KR20180037203A - 혈액 펌프 - Google Patents

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KR20180037203A
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토르스텐 지이스
왈리드 아불호슨
볼프강 케르크호프스
엘렌 카이셀리쯔
페터 스크로드스키
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아비오메드 유럽 게엠베하
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Abstract

혈액 펌프(1)는 혈류 입구(21) 및 혈류 출구(22)를 갖는 펌프 케이싱(2), 및 상기 펌프 케이싱(2)에 배치되며 베어링(60)에 의해 펌프 케이싱(2)내에서 회전가능하게 지지되어 회전축에 대해서 회전가능하게 되는 임펠러(3)를 포함한다. 상기 임펠러(3)는 상기 혈류 입구(21)로부터 혈류 출구(22)로 혈액을 전달하기 위해 블레이드(31; 32)를 갖는다. 상기 베어링(60)은 상기 펌프 케이싱(2)에 결합되며 방사상으로 외부를 향하는 고정 베어링 표면(61)을 갖는 적어도 하나의 고정 베어링부(4)를 포함한다. 상기 베어링(60)은 상기 고정 베어링 표면(61)과 상호작용하여 베어링(60)을 형성하도록 회전하는 베어링 표면(62)을 더 포함하며, 상기 회전하는 베어링 표면(61)은 방사상으로 내측을 향하며, 상기 블레이드(32)의 방사상으로 노출된 내측 에지(50)에 형성된다. 상기 블레이드(32)는 방사상으로 외부 방향으로 상기 고정 베어링 표면(61)의 혈액 침전물을 끌어당기도록 설계된다.

Description

혈액 펌프
본 발명은 혈액 펌프에 관한 것으로, 특히 환자의 혈관내의 혈류를 지원하기 위한 혈관내 혈액 펌프에 관한 것이다.
축방향 혈액 펌프, 원심 혈액 펌프 또는 혼합형 혈액 펌프와 같은 여러 유형의 혈액 펌프가 공지되어 있으며, 여기서 혈류는 축방향 및 방사 방향 힘에 의해 야기된다. 혈관내 혈액 펌프는 카테터에 의해 대동맥과 같은 환자의 혈관내에 삽입된다. 혈액 펌프는 보통 혈류 입구 및 혈류 출구를 갖는 펌프 케이싱을 포함한다. 혈류가 혈류 입구로부터 혈류 출구로 흐르도록 하기 위해서, 임펠러 또는 회전자가 펌프 케이싱내에서 회전축에 대해서 회전가능하게 지지되며, 임펠러에는 혈액을 전달하기 위한 하나 이상의 블레이드가 제공된다.
임펠러는 보통 적어도 하나의 베어링에 의해 펌프 케이싱내에 지지된다. 접촉식 베어링 및 비접촉식 베어링과 같은, 다양한 베어링이 공지되어 있다. 일반적으로, 접촉식 베어링은 예를 들어, 슬라이드 베어링, 피봇 베어링, 유체역학 베어링, 유체 정역학 베어링, 볼 베어링 등 또는 이들의 임의의 조합과 같이, 베어링 표면이 언제든지(즉, 항상 또는 간헐적으로) 펌프가 동작하는 동안에 적어도 부분적으로 접촉할 수 있는 모든 유형의 베어링을 포함할 수 있다. 특히, 접촉식 베어링은 "혈액 매몰 베어링"이 될 수 있으며, 여기서 베어링 표면은 혈액 접촉부를 갖는다. 접촉식 베어링은 사용중에 가열될 수도 있어서 펌프가 동작하는 동안에 회전 및 정적 베어링 표면의 접촉에 의해 기계적 마모가 야기된다. 베어링에 냉각용 유체, 이를 테면 혈액 자체를 공급하는 것이 바람직하다.
예를 들어 US 2011/0238172 A1에는 혈액 펌프내의 클리어런스 또는 베어링 표면을 세척하기 위한 장치가 개시되어 있다. 세척 채널이 임펠러를 관통하여 연장되어 주요 혈류 통로 및 베어링 표면과 유체가 연통하게 된다.
본 발명의 목적은 혈액 펌프의 임펠러를 회전가능하게 지지하는 베어링을 효과적으로 냉각하고 세척하도록 하는 혈액 펌프를 제공하는 것이다.
이와 같은 목적은 본 발명에 따라서 독립항 제1항의 특징을 갖는 혈액 펌프에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예들 및 추가 개발내용은 그의 종속항들에 특정되어 있다.
본 발명에 따르면, 임펠러는 적어도 하나의 베어링에 의해 펌프 케이싱내에서 회전가능하게 지지된다. 상기 베어링은 펌프 케이싱에 결합되며 방사 방향으로 외측을 향하는 고정 베어링 표면을 갖는 적어도 하나의 고정 베어링부를 포함하며, 상기 베어링은 상기 고정 베어링 표면과 상호작용하여 상기 베어링을 형성하도록 하는 회전하는 베어링 표면을 더 포함하며, 상기 회전하는 베어링 표면은 방사 방향으로 내측을 향하며 블레이드중 적어도 하나의 방사상으로 노출된 내측 에지상에 또는 블레이드의 방사상으로 노출된 내측 에지에 결합된 베어링 구조물에 형성된다. 상기 베어링에 대해 블레이드의 방사상으로 노출된 내측 에지를 사용하므로 베어링 표면의 세척을 개선할 수 있는 개방형 베어링 설계가 가능하게 된다. 따라서, 상기 베어링 가열이 감소될수 있다. 마찬가지로, 베어링 영역에서 혈액 막힘 및 엉김이 감소될 수 있다. 특히, 베어링의 상대측으로서 동작하는 회전하는 블레이드의 내측 에지를 가지므로 베어링 표면으로부터 방사 방향으로 멀어지는 혈액 경계층을 원심분리하는 본질적인 이점이 있게 된다. 즉, 원심분리력이 발생되어 유동 혈액보다 밀도가 높은, 혈액 침착물을 고정 베어링 표면으로부터 멀리 방사상 외측 방향으로 끌어내는데 도움을 준다. 따라서, 그러한 베어링의 설계는 베어링의 상대 표면을 세척하는데 도움이 된다.
바람직하게는, 상기 고정 베어링부는 상기 회전축을 따라서 연장되는 적어도 하나의 핀 또는 콘(cone)을 포함한다. 상기 고정 베어링부는 실질적으로 원통형 또는 테이퍼진 형상을 가지며 회전 축을 따라서 길이가 가변될 수 있다. 예를 들어, 상기 고정 베어링부는 상기 임펠러의 길이의 반 미만을 따라서 축방향으로 연장될 수 있거나, 또는 실질적으로 상기 임펠러의 전체 길이를 따라서 연장될 수 있다. 특히, 상기 고정 베어링부가 상대적으로 짧으면, 상기 베어링은 상기 임펠러의 반대측 축방향 단부로부터 임펠러를 향해서 또는 임펠러 내로 축방향으로 연장되는 두개의 고정 베어링부를 포함할 수 있다.
상기 고정 베어링부의 특정 설계 및 형상에 관계없이, 상기 고정 베어링부는 "핀"으로 명명될 수 있으며, 상기 베어링은 "핀 베어링"으로 명명될 수 있다. 이들 용어는 특정 핀 설계로 제한되지 않고 본 발명의 범위내에서 모든 유형의 고정 베어링부 및 블레이드 장치, 즉, 특히 임펠러 블레이드의 방사상으로 노출된 내측 에지와 상호작용하는 방사상 외측을 향하는 베어링 표면을 갖는 고정 베어링부를 말한다.
상기 회전하는 베어링 표면은 실질적으로 적어도 하나의 블레이드의 방사상으로 노출된 내측 에지의 전체 길이를 따라서 연장될 수 있다. 이로써 큰 베어링 표면이 생기며, 이는 예를 들어 열 방출에 유리하다. 베어링이 블레이드상에 형성되며 이는 열 방출을 높이고, 또한 열 방출을 개선시킬 수 있다. 대안으로, 회전하는 베어링 표면은 블레이드의 방사상으로 노출된 내측 에지의 길이의 일부를 따라서만 연장될 수 있다. 특히, 고정 베어링 표면과 회전하는 베어링 표면 사이의 접촉 영역의 크기를 줄이기 위해, 회전하는 베어링 표면은 블레이드의 방사상으로 노출된 내측 에지를 따라서 하나 이상의 별개의 세그먼트로서 형성될 수 있다. 이는 예를 들어, 내측 블레이드 에지의 특정의 비평탄 프로파일에 의해 달성될 수 있으며, 여기서 베어링 표면은 프로파일의 상승된 부분에 의해, 또는 코팅, 삽입 등에 의해 형성될 수 있다. 이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 특정 물질이 코팅 및 삽입에 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 고정 베어링부는 그 자체를 관통하여 연장되는 중앙 축방향 통로를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 고정 베어링부 또는 핀은 축방향 채널을 가질수 있다. 이는 핀과 임펠러 사이의 간격을 세척하기 위해 혈액이 핀의 축방향 단부 표면으로 흐르도록 한다. 더욱이, 임펠러가 중앙의 축방향 통로 역시 갖는다면, 혈액은 핀 통로로부터 임펠러 통로로 흐를 수 있다.
상기 고정 베어링부는 혈액이 축방향으로 관통하여 흐르도록 하는 적어도 하나의 개구를 포함하는 지지 구조물에 의해 펌프 케이싱에 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 고정 베어링부는 펌프 케이싱에 접속되는 버팀대에 의해 지지될 수 있다. 이는 특히 고정 베어링부가 혈류 입구의 일 영역에 배치될 때 유용한데 핀이 혈류 입구에 배치되도록 하기 때문이며, 한편 혈액은 상기 버팀대에 의해 규정되는 개구를 통해 펌프 케이싱으로 들어갈 수 있다. 이는 또한 혈액이 축방향으로 펌프 케이싱을 빠져나가는 것이 바람직한 경우에 혈류 출구에 적용될 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 상기 지지 구조물은 방사 방향으로 혈류를 유도하도록 크기 및 형상이 정해질 수 있다. 상기 지지 구조물은 예를 들어 핀용 소켓을 형성하는 직선 또는 곡선 콘과 같은 테이퍼진 형상을 가질수 있으며, 상기 지지 구조물은 하향 방향으로 넓어지며 혈류 출구 부근에 배치된다.
일반적으로, 전술한 핀 베어링 개념은 회전하는 베어링 표면이 블레이드의 방사상으로 노출된 내측 에지상에 또는 블레이드의 방사상으로 노출된 내측 에지에 결합된 베어링 구조물에 형성되는 한, 임펠러의 여러 설계에, 특히 적어도 하나의 블레이드에 적용된다. 특히, 적어도 하나의 블레이드가 임펠러 허브의 외측 표면, 임펠러 허브의 내측 표면, 또는 둘 다에 부착될 수 있다. 블레이드가 허브의 외측 표면에 배치되면, 방사상으로 노출된 내측 에지는 축방향으로 허브 너머로 연장되는 블레이드의 한 영역에 배치될 수 있다. 블레이드가 허브의 내측 표면에 배치되면, 그것들은 내측 블레이드로 간주될 수 있으며 이하에서 상세히 설명되는 바와 같이 임펠러의 통로에 배치될 수 있다. "내측" 및 "외측" 블레이드의 조합이 단일 임펠러에 포함될 수 있음을 인식할 것이다.
일 실시예에 따르면, 상기 임펠러는 임펠러의 허브의 외측 표면에 배치되며 혈류 입구로부터 혈류 출구로 혈액을 전달하도록 크기 및 형상이 정해지는 적어도 하나의 외측 블레이드를 포함한다. 더욱이, 혈액 펌프의 임펠러는 임펠러 허브를 관통하여 연장되는 혈류 통로를 가지며, 적어도 하나의 내측 블레이드가 상기 통로를 관통하여 혈액을 전달하도록 크기 및 형상이 정해지는 통로에 배치된다. 회전하는 베어링 표면은 내측 블레이드중 적어도 하나 또는 외측 블레이드중 적어도 하나 또는 모든, 내측 및 외측 블레이드의 방사상으로 노출된 내측 에지에 제공된다.
