DE4105278C2 - Blutpumpe als Kreiselpumpe - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Blutpumpe als Kreiselpumpe,
mit einem im Pumpenraum rotierenden Flügelrad, welches
das Blut von einem Einlaß zu einem Auslaß befördert,
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei Kreiselpumpen, die einen Rotor mit Flügelrad auf
weisen, kommt ein Teil des Fördermediums mit lagern
oder Dichtungen in Berührung. Werden solche Kreiselpum
pen als Blutpumpe zum Fördern von Blut eines Patienten
eingesetzt, so kann die Berührung des Blutes mit Lagern
oder Wellendichtungen zu Blutschädigungen führen, indem
Blutzellen zerstört werden oder Fremdmaterialien von
Lagern oder Dichtungen in das Blut hineingelangen.
Ferner können durch lokale Temperaturerhöhungen oder
Totwassergebiete Thromben im Dichtungsbereich auf
treten, die zu Funktionsstörungen an der Blutpumpe und
zur Gefährdung des Patienten führen.
Aus WO 85/01436 ist eine Blutpumpe nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 bekannt, bei der entlang der das
Flügelrad tragenden Welle ein kontinuierlicher Strom
aus einem blutkompatiblen Reinigungsfluid fließt, der
am Wellenende in den Pumpenraum einmündet. Das Reini
gungsfluid hält Verunreinigungen vom Blut fern und
spült den die Welle umgebenden Ringspalt. Nachteilig
ist, daß das Reinigungsfluid in das Blut gelangt und
daß somit dem Blut notwendigerweise Fremdstoffe zuge
führt werden. Ähnliche hydraulische Absperrungen sind
in dem Patent US 4 135 253 und in WO 90/15640 be
schrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Blut
pumpe zu schaffen, bei der keine reibenden Teile vor
handen sind, die mit dem Blut in Berührung kommen kön
nen, und bei dem die Möglichkeit des Eindringens von
fremdem Fluid in das Blut auf ein Mindestmaß verringert
ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit dem Gegenstand des
Patentanspruchs 1.
Danach ist eine Sensoreinrichtung vorgesehen,
die die Grenze zwischen Verdrängungsfluid und Blut in
dem Spaltsystem feststellt und die die Fluidquelle der
art regelt, daß die Grenze stets im Bereich der Sen
soreinrichtung verbleibt. Auf diese Weise wird durch
Zuführen oder Abführen von Verdrängungsfluid sicherge
stellt, daß das Blut innerhalb des Spaltsystems bis zu
einer genau definierten Stelle vordringt. Diese Phasen
grenze kommt nur an sehr kleinen Berührungsflächen in
nerhalb des Spaltsystems mit dem Blut in Kontakt, so
daß die Gefahr des Eindringens von Fremdstoffen in das
Blut sehr gering ist. Dabei ist zu berücksichtigen, daß
die Phasengrenze stationär ist und daß an der Grenze
zwischen Blut und Verdrängungsfluid praktisch keine
radialen Bewegungen stattfinden. Dennoch sollte das
Verdrängungsfluid blutkompatibel sein. Als Ver
drängungsfluid eignen sich Flüssigkeiten oder Gase,
z. B. Kochsalzlösung, Kohlendioxid oder Helium. Das Blut
kommt nur mit solchen Wänden in Berührung, die nicht in
Reibkontakt mit irgendeiner Stelle stehen, so daß keine
Blutschädigungen durch Scherbeanspruchungen des Blutes
oder Eintragen von Fremdkörpern in das Blut zu be
fürchten sind. Es erfolgt auch keine ständige Strömung
des Verdrängungsfluids und insbesondere kein ständiges
Eintragen eines Fremdfluids in das Blut.
Ausführungsarten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die beanspruchte Blutpumpe eignet sich besonders
als Einmalartikel, der nach Gebrauch entsorgt wird. Das
Pumpengehäuse ist, mit Ausnahme der Anschlüsse für Blut
und für das Verdrängungsfluid, vollständig gekapselt.
Der Antrieb des Rotors erfolgt von außen durch magne
tische Kopplung. Auf diese Weise kann die Blutpumpe
ohne die zugehörige Antriebsvorrichtung als sehr
kostengünstiger Einmalartikel hergestellt werden, der
nur aus dem Pumpengehäuse, dem darin enthaltenen Rotor
mit Flügelrad und der Drehlagereinrichtung besteht. Der
Rotorkörper enthält die für die Antriebskopplung er
forderlichen Magnete.
