EP0085702A1 - Hermetisch gekapselte zentrifugalpumpe zur schonenden förderung von fluiden - Google Patents

Hermetisch gekapselte zentrifugalpumpe zur schonenden förderung von fluiden

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Publication number
EP0085702A1
EP0085702A1 EP82902637A EP82902637A EP0085702A1 EP 0085702 A1 EP0085702 A1 EP 0085702A1 EP 82902637 A EP82902637 A EP 82902637A EP 82902637 A EP82902637 A EP 82902637A EP 0085702 A1 EP0085702 A1 EP 0085702A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
centrifugal pump
pump according
conveying
drive
pump
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP82902637A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich Baurmeister
Klaus Affeld
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BAURMEISTER, ULRICH, DR.
Original Assignee
BAURMEISTER Ulrich Dr
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 BAURMEISTER Ulrich Dr filed Critical BAURMEISTER Ulrich Dr
Publication of EP0085702A1 publication Critical patent/EP0085702A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D33/00—Non-positive-displacement pumps with other than pure rotation, e.g. of oscillating type
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES 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
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/20—Type thereof
    • A61M60/205—Non-positive displacement blood pumps
    • A61M60/216—Non-positive displacement blood pumps including a rotating member acting on the blood, e.g. impeller
    • A61M60/226—Non-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
    • A61M60/232—Centrifugal pumps
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES 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
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/80—Constructional details other than related to driving
    • A61M60/802—Constructional details other than related to driving of non-positive displacement blood pumps
    • A61M60/818—Bearings
    • A61M60/82—Magnetic bearings
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES 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
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    • A61M60/80—Constructional details other than related to driving
    • A61M60/802—Constructional details other than related to driving of non-positive displacement blood pumps
    • A61M60/827—Sealings between moving parts
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES 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
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/10—Location thereof with respect to the patient's body
    • A61M60/122—Implantable pumps or pumping devices, i.e. the blood being pumped inside the patient's body
    • A61M60/126—Implantable 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
    • A61M60/148—Implantable 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
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES 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
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/40—Details relating to driving
    • A61M60/403—Details relating to driving for non-positive displacement blood pumps
    • A61M60/419—Details 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

Definitions

  • the invention relates to a centrifugal pump (centrifugal pump) of the type specified in the preamble of claim 1 and a method for its production.
  • centrifugal pumps for the gentle delivery of fluids and in particular as blood pumps are well is suitable and has the advantage over a diaphragm pump of a simpler construction, a smaller construction volume, a simpler regulation and / or control and a high operational safety.
  • a suitable design of a centrifugal pump to be used as a blood pump the damage to the delivered blood can be kept very low.
  • the blood centrifugal pump is suitable for being implanted in a living body to support or replace the heart. It is also suitable for replacing the peristaltic pumps that are currently used frequently in medicine, which are mechanically more complex and larger than a centrifugal pump and produce harmful abrasion (spalation) due to the material movement.
  • the known centrifugal pumps contain a rotating conveying element, the rotor, which is mounted outside the pump chamber in one group of centrifugal pumps.
  • the rotor shaft must be guided through the pump housing and sealed against it by a rotary seal.
  • An example of this is the Gleitringdich ⁇ used in the arrangement of US-PS 3,864,055 is processing.
  • Such a mechanical seal is critical because of a 'possible thrombus.
  • the mechanical seal was avoided by a contact-free gap seal which is flushed with a liquid stream of physiological saline solution directed into the pump interior.
  • the rotor In the case of magnetic storage, which is still in a phase of technical development, the rotor must be held in suspension by magnetic fields and driven in such a way that narrow gaps between the rotor and housing are avoided in order to keep the blood cells active not to destroy high shear forces.
  • the invention is therefore based on the object of providing the position for the delivery element of a centrifugal pump of the type mentioned at the outset in a simple manner outside the pump chamber through which the delivery medium flows and hermetically sealing the inside of the pump to the drive while avoiding a rotary seal.
  • a centrifugal pump is to be created which meets the special requirements for a blood pump and which is therefore suitable as a cardiac support system or cardiac replacement.
  • the primary purpose of the centrifugal pump according to the invention is to replace or support the diseased heart of a living body
  • the centrifugal pump which can produce both a continuous flow and a physiologically better tolerated pulsating blood flow, is also suitable during the operation to pump blood on an open heart or in dialysis treatment in an extracorporeal circuit.
  • the advantages achieved with the invention consist in particular in the following achieved properties: 1.
  • the simple mechanical mounting of the conveying element means that complex magnetic mounting can be avoided and the gap thickness between the conveying element and the inner wall of the pump is a variable which is independent of the bearing and which can be optimized with regard to low blood damage and good pump efficiency.
  • the hermetic seal reduces the risk of thrombus formation if the pump shape is hemodynamically designed and appropriate blood-compatible materials are selected.
  • the pump can be simplified to such an extent that only a single rotating part exists in the pump and drive, which can be driven, for example, by a rotating magnetic field, without this magnetic field also having to take over the bearing forces at the same time.
  • OMPI 6 The small size, the good efficiency and the possibility of a seamless and gap-free coherent inner lining made of blood-compatible material improves the suitability of the centrifugal pump as an implantable blood pump. This is particularly the case when the pump, as described with the aid of an exemplary embodiment, is coupled to a rotatably mounted permanent magnet, is implanted under the skin and the permanent magnet is driven by means of a magnetic field rotating outside the body.
  • the invention is based on the knowledge that a rotary seal can be avoided in a centrifugal pump arrangement if the conveying element for the fluid is fastened to a supporting element that performs a wobbling movement in such a way that the sealing effect in the area of the passage of the driving supporting element the pump housing can be achieved between the latter and a non-rotating part of the carrying or conveying element. If the radius of the wobble movement of the support element at the fastening location of the sealing element is chosen to be correspondingly small or zero, the sealing element essentially only needs to follow an alternating spatial curvature. Bearings for the necessary compensatory rotational movements are expediently provided in the interior of the carrying / conveying element.
  • the force transmission from the rotating drive element to the support element takes place eccentrically, the support element extending from the drive element in the direction of the extension of the rotational
  • OMPI Axis of the drive element extends so that a conventional rotary drive can be used, as well as in an embodiment in which the power transmission from the rotating drive element to the support element takes place concentrically, the wobble movement being caused by a bending, inclination or kinking of the support element.
  • the entire support element can be made rotationally symmetrical, which in the latter case applies only to the non-curved areas of the support element.
  • the sealing element can advantageously form a coherently shaped membrane as the lining of the pump chamber, which consists of a material which is matched to the fluid and is durable with respect to alternating bending and which, in the form of a coherent bag, in which the conveying element is inserted and which includes the flexible sealing membrane, can be produced cheaply.
  • Polyurethane and PVC are preferably used as materials.
  • the conveying element is one with respect to the
  • the characteristic axis of the wobble movement of the support element is rotationally symmetrical body, the part of the housing which forms a gap with the conveying element being designed such that the gap shape is essentially independent of the position of the conveying element on the circular path the funding effect is independent
  • the conveying element is designed as an incomplete rotating body, a maximum cross section being directed transversely to the outflow opening when approaching the outflow opening, on the other hand, particular consideration can be given to particular flow-related conditions.
  • the centrifugal pump is preferably designed as a twin pump and provided with a common drive, by means of which the conveying elements arranged at an angle to one another are driven at the same speed and can accordingly have different pump characteristics, whereby the hydrodynamic efficiency increases.
  • Such a twin pump - with one or two drive motors - is particularly suitable for use with a substance exchanger for dialysis or an artificial lung.
  • the two pumps are connected in series, the material exchanger being located between the outflow opening of the first pump surrounding the pump in the plane of the motor front surface and the correspondingly arranged one. Inflow opening of the second pump is located. Because of the rotationally symmetrical arrangement of the
  • CMPI • V IP Pump is guaranteed an even distribution of liquid.
  • Such mass exchangers can also be used advantageously as a drive with a single pump.
  • the principle of an annular gap which forms the inlet and outlet opening of the pump and which is connected to the material exchanger has proven to be. This is advantageous because it enables a volume flow that is constant over the circumference over time to be generated.
  • the material exchanger and pump (s) can be separated in a simple manner using a snap or screw connection.
  • the pump chambers are accessible from the outside, so that they are easily accessible for replacement.
  • the flexible sealing element is produced as an inner lining closed in the form of a coherent bag except for the inflow and outflow opening, by briefly immersing a correspondingly shaped hollow body in an elastically curing one
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of the invention with a divided pump housing
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment in which the sealing element is designed as a bag that completely lines the interior of the pump
  • FIGS. 3a to e different embodiments of a conveyor element for use with the rotary pump according to the invention
  • FIG. 4 shows a schematic diagram of another embodiment of the rotary pump according to the invention in a top view
  • FIG. 5 is a top view of another embodiment of the centrifugal pump according to the invention.
  • FIG. 6 shows the area of the drive of another embodiment of the centrifuge according to the invention galpump, the embodiment shown here can be supplemented by the upper part of a pump according to FIG. 1,
  • FIG. 7 shows a further embodiment of the centrifugal pump according to the invention in a sectional view
  • FIG 8 shows the drive area of an embodiment of the centrifugal pump according to the invention, which is implantable.
  • FIG. 9 shows an embodiment of the centrifugal pump according to the invention in a “twin arrangement”.
  • FIG. 10 shows a sectional illustration of the exemplary embodiment of the pump according to the invention with a possible division for disposable and reusable components
  • FIG. 11 shows a pump corresponding to that in FIG. 10 with a different division
  • FIG. 12 shows a detailed representation of the coupling between the shaft of the reusable motor and a pump chamber including pump body and intended for single use
  • Figure 13 shows a twin pump for use with a mass exchanger.
