AT393457B

AT393457B - Zentrifugalpumpe zur foerderung von blut

Info

Publication number: AT393457B
Application number: AT2653/89A
Authority: AT
Inventors: Heinrich Dipl Ing Dr Schima
Original assignee: Schima Heinrich
Priority date: 1989-11-21
Filing date: 1989-11-21
Publication date: 1991-10-25
Also published as: ATA265389A

Description

AT 393 457 B

Die Erfindung betrifft eine Zentrifugalpumpe mit Gehäuse, Rotor und axialem Einstrom zur Beförderung von Blut

Neben Schlauchpumpen und Membranpumpen werden für die Beförderung des Blutes für die Kreislaufunterstützung, in Herz-Lungenmaschinen und Dialysegeräten Zentrifugalpumpen (das sind Kreiselpumpen vom radialen oder gemischt achsial-radialen Typ) eingesetzt Aufgrund der besonderen Eigenschaften von Blut müssen derartige Pumpen besondere Anforderungen erfüllen. Dazu gehört neben einer möglichst geringen Scherbelastung des geförderten Mediums auch die Vermeidung von Totwasserzonen, beziehungsweise Reziikulationsgebieten, da es beim Vorhandensein derartiger Zonen zu Ablagerungen und Vernetzungen von Blutbestandteilen kommen kann, was dann als Thrombenbildung bezeichnet wird. ln Fig. 1 ist eine übliche Zentrifugalpumpe dargestellt, wie sie auch für die Beförderung von Blut verwendet wird. Das Blut strömt durch den Einstrom (2) in das Pumpengehäuse und wird durch einen Rotor (3) in Drehung versetzt Durch die auftretende Zentrifugalkraft wird es nach außen gedrückt und durch den Ausstrom (4) gepreßt Da die bei anderen Zentrifugalpumpen übliche Dichtung des Rotors am äußeren Umfang aufgrund der dabei auftretenden Scherkräfte bei Blutpumpen nicht durchgeführt werden kann, ist auch der Raum zwischen Rotor (3) und Rückwand (6) des Gehäuses (1) mit Blut ausgefüllt Dort kommt es aufgrund der langen Verweilzeit des dort befindlichen Blutes insbesondere um die Achse/Welle (7) zur Thrombenbildung. Zur Abhilfe wird in manchen Pumpen die Bodenplatte (10) des Rotors mit Öffnungen versehen oder der Rotor überhaupt ohne Grundplatte ausgeführt Aber auch bei (Uesen Konstruktion»! bleibt eine Totwasserzone um die Achse bestehen, da diese Öffnungen aus Gründen der mechanischen StabiUtät des Rotors nicht beUebig nahe an die Achse/Welle gelegt werden können.

Durch die Erfindung soll die Bildung von Thromben an der Achse vermieden werden. Sie ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet daß die dem Einstrom und der Rotorhinterseite gegenüberliegende Gehäuserückwand mit einer oder mehreren im wesentlichen radial verlaufenden Vertiefung/Vertiefungen und/oder Erhebung/Erhebungen oder Bohrung/Bohrungen versehen ist um durch den entlang dieser Vertiefung/Vertiefungen, Erhebung/Erhebungen oder Bohrung/Bohrungen erzielbaren Transport eines Teiles des Blutes einen erhöhten Austausch des Blutes im Raum hinter dem Rotor zu bewirken.

Zentrifugalpumpen mit profilierter Rückwand wurden bereits anderweitig beschrieben, doch dienten sie in diesen Pumpen nicht zum beschleunigten Flüssigkeitsaustausch an der Rotorhinterseite, sondern erzielten durch eng aneinanderliegende Profile in Rotor und Gehäuse eine Verminderung des Drucks an der Wellendichtung (DE-PS 708 593, US-PS 1665458). Bei ihnen kommt es daher zu keinem nennenswerten Austausch von gepumpter Flüssigkeit an der Rotorhinterseite. In der Zentrifugalblutpumpe der Firma Medtronic, die in der Patentschrift US-PS 43135.253 beschrieben wird, sind Profile an der Unterseite des Rotormagnetes vorgesehen, der in einer von der Blutkamm»- abgedichteten Kammer mit Salzlösung rotiert. Diese Profile dienen aber nur d» Sicherstellung eines Schmierfilms aus physiologischer Salzlösung zwischen rotierendem Magnet und Gehäuse.

Die Erfindung ist in den Fig. 2-15 dargestellt.

Fig. 2 und 3 zeigen, wie durch entsprechende Gestaltung d» dem Einstrom (2) gegenüberliegenden, hinter dem Rotor (3) befindlichen Gehäusewand (6) ein erhöht» Austausch des dort vorhandenen Blutes erreicht werden kann. Aus dem unt» Ausstromdruck stehenden Raum am Umfang führen ein oder mehrere Vertiefungen (8) in den Bereich um die Welle (7), in dem aufgrund d» Zentrifugalkräfte des hinter dem Rotor rotierenden Blutes ein geringerer Druck herrscht. Durch die Vertiefungen strömt Blut zur Achse/Welle (7), das durch die Mitnahme durch die Rotorhinterwand (10) wied» nach außen transportiert wird. Der Rotor (3) kann dabei wie bekannt mit Flügeln als Impeller od» mit üb»einand»liegenden Scheiben ausgeführt sein.

