DE19816120C1 - Extrakorporale Blutpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine extrakorporale Blutpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Solche Blutpumpen werden insbesondere zur Förderung von Blut durch ein Dialyse­ system oder eine Herz-Lungen-Maschine eingesetzt. Typi­ scherweise erfordern diese Anwendungen Blutförderleistun­ gen von etwa 100 bis 300 ml/min.

Extrakorporale Blutpumpen dieser Art sind beispielsweise aus den Dokumenten DE-C2-41 05 278, DE-C1-43 21 260 und DE-A1-44 30 853 bekannt. Es handelt es sich hier um Blut­ pumpen nach Art einer Kreiselpumpe oder einer Zentrifu­ galpumpe, und das Blutförderelement bildet jeweils einen Rotor, an welchem das Blut transportierende Flügel ange­ formt sind. Häufig bereitet die Lagerung des Rotors bzw. Flügelrades Schwierigkeiten, weil das Blut die Lager­ stelle nicht kontaktieren soll. Das gesamte Pumpenge­ häuse mit Rotor und Rotorlager muß als lediglich für einen einmaligen Gebrauch vorgesehene Wegwerfartikel ausgebildet sein. Trotz Serienfertigung sind die Kosten vergleichsweise hoch.

Alternativ offenbart das Dokument DE-A1-39 35 502 eine gekapselte Flüssigkeitspumpe, insbesondere zum Pumpen von Blut, welche in einem Pumpengehäuse - anstelle eines Rotors - einen Taumelkörper aufweist, der mit Hilfe eines berührungslosen Magnetantriebs in eine Taumelbewegung versetzt wird, die einen veränderlichen Spalt erzeugt und so die Flüssigkeit fördert. Auch hier ist das Pumpenge­ häuse mit Taumelkörper und Membran, welche das Blut vom Pendellager trennt, vergleichsweise aufwendig.

Wesentlich preiswerter ist demgegenüber der als Pumpen­ gehäuse dienende quetschbare Schlauch einer Rollerpumpe. Eine typische Rollerpumpe ist mit zwei oder drei Rollen ausgerüstet, die längs einer Kreisbahn bewegt werden, in welche der quetschbare Schlauch eingelegt ist. Jede Rolle quetscht den Druckschlauch so weit, daß dessen Innenwandab­ schnitte aufeinander zu liegen kommen und der Schlauchquer­ schnitt geschlossen wird. Mit der fortlaufenden Bewegung der Rollen längs der Kreisbahn wird die vor jeder Quetsch­ stelle befindliche Blutsäule durch das Schlauch-Innenvolu­ men gefördert. Eine solche "peristaltische" Rollerpumpe zeichnet sich durch eine Reihe von Vorteilen aus. Der mit einem Einlaßanschluß und einem Auslaßanschluß versehene quetschbare Schlauch bildet ein einfaches und preiswert herstellbares Bauteil, das leicht in den Pumpenkörper ein­ gesetzt werden kann und nach Gebrauch gegen einen frischen quetschbaren Schlauch ausgetauscht werden kann. Abgesehen von den Quetschstellen treten keine substantiellen Änderun­ gen im Querschnitt der Blutsäule innerhalb des Schlauches auf. Damit werden erhebliche Scherspannungen, Verwirbelungen und Tot-Wasserzonen innerhalb der Blutsäule vermieden. Ande­ rerseits ist an einer solchen Rollerpumpe nachteilig, daß im Bereich der Quetschstellen Deformationen und Schädigungen der lebenden Zellen des Blutes, insbesondere der Erythrozy­ ten, Echinozyten, Spärozyten und Stomatozyten auftreten kön­ nen. Derartige Deformationen und Schädigungen dieser Zellen können ihrerseits eine Hämolyse zur Folge haben. Häufig ent­ hält das elastische Schlauchmaterial auch Weichmacher, und ein Abrieb des Schlauchmaterials und/oder ein Übertritt des Weichmachers in das Blut können eine Emboliegefahr hervor­ rufen.

Mit dem Dokument DE-A1-36 21 766 wird eine "elektromagne­ tische Pumpe" vorgeschlagen. Eine zur Förderung von Blut vorgeschlagene Ausführungsform weist einen dickwandigen, weich-plastischen kontrahierbaren Schlauch auf, in dessen Schlauchmaterial eine Vielzahl von einzeln ansteuerbaren Elektromagneten eingesetzt sind. Durch eine gezielte An­ steuerung des Elektromagnete soll eine Kontraktionszone er­ zeugt werden, die eine Fluidsäule vor sich her durch den Schlauch schiebt. An der Realisierbarkeit bestehen erheb­ liche Zweifel. Auch ein solcher, elektromagnetisch quetsch­ barer Schlauch würde lebende Blutbestandteile schädigen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine extra­ korporale Blutpumpe der gattungsgemäßen Art bereitzu­ stellen, die ein ähnlich einfaches und preiswertes Pum­ pengehäuse aufweist, wie eine Rollerpumpe, die jedoch Schädigung der lebenden Zellen des Blutes, Hämolyse und Emboliegefahr vermeidet.

Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.

Ersichtlich weist die beanspruchte Blutpumpe ein be­ sonders einfach aufgebautes Pumpengehäuse auf, das bei­ spielsweise aus einem zu einem geschlossenen Kreisring geformten Rohr besteht, das mit je einem benachbarten Einlaß und Auslaß versehen ist. Den Transport des Blutes durch dieses Rohr besorgen einfache Kolbenelemente, bei­ spielsweise Kugeln aus Stahl oder aus permanentmagnetischem Material, welche keinerlei Lagerung und/oder Führung erfor­ dern. Ein solches ringförmiges Rohr kann einfach in eine Pumpenvorrichtung eingelegt werden, welche mit einem Rota­ tionsantrieb ausgerüstet ist, der mehrere Permanentmagnete oder Elektromagnete auf einer kreisförmigen Umfangsbahn längs der Rohrwandung umlaufen läßt. Das Pumpengehäuse kann aus preiswerten Werkstoffen wie Glas oder aus biokompatiblen Kunststoff, hier etwa Polyethylen, Polypropylen oder Poly­ urethan gefertigt werden. Innerhalb des Pumpengehäuses tre­ ten keine erheblichen Querschnittsänderungen und/oder Strö­ mungsrichtungsänderungen auf, welche Verwirbelungen, Scher­ beanspruchungen oder Totwasserzonen verursachen könnten; auch herrscht innerhalb des Pumpengehäuses eine weitgehend einheitliche, vergleichsweise niedrige Blutfördergeschwin­ digkeit. Zur Kontrolle der Blutförderrichtung sind Ventile nicht erforderlich. Das Pumpengehäuse zusammen mit den Kol­ benelementen bildet einen einfach und preiswert fertigbaren Wegwerfartikel, der nach einmaligem Gebrauch verworfen wer­ den kann.

Die Unteransprüche geben Ausführungsarten der Erfindung an.

Das vorgesehene Pumpengehäuse besteht aus einem Hohlkörper, der mit Einlaß und Auslaß versehen ist und der zu einer geschlossenen Schleife geformt ist. Vor­ zugsweise dient als Hohlkörper ein Hohlzylinder, wie etwa ein Rohr oder Schlauch mit kreisförmigem Querschnitt. Das Rohr oder der Schlauch kann aus einem starren, halbstarren oder plastischen Wandmaterial bestehen. Als Wandmaterialen kommen Glas oder Kunststoffe wie Polyethylen, Polypropylen oder Polyurethan in Betracht. Vorzugsweise wird ein anti­ hämolytisches Rohrmaterial ausgewählt, oder ein herkömm­ liches Rohrmaterial wird auf seiner Innenfläche mit einer anti-hämolytischen Beschichtung versehen.

Der das Pumpengehäuse bildende Hohlkörper ist zu einer geschlossenen Schleife geformt, in welcher die Kolbenele­ mente fortlaufend innerhalb des Hohlkörpers vom Einlaß bis zum Auslaß und erneut weiter bis zum Einlaß und zum Auslaß usw. umlaufen können. Diese Schleife muß nicht notwendiger­ weise kreisringförmig geformt sein; alternativ könnte eine ovale oder elypsenförmige Schleife vorgesehen sein, bei­ spielsweise wenn lediglich längs eines Hohlkörperabschnittes ein zwangsweiser Antrieb der Kolbenelemente erfolgen soll. Vorzugsweise ist der Hohlkörper jedoch zu einer kreisring­ förmigen Schleife geformt. Innerhalb einer kreisringförmigen Schleife kann besonders einfach ein Rotationsantrieb vorge­ sehen werden, der Permanentmagnete oder Elektromagnete längs des gesamten Ringumfanges des Hohlkörpers verstellt.