  • FIG. 1 shows an axial longitudinal section through a first embodiment of the centrifugal pump according to the invention, the course of section IV-IV of the 4 as a dash-dotted line.
  • a drive device 1 which preferably consists of a direct current motor, contains a rotating shaft 2, onto which a bearing body 3 is pushed and firmly connected to the shaft.
  • the bearing body 3 forms the drive element for the pumping element of the pump listed below and carries bearings 4 and 5, by means of which the axis 6, which is inclined by the angle a to the drive shaft axis and forms a support element, is rotatably guided.
  • the angle a is approximately 30 * .
  • the axis 6 and the extended center line of the drive shaft 2 intersect at a point 7.
  • the axis 6 is connected to a membrane-like elastic sealing element 15, which extends the area of penetration (point 7) of the axis 6 through the pump housing 8 bridged and connected around this puncture area with the pump housing.
  • the axis 6 cannot rotate about its own longitudinal axis, but is held in place by the sealing element in a spatially fixed orientation with respect to the pump housing.
  • the bearing body 3 rotates, it executes a wobbling movement, the relative movement between the wobbling but not rotating axis 6 and the bearing body 3 being made possible by the bearings 4 and 5.
  • the wobble movement, which is carried out by the axis 6, is a minimum.
  • the pump housing is made divided into an upper part 11 and a lower part 16, the sealing element 15 extending up to the overlapping border area of the two parts. stretches.
  • the pump housing is produced from an elastic material, such as the blood-compatible plastic polyurethane, the two parts overlapping one another in a tapering region of the shape of the pump housing, including the sealing element projecting beyond the edge of the lower part 16, can be "snapped" without connect additional holding elements.
  • the fluid is set in rotation by the movement of the conveying element and flows tangentially at high speed through the diffuser-like outlet 13 (arrow, FIGS. 1 and 4) forming the outflow opening, while at the same time new fluid flows over the axial, the inlet 14 forming the inflow opening flows into the low-pressure region of the vortex core in the direction of the arrow.
  • the inlet 14 With designing the inlet 14 with a cross-sectional constriction and the outlet 13 with a cross-sectional widening, the fluid is accelerated upon entry and the liquid jet is directed into the vortex core of the rotating fluid.
  • an additional pressure is built up due to the deceleration of the flow that is achieved.
  • the tangential drain 13 can be arranged inclined by a positive or negative angle o with respect to the section plane IV-IV, as it is not shown in the drawing, but is indicated by the free leg of the angle 9 shown in dash-dotted lines is thereby advantageously achieved that at an angle ⁇ ⁇ 0 the deflection of the liquid jet ' when flowing through the
  • the flexible sealing element 15 forms the pump lining and, in the region 17, the casing of the conveying element 9 and is designed as a coherently shaped membrane which is made of a material which is adapted to the fluid and is durable against alternating bending.
  • the shape of the interior of the lower part 16 of the pump housing nestles against the wobble region of the support element (axis 6) and widens in the shape of a funnel.
  • a further housing part 16a which is adapted to the lower part 16 surrounds the bearing body 3.
  • the inner lining of the pump (s) interior wetted by the pumping medium consists of, for example, an immersion method manufactured coherent bag 18, the next to the lining of. Inlet and outlet ⁇ also forms the region 8 of the sealing element which is elastically deformed during operation.
  • the bag 18 is made of a material that is friendly to blood contact. posed or coated with such. It is coated or uncoated polyurethane.
  • the bag 18 can consist entirely or partially of two or more layers which are designed to be displaceable relative to one another, a lubricant provided between the layers facilitating the displacement. This has a favorable effect, in particular with regard to the fatigue strength of the flexible region 8 which is subjected to alternating bending.
  • FIGS. 3a to 3e show variants of designs of the conveying element 9. This is designed as a body which is essentially rotationally symmetrical with respect to its axis 6 and which, according to FIGS. 3a to 3d, is wholly or partly spherical, conical, ellipsoidal, wherein that part of the upper housing part 11 which forms a gap 19 with the conveying element is shaped such that the gap width is constant or approximately constant in each wobble position.
  • FIG. 5 shows a modification of the exemplary embodiment according to FIG. 4, in which the center 23 of the circular path 2, on which the center of the conveying element 9 moves, relative to the center 24 of the housing by a distance e (and an angle ⁇ relative to the perpendicular rotated to the outflow direction) is arranged eccentrically.
  • the gap between the conveying element and the housing inner wall 25, based on the circumference of the circular path of the conveying element can be designed in a simple manner with rotationally symmetrical basic shapes in such a way that the gap with the gap width dependent shear forces are minimal and the pump efficiency is optimal.
  • the distance of the rotary body from the edge of the outflow opening is made to a minimum.
  • the conveying element can advantageously also be composed of one or more straight or curved segments forming spatial surfaces.
  • the conveying element is a sub-segment of a hollow sphere or a hollow ellipsoid, as the embodiment according to FIG. 3a shows, which according to the example shown in FIG. 3e is composed of two curved circular disks.
  • the bodies thus form incomplete bodies of revolution which only offer the view of a circular shape from individual directions.
  • the bearings 4 and 5 of the wobbling axis 6 according to FIG. 1 can be dispensed with.
  • an axis 27 is fixed to the rotating body 26.
  • a relative movement occurs between the rotating and tumbling axis 27 and a non-rotating, tumbling conveying element 9, including the sealing element 30 covering it.
  • this relative movement is absorbed by the bearings 28, in particular by plain bearings.
  • the drive unit 1 can be formed, for example, by a "dry-running" DC motor that is cooled by a gas stream.
  • the inlet or outlet 33 is simultaneously used as a channel for a cable connection 34 for the motor.
  • the drive unit 1 is designed as a unit driven with the cooling and / or lubricating fluid, in particular in the form of a gas or liquid turbine.
  • the fluid it is also possible to use the fluid to be pumped as a coolant for the drive.
  • the shaft 27 and the drive shaft 2 represent a single continuous shaft, as shown in FIG. 7.
  • the elongated drive shaft is composed of straight or curved segments which continuously merge into one another.
  • the relative movement between the fixed inner lining 35 forming the sealing element and the conveying element is again taken up here by corresponding bearings 28, the lining 35 following the wobbling movement of the axis 36 in its curvature.
  • the inflow 14 of the delivery medium takes place either axially from above into the pump interior, as shown in FIG. 1, or according to FIG. 7 from behind in the area 8 of the flexible sealing element.
  • the inflow is not necessarily axial.
  • the latter direction of inflow has the advantage that the sliding area between the curved shaft 36 and the flexible inner lining 35 is also flowed around well to dissipate frictional heat.
  • FIG. 8 A further embodiment of the pump lower part is shown in FIG. 8.
  • the mounting of the rotating body 26 in the housing 31 is not shown in detail.
  • the body is kept in rotation by a rotating magnetic field or electromagnetic field outside the housing.
  • the rotating body 26 contains one or more permanent magnets or is designed like the disk of a disk rotor motor.
  • the complete encapsulation of the pump in the housing 31 made of body-compatible material allows an implantation of the centrifugal pump under the skin or the tissue 38 of a living body and a drive of the pump without a skin passage by means of a magnetic or electromagnetic field rotating outside the body, which in the form of a ring magnet 37 is shown schematically, which is set into rotation by drive means (not shown) and drives the body 26 accordingly.
  • the centrifugal pump delivers a constant, pulseless liquid flow at constant speed and constant head.
  • the pump according to the invention can be used to generate a physiologically or approximately physiological pulsatile flow by changing the speed in the time cycle.
  • the wobbling conveyor element 9 emits forces which can lead to an imbalance.
  • the conveying element consists of a material which has essentially the same density as the conveying medium.
  • the centrifugal pump is designed as a twin pump with a common drive 39.
  • the arrangement of the sealing elements 40 and 41 corresponds to that shown in FIG. 7.
  • the two conveyor elements 42 and 43 offset by an angle of 180 * , as shown in FIG. 9, compensate for the static imbalance caused by the arrangement of the conveyor elements. With a correspondingly different choice of the angle, it is also possible to constructively compensate for dynamic imbalance in a simple manner with suitable counterweights, the pumping behavior of the pumps being independent of the angle. Weight compensation is preferably achieved by using the shapes of conveying elements shown in FIG. 3, which allow a changed mass distribution due to their deviation from the spherical shape.
  • FIG. 10 shows an embodiment of the centrifugal pump according to the invention for use as a blood pump, which is shown broken down into a reusable part 44 and a part 45 that can be used once. It can be seen that the pump upper part forming the one-time use part can be snap-connected to the part containing the drive motor 46 along the dividing line A, the necessary seal being produced by a circumferential sealing ring 47.
  • the upper part 45 of the pump is permanently provided with hose lines 48 and 49, which at the same time establish the connection to adjacent components that can be used once.
  • the pump according to the invention it is possible to place the interface between parts that can be used once and repeatedly in the same way in such a favorable manner that the entire pump chamber that comes into contact with the patient's blood belongs to the parts that can be used once.
  • the interface which forms the separation from the disposable article, expediently runs between the drive and rotation elements of the pump - in accordance with the principle that the dividing line is laid in such a way that all high-quality parts on the one hand and all parts that come into contact with the patient's blood on the other hand two separable units are combined.
  • the single-use part 50 contains the closed pump chamber 50, the conveying element 51 also belonging to the single-use part.
  • the part containing the drive motor 52 and the support element 53 must be removed in a direction obliquely to the main axis due to the wobble movement to be generated by the drive.
  • a cover part 54 can be removed from part 50, which covers a side region and the bottom region of the part receiving the motor.
  • the part 54 can - according to the requirements - be designed both as a one-off and as a reusable part.
  • housing representations shown here are only examples and, in accordance with the further boundary conditions with the reusable motor, it is also expedient to combine those parts or components which are also used repeatedly in such a way that the pump chamber is connected is connected to the hose or connection system for the medium to be conveyed and the pump drive to further control devices or devices.