Verschiedene mögliche Querschnitte sind in den Figuren 3 bis 6 dargestellt. Neben symmetrischen Querschnitten (11) sind auch asymmetrische in oder gegen die Drehrichtung geneigte Formen möglich (12,13), die auch Hinterschneidungen (14) aufweisen können.

Die Querschnittfläche d» Vertiefungen kann in Umfang- und Achsennähe unterschiedlich sein. Zur Verringerung der in den Vertiefungen auftretenden Scherkräfte kann der Verlauf der Vertiefungen (21) gekrümmt sein (Fig. 7).

Derselbe Effekt ist auch mit über die Hinterwandfläche verteilten Erhebungen zu erzielen, wie in Fig. 8 bis 10 dargestellt. Auch hier sind neben symmetrischen auch asymmetrische, in oder gegen die Drehrichtung geneigte Formen (15,16) wie auch Ausführungen mit Hinterschneidungen (17) möglich. Auch diese Erhebungen können in Umfang- und Achsennähe unterschiedlichen Querschnitt und einen gekrümmten Verlauf aufweisen.

Als Sonderfall ist d» nahtlose Übergang zwischen Erhebungen und Vertiefungen anzusehen, durch den eine "geschuppte" Oberfläche (19) der Rückwand entsteht, wie sie in Fig. 11 in d» Aufsicht und in Fig. 10a in der Abwicklung ein» Schnittlinie dargestellt ist.

Neben diesen offenen Rückführungsvorrichtungen ist derselbe Effekt auch durch Bohrungen (22) in der Rückwand (6) erreichbar, in denen das Blut vom Umfang zur Achse transportiert wird (Fig. 12,13).

In Fig. 14 ist dargestellt, daß zur Verstärkung der Rezirkulation auf der Hinterseite des Rotors Vertiefungen (23) oder Erhebungen angebracht sein können, deren Ausführungsformen den oben für die Gehäuserückwand dargestellten Formen entsprechen.

Die oben dargestellten Vorrichtungen sind sowohl bei Ausführungen mit rotierender Welle als auch bei sol- -2-

Claims

AT 393 457 B Chen mit stehender Achse anwendbar. Fig. 2 zeigt eine Ausführung mit Rotorwelle, der Rotor (3) ist mit der Welle (7) starr verbunden, die Welle ist durch das Gehäuse (1) hinausgeführt und mit einer Dichtung (9) versehen. Der Antrieb erfolgt von außen. Fig. 15 zeigt eine Ausführung mit stehender Achse. Der Rotor (3) ist mit Lager (25) und Dichtung (26) auf der Achse (27) beweglich aufgehängt und enthält Magneten (24). Das Drehmoment wird durch ein von einem Antrieb (28) erzeugtes, rotierendes Magnetfeld von außen über den eingekoppelt. PATENTANSPRÜCHE 1. Zentrifugalpumpe mit Gehäuse, Rotor und axialem Einstrom zur Förderung von Blut, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Emstrom (2) und der Rotorhinterseite (10) gegenüberliegende Gehäuserückwand (6) mit einer oder mehreren im wesentlichen radial verlaufenden Vertiefung/Vertiefungen (8,11,12,13,14, 21) und/oder Erhebung/Erhebungen (15,16,17) oder Bohrung/Bohrungen (22) versehen ist, um durch den entlang dieser Vertiefung/Vertiefungen (8,11,12,13,14, 21), Erhebung/Erhebungen (15,16, 17) oder Bohrung/Bohrungen (22) erzielbaren Transport eines Teiles des Blutes einen erhöhten Austausch des Blutes im Raum hinter dem Rotor (3) zu bewirken.
2. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung/Vertiefungen (8,11, 12,13,14, 21) und/oder die Erhebung/Erhebungen (15,16,17) in geradem oder gekrümmten Verlauf vom Außenrand des Gehäuses (1) zum Achsen/Wellendurchtritt führen.
3. Zentrifugalpumpe nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken der Vertiefung/Vertiefungen (12, 13, 14) und/oder der Erhebung/Erhebungen (15,16, 17) unterschiedliche Neigungen oder auch Hinterschneidungen auf der Anstrom- und Abstromseite aufweisen, wobei die Profilform und Höhe bzw. Tiefe der Erhebung/Erhebungen (15,16,17) bzw. der Vertiefung/Vertiefungen (12,13,14) in Umfangsnähe und in der Näche der Achse (7) bzw. Welle (7) vorzugsweise unterschiedlich ist.
4. Zentrifugalpumpe nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Vertiefungen und Erhebungen derart abwechselnd ineinander übergehen, daß eine in etwa "geschuppte" Oberfläche (19) an der Gehäuserückwand (6) gebildet wird.
5. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung/Bohrungen (22) in der Gehäuserückwand (6) vom Umfang des Gehäuses (1) zum Achsen/Wellendurchtritt führt/führen.
6. Zentrifugalpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstärkung der Rezirkulation des Blutes an der Rotorhinterseite (10) in bekannter Weise Vorrichtungen zur Flüssigkeitsförderung wie Vertiefungen oder Erhebungen (23) vorgesehen sind. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -3-