외측 블레이드에 더해서 임펠러의 통로에 내측 블레이드를 제공하는 것은 혈류 입구로부터 혈류 출구로 흐르는 혈류가 임펠러의 혈류 통로를 통해서 혈액을 펌핑하는 내측 블레이드에 의해 지지되도록 하며, 특히, 임펠러의 통로를 통과하는 혈류가 혈류 입구로부터 혈류 출구로 흐르는("순방향 흐름") 주 혈류와 동일한 방향으로 유도되는 경우 지지되도록 한다. 임펠러의 혈류 통로에서 흐름의 방향에 관계없이, 펌프 케이싱내의 혈액의 전체 순환은 내측 블레이드에 의해 개선될 수 있으며, 그럼으로써 펌프 케이싱내의 간격, 베어링 표면 및 다른 표면을 세척하고 냉각하는 것을 개선한다. 내측 블레이드는 부가적인 공간 또는 부가적인 구동 메카니즘을 요구하지 않는데 이는 블레이드가 임펠러의 혈류 통로에 배치되며 임펠러와 함께 회전하기 때문이다.
바람직하게는, 내측 블레이드는 상기 통로를 관통하는 혈액을 베어링으로 전달하도록 크기 및 형상이 정해진다. 특히, 이것은 혈액이 내측 블레이드에 의해 베어링으로 또는 베어링을 따라서 전달될 수 있음을 의미한다. 내측 블레이드는 베어링에 강한 세척 흐름을 생성하며, 바람직하게는 순방향으로 생성하여, 베어링을 세척 및 냉각하며, 이는 특히 베어링이 접촉식 베어링일 때 유리하다. 열 방출은 최대가 된다. 따라서, 베어링내의 혈액 엉김이나 막힘이 효과적으로 줄어들거나 방지될 수 있다. 어떤 펌프 설계에서는 "역방향 흐름"(즉, "순방향 흐름"의 반대)의 세척 흐름이 유리할 수 있다. 예를 들어, 대직경 혈액 펌프는 전체 펌프 흐름에 영향을 주지 않고도 매우 높은 혈액 역류를 구동하기 위해 내측 블레이드 임펠러에 더해서 압력 경도를 갖는 것으로부터 혜택을 받을 수 있다.
임펠러의 혈류 통로는 적어도 부분적으로는, 바람직하게는 완전히, 임펠러의 적어도 일부를, 특히 임펠러 허브를 축방향을 따라서 연장될 수 있다. 상기 통로의 적어도 일부, 특히 내측 블레이드가 배치되는 통로의 적어도 일부가 회전축과 정렬될 때, 이는 상기 내측 블레이드에 의해 혈액의 펌핑을 개선할 수 있는데 그 이유는 상기 내측 블레이드가 회전축에 대해서 회전하기 때문이다. 더욱이, 상기 내측 블레이드는 핀 베어링 표면의 인근에서 심하게 요동하는 혈류의 작용을 통해서는 물론이고 베어링 영역내의 어떠한 혈액 침전물이라도 물리적으로 제거할 수 있다. 다시 말해서, 내측 블레이드의 방사상으로 노출된 내측 에지는 고정 베어링부의 고정 베어링 표면에 와이퍼 블레이드와 같이 작용할 수 있다.
상기 임펠러의 통로는 회전축을 따라서 연장되지 않고 회전축에 대해서 경사지는 부분 또는 부분들을 가질수 있다. 특히, 상기 임펠러내의 통로의 하나 이상의 단부 부분은 회전축에 대해서 경사질 수 있다. 그러나, 상기 혈류 통로가 제1 축방향 단부 또는 개구로부터 제2 축방향 단부 또는 개구로 회전축을 따라서 임펠러를 완전히 관통하여 연장되는 것이 바람직하다. 상기 내측 블레이드는 임펠러의 혈류 통로를 관통하여 축방향을 따라서 혈액을 펌프할 수 있다. 축방향 통로가 회전축을 따라서 완전히 관통하여 연장되면, 임펠러는 공동으로 또는 공동 허브를 갖는 것으로서, 예를 들어, 공동 원통 또는 공동 콘으로서 간주될 수 있으며, 상기 외측 블레이드는 공동 허브의 외측 표면에 배치되며 내측 블레이드는 공동 허브의 내측 표면에 배치된다. 실질적으로 원통형 또는 테이퍼진 또는 다른 관형과 같은, 반드시 원통형일 필요는 없는 다른 적합한 공동 형상이 임펠러를 위해 선택될 수 있음을 인식할 것이다.
일 실시에에서, 상기 베어링은 혈류 통로에 배치될 수 있다. 상기 베어링을 상기 임펠러의 통로에 위치설정하여 베어링 세척 및 냉각을 개선할 있는데, 이는 베어링이 임펠러의 통로를 통해서 펌프되는 혈류내에 직접 배치되기 때문이다. 고정 베어링부는 회전축을 따라서 연장되는 적어도 하나의 핀을 포함할 수 있으며, 여기서 상기 핀의 적어도 일부는 블레이드의, 특히 내측 블레이드의 방사상으로 노출된 내측 에지와 맞물리거나, 또는 블레이드의 방사상으로 노출된 내측 에지에 부착된 베어링 구조물에 맞물려서 적어도 하나의 베어링을 형성한다. 상기 핀은 실질적으로 원통형이거나 또는 테이퍼지어 원뿔 형상을 형성할 수 있음을 인식할 것이다. 후자는 축방향력을 보상하여 상기 베어링이 축방향 및 방사 방향 베어링으로서 작용할 수 있도록 한다. 상기 핀은 상기 통로의 단부 부분을 향해서만 또는 그 내부로 연장될 수 있거나 또는 통로 내로 더 큰 거리로 연장될 수 있으며, 예를 들어, 상기 임펠러의 통로의 길이의 적어도 반, 바람직하게는 사분의 삼을 따라서 연장될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 상기 핀은 상기 임펠러의 통로를 완전히 관통하여 연장될 수 있으며. 즉, 적어도 상기 임펠러내의 통로의 전체 길이를 따라서 연장될 수 있다. 상기 핀의 길이는 임펠러의 혈류 통로의 길이보다 더 길 수 있다. 상기 핀의 길이에 관계없이, 상기 핀의 최대 직경은 임펠러의 통로의 최소 직경보다 더 작을 수 있다. 이는 혈액이 통로를 관통하여 핀으로 흐르도록 한다.
특히 상기 내측 블레이드는 회전하는 베어링 표면을 규정하는 적어도 하나의 방사상으로 노출된 내측 에지를 가질수 있다. 즉, 상기 내측 블레이드의 방사상으로 내측 에지의 적어도 일부는 상기 고정 베어링 표면, 예를 들어 상기 핀의 원주방향 표면의 적어도 일부와 맞물려서, 적어도 하나의 베어링을 형성한다. 베어링 구조물로서 상기 내측 블레이드를 사용하는 것은 혈액 펌프의 구성을 간단하게 하는데 왜냐하면 부가적인 베어링 구조물이 필요하지 않기 때문이다. 이것은 특히 상기 핀이 임펠러의 통로를 완전히 관통하여 연장될 때 유리하다. 상기 내측 블레이드의 에지는 전체 길이를 따라서 또는 적어도 실질적으로 이들의 전체 길이를 따라서 상기 핀의 원주 방향 표면과 접촉할 수 있다. 이에 더해서, 내측 블레이드가 베어링의 동적 부분을 형성하므로, 특히 내측 블레이드가 높은 열 전도율을 갖는 물질로 이루어질 때 열 방출이 극대화된다. 이러한 베어링이 임펠러의 혈류 통로를 통과하여 연장되므로, 상기 베어링은 효과적으로 냉각 및 세척된다. 상기 내측 블레이드는 다중 기능을 갖는다. 이들은 임펠러의 통로를 통해서 혈액을 펌핑하는 펌핑 수단으로서 작용하여 베어링을 강력하게 세척하며, 동시에 베어링 자체로서 작용한다. 더욱이, 이들은 와류 영역에서 설정되는 열 방출 표면으로서 작용하여 열 방출을 극대화한다. 블레이드의 방사상으로 내측 에지는 원주 방향으로 테이퍼지어 상기 핀의 표면에 평행한 에지와 비교해서 유체역학 베어링의 기능성을 개선할 수 있다.
적어도 하나의 외측 블레이드 및 적어도 하나의 내측 블레이드가 제공되는 일 실시예에서, 상기 임펠러의 적어도 하나의 블레이드는 상기 임펠러 허브에 배치되어 상기 블레이드가 허브에 의해 내측 블레이드를 형성하는 내측 부분과 외측 블레이드를 형성하는 외측 부분으로 분할되도록 할 수 있다. 다시 말해서, 상기 내측 블레이드는 상기 외측 블레이드와 정렬될 수 있거나, 또는 상기 내측 블레이드는, 특히 임펠러가 공동 허브를 가질때, 상기 임펠러의 허브를 통해서 외측 블레이드의 "연속부"를 형성할 수 있다. 특히, 상기 내측 블레이드 및 외측 블레이드는 대응하는 크기 및 형상을 가질수 있다. 블레이드의 특정 크기 및 형상에 관계없이, 상기 공동 허브는 연속될 수 있거나, 또는 개구에 의해 차단되어 혈액이 내측 블레이드로부터 외측 블레이드로 또는 그 반대로 흐르도록 할 수 있으며, 이는 유압평형에 유리할 수 있다. 일반적으로, 내측 블레이드에 의해 야기된 혈류 및 외측 블레이드에 의해 야기된 혈류는 유압이 평형이 되는 것이 중요하다. 그 결과, 양 블레이드 세트는 순방향으로 혈류를 야기하며, 특히, 200 mmHg까지의 동작 압력 범위내에서 혈류를 야기시킬 것이다.
예를 들어, 내측 및 외측 블레이드는 임펠러의 허브로부터 방사상 내측과 방사상 외측으로 동일 거리로 각각 연장될 수 있다. 이러한 설계는 간단한데 왜냐하며 이것은 공동 임펠러의 허브에 의해 내측 및 외측 블레이드로 분리되는 한 세트의 블레이드를 기본적으로 규정하는 것이기 때문이다. 그러나, 또 다른 실시에에서, 상기 내측 및 외측 블레이드는 정렬되지 않을 수 있거나 또는 크기 및 형상에서 대응하지 않을 수 있다. 내측 블레이드는 에를 들어 외측 블레이드보다 작을 수 있다. 내측 및 외측 블레이드는 유압 요건에 따라서 입구 각도, 출구 각도 및/또는 피치 각도가 다를 수 있다. 이와는 별도로, 외측 블레이드의 개수 및 내측 블레이드의 개수는, 외측 블레이드 및 내측 블레이드가 정렬되거나 크기 및 형상이 대응하는지에 여부에 관계없이, 같을 수 있거나 또는 다를 수 있다. 예를 들어, 세개의 내측 블레이드 및 두개의 외측 블레이드와 같이, 외측 블레이드보다 더 많은 내측 블레이드가 있을 수 있다. 단일 내측 블레이드 또는 단일 외측 블레이드 만이 있을 수 있거나, 또는 두개 이상의 내측 또는 외측 블레이드가 있을 수 있음을 인식할 것이다. 일반적으로, 하나보다 많은 블레이드가 제공되면, 그 중 단지 하나와 같이, 그 중 전부가 아닌 것이 베어링의 일부를 형성할 수 있으며, 한편 다른 블레이드는 고정 베어링 표면으로부터 이격될 수 있다. 내측 블레이드 또는 외측 블레이드 또는 둘 다가 회전축에 대해서 나선형이 될 수 있으며, 즉, 이들은 나선 형상이 되거나 또는 피치가 변동할 수 있다. 대안으로, 블레이드는 축방향으로 직선으로 연장될 수 있다.
