CZ303883B6 - Kardiální pomocné zarízení a krevní cerpadlo - Google Patents

Kardiální pomocné zarízení a krevní cerpadlo Download PDF

Info

Publication number
CZ303883B6
CZ303883B6 CZ20023241A CZ20023241A CZ303883B6 CZ 303883 B6 CZ303883 B6 CZ 303883B6 CZ 20023241 A CZ20023241 A CZ 20023241A CZ 20023241 A CZ20023241 A CZ 20023241A CZ 303883 B6 CZ303883 B6 CZ 303883B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
blood
housing
impeller
rotor assembly
assembly
Prior art date
Application number
CZ20023241A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ20023241A3 (cs
Inventor
Horvath@David
A. R. Golding@Leonard
A. Smith@William
Original Assignee
The Cleveland Clinic Foundation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by The Cleveland Clinic Foundation filed Critical The Cleveland Clinic Foundation
Publication of CZ20023241A3 publication Critical patent/CZ20023241A3/cs
Publication of CZ303883B6 publication Critical patent/CZ303883B6/cs

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18Rotors
    • F04D29/22Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2205Conventional flow pattern
    • F04D29/2211More than one set of flow passages
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/10Location thereof with respect to the patient's body
    • A61M60/122Implantable pumps or pumping devices, i.e. the blood being pumped inside the patient's body
    • A61M60/165Implantable pumps or pumping devices, i.e. the blood being pumped inside the patient's body implantable in, on, or around the heart
    • A61M60/178Implantable pumps or pumping devices, i.e. the blood being pumped inside the patient's body implantable in, on, or around the heart drawing blood from a ventricle and returning the blood to the arterial system via a cannula external to the ventricle, e.g. left or right ventricular assist devices
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/20Type thereof
    • A61M60/205Non-positive displacement blood pumps
    • A61M60/216Non-positive displacement blood pumps including a rotating member acting on the blood, e.g. impeller
    • A61M60/226Non-positive displacement blood pumps including a rotating member acting on the blood, e.g. impeller the blood flow through the rotating member having mainly radial components
    • A61M60/232Centrifugal pumps
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/40Details relating to driving
    • A61M60/403Details relating to driving for non-positive displacement blood pumps
    • A61M60/419Details relating to driving for non-positive displacement blood pumps the force acting on the blood contacting member being permanent magnetic, e.g. from a rotating magnetic coupling between driving and driven magnets
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/80Constructional details other than related to driving
    • A61M60/802Constructional details other than related to driving of non-positive displacement blood pumps
    • A61M60/81Pump housings
    • A61M60/812Vanes or blades, e.g. static flow guides
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/80Constructional details other than related to driving
    • A61M60/802Constructional details other than related to driving of non-positive displacement blood pumps
    • A61M60/818Bearings
    • A61M60/824Hydrodynamic or fluid film bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00Pumping installations or systems
    • F04D13/02Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D13/0646Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the hollow pump or motor shaft being the conduit for the working fluid
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/10Location thereof with respect to the patient's body
    • A61M60/122Implantable pumps or pumping devices, i.e. the blood being pumped inside the patient's body
    • A61M60/126Implantable pumps or pumping devices, i.e. the blood being pumped inside the patient's body implantable via, into, inside, in line, branching on, or around a blood vessel
    • A61M60/148Implantable pumps or pumping devices, i.e. the blood being pumped inside the patient's body implantable via, into, inside, in line, branching on, or around a blood vessel in line with a blood vessel using resection or like techniques, e.g. permanent endovascular heart assist devices
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/40Details relating to driving
    • A61M60/403Details relating to driving for non-positive displacement blood pumps
    • A61M60/422Details relating to driving for non-positive displacement blood pumps the force acting on the blood contacting member being electromagnetic, e.g. using canned motor pumps

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • External Artificial Organs (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Kardiální pomocné zarízení zahrnuje spirální skrín (10) pouzdra se vstupním otvorem (16) a výstupním otvorem (22), sestavu rotoru (14) uzpusobenou pro otácení kolem osy otácení zahrnující primární obezné kolo (18) k doprave krve ze vstupního otvoru (16). Dále zahrnuje sekundární obezné kolo (70) k obehu krve pres ulození mezi sestavou rotoru (14) a sprirální skríni (10) pouzdra. Sekundární obezné kolo (70) je opatreno radou prostorove oddelených lopatek (80) obvodove umístených kolem hnací osy. Lopatky (80) vystupují axiálne vne sestavy rotoru (14) s ruznou výskou presahující radiální rozmer a mají zaoblený vnejsí vrchol (82). Krevní cerpadlo zahrnuje zlepsené ulození s krví s kapalinovým filmem. Sestava rotoru (14) je otocne ulozena v komore a zahrnuje primární obezné kolo (18) pro pumpování krve, ze vstupního otvoru (16) do výstupního otvoru (22), a sekundární obezné kolo (70) pro udrzování proudu krve pres ulození s kapalinovým filmem vymezené mezi rozhraním sestavy rotoru (14) a spirální skríni (10) pouzdra. Sekundární obezné kolo (70) dále zahrnuje vinutí (50) statoru (12) a komponenty prstencového magnetu (72) sestavy pohonu pro otácení sestavy rotoru (14) v komore cerpadla.