An dem zu einer geschlossenen Schleife geformten Hohlkörper ist je ein Einlaß zum Eintritt des Blutes sowie ein Auslaß zum Austritt des Blutes angeformt. Bei diesem Einlaß kann es sich um ein gerades Rohrstück handeln, das eine Einlaß­ bohrung begrenzt, die möglichst gleitend oder streifend in den Innenraum des ringförmigen Hohlkörpers eintritt. In gleicher Weise kann es sich bei dem Auslaß um ein gerades Rohrstück handeln, das eine Auslaßbohrung begrenzt, die möglichst gleitend oder streifend aus dem Innenraum des Hohlkörpers austritt. Beispielsweise kann der so gebildete Einlaßstutzen von oberhalb in die Ringebene eintreten, und der so gebildete Auslaßstutzen kann aus der Ringebene nach unten austreten. Typischerweise ist der Innendurchmesser der Einlaßbohrung und der Auslaßbohrung je kleiner als der Durchmesser der Kolbenelemente, um einen Eintritt der Kol­ benelemente in die Einlaßbohrung und in die Auslaßbohrung zu verhindern. Einlaß und Auslaß sind möglichst benachbart zueinander, jedoch in einem solchen Abstand zueinander ange­ ordnet, daß zwischen Einlaß und Auslaß die Haltezone ausge­ bildet werden kann.

Am Einlaß kann ein herkömmlicher Schlauch angeschlossen werden, durch dessen Bohrung des zu fördernde Blut heran­ geschafft wird, und an dem Auslaß kann ein herkömmlicher Schlauch angeschlossen werden, durch dessen Bohrung das geförderte Blut zu einer Dialysevorrichtung oder zu einer Herz-Lungen-Maschine oder dgl. transportiert wird. Inner­ halb des Hohlkörpers wird das Blut längs einer Förderrich­ tung gefördert, die vom Einlaß zum Auslaß führt.

Die Förderung des Blutes besorgen Kolbenelemente, die be­ rührungsfrei mit Hilfe magnetischer Koppelung durch den Innenraum des Hohlkörpers bewegt werden. Diese Kolbenele­ mente bestehen aus oder enthalten ein magnetisch anspre­ chendes Material wie etwa Weicheisen oder Kobalt oder ein permanentmagnetisches Material beispielsweise aus Seltenen Erd-Elementen mit besonders hoher Koerzitivkraft. Die mit Hilfe der magnetischen Koppelung angetriebenen Kolbenelemen­ te transportieren das Blut zwangsweise durch den Innenraum des Hohlkörpers. Hierzu sollen die Kolbenelemente mit mög­ lichst geringer Reibung innerhalb des Hohlkörpers verschieb­ lich sein und andererseits dessen Querschnitt im wesentli­ chen ausfüllen, um eine gute, vorhersagbare Förderleistung zu gewährleisten. Die Kolbenelemente können stabförmige Körper aus Weichplastik sein, in welchen pulverförmiges Material aus magnetisch ansprechendem Werkstoff dispergiert ist. Alternativ können die Kolbenelemente flexible, im we­ sentlichen kugelförmige Körper sein, die eine magnetisch an­ sprechende Flüssigkeit enthalten, die in einer undurch­ lässigen Außenhaut aus Kunststoff eingeschlossen ist. Weiterhin kann es sich bei diesen Kolbenelementen um kugelförmige Körper aus Weicheisen, Stahl, Kobalt oder aus einem Permanentmagnetmaterial mit hoher Koerzitiv­ kraft, wie etwa Seltenen Erd-Materialien handeln. Zusätz­ lich können solche Kugeln mit einer biokompatiblen, ins­ besondere anti-hämolytischen Beschichtung, beispielsweise aus pyrolytischem Kohlenstoff versehen sein. Vorzugsweise haben solche Kugeln zusätzlich eine polierte Oberfläche. Solche kugelförmigen Körper werden besonders bevorzugt, weil eine Verkantung oder Verklemmung während des zwangs­ weisen Transportes durch den Hohlkörper-Innenraum ausge­ schlossen ist.

Während des Betriebs der Blutpumpe wird stets ein Kolben­ element in der Haltezone festgehalten, um den Auslaß vom Einlaß zu trennen und so eine unerwünschte Blutströmung zwischen Auslaß und Einlaß zu verhindern. Folglich sind innerhalb des Hohlkörpers wenigstens zwei Kolbenelemente vorhanden. Vorzugsweise sind drei, vier oder fünf Kolben­ elemente vorgesehen. Beispielsweise können gleichzeitig zwei Kolbenelemente mit Hilfe einer stabförmigen, rotatorisch angetriebene Anordnung innerhalb des Hohlkörpers verstellt werden, die an beiden Stabenden je einen Permanentmagneten oder Elektromagneten aufweist. Alternativ können gleichzei­ tig drei Kolbenelemente mit Hilfe einer sternförmigen Anord­ nung verstellt werden, die in einem Winkel von je 120° je einen Permanentmagneten oder Elektromagneten aufweist. Nach einer weiteren Alternative können gleichzeitig vier Kolben­ elemente mit Hilfe einer kreuzweisen Anordnung verstellt werden, die in einem Winkel von 90° je einen Permanentmagne­ ten oder Elektromagneten aufweist.