내측 블레이드는 외측 블레이드에 완전히 대응할 수 있다. 사실상, 내측 및 외측의 양 블레이드가 단일 블레이드를 형성하며, 외측 허브에 의해 제 위치를 유지하는 것이 가능하여, 블레이드가 허브를 향해서 중심으로 연장되며 중앙 핀과 함께 방사상 베어링을 형성할 수 있다. 외측 허브는 펌프 케이싱의 외측 표면에 배치되는 고정자 코일에 의해 구동되는 전기 모터의 회전자를 형성하는 한 세트의 자석을 수용할 수 있다.
일 실시예에서, 펌프 케이싱은 혈류 입구로부터 축방향으로 이격된 이차 혈류 입구와 주 흐름 방향으로 혈류 출구를 가질수 있다. 예를 들어, 혈류 입구는 펌프 케이싱의 상류 단부에 배치될 수 있으며, 이차 혈류 입구는 펌프 케이싱의 반대측 하류 단부에 배치될 수 있다. 그러나, 이차 혈류 입구는 또한 펌프 케이싱내에서 원주 방향으로 배치될 수 있다. 이차 혈류 입구는 임펠러를 따라서 세척 흐름을 생성하는데 사용될 수 있다. 이러한 목적으로, 임펠러는 적어도 두개의 블레이드를 포함할 수 있으며, 그 중 적어도 하나는 혈류 입구로부터 혈류 출구로 주 흐름 방향으로 혈액을 전달하기 위해 혈류 입구와 연관되며, 그 중 적어도 또 다른 것은 이차 혈류 입구로부터 혈류 출구로 주 흐름 방향에 반대 방향으로 혈액을 전달하도록 이차 혈류 입구와 연관된다.
적어도 두개의 블레이드가 임펠러의 중강 부분에 인접한 임펠러의 축방향으로 대향하는 부분에 배치될 수 있으며, 이차 블레이드 혈류 입구와 연관된 적어도 하나의 블레이드는 임펠러의 중간 부분을 따라서 혈액을 전달하도록 크기와 형상이 정해진다. 즉, 임펠러는 "이중 임펠러"로서 간주될 수 있으며, 혈액은 임펠러의 반대측 단부 부분에 배치되는 반대측 블레이드에 의해 임펠러의 중앙을 향해서 두개의 반대 방향으로 펌프된다. 혈류 입구와 연관된 블레이드는 주 혈류를 생성하는 한편, 이차 혈류 입구와 연관된 블레이드는 임펠러 허브를 따라서 강력한 세척 흐름을 야기시킨다. 본 실시예에서, 임펠러는 그 대향하는 축방향 단부에서 전술한 핀 베어링중 두개를 포함할 수 있으며, 각각의 블레이드의 방사상으로 노출된 내측 에지는 각각의 핀에 의해 지지된다. "이차" 블레이드는, 자기 드라이브 및 펌프 케이싱의 외부 표면에 위치한 이차 고정자 코일에 의해 형성된 전기 모터를 세척하고 냉각시키기 위해 펌프의 외부로부터 혈액을 끌어오고 자기 드라이브와 펌프 케이싱 사이의 방사 방향 간격을 통과하도록 힘을 가한다. 이차 펌프는 축방향, 혼합된 흐름 또는 실질적으로 방사상 펌프로서 설계될 수 있음을 인식할 것이다.
일 실시예에서, 상기 회전하는 베어링 표면 자체로서 블레이드의 방사상으로 노출된 내측 에지를 사용하는 대신에 또는 그에 더해서, 블레이드의 방사상으로 노출된 내측 에지에 결합된 베어링 구조물이 베어링을 위해 사용될 수 있다. 회전하는 베어링 표면은 핀의 적어도 일부와 맞물리는 적어도 하나의 링에 의해 규정될 수 있다. 상기 적어도 하나의 링은 내측 블레이드로부터 분리되어 제공될 수 있거나 또는 내측 블레이드의 방사상으로 노출된 내측 에지에 의해 형성되는 회전하는 베어링 표면에 더해서 또는 대안으로, 그것에 내측 블레이드중 적어도 하나 또는 모두에 결합될 수 있다. 다시 말해서, 베어링 구조물의 베어링 표면은 적어도 하나의 링으로만 형성되거나 또는 블레이드의 방사상 내측 에지와 함께 적어도 하나의 링으로 형성될 수 있다.
대안으로 또는 링에 더해서, 상기 베어링 구조물은 핀의 적어도 일부와 맞물리며 내측 블레이드중 적어도 하나 또는 모두에 결합될 수 있는 적어도 하나의 윙을 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 윙은 핀의 외측 원주방향 표면에 크기 및 형상이 대응하는 원형 아크 형상을 가져서 특히 임펠러의 방사상 중심설정을 제공하는 베어링을 형성할 수 있다. 전술한 윙은 그러한 윙으로 형성될 수 있음을 인식할 것이다. 예를 들어, 적어도 두개, 이를 테면, 두개, 세개 또는 네개의 원주방향으로 인접한 윙들이 하나의 링을 형성하도록 접속될 수 있다. 상기 윙 또는 링은 임펠러의 통로의 길이를 따라서 하나 이상의 위치에 배치될 수 있다. 이들 윙은 어떤 기하학적 형상을 가져서 혈액 또는 베이링 영역에 들어가는 혈액 플라즈마 만의 량을 극대화시킬 수 있다. 이에 더해서, 핀 베어링 근처의 원심력이 사용되어 베어링 영역으로부터 붉은 혈액 세포 및 다른 세포 혈액 성분을 베어링 영역으로부터 방사 방향으로 멀리 이동시킬 수 있다.
또 다른 실시예에서, 상기 회전하는 베어링 표면은 적어도 하나의 베어링을 형성하도록 고정 베어링 부분의 축방향 단부에 맞물리도록 크기 및 형상이 정해질 수 있으며 블레이드의 적어도 일부 또는 전부에 결합될 수 있다. 회전하는 베어링 표면은 연속되는 표면이 될 수 있거나 또는 규칙적으로 예를 들어, 회전축에 대해서 대칭으로, 배치될 수 있는 분리된 부분을 포함할 수 있다. 회전하는 베어링 표면은 크기 및 형상이 핀의 축방향 단부 표면에 대응하는 예를 들어, 컵, 돔, 반구, 콘 또는 어떤 다른 적합하게 회전가능한 대칭 표면을 형성할 수 있다. 이러한 베어링 유형은 방사상 지지대는 물론이고 임펠러의 방사상 중심설정을 제공한다.
혈액 펌프는 바람직하게는 방사상 드라이브에 의해 구동되며, 전기 장치가 펌프 케이싱에 결합되며 회전하는 자기장을 생성하도록 임펠러 및 가능하게는 펌프 케이싱 주위에 원주방향으로 배치된다. 임펠러 내의 영구 자석은 고정자 코일의 회전하는 자기장에 자기적으로 결합되어 회전축의 주변으로 임펠러의 회전을 야기시킨다. 자석은 임펠러, 특히 블레이드, 바람직하게는 외측 블레이드에 포함될 수 있다. 방사상 드라이브로 혈액 펌프를 콤팩트하게 설계할 수 있으며 베어링, 특히 임펠러의 통로로 연장되는 전술한 핀에 상관없이 설계될 수 있다. 그러나, 다른 적합한 구동 메카니즘이 혈액 펌프에서 채용될 수 있음을 인식할 것이다. 특히, 혈관내 카테터 펌프에 적합한 구동 메카니즘이 바람직한데, 이는 소형화 및 높은 에너지 밀도를 위해서 설계된다.
전술한 베어링은 부가적인 베어링에 의해 지지될 수 있다. 핀 베어링을 완화시키기 위해 회전축을 따라서 하나 또는 양 축방향으로 방사상 부하를 지탱하도록 부가적인 베어링이 특히 설계될 수 있다. 일 실시예에서, 고정 베어링부 및 임펠러가 각각 적어도 하나의 자석을 포함할 수 있다. 고정 베어링부의 자석 및 임펠러의 자석은 각각 고정 베어링부 및 임펠러에 방사상으로 정렬 및 배치되어, 축방향 자기 척력이 고정 베어링부 및 임펠러 사이에 야기되도록 한다. 결국, 임펠러 및 고정 베어링부의 각각의 축방향 단부 표면은 자기 척력에 의해 서로 접촉하지 않으며, 따라서 마모 및 발열이 축방향 단부 표면에서 방지되는 한편 자기 척력은 펌프 케이싱내의 임펠러의 축방향 정렬에 도움이 된다. 이것은, 자기 척력이 양측 대향하는 축방향 단부로부터 반대 방향으로 임펠러에서 작용할 때 특히 유용할 수 있다.
일 실시예에서, 고정 베어링 표면 및 회전하는 베어링 표면 중 적어도 하나는 고정 베어링부의 나머지와 임펠러의 물질보다 각각 더 단단한 물질을 포함하여, 베어링 표면의 마모를 줄일 수 있다. 예를 들어, 특정 물질의 코팅 또는 부속품은 마모를 줄이는데 사용될 수 있다. 적합한 물질로는 세라믹이 될 수 있다. 열 방출을 증가시키기 위해, 블레이드는 예를 들어 금속으로 이루어질 수 있으며, 블레이드, 특히 블레이드의 방사상으로 노출된 내측 에지의 회전하는 베어링 표면은 완전히 또는 부분적으로 세라믹으로 도포될 수 있거나, 또는 세라믹 부속품을 가질수 있다. 세라믹 부속품과 같은, 부속품은 베어링 수명을 증가시키기 위해 핀 표면에 접촉하는 내측 블레이드 표면에 주조되거나 결합될 수 있다. 블레이드는 본질적으로 열 방출이 우수하므로, 베어링 영역의 혈액 침전물 또는 베어링 마모에 불리하게 영향을 주지 않고도 높은 열 발생이 잘 수용될 수 있다. 열 방출에 있어서, 부속품 또는 코팅에는 실리콘 탄화물이 바람직할 수 있다. 또한, 상대재로는 철강이 될 수 있으며, 이는 예를 들어 다이아몬드 코팅으로 도포될 수 있다. 이에 더해서, 상대 부분이 서로에 대해서 최소로 미끄러지는 상대 속도를 유지하는 것이 바람직하며, 바람직하게는 1.5m/s 미만이며, 이는 외경이 6mm 이고 설계 속력이 30,000rpm 인 펌프에 대해서 대략 1mm의 축 직경에 대응한다.
또 다른 실시에에서, 임펠러는 임펠러의 축방향 단부 표면에 배치된 적어도 하나의 이차 블레이드를 포함할 수 있다. 이차 블레이드는 베어링 표면 및 임펠러와 펌프 케이싱 사이의 간격을 세척하는 것을 개선할 수 있거나 또는 각각의, 바람직하게는 부드러운, 펌프 케이싱의 내측 표면과 상호작용할 때 유체역학 축방향 베어링을 제공할 수 있다.
전술한 요약 및 후술하는 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면과 함께 읽을때 더 잘 이해될 것이다. 본 개시를 설명하기 위해, 도면이 참조된다. 그러나, 본 개시의 범위는 도면에 개시된 특정 실시예로 제한되지 않는다. 도면에서,
도 1은 혈액 펌프의 일 실시예의 사시도를 도시한다
도 2는 도 1의 혈액 펌프의 횡단면도를 도시한다.
도 3은 도 1의 혈액 펌프의 일부에 대한 사시도를 도시한다.
도 4는 도 3에 도시된 부분의 횡단면도를 도시한다.
도 5는 도 1의 혈액 펌프의 임펠러에 대한 사시도를 도시한다.
도 6은 도 5에 도시된 임펠러의 횡단면도를 도시한다.
도 7은 도 1의 혈액 펌프의 핀에 대한 사시도를 도시한다.