Description

Oblast techniky
Vynález se týká oboru medicíny. Zvláště se týká konkrétní aplikace pomocných technologií v kardiální oblasti s použitím rotačního dynamického krevního čerpadla, které je rovněž známé pod názvem levé ventrikulární pomocné zařízení-left ventricular assist devices (LVAD), přitom je toto zařízení schopné pomáhat pacientům s nemocným srdcem a bude z tohoto hlediska dále popsáno. Pozornosti si zaslouží i skutečnost, že tento vynález je možné rovněž aplikovat i u jiných druhů čerpadel a není tedy omezen pouze na dříve zmíněnou aplikaci.
Dosavadní stav techniky
Rotační dynamická čerpadla (s axiálním tokem, smíšeným tokem a odstředivým tokem) mají v oblasti kardiálních pomocných technologií možnosti perspektivních aplikací. Typický kardiální pomocný systém zahrnuje vlastní krevní čerpadlo, elektrický motor, obvykle stejnosměrný motor s elektronickou komutací, který je součástí čerpadla, elektroniku pohonu, mikroprocesorovou řídicí jednotku a zdroj proudu, například dobíječi baterie. Čerpadla se mohou použít u plně implantovaného systému pro podporu vleklého srdečního onemocněni, u kterého se celý systém umístí dovnitř těla pacienta, přitom z těla nevystupují žádné vodiče. V případě dočasné podpory je čerpadlo umístěno v těle pacienta, ale některé komponenty systému, včetně zdroje proudu a elektroniky pohonu, mohou být umístěné mimo těla pacienta.
Používá se inverzní stejnosměrný motor s elektronickou komutací bez hřídele, který má proti běžnému motoru s hnaným hřídelem velkou výhodu. V pouzdru neexistují žádné otvory, kterými by se do motoru mohla dostat krev, přitom pouzdro zajišťuje, aby se do krevního oběhu nedostal vzduch a jiné tekutiny. Primární oběžné kolo pohonu čerpadla zahrnuje budicí magnet, který je buzen statorem a sestavou cívek umístěnou radiálně směrem dovnitř od rotoru motoru - inverzní motor. Aby se zabránilo tření a vývinu tepla, je krev pacienta použita jako tekuté ložisko mezi oběžným kolem a statorem.
Problémem tohoto zařízení je možnost ohřevu a/nebo stagnace krve, její tuhnutí vlivem vytváření trombů nebo tepelné koagulace krevních proteinů na povrchu pouzdra statoru nebo na sekundárním oběžném kole rotoru motoru v inverzní sestavě ložiska z tekutého filmu. Zmíněná situace není z hlediska ohrožení zdraví pacienta žádoucí, jelikož pacient je na správné funkci zařízení závislý. Stejně tak je nutné, aby proud krve sloužící jako ložisko mezi rotorem a statorem proudil a promýval zmíněné díly pravidelně.
Tento vynález poskytuje nový a zlepšený způsob a zařízení bránící vytváření trombů a/nebo koagulaci proteinů a jejich usazování, čímž překonává dříve zmíněné problémy a nedostatky.
Podstata vynálezu
Uvedené nedostatky stavu techniky jsou odstraněny kardiálním pomocným zařízením podle vynálezu zahrnující spirální skříň pouzdra se vstupním otvorem a výstupním otvorem, sestavu rotoru uzpůsobenou pro otáčení kolem osy otáčení zahrnující primární oběžné kolo k dopravě krve ze vstupního otvoru k výstupnímu otvoru, jehož podstatou je to, že dále zahrnuje sekundární oběžné kolo k zajištění oběhu krve přes uložení mezi sestavou rotoru a spirální skříni pouzdra, přičemž sekundární oběžné kolo je opatřeno řadou prostorově oddělených lopatek obvodově umístěných kolem hnací osy, kde uvedené lopatky vystupují axiálně vně sestavy rotoru s různou výškou přesahující radiální rozměr a mající zaoblený vnější vrchol a dále je podstatou také to, že
- 1 CZ 303883 B6 lopatky sekundárního běžného kola mají vlnité seříznutí, přičemž vnější radiální část každé lopatky vystupující vně má vetší rozměr, než vnitřní radiální část každé lopatky nebo že lopatky sekundárního oběžného kola jsou umístěny na čelní ploše sestavy rotoru a vlnité seříznutí zahrnuje vydutý povrch vystupující směrem dovnitř od vnějšího okraje k vnitřnímu radiálnímu okraji, jakož i to, že každá lopatka sekundárního oběžného kola má vydutý povrch.
Podstatou kardiálního pomocného zařízení je rovněž to, že dále zahrnuje inverzní motor a fluidní ložisko, včetně statoru umístěného v axiálním prodloužení spirální skříně pouzdra, kde ve statoru je uložen prstencový rotor, který je opatřen prstencovým hnacím magnetem pro jeho otočný pohon statorem, přičemž světlost vymezená mezi prstencovým rotorem a axiálním prodloužením spirální skříně pouzdra definující uložení, je zásobována cirkulačním proudem krve s dobrou promývací schopností prostřednictvím sekundárního oběžného kola, jakož i to, že rotor má prodloužený axiální rozměr s primárním oběžným kolem umístěným u prvního konce prodloužení a sekundárním oběžným kolem, umístěným u druhého konce prodloužení.
Dále je podstatou i to, že vstupní otvor je orientován axiálně vůči spirální skříni pouzdra a výstupní otvor je orientován tangenciálně.
