DE4105278C2 - Blutpumpe als Kreiselpumpe - Google Patents

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.