NL1023970C2

NL1023970C2 - Blood pump with magnetically suspended stator and rotor element with a flow rate controller.

Info

Publication number: NL1023970C2
Application number: NL1023970A
Authority: NL
Inventors: Edward K Prem
Original assignee: Vascor Inc
Priority date: 1999-02-09
Filing date: 2003-07-21
Publication date: 2003-11-28
Also published as: NL1022038A1; NL1022038C2; NL1023970A1

Description

**

Bloedpomp met magnetisch opgehangen stator- en rotorelement met een stroomsnelheidsregelaarBlood pump with magnetically suspended stator and rotor element with a flow rate controller

De uitvinding is een afsplitsing van de Nederlandse octrooiaanvrage 1022038, 5 gebaseerd op Nederlandse octrooiaanvrage 1014329, welke is gebaseerd op de provisionele Amerikaanse octrooiaanvrage serienummer 60/119.356, ingediend op 9 februari 1999, de Amerikaanse octrooiaanvrage serienummer 08/978.670, ingediend op 26 november 1997 en de Amerikaanse octrooiaanvragen serienummers 09/273.384 en 09/288.413 respectievelijk ingediend op 22 maart 1999 en 8 april 1999, beide 10 afsplitsingen van de eerdergenoemde aanvrage nr. 08/978.670. De beschrijvingen van de bovengenoemde octrooiaanvragen worden hierbij als referentie opgenomen.The invention is a spin-off from Dutch patent application 1022038, based on Dutch patent application 1014329, which is based on provisional US patent application serial number 60 / 119,356 filed February 9, 1999, US patent application serial number 08 / 978,670 filed November 26, 1997 and U.S. Patent Applications Serial Nos. 09 / 273,384 and 09 / 288,413 filed on March 22, 1999 and April 8, 1999, both of which are offshoots from aforementioned Application No. 08 / 978,670. The descriptions of the above patent applications are hereby incorporated by reference.

ACHTERGRONDBACKGROUND

15 Terrein van de uitvindingField of the invention

De uitvinding heeft betrekking op pompen die gebruik maken van magnetische ophanging en rotatiemiddelen om bloed te verpompen, en heeft meer in het bijzonder betrekking op een magnetisch opgehangen en magnetisch roteerbare bloedpomp die 20 geen mechanische lagers of afdichtingen heeft en voorzien is van een pompmiddel dat magnetisch wordt ondersteund zowel radiaal als axiaal.The invention relates to pumps that use magnetic suspension and rotation means to pump blood, and more particularly relates to a magnetically suspended and magnetically rotatable blood pump that has no mechanical bearings or seals and is provided with a pumping means that is magnetically is supported both radially and axially.

BESCHRIJVING VAN DE STAND DER TECHNIEKDESCRIPTION OF THE PRIOR ART

25 Het gebruik van rotatiepompen (d.w.z. axiale, centrifugale of gemengde stro ming) voor het verpompen van vloeistoffen en in het bijzonder bloed is uit de stand der techniek bekend. Een rotatiepomp bestaat in het algemeen uit een buitenbehuizing met een inlaatpoort en een uitlaatpoort, en een impeller die gemonteerd is op een as (met mechanische lagers en afdichtingen) in de buitenbehuizing voor rotatie rond een as. 30 Mechanische lagers zijn onderhevig aan slijtage en vroegtijdige uitval en kunnen voldoende warmte en mechanische spanningen genereren om aan het bloed een onacceptabele schade toe te brengen. Asafdichtingen zijn ook onderhevig aan slijtage en hitte-generatie hetgeen kan leiden tot lek, het vormen van bloedstolsels, uitval van lagers en 1023970 2 het groeien van bacteriën. Voorbeelden van rotatiepompen die gebruik maken van op een as gemonteerde impellers met lagers en afdichtingen zijn te vinden in US-4.135.253 van Rech e.a., US-4.403.911 van Possell, US-4.704.121 van Moise en US-4.927.407 van Dorman.The use of rotary pumps (i.e. axial, centrifugal or mixed flow) for pumping liquids and in particular blood is known from the prior art. A rotary pump generally consists of an outer housing with an inlet port and an outlet port, and an impeller mounted on a shaft (with mechanical bearings and seals) in the outer housing for rotation about an axis. Mechanical bearings are subject to wear and premature failure and can generate sufficient heat and mechanical stresses to cause unacceptable damage to the blood. Shaft seals are also subject to wear and heat generation, which can lead to leakage, blood clot formation, bearing failure, and bacteria growth. Examples of rotary pumps using shaft mounted impellers with bearings and seals can be found in U.S. Pat. No. 4,135,253 to Rech et al., U.S. Pat. No. 4,403,911 to Possell, U.S. Pat. No. 4,704,121 to Moise, and U.S. Pat. from Dorman.

5 Er zijn al talloze pompen ontworpen om de bovengenoemde problemen te om zeilen door gebruik te maken van een smerende stroming voor de mechanische lagers van de rotatiepomp. Voorbeelden van dergelijke pompen zijn omschreven in US-4.944.722 van Carriker e.a. en US-4.846.152 van Wampler e.a. Deze typen pompen kunnen diverse problemen hebben zoals het niet volledig implanteerbaar zijn als gevolg 10 van de noodzaak om gebruik te maken van een percutane toevoerleiding en een extern reservoir voor het realiseren van de lagerspoelstroom. Ook het potentiële gevaar van infectie en lekkage bestaat als gevolg van de spoelvloeistof en de percutane leidingen. Bovendien kan het nog steeds nodig zijn om de mechanische lagers na een zekere tijd te vervangen omdat ze tijdens bedrijf direct in contact komen met andere pompstructu-15 ren.Numerous pumps have already been designed to cope with the above problems by using a lubricating flow for the mechanical bearings of the rotary pump. Examples of such pumps are described in US-4,944,722 to Carriker et al. And US-4,846,152 to Wampler et al. These types of pumps may have various problems such as being not fully implantable due to the need to use a percutaneous supply line and an external reservoir for realizing the bearing coil flow. The potential risk of infection and leakage also exists as a result of the flushing fluid and percutaneous pipes. Moreover, it may still be necessary to replace the mechanical bearings after a certain time because they come into direct contact with other pump structures during operation.

Door een rotatievloeistofpomp te gebruiken met een magnetisch opgehangen impeller, kunnen alle bovengenoemde problemen worden vermeden. Voorbeelden van dergelijke pompen zijn beschreven in US-5.326.344 van Bramm e.a., US-4.688.998 van Olsen e.a. en US-4.779.614 van Moise. Een probleem dat kan samenhangen met al 20 deze geciteerde uitvindingen is het feit dat een enkele opening wordt gebruikt zowel als doorgang voor de bloedstroom door de pomp en voor de magnetische ophanging en rotatie van de impeller. Deze twee functies stellen direct tegenstrijdige vereisten aan de afmetingen van de opening. Als doorstroomweg voor de bloedstroming moet de opening groot zijn om beschadiging van het bloed te voorkomen. Als opening voor mag-25 netische ophanging en rotatie moet de opening klein zijn om de afmetingen van de magnetische ophanging en de rotatiecomponenten te minimaliseren en een efficiënt energiegebruik bij het realiseren van de impellerophanging en -rotatie mogelijk te maken. Als gevolg daarvan kan iedere geselecteerde openingsgrootte resulteren in een ongewenst compromis tussen bloedbeschadiging, afmetingen van de inrichting en 30 energievereisten. Een ander probleem dat kan samenhangen met alle geciteerde uitvindingen is dat de magnetische velden, gecreëerd door de permanente magneten in de beschreven pompen met de tijd kunnen wijzigen, kunnen variëren met de temperatuur, en als gevolg van de invloed van externe ferromagnetische objecten. Deze wijzigingen 1023970 3 in het magnetische veld kunnen ertoe leiden dat het evenwichtspunt van de pomprotor verandert en kunnen er mogelijk toe leiden dat de rotor contact maakt met de stator. Contact tussen pomprotor en stator kan resulteren in een beschadiging van het bloed, beschadiging van de pomp en een niet adequate pompfunctie.By using a rotary fluid pump with a magnetically suspended impeller, all of the above problems can be avoided. Examples of such pumps are described in U.S. Pat. No. 5,326,344 to Bramm et al., U.S. Pat. No. 4,688,998 to Olsen et al. And U.S. Pat. No. 4,779,614 to Moise. A problem that may be associated with all of these cited inventions is the fact that a single opening is used both as a passage for the blood flow through the pump and for the magnetic suspension and rotation of the impeller. These two functions immediately impose conflicting requirements on the dimensions of the opening. As a flow path for blood flow, the opening must be large to prevent damage to the blood. As an opening for magnetic suspension and rotation, the opening must be small to minimize the dimensions of the magnetic suspension and the rotation components and to allow efficient energy use in realizing the impeller suspension and rotation. As a result, any selected aperture size can result in an undesirable compromise between blood damage, device dimensions, and energy requirements. Another problem that may be associated with all the cited inventions is that the magnetic fields created by the permanent magnets in the described pumps may change with time, may vary with temperature, and due to the influence of external ferromagnetic objects. These changes in the magnetic field 1023970 3 can cause the equilibrium point of the pump rotor to change and may potentially cause the rotor to make contact with the stator. Contact between pump rotor and stator can result in damage to the blood, damage to the pump and inadequate pump function.

5 Voorbeelden van pompen met afzonderlijke openingen voor de primaire bloed stroom en voor de impellerrotatie zijn beschreven in US-5.324.177 van Golding en US-5.049.134 van Golding. Deze pompen maken echter ook gebruik van een rotatieope-ning voor het implementeren van hydrodynamisch dragende lagers voor de rotor. Dergelijke hydrodynamische lagers kunnen het bloed onderwerpen aan bovenmatige af-10 schuivingskrachten die de fragiele componenten van het bloed op onacceptabele wijze kunnen beschadigen. Bovendien plaatsen de pompen volgens Golding e.a. de stationaire magnetische componenten binnen een centrale boring van een roterende samenstelling. Dergelijke configuraties zorgen er in het algemeen voor dat de massa en de rotationele inertie van de roterende samenstelling groter is dan die in een systeem , 15 waarin de stationaire magnetische componenten zijn geplaatst rond het buitenoppervlak van de roterende samenstelling. Roterende samenstellingen met een grote massa en rotationele inertie kunnen dus ongewenst zijn vanwege het feit dat de axiale en radiale lagerelementen relatief groot moeten zijn om de correcte uitlijning van de roterende samenstelling als gevolg van schokken, vibraties en versnellingen te handhaven.Examples of pumps with separate openings for the primary blood flow and for the impeller rotation are described in US-5,324,177 to Golding and US-5,049,134 to Golding. However, these pumps also make use of a rotation opening for implementing hydrodynamically bearing bearings for the rotor. Such hydrodynamic bearings can subject the blood to excessive shear forces that can unacceptably damage the fragile components of the blood. Moreover, according to Golding, the pumps place the stationary magnetic components within a central bore of a rotating assembly. Such configurations generally cause the mass and rotational inertia of the rotating assembly to be greater than that in a system in which the stationary magnetic components are disposed around the outer surface of the rotating assembly. Thus, large mass rotating rotational inertia assemblies may be undesirable due to the fact that the axial and radial bearing elements must be relatively large to maintain the correct alignment of the rotating assembly due to shocks, vibrations and accelerations.