Diese Anordnungen werden von einem rotierenden Antrieb so angetrieben, daß die Permanentmagnete oder Elektromagnete in engem Abstand an der Wand des Hohlkörpers vorbeilaufen. Vorzugsweise ist als rotierender Antrieb ein Elektromotor vorgesehen. Besonders bevorzugt ist ein elektrischer Schrittmotor, weil damit auch bei niedrigen Umdrehungsge­ schwindigkeiten die Umdrehungsgeschwindigkeit und damit die Position der Magnete exakt steuerbar ist.

Im Zwischenraum zwischen Einlaß und Auslaß ist eine gezielt desaktivierbare Haltezone ausgebildet, die - während ihrer Aktivierung - ein Kolbenelement festhält, während der An­ trieb das oder die andere(n) Kolbenelement(e) durch den Hohlkörper bewegt. Das festgehaltene Kolbenelement trennt den Auslaß vom Einlaß und verhindert so eine unerwünschte Blutströmung vom Auslaß zum Einlaß. Während einer Desakti­ vierung der Haltezone wird das bislang in der Haltezone festgehaltene Kolbenelement freigegeben und durch ein neu ankommendes Kolbenelement ersetzt, das nunmehr durch erneute Aktivierung der Haltezone festgehalten wird. Sofern der Hohlkörper aus einem elastisch federnden Material be­ steht, kann das gezielte Festhalten eines Kolbenelementes durch elastische Verformung eines Hohlkörper-Wandabschnittes in der Haltezone bewirkt werden, die eine Klemmwirkung auf das Kolbenelement ausübt. Alternativ und vorzugsweise er­ folgt das gezielte Festhalten eines Kolbenelementes in der Haltezone mit Hilfe eines elektromagnetischen Feldes, das durch Ansteuern einer mit einem Eisenkern versehenen elek­ trischen Spule erzeugt wird. Es ist auch möglich, in der Haltezone benachbart nebeneinander zwei unabhängig vonein­ ander ansteuerbare elektromagnetische Spulen vorzusehen. Die - bezüglich der Förderrichtung - stromabwärts angeord­ nete Spule ist aktiviert, um ein Kolbenelement in der Halte­ zone festzuhalten, während das oder die andere(n) Kolben­ element(e) innerhalb des Hohlkörpers umlaufen und Blut transportieren. Nähert sich ein umlaufendes Kolbenelement der Haltezone, so wird die zweite, stromaufwärts gelegene Spule zusätzlich aktiviert, um dieses neue Kolbenelement festzuhalten. Erst nachdem die Anwesenheit eines Kolbenele­ mentes in der stromaufwärts gelegenen Spule erfaßt ist, wird die andere, stromabwärts gelegene Spule desaktiviert, und das davon festgehaltene Kolbenelement freigegeben. An­ schließend wird die stromabwärts gelegene Spule erneut aktiviert und danach die stromaufwärts gelegene Spule des­ aktiviert, um das in der Haltezone befindliche Kolbenelement aus der stromaufwärts gelegenen Spule freizugeben und in der stromabwärts angeordneten Spule festzuhalten. Mit einer sol­ chen Haltezone, die mit zwei, unabhängig ansteuerbaren elek­ tromagnetischen Spulen ausgerüstet ist, kann sicher ein Aus­ tausch eines neu ankommenden Kolbenelementes gegen ein bis­ her festgehaltenes Kolbenelement durchgeführt werden. Zu­ sätzlich können Sensoren vorhanden sein, welche das Ankommen eines neuen Kolbenelementes erfassen und die Spule(n) ent­ sprechend ansteuern. Als solche Sensoren können beispiels­ weise Hall-Elemente oder Reed-Kontakte oder Induktivitäts­ änderungen erfassende Sensoren vorgesehen werden.

Vorzugsweise ist der Hohlkörper zusammen mit den darin ver­ schieblich angeordneten Kolbenelementen als ein zum einmali­ gen Gebrauch konzipierter Wegwerfartikel ausgebildet, der leicht in die weitere Pumpenvorrichtung eingesetzt und aus dieser entnommen werden kann. Der einfache Aufbau des Hohl­ körpers ermöglicht geringe Gestehungskosten.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung im einzelnen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert; die letzteren zeigen:

Fig. 1 anhand einer Schemazeichnung den grundsätz­ lichen Aufbau der Blut­ pumpe;

Fig. 2 anhand einer weiteren Schemazeichnung eine erste Ausführungsform der Blutpumpe mit kreis­ ringförmiger Anordnung des Pumpengehäuses und drei im Pumpengehäuse umlaufenden Kolbenele­ menten;

Fig. 3 eine Schemazeichnung einer zweiten Ausführungs­ form der Blutpumpe, die mit vier Kolbenelemen­ ten ausgerüstet ist;

Fig. 4 eine Schemazeichnung einer dritten Ausführungs­ form der Blutpumpe, die mit einem doppelwandi­ gen Pumpengehäuse und mit fünf Kolbenelementen ausgerüstet ist; und

Fig. 5 einen Ausschnitt des Pumpengehäuses mit Einlaß und Auslaß und einer Haltezone mit zwei elek­ tromagnetischen Spulen.