Nedostatky stavu techniky jsou také odstraněny krevním čerpadlem zahrnující zlepšené uložení s krví mazaným kapalinovým filmem, kde krevní čerpadlo zahrnuje spirální skříň pouzdra se vstupním otvorem a výstupním otvorem kapalinově propojených s komorou čerpadla a části zasahující do komory, jehož podstatou je to, že sestava rotoru je otočně uložena v komoře a zahrnuje primární oběžné kolo pro pumpování krve ze vstupního otvoru do výstupního otvoru a sekundární oběžné kolo pro udržování proudu krve přes uložení s kapalinovým filmem vymezené mezi rozhraním sestavy rotoru a spirální skříni pouzdra, přičemž sekundární oběžné kolo zahrnuje sadu lopatek vystupujících radiálně směrem od osy otáčení, kde každá lopatka má zaoblený vnější okraj a dále zahrnuje vinutí statoru a komponenty prstencového magnetu sestavy pohonu pro otáčení sestavy rotoru v komoře čerpadla, jakož i to, že lopatky sekundárního oběžného kola vystupují axiálně směrem od sestavy rotoru s větším rozměrem u radiálního vnějšího okraje než u radiálního vnitřního okraje, nebo že lopatky sekundárního oběžného kola vystupují za vnější průměr sestavy rotoru a také že lopatky sekundárního oběžného kola mají vyduté zakulacené obrysy vystupující od radiálního vnějšího okraje k radiálnímu vnitřnímu okraji.
Pak je také podstatou krevního čerpadla to, že sestava pohonu zahrnuje vinutí statoru uloženého v části spirální skříně pouzdra a také že sestava pohonu zahrnuje prstencový magnet uložený v sestavě rotoru.
Rovněž tak lze podstatu krevní čerpadla spatřovat v tom, že uložení z kapalinového filmu zahrnuje průchod s redukovaným rozměrem vytvořeným mezi sestavou rotoru a části spirální skříně pouzdra, jakož i to, že část spirální skříně pouzdra v příčném řezu nemá kruhový průřez.
Také je podstatou to, že radiální vnitřní části lopatek sekundárního oběžného kola mají vetší světlost vůči spirální skříni pouzdra, než vnější vrcholy lopatek, nebo že radiální vnitřní části lopatek sekundárního oběžného kola mají v podstatě poloviční výšku, než je výška vnějších vrcholů lopatek.
V souladu s jedním aspektem tohoto vynálezu se poskytuje pomocné zařízení pro osoby se srdečním onemocněním. Uvnitř pouzdra se nachází stator pohonu se sestavou oběžného kola. Sestava oběžného kola zahrnuje primární a sekundární oběžné kolo a rotor pohonu. Primární oběžné kolo poskytuje hnací sílu, která dopravuje krev ze vstupního otvoru k výstupnímu otvoru. Sekundární oběžné kolo cyklicky dopravuje krev tak, aby mazala a ochlazovala ložisko mezi sestavou oběžného kola a pouzdrem statoru.
Podle omezenějšího aspektu tohoto vynálezu, sekundární oběžné kolo zahrnuje radiální lopatky, které vykazují relativní souměrnost vůči poloměrům, přitom zmíněné lopatky vystupují ze středu sestavy oběžného kola.
Podle jiného aspektu tohoto vynálezu se poskytuje levé ventrikulární pomocné zařízení. Stejnosměrný motor s elektronickou komutací a sestava oběžného kola se nachází ve spirální skříni sestavy pouzdra. Sestava oběžného kola zahrnuje primární oběžné kolo, prstencový magnet rotoru pohonu a sekundární oběžné kolo. Sekundární oběžné kolo zahrnuje množství hladkých a zaoblených radiálních lopatek, které mají axiální výšku u vnějšího poloměru větší, než je axiální výška u vnitřního poloměru.
Jednou z výhod tohoto vynálezu je krevní čerpadlo s jedním pohybujícím se dílem bez těsnění mezi motorem a krevními komorami.
Další výhoda vynálezu spočívá v tom, že se vyhýbá problémům s povrchy hnacího hřídele.
Další výhoda spočívá ve vytváření proudu krve a omývacího vzoru krve, kdy proud brání vytváření usazenin krevních prvků. Ještě další výhody toho tohoto vynálezu budou odborníkům v oboru zřejmé, a to po prostudování provedení vynálezů, kterým se dává přednost.
Přehled obrázků na výkresech
Příkladné provedení kardiálního pomocného zařízení a krevního čerpadla podle vynálezu je znázorněno na přiložených výkresech, kde představuje obr. 1 příčný řez krevním čerpadlem, obr. 2A příčný řez sestavou pouzdra spirální skříně, obr. 2B příčný řez sestavou spirální skříně pouzdra vedený v rovině 2B-2B z obr. 2A, obr. 3 příčný řez sestavou statoru, obr. 4A nárys sestavy oběžného kola, kde je konkrétné zobrazeno primární oběžné kolo, obr. 4B příčný řez sestavy oběžného kola, který je vedený v rovině 4B-4B z obr. 4A, obr. 5A nárys sekundárního oběžného kola a obr. 5B příčný řez sekundárním oběžným kolem v rovině 5B-5B z obr. 5A.
Příklady provedení vynálezu
Podle obr. 1 odstředivé krevní čerpadlo zahrnuje tři primární podsestavy, jmenovité sestavu spirální skříně 10 pouzdra, sestavu statoru 12 a otáčející se sestavu nebo rotor 14. Krev pacienta proudí do vstupního otvoru 16 krevního čerpadla. Neočíslované šipky označují směr proudění krve čerpadlem u provedení, kterému se dává přednost. Krev proudící čerpadlem má energii získanou otáčejícím se prstencovým rotorem 14. konkrétné primárním oběžným kolem 18. Krev proudí dále okolo pouzdra spirální skříně 10. přitom nejprve vstupuje do kanálu 20 spirální skříně 10 a do primární části, a dále čerpadlo opouští výstupním otvorem 22.
Malé množství krve teče do druhého kanálu nebo průchodu 24, konkrétně do první části 24a průchodu 24, která vystupuje axiálně ze zadní čelní plochy primárního oběžného kola 18 a je radiálně umístěná mezi rotorem 14 a místem tvořeným axiálním prodloužením 10a pouzdra statoru 12, které proniká do komory čerpadla, která je definovaná pouzdrem spirální skříně 10. Jak je všeobecně známo, komora je spojena se vstupním otvorem 16 a výstupním otvorem 22, přitom primární oběžné kolo 18 krev čerpá z axiálního vstupu do tangenciálního výstupu. Sekundární oběžné kolo 70, které bude popsáno podrobněji dále, se nachází na opačném konci sestavy rotoru 14. a to v jisté vzdálenosti od primárního oběžného kola 18. Část druhého průchodu 24b druhého kanálu definovaného u druhého konce rotoru 14, to znamená v jisté vzdálenosti od primárního oběžného kola 18, pokračuje z první části 24a průchodu 24 a vstupuje radiálně směrem dovnitř přes sekundární oběžné kolo 70 směrem k ose otáčení rotoru 14. Malá část proudu krve dále proudí axiálně podél třetí části 24c průchodu 24 mezi rotorem 14 a axiálním prodloužením