20 De stroomsnelheid van bloedpompen die in staat zijn om een negatieve inlaatdruk te creëren moeten dynamisch worden afgeregeld als aanpassing aan de bloedstromings-snelheid in de ventrikel van het hart, kenmerkend de linker ventrikel. Indien er door de bloedpomp een te kleine stroming wordt geproduceerd dan worden weefsels en organen van het lichaam op onadequate wijze doorstroomd en zal de bloeddruk in de linker 25 ventrikel toenemen waardoor potentieel een bovenmatige pulmonaire druk en congestie wordt veroorzaakt. Als anderzijds de stromingssnelheid van de bloedpomp te hoog wordt, dan kan een excessieve negatieve druk worden opgewekt in de linker ventrikel en in de inlaat van de pomp. Een excessieve negatieve bloeddruk is ongewenst vanwege de volgende redenen: 1) onacceptabele niveaus van bloedbeschadiging kunnen 30 worden veroorzaakt door cavitatie; 2) de pomp kan worden beschadigd door cavitatie; 3) de wanden van de ventrikel kunnen inklappen en worden beschadigd; en 4) de wanden van de ventrikel kunnen invallen en de bloedstroomweg naar de pomp blokkeren.The flow rate of blood pumps capable of creating a negative inlet pressure must be dynamically adjusted as an adjustment to the blood flow rate in the ventricle of the heart, typically the left ventricle. If a too small flow is produced by the blood pump, tissues and organs of the body are inadequately flowed through and blood pressure in the left ventricle will increase, potentially causing excessive pulmonary pressure and congestion. On the other hand, if the flow rate of the blood pump becomes too high, excessive negative pressure can be generated in the left ventricle and in the pump inlet. Excessive negative blood pressure is undesirable for the following reasons: 1) unacceptable levels of blood damage can be caused by cavitation; 2) the pump can be damaged by cavitation; 3) the walls of the ventricle can collapse and be damaged; and 4) the walls of the ventricle can fall in and block the flow of blood to the pump.

'ij 0 ^ ^ B ·.ij 0 ^ ^ B ·.

44

Door gebruik te maken van een besturingsstelsel voor het dynamisch besturen van de stromingssnelheid van de pomp teneinde een excessieve negatieve bloeddruk te vermijden, kunnen de bovengenoemde problemen worden vermeden. Een voorbeeld van een dergelijk besturingsstelsel is beschreven in US-5.326.344 van Bramm e.a.By using a control system for dynamically controlling the flow rate of the pump to avoid excessive negative blood pressure, the above problems can be avoided. An example of such a control system is described in U.S. Pat. No. 5,326,344 to Bramm et al.

5 Bramm beschrijft een werkwijze voor het dynamisch regelen van de stroomsnelheid van een pomp gebaseerd op een signaal afgeleid van een enkele druksensor gelokaliseerd in de pomp-inlaat. Een probleem dat samen kan hangen met een dergelijk detecterend stelsel is de moeilijkheid om een lange termijn stabiliteit bij een dergelijke sensor te bereiken, in het bijzonder in het licht van de relatief lage drukken (0 tot 20 mm 10 kwik) waarmee men te maken krijgt en de vijandige omgeving waarin de sensor moet opereren. Een ander probleem dat kan samenhangen met een dergelijk druk waarnemend stelsel is het effect van wijzigende atmosferische druk waardoor een onnauwkeurige waarneming kan ontstaan van de druk die nodig is om de pomp op de juiste wijze te besturen.Bramm describes a method for dynamically controlling the flow rate of a pump based on a signal derived from a single pressure sensor located in the pump inlet. A problem that may be associated with such a detecting system is the difficulty of achieving a long-term stability with such a sensor, in particular in view of the relatively low pressures (0 to 20 mm Hg) that are encountered and the hostile environment in which the sensor must operate. Another problem that may be associated with such a pressure sensing system is the effect of changing atmospheric pressure which may result in an inaccurate perception of the pressure needed to properly control the pump.

15 Het natuurlijke hart creëert normaal een pulserende bloedstroming. Kunstmatige bloedpompen die geen pulserende stroming opwekken kunnen trombose veroorzaken en zullen de organen en weefsels van het lichaam op niet adequate wijze doorstromen. De snelheid van de roterende bloedpompen kan worden gevarieerd voor het creëren van een pulserende stroming. Voorbeelden van pompen die hun snelheid kunnen varië-20 ren teneinde een pulserende stroming te creëren zijn beschreven US-5.211.546 van Isaacson e.a., US-5.174.726 van Findlay en US-4.135.253 van Reich e.a. Eén probleem dat kan samenhangen met het variëren van de snelheid van pompen zoals geciteerd in alle uitvindingen is: indien de snelheidsvariatie excessief is, kan de bloedstroming in de pomp te laag en/of verkeerd gericht zijn. Als de bloedstroming in de pomp te laag 25 wordt, kan het bloed worden beschadigd door constante afschuiving van de bloedpool in de pomp. Als de bloedstroming in de pomp van richting verandert dan kan de ventrikel niet op adequate wijze worden ontladen.The natural heart normally creates a pulsating blood flow. Artificial blood pumps that do not generate a pulsating flow can cause thrombosis and will not adequately flow through the organs and tissues of the body. The speed of the rotating blood pumps can be varied to create a pulsating flow. Examples of pumps that can vary their speed to create a pulsed flow are described in US-5,211,546 by Isaacson et al., US-5,174,726 by Findlay and US-4,135,253 by Reich et al. One problem that may be related to varying the speed of pumps as quoted in all inventions is: if the speed variation is excessive, the blood flow in the pump may be too low and / or misdirected. If the blood flow in the pump becomes too low, the blood can be damaged by constant shearing of the blood pool in the pump. If the blood flow in the pump changes direction, the ventricle cannot be adequately discharged.

Er bestaat derhalve een behoefte aan een bloedpomp die de bovengenoemde problemen, die samen kunnen hangen met conventionele bloedpompen, te overwinnen en 30 aan een stelsel voor het dynamisch besturen van een dergelijke bloedpomp teneinde de bovenbeschreven problemen, die kunnen optreden bij besturingsstelsels die gebruik maken van bloedpompen, te voorkomen.There is, therefore, a need for a blood pump to overcome the aforementioned problems, which may be associated with conventional blood pumps, and for a system for dynamically controlling such a blood pump in order to overcome the above-described problems that may occur with control systems utilizing blood pumps.

1023970 51023970 5

KORT OVERZICHT VAN DE UITVINDINGBRIEF OVERVIEW OF THE INVENTION

Derhalve heeft de uitvinding betrekking op een in een patiënt implanteerbare bloedpompinrichting, omvattende: 5 a. een statororgaan met een statorpompdeel; b. een rotororgaan met een rotorpompdeel welk rotorpompdeel ter rotatie geplaatst is aangrenzend aan het statorpompdeel; c. een magnetische ophanging met een magnetisch statordeel gedragen door het statororgaan en een magnetisch rotordeel gedragen door het rotororgaan, welke 10 magnetische stator- en rotordelen samenwerken voor het magnetisch ondersteunen van het rotororgaan in radiale richting zodanig dat een ringvormige ondersteuningsspleet wordt gecreëerd tussen het rotororgaan en het statororgaan; d. een magnetische aandrijving met een statormotordeel gedragen door het genoemde statorelement en een rotormotordeel gedragen door het rotoielement, waarbij ' 15 statormotordeel en rotormotordeel samenwerken teneinde het genoemde rotororgaan magnetisch te laten roteren ten opzichte van het statororgaan teneinde bloed te verpompen door de stator- en rotorpompdelen; e. een stromingssensor die een uitgangssignaal genereert corresponderend met de bloedstromingssnelheid door de bloedpomp; en 20 f. een stroomsnelheidregelaar die een uitgangssignaal ontvangt van de ge noemde stroomsensor en die de magnetische aandrijving zodanig bestuurt dat een pulserende stroomsnelheid wordt geproduceerd, en g. waarbij de genoemde stroomsnelheidregelaar reageert op het uitgangssignaal van de stromingssensor voor het besturen van de magnetische 25 aandrijving zodanig dat ten minste een minimale bloedstroomsnelheid wordt gehandhaafd gedurende een lage fase van de pulserende bloedstroomsnelheid, en.The invention therefore relates to a blood pumping device implantable in a patient, comprising: a. A stator member with a stator pump part; b. a rotor member with a rotor pump part, which rotor pump part is placed for rotation adjacent to the stator pump part; c. a magnetic suspension with a magnetic stator member carried by the stator member and a magnetic rotor member supported by the rotor member, which magnetic stator and rotor members cooperate to magnetically support the rotor member in radial direction such that an annular support gap is created between the rotor member and the rotor member stator member; d. a magnetic drive with a stator motor part carried by said stator element and a rotor motor part supported by the rotational element, wherein stator motor part and rotor motor part cooperate to cause said rotor member to rotate magnetically with respect to the stator member to pump blood through the stator and rotor pump parts; e. a flow sensor that generates an output signal corresponding to the blood flow rate through the blood pump; and 20 f. a flow rate controller that receives an output signal from said flow sensor and which controls the magnetic drive to produce a pulsed flow rate, and g. wherein said flow rate controller responds to the output from the flow sensor for controlling the magnetic drive such that at least a minimum blood flow rate is maintained during a low phase of the pulsating blood flow rate, and.

h. waarbij de stroomsnelheidregelaar verder omvat: i. een hartmeetorgaan dat kan worden bevestigd aan een door de bloedpomp geassisteerde hartventrikel; 30 ii. welk hartmeetorgaan ten minste de uitzetting dan wel de inkrimping van het ventrikel meet; en Λ - O (· , - A -.v-· W ^ 6 iii. waarbij de bloedstroomregelaar gebruik maakt van de dimensies teneinde de bloedstroomsnelheid van de bloedpomp te regelen voor het produceren van de pulserende stroomsnelheid.h. wherein the flow rate controller further comprises: i. a heart measurement device that can be attached to a heart ventricle assisted by the blood pump; Ii. which heart measuring device measures at least the expansion or the contraction of the ventricle; and O - O (·, - A -.v- · W ^ 6 iii. wherein the blood flow controller uses the dimensions to control the blood flow rate of the blood pump to produce the pulsating flow rate.

In deze variant omvat de bloedpompinrichting dus, behalve een stator en een 5 rotor, een stroomsensor en een stroomsnelheidsbesturing.In this variant, the blood pumping device thus comprises, in addition to a stator and a rotor, a flow sensor and a flow speed control.