Die Schemazeichnung nach Fig. 1 verdeutlicht die wesent­ lichen Bestandteile einer erfindungsgemäßen Blutpumpe und deren Zuordnung. Ein als geschlossene Schleife ausgebilde­ ter Hohlkörper 1 bildet ein Pumpengehäuse 2. In diesem Falle hat die geschlossene Schleife die Gestalt eines Ovals. Das Pumpengehäuse ist mit einem Einlaß 3 und einem Auslaß 5 versehen. Innerhalb des Hohlkörpers 1 sind wenigstens zwei Kolbenelemente 7 und 7' verschieblich angeordnet, welche den Hohlkörperquerschnitt im wesentlichen ausfüllen. Jedes Kolbenelement 7, 7' enthält oder besteht aus magnetisch an­ sprechendem Material. Beispielsweise können die Kolbenele­ mente 7, 7' eine im wesentlichen stabförmige Gestalt haben und aus einer Matrix aus Weichplastik bestehen, in der pul­ verförmiges Magnetmaterial 8 hoher Koerzitivkraft disper­ giert ist. Außerhalb des Pumpengehäuses 2 befindet sich ein Antrieb 10, der einen Permanentmagneten 11 wenigstens eine Strecke weit benachbart und längs des Hohlkörpers 1 in Rich­ tung des Pfeiles A verstellen kann. Bei einer solchen Ver­ stellung des Permanentmagneten 11 wird über magnetische Koppelung das Kolbenelement 7 entsprechend innerhalb des Hohlkörpers 1 in der Förderrichtung gemäß Pfeil B verstellt.

Der Einlaß 3 ist an eine - nicht dargestellte - Blutquelle angeschlossen. Der Auslaß 5 ist an eine - nicht dargestell­ te - Einrichtung angeschlossen, der Blut zugeführt werden soll. Nachdem durch Ansaugen oder dergleichen im Einlaßbe­ reich eine Blutsäule innerhalb des Hohlkörpers 1 ausgebil­ det worden ist, bewirkt eine vom Antrieb 10 hervorgerufene Verstellung des Kolbenelementes 7 innerhalb des Hohlkörpers 1 eine Förderung der Blutsäule in Förderrichtung B auf den Auslaß 5 zu.

Zwischen Einlaß 3 und Auslaß 5 ist eine Haltezone 20 ausge­ bildet, die mit einer elektromagnetischen Spule 21 versehen ist. Eine Aktivierung dieser Spule 21 erzeugt ein elektro­ magnetisches Feld, das ein zweites Kolbenelement 7' über magnetische Koppelung im Bereich der Haltezone 20 innerhalb des Hohlkörpers 1 festzuhalten vermag. Ersichtlich trennt das in der Haltezone 20 festgehaltene zweite Kolbenelement 7' den Auslaß 5 vom Einlaß 3 und verhindert so eine uner­ wünschte Blutströmung vom Auslaß 5 zum Einlaß 3.

Nachdem das erste Kolbenelement 7 vom Antrieb 10 oder vom geförderten Blutstrom in den Bereich der Haltezone 20 trans­ portiert worden ist, wird die Spule 21 desaktiviert. Das dort festgehaltene zweite Kolbenelement 7' kann die Haltezo­ ne verlassen und gelangt in den Wirkbereich des Antriebs 10. Durch erneute Aktivierung der Spule 21 wird das neu ange­ kommene erste Kolbenelement 7 in der Haltezone 20 festge­ halten und trennt dort den Auslaß 5 vom Einlaß 3. Das ge­ förderte Blut kann lediglich durch den Auslaß 5 austreten.

Der Hohlkörper 1 mit den darin befindlichen Kolbenelementen 7, 7' bildet ein eigenständiges Bauteil, das leicht in die weitere, den Antrieb 10 und die Haltezone 20 verwirklichende Pumpenvorrichtung eingesetzt und nach Gebrauch aus dieser leicht entfernt werden kann. Der Hohlkörper 1 mit den Kol­ benelementen 7, 7' ist als preiswerter Wegwerfartikel konzi­ piert, der nach einmaligem Gebrauch verworfen werden soll.