도 8은 또 다른 실시예의 임펠러 장치에 대한 사시도를 도시한다.
도 9는 또 다른 실시예의 임펠러 장치에 대한 사시도를 도시한다.
도 10은 도 9의 임펠러 장치에 대한 횡단면도를 도시한다.
도 11은 도 9의 임펠러에 대한 사시도를 도시한다.
도 12는 도 9의 임펠러에 대한 사시도 및 반투명도를 도시한다.
도 13은 도 9의 임펠러 장치의 핀에 대한 사시도를 도시한다.
도 14는 또 다른 실시예에 따른 임펠러의 사시도를 도시한다.
도 15는 또 다른 실시예에 따른 임펠러의 사시도를 도시한다.
도 16은 또 다른 실시예에 따른 임펠러의 사시도를 도시한다.
도 17은 도 16의 임펠러에 대한 횡단면도를 도시한다.
도 18은 도 16의 임펠러에 대한 확대된 횡단면도를 도시한다.
도 19는 또 다른 실시예에 따른 임펠러 조립체의 측면도를 도시한다.
도 20은 도 19의 조립체에 대한 횡단면도를 도시한다.
도 21은 도 19의 조립체에 대한 사시 횡단면도를 도시한다.
도 22는 또 다른 실시예에 따른 임펠러 조립체의 측면도를 도시한다.
도 23은 도 22의 조립체에 대한 횡단면도를 도시한다.
도 24는 도 22의 조립체에 대한 사시 횡단면도를 도시한다.
도 25는 또 다른 실시예에 따른 임펠러 조립체의 측면도를 도시한다.
도 26은 도 25의 조립체에 대한 횡단면도를 도시한다.
도 27은 도 25의 조립체에 대한 사시 횡단면도를 도시한다.
도 28은 또 다른 실시예에 따른 임펠러 조립체에 대한 횡단면도를 도시한다.
도 29는 도 28의 조립체에 대한 사사도를 도시한다.
도 30은 도 28의 고정 베어링부를 갖는 임펠러의 사시도를 도시한다.
도 31은 또 다른 실시예에 따른 임펠러의 횡단면도를 도시한다.
도 32는 또 다른 실시예에 따른 임펠러의 횡단면도를 도시한다.
도 33은 또 다른 실시예에 따른 혈액 펌프의 횡단면도를 도시한다.
도 34는 도 33의 혈액 펌프의 임펠러를 도시한다.
도 35는 도 33의 혈액 펌프의 고정 베어링부와 함께 임펠러를 도시한다.
도 36은 도 33의 혈액 펌프의 고정 베어링부 및 구동 장치와 함께 임펠러를 도시한다.
도 37은 도 33의 혈액 펌프의 사시도를 도시한다.
도 38은 또 다른 실시예에 따른 혈액 펌프의 횡단면도를 도시한다.
도 39는 임펠러의 일 실시예에 따른 횡단면도를 도시한다.
도 40은 임펠러의 일 실시예에 따른 횡단면도를 도시한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 혈액 펌프(1)의 사시도 및 횡단면도가 각각 도시된다. 혈액 펌프(1)는 혈류 입구(21) 및 혈류 출구(22)를 갖는 펌프 케이싱(2)을 포함한다. 혈액 펌프(1)는 카테터 펌프라고도 하는 혈관내 펌프로서 설계되며 카테터(25)에 의해 환자의 혈관내에 배치된다. 혈류 입구(21)는 신축성 캐뉼러(23)에 접속되며 이는 사용중에 대동맥 판막과 같은 심장 판막을 관통하여 배치될 수 있다. 혈류 출구(22)는 펌프 케이싱(2)의 측면에 배치되며 대동맥과 같은 심혈관에 배치될 수 있다. 혈액 펌프(1)는 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 구동 장치에 의해 펌프(1)를 구동하도록 혈액 펌프(1)에 전력을 공급하기 위해 카테터(25)에 접속된다. 일반적으로, 혈액 펌프내의 혈류는 본 개시에서 설명된 것과 역방향이 될 수 있음을 인식할 것이다. 예를 들어, 도 1의 실시에에서, 22는 혈류 입구를 나타내고 21은 혈류 출구를 나타낼 수 있다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 혈액을 혈류 입구(21)로부터 혈류 출구(22)로 전달하기 위해 임펠러(22)가 제공되며 이는 펌프 케이싱(2)내에 회전축에 대해서 회전가능하게 장착된다. 회전축은 바람직하게는 임펠러(3)의 길이방향 축이다. 임펠러(3)는 핀(4)으로 형성된 베어링(60) 및 임펠러(3)내의 베어링 구조물에 의해 회전가능하게 지지되므로, 핀 베어링이라고 부를 수 있다. 베어링 구조물은 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 내측 블레이드(32)로 형성된다. 외측 블레이드(31)는 일단 임펠러(3)가 회전하면 혈액을 전달하기 위해 임펠러(3)의 허브(36)에 제공된다. 임펠러(3)의 회전은 펌프 케이싱(2)에 대해서 원주방향으로 배치된 구동 장치(5)에 의해 야기된다. 구동 장치(5)는 회전 자기장을 생성하는 전기 모터의 고정자를 포함한다. 임펠러(3)의 외측 블레이드(31)내의 자석은 회전하는 자기장과 상호작용하여 회전축에 대해서 임펠러(3)의 회전을 야기시킨다. 외측 블레이드(31)를 자성 재료로 형성하는 것도 가능하다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 외측 블레이드(31)는 내측 블레이드(32)보다 더 두꺼워서 자석 또는 자성 재료를 위한 충분한 공간을 제공한다. 도시된 혈액 펌프(1)는 혼합형 혈액 펌프로서, 흐름의 주 방향이 축방향이다. 혈액 펌프(1)는, 임펠러(3), 특히 블레이드(31)의 배치에 따라, 순전히 축방향 혈액 펌프가 될 수도 있음을 인식할 것이다.
임펠러(3)는 임펠러(31)를 완전히 관통하여 회전축을 따라서 연장되는 혈류 통로(33)를 포함한다. 본 실시예에서, 임펠러(3)는 공동이며, 즉, 임펠러 허브(36)가 원통형 관을 형성한다. 내측 블레이드(32)는 통로(33)에 배치된다. 핀(4)은 통로(33)를 관통해서 연장되며, 핀(4)은 통로(33)보다 작은 직경을 가져 혈액이 핀(4)을 통과하여 흐르도록 한다. 또한 도 3 내지 도 6에도 도시된 바와 같이, 내측 블레이드(32)의 방사상으로 노출된 내측 에지(50)는 방사상 내측을 향하는 표면(62)을 가지며 이는 핀(4)의 외주면(61)과 맞물리거나 접촉하여 임펠러(3)를 회전가능하게 지지하는 베어링(60)을 형성한다. 베어링(60), 특히 유체역학 특성을 개선하기 위해, 내측 블레이드(32)의 에지(50)는 원주 방향으로 테이퍼질 수 있다.
핀(4), 즉, 고정 베어링부가 도 7에 별도로 도시된다. 핀(4)은 제1 축방향 단부(41) 및 제2 축방향 단부(42)를 갖는 길이방향 몸체를 갖는다. 제1 축방향 단부(41)는 펌프 케이싱(2)에 핀(4)을 고정시키기 위해 확대된 부분을 포함하며, 따라서 핀(4)이 고정된다. 예를 들어, 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 확대된 부분(41)은 혈류 출구(22)의 개구를 향해서 혈류를 유도하도록 형성된다. 임펠러(3)를 관통하여 모든 경로로 연장되는 단일 핀(4) 대신에, 임펠러(3)의 제1 및 제2 축방향 단부(34)로 연장되는 두개의 더 짧은 핀이 각각 제공될 수 있다. 핀(4)의 외주면(61)은 베어링(60)을 위해 고정 베어링 표면을 제공한다.
구동 장치(5)에 의해 임펠러(3)의 회전이 야기되면, 혈액은 외측 블레이드(31)에 의해 혈류 입구(21)로부터 혈류 출구(22)로 펌프된다. 동시에, 혈액은 내측 블레이드(32)에 의해 제1 축방향 단부(34)로부터 제2 축방향 단부(35)로 임펠러(3)의 통로(33)를 통해 전달된다. 본 실시예에서, 임펠러(3)의 통로(33)를 통한 혈류는 혈류 입구(21)로부터 혈류 출구(22)로 주 혈류와 같은 방향으로 유도되는데, 즉, 통로(33)를 통한 혈류는 순방향이다. 핀(4) 및 내측 블레이드(32)로 형성되는 베어링(60)은 내측 블레이드(32)에 의해 야기되는 혈류에 의해 냉각 및 강하게 세척되어 혈액 막힘 및 엉김을 방지하게 된다.
일반적으로, 내측 블레이드에 의해 야기되는 혈류 및 외측 블레이드에 의해 야기되는 혈류는 유압이 평형을 이루어서 양 블레이드 세트가 순방향으로 혈류를 야기시키는 것이 중요하다. 이것은 임펠러 허브에 개구를 제공하여 달성될 수 있으며 이에 의해 혈류 통로를 임펠러 주변과 접속시킨다. 도 8은 임펠러(603)의 일 실시예를 도시하며, 여기서 허브(636)는 블레이드를 전달하는 다수의 축방향으로 이격된 링을 포함한다. 블레이드는 허브(636)에 의해 외측 블레이드(631) 및 내측 블레이드(632)로 분리되며, 여기서 내측 블레이드의 방사상으로 노출된 내측 에지(650)는 전술한 실시예와 관련하여 기술된 베어링의 회전하는 표면을 형성한다. 개구, 즉 링들(636) 사이의 공간은 각각 내측 블레이드(632) 및 외측 블레이드(631)에 의해 야기되는 혈류의 유압 평형을 가능하게 한다. 개구는 상이한 방식으로 설계될 수 있음을 인식할 것이다. 예를 들어, 다소간의 링이 존재할 수 있으며, 링의 축방향 치수 및 링들 사이의 공간은 필요에 따라 크고 작을 수 있다. 개구는 또한 유압 요건에 따라 임펠러 허브에서 크기 및 형상을 추정할 수 있는 간단한 구멍으로서도 형성될 수 있다.
도 9 내지 도 13에는 또 다른 실시예가 도시되며, 이는 외측 블레이드(131), 내측 블레이드(132) 및 핀(104)의 설계를 제외하고는 도 1 내지 도 7에 도시된 실시예에 대응한다. 도 9 내지 도 12에서 알 수 있는 바와 같이, 도 8의 실시예에서와 같이, 내측 블레이드(132)는 외측 블레이드(131)와 정렬되어, 내측 블레이드(132)가 임펠러(103)의 허브(136)를 통해 외측 블레이드(131)의 연장부를 형성하거나 허브(136)에서 미러(mirror)된다. 내측 블레이드(132) 및 외측 블레이드(131)는 공동 임펠러(3)의 허브(136)에 의해 분리되며 크기 및 형상에서 서로 대응한다. 본 실시예에서 두개의 내측 블레이드(132) 및 두개의 외측 블레이드(131)가 제공되며, 외측 블레이드(131)는 허브(136)의 외측 표면에서 나선형으로 연장되며, 내측 블레이드(132)는 허브(136)의 내측 표면에서 나선형으로 연장된다. 원뿔부(137)가 제2 축방향 단부(135)에 부착되어 혈류를 혈액 펌프(1)의 혈류 출구(22) 로 유도한다.