De bloedpompinrichting is voorzien van een statorelement waarmee een magnetisch opgehangen en roterend rotorelement wordt gehandhaafd. De rotor kan bij voorkeur magnetisch opgehangen zijn binnen de stator, zowel in radiale als in axiale richting. De bloedpomp kan ook een bijbehorend magnetisch op-10 hangingsbesturingssysteem hebben en een stuursysteem voor de stroomsnelheid door de bloedpomp. De bloedpomp kan bij voorkeur een centrifugale pomp zijn waarin een impeller bloed onttrekt uit de linker ventrikel van het hart en dit levert aan de aorta waarbij de druk, die moet worden gegenereerd in de linker ventrikel, wordt gereduceerd. De bloedpomp kan ook relatief kleine afmetingen bezitten zodanig dat ze com-15 pleet kan worden ingeplant in het menselijk lichaam. Als bi-ventriculaiie cardische hulp nodig is, kan een tweede bloedpomp worden geïmplanteerd teneinde de rechter ventrikel te assisteren. De impeller van de centrifugale pomp kan een integraal deel uitmaken van een rotorsamenstelling. De rotorsamenstelling kan bij voorkeur worden opgehangen via permanente magnetische radiale lagers en een op Lorentz-kracht wer-20 kend axiaal lager. Het Lorentz-kracht axiale lager kan bidirectionele axiale krachten genereren in responsie op een aangeboden stroom. De bloedpomp kan een axiale posi-tiesensor bevatten en een axiale positieregelaar. De axiale positiesensor kan de axiale positie van de rotor bewaken en een terugkoppelsignaal leveren aan de regelaar teneinde de axiale positie van de rotor te handhaven. De axiale positieregelaar kan ook de 25 axiale positie van de rotor nastellen zodanig dat axiale belastingen in de normale be-drijfstoestand als gevolg van gravitatie, versnelling of de impeller van de centrifugale pomp worden tegenwerkt door inherente axiale krachten gegenereerd door de permanent magnetische radiale lagers. Door het tegenwerken van deze axiale krachten in de bedrijfstoestand gebruikmakend van de axiale positieregelaar wordt het vermogen, dat 30 vereist wordt door het met Lorentz-kracht werkende axiale lager geminimaliseerd. De rotorsamenstelling kan worden geroteerd door een elektrische motor. De bloedpomp kan ook voorzien zijn van een actuator om de axiale positie van de magnetische lage-ring en rotatiecomponenten in de stator na te regelen, bijvoorbeeld met betrekking tot C: 7 de stator zelf. Dergelijke mechanismen kunnen veranderingen in de magnetische velden van de permanente magneten, die worden gebruikt in de bloedpomp, compenseren.The blood pump device is provided with a stator element with which a magnetically suspended and rotating rotor element is maintained. The rotor can preferably be magnetically suspended within the stator, both in radial and in axial direction. The blood pump may also have an associated magnetic suspension control system and a flow rate control system through the blood pump. The blood pump may preferably be a centrifugal pump in which an impeller withdraws blood from the left ventricle of the heart and supplies it to the aorta thereby reducing the pressure to be generated in the left ventricle. The blood pump can also have relatively small dimensions such that it can be completely implanted in the human body. If bi-ventricular cardiac assistance is needed, a second blood pump can be implanted to assist the right ventricle. The impeller of the centrifugal pump can be an integral part of a rotor assembly. The rotor assembly can preferably be suspended via permanent magnetic radial bearings and an axial bearing acting on Lorentz force. The Lorentz force axial bearing can generate bidirectional axial forces in response to an applied current. The blood pump can include an axial position sensor and an axial position controller. The axial position sensor can monitor the axial position of the rotor and provide a feedback signal to the controller to maintain the axial position of the rotor. The axial position controller can also adjust the axial position of the rotor such that axial loads in the normal operating condition due to gravitation, acceleration or the impeller of the centrifugal pump are counteracted by inherent axial forces generated by the permanently magnetic radial bearings. By counteracting these axial forces in the operating condition using the axial position controller, the power required by the axial bearing acting with Lorentz force is minimized. The rotor assembly can be rotated by an electric motor. The blood pump can also be provided with an actuator to adjust the axial position of the magnetic low ring and rotation components in the stator, for example with regard to C: 7 the stator itself. Such mechanisms can compensate for changes in the magnetic fields of the permanent magnets used in the blood pump.

Een primaire bloedstromings-ingangsweg verloopt bij voorkeur door de relatief grote centrale boring in de rotor. Een eerste bloedstromingsweg in terugrichting kan 5 verlopen via een ringvormige spleet die gevormd is tussen de rotor en de stator van de pomp als resultaat van de radiale magnetische ophanging. Teneinde de afmetingen van de inrichting als geheel te minimaliseren kunnen alle magnetische ophangings- en rota-tiekrachten worden geleverd over de relatief smalle ringvormige spleet. Een tweede bloedstromingsweg in teruggaande richting kan verlopen via een axiale spleet die ver-10 schaft is tussen de impellerwand en de slakkenhuiskamer. Alle oppervlakken van de pomp die met bloed in contact komen, worden continu omspoeld teneinde neerslag van bloedstolsels en proteïne te voorkomen.A primary blood flow entry path preferably runs through the relatively large central bore in the rotor. A first blood flow path in the back direction can run through an annular gap formed between the rotor and the stator of the pump as a result of the radial magnetic suspension. In order to minimize the dimensions of the device as a whole, all magnetic suspension and rotation forces can be supplied over the relatively narrow annular gap. A second blood flow path in the reverse direction can extend through an axial gap provided between the impeller wall and the cochlea chamber. All surfaces of the pump that come into contact with blood are continuously flushed to prevent blood clots and protein from precipitating.

De snelheid van de centrifugale pomp kan dynamisch worden geregeld teneinde een overmatige negatieve druk in de linker ventrikel te vermijden. Het regelstelsel voor 15 de stroomsnelheid van de bloedpomp kan een elektronische hartpasser omvatten. De hartpasser kan bedrijfsmatig gekoppeld zijn met het buitenoppervlak van het hart en een terugkoppelsignaal leveren aan het besturingsstelsel voor het besturen van de doorstroomsnelheid van de bloedpomp. De hartpasser kan worden gebruikt voor het bewaken van de uitwendige afmeting van de linker ventrikel. Het besturingssysteem voor de 20 bloedpompstroomsnelheid kan bij voorkeur in twee modussen werken, continu en pulserend. In de continue bedrijfsmodus kan de pompsnelheid zodanig worden geregeld dat de waargenomen linker ventrikelafmeting op een eerste vooraf ingesteld setpoint worden gehouden. In de pulserende bedrijfsmodus kan de pomp dynamisch worden nageregeld zodanig dat de waargenomen linker ventrikelafmeting wisselt tussen een 25 eerste vooraf bepaald instelpunt en een tweede vooraf bepaald instelpunt. Een stro-mingssensor kan worden gebruikt om een excessief lage of omgekeerde stroming door de bloedpomp te vermijden wanneer deze in pulserende modus wordt bedreven.The speed of the centrifugal pump can be dynamically controlled to avoid excessive negative pressure in the left ventricle. The control system for the flow rate of the blood pump can comprise an electronic cardiac fitting. The cardiac pacer may be operatively coupled to the outer surface of the heart and provide a feedback signal to the control system for controlling the flow rate of the blood pump. The cardiac pacer can be used to monitor the external dimension of the left ventricle. The blood pump flow rate control system can preferably operate in two modes, continuous and pulsed. In continuous operation mode, the pump speed can be controlled so that the sensed left ventricle size is kept at a first preset set point. In the pulsed operating mode, the pump can be dynamically adjusted such that the sensed left ventricle size alternates between a first predetermined set point and a second predetermined set point. A flow sensor can be used to avoid excessively low or reverse flow through the blood pump when operated in a pulsed mode.

De uitvinding heeft ook betrekking op een in een patiënt implanteerbare bloedpompinrichting volgens conclusie 5.The invention also relates to a blood pumping device implantable in a patient according to claim 5.

30 1023970 830 1023970 8

KORTE AANDUIDING VAN DE FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Een meer compleet begrip van de uitvinding kan worden verkregen met verwijzing naar de bijgaande gedetailleerde beschrijving in samenhang met de begeleidende 5 figuren waarin:A more complete understanding of the invention can be obtained with reference to the accompanying detailed description in conjunction with the accompanying figures in which:

Fig. la een doorsnedenaanzicht is van een uitvoeringsvorm van een bloedpomp met magnetisch opgehangen en roterende rotorsamenstelling en een mechanisme voor het nastellen van de axiale positie van de magnetische ophangingscomponenten en ro-10 tatiecomponenten gemonteerd in de stator;FIG. 1a is a cross-sectional view of an embodiment of a blood pump with magnetically suspended and rotating rotor assembly and a mechanism for adjusting the axial position of the magnetic suspension components and rotation components mounted in the stator;

Fig. lb een doorsnedenaanzicht is van een andere uitvoeringsvorm van de bloedpomp die getoond is in fig. la;FIG. 1b is a cross-sectional view of another embodiment of the blood pump shown in FIG. 1a;

Fig. 2 een aanzicht is van de bloedpomp in fig. la volgens de lijn Π-Π;FIG. 2 is a view of the blood pump in FIG. 1a along the line Π-Π;

Fig. 3a een aanzicht is op een uitvoeringsvorm van de permanente magnetische 1S arrays die worden gebruikt voor de radiale ophanging en de axiale voorinstelkracht;FIG. 3a is a view of an embodiment of the permanent magnetic 1S arrays used for the radial suspension and the axial biasing force;

Fig. 3b een aanzicht is van een tweede voorkeursuitvoeringsvorm van de permanente magnetische arrays die worden gebruikt voor radiale ophanging en axiale voorinstelkracht;FIG. 3b is a view of a second preferred embodiment of the permanent magnetic arrays used for radial suspension and axial biasing force;

Fig. 4 een perspectiefaanzicht is van de bloedpomp volgens de fig. la en lb ge-20 koppeld met een circulatiesysteem;FIG. 4 is a perspective view of the blood pump of FIGS. 1a and 1b coupled to a circulation system;

Fig. 5 een schematisch diagram is van een schakeling voor het waarnemen van de axiale positie van de magnetisch opgehangen rotorsamenstelling;FIG. 5 is a schematic diagram of a circuit for detecting the axial position of the magnetically suspended rotor assembly;

Fig. 6 een vereenvoudigd schematisch diagram is van een axiale positieregelaar;FIG. 6 is a simplified schematic diagram of an axial position controller;

Fig. 7 een grafische illustratie is van een axiale positieregelwerkwijze werkend 25 met minimum vermogen;FIG. 7 is a graphical illustration of an axial position control method operating with minimum power;

Fig. 8a een gedeeltelijk aanzicht is van een hartpasser bevestigd aan een opgezwollen ventrikel;FIG. 8a is a partial view of a heart fit attached to a swollen ventricle;