Die Fig. 2 zeigt eine praktische Ausgestaltung einer Blut­ pumpe gemäß dem Schema nach Fig. 1. Der Hohlkörper 1 bil­ det hier eine geschlossene Schleife in Form eines Kreis­ ringes. Dieser Hohlkörper 1 besteht aus einem zylindrischen Rohr mit kreisförmigen Querschnitt. Als Rohrmaterial kommen Glas und starre oder halbstarre oder mäßig plastische orga­ nische Kunststoffe wie Polyethylen, Polypropylen und Poly­ urethan in Betracht. Vom Hohlkörper 1 steht je - im wesent­ lichen innerhalb der Ringebene - ein Einlaß 3 und ein Aus­ laß 5 ab. Alternativ zu der dargestellten Ausführungsform könnte der Einlaß 3 tangential aus dem Kreisring abzweigen und ansonsten parallel und oberhalb der Ringebene verlaufen, während der Auslaß ebenfalls tangential aus dem Kreisring abzweigt und ansonsten parallel und unterhalb der Ringebene verläuft. Der Einlaß 3 begrenzt eine Einlaßbohrung und der Auslaß 5 begrenzt eine Auslaßbohrung, die je einen kleineren Bohrungsdurchmesser aufweisen, als der Hohlkörperquer­ schnitt.

Innerhalb des Hohlkörpers 1 befinden sich drei als Kolben­ elemente dienende Stahlkugeln 9, 9' und 9", deren Kugel­ durchmesser den Hohlzylinder-Innenquerschnitt im wesentli­ chen ausfüllt, die jedoch innerhalb des Hohlkörpers 1 ver­ schieblich sind. Bei einer berührungsfrei über magnetische Koppelung erfolgenden Verstellung sind diese Stahlkugeln 9, 9' und 9" geeignet, Blut aus dem Einlaß 3 anzusaugen, durch den als Pumpengehäuse 2 dienenden Hohlkörper 1 hindurch zu fördern und am Auslaß 5 auszutragen.

Als Antrieb zur Verstellung der Stahlkugeln 9, 9', 9" dient ein elektrischer Schrittmotor 12, der einen Stab 13 rotie­ ren läßt, an dessen Enden je ein Elektromagnet 14, 14' an­ gebracht ist. Eine Erregung der Spulen der Elektromagnete 14, 14' erfolgt über die Stromversorgung des Motors 12. Eine Aktivierung des Schrittmotors 12 läßt diese Elektromagnete 14, 14' längs und in engem Abstand zum Innenumfang der Kreisringschleife des Hohlkörpers 1 wandern. Über magneti­ sche Koppelung nimmt jeder Elektromagnet 14, 14' je eine Stahlkugel 9, 9" mit und bewegt diese in Förderrichtung B durch den Innenraum des Hohlkörpers 1.

Solange die elektromagnetische Spule 21 aktiviert ist, wird eine weitere Stahlkugel 9' in der Haltezone 20 festgehalten und trennt dort den Auslaß 5 vom Einlaß 3. Nachdem die vom Elektromagneten 14 geführte Stahlkugel 9 den Bereich der Haltezone 20 erreicht hat, wird die elektromagnetische Spule 21 kurzfristig desaktiviert, wodurch die ursprünglich fest­ gehaltene Stahlkugel 9' durch die neu angekommene Stahlkugel 9 ersetzt wird. Eine erneute Aktivierung der elektromagneti­ schen Spule 21 hält diese Stahlkugel 9 erneut in der Halte­ zone 20 fest, während der Magnet 14' nunmehr die Stahlkugel 9' durch den Innenraum des Hohlkörpers 1 bewegt.

Die Ausgestaltung gemäß Fig. 3 entspricht im wesentlichen der Ausführungsform nach Fig. 2. Abweichend läßt der Schrittmotor 12 eine sternförmige Anordnung 15 rotieren, an deren Enden je ein Permanentmagnet 19 hoher Koerzitiv­ kraft befestigt ist. Die Haltezone 20 ist mit zwei elektro­ magnetischen Spulen 21 und 22 ausgerüstet, deren Funktion nachstehend mit Bezugnahme auf Fig. 5 erläutert wird.