본 실시예에서, 링(151)은 블레이드(132)에 부착되어 핀(104)과 맞물리는 회전하는 베어링 표면(162)을 제공하며, 특히 핀(104)의 외측 표면(161)에 맞물려서 베어링(160)을 형성한다. 링(155)은 임펠러(103)의 방사상 중심설정을 제공하며 회전축에 대해서 임펠러(103)의 회전을 안내한다. 핀(104)이 도 13에 도시되며 이는 전술한 실시예에서보다 더 짧다. 이것은 펌프 케이싱내에 핀(104)을 고정시키기 위한 판을 포함하는 제1 축방향 단부(141), 및 제2 축방향 단부(142)를 갖는다. 도 9 내지 도 12에 도시된 임펠러(103)는 도 7에 도시된 긴 핀(4)과 함께 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 링(155)은 베어링 표면만을 제공할 수 있다. 그러나, 특히 임펠러(103)가 더 긴 핀과 함께 사용될 때, 임펠러(103)의 길이를 따라 배치된 두개 이상의 링이 존재할 수 있으며, 예를 들어 하나의 링은 제1 및 제2 축방향 단부(134, 135) 각각에 놓인다. 후자의 경우에, 두개의 짧은 핀(104)을 제공하는 것도 가능할 수 있으며, 핀중 하나는 임펠러(104)의 제1 축방향 단부(134)에 배치되며 다른 핀은 임펠러의 제2 축방향 단부(135)에 배치된다. 두 경우에, 베어링의 상대 영역이 최소로 한정될 수 있다.
도 14는 또 다른 실시예를 도시하며, 여기서 윙(153)은 내측 블레이드(132)에 부착되어 베어링 표면(162)을 규정한다. 본 실시예는 링(155)이 회전하는 베어링 표면(162)을 규정하는 실시예와 유사하다. 분리된 윙(153)이 무절 링과 비교해서 베어링(160)의 세척을 개선시킬 수 있다. 도 15에는 또 다른 실시예가 도시되며, 여기서 임펠러(103)는 어떠한 부가적인 베어링 표면을 갖지 않지만 회전하는 베어링 표면(162)이 도 1 내지 도 7의 실시예에서와 같이 내측 블레이드(132)의 방사상 내측 에지(150)에 의해 규정된다. 다른 실시예에서도, 내측 블레이드(132)의 방사상으로 노출된 내측 에지(150)가, 링(155) 또는 윙(153)으로 형성되는 베어링 표면(162)에 더해서, 회전하는 베어링 표면으로서 기능할 수 있다. 하나 이상의 핀의 크기 및 형상이 선택되어 블레이드(132)의 방사상 내측 에지(150)가 핀 또는 핀들과 맞물린다. 또한 내측 블레이드(132)의 수가 외측 블레이드(131)의 수와 상이할 수 있어서 양 블레이드의 유압 성능을 정합시킬수 있음을 인식할 것이다.
도 16 내지 도 18에는 또 다른 실시예가 도시되며, 여기서 베어링 구조물은 핀(104)의 축방향 단부(142)의 크기 및 형상에 맞도록 크기 및 형상이 정해지는 부가적인 베어링 표면(163)을 형성하는 굴곡진 돌출부(152)는 물론이고 링 형상의 부분(151)을 포함한다. 특히, 돌출부(152)는 핀(104)의 반구형 단부(142)에 대응하는 반구 형상을 형성할 수 있다. 돌출부(152)는 핀(104)과 맞물리는 폐쇄된 표면을 형성하도록 접속될 수 있음을 인식할 것이다. 마찬가지로, 돌출부(152) 및 핀(104)의 단부(142)의 형상은 반드시 반구형일 필요는 없으며, 예를 들어 원뿔형일 수 있다. 본 실시예에서, 베어링은 축방향 중심설정만이 아니라, 임펠러(103)의 축방향 지지대를 제공한다. 이와는 별도로, 본 실시예에서, 내측 블레이드(132)의 수는 외측 블레이드(131)의 수와 상이하다. 세개의 내측 블레이드(132)가 임펠러(103)의 통로(133)에 배치되는 한편, 단지 두개의 외측 블레이드(131)만이 허브(136)의 외측 표면에 제공된다.
도 18 내지 도 21을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 임펠러 조립체가 도시되며, 이는 도 1에 도시된 혈액 펌프와 유사한 혈액 펌프에서 채용될 수 있다. 특히, 임펠러 조립체는 혈관내 카테터 펌프에서 사용될 수 있으며 도 1과 관련하여 도시 및 기술된 바와 같이 카테터에 접속된 펌프 케이싱에 배치된다. 도 19 내지 도 21의 임펠러 조립체는 혈액 펌프의 혈류 입구로부터 혈류 출구로 혈액을 전달하기 위한 한 세트의 외측 블레이드(231)를 갖는 임펠러(203)를 포함한다. 임펠러(203)는 임펠러(203)을 관통하여 축방향으로 연장되는 혈류 통로(233)를 더 갖는다. 한 세트의 내측 블레이드(232)는 통로(233)의 하류 단부 부분의 혈류 통로(233)에 배치된다. 본 실시예에서, 임펠러(203)는 테이퍼진 형상을 가지므로 혈류(화살표로 표시됨)가 방사상으로 외측으로 유도된다. 혈류 통로(233)는 또한 테이퍼지고 하류 단부를 향하여 직경이 증가한다. 그러나, 원통형과 같은 어떤 다른 형상이 혈류 통로(233)에 적합할 수 있다.
임펠러(203)는 두개의 베어링(260, 263)에 의해 지지되며, 임펠러의 상류 단부에 하나가 하류 단부에 하나가 놓인다. 하류 베어링(263)에는, 펌프 케이싱에 결합되도록 구성되는 고정 베어링부(211)가 제공된다. 고정 베어링부(211)는 임펠러(203)의 혈류 통로(233)로 연장되며 내측 블레이드(232)와 상호작용하여 베어링(263)을 형성하는 원뿔형 돌출부(206)를 포함한다. 더욱 상세하게는, 내측 블레이드(232)의 방사상으로 노출된 내측 에지(251)는 콘(206)과 상호작용한다. 방사상으로 노출된 내측 에지(251)는 콘(206)의 고정 베어링 표면(264)과 맞물리는 회전하는 베어링 표면(265)을 규정한다. 고정 베어링부의 원뿔형 형상으로 인해, 베어링(232)은 임펠러(203)를 위해 축방향 및 방사 방향 지지대를 제공한다. 동시에, 내측 블레이드(232)는 베어링(263)을 향해서(화살표로 표시됨) 혈액을 강하게 펌프하며, 특히 베어링 표면(264, 265)을 따라서 펌프하여 베어링(263)을 세척 및 냉각한다. 임펠러(203)의 혈류 통로(233)을 통과하는 이 혈류는 임펠러(203) 및 고정 베어링부(211) 사이의 간격(214)을 통해서 하류 단부의 통로(233)을 빠져나가서 주 혈류와 합쳐진다.
그 상류 단부에서, 임펠러(203)는 또 다른 베어링(260)에 의해 지지된다. 고정 베어링부(210)가 제공되며 이는 펌프 케이싱에 결합될 수 있다. 도 21에 가장 잘 도시된 바와 같이, 고정 베어링부(210)는 링형상이며 혈액이 임펠러 지역으로 진입하도록 하는 복수의 개구(212)를 포함한다. 개구(212)는 임의의 적당한 개수 및 설계로 될 수 있어서 혈액이 통과하도록 한다. 본 실시에에서, 개구(212)는 복수의 버팀대(213)에 의해 규정된다. 버팀대(213)의 임의의 개수는 적어도 두개, 세개, 네게 또는 다섯개와 같이 선택될 수 있다. 버팀대(213)는 회전축을 따라서 임펠러(203)를 향해서 연장되는 핀(204)을 지지한다. 핀(204)은 외측 블레이드(231)의 방사상으로 노출된 내측 에지(250)에 규정된 회전하는 베어링 표면(262)과 상호작용하는 고정 베어링 표면(261)을 정의한다. 외측 블레이드(231)에 방사상으로 노출된 내측 에지(250)를 형성하기 위해, 외측 블레이드(231)는 임펠러(203)의 허브(236) 너머로 연장된다. 즉, 외측 블레이드(231)는 임펠러 허브(236) 너머로 돌출되는 축방향 단부 부분을 갖는다. 본 경우에, 세개의 외측 블레이드(231) 모두는 허브(236) 너머로 실질적으로 동일 거리만큼 연장되어 핀(204)과 맞물리는 방사상으로 노출된 내측 에지(250)를 형성한다. 그러나, 외측 블레이드(231) 모두가 방사상으로 노출된 내측 에지를 형성하지 않게 되면 충분할 수 있다. 이러한 유형의 베어링은 개방형 설계를 제공하며, 여기서 베어링 표면(261, 262)은 혈액과 접촉한다. 베어링 표면(261, 262)은 효과적으로 세척 및 냉각된다. 블레이드(231)의 회전시 베어링 표면(261, 262)의 세척이 도 19에 화살표로 도시된다. 블레이드(231)가 회전되게 된다는 단순한 사실로 인해 혈액 침전물이 방사상으로 외측 방향으로 베어링(260)으로부터 원심분리되게 된다. 이러한 세척 흐름은 블레이드(231)에 의해 야기되는 일차적 혈류와는 무관하다.
도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이, 핀(204)은 혈액이 관통하게 하는 축방향 통로(234)를 갖는다. 특히, 핀(204)의 통로(234)는 임펠러(203)의 혈류 통로(233)과 정렬되며, 이는 혈액이 임펠러(203)의 통로(233)로 들어가기 용이하게 하며 임펠러(203)를 관통하는 혈류량을 증가시켜 전술한 바와 같이 베어링(263)을 효과적으로 강력하게 세척하도록 한다. 혈액은 또한 핀(204)의 외측 표면과 임펠러(203)의 말단 단부 사이로부터 혈류 통로(233)로 진입할 것이다(도 20의 화살표로 표시됨).
임펠러(203)는 도 20에 개략적으로 도시된 바와 같이 자석 또는 전자석(270, 271)을 포함하는 장치에 의해 더 조절되거나 또는 구동될 수 있다. 고정 베어링부(211)의 자석(271)은 임펠러(203)의 자석(270)과 상호작용하여 자기 결합을 형성한다. 자석(270, 271)은 자기 인력 또는 척력이 발생되어 임펠러(203)의 축방향 정렬을 지지하도록 배치될 수 있다. 회전축에 대해서 임펠러(203)의 회전을 야기시키도록 어떤 적합한 드라이브가 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 예를 들어, 임펠러(203)의 자석(270)은 고정 베어링부(211)의 전기 장치에 의해, 즉, 축방향으로, 또는 임펠러 주변의 전기 장치에 의해, 즉, 방사상으로 야기되는 회전하는 자장과 상호작용할 수 있다. 대안으로, 자석(261)은 영구 자석이 될 수 있으며, 혈액에 대해서 회전가능하게 밀폐된 회전하는 디스크의 일부가 될 수 있다.
도 19 내지 도 21에 도시된 실시에와 실질적으로 같은 임펠러 조립체의 또 다른 실시예가 도 22 내지 도 24에 도시된다. 유일한 차이는 이차 블레이드(235)가 간격(214)내의 임펠러(203)의 하류 단부 표면에 제공된다는 것이다. 이것은 간격(214)을 통한 혈류를 향상시켜서 간격(214)을 세척한다. 더욱이, 이차 블레이드(235)는 고정 베어링부(211)의 표면과 상호작용함에 따라서 축방향 유체역학 베어링을 제공한다.
도 25 내지 도 27을 참조하면, 임펠러 조립체의 또 다른 실시예가 도시된다. 본 실시예에서, 임펠러(303)는 외측 블레이드(311)만을 갖지만 내측 블레이드는 갖지 않는다. 그럼에도 불구하고, 볼 실시예에는 내측 블레이드가 제공될 수 있는데, 이는 도 1 내지 도 7에 도시된 실시예와 관련하여 기술된 내측 블레이드와 같이 작용한다. 임펠러(303)는 핀(304)을 갖는 고정 베어링부(311)를 포함하는 베어링(360)에 의해 지지된다. 핀(304)은 임펠러(303)의 혈류 통로(333)을 완전히 관통하여 연장된다. 혈류 통로(333)는 핀(304)보다 더 큰 직경을 가져 혈액이 핀(304)을 지나 통로(333)를 관통하고 임펠러(303)의 축방향 단부 표면의 간격(314)을 관통하여 흐르게 한다. 이차 블레이드(335)는 간격(314)을 관통하는 혈류를 향상시키고 유체역학 베어링을 제공하도록 제공된다. 그러나, 이차 블레이드(335)는 생략될 수 있음을 인식할 것이다.