  • FIG. 12 shows an enlarged detail of a possible embodiment of the interface between a single and reusable part.
  • the carrying element 55 for the conveying element 56 of the pump chamber 57 is also one of the single-use elements.
  • a hollow cone element 58 is firmly connected to the carrier pin 55,
  • the pin 55 of the conveying element engages in a groove 62 of the cone during assembly, the drive motor 61 being able to be set into slow rotation if necessary for the assembly process.
  • additional permanent magnets 63 and 64 are provided on the conical part, which interact with a corresponding ferromagnetic region of the conical cap 58 and can absorb forces directed in the direction of arrow 65.
  • the motor shaft 60 thus takes over the mounting of the rotating pump body, so that the pump chamber including the conveying element can be kept structurally simple.
  • the pump body is centered and aligned with respect to the motor 61 by means of a collar 66 connected to the purape housing, the inner recess of which is adapted to the design of the motor 61.
  • FIG. 13 shows a twin pump which is used to supply a mass exchanger 67 which surrounds the drive motor 68 in a circle.
  • Two pump chambers 69 and 70 are provided at the ends of the arrangement and each are designed as single-use units.
  • the two pumps are connected in series, which results in an improvement in the hydrodynamic efficiency.
  • the conveying elements 71 and 72 of the two pumps can be reused in the embodiment shown.
  • the substance exchanger is preferably used for dialysis or as an artificial lung in an e-corporeal circulatory system.
  • the inlet (lower pump) and in the other case the outflow opening (upper pump) are formed in a circular shape as an annular gap 73 and 74, so that the entire (correspondingly shaped) inlet - or outlet area of the mass exchanger is evenly supplied or disposed of.
  • the centrifugal pump according to the invention the fact is advantageously exploited that the flow conditions occurring - on average
  • twin pump shown can also be designed inexpensively in such a way that the two pumps are each placed on the mass exchanger with external drive motors, although two separate motors would be required
  • the material exchanger itself can have a cylindrical full cross-section.
  • timer means are preferably used which actuate the pump in pulses in time with the natural heart rate.
  • the conveying element In order to assemble the conveying element from several materials or from one material or several materials and cavities in such a way that the average density of the conveying element is equal to or approximately equal to the density of the Is fluid and the conveying element including support element are dynamically balanced taking into account the fluid, tests can be carried out with suitable unbalance measuring means until the specified state is reached.
  • the dimensions of the conveying and carrying element can preferably be varied.

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Description

Hermetisch gekapselte Zentrifugalpumpe zur schonenden
Förderung von Fluiden
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft eine Zentrifugalpumpe (Kreisel¬ pumpe) der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Bekanntlich sind Zentrifugalpumpen zur schonenden Förde¬ rung von Fluiden und insbesondere als Blutpumpen gut ge- eignet und haben gegenüber Membranpumpen den Vorteil einer einfacheren Bauweise, eines kleineren Bauvolumens, einer einfacheren Regelung bzw. Steuerung und einer hohen Be¬ triebssicherheit« Bei entsprechender Auslegung einer als Blutpumpe zu verwendenden Zentrifugalpumpe kann die Schä¬ digung des geförderten Blutes sehr gering gehalten werden. Die Blutzentrifugalpumpe eignet sich dazu, in einen leben¬ den Körper zur Unterstützung oder Ersatz des Herzens im¬ plantiert zu werden. Sie ist ferner geeignet, die zur Zeit in der Medizin häufig verwendeten Schlauchpumpen zu erset¬ zen, die mechanisch aufwendiger und baugrößer sind als eine Zentrifugalpumpe und schädlichen Abrieb (Spalation), aufgrund der Materialwalkung erzeugen.
Die bekannten Zentrifugalpumpen enthalten ein rotierendes Förderelement, den Rotor, der bei der einen Gruppe von Kreiselpumpen außerhalb des Pumpraumes gelagert ist. Die Rotorwelle muß hierbei durch das Pumpengehäuse geführt werden und gegenüber diesem durch eine Rotationsdichtung abgedichtet werden. Ein Beispiel dafür stellt die bei der Anordnung gemäß US-PS 3 864 055 verwendete Gleitringdich¬ tung dar. Eine derartige Gleitringdichtung ist wegen einer ' möglichen Thrombenbildung kritisch. Bei der .Anordnung ge¬ mäß US-PS 4 135 253 wurde die Gleitringdichtung durch eine berührungsfreie Spaltdichtung vermieden, die mit einem in den Pumpinnenraum gerichteten Flüssigkeitsstrom aus phy¬ siologischer Kochsalzlösung gespült wird. Hierbei ist nachteilig, daß ein eigenes Reservoir und eine Transport¬ system für die Kochsalzlösung vorgesehen sein muß, welches einen beachtlichen Aufwand darstellt. Bei einer anderen Bauart von Zentrifugalpumpen wird die Wanddurchführung einer rotierenden Welle und die damit verbundene Rotationsdichtung dadurch vermieden, daß der Rotor im Purapinnenraum magnetisch gelagert ist. Gemäß einem weiteren Vorschlag (D.B. Olson, "Cardiac Function: Total Replace ent", Vortrag am 9. Juli 1981, 3rd Annual Meeting of the Intern. Society of Artificial Organs, Paris) wird der Rotor durch ein außerhalb des Pumpenge¬ häuses rotierendes Magnetfeld im Blutstrom freischwebend gelagert und angetrieben.
Die bekannten technischen Lösungen sind jedoch - wie zum Teil bereits erwähnt - mit .schwerwiegenden Nachteilen ver¬ bunden. Die rotierende Durchführung mit einer Gleitring- dichtung ist mit der Gefahr der Thrombenbildung in der Nä¬ he der gegeneinander rotierenden Teile verbunden. Bei der berührungslosen Spaltdichtung, die mit einem Flüssig¬ keitsstrom gespült wird, konnte diese Gefahr noch nicht vollkommen behoben werden. Nachteilig ist bei dieser Lö- sung zusätzlich, daß kontinuierlich eine körperfremde Flüssigkeit dem Blut zugeführt werden muß, was den tech¬ nischen, wartungstechnischen und medizinischen Aufwand erhöht und die Eignung der Pumpe als implantierbare Blut¬ pumpe verschlechtert.
Bei der magnetischen Lagerung, die noch in einer Phase der technischen Weiterentwicklung steht, muß der Rotor durch Magnetfelder derart in der Schwebe gehalten und dabei an¬ getrieben werden, daß enge Spalte zwischen dem Rotor und Gehäuse vermieden werden, um die Blutzellen über die dort wirkenden hohen Scherkräfte nicht zu zerstgören. Das Posi-
OMPI tionieren eines Rotors in einer stabilen Lage bei im all¬ gemeinen zeitlich veränderlich auf den Rotor wirkenden Kräften ist mit einem erheblichen technischen Aufwand ver¬ bunden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Lage¬ rung für das Förderelement einer Zentrifugalpumpe der eingangs genannten Gattung in einfacher Weise außerhalb des vom Fördermedium durchströmten Pumpraumes vorzusehen und unter Vermeidung einer Rotationsdichtung den Pumpenin- nenrau hermetisch zum Antrieb hin abzudichten.
Es soll dabei insbesondere eine Zentrifugalpumpe geschaf¬ fen werden, die den besonderen Anforderungen an eine Blut- pumpe genügt und die somit als Herzunterstützungssystem oder Herzersatz geeignet ist. Obwohl es der primäre Zweck der erfindungsgemäßen Zentrifugalpumpe ist, das erkrankte Herz eines lebenden Körpers zu ersetzen oder zu unterstützen, ist die Zentrifugalpumpe, die sowohl einen kontinuierlichen Fluß als auch einen physiologisch unter umständen besser verträglichen pulsierenden Blutstrom erzeugen kann, auch geeignet, während der Operation am offenen Herzen oder in einer Dialysebehandlung in einem extrakorporalen Kreislauf Blut zu pumpen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbe- sondere in folgenden erreichten Eigenschaften: 1. Durch die einfache mechanische Lagerung des Förder¬ elementes kann eine aufwendige magnetische Lagerung ver¬ mieden werden und die Spaltstärke zwischen Förderelement und Pumpeninnenwand ist eine von der Lagerung unabhängige Größe, die bezüglich geringer Blutschädigung und gutem Pumpenwirkungsgrad optimiert werden kann.
2. Durch die hermetische Abdichtung des Pumpeninnenrau- mes ist kein beabsichtigtes oder unbeabsichtigtes Eindrin- gen von körperfremden Substanzen möglich bzw. erforder¬ lich, wie zum Beispiel bei einem flüssigkeitsgespülten Spalt.
3. Die hermetische Abdichtung verringert bei einer ent- sprechenden hämodynamischen Ausgestaltung der Pumpenform und Wahl entsprechender blutverträglicher Materialien die Gefahr der Thrombenbildung.
4. Durch die taumelnde Bewegung des Förderelementes ist seine Relativgeschwindigkeit in bezug auf die Pumpeninnen¬ wand im Vergleich zu einer rein rotierenden Bewegung ver¬ ringert, wodurch die von der Relativbewegung abhängigen, das Blut schädigenden Scherkräfte entsprechend verringert sind.