- 3 CZ 303883 B6
10a pouzdra. Sekundární kanál tak vytváří krevní ložisko, které se při provozu čerpadla pravidelně obnovuje. Krev odchází z ložiska v blízkosti primárního oběžného kola 18 a je plynule doplňované novou krví proudící přes sekundární kanál nebo průchod 24.
Podle obr. 1 se rozměr průřezu průchodu 24 mění od jedné části k druhé. Průchod 24 má největší rozměr podél první části 24a a nejmenší rozměr podél třetí části 24c. Rozměry průchodu 24 v souladu s geometrií oběžného kola, rychlostí, počtem lopatek, světlostí, gradientem tlaku a recirkulací proudu krve, poskytují parametry pro činné ložisko z tekutého filmu, které je zbavené usazenin z krevních částic.
Opláštěný kabel 26 vchází přes část víka 28 pouzdra s cílem spojit sestavu statoru 12 v axiálním prodloužení 10a. Opláštěný kabel 26 přivádí proud a ovládací spojení do a ven z čerpadla, konkrétně do sestavy statoru 12.
Podle obr. 2A a obr. 2B sestava pouzdra spirální skříně 10 u provedení, kterému se dává přednost, je vytvořena samostatným odlitkem, který je rozříznutý na dva samostatné kusy, a to před opětovným spojením do pouzdra vytvořeného jako jeden kus. Před spojením se samostatné kusy obrábí a leští, odstraňují se všechny nedostatky a anomálie vzniklé při odlévání v sekci spirální skříně 10, a to před svařením samostatných kusů dohromady. Alternativně se může sestava pouzdra spirální skříně 10 vytvořit jako jeden odlitek bez nutnosti sváření. Přednost se dává tomu, aby byla sestava pouzdra spirální skříně 10 vyrobena z titanu a s tloušťkou stěn přibližně 2,5 mm. Jak vstupní otvor 16, tak i výstupní otvor 22 je vytvořený s připojením 34 k sousedním vedením nebo průchodům. Pouzdro je například opatřeno u každého otvoru vnějším závitem pro snadnější spojení s odpovídajícím samičím spojem se závitem, aby se tím dosáhlo bezpečného a těsného spojení. Otvory jsou opatřené vodicím povrchem nebo vodicím čepem 36, a to k orientaci neznázorněného spoje do vedení tekutiny.
Vstupní otvor 16 komunikuje s vnitřním hrdlem 38, které má o něco menši průměr než vstupní otvor 16. Krev prochází vnitřním hrdlem 38 a je urychlována. Toto uspořádání snižuje předem vytvořené víření krve, která vstupuje do primárního oběžného kola 18. Kuželovitý difusér 40. který vede do výstupního otvoru 22 dolů za primárním kanálem, snižuje rychlost čerpané krve, a to před tím než vstoupí do aorty. U provedení, kterému se dává přednost, se kuželovitý difusér 40 rozšiřuje do výstupního otvoru 22 pod úhlem přibližně 7°, ačkoliv je možné u tohoto kuželovitého difuséru 40 použít i jiný úhel a konfiguraci, aniž by přitom došlo k odklonu od rozsahu a zámyslu tohoto vynálezu.
V základně tělesa 30 pouzdra spirální skříně 10 se nachází vybrání 42. Okolo pouzdra jsou po obvodě rozmístěné vložky 44. které jsou upravené pro příjem upínacích prvků, a to po vložení sestavy rotoru 14 a sestavy statoru 12 do sestavy pouzdra. Jazyk 46 spirální skříně 10 vystupuje z pouzdra směrem dovnitř tangenciálně s rotorem 14, s cílem oddělit kuželovitý difusér 40 od komory čerpadla a směrovat krev do kuželovitého difuséru 40 u konce primárního kanálu.
Podle obr. 3, je vinutí 50 statoru 12 umístěné uvnitř axiálního prodloužení 10a pouzdra. Elektrický konektor 52 nacházející se u vzdálenějšího konce opláštěného kabelu 26 spojuje čerpadlo s neznázorněnými zdrojem elektrického proudu a řídicím obvodem. U provedení, kterému se dává přednost, je vinutí 50 statoru 12 spojené se zdrojem proudu, který je umístěný mimo tělo pacienta. Vinutí 50 statoru 12 a elektrické spoje jsou vložené do axiálního prodloužení 10 pouzdra a vložky 54, které jsou umístěné okolo vinutí 50 statoru 12, ustavují polohu a zajišťují pevné a těsné lícování vinutí 50 uvnitř axiálního prodloužení 10a. Víko 28 pouzdra je bezpečně spojeno s axiálním prodloužením 10a spirální skříně 10 pouzdra pomocí upínacího zařízení 56, nejlépe jedním upínačem nebo šroubem, který zapadá do samozávěmé šroubovité schránky 58 u opačného konce axiálního prodloužení 10a. Těsnicí prvky, například O kroužky 60, 62 těsní všechny možné otvory, přes které by do pouzdra mohla prosakovat tekutina.
Z obr. 3 lze seznat, že sestava statoru 12 je v axiálním prodloužení 10a odsazená. To znamená, že tloušťka stěny axiálního prodloužení 10a se po obvodu prodloužení liší. Tak například tloušťka stěny podél horní části z pohledu na obr. 3, je menší, než je tloušťka stěny podél spodní části. Tím se poskytuje účelové odsazení pro ovládání pohybu rotoru 14 a ovládání ložiska tekutého filmu vytvořeného mezi rotorem 14 a pouzdrem. Konkrétněji jsou detaily tohoto odsazení zobrazeny a popsány v patentu US 5 324 177.