전술한 실시예에서와 같이, 외측 블레이드(331)는 임펠러(303)의 허브(336)의 외측 표면에 배치되며 허브(236) 너머로 축방향으로 연장되어 방사상으로 노출된 내측 에지(350)을 형성하며 회전하는 베어링 표면(362)을 규정한다. 회전하는 베어링 표면(362)은 임펠러(303)의 통로(333)로부터 돌출되는 핀(304)의 축방향 단부에 의해 규정되는 고정 베어링 표면(361)과 맞물린다. 이와 같이, 베어링(360)이 제공되어 임펠러(303)를 축방향으로 및 방사상으로 지지한다. 더 큰 직경의 임펠러 통로(333)는 임펠러(303)의 상당한 피봇을 허용하며, 이는 이차 블레이드(335)에 의해 형성되는 유체역학 베어링에 의해 평형을 이룰 수 있다. 도시된 바와 같은 블레이드(331)는 혈액이 축방향으로(화살표로 표시됨) 베어링(360)에 진입하여 베어링 표면(361, 362)을 세척할 수 있는 개방형 베어링(360)을 형성하도록 회전축에서 만나지 않는다. 이들은 또한 또한 회전축에서 만날 수 있어서, 여전히 혈액이 축방향으로 베어링(360)에 진입하도록 할 수 있다.
임펠러 조립체의 또 다른 실시예가 도 28 내지 도 30에 도시된다. 이것은 도 19 내지 도 21과 유사하지만 임펠러를 관통하는 혈류 통로를 포함하지는 않는다. 도 28은 혈류 입구(421) 및 혈류 출구(422)를 갖는 펌프 케이싱(402)에 배치된 임펠러(403)를 관통하는 횡단면도를 도시한다. 혈류 입구(421)는 펌프 케이싱(402)의 축방향 단부에 방사상으로 배치되는 한편 혈류 출구(422)는 펌프 케이싱(402) 주변에 방사상으로 배치된다. 이는 도 1 내지 도 7에 도시된 실시예와 유사하다. 그러므로, 앞에서 상술한 바와 같이, 본 실시예에서는 입구에 신축성 캐뉼러 및 반대편 단부에 카테터가 제공될 수 있다. 마찬가지로, 임펠러(403)의 하류 단부에는 축방향 구동 장치(미도시)가 제공될 수 있다.
임펠러(403)는 임펠러(403)의 허브(436)로부터 축방향으로 돌출되는 한 세트의 외측 블레이드(431)를 포함하여 방사상으로 노출된 내측 에지(450)를 규정한다. 임펠러(403)는 블레이드(431)의 방사상으로 노출된 내측 에지(450)의 회전하는 베어링 표면(462) 및 고정 베어링부(410)의 핀(404)의 고정 베어링 표면(461)에 의해 형성되는 베어링(460)에 의해 지지된다. 고정 베어링부(410)는 버팀대(413)에 의해 규정되는 개구(412)를 포함하여 혈액이 임펠러 영역으로 흐르도록 한다. 전술한 실시예에서와 같이, 핀(404)을 관통하는 축방향 통로가 제공되어 혈액이 임펠러(403)와 핀(404) 사이의 간격(465)으로 진입하여 간격(465)의 세척을 개선시킬 수 있다. 임펠러(403)와 간격(465)의 영역내 핀(404) 사이의 접촉을 방지하기 위해, 영구 자석(472, 473)이 임펠러(403) 및 핀(404)에 각각 제공되어, 자기 척력을 발생시킨다. 이러한 자석 장치는 개시된 실시예중 어느 것에나 채용될 수 있거나 생략될 수 있음을 인식할 것이다. 다른 장치의 경우에, 자석은 링 자석이 되어 혈액이 회전축을 따라서 중심을 관통하여 흐르도록 할 수 있다.
도 31을 참조하면, 임펠러(703)의 또 다른 실시예가 도시된다. 전술한 실시예에서와 같이, 임펠러(703)는 주 혈류를 야기하도록 허브(736)의 외측 표면에 한 세트의 외측 블레이드(731)를 갖는 테이퍼진 허브(736)를 갖는다. 그러나, 블레이드(731)는 축방향으로 임펠러 허브(736)를 너머서 연장되지 않는다. 대신에, 이차 블레이드(732)가 임펠러(703)의 팁(743)에 제공된다. 이차 블레이드(732)는 일차 블레이드(731)보다 작으며 전술한 실시예와 관련하여 기술된 바와 같이 개방형 베어링을 형성하도록 핀과 맞물려서 구성되는 방사상으로 노출된 내측 에지(750)를 형성한다. 이차 블레이드(732)를 에워싸고 접속되는 덮개(740)가 제공되어 혈액이 입구(741)로부터 출구(742)로 흐를수 있도록 한다. 혈액은 임펠러 허브(736)를 관통해서 흐르지 않고 단지 이차 블레이드(732)를 따라서만 흐른다.
도 32에 도시된 실시예는 덮개(740)가 생략된 것을 제외하고는 도 32와 실질적으로 같다. 이것은 베어링의 세척을 개선할 수 있는 더 개방된 베어링 설계를 제공한다. 이차 블레이드(732)는 도 31 및 도 32에 도시된 바와 같이 나선형이 아니고 축방향으로 완전히 직선으로 형성될 수 있다. 이것은 이차 원심분리 펌프를 제공하여 베어링의 세척을 더 개선한다. 특히, 혈액 침전물은 이차 블레이드(732)의 내측 에지(750)로부터 쉽게 외부로 멀리 원심분리된다. 임펠러(703), 특히 이차 블레이드(732)는, 쉽게 제조될 수 있다. 예를 들어, 이차 블레이드(732)와 함께 임펠러(703)의 팁(743)이 주입 성형 세라믹 소자로서 제조될 수 있다.
도 33 내지 도 37을 참조하면, 혈액 펌프의 또 다른 실시예가 도시된다. 이것은 도 28 내지 도 30에 도시된 실시예와 실질적으로 같은 상류 부분을 갖는다. 혈액 펌프는 혈류 입구(521) 및 혈류 출구(522)를 갖는 펌프 케이싱(502)을 갖는다. 임펠러(503)는 전술한 바와 같이 방사상으로 노출된 내측 에지(550)를 형성하는 임펠러 허브(536)의 외측 표면에 외측 블레이드(531)를 갖는다. 베어링(560)은 방사상으로 노출된 내측 에지(550)의 베이링 표면(562) 및 고정 베어링부(510)의 핀(504)의 고정 베어링 표면(561)에 의해 형성된다. 임펠러 허브(536)의 테이퍼진 형상으로 인해서, 혈류는 혈류 입구(521)로부터 혈류 출구(522)로 방사상으로 외부로 유도된다. 전술한 바와 같이, 임펠러(503)의 축방향 위치를 조절하도록 축방향 척력을 생성하는 자석(미도시)이 임펠러(503) 및 핀(504)에 각각 배치될 수 있다.
본 실시예에서, 임펠러(503)는 베어링(560)과 대체로 일치하는 제2 베어링(563)은 물론이고 임펠러(503)의 하류 부분의 제2 세트의 블레이드(532)를 갖는다. 블레이드(532)는 핀(506)에 고정 베어링 표면(564)을 고정시키는 회전하는 베어링 표면(565)을 규정하는 방사상으로 노출된 내측 에지(552)를 형성한다. 핀(506)은 고정 베어링부(510)와 실질적으로 같은 또 다른 고정 베어링부(511)에 포함된다. 그것은, 예를 들어 혈액 펌프에 전력을 공급하는 카테터(525)에 접속된다. 이차 혈류 입구(523)는 펌프 케이싱(502)의 하류 단부 부분에 형성된다. 고정 베어링부(511)의 개구는 혈액이 주 흐름 방향에 반대 방향으로 이쪽으로부터 임펠러 영역으로 진입하도록 한다. 블레이드(532)는, 화살표로 표시된 바와 같이 임펠러(503)의 중간 부분(530)을 따라 간격(514)를 관통해서 혈류 출구(522)를 향해서 흐름의 주 방향에 반대로 혈액을 펌프하도록 배치된다. 이것은, 펌프 케이싱(502)과, 임펠러(503)에 대해서 원주 방향으로 배치된 전기 구동 장치(505)에 의해 회전되는 자석(570)을 포함하는 임펠러(503)의 중간 부분(530) 사이의 간격을 세척하도록 한다. 블레이드(532)는 간격(514)을 세척하도록 충분한 역방향 혈류를 야기하도록 설계되지만 동시에 주 혈류에는 영향을 주지 않는다. 특히, 블레이드(532)는 블레이드(531)보다 작아질 수 있다. 다른 실시예에서도, 모든 블레이드는 각각의 방사상으로 노출된 내측 에지에 세라믹과 같은 개선된 열방출 및 내마모 특성을 갖는 물질을 포함하는 코팅 또는 부속품을 구비할 수 있다. 두개의 축방향 임펠러 단면의 축방향 힘은 대향하는 펌핑 방향으로 인해 최소화될 수 있다.
도 38은 도 33 내지 도 37에 도시된 실시예와 실질적으로 유사한 혈액 펌프의 또 다른 실시예를 도시한다. 임펠러(803)는 각각의 베어링(860, 863)을 형성하는 두 세트의 블레이드(831, 832)를 갖는다. 블레이드(831)는 혈류 입구(821)로부터 혈류 출구(822)로 주 혈류를 생성한다. 전술한 실시예에서와 같이, 이차 블레이드(832)는, 고정자 코일(805)와 자석(870) 사이의 간격을 통해서 이차 혈류 입구(821)로부터 혈류 출구로 역방향 세척 혈류를 생성한다. 이차 혈류 입구(823)는 카테터(825)를 향하게 된다. 임펠러 허브(836)는, 혈류 출구(822)로부터 주 혈류 및 특히 세척 혈류를 유도하도록 혈류 출구(822)의 영역의 허브(836)에 대해서 원주 방향으로 연장되는 숄더(837)를 갖는다. 즉, 거의 수직인 간격 및 방사상 숄더(837)를 횡단하여 통과하는 주 혈류로 인해 로컬 원심분리 및 워터 제트 펌프가 만들어졌다. 이차 블레이드(832)는 두개 이상의 블레이드를 갖는 원심 펌프로서 설계될 수 있으며, 블레이드는 원심 펌프를 형성하도록 나선 형상이 아니고 직선이 됨을 인식할 것이다.
전술한 모든 블레이드는 유압 요건에 따라서 설계될 수 있다. 특히, 블레이드는 실시예에서 도시된 바와 같이 나선형이 될 수 있다. 그러나, 전술한 모든 블레이드는, 특히 전술한 이차 블레이드는, 원심 펌프를 형성하도록 설계될 수 있다. 다시 말해서, 블레이드는 직선형이며 순수하게 축방향으로 연장될 수 있다. 도 39는 핀(1004)과 맞물리는 직선형 블레이드(1031)를 통한 횡단면도를 도시한다. 나선형 블레이드가 아닌 직선형 블레이드를 갖는 원심 펌프를 구비하므로 더 큰 원심력을 야기시킬 수 있고, 이는 혈액과 비교해서 혈전의 밀도가 더 높으므로 베어링 표면(1061, 1062)으로부터 혈액 침전물의 제거를 용이하게 한다. 침전물은 베어링 표면(1061, 1062)으로부터 방사상으로 외부로 멀리 전달되며, 이는 혈액 막힘 및 엉김을 방지하고 따라서 혈전의 위험을 감소하는데 도움이 된다. 도 39에 도시된 블레이드(1031)는 확대된 베이스(1050)를 갖는다. 도 40은 핀(1104)과 맞물리는 블레이드(1131)가 확대된 베이스를 갖지 않는 또 다른 실시예를 도시한다. 이는 혈액 침전물을 베어링 표면(1161, 1162)으로부터 방사상으로 외부로 멀리 원심분리하는 것을 개선할 수 있다.