5. Gemäß einer weitergebildeten Ausführungsform kann die Pumpe so weit vereinfacht sein, daß nur noch ein einziges rotierendes Teil in Pumpe und Antrieb existiert, welches zum Beispiel über ein rotierendes Magnetfeld angetrieben sein kann, ohne daß dieses Magnetfeld gleichzeitig auch die Lagerungskräfte übernehmen muß. •
OMPI 6. Die geringe Baugröße, der gute Wirkungsgrad und die Möglichkeit einer nahtlos und spaltfrei zusammenhängenden Innenauskleidung aus blutverträglichem Material verbessert die Eignung der Zentrifugalpumpe als implantierbare Blut- pumpe. Dieses ist insbesondere dann der Fall, wenn die Pumpe, wie anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, mit einem rotierbar gelagerten Dauermagneten gekoppelt ist, unter der Haut implantiert wird und der Dauermagnet mittels eines außerhalb des Körpers rotierenden Magnet- felds angetrieben wird.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei einer Kreiselpumpenanordnung eine rotierende Dichtung dann ver¬ mieden werden kann, wenn das Förderelement für das Fluid derart an einem eine Taumelbewegung ausführenden Tragele¬ ment befestigt ist, daß die Dichtwirkung in Bereich des Durchtritts des antreibenden Tragelements durch das Pum¬ pengehäuse zwischen letzterem und einem nicht rotierenden Teil des Trag- bzw. Förderelements erzielt werden kann. Das Dichtelement braucht, wenn der Radius der Taumelbe¬ wegung des Tragelements am Befestigungsort des Dichtele¬ ments entsprechend klein oder gleich null gewählt ist im wesentlichen nur einer wechselnden räumlichen Krümmung zu folgen. Lagerungen für notwendige Ausgleichs-Rotationsbe- wegungen werden dabei zweckmäßigerweise im Innern des Trag-/Förderelements vorgesehen.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung erfolgt die Kraft¬ übertragung vom rotierenden Antriebselement auf das Trag- element exzentrisch, wobei das Tragelement vom Antriebs¬ element aus sich in Richtung der Verlängerung der Dreh-
OMPI achse des .Antriebselements erstreckt, so daß ein üblicher Rotationsantrieb verwendbar ist, wie auch bei einer Aus¬ führungsform, bei der die Kraftübertragung vom rotierenden Antriebselemeht auf das Tragelement konzentrisch erfolgt, wobei die Taumelbewegung durch eine Biegung, Neigung oder Abknickung des Tragelements hervorgerufen wird. Bei der erstgenannten Ausführung kann das gesamte Tragelement rotationssymmetrisch ausgeführt werden, was im letztgenannten Fall lediglich für die nicht gekrümmten Bereiche des Tragelements gilt.
Eine besonders gute Dichtwirkung läßt sich dann erreichen, wenn das Tragelement und/oder das Förderelement von dem Dichtungselement vollständig mit umschlossen ist. Dabei kann in'günstiger Weise das Dichtungselement als Ausklei¬ dung des Pumpraums eine zusammenhängend geformte Membran bilden, die aus einem auf das Fluid abgestimmtes und in bezug auf Wechselbiegung dauerfestem Material besteht, die sich nach dem entsprechenden, ebenfalls beanspruchten Ver- fahren in Form eines zusammenhängenden Beutels, in den das Förderelement eingestülpt ist und der die flexible Dich- tungsmembran umfaßt, günstig herstellen läßt. Als Werk¬ stoffe werden bevorzugt Polyurethan und PVC verwendet.
Wenn das Förderelement ein bezüglich der für die. Taumel¬ bewegung charakteristischen Achse des Tragelements rota¬ tionssymmetrischer Körper ist, wobei derjenige Teil des Gehäuses, der mit dem Förderelement einen Spalt bildet, derart gestaltet ist, daß die Spaltform im wesentlichen unabhängig von der Position des Förderelements auf der Kreisbahn ist, so ist auch die Förderwirkung unabhängig
von der Position des Förderelements. Bei Ausbildung des Förderelements als unvollständiger Rotationskörper, wobei bei Annäherung an die Ausströmöffnung ein maximaler Quer¬ schnitt quer zu dieser gerichtet ist, kann dagegen insbe- sondere Rücksicht auf besondere strömumgstechnische Gegebenheiten genommen werden.
Bei der Verwendung als implantierbares System ist beson¬ ders günstig, wenn die Mittelachse des .Ablaufs und/oder Zulaufs in einer Ebene oder im Raum gekrümmt sind, ins¬ besondere derart, daß die Lage des Zu- und Ablaufs einen anatomisch günstigen Anschluß an die Blutgefäße bei der Verwendung als Blutpumpe ermöglicht. Um ein vollständiges "Kunstherz" zu bilden, ist hierbei bevorzugt die Zentrifu- galpumpe als Zwillingspumpe ausgebildet und mit einem gemeinsamen Antrieb versehen, von dem die um einen Winkel gegeneinander versetzt angeordneten Förderele¬ mente mit gleicher Drehzahl angetrieben werden und entsprechend unterschiedliche Pumpenkennlinien aufweisen können, wobei sich der hydrodynamische Wirkungsgrad er¬ höht.
Eine derartige Zwillingspumpe - mit ein oder zwei An¬ triebsmotoren - eignet sich insbesondere zur Anwendung mit einem Stoffaustauscher für die Dialyse bzw. eine künst¬ liche Lunge. In diesem Fall werden die beiden Pumpen in Serie geschaltet, wobei der Stoffaustauscher sich zwischen der die Pumpe umfangsmäßig in der Ebene der Motorfront¬ fläche umgebenden Ausströmöffnung der ersten Pumpe und der entsprechend angeordneten . Einströmöffnung der zweiten Pumpe befindet. Wegen der drehsymmetrischen Anordnung der
CMPI • V IP Pumpe ist eine gleichmäßige FlüssigkeitsVerteilung gewähr- leiset. Derartige Stoffaustauscher sind auch mit einer Einfachpumpe als Antrieb vorteilhaft verwendbar. Sowohl bei der Einfach- als auch bei der Zwillingspumpe erweist sich das Prinzip eines als Ein- bzw. Auslaßöffnung der Pumpe bildenden und mit dem Stoffaustauscher in Verbindung stehenden Ringspaltes als. vorteilhaft, da hierdurch ein auf dem Kreisumfang im zeitlichen Mittel konstanter Volu¬ menstrom erzeugbar ist. Die Trennung von Stoffaustauscher und Pumpe(n) ist über eine Schnapp- oder Schraubverbindung in einfacher Weise möglich.
Die Pumpenkammern sind von außen zugänglich, so daß sie ohne weiteres zum Austausch erreichbar sind.
Auch bei anderen Anwendungen bei der extrakorporalen Zir¬ kulation sind die mit dem Patientenblut in Berührung kom¬ menden - oder mindestens die nicht sterilisierbaren - Tei¬ le nach Benutzung zu vernichten. Zu diesem Zweck ist eine Schnittstelle vorgesehen, welche mindestens teilweise die Pumpenkammer unter Einschluß oder ohne Einschluß des För¬ derelementes umfaßt. Dabei bleibt der Antrieb zur Weiter¬ verwendung erhalten. Weiter unten beschriebene bevorzugte Ausführungen betreffen dabei die Gestaltung der Ankopp- lungs- und Lagerungselemente bezüglich der Motorwelle.
Die Herstellung des flexiblen Dichtungselements als eine bis auf die Ein- und Ausströmöffnung geschlossene Innen¬ auskleidung in Form eines zusammenhängenden Beutels er- folgt durch kurzfristiges Eintauchen eines entsprechend geformten Hohlkörpers in einen elastisch aushärtenden
OMPI Werkstoff in der flüssigen Phase, so daß lediglich ein Be¬ netzen der Form erfolgt, wobei der ausgehärtete Beutel der Form mittels Umstülpen durch die Ein- oder Ausströmöffnung entnommen wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un¬ teransprüchen gekennzeichnet bzw. werden bei der nachste¬ henden Darstellung verschiedener bevorzugter Ausführungs¬ formen und -Varianten der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit geteiltem Pumpengehäuse,
Figur 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem das Dichtelement als den Innenraum der Pumpe vollständig aus¬ kleidender Beutel ausgebildet ist,
Figuren 3a bis e verschiedene Ausführungsformen eines För- derelements zur Verwendung mit der erfindungsgemäßen Rota¬ tionspumpe,
Figur 4 eine Prinzipdarstellung einer anderen Ausführungs¬ variante der erfindungsgemäßen Rotationspumpe in der Draufsicht,
Figur 5 eine Prinzipdarstellung einer weiteren Ausfüh¬ rungsvariante der erfindungsgemäßen Zentrifugalpumpe in der Draufsicht,
Figur 6 den den Antrieb aufweisenden Bereich einer weite¬ ren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zentrifu- galpumpe, wobei die hier dargestellte Ausführung durch den oberen Teil einer Pumpe gemäß Figur 1 ergänzt werden kann,
Figur 7 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zentrifugalpumpe in Schnittdarstellung,
Figur 8 den Antriebsbereich einer Ausführungsform der er¬ findungsgemäßen Zentrifugalpumpe, welche implantierbar ist.
Figur 9 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zentri¬ fugalpumpe in "Zwillingsanordnung",
Figur 10 eine Schnittdarstellung des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Pumpe mit einer möglichen Teilung für einmal- und wiederverwendbare Bestandteile,
Figur 11 eine Pumpe entsprechend derjenigen in Figur 10 mit einer anderen Teilung,
Figur 12 eine Detaildarstellung der Ankopplung zwischen der Welle des wiederverwendbaren Motors und einer für ein¬ malige Verwendung bestimmten Pumpenkammer einschließlich Pumpenkδrper und
Figur 13 eine Zwillingspumpe zur Anwendung mit einem Stofftauscher.
In Figur 1 ist ein axialer Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgercäßen Zentrifugalpumpe wiedergegeben, wobei der Verlauf des Schnittes IV-IV der Darstellung gemäß Figur 4 als strichpunktierte Linie eingezeichnet ist.