Obr. 4A a obr. 4B znázorňují tři hlavní znaky sestavy rotoru 14, konkrétně primárního oběžného kola 18, sekundárního oběžného kola 70 a prstencového magnetu 72. Primární oběžné kolo 18 zahrnuje množství lopatek 80, to znamená sedm lopatek 80, které mají takový tvar, že dohromady primární lopatky 80 vytváří smíšený proud, to znamená kombinovaný axiální a radiální proud. Prstencový magnet 72 obklopuje obvod sestavy rotoru 14 a lícuje s místem, kde se nachází vinutí 50 statoru 12 pouzdra. Prstencový magnet 72 je magnetizován v podélném, obvodově odděleném vzoru, obecně známém jako čtyřpólový vzor. Alternativně lze do podobného vzoru uspořádat množství samostatných magnetů. Prstencový magnet 72 je vložen do sestavy oběžného kola, kde je utěsněn uvnitř obalu, který je vytvořený mezi primárním oběžným kolem 18 a sekundárním oběžným kolem 70. Sestava je svařená nebo jinak spojená a tím uzavřená.
Detaily sekundárního oběžného kola 70, umístěného u jednoho konce nebo na základně sestavy oběžného kola, jsou podrobněji znázorněné na obr, 5A a 5B. Sekundární oběžné kolo 70 zahrnuje množství přímých radiálních lopatek 80, přitom v zobrazeném provedení jich má devět. Každá lopatka 80 má zaoblený vnější vrchol 82, který je dvojnásobné vyšší, než je radiální vnitřní část 84. Rozdíl výšek je realizován pootočeným vlnitým výřezem, vytvářejícím stejný tvar každé lopatky 80. Všechny přechody nebo okraje lopatek 80 jsou pozvolné, čímž nevznikají ostré rohy nebo jiné štěrbiny, ve kterých by se mohla krev usazovat. Provedení sekundárního oběžného kola 70. kterému se dává přednost, zavádí rotor 14 vyvažující rozdělení tlaku přes zadní část otáčející se sestavy, přitom umožňuje radiální vstup krve pro stálé promývání zařízení přes sekundární průchod 24 mezi sestavou rotoru 14 a pouzdrem. Konkrétní tvar lopatek 80 sekundárního oběžného kola 70 udržuje krev v pohybu, čímž se brání stagnaci/dlouhé rezidentní době a vytváření trombů na lopatkách 80.
Během činnosti krevního čerpadla, kterému se dává přednost, sekundární oběžné kolo 70 vytváří radiální tlakový gradient přes základnu sestavy sekundárního oběžného kola 70, čímž se získá možnost ovládání hydraulického tlaku otáčející se sestavy a diferenciálního tlaku na ložisku. Tlakový gradient a cirkulace krve okolo lopatek 80 pomáhá zabránit vytváření trombů na oběžném kole a v ložisku.
Proud krve sekundárním průchodem 24. který zásobuje ložisko, je v porovnání s proudem v primárním kanálu 20 spirální skříně velmi nízký. Konstrukce sekundárního oběžného kola 70 umožňuje rovnováhu mezi proudem proudícím ložiskem a vytváří příliš velké axiální hydraulické zatížení. Tlak, který je výsledkem axiálního hydraulického zatížení, je vyrovnáván axiální magnetickou tuhostí složek elektrického motoru. Tlak na vnějších vrcholech 82 lopatek 80 je v podstatě stejný jako tlak u primárního oběžného kola 18. Směrem dovnitř od vrcholu sekundárního oběžného kola 70 se vytváří radiální tlakový gradient. Čím větší hodnotu má zmíněný gradient, tím je u sekundárního konce ložiska tlak nižší. Je-li tlakový gradient stejný jako u protilehlého primárního oběžného kola 18, potom jak hydraulický tlak, tak i čistý tlak u ložiska, a tím i proud tekutiny, se rovná nule. Je-li tlakový gradient příliš nízký, potom hodnota proudění ložiskem a hydraulického tlaku u sestavy rotoru 14 se zvyšuje.
Vynález byl popsán na základě provedení, kterému se dává přednost. Modifikace a alternativní řešení je možné realizovat po přečtení a pochopení zmíněného provedení. Je žádoucí, aby byl vynález interpretován se všemi modifikacemi a alternativami spadajícími do rozsahu přiložených nároků nebo jejich ekvivalentu.
- 5 CZ 303883 B6
9. Krevní čerpadlo podle nároku 8, vyznačující se tím, že lopatky (80) sekundárního oběžného kola (70) vystupují axiálně směrem od sestavy rotoru (14) s větším rozměrem u radiálního vnějšího okraje než u radiálního vnitřního okraje.
10. Krevní čerpadlo podle nároku 9, vyznačující se tím, že lopatky (80) sekundárního oběžného kola (70) vystupují za vnější průměr sestavy rotoru (14).
11. Krevní čerpadlo podle nároku 10, vyznačující se tím, že lopatky (80) sekundárního oběžného kola (70) mají vyduté zakulacené obrysy vystupující od radiálního vnějšího okraje k radiálnímu vnitřnímu okraji.
12. Krevní čerpadlo podle nároku 8, vyznačující se tím, že sestava pohonu zahrnuje vinutí (50) statoru (12) uloženého v části spirální skříně (10) pouzdra.
13. Krevní čerpadlo podle nároku 12, vyznačující se tím, že sestava pohonu zahrnuje prstencový magnet (72) uložený v sestavě rotoru (14).
14. Krevní čerpadlo podle nároku 8, vyznačující se tím, že uložení z kapalinového filmu zahrnuje průchod (24) s redukovaným rozměrem vytvořeným mezi sestavou rotoru (14) a části spirální skříně (10) pouzdra.
15. Krevní čerpadlo podle nároku 14, vyznačující se tím, že část spirální skříně (10) pouzdra v příčném řezu nemá kruhový průřez.
16. Krevní čerpadlo podle nároku 8, vyznačující se tím, že radiální vnitřní části (84) lopatek (80) sekundárního oběžného kola (70) mají větší světlost vůči spirální skříni (10) pouzdra, než vnější vrcholy (82) lopatek (80).
17. Krevní čerpadlo podle nároku 16, vyznačující se tím, že radiální vnitřní části (84) lopatek (80) sekundárního oběžného kola (70) mají v podstatě poloviční výšku, než je výška vnějších vrcholů (82) lopatek (80).
výkresů
Seznam vztahových značek:
- spirální skříň pouzdra
10a - axiální prodloužení pouzdra
- stator
- rotor
- vstupní otvor
- primární oběžné kolo
- kanál spirální skříně
- výstupní otvor
- průchod
24a - první část průchodu
24b - druhá část průchodu
24c - třetí část průchodu
- opláštěný kabel
- víko
- těleso pouzdra
-7CZ 303883 B6