Fig. 8b een deelaanzicht is van een hartpasser bevestigd aan een samengetrokken ventrikel; 30 Fig. 9 een vergroot deelaanzicht is van een inrichting voor het elektronisch meten van de hoek tussen de twee passerarmen getoond in de fig. 8a en 8b;FIG. 8b is a partial view of a cardiac pacemaker attached to a contracted ventricle; FIG. 9 is an enlarged partial view of a device for electronically measuring the angle between the two caliper arms shown in FIGS. 8a and 8b;

Fig. 10a een deelaanzicht is van een op sonomicrometrie gebaseerde hartpasser bevestigd aan een opgezwollen ventrikel; |j Ö ö 3 ; v»; 9FIG. 10a is a partial view of a sonomicrometry-based cardiac pacemaker attached to a swollen ventricle; 3, 3; v »; 9

Fig. 10b een deelaanzicht is van een op sonomicrometrie gebaseerde hartpasser bevestigd aan een samengetrokken ventrikel;FIG. 10b is a partial view of a sonomicrometry-based cardiac pacemaker attached to a contracted ventricle;

Fig. 11 een grafische illustratie is van een werkwijze voor het besturen van de stroomsnelheid van de bloedpomp in de bedrijfstoestand; en 5 Fig. 12 een grafische illustratie is van een werkwijze voor het besturen van de stroomsnelheid van de bloedpomp in een pulserende bedrijfswijze.FIG. 11 is a graphical illustration of a method for controlling the flow rate of the blood pump in the operating state; and FIG. 12 is a graphical illustration of a method for controlling the flow rate of the blood pump in a pulsed mode of operation.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN DE VOORKEURSUITVOERINGSVORMENDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

1010

Verwezen wordt nu naar de figuren in de tekening waarin gelijke referentienum-mers soortgelijke delen aanduiden in alle figuren waarbij de huidige voorkeursuitvoeringsvormen van een bloedpompinrichting zijn getoond in de fig. la en lb en voorzien zijn van een statorsamenstelling 1 en een rotorsamenstelling 2.Reference is now made to the figures in the drawing in which like reference numbers indicate like parts in all of the figures wherein the presently preferred embodiments of a blood pumping device are shown in Figs. 1a and 1b and are provided with a stator assembly 1 and a rotor assembly 2.

15 De statorsamenstelling 1 kan voorzien van een buitenste statoromhulling 3, een slakkenhuis 4, een eindkap 5 en een dunwandige statorbekleding 6: De statoromhulling 3, het slakkenhuis 4, de eindkap 5 en de statorbekleding 6 zijn elk vervaardigd uit titanium. De statorbekleding 6 kan een dikte hebben van ongeveer 0,005 tot 0,015 inch (0,0127 cm tot 0,0381 cm) en bij voorkeur ongeveer 0,010 inch (0,0254 cm). De bui-20 tenste statoromhulling 3, het slakkenhuis 4 en de statorbekleding 6 kunnen bij voorkeur aan elkaar gesoldeerd zijn om een hermetisch afgesloten ringvormige statorkamer 54 te vormen. De stationaire magnetische ophanging en de motorcomponenten kunnen bij voorkeur in de statorkamer 54 ondergebracht zijn.The stator assembly 1 can be provided with an outer stator casing 3, a cochlea housing 4, an end cap 5 and a thin-walled stator casing 6: The stator casing 3, the cochlea casing 4, the end cap 5 and the stator casing 6 are each made of titanium. The stator coating 6 can have a thickness of about 0.005 to 0.015 inch (0.0127 cm to 0.0381 cm) and preferably about 0.010 inch (0.0254 cm). The outer stator cover 3, the cochlea housing 4 and the stator cover 6 may preferably be soldered together to form a hermetically sealed annular stator chamber 54. The stationary magnetic suspension and the motor components can preferably be accommodated in the stator chamber 54.

De rotorsamenstelling 2 kan een relatief grote boring 20 hebben hetgeen de pri-25 maire bloedstromingsweg 20' door de pomp kan zijn. Bij voorkeur is de centrale boring 0,50 inch. De rotorsamenstelling 2 kan een inwendige rotorsteunhuls 7, een rotoreindkap 8 en een dunwandige rotorbekleding 9 omvatten. De binnenste rotorsteunhuls 7, de rotoreindkap 8 en de rotorbekleding 9 kunnen ook vervaardigd zijn uit titanium. De rotorbekleding 9 kan een dikte hebben tussen ongeveer 0,005 en 0,015 inch (0,0127 cm 30 tot 0,0381 cm) en kan bij voorkeur ongeveer 0,010 inch (0,0254 cm) zijn. De rotorsteunhuls 7, de rotoreindkap 8 en de rotorbekleding 9 kunnen bij voorkeur aan elkaar gesoldeerd zijn teneinde een hermetisch gesloten ringvormige rotorkamer 55 te vormen. De magnetische rotorophanging en de motorcomponenten kunnen bij voorkeur 1023970 10 ondergebracht zijn in de rotorkamer 55. De inwendige rotorsteunhuls 7 kan gefabriceerd zijn met een integrale impeller 10, of als alternatief kan de impeller 10 onafhankelijk gefabriceerd zijn en gesoldeerd of gehecht zijn aan de rotorsteunhuls 7.The rotor assembly 2 may have a relatively large bore 20, which may be the primary blood flow path 20 'through the pump. Preferably the central bore is 0.50 inch. The rotor assembly 2 may comprise an internal rotor support sleeve 7, a rotor end cap 8 and a thin-walled rotor liner 9. The inner rotor support sleeve 7, the rotor end cap 8 and the rotor lining 9 can also be made of titanium. The rotor coating 9 can have a thickness between about 0.005 and 0.015 inch (0.0127 cm 30 to 0.0381 cm) and can preferably be about 0.010 inch (0.0254 cm). The rotor support sleeve 7, the rotor end cap 8 and the rotor lining 9 can preferably be soldered together to form a hermetically sealed annular rotor chamber 55. The magnetic rotor suspension and the motor components may preferably be accommodated in the rotor chamber 55. The internal rotor support sleeve 7 may be fabricated with an integral impeller 10, or alternatively, the impeller 10 may be independently fabricated and soldered or bonded to the rotor support sleeve 7. .

De met bloed in contact komende oppervlakken van de bloedpomp 10 kunnen 5 chemisch worden gepolijst of mechanisch worden gepolijst door een polijstende slurrie door de pomp te pompen. De met bloed in contact komende oppervlakken van de bloedpomp kunnen ook worden bekleed met een op diamant gelijkende koolstoffilm of een keramische film. Dergelijke films verlengen de lange duur biocompatibiliteit van de oppervlakken door de oppervlakteafwerking en de weerstand tegen slijtage te ver-10 beteren. Bedrijven die in staat zijn om dergelijke films te verschaffen, zijn onder andere Diamonex Performance Products, Allentown, PA, en Implant Sciences Corporation, Wakefield, MA.The blood-contacting surfaces of the blood pump 10 can be chemically polished or mechanically polished by pumping a polishing slurry through the pump. The blood-contacting surfaces of the blood pump can also be coated with a diamond-like carbon film or a ceramic film. Such films prolong the long-term biocompatibility of the surfaces by improving the surface finish and the wear resistance. Companies capable of providing such films include Diamonex Performance Products, Allentown, PA, and Implant Sciences Corporation, Wakefield, MA.

De impeller 10 kan een gesloten impeller zijn met een bovenwand 56 en een onderwand 57 die de impellerbladen 36 opsluiten.The impeller 10 can be a closed impeller with an upper wall 56 and a lower wall 57 that enclose the impeller blades 36.

15 De primaire bloedstromingsweg 20' kan verlopen door de centrale boring 20 van de inwendige rotorsteunhuls 7, door de gesloten impeller 10 naar de uitgangsstro-mingspoort 38.The primary blood flow path 20 'can pass through the central bore 20 of the inner rotor support sleeve 7, through the closed impeller 10 to the output flow port 38.

Teneinde de formatie van bloedproppen te minimaliseren kan de bloedstroming langs alle met bloed in contact komende oppervlakken worden gehandhaafd. Een eerste 20 teruggaande bloedstromingsweg 2Γ kan verlopen door de radiale magnetische onder-steuningsspleet 21, hetgeen de radiale magnetische ondersteuningsspleet tussen de sta-torbekleding 6 en de rotorbekleding 9 is. De radiale magnetische ondersteuningsspleet 21 kan bij voorkeur ongeveer 0,010 inch zijn. Een tweede bloedstromingsweg 59 in teruggaande richting kan verlopen door een axiale spleet 60 aangebracht tussen de on-25 derste impellerwand 57 en de eindkap 5, en door een opening 67 in de onderwand 57 van de impeller 10. De axiale spleet 60 kan bij voorkeur ongeveer 0,005 inch (0,0127 cm) zijn.In order to minimize the formation of blood clots, blood flow can be maintained along all blood contacting surfaces. A first reverse blood flow path 2Γ may extend through the radial magnetic support gap 21, which is the radial magnetic support gap between the stator cover 6 and the rotor cover 9. The radial magnetic support gap 21 may preferably be approximately 0.010 inches. A second blood flow path 59 in the reverse direction can extend through an axial gap 60 disposed between the lower impeller wall 57 and the end cap 5, and through an opening 67 in the lower wall 57 of the impeller 10. The axial gap 60 can preferably be approximately 0.005 inch (0.0127 cm).

Indien gepolariseerd zoals getoond in fïg. 3 a worden de radiale magnetische re-pulsiekrachten gegenereerd tussen permanente magnetische array 11, gemonteerd in de 30 statorkamer 54, en de permanente magnetische array 12, gemonteerd in de rotorkamer 55. De permanente magnetische array 11 bestaat uit de ringmagneten 64, 65 en 66. De ringmagneet 64 is radiaal gepolariseerd van zijn buiten- naar zijn binnendiameter, de ringmagneet 66 is radiaal gepolariseerd in tegengestelde richting vanaf zijn binnen- |j U ü ^ ί 11 naar zijn buitendiameter en de ringmagneet 65 is axiaal gepolariseerd van rechts naar links. Met de ringmagneten 64, 65 en 66 gepolariseerd als beschreven, is de magnetische flux in hoofdzaak gericht in de radiale richting naar de permanente magnetische array 12, die gemonteerd is in de rotorkamer 55. Op soortgelijke wijze bestaat de per-5 manente magnetische array 12 uit ringmagneten 61, 62 en 63. De ringmagneet 63 is radiaal gepolariseerd van zijn buiten- naar zijn binnendiameter, de ringmagneet 61 is radiaal gepolariseerd in tegengestelde richting vanaf zijn binnen- naar zijn buitendiameter en de ringmagneet 62 is axiaal gepolariseerd van rechts naar links. Als de ringmagneten 61, 62 en 63 zijn gepolariseerd als beschreven dan is de magnetische flux in 10 hoofdzaak gericht in radiale richting naar de permanente magnetische anray 11 die gemonteerd is in de statorkamer 54.If polarized as shown in FIG. 3a, the radial magnetic repulsion forces are generated between permanent magnetic array 11 mounted in the stator chamber 54 and the permanent magnetic array 12 mounted in the rotor chamber 55. The permanent magnetic array 11 consists of the ring magnets 64, 65 and 66 The ring magnet 64 is radially polarized from its outer to its inner diameter, the ring magnet 66 is radially polarized in the opposite direction from its inner diameter to its outer diameter and the ring magnet 65 is axially polarized from right to left. With the ring magnets 64, 65 and 66 polarized as described, the magnetic flux is directed essentially in the radial direction to the permanent magnetic array 12 mounted in the rotor chamber 55. Similarly, the permanent magnetic array 12 exists from ring magnets 61, 62 and 63. The ring magnet 63 is radially polarized from its outer to its inner diameter, the ring magnet 61 is radially polarized in the opposite direction from its inner to its outer diameter and the ring magnet 62 is axially polarized from right to left. If the ring magnets 61, 62 and 63 are polarized as described, the magnetic flux is directed substantially in radial direction to the permanent magnetic anray 11 mounted in the stator chamber 54.