Eine AntriebsVorrichtung 1, die vorzugsweise aus einem Gleichstrommotor besteht, enthält eine rotierende Welle 2, auf die ein Lagerkörper 3 geschoben und mit der Welle fest verbunden ist. Der Lagerkörper 3 bildet das Antriebsele¬ ment für das weiter unten aufgeführte Förderelement der Pumpe und trägt Lager 4 und 5, mittels denen die um den Winkel a zur Antriebswellenachse geneigte, ein Tragelement bildende, Achse 6 drehbar geführt ist. Der Winkel a be¬ trägt im dargestelten Ausführungsbeispiel etwa 30*.
Die Achse 6 und die verlängerte Mittellinie der Antriebs- welle 2 schneiden sich in einem Punkt 7. Erfindungsgemäß ist die Achse 6 mit einem membranartigen elastischen Dich¬ tungselement 15 verbunden, welches den Durchstoßbereich (Punkt 7) der Achse 6 durch das Pumpengehäuse mit einem Bereich 8 überbrückt und rund um diesen Durchstoßbereich herum mit dem Pumpengehäuse verbunden ist. Die Achse 6 kann in diesem Ausführungsbeispiel nicht um ihre eigene Längsachse rotieren, sondern wird durch das Dichtungsele¬ ment in raumfester Orientierung in bezug auf das Pumpenge¬ häuse festgehalten. Sie führt bei Rotation des Lagerkör- pers 3 eine taumelnde Bewegung aus, wobei die Relativbewe¬ gung zwischen der taumelnden, aber nicht rotierenden Achse 6 und dem Lagerkörper 3 durch die Lager 4 und 5 ermöglicht wird. In Höhe des Punktes 7 ist die Taumelbewegung, welche von der Achse 6 ausgeführt wird, ein Minimum.
Die Verbindungsstelle bzw. die Grenzen der Berührung für das elastische Dichtungselement 15 mit der Achse 6 und dem
Pumpengehäuse in der Nähe der axialen Höhe des Punktes 7 gelegen. Dadurch wird die Verformung des Dichtungselemen¬ tes 15 in dem Bereich 8 gering gehalten. Hierbei wird der Vorteil der Lagerung der Welle 6 gemäß Figur 1 deutlich: Der Raum um den Punkt 7 ist nämlich frei für die Verbin¬ dung mit dem Dichtungselement 15 und kann von diesem ein¬ genommen werden. Da der Punkt 7 sich bei der Taumelbewe- gung nahezu in Ruhe befindet, ist die Verformung des Dich¬ tungselementes durch die Verbindung mit der Achse im Be- reich dieses Punktes sehr klein, was für die Dauerfestig¬ keit des Dichtungselementes entscheidend ist. Die in den Dichtungselementen auftretenden Biegeradien können wirksam zusätzlich dadurch verringert werden, daß der Bereich 8 vorgeformt, insbesondere wellenförmig vorgeformt ist. Da die flexible Dichtung durch die Reibungskräfte der Lager 4 und 5 auch auf Torsion beansprucht wird, sind die Lager¬ reibungskräfte und die Verwindungssteifigkeit des Dich¬ tungselementes 15 aufeinander abgestimmt.
Durch die taumelnde Bewegung der Achse 6 bewegt sich der Mittelpunkt 12 eines als Kugel ausgebildeten Förderelemen¬ tes 9 auf einer in Figur 4 dargestellten Kreisbahn 22 in Richtung eines Pfeils 20. Diese Kreisbahn erscheint in Figur 1 als Linie 10. Der Punkt 21 zeigt gemäß Figur 4 in jeder Taumelstellung in dieselbe Richtung, die in der Zeichnung mit W bezeichnet ist.
Das Pumpengehäuse ist in dem in Figur 1 dargestellten Aus¬ führungsbeispiel in ein Oberteil 11 und ein Unterteil 16 geteilt ausgeführt, wobei sich das Dichtungselement 15 bis zu dem überlappenden Grenzbereich der beiden Teile hin er- streckt. Bei Herstellung des Pumpengehäuses aus einem elastischen Material, wie dem blutverträglichen Kunststoff Polyurethan, lassen sich die beiden einander in einem sich verjüngenden Bereich der Form des Pumpengehäuses über- läppenden Teile unter Einschluß des den Rand des Unter¬ teils 16 überragenden Dichtelements durch "Einschnappen" ohne zusätzliche Halteelemente miteinander verbinden.
Das Fluid wird durch die Bewegung des Förderelementes in Rotation versetzt und strömt tangential mit hoher Ge¬ schwindigkeit durch den diffusorartigen, die Ausströmöff¬ nung bildenden Ablauf 13 (Pfeil, Figuren 1 und 4) ab, wäh¬ rend gleichzeitig neues Fluid über den axialen, die Ein¬ strömöffnung bildenden Zulauf 14 in den Niederdruckbereich des Wirbelkerns in Pfeilrichtung nachströmt. Durch die Ausbildung des Zulaufs 14 mit einer Querschnittsverengung und des Ablaufes 13 mit einer Querschnittserweiterung wird das Fluid beim Eintritt beschleunigt und der Flüssigkeits¬ strahl in den Wirbelkern des rotierenden Fluids gerichtet. Beim Durchlaufen des diffusorartigen Auslaufs wird durch die dabei erreichte Verzögerung der Strömung ein zusätz¬ licher Druck aufgebaut.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann der tan- gentiale Ablauf 13 gegenüber der Schnittebene IV-IV um einen positiven oder negativen Winkel o geneigt angeordnet sein, wie es in der Zeichnung zwar nicht dargestellt, aber durch die den strichpunktiert wiedergegebeήen freien Schenkel des Winkels 9 angedeutet ist Dadurch wird in vor- teilhafter Weise erreicht, daß bei einem Winkel Ψ ^ 0 die Umlenkung des FlüssigkeitsStrahles' beim Durchströmen des
OM Pumpinnenraumes geringer ist. Andererseits ist eine Nei¬ gung um einen Winkel Ψ ^ 0 gegebenenfalls für eine An¬ passung an die anatomischen Anschlußverhältnisse günsti¬ ger. Aus diesem Grund sind gemäß einer (nicht dagestellten Weiterbildung) die Mittelachsen des Ablaufs und/oder Zu¬ laufs in einer Ebene liegend oder im Raum gekrümmt ausge¬ bildet, wodurch sowohl ein raumsparender als auch ein hä- modynamisch und biologisch günstiger Anschluß der Blutpum¬ pe möglich wird.
Das flexible Dichtungselement 15 bildet die Pumpenausklei¬ dung sowie im Bereich 17 die Umkleidung des Förderelemen¬ tes 9 und ist als eine zusammenhängend geformte Membran ausgebildet, die aus einem dem Fluid angepaßten und gegen- über Wechselbiegung dauerfestem Material besteht. Die Form des Inneren des Unterteils 16 des Gehäuses der Pumpe schmiegt sich am Taumelbereich des Tragelements (Achse 6) an und erweitert sich dabei trichterförmig. Ein an das Un¬ terteil 16 angepaßtes weiteres Gehäuseteil 16a umschließt den Lagerkörper 3.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel - bei dem die nicht mit Bezugszeichen versehenen Elemente den in Figur 1 dargestellten im wesentlichen entsprechen - be- steht die innere Auskleidung des vom Fördermedium benetz¬ ten Pump(eninnen)raumes aus einem z.B. durch ein Tauchver¬ fahren hergestellten zusammenhängenden Beutel 18, der ne¬ ben der Auskleidung des . Zu- und Ablaufs ■ auch den im Be¬ trieb elastisch verformten Bereich 8 des Dichtungselements bildet. Bei Verwendung der Pumpe zur Blutförderung ist der Beutel 18 aus einem blutkontaktfreuhdlichen Material her- gestellt oder ist mit einem solchen beschichtet. Dabei handelt es sich um beschichtetes oder unbeschichtetes Polyurethan. Der Beutel 18 kann ganz oder teilweise aus zwei oder mehreren Schichten bestehen, die gegeneinander verschiebbar ausgebildet sind, wobei ein zwischen den Schichten vorgesehenes Gleitmittel das Verschieben er¬ leichtert. Dieses wirkt sich insbesondere im Hinblick auf die Dauerfestigkeit des auf Wechselbiegung belasteten flexiblen Bereichs 8 günstig aus.
Die Figuren 3a bis 3e zeigen Varianten von Ausführungen des Förderelements 9. Dieses ist als ein bezüglich seiner Achse 6 im wesentlichen rotationssymmetrischer Körper aus¬ gebildet, der gemäß der Figuren 3a bis 3d ganz oder teil- weise kugelförmig, kegelförmig, ellipsoidförmig gestaltet ist, wobei derjenige Teil des Gehäuseoberteils 11, der mit dem Förderelement einen Spalt 19 bildet, so geformt ist, daß die Spaltweite in jeder Taumelstellung konstant oder annähernd konstant ist.
Figur 5 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels ge¬ mäß Figur 4, bei dem der Mittelpunkt 23 der Kreisbahn 2, auf dem sich der Mittelpunkt des Förderelements 9 bewegt, gegenüber dem Zentrum 24 des Gehäuses um eine Strecke e (und einen Winkel ß gegenüber der Senkrechten zur Aus¬ strömrichtung verdreht) exzentrisch angeordnet ist. Auf diese Weise kann in einfacher Weise mit rotationssymme¬ trischen Grundformen der sich zwischen dem Förderelement und der Gehäuseinnenwand 25 einstellende Spalt, bezogen auf den Umfang der Kreisbahn des Förderelements, derart variabel gestaltet werden, daß die von der Spaltweite ab- hängigen Scherkräfte minimal und der Pumpenwirkungsgrad optimal werden. Insbesondere wird der Abstand des Rota¬ tionskörpers zur Kante der Ausströmöffnung zu einem Mini¬ mum gemacht.