Claims (8)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Kardiální pomocné zařízení zahrnuje spirální skříň (10) pouzdra se vstupním otvorem (16) a výstupním otvorem (22), sestavu rotoru (14) uzpůsobenou pro otáčení kolem osy otáčení zahrnující primární oběžné kolo (18) k dopravě krve ze vstupního otvoru (16), vyznačující se tím, že dále zahrnuje sekundární oběžné kolo (70) k oběhu krve přes uložení mezi sestavou rotoru (14) a spirální skříni (10) pouzdra, přičemž sekundární oběžné kolo (70) je opatřeno řadou prostorově oddělených lopatek (80) obvodově umístěných kolem hnací osy, kde lopatky (80) vystupují axiálně vně sestavy rotoru (14) s různou výškou přesahující radiální rozměr a mající zaoblený vnější vrchol (82).
  2. 2. Kardiální pomocné zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že lopatky (80) sekundárního oběžného kola (70) mají vlnité seříznutí, přičemž vnější radiální část každé lopatky (80) vystupující vně má větší rozměr, než vnitřní radiální část (84) každé lopatky (80).
  3. 3. Kardiální pomocné zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že lopatky (80) sekundárního oběžného kola (70) jsou umístěny na čelní ploše sestavy rotoru (14) a vlnité seříznutí zahrnuje vydutý povrch vystupující směrem dovnitř od vnějšího okraje k vnitřnímu okraji.
  4. 4. Kardiální pomocné zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že každá lopatka (80) sekundárního oběžného kola (70) má vydutý povrch.
  5. 5. Kardiální pomocné zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále zahrnuje inverzní motor a fluidní ložisko, včetně statoru (12) umístěného v axiálním prodloužení (10a) spirální skříně (10) pouzdra, kde ve statoru (12) je uložen prstencový rotor (14), který je opatřen prstencovým hnacím magnetem (72) pro jeho otočný pohon statorem (12), přičemž světlost vymezená mezi prstencovým rotorem (14) a axiálním prodloužením (10a) spirální skříně (10) pouzdra definující uložení, je zásobována cirkulačním proudem krve s dobrou promývací schopností prostřednictvím sekundárního oběžného kola (70).
  6. 6. Kardiální pomocné zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že rotor (14) má prodloužený axiální rozměr s primárním oběžným kolem (18) umístěným u prvního konce prodloužení a sekundární oběžné kolo (70) je umístěno u druhého konce prodloužení.
  7. 7. Kardiální pomocné zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že vstupní otvor (16) je orientován axiálně vůči spirální skříni (10) pouzdra a výstupní otvor (22) je orientován tangenciálně.
  8. 8. Krevní čerpadlo zahrnující zlepšené uložení s krví mazaným kapalinovým filmem, kde krevní čerpadlo zahrnuje spirální skříň (10) pouzdra se vstupním otvorem (16) a výstupním otvorem (22) kapalinově propojených s komorou čerpadla a části zasahující do komory, vyznačující se tím, že sestava rotoru (14) je otočně uložena v komoře a zahrnuje primární oběžné kolo (18) pro pumpování krve ze vstupního otvoru (16) do výstupního otvoru (22) a sekundární oběžné kolo (70) pro udržování proudu krve přes uložení s kapalinovým filmem vymezené mezi rozhraním sestavy rotoru (14) a spirální skříni (10) pouzdra, přičemž sekundární oběžné kolo (70) zahrnuje sadu lopatek (80) vystupujících radiálně směrem od osy otáčení, kde každá lopatka (80) má zaoblený vnější okraj (82) a dále zahrnuje vinutí (50) statoru (12) a komponenty prstencového magnetu (72) sestavy pohonu pro otáčení sestavy rotoru (14) v komoře čerpadla.
CZ20023241A 2000-03-27 2001-03-19 Kardiální pomocné zarízení a krevní cerpadlo CZ303883B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US19221900P 2000-03-27 2000-03-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ20023241A3 CZ20023241A3 (cs) 2003-01-15
CZ303883B6 true CZ303883B6 (cs) 2013-06-12