Die Drehlagereinrichtung befindet sich im Innern eines
Rotors in einem Hohlraum, der dem Flügelrad abgewandt
ist. Dieser Hohlraum kann durch eine Dichtung gegenüber
dem in ihn eindringenden gehäusefesten Schaft, der den
Rotor trägt, abgedichtet sein. Die Dichtung befindet
sich ebenfalls in dem durch das Verdrängungsfluid vor
dem Blut geschützten Bereich.
Die Erfindung ist bei jeder Art von Kreiselpumpen an
wendbar, nämlich bei Radial-, Axial- oder Diagonal
pumpen.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die einzige
Figur der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfin
dung näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt einen schematischen Längsschnitt
durch die Blutpumpe.
Die dargestellte Blutpumpe weist ein geschlossenes
Pumpengehäuse 10 auf, das im wesentlichen zylindrisch
ist und an einem Ende einen axialen Einlaß 11 hat. Der
Einlaß 11 führt in den Pumpenraum 12 hinein, von dem
radial der Auslaß 13 abgeht. In dem Pumpenraum 12 be
findet sich das Flügelrad 14, das Bestandteil des
Rotors 15 ist, welcher im Pumpengehäuse drehbar ge
lagert ist. Der Rotor 15 wird von einem Schaft 16 ge
tragen, der am Pumpengehäuse 10 fest angebracht ist und
in das Gehäuseinnere hineinragt. Der Schaft 16 trägt
die Drehlagereinrichtung 17, die aus Kugellagern oder
einem Gleitlager besteht und in einem Hohlraum 18 des
Rotors 15 angeordnet. Der Hohlraum 18 ist ein Sackloch,
das nur zur Rückseite des Rotors 15 hin offen ist, also
zu derjenigen Seite, die dem Einlaß 11 und dem Flügel
rad 14 abgewandt ist. Der Hohlraum 18 ist dort durch
einen Ring 19, die eine Dichtung 20 enthält, verschlos
sen. Die Dichtung 20 bewirkt die Abdichtung des Hohl
raums 18 gegen den Durchgang des Schafts 16.
Um den Umfang des Rotors 15 erstreckt sich das Spalt
system 21, das aus dem Zwischenraum zwischen dem Rotor
umfang und der Innenwand des Pumpengehäuses 10 besteht.
Dieses Spaltsystem 21, das mit dem Pumpenraum 12 in
Verbindung steht, umgibt den Rotor 15 allseitig. Nur
der Schaft 16 überbrückt an einer Stelle dieses Spalt
system. Das Spaltsystem 21 bildet am Umfang des Rotors
einen mäanderförmigen Weg, der dadurch entsteht, daß
der Rotor 15 einen radial abstehenden Flansch 22 auf
weist, der in eine innere Nut 23 des Pumpengehäuses
eintaucht. Das Spaltsystem 21 verläuft um den Flansch
22 herum zum Pumpenraum 12.
An der dem Flügelrad 14 abgewandten Rückseite des
Rotors 15 sind in diesen Magnete 24 eingelassen. Der
Antrieb des Rotors 15 erfolgt durch den externen Rota
tionsantrieb 26, der Magnete 27 aufweist und von einem
(nicht dargestellten) Motor gedreht wird. Die Magnete
27 ziehen bei ihrem Umlauf die Magnete 24 mit und be
wirken dadurch eine magnetische Kopplung zwischen dem
Rotationsantrieb 26 und dem Rotor 15. Die Wand des
Pumpengehäuses 10 ist für magnetische Felder durch
lässig, d. h. das Pumpengehäuse besteht z. B. aus Kunst
stoff.
Das Spaltsystem 21 weist einen am Pumpengehäuse vorge
sehenen Anschluß 28 auf, der über eine Schlauchleitung
29 mit einer externen Fluidquelle 30 verbunden ist.
Diese Fluidquelle besteht bei dem dargestellten Aus
führungsbeispiel aus einer Spritzenpumpe 31, an welcher
eine Spritze 32 befestigt wird. Der Spritzenkolben wird
von der Spritzenpumpe 31 vorgeschoben (oder zurückge
zogen), während der Spritzenzylinder festgehalten wird.
Auf diese Weise kann Fluid, das sich in der Spritze 32
befindet, in das Spaltsystem 21 eingepumpt oder aus
diesem abgezogen werden.