In de fig. la en lb zal, als de rotorsamenstelling 2 radiaal wordt bewogen ten opzichte van de statorsamenstelling 1, de repulsiekracht tussen het onderste deel van de permanente magnetische arrays 11 en 12 toenemen terwijl de repulsiekracht tussen het . 15 bovenste deel van de permanente magnetische arrays 11 en 12 afheemt. Een netto op waartse kracht wordt dus gecreëerd die de neiging heeft om de rotorsamenstelling 2 terug te brengen naar een radiaal uitgelijnde positie. Op dezelfde wijze zal, indien de rotorsamenstelling 2 radiaal opwaarts wordt bewogen ten opzichte van de statorsamenstelling 1 de repulsiekracht tussen de bovenste delen van de permanente magnetische 20 arrays 11 en 12 toenemen terwijl de repulsiekracht tussen de onderste delen van de permanente magnetische arrays 11 en 12 afheemt. Er wordt dus een netto neerwaartse kracht gecreëerd die de neiging heeft om de rotorsamenstelling 2 terug te brengen naar zijn radiaal uitgelijnde positie. De beschreven radiale repulsiekrachten hebben de neiging om de rotorsamenstelling 2 radiaal opgehangen te handhaven met betrekking tot 25 de statorsamenstelling 1. De ringmagneten 61, 62, 63, 64, 65 en 66 zijn bij voorkeur vervaardigd uit een magnetisch hard materiaal met een relatief hoog energieproduct zoals neodymium-ijzer-borium. De ringmagneten 61, 62 en 63 kunnen aan elkaar gehecht worden teneinde een permanente magnetische array 12 te vormen die verlijmd kan worden met de rotorsteunhuls 7. De ringmagneten 64, 65 en 66 kunnen aan elkaar 30 worden gelijmd teneinde de permanente magnetische array 12 te vormen die vastgelijmd kan worden aan de statorsteunhuls 68.In Figs. 1a and 1b, as the rotor assembly 2 is moved radially with respect to the stator assembly 1, the repulsion force between the lower portion of the permanent magnetic arrays 11 and 12 will increase while the repulsion force between the. 15 upper part of the permanent magnetic arrays 11 and 12. Thus, a net upward force is created which tends to return the rotor assembly 2 to a radially aligned position. Similarly, if the rotor assembly 2 is moved radially upward with respect to the stator assembly 1, the repulsion force between the upper parts of the permanent magnetic arrays 11 and 12 will increase while the repulsion force between the lower parts of the permanent magnetic arrays 11 and 12 down. Thus, a net downward force is created which tends to return the rotor assembly 2 to its radially aligned position. The described radial repulsion forces tend to maintain the rotor assembly 2 radially suspended with respect to the stator assembly 1. The ring magnets 61, 62, 63, 64, 65 and 66 are preferably made from a magnetically hard material with a relatively high energy product. such as neodymium iron boron. The ring magnets 61, 62 and 63 can be bonded to each other to form a permanent magnetic array 12 that can be glued to the rotor support sleeve 7. The ring magnets 64, 65 and 66 can be glued together to form the permanent magnetic array 12 which can be glued to the stator support sleeve 68.

Bovendien kunnen meer dan drie aangrenzende ringmagneten worden gebmikt. Zoals bijvoorbeeld getoond is in fig. 3b kunnen de twee permanente magnetische arrays t V-* é_ ** .... .In addition, more than three adjacent ring magnets can be used. For example, as shown in Fig. 3b, the two permanent magnetic arrays t V- * é_ ** .....

12 11' en 12' elk worden gemaakt uit vijf aan elkaar gelijmde ringmagneten. De magnetische array 11' omvat de ringen 664-668 elk met polariteiten die door pijlen zijn aangegeven. Op soortgelijke wijze omvat de magnetische array 12' de ringen 659-663 elk met een polariteit die door de pijlen is aangegeven. In de getoonde samenstelling wor-5 den twee afzonderlijke magnetische fluxwegen gerealiseerd. De ringen 664-666 en 659-661 richten de magnetische flux op dezelfde wijze als tevoren beschreven is voor de ringen 64-66 en 61-63 getoond in fig. 3. Daarnaast creëren de ringen 66-668 en 661-663 een tweede magnetische fluxweg die de magnetische flux op dezelfde wijze richt als boven is beschreven met uitzondering van de tegengestelde richting daarvan.12 11 'and 12' each are made from five ring magnets glued together. The magnetic array 11 'includes the rings 664-668 each with polarities indicated by arrows. Similarly, the magnetic array 12 'includes the rings 659-663 each with a polarity indicated by the arrows. In the composition shown, two separate magnetic flux paths are realized. The rings 664-666 and 659-661 direct the magnetic flux in the same manner as previously described for the rings 64-66 and 61-63 shown in Fig. 3. In addition, the rings 66-668 and 661-663 create a second magnetic flux path that directs the magnetic flux in the same manner as described above with the exception of the opposite direction thereof.

10 Het zal duidelijk dat andere permanente magneetsamenstellingen kunnen worden gebruikt om een radiaal lager te implementeren. Een dergelijke alternatieve uitvoeringsvorm is door Wasson beschreven in US-4.072.370 die hierbij als referentie wordt opgenomen.It will be appreciated that other permanent magnet compositions can be used to implement a radial bearing. Such an alternative embodiment is described by Wasson in US-4,072,370 which is hereby incorporated by reference.

Een samenstelling van permanente magneten 13, 14, 15, spoelen 16, 17 en een 15 daarmee samenwerkend ijzeren achterelement 18 vormen samen een Lorentz-kracht actuator die kan worden gebruikt als een axiaal lager voor het axiaal ondersteunen van de rotorsamenstelling 22. De permanente magneten 13, 14 en 15 zorgen ervoor dat de magnetische flux 19 radiaal stroomt vanaf het buitenoppervlak van de magneet 13, radiaal door de secundaire bloedstromingsweg 21, radiaal door de spoel 16, axiaal door 20 het stationaire ijzeren achterelement 18 van de actuator, radiaal door de spoel 17, radiaal door de secundaire bloedstromingsweg 21, radiaal door de magneet 15, axiaal door de magneet 14 en radiaal door de magneet 13. De permanente magneten 13,14 en 15 zijn bij voorkeur vervaardigd uit een magnetisch hard materiaal met een relatief hoog maximum energieproduct zoals neodymium-ijzer-borium en kunnen bijvoorbeeld 25 aangehecht zijn aan de rotorsteunhuls 17. Het stationaire ijzeren achterelement 18 van de actuator kan bij voorkeur vervaardigd zijn uit een magnetisch zacht materiaal met een hoge verzadigingsfluxdichtheid. Een dergelijk materiaal is 48% ijzer - 48% kobalt -2% vanadium, verkrijgbaar onder de benaming HIPERCO® 50A bij Carpenter Technology Corporation, Reading PA. De spoelen 16 en 17 kunnen vervaardigd zijn uit 30 koper- of zilverdraad en kunnen bijvoorbeeld aangehecht zijn aan het ijzeren achterelement 18 van de stationaire actuator, welke op zijn beurt vastgehecht kan zijn aan de statorsteunhuls 68. Het zal duidelijk zijn dat de spoelen 16 en 17 kunnen worden vervaardigd uit ronde draad, vierkante draad, rechthoekige draad of platte band. Indien de 1023970 13 spoelen 16 en 17 zodanig worden bekrachtigd dat de stromen gaan lopen in de klok-richting in de spoel 16 en in de tegen-de-klokrichting in de spoel 17, gezien vanaf de pompinlaat 20, dan wordt er een netto axiale Lorentz-kracht gegenereerd die de neiging heeft om de rotorsamenstelling naar rechts te doen bewegen. Als de richting van de 5 stromen in de spoelen 16 en 17 wordt omgedraaid, zodat de stroom in tegen-de-klokrichting loopt door de spoel 16 en in de klokrichting in de spoel 17, gezien vanaf de pompinlaat 20, dan wordt een netto axiale Lorentz-kracht gegenereerd die de neiging heeft om de rotorsamenstelling 2 naar links te doen bewegen. Een Lorentz-kracht actuator als beschreven, wordt bij voorkeur gebruikt bij aantrekkende ferromagnetische 10 actuators omdat een enkele Lorentz-kracht actuator in staat is om bidirectionele krachten te produceren; de uitgangskracht is een lineaire functie van de ingangsstroom; de bandbreedte is breder; de radiale aantrekkende kracht tussen de bewegende en stationaire delen van de actuator is relatief laag; en de gegenereerde kracht loopt parallel aan de luchtspleet die wordt gevormd tussen de bewegende en stationaire delen van de ac-15 tuator.A composition of permanent magnets 13, 14, 15, coils 16, 17 and an iron rear element 18 cooperating therewith form a Lorentz-force actuator that can be used as an axial bearing for axially supporting the rotor assembly 22. The permanent magnets 13, 14 and 15 cause the magnetic flux 19 to flow radially from the outer surface of the magnet 13, radially through the secondary blood flow path 21, radially through the coil 16, axially through the stationary iron back element 18 of the actuator, radially through the coil 17, radially through the secondary blood flow path 21, radially through the magnet 15, axially through the magnet 14 and radially through the magnet 13. The permanent magnets 13, 14 and 15 are preferably made of a magnetically hard material with a relatively high maximum energy product such as neodymium-iron-boron and may, for example, be attached to the rotor support sleeve 17. The stationary iron back element 18 of The actuator can preferably be made of a magnetically soft material with a high saturation flux density. Such a material is 48% iron - 48% cobalt -2% vanadium, available under the name HIPERCO® 50A from Carpenter Technology Corporation, Reading PA. The coils 16 and 17 can be made of copper or silver wire and can for example be attached to the iron rear element 18 of the stationary actuator, which in turn can be attached to the stator support sleeve 68. It will be clear that the coils 16 and 17 can be made from round wire, square wire, rectangular wire or flat band. If the 1023970 13 coils 16 and 17 are energized so that the currents start running in the clock direction in the coil 16 and in the counter-clockwise direction in the coil 17, viewed from the pump inlet 20, a net axial Lorentz force generated that tends to move the rotor assembly to the right. When the direction of the 5 currents in the coils 16 and 17 is reversed so that the current flows counterclockwise through the coil 16 and in the clockwise direction in the coil 17, viewed from the pump inlet 20, a net axial Lorentz force generated which tends to move the rotor assembly 2 to the left. A Lorentz force actuator as described is preferably used with attractive ferromagnetic actuators because a single Lorentz force actuator is capable of producing bidirectional forces; the output force is a linear function of the input current; the bandwidth is wider; the radial attractive force between the moving and stationary parts of the actuator is relatively low; and the generated force is parallel to the air gap formed between the moving and stationary parts of the actuator.