Family

ID=22708736

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20023241A CZ303883B6 (cs) 2000-03-27 2001-03-19 Kardiální pomocné zarízení a krevní cerpadlo

Country Status (10)

Country Link
US (1) US7189260B2 (cs)
EP (1) EP1267959B1 (cs)
JP (1) JP4534073B2 (cs)
AT (1) ATE297768T1 (cs)
AU (1) AU2001250040A1 (cs)
CA (1) CA2404623C (cs)
CZ (1) CZ303883B6 (cs)
DE (1) DE60111508T2 (cs)
MX (1) MXPA02009409A (cs)
WO (1) WO2001072351A2 (cs)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3834610B2 (ja) * 2001-07-12 2006-10-18 独立行政法人産業技術総合研究所 動圧軸受を備えた人工心臓ポンプ
JP2003269378A (ja) * 2002-03-14 2003-09-25 San Medical Gijutsu Kenkyusho:Kk 遠心ポンプ
DE10330434A1 (de) 2003-07-04 2005-02-03 Jostra Ag Zentrifugal-Pumpe
WO2006017338A2 (en) * 2004-07-13 2006-02-16 Pump Engineering, Inc. Centrifugal pump
US8012079B2 (en) 2004-08-13 2011-09-06 Procyrion, Inc. Method and apparatus for long-term assisting a left ventricle to pump blood
US8517699B2 (en) * 2008-12-16 2013-08-27 Cleveland Clinic Foundation Centrifugal pump with offset volute
US8657874B2 (en) 2009-01-07 2014-02-25 Cleveland Clinic Foundation Method for physiologic control of a continuous flow total artificial heart
JP5122535B2 (ja) * 2009-03-27 2013-01-16 株式会社 イマジナホールディングス 角振動遠心力ポンプ
US9227001B2 (en) 2010-10-07 2016-01-05 Everheart Systems Inc. High efficiency blood pump
EP2520317B1 (de) * 2011-05-05 2014-07-09 Berlin Heart GmbH Blutpumpe
US10294944B2 (en) 2013-03-08 2019-05-21 Everheart Systems Inc. Flow thru mechanical blood pump bearings
US10077777B2 (en) 2014-05-09 2018-09-18 The Cleveland Clinic Foundation Artificial heart system implementing suction recognition and avoidance methods
US10030664B2 (en) * 2014-06-17 2018-07-24 Ch Biomedical (Usa) Inc. Centrifugal blood pump impeller and flow path
EP3069740B1 (en) * 2015-03-18 2020-12-16 Abiomed Europe GmbH Blood pump
ES2959221T3 (es) 2015-09-25 2024-02-21 Procyrion Inc Bomba de sangre intravascular no oclusiva que proporciona hemólisis reducida
CN109862925B (zh) 2016-10-28 2021-09-24 心脏器械股份有限公司 单件式蜗壳
AU2018280236B2 (en) 2017-06-07 2024-06-06 Shifamed Holdings, Llc Intravascular fluid movement devices, systems, and methods of use
WO2019014626A1 (en) 2017-07-13 2019-01-17 Everheart Systems Inc. HIGH PERFORMANCE BLOOD PUMP
CN107519549A (zh) * 2017-09-30 2017-12-29 清华大学天津高端装备研究院 一种新型单自由度磁悬浮离心式叶轮
US11511103B2 (en) 2017-11-13 2022-11-29 Shifamed Holdings, Llc Intravascular fluid movement devices, systems, and methods of use
CN112004563A (zh) 2018-02-01 2020-11-27 施菲姆德控股有限责任公司 血管内血泵以及使用和制造方法
WO2020180640A1 (en) * 2019-03-01 2020-09-10 Vapotherm, Inc. Rotor having an encapsulated magnetic ring for use in caustic environments
US11964145B2 (en) 2019-07-12 2024-04-23 Shifamed Holdings, Llc Intravascular blood pumps and methods of manufacture and use
WO2021016372A1 (en) 2019-07-22 2021-01-28 Shifamed Holdings, Llc Intravascular blood pumps with struts and methods of use and manufacture
US11724089B2 (en) 2019-09-25 2023-08-15 Shifamed Holdings, Llc Intravascular blood pump systems and methods of use and control thereof
IL293625A (en) 2019-12-03 2022-08-01 Procyrion Inc blood pumps
AU2020403115A1 (en) 2019-12-13 2022-07-14 Procyrion, Inc. Support structures for intravascular blood pumps
CN114396383A (zh) * 2022-01-10 2022-04-26 成都凯天电子股份有限公司 一种油汽混输***
CN115227964B (zh) * 2022-09-21 2022-12-27 深圳核心医疗科技有限公司 流速控制方法及装置
CN115804905B (zh) * 2022-11-14 2024-03-01 心擎医疗(苏州)股份有限公司 一种导管泵