Im Bereich der Nut 23 befindet sich in der Wand des
Pumpengehäuses 10 ein Sensor 33, der zwischen Blut und
Verdrängungsfluid unterscheiden kann. Das Ausgangs
signal des Sensors 33 wird einem Regler 34 zugeführt,
welcher die Fluidquelle 30 derart steuert, daß sich die
Grenze G zwischen Blut B und Verdrängungsfluid F stets
in Höhe des Sensors 33 befindet.
Die Fluidquelle 30 liefert in das Spaltsystem 21 Ver
drängungsfluid unter Druck. Dieses Verdrängungsfluid
treibt das Blut in dem Spaltsystem so weit nach vorne
(in Richtung auf den Pumpenraum 12), bis sich die
Grenze G auf die Höhe des Sensors 33 einstellt. Wird
die Blutpumpe in Funktion gesetzt, also der Rotor 15
durch den Rotationsantrieb 26 angetrieben, so fördert
die Blutpumpe Blut von dem Einlaß 11 zum Auslaß 13. Der
vordere Bereich des Rotors 15, einschließlich der
Vorderseite des Flansches 22, steht mit dem Blut B in
Berührung, während der rückwärtige Bereich des Rotors
ausschließlich mit dem Verdrängungsfluid F in Berührung
kommt. Die einzigen Teile des Rotors 15, an denen Wand
reibung auftreten kann, sind die Lager der Drehlager
vorrichtung 17 und die Dichtung 20. Von diesen Teilen
wird das Blut durch das Verdrängungsfluid ferngehalten.
Die das Spaltsystem 21 bildenden Spalte haben eine
solche Breite, daß in ihnen keine Blutschädigung durch
Scherbeanspruchungen erfolgen kann, d. h. eine Mindest
breite von etwa 0,5 mm.
Als Verdrängungsfluid kann entweder eine Flüssigkeit
oder ein Gas benutzt werden. Sofern das Verdrängungs
fluid ein Gas ist, sollte dieses ein Gas sein, dessen
Eindringen in das Blut unschädlich ist, z. B. Kohlen
dioxid oder Helium.
Claims (7)
1. Blutpumpe als Kreiselpumpe mit einem Pumpengehäuse
(10), das einen Pumpenraum (12) mit einem Einlaß
(11) und einem Auslaß (13) aufweist, und einem in
dem Pumpenraum (12) rotierenden Flügelrad (14),
das mit einer Drehlagereinrichtung (17) am Pumpen
gehäuse gelagert ist, wobei die Drehlagereinrich
tung (17) von dem Pumpenraum (12) durch ein Spalt
system (21) getrennt ist, das an eine Fluidquelle
(30) angeschlossen ist, die ihm ein Ver
drängungsfluid (F) zuführt,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Spaltsystem (21) mindestens einen die
Grenze (G) zwischen Blut (B) und Verdrängungsfluid
(F) feststellenden Sensor (33) aufweist, der die
Fluidquelle (30) derart regelt, daß die Grenze (G)
im Bereich des Sensors (33) verbleibt.
2. Blutpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Flügelrad (14) mit einem von dem Pumpen
gehäuse (10) umschlossenen Rotor (15) verbunden
ist, der zusammen mit dem Pumpengehäuse (10) das
Spaltsystem (21) bildet.
3. Blutpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sensor (33) im Bereich eines radialen
Zweiges des Spaltsystems (21) angeordnet ist, der
zwischen einer Ringnut (23) des Pumpengehäuses
(10) und einem vom Rotor (15) abstehenden Flansch
(22) gebildet ist.
4. Blutpumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Rotor (15) mit einem außerhalb
des Pumpengehäuses (10) angeordneten Rotations
antrieb (26) durch eine Gehäusewand hindurch mag
netisch gekoppelt ist und daß das Pumpengehäuse
(10), mit Ausnahme der Anschlüsse für Blut und
Verdrängungsfluid, vollständig gekapselt ist.
5. Blutpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß die Drehlagereinrichtung
(17) in einem Hohlraum (18) an der dem Flügelrad
(14) abgewandten Seite des Rotors (15) angeordnet
ist.
6. Blutpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß der die Drehlagerein
richtung (17) enthaltende Hohlraum (18) mit einer
Dichtung (20) gegen eine die Drehlagereinrichtung
(17) tragende Achse (16) abgedichtet ist.
7. Blutpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da
durch gekennzeichnet, daß die Drehlagereinrichtung
(17) auf einer am Pumpengehäuse (10) befestigten
Achse (16) sitzt.
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1991
- 1991-02-20 DE DE4105278A patent/DE4105278C2/de not_active Expired - Fee Related
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