Een permanente magneet 31, ankerwindingen 32 en een ijzeren achterelement 33 werken samen om een sleufloze en borstelloze gelijkspanningsmotor te vormen met een kernloos anker. Dergelijke sleufloze, kernloze motoren zijn bekend voor de deskundige op dit terrein en worden beschreven in US-4.130.769 welke hierin als referentie wordt 20 opgenomen. Een tweepolige permanent magnetische ring 31 zorgt voor een magnetische flux radiaal vanaf zijn noordpool 34, door de radiale magnetische ophangings-spleet 21, radiaal door de ankerwikkeling 32, rondlopend door het ijzeren achterelement 33 van de stator, radiaal door de ankerwikkeling 32, radiaal door de radiale magnetische ophangingsspleet 21 naar de zuidpool 35 van de permanente magnetische ring 25 31. Interactie tussen de axiale stroom die loopt door de ankerwikkeling 32 en de radiale magnetische flux produceert een moment tussen de rotorsamenstelling 2 en de statorsamenstelling 1. De permanente magnetische ring 31 kan bij voorkeur vervaardigd zijn uit een magnetisch hard materiaal met een relatief hoog magnetisch energieproduct zoals neodymium-ijzer-borium. Alhoewel de permanente magnetische ring 31 kan 30 worden verplaatst door een permanent magnetische ringsamenstelling met meer dan twee polen teneinde de afmetingen te reduceren en/of het rendement van de motor te verhogen. De ijzeren achtersamenstelling 33 van de stator kan worden gefabriceerd uit een stapel magnetisch zachte laminatieringen die bij voorkeur een hoge resistiviteit 1 0,13¾ „ ς 14 hebben en een hoge verzadigingsfluxdichtheid. Een dergelijk materiaal is 48% ijzer -48% kobalt - 2% vanadium en wordt geleverd onder de benaming HIPERCO® 50A door Carpenter Technology Corporation, Reading PA.A permanent magnet 31, anchor windings 32 and an iron rear element 33 cooperate to form a trenchless and brushless DC motor with a coreless anchor. Such trenchless, coreless motors are known to those skilled in the art and are described in US-4,130,769, which is incorporated herein by reference. A two-pole permanent magnetic ring 31 provides a magnetic flux radially from its north pole 34, through the radial magnetic suspension gap 21, radially through the anchor winding 32, circulating through the iron back element 33 of the stator, radially through the anchor winding 32, radially through the radial magnetic suspension gap 21 to the south pole 35 of the permanent magnetic ring 31. Interaction between the axial current flowing through the anchor winding 32 and the radial magnetic flux produces a moment between the rotor assembly 2 and the stator assembly 1. The permanent magnetic ring 31 can preferably be made from a magnetically hard material with a relatively high magnetic energy product such as neodymium iron boron. Although the permanent magnetic ring 31 can be displaced by a permanent magnetic ring assembly with more than two poles in order to reduce the dimensions and / or increase the efficiency of the motor. The iron rear assembly 33 of the stator can be fabricated from a stack of magnetically soft lamination rings that preferably have a high resistivity and a high saturation flux density. Such a material is 48% iron -48% cobalt - 2% vanadium and is supplied under the name HIPERCO® 50A by Carpenter Technology Corporation, Reading PA.

Elektrisch geïsoleerde laminaten worden gebruikt in de ijzeren achterelementsa-5 menstelling 33 teneinde veimogensverliezen veroorzaakt door wervelstromen, die worden geïnduceerd door het roterende magnetische veld van de permanente magnetische ring 31 te minimaliseren. Het zal duidelijk zijn dat een conventionele borstelloze ge-lijkstroommotor met uitspringende polen kan worden gebruikt in plaats van de beschreven motor, een sleufloze en kernloze motor kan echter de voorkeur verdienen om-10 dat in sleufloze motoren het schoksgewijs verlopende koppel kan worden geëlimineerd waardoor een gelijkmatiger stiller bedrijf mogelijk is in vergelijking met borstelloze gelijkstroommotoren met vooruitstekende polen, en sleufloze, kernloze motoren hebben in het algemeen een grotere radiale afstand tussen de permanente magneten in de rotor en het achterijzerelement in de stator resulterend in lagere radiale aantrekkende , 15 krachten. Radiale aantrekkende krachten gegenereerd door de motor kunnen onwense lijk zijn omdat zij de neiging hebben om de repulsieve radiale ophangkrachten, gegenereerd door de permanent magnetische radiale lagermagneten tegen te werken resulterend in gereduceerde radiale ophangstijfheid. Dergelijke sleufloze, borstelloze en kernloze gelijkstroommotoren worden geleverd door bedrijven als Electric Indicator 20 Company, Inc., Norwalk CT; Portescap U.S., Inc., Hauppauge NY; Maxon Precision Motors, Inc., Fall River MA\ en MicroMo Electronics, Inc., Clearwater FL.Electrically insulated laminates are used in the iron back element assembly 33 to minimize loss of power caused by eddy currents, which are induced by the rotating magnetic field of the permanent magnetic ring 31. It will be appreciated that a conventional brushless DC motor with protruding poles may be used in place of the motor described, however, a trenchless and coreless motor may be preferred because in trenchless motors the jerky torque may be eliminated thereby more uniform, quieter operation is possible in comparison with brushless DC motors with protruding poles, and trenchless, coreless motors generally have a greater radial distance between the permanent magnets in the rotor and the rear iron element in the stator, resulting in lower radial-tightening forces. Radial attracting forces generated by the motor may be undesirable because they tend to counteract the repulsive radial suspension forces generated by the permanent magnetic radial bearing magnets resulting in reduced radial suspension stiffness. Such slotless, brushless and coreless DC motors are supplied by companies such as Electric Indicator 20 Company, Inc., Norwalk CT; Portescap U.S., Inc., Hauppauge NY; Maxon Precision Motors, Inc., Fall River MA and MicroMo Electronics, Inc., Clearwater FL.

Een samenstelling van spoelen 23, 24 en ferromagnetische ringen 25, 26 werkt samen teneinde een axiale positiesensor te vormen die gebruikt wordt voor het bewaken van de axiale positie van de rotorsamenstelling 2 met betrekking tot de statorsa-25 menstelling 1. De twee spoelen 23, 24 kunnen worden vervaardigd uit koperdraad. Een eerste ferromagnetische ring 25 zorgt ervoor dat de inductantie van een eerste spoel 23 wordt verhoogd en de inductantie van de tweede spoel 24 wordt verminderd als ze naar links beweegt. Op soortgelijke wijze wordt de inductantie van de eerste spoel 23 verminderd en de inductantie van de tweede spoel 24 verhoogd als de eerste ferromagneti-30 sche ring 25 naar rechts beweegt. Een tweede ferromagnetische ring 26 kan zowel dienst doen voor het magnetisch afschermen als voor het verhogen van de Q van de spoelen 23, 24. De twee ferromagnetische ringen 25, 26 kunnen bij voorkeur vervaardigd zijn uit een ferrietmateriaal met een hoge permeabiliteit bij de excitatiefrequentie 1023970 15 van de spoelen 23, 24. Een dergelijk materiaal is MATERIAL-W® verkrijgbaar bij Magnetics, Division of Spang & Co., Butler PA. Een paar afstandsringen 27, 28 kan worden gebruikt voor het radiaal lokaliseren van de twee ferromagnetische ringen 25, 26.A composition of coils 23, 24 and ferromagnetic rings 25, 26 cooperates to form an axial position sensor that is used to monitor the axial position of the rotor assembly 2 with respect to the stator assembly 25. The two coils 23, 24 can be made from copper wire. A first ferromagnetic ring 25 ensures that the inductance of a first coil 23 is increased and the inductance of the second coil 24 is reduced as it moves to the left. Similarly, the inductance of the first coil 23 is reduced and the inductance of the second coil 24 is increased as the first ferromagnetic ring 25 moves to the right. A second ferromagnetic ring 26 can serve both for magnetic shielding and for increasing the Q of the coils 23, 24. The two ferromagnetic rings 25, 26 can preferably be made of a ferrite material with a high permeability at the excitation frequency 1023970 15 of the coils 23, 24. Such a material is MATERIAL-W® available from Magnetics, Division of Spang & Co., Butler PA. A pair of spacer rings 27, 28 can be used to radially locate the two ferromagnetic rings 25, 26.

5 Zoals getoond is in fig. 2 roteert de impeller 10 binnen een slakkenhuis 4. Een reeks impellerbladen 36 drijft het bloed centrifugaal rond de slakkenhuispassage 37 en naar buiten via de uitstroompoort 38.As shown in Fig. 2, the impeller 10 rotates inside a cochlea 4. A series of impeller blades 36 drives the blood centrifugally around the cochlea passage 37 and out through the outflow port 38.

Het is duidelijk dat ook andere impeller-slakkenhuisgang-samenstellingen kunnen worden ontwikkeld door de deskundige op dit terrein en de uitvinding is derhalve 10 niet beperkt tot de specifieke configuraties die hierin zijn geïllustreerd en beschreven.It is clear that other impeller-cochlear gait compositions can also be developed by those skilled in the art and the invention is therefore not limited to the specific configurations illustrated and described herein.