Vorteilhaft kann das Förderelement auch aus einem oder mehreren geraden oder gekrümmten, räumliche Flächen bil¬ denden Segmenten zusammengesetzt sein. Insbesondere ist dabei das Förderelement ein Teilsegment einer Hohlkugel oder eines Hohlellipsoiden von Bedeutung, wie das Ausfüh¬ rungsbeispiel gemäß Figur 3a zeigt, das sich gemäß dem in Figur 3e wiedergegebenen Beispiel aus zwei gekrümmten Kreisscheiben zusammensetzt. Die Körper bilden damit un¬ vollständige Rotationskörper, welche nur noch aus einzel- nen Richtungen die Ansicht einer Kreisforra bieten.
Bei der in Figur 6 dargestellten Ausführung der erfin¬ dungsgemäßen Rotationspumpe kann auf die Lagerung 4 und 5 der taumelnden Achse 6 gemäß Figur 1 verzichtet werden. Hier ist eine Achse 27 fest mit dem rotierenden Körper 26 verbunden. Dadurch tritt eine Relativbewegung zwischen der rotierenden und taumelnden Achse 27 und einem nicht ro¬ tierenden, taumelnden Förderelement 9 einschließlich dem diesen überziehenden Dichtungselement 30 auf. In dem Aus- führungsbeispiel nach Figur 6, wird diese Relativbewegung von den Lagern 28, insbesondere von Gleitlagern, aufgenom¬ men. Ein das Element 26 und den Motor 1 aufnehmender, an den Pumpraum anschließender und von diesem nur durch das Dichtungselement 30 getrennter Hohlraum 29 ist mit einem Fluid gefüllt, das entweder über die Ein- und Austritts¬ öffnungen 32 und 33 zum Zwecke der Kühlung und/oder Schmierung zu- und abgeführt wird bzw. wie im Ausführungs¬ beispiel gemäß Figur 8 nur zur Schmierung der Lager dient. In Figur 6 kann die Antriebseinheit 1 zum Beispiel durch einen "trocken laufenden" Gleichstrommotor gebildet wer- den, der über einen Gasstrom gekühlt wird. Dabei wird der Zu- bzw. Ablauf 33 gleichzeitig als Kanal für eine Kabel¬ verbindung 34 für den Motor benutzt.
In einer anderen Ausführung ist die Antriebseinheit 1 als eine mit dem kühlenden und/oder schmierenden Fluid ange¬ triebene Einheit, insbesondere in Form einer Gas- oder Flüssigkeitsturbine, ausgebildet. Andererseits ist es auch möglich, das zu fördernde Fluid als Kühlmittel für den An¬ trieb zu nutzen.
Bei Abwandlung der Ausführungsform gemäß Figur 6 stellen die Welle 27 und die Antriebswelle 2 eine einzige durchge¬ hende Welle dar, wie Figur 7 zeigt. Die verlängerte An¬ triebswelle setzt sich aus stetig ineinander übergehenden geraden oder gekrümmten Segmenten zusammen. Die Relativbe¬ wegung zwischen der das Dichtungselement bildenden, fest¬ stehenden Innenauskleidung 35 und dem Förderelement wird hier wiederum durch entsprechende Lager 28 aufgenommen, wobei die Auskleidung 35 der Taumelbewegung der Achse 36 in ihrer Krümmung folgt.
Der Zustrom 14 des Fördermediums erfolgt entweder axial von oben in den Pumpeninnenraum, wie es Figur 1 zeigt, oder gemäß Figur 7 von hinten im Bereich 8 des flexiblen Dichtungselementes. Der Zustrom ist im zweiten Fall nicht notwendigerweise axial. Die letztgenannte Einströmrichtung hat den Vorteil, daß der Gleitbereich zwischen der gekrümmten Welle 36 und der flexiblen Innenauskleidung 35 auch zur Abfuhr von Reibungswärme gut umströmt wird.
Eine weitere Ausgestaltung des Pumpenunterteils zeigt Fi¬ gur 8. Im Gegensatz zu der in Figur 6 wiedergegebenen Aus¬ führung ist die Lagerung des rotierenden Körpers 26 in dem Gehäuse 31 nicht im einzelnen wiedergegeben. Durch ein außerhalb des Gehäuses rotierendes Magnetfeld oder elek- tromagnetischen Feld wird der Körper in Rotation gehalten. Dazu enthält der rotierende Körper 26 einen oder mehrere Dauermagneten oder ist wie die Scheibe eines Scheibenläu- fermotors ausgebildet.
Die vollkommene Einkapselung der Pumpe in das Gehäuse 31 aus körperverträglichem Material erlaubt eine Implantation der Zentrifugalpumpe unter der Haut bzw. dem Gewebe 38 eines lebenden Körpers und einen Antrieb der Pumpe ohne eine Hautdurchführung mittels eines außerhalb des Körpers rotierenden magnetischen oder elektromagnetischen Feldes, welches in Form eines Ringmagneten 37 schematisch darge¬ stellt ist, der durch nicht wiedergegebene .Antriebsmittel in Rotation versetzt wird und den Körper 26 entsprechend antreibt.
Die Zentrifugalpumpe fördert bei konstanter Drehzahl und konstanter Förderhöhe einen gleichbleibenden pulslosen Flüssigkeitsstrom. Mit der erfindungsgemäßen Pumpe ist durch eine im Zeitzyklus sich ändernde Drehzahl eine phy- siologisch oder annähernd physiologische pulsatile Strö¬ mung erzeugbar.
OMP V. Ir Von dem taumelnden Föderelernent 9 gehen im Betrieb Kräfte aus, die zu einer Unwucht führen können. Um diese gering zu halten, besteht das Förderelement aus einem Material, das im wesentlichen dieselbe Dichte wie das Fördermedium hat.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 9 ist die Zentri¬ fugalpumpe als Zwillingspumpe mit einem gemeinsamen Antrieb 39 ausgebildet. Die Anordnung der Dichtungsele- mente 40 und 41 entspricht der in Figur 7 dargestellten.
Durch die beiden um einen Winkel von 180* versetzten För¬ derelemente 42 und 43, wie in Figur 9 dargestellt, wird die durch die Anordnung der Förderelemente bedingte sta- tische Unwucht ausgeglichen. Mit einer entsprechend ande¬ ren Wahl des Winkels läßt sich mit geeigneten Ausgleichs¬ gewichten konstruktiv auch eine dynamische Unwucht in ein¬ facher Weise kompensieren, wobei das Förderverhalten der Pumpen winkelunabhängig ist. Ein Gewichtsausgleich wird bevorzugt durch Verwendung der in Figur 3 wiedergegebenen Formen von Förderelementen erreicht, die durch ihre Ab¬ weichung von der Kugelform eine veränderte Massenvertei¬ lung ermöglichen.
Für die Anwendung der Zwillingsblutpumpe als Doppel-By- pass-Pumpe oder als vollständiger Herzersatz ist es wich¬ tig, daß bei übereinstimmender Drehzahl aber unterschied¬ lichen Gegendrücken von den beiden Pumpen der gleiche Blutvolumenstrom gefördert wird, was durch eine entspre- chende Auslegung der Pumpe und deren Förderkennlinie er¬ reicht wird. In Figur 10 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsge¬ mäßen Zentrifugalpumpe zur Anwendung als Blutpumpe darge¬ stellt, welche in einen wiederverwendbaren Teil 44 und einen einmal verwendbaren Teil 45 zerlegt dargestellt ist. Es ist ersichtlich, daß den einmalig verwendbaren Teil 45 bildende Pumpenoberteil mit dem den Antriebsmotor 46 ent¬ haltenden Teil entlang der Trennlinie A einschnappbar ver¬ bindbar ist, wobei die notwendige Dichtung durch einen umlaufenden Dichtring 47 erzeugt wird. Damit ist es möglich, durch einfache Handhabungen nach einer Operation, bei der der Kreislauf durch extrakorporale Mittel auf¬ rechterhalten werden mußte, diejenigen Teile als Einmal¬ artikel auszubilden, welche umständlich zu reinigen und zu sterilisieren sind, bzw. mit derartigen Teilen fest ver- bunden sind. Im dargestellten Beipiel ist das Pumpenober¬ teil 45 fest mit Schlauchleitungen 48 und 49 versehen, welche gleichzeitig die Verbindung zu benachbarten - einmalig verwendbaren - Komponenten herstellen.
Bei der erfindungsgemäßen Pumpe ist es möglich, die Schnittstelle zwischen einmalig und mehrfach verwendbaren Teilen in gleicher Weise günstig so zu legen, daß die ge¬ samte Pumpenkaπuner, welche mit dem Patientenblut in Be¬ rührung kommt, zu den einmal verwendbaren Teilen gehört.
Die Schnittstelle, welche die Trennung zum Wegwerfartikel bildet, verläuft hierbei zweckmäßig zwischen Antriebs- und Rotationselement der Pumpe - entsprechend dem Grundsatz, daß die Trennlinie derart gelegt wird, daß alle höherwer- tigen Teile einerseits und alle mit dem Patientenblut in Berührung kommenden Teile andererseits in zwei trennbare Einheiten zusammengefaßt sind.
OMPI Eine derartige Anordnung ist mit einer Trennlinie B bei dem in Figur 11 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel darge¬ stellt. Der einmal verwendbare Teil 50 enthält die ge¬ schlossene Pumpenkammer 50, wobei auch das Förderelement 51 mit zu dem einmalig verwendbaren Teil gehört.