전술한 실시예는 단지 예시를 위한 것으로 제한하는 것은 아님을 인식할 것이다. 특히, 실시예의 여러 양상 및 특징은 조합될 수 있으며 다른 실시예에서 독립적으로 채용될 수 있다. 예를 들어, 외측 블레이드, 내측 블레이드, 핀, 핀 또는 임펠러를 관통하는 혈류 통로, 구동 장치, 축방향 정렬을 위한 자석 등에 대해서 설명된 특징 및 다양한 설계는 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 다양하게 조합될 수 있다.
바람직한 실시예가 하기 단락에서 기술된다.
1. 혈액 펌프로서,
혈류 입구 및 혈류 출구를 갖는 펌프 케이싱, 및
상기 펌프 케이싱내에 배치되어 상기 펌프 케이싱에 적어도 하나의 베어링에 의해 회전가능하게 지지되어 회전축에 대해서 회전가능하게 되는 임펠러를 포함하며,
상기 임펠러는 상기 혈류 입구로부터 상기 혈류 출구로 혈액을 전달하는 적어도 하나의 블레이드를 가지며,
상기 베어링은 상기 펌프 케이성에 결합되고 방사상으로 외측으로 향하는 고정 베어링 표면을 갖는 적어도 하나의 고정 베어링부를 포함하며,
상기 베어링은 상기 고정 베어링 표면과 상호작용하여 상기 베어링을 형성하도록 회전하는 베어링 표면을 더 포함하며,
상기 회전 베어링 표면은 방사상으로 내측으로 향하며 적어도 하나의 블레이드중 적어도 하나의 방사상으로 노출된 내측 에지상에 또는 블레이드의 방사상으로 노출된 내측 에지에 결합된 베어링 구조물상에 형성되는 혈액 펌프.
2. 제1단락에 있어서, 상기 고정 베어링부는 상기 회전축을 따라서 연장되는 적어도 하나의 핀 또는 콘을 포함하는 혈액 펌프.
3. 제1단락 또는 제2단락에 있어서, 상기 고정 베어링부는 실질적으로 원통형 또는 테이퍼진 형상을 갖는 혈액 펌프.
4. 제1단락 내지 제3단락 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 적어도 하나의 고정 베어링부는 상기 임펠러의 길이의 반 미만을 따라서 축방향으로 연장되거나 실질적으로 상기 임펠러의 전체 길이를 따라서 연장되는 혈액 펌프.
5. 제1단락 내지 제4단락 중 어느 한 단락에 있어서, 두개의 베어링을 포함하며, 각각은 고정 베어링부를 가지며, 상기 고정 베어링부는 상기 임펠러의 반대편 축방향 단부에서 상기 임펠러로 축방향으로 연장되는 혈액 펌프.
6. 제1단락 내지 제5단락 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 회전하는 베어링 표면은 실질적으로 적어도 하나의 블레이드의 방사상으로 노출된 내측 에지의 전체 길이를 따라서 연장되거나 또는 적어도 하나의 블레이드의 방사상으로 노출된 내측 에지의 길이의 일부를 따라서만 연장되는 혈액 펌프.
7. 제1단락 내지 제6단락 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 고정 베어링부는 그 자체를 관통하여 연장되는 중앙 축방향 통로를 갖는 혈액 펌프.
8. 제1단락 내지 제7단락 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 고정 베어링부는 혈액이 축방향으로 관통하여 흐르도록 적어도 하나의 개구를 포함하는 지지 구조물에 의해 펌프 케이싱에 결합되는 혈액 펌프.
9. 제1단락 내지 제8단락 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 고정 베어링부는 혈류를 축방향으로 유도하도록 크기와 형상이 정해진 지지 구조물에 의해 펌프 케이싱에 결합되는 혈액 펌프.
10. 제1단락 내지 제9단락 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 적어도 하나의 블레이드는 상기 임펠러의 허브의 외측 표면과 상기 임펠러의 허브의 내측 표면 중 적어도 하나에 배치되는 혈액 펌프.
11. 제1단락 내지 제10단락 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 적어도 하나의 블레이드는 상기 임펠러 허브의 외측 표면에 배치되며 축방향으로 상기 허브 넘어로 연장되는 혈액 펌프.
12. 제1단락 내지 제11단락 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 임펠러는 상기 임펠러의 허브를 관통하여 연장되는 혈류 통로를 가지며, 상기 임펠러는 상기 임펠러 허브의 외측 표면에 배치되며 혈류 입구로부터 혈류 출구로 혈액을 전달하도록 크기와 형상이 정해지는 적어도 하나의 외측 블레이드, 및 상기 통로에 배치되며 상기 통로를 관통하여 혈액을 전달하도록 크기와 형상이 정해지는 적어도 하나의 내측 블레이드를 포함하는 혈액 펌프.
13. 제12단락에 있어서, 상기 회전하는 베어링 표면은 내측 블레이드 및 외측 블레이드중 적어도 하나의 방사상으로 노출된 내측 에지에 형성되는 혈액 펌프.
14. 제12단락 또는 제13단락에 있어서, 두개의 베어링을 포함하며, 각각은 고정 베어링부를 가지며, 상기 고정 베어링부는 상기 임펠러의 반대측 축방향 단부에서 상기 임펠러로 축방향으로 연장되며, 상기 베어링 중 하나의 회전하는 베어링 표면은 적어도 하나의 내측 블레이드의 방사상으로 노출된 내측 에지에 형성되며 상기 베어링 중 다른 하나의 회전하는 베어링 표면은 적어도 하나의 외측 블레이드의 방사상으로 노출된 내측 에지에 형성되는 혈액 펌프.
15. 제12단락 내지 제14단락 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 임펠러의 통로는 적어도 부분적으로 또는 완전히 회전축을 따라서 연장되는 혈액 펌프.
16. 제15단락에 있어서, 상기 적어도 하나의 고정 베어링부는 상기 임펠러의 통로의 길이의 적어도 반 또는 적어도 사분의 삼을 따라서 연장되거나, 또는 상기 임펠러의 통로를 완전히 관통하여 연장되는 혈액 펌프.
17. 제12단락 내지 제16단락 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 적어도 하나의 블레이드는 상기 임펠러에 배치되어 상기 블레이드가 상기 임펠러의 허브에 의해 내측 블레이드를 형성하는 내측부와 외측 블레이드를 형성하는 외측부로 분리되는 혈액 펌프.
18. 제12단락 내지 제17단락 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 고정 베어링부의 최대 직경은 상기 임펠러의 통로의 최소 직경보다 작은 혈액 펌프.
19. 제1단락 내지 제18단락 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 펌프 케이싱은 상기 혈류 입구로부터 축방향으로 이격된 이차 혈류 입구와 혈류의 주 방향으로 및 혈류 출구를 갖는 혈액 펌프.
20. 제19단락에 있어서, 상기 임펠러는 적어도 두개의 블레이드를 포함하며, 그 중 적어도 하나는 혈류 입구로부터 혈류 출구로 혈류의 주 방향으로 혈액을 전달하도록 혈류 입구와 연관되며, 그 중 적어도 또 다른 하나는 이차 혈류 입구로부터 혈류 출구로 상기 혈류의 주 방향에 반대 방향으로 혈액을 전달하도록 상기 이차 혈류 입구와 연관되는 혈액 펌프.
21. 제20단락에 있어서, 상기 적어도 두개의 블레이드는 중간 부분에 인접한 임펠러의 축방향으로 대향부에 배치되며, 상기 이차 혈류 입구와 연관된 적어도 하나의 블레이드는 상기 임펠러의 중간 부분을 따라서 혈액을 전달하도록 크기와 형상이 정해지는 혈액 펌프.
22. 제1단락 내지 제21단락 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 베어링 구조물은 상기 고정 베어링부의 적어도 일부를 에워싸는 적어도 하나의 링 및 상기 고정 베어링부의 적어도 일부와 맞물리는 적어도 하나의 윙 중 적어도 하나를 포함하는 혈액 펌프.
23. 제1단락 내지 제22단락 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 회전하는 베어링 표면은 상기 고정 베어링부의 축방향 단부와 맞물리도록 크기와 형상이 정해지는 혈액 펌프.
24. 제1단락 내지 제23단락 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 임펠러를 구동하기 위한 전기 모터를 포함하며, 상기 전기 모터의 고정자는 상기 펌프 케이싱에 결합되며 상기 임펠러의 원주 둘레에 배치되는 혈액 펌프.
25. 제24단락에 있어서, 상기 전기 모터의 고정자는 회전하는 자장을 생성하기 위한 적어도 하나의 전기 장치를 포함하며 상기 임펠러는 적어도 하나의 영구 자석을 포함하는 혈액 펌프.
26. 제1단락 내지 제25단락 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 고정 베어링부 및 상기 임펠러는 각각 적어도 하나의 자석을 포함하며, 상기 고정 베어링부내의 자석 및 상기 임펠러내의 자석은 각각 고정 베어링부 및 임펠러내에서 방사 방향으로 정렬되어 배치되어, 축방향 자기 척력이 고정 베어링부 및 임펠러 사이에서 발생되도록 하는 혈액 펌프.
27. 제1단락 내지 제26단락 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 고정 베어링 표면 및 회전하는 베어링 표면 중 적어도 하나는 각각 상기 고정 베어링부의 나머지 및 임펠러의 물질보다 더 큰 경도를 갖는 물질을 포함하는 혈액 펌프.
28. 제1단락 내지 제27단락 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 임펠러는 상기 임펠러의 축방향 단부 표면에 배치된 적어도 하나의 이차 블레이드를 포함하는 혈액 펌프.
29. 제28단락에 있어서, 상기 이차 블레이드는 유체역학 베어링의 일부를 형성하는 혈액 펌프.
30. 혈액 펌프로서,
상기 혈액 펌프는 혈류 입구 및 혈류 출구를 갖는 펌프 케이싱, 및 상기 펌프 케이싱내에 배치되어 상기 회전축에 대해서 회전하게 되는 임펠러를 갖는 펌프 케이싱을 포함하며,
상기 임펠러는 상기 임펠러의 허브를 관통하여 연장되는 혈류 통로를 가지며,
상기 임펠러는 상기 임펠러의 허브의 외측 표면에 배치되며 혈류 입구로부터 혈류 출구로 혈액을 전달하도록 크기와 형상이 정해진 외측 블레이드와, 상기 통로에 배치되며 상기 통로를 관통하여 혈액을 전달하도록 크기와 형상이 정해지는 내측 블레이드를 포함하는 혈액 펌프.
31. 제30단락에 있어서, 상기 임펠러는 적어도 하나의 베어링에 의해 펌프 케이싱에 회전가능하게 지지되며, 상기 통로에 배치되는 내측 블레이드는 상기 통로를 관통하여 상기 베어링으로 혈액을 전달하도록 크기와 형상이 정해지는 혈액 펌프.
32. 제30단락 또는 제31단락에 있어서, 상기 임펠러의 통로는 적어도 부분적으로 또는 완전히 회전축을 따라서 연장되는 혈액 펌프.
33. 제30단락 내지 제32단락 중 어느 한 단락에 있어서,상기 임펠러는 상기 통로에 배치되는 베어링 구조물을 포함하는 혈액 펌프.
34. 제33단락에 있어서, 상기 회전축을 따라서 연장되는 적어도 하나의 핀을 더 포함하며, 상기 핀의 적어도 일부는 상기 적어도 하나의 베어링을 형성하기 위해 상기 임펠러의 베어링 구조물과 맞물리는 혈액 펌프.