In fig. 4 is schematisch een werkwijze voor het verbinden van de bloedpomp 51 met het circulatiesysteem geïllustreerd. Diverse canules 44, 46, 49, 90 kunnen nodig zijn om de pomp 51 aan te sluiten tussen de linker hartventrikel en de aorta. In de top van de linker ventrikel is op de plaats 43 een opening gemaakt en een canule 44 geleidt 15 het bloed van de linker ventriculaire holte naar de stromingssensor 91. De stromings-sensor 91 is bij voorkeur aanwezig om de bloedstroming door de pomp te bewaken gedurende de lage stromingsfase van de pomp indien de pomp wordt gebruikt om een pulserende bloedstroming te verschaffen. Een pompstromingssnelheidregelaar 92 kan het uitgangssignaal van de stromingssensor 91 gebruiken om de rotatiesnelheid van de 20 bloedpomp zodanig aan te passen dat de voorwaartse bloedstroming door de pomp 51 wordt gehandhaafd. Excessieve beschadiging van het bloed kan optreden indien de bloedstroom door de pomp te laag wordt. De bloedstromingssensor 91 kan een elektromagnetische sensor zijn of een ultrasone sensor. De constructie en de werking van elektromagnetische stromingssensoren wordt voor de deskundige bekend verondersteld 25 en wordt bijvoorbeeld beschreven in US-2.149.847 van Kolin, welke hier als referentie wordt ingelast. De constructie en de werking van ultrasone stromingssensors wordt voor de deskundige op dit terrein bekend verondersteld en bijvoorbeeld beschreven door Drost in US-4.227.407, welke hierbij als referentie wordt ingelast. De canule 90 geleidt het bloed vanaf de stromingssensor 91 naar de inlaat 45 van de pomp. Een an-30 dere canule 46 geleidt het bloed vanaf de uitgang 47 van de pomp naar een in-lijn geplaatste klepsamenstelling 48. Als alternatief kan een door een solenoïde geactueerde klep worden gebruikt in plaats van de klepsamenstelling 48. De klepsamenstelling 48 kan bij voorkeur aangebracht zijn om een terugstroom van bloed vanuit de aorta door 0" 3' 0 16 de pomp naar de linker ventrikel te voorkomen in het geval de bloedpomp of een bijbehorend regelsysteem defect raakt. Vanaf de uitgang van de klepsamenstelling 48 geleidt een canule 49 het bloed naar de opgaande aorta 50. De pompstromingssnelheidsrege-laar 92 kan eveneens een uitgangssignaal verschaffen aan de hartpasser 400/500 voor 5 het naregelen van de rotatiesnelheid van de bloedpomp zodanig dat een excessieve uitzetting of contractie van de ventrikel wordt voorkomen. Een excessieve uitzetting van de ventrikel kan gebeuren indien de pompsnelheid en de resulterende stromingssnelheid te laag is. Een excessieve contractie van de ventrikel kan optreden indien de pompsnelheid en de resulterende stromingssnelheid te hoog is. Voor biventriculaire 10 assistentie van het hart kan een tweede pomp op soortgelijke wijze worden aangesloten tussen de rechter ventrikel en de pulmonaire arterie.Fig. 4 schematically illustrates a method for connecting the blood pump 51 to the circulation system. Various cannulas 44, 46, 49, 90 may be required to connect the pump 51 between the left ventricle and the aorta. An opening is made at the top 43 of the left ventricle at the site 43 and a cannula 44 guides the blood from the left ventricular cavity to the flow sensor 91. The flow sensor 91 is preferably provided to monitor blood flow through the pump during the low flow phase of the pump if the pump is used to provide a pulsating blood flow. A pump flow rate controller 92 can use the output signal from the flow sensor 91 to adjust the rotation speed of the blood pump so that the forward blood flow through the pump 51 is maintained. Excessive damage to the blood can occur if the blood flow through the pump becomes too low. The blood flow sensor 91 can be an electromagnetic sensor or an ultrasonic sensor. The construction and operation of electromagnetic flow sensors is assumed to be known to those skilled in the art and is described, for example, in U.S. Pat. No. 2,149,847 to Kolin, which is incorporated herein by reference. The construction and operation of ultrasonic flow sensors is assumed to be known to those skilled in the art and described, for example, by Drost in US 4,227,407, which is hereby incorporated by reference. The cannula 90 guides the blood from the flow sensor 91 to the inlet 45 of the pump. Another cannula 46 guides the blood from the outlet 47 of the pump to an in-line valve assembly 48. Alternatively, a solenoid-actuated valve may be used in place of the valve assembly 48. The valve assembly 48 may be preferably arranged to prevent a backflow of blood from the aorta through the pump to the left ventricle 0 "3" 0 16 in case the blood pump or an associated control system fails. A cannula 49 guides the blood from the outlet of the valve assembly 48 to the ascending aorta 50. The pump flow rate controller 92 may also provide an output signal to the cardiac pacemaker 400/500 for regulating the rotation speed of the blood pump such that excessive expansion or contraction of the ventricle is prevented. ventricle can happen if the pump speed and the resulting flow speed is too low Entricle can occur if the pump speed and the resulting flow speed are too high. For biventricular heart assistance, a second pump can be connected in a similar manner between the right ventricle and the pulmonary artery.

In sommige patiëntentoepassingen is het hoogst wenselijk om een pulserende stroomsnelheid te verschaffen. Alhoewel het getoonde pompmechanisme kan functioneren als een continue pomp bij willekeurig variërende snelheid, geschikt voor gebruik > 15 in een patiënt, kan het wenselijk zijn om een cyclische of pulserende stroomsnelheid te realiseren. Op die manier kan de pomp de variërende stroom die voor sommige patiënten wenselijk kan zijn nabootsen. De stroomsnelheidsregelaar 92 als getoond in fïg. 4 kan van diverse constructie zijn. Ze kan gelokaliseerd zijn afzonderlijk van de pomp zoals getoond in fig. 4 of kan in feite binnen de pomp 51 geïntegreerd zijn. Een andere 20 plaatsing of andere uitvoeringsvormen van de stroomsnelheidsregelaar kunnen worden gebruikt bij het in praktijk brengen van de uitvinding. De stroomsnelheidsregelaar is bij voorkeur gebaseerd op een microprocessor die gebruik maakt van teruggekoppelde regelsystemen via de stromingssensoren. In andere stelsels is een teruggekoppelde sturing van de stroming niet nodig en kunnen andere modulatietechnieken worden ge-25 bruikt. Iedere modulatie van de snelheidsregeling van een elektrische motor kan worden toegepast in de stroomsnelheidsregelaar 92. Deze systemen kunnen gebruik maken van een open lus of kunnen gebruik maken van combinaties van stromingssensoren, druksensoren of beide. Zoals getoond, is de sensor 91 gelokaliseerd extern van de pompbehuizing. In andere uitvoeringsvormen kan het wenselijk zijn om de positiesen-30 soren in of aangrenzend te plaatsen aan de elementen die het bloed transporteren of het hart zelf. De stroomsnelheidsregelaar 92 kan een software-programmering bevatten die zorgt voor het reguleren van een verschillend aantal sensoren zodanig dat regulatie en modulatie optreedt bij de ene groep van sensoren terwijl een andere groep van sensoren 1023970 17 zoals een stroomsnelheidssensor of een andere sensor die indicatief is voor de prestaties in het circulaire systeem wordt gebruikt als begrenzingsregelaar. Deze sensoren kunnen ook worden opgeslagen binnen de bloedpomp 51.In some patient applications, it is highly desirable to provide a pulsating flow rate. Although the pumping mechanism shown can function as a continuous pump at randomly varying rates of speed, suitable for use in a patient, it may be desirable to achieve a cyclic or pulsed flow rate. In this way the pump can simulate the varying current that may be desirable for some patients. The flow rate controller 92 as shown in FIG. 4 can be of various construction. It may be located separately from the pump as shown in Fig. 4 or may in fact be integrated within the pump 51. Another placement or other embodiments of the flow rate controller can be used in practicing the invention. The flow rate controller is preferably based on a microprocessor that uses feedback control systems via the flow sensors. In other systems, feedback control of the flow is not necessary and other modulation techniques can be used. Any modulation of the speed control of an electric motor can be applied in the flow speed controller 92. These systems can use an open loop or can use combinations of flow sensors, pressure sensors or both. As shown, the sensor 91 is located externally of the pump housing. In other embodiments, it may be desirable to place the position sensors in or adjacent to the elements that transport the blood or the heart itself. The flow rate controller 92 may include software programming that regulates a different number of sensors such that regulation and modulation occurs at one group of sensors while another group of sensors such as a flow rate sensor or another sensor indicative of the performance in the circular system is used as a limit controller. These sensors can also be stored within the blood pump 51.

Een axiaal positiewaameemsubsysteem 141 kan een schakeling hebben als ge-5 toond in fig. 5. Het subsysteem 141 kan gebruik maken van de verhouding tussen de inductanties van de spoelen 23 en 24 voor het meten van de axiale positie van de rotor-samenstelling 2. Het subsysteem 141 kan ook voorzien zijn van een in amplitude gestabiliseerde sinus-oscillator 100, die gebruikt wordt om de spoelen 23 en 24 in een halve-brugschakeling 101 te exciteren, en een synchrone demodulator 102. Synchrone demo-10 dulatie wordt gebruikt voor het detecteren van de relatief lage amplitudesignalen aan de uitgang van de halve-brugschakeling 101 omdat synchrone demodulatie technisch gezien de elektrische ruis effectief uitfiltert op alle frequenties behalve die, gecentreerd rond de excitatiefrequentie. Een oscillator 103 genereert een blokgolf 104 welke wordt gebruikt voor het besturen van de analoge schakelaar 105. Het uitgangssignaal 106 van 1 15 de analoge schakelaar 105 is een blokgolf die wisselt tussen de uitgangsspanning 107 van de operationele versterker 108 en aarde. Een condensator 109 en een weerstand 110 vormen een hoogdoorlatend filter dat de gelijkspannings-offset van het signaal 106 verwijdert. Een laagdoorlatend filter 111 verzwakt de hogere harmonischen in het ingangssignaal 112 resulterend in een sinusvormig uitgangssignaal 113. Het laagdoorla-20 tende filter 111 is van voldoende orde en type om de derde harmonische van de in-gangsblokgolf 112 met 40 dB of meer te verzwakken. Een mogelijke uitvoeringsvorm van het laagdoorlatende filter 111 is een vijfde orde Butterworth-type. Een condensator 114 verwijdert iedere gelijkspannings-offset van de uitgang 113 van het laagdoorlatende filter 111. Een sinusvormige wisselspanning 115 wordt gebruikt voor het excite-25 ren van het halve-brugnetwerk 101. Een paar weerstanden 116,117 en een operationele versterker 118 vormen een inverterende schakeling met een versterkingsfactor van -1. Een comparator 119 detecteert het teken van het sinusvormige excitatiesignaal 115. Het uitgangssignaal 120 van de comparator 119 wordt gebruikt voor het besturen van een analoge schakelaar 121. Als het teken van de sinusgolf 115 negatief is, dan is de uit-30 gang 122 van de analoge schakelaar 121 gekoppeld met het niet inverterende sinussignaal 115. Indien het teken van de sinus 115 positief is dan is de uitgang 122 van de analoge schakelaar 121 gekoppeld met de geïnverteerde sinus 123. Het uitgangssignaal 122 is dus het geïnverteerde en dubbelzijdig gelijkgerichte representatie van het sinus-An axial position sensing subsystem 141 may have a circuit as shown in Fig. 5. The subsystem 141 may use the ratio between the inductances of the coils 23 and 24 to measure the axial position of the rotor assembly 2. The subsystem 141 can also be provided with an amplitude stabilized sine wave oscillator 100, which is used to excite the coils 23 and 24 in a half-bridge circuit 101, and a synchronous demodulator 102. Synchronous demo-10 is used for detecting the relatively low amplitude signals at the output of the half-bridge circuit 101 because synchronous demodulation technically effectively filters out the electrical noise at all frequencies except those centered around the excitation frequency. An oscillator 103 generates a square wave 104 which is used to control the analog switch 105. The output signal 106 of the analog switch 105 is a square wave that alternates between the output voltage 107 of the operational amplifier 108 and ground. A capacitor 109 and a resistor 110 form a high-pass filter that removes the DC offset from the signal 106. A low-pass filter 111 attenuates the higher harmonics in the input signal 112 resulting in a sinusoidal output signal 113. The low-pass filter 111 is of sufficient order and type to attenuate the third harmonic of the input block wave 112 by 40 dB or more. A possible embodiment of the low-pass filter 111 is a fifth-order Butterworth type. A capacitor 114 removes any d.c. offset from the output 113 of the low-pass filter 111. A sinusoidal alternating voltage 115 is used to excite the half-bridge network 101. A pair of resistors 116, 117 and an operational amplifier 118 form an inverting circuit. with a gain of -1. A comparator 119 detects the sign of the sinusoidal excitation signal 115. The output signal 120 from the comparator 119 is used to control an analog switch 121. If the sign of the sine wave 115 is negative, then the output 122 of the analog switch 121 coupled to the non-inverting sine signal 115. If the sign of the sine 115 is positive, then the output 122 of the analog switch 121 is coupled to the inverted sine 123. The output signal 122 is thus the inverted and double-sided rectified representation of the sinus-