Die Ausgestaltung gemäß Fig. 4 entspricht im wesentlichen der Ausführungsform nach Fig. 2. Abweichend läßt der Schrittmotor 12 eine kreuzförmige Anordnung 16 aus zwei Stäben 17 und 18 rotieren, an deren Stabenden je ein Per­ manentmagnet 19 hoher Koerzitivkraft befestigt ist. In diesem Falle sind innerhalb des Hohlkörpers 1 fünf Stahl­ kugeln 9 angeordnet, die je als blutförderndes Kolbenelement dienen. Jeder Permanentmagnet 19 ist geeignet, über magne­ tische Koppelung eine Stahlkugel 9 durch den Innenraum des Hohlkörpers 1 zu bewegen. In diesem Falle ist der Hohlkörper 1 mit einer Doppelmantelanordnung 4 versehen, und durch den Mantelspalt kann eine thermostatisierte Flüssigkeit geführt werden, um das durch das Pumpengehäuse 2 geförderte Blut konstant auf einer gewünschten Temperatur zu halten.

Die Fig. 5 zeigt in einer schematischen, ausschnittsweisen Darstellung Einzelheiten einer bevorzugten Ausführungsform der Haltezone 20. In diesem Falle sind zwei elektromagneti­ sche Spulen 21 und 22 im Bereiche der Haltezone 20 ange­ ordnet. Jede Spule 21, 22 besteht aus einer Wicklung und einem Eisenkern, der das erzeugte elektromagnetische Feld verstärkt. Nach Aktivierung kann jede Spule 21, 22 ein Kolbenelement 7', insbesondere eine Stahlkugel 9' im Bereich der Haltezone 20 festhalten. Zusätzlich ist wenigstens ein Sensor 23 vorhanden, welcher das Eintreffen eines umlaufen­ den Kolbenelementes 7, bzw. einer umlaufenden Stahlkugel 9 in der Haltezone 20 erfaßt. Bei diesem Sensor 23 kann es sich um ein Hall-Element, um einen Reed-Kontakt oder um einen Induktivitätsänderungen im Querschnitt des Hohlkörpers 1 erfassenden Sensor handeln. Das vom Sensor 23 erzeugte Signal wird zur Ansteuerung der elektromagnetischen Spulen 21 und 22 verwendet.

Im typischen Betrieb ist die stromabwärts gelegene Spule 21 aktiviert, hält ein Kolbenelement 7' bzw. eine Stahlkugel 9' im Bereich der Haltezone 20 fest und trennt damit den Aus­ laß 5 vom Einlaß 3. Der Sensor 23 erfaßt das Eintreffen eines neu ankommenden Kolbenelementes 7 bzw. einer neu an­ kommenden Stahlkugel 9 und aktiviert die stromaufwärts ge­ legene Spule 22, welche daraufhin zusätzlich das neu ankom­ mende Kolbenelement 7 bzw. die neu ankommende Stahlkugel 9 in der Haltezone 20 festhält. Nachdem ein solches Festhalten eines zweiten Kolbenelementes 7, bzw. einer zweiten Stahl­ kugel 9 innerhalb der Haltezone 20 erfolgt und erfaßt ist, wird die stromabwärts gelegene elektromagnetische Spule 21 desaktiviert, um das davon festgehaltene Kolbenelement 7' bzw. die davon festgehaltene Stahlkugel 9' freizugeben, dass die daraufhin vom Antrieb 10 bzw. 12 zwangsweise durch den Hohlkörper 1 geführt werden, um Blut in Richtung Auslaß 5 zu fördern. Anschließend wird erneut die stromabwärts ge­ legene Spule 21 aktiviert und die stromaufwärts gelegene Spule 22 desaktiviert, um das neu angekommene Kolbenelement 7 bzw. die neu angekommene Stahlkugel 9 mit Hilfe der strom­ abwärts gelegenen elektromagnetischen Spule 21 im Bereich der Haltezone 20 festzuhalten. Ein solcher Austausch eines vorher festgehaltenen Kolbenelementes 7' bzw. einer vorher festgehaltenen Stahlkugel 9' gegen ein neu ankommendes Kolbenelement 7 bzw. gegen eine neu ankommende Stahlkugel 9 wird bei jedem neuen Eintreffen eines Kolbenelemente 7, bzw. einer Stahlkugel 9 wiederholt.

Der als Pumpengehäuse 2 dienende Hohlkörper 1, der in seinem Innenraum mehrere, verschieblich angeordnete, als Blutför­ derelement dienende Kolbenelemente 7, 9 enthält, ist als ein zum einmaligen Gebrauch konzipierter Wegwerfartikel ausge­ bildet, der leicht in eine restliche Pumpenvorrichtung ein­ gebaut und aus dieser ausgebaut werden kann, welche den An­ trieb 10, 12 und die Einrichtungen der Haltezone 20 enthält. Ersichtlich ist der Platzbedarf und der Kostenaufwand für den Hohlkörper 1 vergleichbar mit dem entsprechenden Aufwand für den auswechselbaren Schlauch einer Rollerpumpe.