35. 제34단락에 있어서, 상기 핀은 상기 임펠러의 통로의 길이를 따라서 적어도 반 또는 적어도 사분의 삼으로 연장되거나, 또는 상기 임펠러의 통로를 완전히 관통하여 연장되는 혈액 펌프.
36. 제34단락 또는 제35단락에 있어서, 상기 핀의 최대 직경은 상기 임펠러의 통로의 최소 직경보다 더 작은 혈액 펌프.
37. 제33단락 내지 제36단락 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 임펠러의 내측 블레이드는 상기 임펠러의 베어링 구조물의 일부를 형성하며, 베어링 표면을 규정하는 적어도 하나의 방사상 내측 에지를 갖는 혈액 펌프.
38. 제37단락 또는 제34단락에 있어서, 상기 내측 블레이드의 적어도 하나의 방사 방향 내측 에지의 적어도 일부는 적어도 하나의 베어링을 형성하도록 상기 핀의 원주방향 표면의 적어도 일부와 맞물리는 혈액 펌프.
39. 제34단락 내지 제36단락 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 임펠러의 베어링 구조물은 상기 핀의 적어도 일부와 맞물리는 적어도 하나의 링을 포함하는 혈액 펌프.
40. 제34단락 내지 제36단락 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 임펠러의 상기 베어링 구조물은 상기 핀의 적어도 일부와 맞물리는 적어도 하나의 윙을 포함하는 혈액 펌프.
41. 제34단락 내지 제36단락 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 임펠러의 상기 베어링 구조물은 적어도 하나의 베어링을 형성하기 위해 상기 핀의 축방향 단부와 맞물리도록 크기와 형상이 정해지는 적어도 하나의 베어링 표면을 포함하는 혈액 펌프.
42. 제30단락 내지 제41단락 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 내측 블레이드는 외측 블레이드와 정렬되는 혈액 펌프.
43. 제1단락 내지 제42단락 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 혈액 펌프는 혈관내 혈액 펌프인 혈액 펌프.
44. 제1단락 내지 제43단락 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 혈액 펌프는 축방향 혈액 펌프, 원심 혈액 펌프 또는 혼합형 혈액 펌프인 혈액 펌프.

Claims (15)

  1. 혈액 펌프(1)로서,
    - 혈류 입구(21; 421; 521) 및 혈류 출구(22; 422; 522)를 갖는 펌프 케이싱(2; 402; 502), 및
    - 상기 펌프 케이싱에 배치되며 적어도 하나의 베어링(60; 260; 360; 460; 560)에 의해 펌프 케이싱내에서 회전가능하게 지지되어 회전축에 대해서 회전가능하게 되는 임펠러(3; 203; 303; 403; 503; 603; 703; 803) - 상기 임펠러(3; 203; 303; 403; 503)는 상기 혈류 입구로부터 혈류 출구로 혈액을 전달하기 위해 적어도 하나의 블레이드(31; 32; 231; 232; 331; 431; 531; 631; 731; 831)를 가짐 - 를 포함하며,
    상기 베어링(60; 260; 360; 460; 560)은 상기 펌프 케이싱에 결합되며 방사상으로 외측을 향하는 고정 베어링 표면(61; 261; 361; 461; 561)을 갖는 적어도 하나의 고정 베어링부(4; 204; 304; 404; 504)를 포함하며, 상기 베어링(60; 260; 360; 460; 560)은 상기 고정 베어링 표면(61; 261; 361; 461; 561)과 상호작용하여 상기 베어링(60; 260; 360; 460; 560)을 형성하도록 회전하는 베어링 표면(62; 262; 362; 462; 562)을 더 포함하며, 상기 회전하는 베어링 표면(62; 262; 362; 462; 562)은 방사상으로 내측을 향하며, 방사상으로 외측 방향으로 상기 고정 베어링 표면(61; 261; 361; 461; 561)으로부터 혈액 침전물을 끌어당기도록 설계된 적어도 하나의 블레이드중 적어도 하나의 방사상으로 노출된 내측 에지(50; 250; 350; 450; 550)에 형성되는
    혈액 펌프.
  2. 혈액 펌프(1)로서,
    - 혈류 입구(21) 및 혈류 출구(22)를 갖는 펌프 케이싱(2), 및
    - 상기 펌프 케이싱에 배치되며 적어도 하나의 베어링(160)에 의해 펌프 케이싱내에서 회전가능하게 지지되어 회전축에 대해서 회전가능하게 되는 임펠러(103) - 상기 임펠러(103)는 상기 혈류 입구로부터 혈류 출구로 혈액을 전달하기 위해 적어도 하나의 블레이드(131; 132)를 가짐 - 를 포함하며,
    상기 베어링(160)은 상기 펌프 케이싱에 결합되며 방사상으로 외측을 향하는 고정 베어링 표면(161)을 갖는 적어도 하나의 고정 베어링부(104)를 포함하며, 상기 베어링(160)은 상기 고정 베어링 표면(161)과 상호작용하여 상기 베어링(160)을 형성하도록 회전하는 베어링 표면(162)을 더 포함하며, 상기 회전하는 베어링 표면(162)은 방사상으로 내측을 향하며, 상기 블레이드의 방사상으로 노출된 내측 에지에 결합된 베어링 구조물에 형성되는
    혈액 펌프.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고정 베어링부는 회전축을 따라서 연장되는 적어도 하나의 핀(104; 204; 304; 404; 504) 또는 콘(206)을 포함하며, 상기 고정 베어링부는 실질적으로 원통형 또는 테이퍼진 형상이며, 상기 고정 베어링부(204)는 바람직하게는 그 자체를 관통하여 연장되는 중앙 축 통로(234)을 갖는 혈액 펌프.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 두개의 베어링(260, 263)을 포함하며, 각각은 고정 베어링부(204; 206)를 가지며, 상기 고정 베어링부는 상기 임펠러의 반대측 축방향 단부에서 상기 임펠러(203)로 축방향으로 연장되는 혈액 펌프.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정 베어링부는 적어도 하나의 개구(212; 412)를 포함하여 혈액이 축방향으로 관통하도록 하는 지지 구조물(210; 410)에 의해 상기 펌프 케이싱에 결합되고, 및/또는 상기 지지 구조물은 방사 방향으로 혈류를 유도하도록 크기와 형상이 정해지는 혈액 펌프.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 블레이드는 상기 임펠러의 허브의 외측 표면 및 상기 임펠러의 허브의 내측 표면중 적어도 하나에 배치되며, 상기 적어도 하나의 블레이드가 임펠러의 허브의 외측 표면에 배치될 때, 상기 블레이드는 축방향으로 상기 허브 너머로 연장되는 혈액 펌프.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 임펠러(3; 103; 203; 603)는 상기 임펠러(3; 103; 203; 603)의 허브(36; 136)를 관통하여 연장되는 혈류 통로(33; 133; 233)을 가지며, 상기 임펠러(3; 103; 203; 603)는 상기 허브(36; 136)의 외측 표면에 배치되며 상기 혈류 입구(21)로부터 혈류 출구(22)로 혈액을 전달하도록 크기 및 형상이 정해진 적어도 하나의 외측 블레이드(31; 131; 231; 631), 및 상기 통로(33; 133; 233)에 배치되며 상기 통로(33; 133; 233)을 통해서 혈액을 전달하도록 크기 및 형상이 정해진 적어도 하나의 내측 블레이드(32; 132; 232; 632)를 포함하며, 상기 회전하는 베어링 표면은 내측 블레이드 및 외측 블레이드 중 적어도 하나의 방사상으로 노출된 내측 에지에 형성되는 혈액 펌프.
  8. 제7항에 있어서,
    두개의 베어링(260; 263)을 포함하며, 각각은 고정 베어링부(204; 206)를 가지며, 상기 고정 베어링부는 상기 임펠러(203)의 반대측 축방향 단부에서 상기 임펠러(203)로 축방향으로 연장되며, 상기 베어링 중 하나의 회전하는 베어링 표면(265)은 적어도 하나의 내측 블레이드(232)의 방사상으로 노출된 내측 에지(251)에 형성되며 상기 베어링 중 다른 하나의 회전하는 베어링 표면(262)은 적어도 하나의 외측 블레이드(231)의 방사상으로 노출된 내측 에지(250)에 형성되는 혈액 펌프.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 임펠러(3; 103)의 통로(33; 133)는 적어도 부분적으로 또는 완전히 회전축을 따라서 연장되며, 상기 적어도 하나의 고정 베어링부는 상기 임펠러(3)의 통로(33)의 길이의 적어도 반 또는 적어도 사분의 삼을 따라서 연장되거나, 또는 상기 통로(33)를 완전히 관통해서 연장되며, 바람직하게는, 상기 임펠러(603)는 적어도 하나의 방사방향 개구를 가져 혈류 통로를 상기 임펠러(603)의 주변과 접속시키는 혈액 펌프.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 블레이드는 상기 임펠러에 배치되어 상기 블레이드가 상기 임펠러의 허브에 의해 내측 블레이드를 형성하는 내측부와 외측 블레이드를 형성하는 외측부로 분리되도록 하는 혈액 펌프.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펌프 케이싱(502)은 혈류 입구(521)로부터 축방향으로 이격된 이차 혈류 입구(523)와 혈류의 주 방향으로 혈류 출구(522)를 가지며, 상기 임펠러(503)는 적어도 두개의 블레이드(531; 532)를 포함하며, 그 중 적어도 하나는 혈류 입구(521)로부터 혈류 출구(522)로 혈류의 주 방향으로 혈액을 전달하도록 혈류 입구(521)와 연관되며, 그 중 적어도 또 다른 하나는 이차 혈류 입구(523)로부터 혈류 출구(521)로 상기 혈류의 주 방향의 반대 방향으로 혈액을 전달하도록 상기 이차 혈류 입구(523)와 연관되며, 상기 적어도 두개의 블레이드(531; 532)는 중간 부분(530)에 인접한 임펠러의 축방향으로 대향부에 배치되며, 상기 이차 혈류 입구(523)와 연관된 적어도 하나의 블레이드(532)는 상기 임펠러(503)의 중간 부분(530)을 따라서 혈액을 전달하도록 크기와 형상이 정해지는 혈액 펌프.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베어링 구조물은 상기 고정 베어링부(104)의 적어도 일부를 에워싸는 적어도 하나의 링(155) 및 상기 고정 베어링부(104)의 적어도 일부와 맞물리는 적어도 하나의 윙(153) 중 적어도 하나를 포함하고, 및/또는 상기 회전하는 베어링 표면(151; 152)은 상기 고정 베어링부(104)의 축방향 단부(142)와 맞물리도록 크기와 형상이 정해지는 혈액 펌프.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 임펠러를 구동하기 위한 전기 모터를 포함하며, 상기 전기 모터의 고정자는 상기 펌프 케이싱에 결합되며 상기 임펠러의 원주방향에 배치되며, 상기 전기 모터의 고정자는 회전하는 자기장을 생성하기 위한 적어도 하나의 전기 장치를 포함하며 상기 임펠러는 적어도 하나의 영구 자석을 포함하는 혈액 펌프.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정 베어링부(404) 및 상기 임펠러(403)는 각각 적어도 하나의 자석을 포함하며, 상기 고정 베어링부(404)내의 자석(472) 및 상기 임펠러(403)내의 자석(473)은 각각 고정 베어링부(404) 및 임펠러(403)내에서 방사 방향으로 정렬되어 배치되어 축방향 자기 척력이 고정 베어링부(404) 및 임펠러(403) 사이에서 발생되도록 하는 혈액 펌프.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정 베어링 표면 및 회전하는 베어링 표면 중 적어도 하나는 상기 고정 베어링부의 나머지 및 상기 임펠러의 물질보다 더 큰 경도를 갖는 물질을 포함하는 혈액 펌프.
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