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994009274A1 (en) * 1992-10-19 1994-04-28 The Cleveland Clinic Foundation Sealless rotodynamic pump
WO1999015212A1 (en) * 1997-09-24 1999-04-01 The Cleveland Clinic Foundation Flow controlled blood pump system

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5324177A (en) 1989-05-08 1994-06-28 The Cleveland Clinic Foundation Sealless rotodynamic pump with radially offset rotor
US5399074A (en) * 1992-09-04 1995-03-21 Kyocera Corporation Motor driven sealless blood pump
US5405251A (en) * 1992-09-11 1995-04-11 Sipin; Anatole J. Oscillating centrifugal pump
US5947703A (en) * 1996-01-31 1999-09-07 Ntn Corporation Centrifugal blood pump assembly
DE19626244A1 (de) 1996-06-29 1998-01-02 Hamstein Raumbau Gmbh Verfahren zum Verbinden vorgefertigter Dachgeschoßmodule
DE19626224A1 (de) * 1996-06-29 1998-01-02 Guenter Prof Dr Rau Blutpumpe nach dem Rotationspumpenprinzip
US5890883A (en) * 1997-03-19 1999-04-06 The Cleveland Clinic Foundation Rotodynamic pump with non-circular hydrodynamic bearing journal
JPH11244376A (ja) * 1998-02-27 1999-09-14 Kyocera Corp 血液ポンプ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994009274A1 (en) * 1992-10-19 1994-04-28 The Cleveland Clinic Foundation Sealless rotodynamic pump
WO1999015212A1 (en) * 1997-09-24 1999-04-01 The Cleveland Clinic Foundation Flow controlled blood pump system

Also Published As

Publication number Publication date
CA2404623A1 (en) 2001-10-04
WO2001072351A3 (en) 2002-04-18
CZ20023241A3 (cs) 2003-01-15
EP1267959B1 (en) 2005-06-15
DE60111508D1 (de) 2005-07-21
US7189260B2 (en) 2007-03-13
DE60111508T2 (de) 2006-05-11
JP4534073B2 (ja) 2010-09-01
CA2404623C (en) 2010-08-03
AU2001250040A1 (en) 2001-10-08
US20040047753A1 (en) 2004-03-11
WO2001072351A2 (en) 2001-10-04
JP2003531653A (ja) 2003-10-28
MXPA02009409A (es) 2004-05-17
EP1267959A2 (en) 2003-01-02
ATE297768T1 (de) 2005-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ303883B6 (cs) Kardiální pomocné zarízení a krevní cerpadlo
US10500321B2 (en) Implantable blood pump
US9162018B2 (en) Cardiac pump
US20210205600A1 (en) Bearingless Implantable Blood Pump
US6176848B1 (en) Intravascular blood pump
JP6009421B2 (ja) 遠心回転血液ポンプ
CA2258622C (en) Blood pump
US7229258B2 (en) Streamlined unobstructed one-pass axial-flow pump
JP3725027B2 (ja) 流体力学的に懸架されたインペラを有するロータリポンプ
JP5539441B2 (ja) 回転式血液ポンプ
WO2018088939A1 (ru) Микроаксиальный насос поддержки кровообращения (варианты)
US20060245959A1 (en) Multiple rotor, wide blade, axial flow pump
WO2012150045A2 (en) Blood pump
CN118105615A (zh) 心室辅助装置

Legal Events

Date Code Title Description
MK4A Patent expired

Effective date: 20210319