Claims (16)

1. Extrakorporale Blutpumpe, mit

• 1. einem Pumpengehäuse, das mit einem Einlaß mit Ein­ laßbohrung und mit einem benachbart, jedoch im Abstand dazu angeordneten Auslaß mit Auslaßboh­ rung versehen ist,
• 2. einem im Pumpengehäuse umlaufenden Blutförderele­ ment, das Blut vom Einlaß durch das Pumpengehäuse zum Auslaß transportiert, und mit
• 3. einem außerhalb des Pumpengehäuses befindlichen Antrieb, dessen Bewegung mit Hilfe magnetischer Koppelung auf das Blutförderelement übertragen wird,

dadurch gekennzeichnet, daß
das Pumpengehäuse (2) ein Hohlkörper (1) ist, der eine geschlossene Schleife bildet;
das Blutförderelement wenigstens zwei voneinander unab­ hängige, innerhalb des Hohlkörpers (1) verschiebliche und dessen Querschnitt im wesentlichen ausfüllende Kol­ benelemente (7, 7'; 9, 9', 9") aufweist;
im Zwischenraum zwischen Einlaß (3) und Auslaß (5) eine desaktivierbare Haltezone (20) ausgebildet ist, die während ihrer Aktivierung - ein Kolbenelement (7', 9') festhält, während der Antrieb (10, 12) das oder die andere(n) Kolbenelement(e) (7; 9, 9") durch den Hohl­ körper (1) bewegt; und
während einer Desaktivierung der Haltezone (20) das bis­ lang festgehaltene Kolbenelement (7'; 9') freigegeben und durch ein neu ankommendes Kolbenelement (7; 9) er­ setzt wird, das nunmehr durch erneute Aktivierung der Haltezone (20) festgehalten wird.

2. Blutpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (1) einen Hohlzylinder mit kreisförmigem Querschnitt bildet.

3. Blutpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder ein Rohr ist, das aus Glas oder aus einem biokompatiblen Kunststoff wie etwa Polyethylen, Polypropylen, Polyurethan besteht.

4. Blutpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder eine Doppelmantelanordnung (4) auf­ weist, durch deren Mantelspalt eine thermostatisierte Flüssigkeit führbar ist.

5. Blutpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (1) zu der geschlossenen Schleife in Farm eines Kreisringes geformt ist.

6. Blutpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenelemente stabförmige Körper (7) aus Weichpla­ stik sind, in deren Matrix ein pulverförmiges Permanent­ magnetmaterial (8) hoher Koerzitivkraft dispergiert ist.

7. Blutpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenelemente plastische, kugel­ förmige Körper sind, die eine magnetisch ansprechende Flüssigkeit innerhalb einer undurchlässigen Außenhülle enthalten.

8. Blutpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenelemente kugelförmige Körper (9, 9', 9") aus Weicheisen, Stahl, Kobalt oder Seltenen Erdelementen sind.

9. Blutpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelförmigen Körper (9, 9, 9") mit einer biokom­ patiblen, insbesondere antihämolytischen Beschich­ tung versehen sind.

10. Blutpumpe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelförmigen Körper (9, 9', 9") eine polierte Oberfläche aufweisen.

11. Blutpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Hohlkörpers (1) drei, vier oder fünf Kolbenelemente (7, 7'; 9, 9', 9") verschieblich ange­ ordnet sind.

12. Blutpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb einen elektrischen Schrittmotor (12) auf­ weist, der eine stabförmige Anordnung (13) oder eine sternförmige Anordnung (15) oder eine kreuzförmige An­ ordnung (16) antreibt, an deren Enden je ein Elektro­ magnet (14, 14') oder ein Permanentmagnet (19) angeord­ net ist.

13. Blutpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der Haltezone (20) ein Kolbenelement (7'; 9') mit Hilfe eines elektromagnetischen Feldes festgehalten wird, das durch Erregung einer elektromagnetischen Spule (21, 22) erzeugt wird.

14. Blutpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltezone (20) mit zwei, unabhängig voneinander an­ steuerbaren elektromagnetischen Spulen (21, 22) ausge­ rüstet ist.

15. Blutpumpe nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltezone (20) wenigstens ein Sensor (23) zugeord­ net ist, welcher die Anwesenheit eines Kolbenelementes (7'; 9') in der Haltezone (20) und/oder das Ankommen eines neuen Kolbenelementes (7; 9) an der Haltezone (20) erfaßt.

16. Blutpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (1) zusammen mit den darin verschieblich angeordneten Kolbenelementen (7, 7'; 9, 9', 9") als ein zum einmaligen Gebrauch konzipierter Wegwerfartikel ausgebildet ist, der leicht in die weitere Pumpenvor­ richtung eingesetzt und aus dieser entnommen werden kann.