Der den Antriebsmotor 52 und- das Tragelement 53 enthalten¬ de Teil muß - infolge der durch den Antrieb zu erzeugenden Taumelbewegung - in eine schräg zur axialen Hauptachse gelegenen Richtung entfernt werden. Um diesen Vorgang zu erleichtern, ist an dem Teil 50 ein Abdeckteil 54 entfern¬ bar, welches einen Seitenbereich und den Bodenbereich des den Motor aufnehmenden Teils umfaßt. Das Teil 54 kann - entsprechend den Anforderungen - sowohl als einmalig als auch als mehrfach verwendbares Teil gestaltet werden. Es ist ersichtlich, daß die hier wiedergegebenen Gehäusedar¬ stellungen lediglich Beispiele bilden und entsprechend den weiteren Randbedingungen mit dem mehrfach verwendbaren Motor zweckmäßig auch noch solche Teile bzw. Bauelemente fest kombinierbar sind, die ebenfalls mehrfach verwendet werden, in der Weise, daß die Pumpenkammer zusammenhängend mit dem Schlauch- oder Verbindungssystem für das zu för¬ dernde Medium und der Pumpenantrieb mit weiteren Steuer¬ einrichtungen oder -geraten verbunden ist.
In Figur 12 ist ein Detail einer möglichen Ausführung der Schnittstelle zwischen einmalig und mehrfach verwendbarem Teil vergrößert wiedergegeben. Hierbei gehört das Trage¬ element 55 für das Förderelement 56 der Pumpenkammer 57 ebenfalls zu den einmalig verwendbaren Elementen. Mit dem Trägerstift 55 ist ein Hohlkegelelement 58 festverbunden,
OMPI welches über einen entsprechenden kegelförmigen Ansatz 59 der Welle 60 des Motors 61 stülpbar ist. Damit entfällt eine separate Lagerung für das Förderelement.
Der Stift 55 des Förderelementes greift beim Zusammenfügen in eine Nut 62 des Kegels ein, wobei der Antriebsmotor 61 für den Zusammensetzvorgang gegebenenfalls in langsame Rotation versetzt werden kann. Um eine "Schnappwirkung" zu erzielen, sind an dem kegeligen Teil zusätzliche Perma- nentmagnete 63 und 64 vorgesehen, welche mit einem ent¬ sprechenden ferromagnetischen Bereich der Kegelkappe 58 in Wechselwirkung treten und in Richtung des Pfeils 65 ge¬ richtete Kräfte aufnehmen können. Damit übernimmt die Mo¬ torwelle 60 die Lagerung des rotierenden Pumpenkörpers, so daß die Pumpenkammer einschließlich Förderelement kon¬ struktiv einfach gehalten werden kann. Die Zentrierung des Pumpenkörpers und Ausrichtung in Bezug auf den Motor 61 erfolgt durch einen mit dem Purapengehäuse verbundenen Kra¬ gen 66, dessen innere Ausnehmung an die Gestaltung des Motors 61 angepaßt ist.
In Figur 13 ist eine Zwillingspumpe wiedergegeben, welche zum Versorgen eines Stoffaustauschers 67 dient, die den Antriebsmotor 68 kreisförmig umgibt. Zwei Pumpenkammern 69 und 70 sind an den Enden der .Anordnung vorgesehen und je¬ weils für sich als Einmal-Einheiten ausgebildet. Die bei¬ den Pumpen sind in Serie geschaltet, woraus eine Verbes¬ serung des hydrodynamischen Wirkungsgrades resultiert. Die Förderelemente 71 und 72 der beiden Pumpen sind bei der dargestellten Ausführung wiederverwendbar.
OMPI Der Stoffaustauscher dient bevorzugt zur Dialyse oder als künstliche Lunge in einem e trakorporalen Kreislaufsystem. Bei den dargestellten Pumpen ist insbesondere zu beachten, daß in einem Fall .Einlauf (untere Pumpe) und im anderen Fall die Ausströmöffnung (obere Pumpe) kreisförmig ge¬ schlossen als Ringspalt 73 und 74 ausgebildet sind, so daß der gegesamte (entsprechend geformte) Einlaß- bzw. Ausla߬ bereich des Stoffaustauschers gleichmäßig ver- bzw. ent¬ sorgt wird. Dabei wird bei der erfindungsgemäßen Zentrifu- galpumpe in vorteilhafter Weise die Tatsache ausgenutzt, daß die auftretenden Strömungsverhältnisse - im Zeitmittel
- rotationssymmetrisch sind. (Die dargestellte Zwillingspumpe läßt sich auch in der Weise günstig gestal¬ ten, daß die beiden Pumpen jeweils mit außenliegenden An- triebsmotoren auf den Stoffaustauscher aufgesetzt sind, wobei jedoch zwei getrennte Motoren erforderlich wären
- der Stoffaustauscher selbst aber einen zylindrischen Vollquerschnitt aufweisen kann.)
Um die Drehzahl der Pumpe derart periodisch zu steuern, daß eine mindestens annähernd physiologisch pulsatile Strömung hervorgerufen wird, werden bevorzugt Zeitgeber¬ mittel benutzt, welche die Pumpe im Takt der natürlichen Herzfrequenz impulsweise betätigen. Diese Mittel sind in den Zeichnungen nicht dargestellt, die dazu notwendigen Bauelemente sind aber dem Fachmann geläufig.
Um das Förderelement aus mehreren Materialien bzw. aus einem Material oder mehreren Materialien und Hohlräumen derart zusammenzusetzen, daß die mittlere Dichte des För¬ derelementes gleich oder annähernd gleich der Dichte des Fluides ist und das Förderelement einschließlich Tragele¬ ment unter Berücksichtigung des Fluids dynamisch ausge¬ wuchtet sind, können mit geeigneten Unwuchtmeßmitteln Ver¬ suche durchgeführt werden, bis der angegebene Zustand er- reicht ist. Bei den dargestellten Ausführungsformen können neben dem Vorsehen von Hohlräumen bevorzugt die Abmessun¬ gen von Förder- und Tragelement variiert werden.
Die dargestellten Ausführungen bilden lediglich bevorzugte Beispiele - die erfindungsgemäße Pumpe läßt sich in vielen weiteren Anwendungen und Anordnungen benutzen, deren Ein¬ zelheiten mit der Anwendung abzustimmen sind, sich jedoch aufgrund der vorgenannten Ausführungsbeispiele durch den Fachmann erschließen lassen.
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Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Hermetisch gekapselte Zentrifugalpumpe zur schonenden Förderung von Fluiden, insbesondere zur Förderung von Blut, mit einem in einem Pumpraura auf einer Kreisbahn be¬ weglichen, das Fluid in Rotation versetzenden Förderele¬ ment (9),
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
daß das an einem Tragelement (6, 27, 36) befestigte För¬ derelement (12, 42, 43) eine Bewegung mit im Mittel räum¬ lich ortsfester Orientierung in bezug auf den Pump- räum (25) ausführt,
daß das Tragelement eine mechanische Verbindung zwischen einem außerhalb des Pumpraums angeordneten rotierenden Antriebselement (3, 26) und dem Förderelement bildet und dabei eine Taumelbewegung ausführt,
daß der Radius der Taumelbewegung des Tragelements in ei¬ ner Richtung, die parallel zu dem Radius der Kreisbahn verläuft, im Durchtrittsbereich (8) des Tragelements durch die Wandung des Pumpraums einen gegenüber dem Radius der Kreisbahn verkleinerten Wert aufweist, und
daß ein durch eine elastische Membran gebildetes Dich¬ tungselement (15, 18) einerseits mit einem den Durchstoß- punkt des Tragelements umgebenden Bereich der Wandung des Pumpraums und andererseits mit einem umlaufenden gleich-
/ falls eine räumlich ortsfeste Orientierung im Pumpraum aufweisenden Bereich des Trag- und/oder Förderelements hermetisch dichtend verbunden ist.
2. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , * daß der Radius der Taumelbewegung des Tragelements im genannten Bereich (8) ein mindestens relatives Minimum aufweist.
3. Zentrifugalpumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kraftübertragung vom rotierenden Antriebselement (3, 26) auf das Tragelement (6, 27) exzentrisch erfolgt, wobei das Tragelement vom Antriebselement aus sich in Richtung der Verlängerung der Drehachse des Antriebselements erstreckt.
4. Zentrifugalpumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kraftübertragung vom rotierenden Antriebselement auf das Tragelement (36) konzentrisch erfolgt, wobei die Taumelbe¬ wegung durch eine Biegung, Neigung oder Abknickung des Tragelements hervorgerufen wird.
5. Zentrifugalpumpe nach einem der vorangehenden Ansprü¬ che, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Lagerung (4, 5, 28) zum Ausgleich einer relativen Rotationsbewegung zwischen Antriebselement (3) und Trag-bzw. Förderelement (6 bzw. 9) vorgesehen ist.
6. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Lagerung koaxial zu einer für die Taumelbewegung charakteristischen Achse .ge¬ richtet ist, wobei das Trag- und/oder Förderelement im we¬ sentlichen rotationssymraetrisch zu dieser Achse ausgebil¬ det ist.
7. Zentrifugalpumpe nach einem der vorangehenden Ansprü- ehe, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mindestens das Tragelement (6) für das Förderelement (9) von dem Dichtungselement (17) umschlossen ist.
8. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Förderelement (9) ebenfalls von dem Dichtungselement (17) mit umschlossen ist.
9. Zentrifugalpumpe nach einem der vorangehenden Ansprü¬ che, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Dichtungselement (15) eine Ummantelung (17) des Förder¬ elementes (9), eine flexible Dichtungsmembran (8) im Lage- rungsbereich des Antriebselements und eine Ausklei¬ dung (15) des Pumpraums als zusammenhängend geformte Mem¬ bran bildet, die aus einem auf das Fluid abgestimmten und in bezug auf Wechselbiegung dauerfestem Material besteht.
10. Zentrifugalpumpe nach einem der. vorangehenden Ansprü¬ che, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das flexible Dichtungselement in Form einer bis auf die Ein- und Ausströmöffnung geschlossenen Innenauskleidung nach Art eines zusammenhängenden Beutels (18) besteht, in den das Förderelement (9) eingestülpt ist und den Dichtungsbe- reich (8) zwischen Tragelement und Pumpengehäuse umfaßt.
