(130)的中间空间(125)，
其中所述支架单元(105)包括子区段(120)，所述子区段突出到所述叶轮(110)中并且被构造成支撑所述叶轮(110)使得所述叶轮能够围绕旋转轴线(112)旋转；
其中所述叶轮(110)被构造成在所述心脏支持系统(200)操作时围绕与所述旋转轴线(112)对准的纵向轴线(114)旋转，以沿流动方向输送所述流体的泵流体流(115)，并且
其中所述叶轮(110)包括用于从所述中间空间(125)排放所述冲洗流体流(130)的至少一个冲洗出口(135)，
其特征在于
所述至少一个冲洗出口(135)包括用于排放所述冲洗流体流(130)的排放开口(140)，所述排放开口具有开口横截面(132)，在所述开口横截面中，在至少一个位置处，开口横截面法向矢量(134)具有背离所述旋转轴线(112)并且相对于所述旋转轴线(112)在径向上的方向分量(136)。
3.根据权利要求1或2所述的轴承装置(100)，其特征在于，在所述叶轮(110)中形成多个冲洗出口(135)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的轴承装置(100)，其特征在于，所述至少一个冲洗出口(135)沿着与所述叶轮(110)的所述纵向轴线(114)相交的轴线(137)延伸或者与所述纵向轴线成角度地设置。
5.根据前述权利要求中任一项所述的轴承装置(100)，其特征在于，所述至少一个冲洗出口(135)被构造为管。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的轴承装置(100)，其特征在于，所述冲洗出口(135)的所述至少一个排放开口(140)设置在所述叶轮(110)的夹套区段(150)中，所述夹套区段包围所述支架单元(105)的突出到所述叶轮(110)中的所述子区段(120)。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的轴承装置(100)，其特征在于，所述冲洗出口(135)的所述至少一个排放开口(140)设置在所述叶轮(110)的螺旋桨(515)的区域与所述叶轮(110)的夹套区段(150)之间的过渡区段(510)中，所述夹套区段包围所述支架单元(105)的突出到所述叶轮(110)中的所述子区段(120)。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的轴承装置(100)，其特征在于，所述叶轮(110)包括多个冲洗出口(135)，其中所述冲洗出口(135)的所述至少一个排放开口(140)至少部分地设置在所述叶轮(110)的螺旋桨(515)的区域与所述叶轮(110)的包围所述机架单元(105)的突出到所述叶轮(110)中的所述子区段(120)的夹套区段(150)之间的过渡区段(510)中。
9.根据前述权利要求中任一项所述的轴承装置(100)，其特征在于，所述叶轮(110)中的所述冲洗出口(135)的数量对应于所述叶轮(110)的叶片数量的倍数。
10.根据前述权利要求中任一项所述的轴承装置(100)，其特征在于冲洗入口(145)，所述冲洗入口在所述轴承装置(100)的组装状态下通向所述中间空间(125)。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的轴承装置(100)，其特征在于，所述冲洗入口(145)被构造为所述机架单元(105)的基部(107)与所述叶轮(110)的夹套区段(150)之间的间隙(905)，所述夹套区段包围所述机架单元(105)的突出到所述叶轮(110)中的所述子区段(120)。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的轴承装置(100)，其特征在于，所述冲洗入口(145)被构造为在与所述叶轮(110)的所述纵向轴线(114)相交的方向上延伸或与所述纵向轴线成角度地延伸的至少一个入口通道(1105)。
13.根据权利要求11或12所述的轴承装置(100)，其特征在于冲洗入口(145)，所述冲洗入口包括多个入口通道。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的轴承装置(100)，其特征在于，从所述泵流体流(115)的流动方向观察，所述冲洗入口(145)相对于所述冲洗出口(135)设置在下游。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的轴承装置(100)，其特征在于，所述叶轮(110)位于包括壳体区段(205)的壳体中，用于供应所述流体的入口软管(210)连接到所述壳体区段。
16.根据权利要求15所述的轴承装置(100)，其特征在于，所述壳体区段(205)具有用于排放所述泵流体流(115)的至少一个排放开口(215)。
17.根据权利要求16所述的轴承装置(100)，其特征在于，所述壳体区段(205)包括用于连接到连接区段(220)的腹板(225)，所述连接区段用于连接入口软管(210)，所述入口软管用于将所述泵流体流(115)的所述流体供应到所述叶轮(110)，其中所述腹板(225)界定所述壳体区段(205)的至少一个排放开口(215)。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的轴承装置(100)，其特征在于，所述轴承装置被构造为滑动轴承装置，所述滑动轴承装置包括用于支撑呈所述叶轮(110)形式的旋转部件的滑动轴承，或者所述轴承装置被构造为磁性轴承装置，呈所述叶轮(110)形式的旋转部件被磁性地支撑在所述磁性轴承装置中。
19.一种心脏支持系统(200)，包括根据前述权利要求中任一项所述的轴承装置(100)。
20.一种冲洗用于在心脏支持系统(200)的轴承装置(100)中引导含流体的冲洗流体流(130)的中间空间(125)的方法，其中所述中间空间(125)包括用于引入所述冲洗流体流(130)的至少一个冲洗入口(145)和用于排放所述冲洗流体流(130)的至少一个冲洗出口(135)，并且其中所述中间空间(125)被构造在能够围绕旋转轴线(112)旋转以输送泵流体流(115)的叶轮(110)与用于可旋转地支撑所述叶轮(110)的支架单元(105)之间，其中所述流体通过所述至少一个冲洗入口(145)被引入所述中间空间(125)，
其特征在于
所述流体借助于相对于所述旋转轴线(112)作用在所述至少一个冲洗出口(135)中的所述流体上的离心力通过所述冲洗出口(135)从所述中间空间(125)排出到至少一个排放开口(140)。
21.一种制造用于心脏支持系统(200)的轴承装置(100)的方法(800)，其中所述方法(800)包括以下步骤：
提供(801)支架单元(105)，所述支架单元被设计成支撑叶轮(110)使得所述叶轮能够旋转，并且所述叶轮(110)被构造成在所述心脏支撑系统(200)的操作期间旋转以输送泵流体流(115)；
在所述叶轮(110)中形成(803)至少一个冲洗出口(135)，其中所述冲洗出口(135)被设计成在所述心脏支持系统(200)操作时借助于离心力从所述轴承装置(100)排放冲洗流体流(130)；以及
将所述叶轮(110)和所述支架单元(105)组装(805)以生产所述轴承装置(100)，其中所述支架单元(105)的至少一个子区段(120)被所述叶轮(110)包围，并且其中用于引导所述冲洗流体流(130)的中间空间(125)设置在所述子区段(120)与所述叶轮(110)之间。
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