11. Zentrifugalpumpe nach einem der vorangehenden An¬ sprüche zur Förderung von Blut, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t , daß das Dichtungselement (15, 18) aus blutverträglichem Material besteht oder mit einem solchen beschichtet ist.
12. Zentrifugalpumpe nach einem der vorangehenden Ansprü¬ che, zur Förderung von Blut, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß das Gehäuse (11, 16) der implantierbaren Pumpe vollständig aus einem blutver¬ träglichem Material besteht oder mit einem derartigen Material beschichtet ist.
13. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß es sich bei dem blut- verträglichen Material um Polyurethan handelt.
14. Zentrifugalpumpe nach einem der vorangehenden Ansprü¬ che, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der die Kreisbahn des Förderelements (9) umfassende Pumpraum bis zu einem Bereich trichterförmig erweitert ist, der der Lagerung des Antriebselements benachbart ist.
15. Zentrifugalpumpe nach einem der vorangehenden An¬ sprüche» d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Pumpengehäuse in ein die Einströmöffnung (14) und die Ausströmöffnung (13) aufweisendes Oberteil (11) und ein einen Durchlaß für das Antriebselement aufweisendes Unter¬ teil (16) geteilt ist.
16. Zentrifugalpumpe nach einem der vorangehenden Ansprü- ehe, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Förderelement (9) als ein bezüglich der für die Taumelbe¬ wegung charakteristischen Achse (6) des Tragelements rota¬ tionssymmetrischer Körper, ausgebildet ist, wobei derjenige Teil des, Gehäuses (11), der mit dem Förderelement einen Spalt (19) bildet, derart gestaltet ist, daß die Spaltform im wesentlichen unabhängig von der Position des Förderele¬ ments auf der Kreisbahn ist.
17. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Körper ganz oder teilweise kugelförmig, kegelförmig oder ellipsoidförmig ausgebildet ist (Figuren 3a bis e).
18. Zentrifugalpumpe nach einem der vorangehenden Ansprü¬ che, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Förderelement als unvollständiger Rotationskörper in der Weise ausgebildet ist, daß bei Annäherung an die Ausströmöffnung ein maximaler Querschnitt quer zu dieser gerichtet ist (Figuren 3a bis e) .
19. Zentrifugalpumpe nach einem der vorangehenden Ansprü¬ che, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Mittelpunkt (23) der Kreisbahn (22), auf dem sich das Förderelement (9) bewegt, gegenüber dem Zentrum (24) des Pumpraums (25) versetzt angeordnet ist.
20. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Mittelpunkt (23) der Kreisbahn (22) derart um einen zweiten Winkel gegenüber derjenigen Symmetrieachse des Pumpraums (25), die senkrecht auf der Ausströmrichtung steht, versetzt angeordnet ist, daß sich zwischen dem Förderelement (9) und der auf dessen Kreisbahn (22) zuletzt erreichten Kante zwischen Pumpraum und Ausströmöffnung (13) ein Minimum ist.
21. Zentrifugalpumpe nach einem der vorangehenden Ansprü- ehe, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein mindestens die Lagerung für den Antrieb (1) des Tragele¬ ments (27) aufnehmender Hohlraum (29) vorgesehen ist, wel¬ cher durch das Dichtungselement von dem Pumpraum abge¬ schlossen ist und mit einer Flüssigkeit gefüllt ist.
22. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Hohlraum (29) durch in dessen Wandung vorgesehene Ein- und Austrittsöffnun- gen (32 und 33) von einem Fluid durchströmt wird, das ein zur Kühl-, zur Schmier- und/oder Antriebsmittel bildet.
23. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 22, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mindestens eine der Öffnungen (32 oder 33) gleichzeitig als Durchführungsöff¬ nung für eine Kabelverbindung (34) für einen Elektromo- tor (1) zum Antrieb des Förderelementes (9) dient.
24. Zentrifugalpumpe nach einem der vorangehenden Ansprü¬ che, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Antrieb (1) für das Förderelement (9) und der Purapraum von einem gemeinsamen Gehäuse (31) umgeben sind.
25. Zentrifugalpumpe nach einem der vorangehenden Ansprü- ehe, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Einströmöffnung (14) auf der Antriebsseite des Förderele¬ ments im Pumpraum angeordnet ist (Fig. 7).
26. Zentrifugalpumpe nach einem der vorangehenden Ansprü¬ che vorzugsweise zur Implantation in einen lebenden Orga¬ nismus unterhalb einer Haut- und/oder Gewebeschieht, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Tra¬ gelement (26), das Förderelement, und/oder das Antriebs- element Lagerkörper (3) innerhalb des Gehäuses (31) gelagert und dabei hermetisch in das Pumpengehäuse ein¬ gekapselt sowie mittels eines außerhalb des Gehäuses rotierendes Magnetfeld (37) in Rotation versetzbar sind.
27. Zentrifugalpumpe nach einem der. vorangehenden Ansprü¬ che, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das
OMH Pumpengehäuse mit gekapseltem Magneten derart in einen lebenden Organismus implantierbar ist, daß die Haut- oder Gewebeschicht (38) den Pumpenkörper (31) umschließt und das rotierende Magnetfeld außerhalb des Körpers anlegbar ist.
28. Zentrifugalpumpe nach einem der vorangehenden Ansprü¬ che, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Drehzahl der Pumpe derart periodisch gesteuert wird, daß eine mindestens annähernd physiologisch pulsatile Strömung hervorgerufen wird.
29. Zentrifugalpumpe nach einem der vorangehenden Ansprü¬ che, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Mittelachse des Ablaufs und/oder Zulaufs in einer Ebene oder im Raum gekrümmt sind, insbesondere derart, daß die Lage des Zu- und Ablaufs einen anatomisch günstigen Anschluß bei der Verwendung als Blutpumpe ermöglicht.
30. Zentrifugalpumpe nach einem der vorangehenden Ansprü¬ che, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Tragelement ohne selbständige Lagerung in der Pum¬ penkammer angeordnet ist, wobei die Lagerungsfunktion im zusammengesetzten Zustand von der Motorwelle übernommen wird.
31. Zentrifugalpumpe nach einem der vorangehenden Ansprü¬ che, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
CMFI zwischen dem Pumpenoberteil und einem den Motor enthalten¬ den Trageteil eine leicht lösbare Trennstelle (A, B und C) vorhanden ist.
32. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 31, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Trennstelle (A) die Pumpkammer mit Ausnahme des Förderelementes schneidet.
33. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 31, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Trennstelle (B) außerhalb der Pumpkammer vorgesehen ist und die Verbindung des Antriebselementes zur Motorachse schneidet.
34. Zentrifugalpumpe nach einem der vorangehenden Ansprü¬ che, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Trennstelle (C) ein .Anschlußelement der Motorachse schnei- det, welches in der Weise zweiteilig ausgeführt ist, daß ein mit dem Trägerelement verbundenes Zentrierungselement mit der Pumpenkammer wegführbar ist.
35. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 34, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Zentrierungselement eine exentrisch angeordnete Aufnahme für das Trägerelement aufweist.
36. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 35, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Zentrierungselement mittels Haftmitteln gehalten wird.
37. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 36, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Haftmittel aus mindestens einem Permanentmagneten (63, 64) bestehen, wel¬ cher mit der in diesem Bereich entsprechend ferromagne- tisch ausgebildeten Zentriervorrichtung in Wechselwirkung tritt.
38. Zentrifugalpumpe nach einem der vorangehenden Ansprü- ehe, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die
Zentrifugalpumpe (69, 70) als Zwillingspumpe ausgebildet ist mit einem geraeinsamen Antrieb, von dem die um einen Winkel gegeneinander versetzt angeordneten Förderele¬ mente (42, 43) mit gleicher Drehzahl angetrieben werden.
39. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 38, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die beiden Förderele¬ mente (42, 43) gemeinsam dynamisch ausgewuchtet angeordnet sind.
40. Zentrifugalpumpe nach den Ansprüchen 30 bis 39, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die beiden Pumpen (69, 70) in Serie geschaltet sind.
41. Zentrifugalpumpe nach einem der vorangehenden An¬ sprüche, zur Anwendung in einem Stoffaustauscherkreislauf vorzugsweise für die Dialyse bzw. für eine künstliche Lunge , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
CMFI der Stoffaustauscher mit der Ein- bzw. Ausströmöffnung mindestens einer Pumpe (73 bzw. 74) verbunden ist.
42. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 41, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die an den Stoffaus¬ tauscher angeschlossene Ein- bzw. Ausströmöffnung die Purapenkamraer mindestens teilweise in Form eines Ringspal¬ tes umfangmäßig umgibt.
43. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 40, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Stoffaustauscher mindestens einen Antriebsmotor (68) mindestens teilweise umgibt.
44. Zentrifugalpumpe nach einem der vorangehenden Ansprü- ehe, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Förderelement sich aus mehreren Materialien bzw. aus einem Material oder mehreren Materialien und Hohlräumen derart zusammensetzt, daß die mittlere Dichte des Förderelementes gleich oder annähernd gleich der Dichte des Fluides ist und das Förderelement einschließlich Tragelement unter Berücksichtigung des Fluids dynamisch ausgewuchtet sind.
45. Verfahren zur Herstellung einer Zentrifugalpumpe nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das flexible Dichtungselement als eine bis auf die Ein- und Ausströmöffnung geschlossene Innenauskleidung in Form eines zusammenhängenden Beutels (18) durch kurzfri¬ stiges Eintauchen eines entsprechend geformten Hohlkörpers in einen elastisch aushärtenden Werkstoff in der flüssigen Phase erzeugt wird, so daß lediglich ein Benetzen der Form erfolgt, wobei der ausgehärtete Beutel später der Form durch Umstülpen durch die Ein- oder Ausströmöffnung ent¬ nommen wird.
c_.π
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