' n: 3 m Cn: 3 m C

18 vormige excitatiesignaal 115. Een operationele versterker 108, een paar weerstanden 124, 144 en een condensator 125 vormen een integrerende verschilversterker. Het uitgangssignaal 107 van de operationele versterker 108 neemt toe indien de gemiddelde dubbelzijdig gelijkgerichte representatie van het sinusvormige excitatiesignaal 115 5 kleiner is dan de aangeboden nauwkeurige referentiespanning 126. Op soortgelijke wijze neemt het uitgangssignaal 107 van de operationele versterker 108 af indien de gemiddelde dubbelzijdig gelijkgerichte representatie van het sinusvormige excitatiesignaal 115 groter is dan de aangeboden nauwkeurige referentiespanning 126. Door de beschreven integrerende actie wordt de amplitude van het wisselspanningssignaal 106 10 bestuurd als nodig is voor het handhaven van de gemiddelde dubbelzijdig gelijkgerichte representatie van het sinusvormige excitatiesignaal 115 gelijk aan de aangeboden nauwkeurige referentiespanning 126. Zoals eerder is beschreven, is de verhouding van de inductanties van de spoelen 23 en 24 een functie van de axiale positie van de rotor-samenstelling 2 getoond in de fïg. la en lb. De amplitude van het uitgangssignaal 127 15 van de halve-brugschakeling 101, gevormd door de spoelen 23 en 24, varieert dus met de axiale positie van de rotorsamenstelling 2. Een paar weerstanden 128, 129 en een operationele versterker 130 vormen een inverterende schakeling met een versterkings-factor van -1. Het uitgangssignaal 120 van de comparator 119 wordt gebruikt voor het besturen van een analoge schakelaar 131. Als het teken van de sinusgolf 115 negatief is 20 dan wordt het uitgangssignaal 132 van de analoge schakelaar 131 gekoppeld met het niet-inverterende uitgangssignaal 127 van de halve-bruggelijkrichter 101. Indien het teken van de sinusgolf 115 positief is dan wordt het uitgangssignaal 132 van de analoge schakelaar 131 gekoppeld met het geïnverteerde uitgangssignaal 133 van de halve-brugschakeling 101. Het uitgangssignaal 132 is dus de geïnverteerde dubbelzijdig ge-25 lijkgerichte representatie van het uitgangssignaal 127 van de halve-brugschakeling 101. Een laagdoorlaatfilter 134 verzwakt de wisselspanningscomponenten van het uitgangssignaal 132. Een mogelijke configuratie voor het laagdoorlaatfilter 134 is een achtste orde Butterworth-type. Diverse weerstanden 135, 136, 137 zorgen tezamen met een operationele versterker 138 en een nauwkeurige referentiespanning 126 voor het ver-30 schuiven en herschalen van het uitgangssignaal 139 van het laagdoorlaatfilter 134 zoals voor de daaropvolgende schakelingen vereist is. Het uitgangssignaal 140 van de operationele versterker 138 is dus een representatie van de axiale positie van de rotorsamen-stelling 2. Veranderingen in het uitgangssignaal 140 vormen derhalve een maat voor de 1023970 19 axiale beweging van de rotorsamenstelling 2. Het circuit dat geïllustreerd is in fig. 5 is slechts één voorbeeld van een schakeling die kan worden gebruikt voor het detecteren van veranderingen in de verhouding van de inductanties van de spoelen 23 en 24. Het zal duidelijk zijn dat ook andere aanvaardbare schakelingen door deskundigen kunnen 5 worden ontworpen.18-shaped excitation signal 115. An operational amplifier 108, a pair of resistors 124, 144, and a capacitor 125 form an integrating differential amplifier. The output signal 107 of the operational amplifier 108 increases if the average double-sided rectified representation of the sinusoidal excitation signal 115 is smaller than the presented accurate reference voltage 126. Similarly, the output signal 107 of the operational amplifier 108 decreases if the average double-sided rectified representation of the sinusoidal excitation signal 115 is greater than the presented accurate reference voltage 126. The described integrating action controls the amplitude of the a.c. voltage signal 106 as is necessary to maintain the average double-sided rectified representation of the sinusoidal excitation signal 115 equal to the presented accurate reference voltage 126. As previously described, the ratio of the inductances of the coils 23 and 24 is a function of the axial position of the rotor assembly 2 shown in the FIG. la and lb. The amplitude of the output signal 127 of the half-bridge circuit 101, formed by the coils 23 and 24, thus varies with the axial position of the rotor assembly 2. A pair of resistors 128, 129 and an operational amplifier 130 form an inverting circuit with a gain factor of -1. The output signal 120 from the comparator 119 is used to control an analog switch 131. If the sign of the sine wave 115 is negative, then the output signal 132 from the analog switch 131 is coupled to the non-inverting output signal 127 of the half-wave If the sign of the sine wave 115 is positive, then the output signal 132 from the analog switch 131 is coupled to the inverted output signal 133 from the half-bridge circuit 101. The output signal 132 is thus the inverted double-sided rectified representation of the output signal 127 from half-bridge circuit 101. A low-pass filter 134 attenuates the a.c. components of the output signal 132. A possible configuration for the low-pass filter 134 is an eighth-order Butterworth type. Various resistors 135, 136, 137 together with an operational amplifier 138 and an accurate reference voltage 126 provide for shifting and resizing the output signal 139 of the low-pass filter 134 as required for the subsequent circuits. The output signal 140 of the operational amplifier 138 is therefore a representation of the axial position of the rotor assembly 2. Thus, changes in the output signal 140 constitute a measure of the axial movement of the rotor assembly 2. The circuit illustrated in FIG. 5 is only one example of a circuit that can be used to detect changes in the ratio of the inductances of the coils 23 and 24. It will be appreciated that other acceptable circuits can also be designed by those skilled in the art.

Gebruikmakend van het uitgangssignaal 140 van het axiale positiewaamemersub-systeem 141 kan een axiale positieregelaar 200, getoond in fig. 6, worden gebruikt om zowel de axiale positie van de rotor op een gedefinieerd instelpunt voor deze axiale positie te handhaven en het instelpunt voor de axiale positie na te regelen teneinde de 10 vermogendissipatie in de Lorentz-krachtactuator te minimaliseren. De axiale positieregelaar 200 kan basisschakeling bezitten als getoond in fig. 6 met inbegrip van de schakeling 201, die de rotor handhaaft op een instelpunt voor een gedefinieerde axiale positie en schakeling 202 die het axiale positie-instelpunt naregelt om een minimale ver-mogensdissipatie in de Lorentz-krachtactuatorspoelen 16, 17 te bereiken. Het onder-15 houdscircuit 201 voor het axiale positie-instelpunt is opgebouwd uit het eerdergenoemde axiale positiewaamemersubsysteem 141, een versterkingsfactor en servocom-pensatieschakeling 203, een schakelende vermogensversterker 204, de Lorentz-krachtactuator 205 en de rotorsamenstelling 2. Het axiale positiewaameemsubsysteem 141 geeft een signaal 140 af dat proportioneel is aan de axiale positie 215 van de rotorsa-20 menstelling 2. Verschillende weerstanden 207, 208, 209 tezamen met een condensator 210 en een operationele versterker 211 vormen een versterkend en voorijling compenserend netwerk 203, waarmee de versterking en de fase van het signaal 140 worden gemodificeerd als nodig is om onstabiele oscillatie van de rotorsamenstelling 2 te voorkomen. Het ontwerpen van een dergelijke versterkingsfactor en voorijlingcompensatie-25 netwerk wordt binnen het terrein van een deskundige op dit gebied geacht De uit-gangsspanning 212 van het versterking en voorijling compenserende netwerk 203 wordt ingevoerd in de schakelende vermogensversterker 204. De schakelende vermogensversterker 204 geeft een stroomsignaal 213 af dat evenredig is aan de ingangs-spanning 212. De ontwerpen van dergelijke transconductantie-schakelende versterkers 30 is bekend bij de deskundige. Het stroomsignaal 213 wordt toegevoerd aan de spoelen 16, 17 van de Lorentz-krachtactuator 205. De Lorentz-krachtactuator 205 produceert een axiale kracht 214 evenredig aan het aangeboden stroomsignaal 213. De axiale kracht 214 wordt aangeboden aan de rotorsamenstelling 2. De axiale positie 215 van deUsing the output signal 140 of the axial position observer sub-system 141, an axial position controller 200 shown in FIG. 6 can be used to maintain both the axial position of the rotor at a defined set point for this axial position and the set point for the axial position. position afterwards to minimize the power dissipation in the Lorentz power actuator. The axial position controller 200 may have basic circuitry as shown in Fig. 6 including the circuit 201, which maintains the rotor at a set point for a defined axial position and circuit 202 which post-adjusts the axial position set point to minimize power dissipation in the Lorentz force actuator coils 16, 17. The axial position set point maintenance circuit 201 is comprised of the aforementioned axial position observer subsystem 141, a gain factor and servo compensation circuit 203, a switching power amplifier 204, the Lorentz force actuator 205 and the rotor assembly 2. The axial position sensing subsystem 141 provides a signal 140 proportional to the axial position 215 of the rotor assembly 2. Different resistors 207, 208, 209 together with a capacitor 210 and an operational amplifier 211 form a reinforcing and advance compensating network 203 with which the amplification and the phase of the signal 140 can be modified as necessary to prevent unstable oscillation of the rotor assembly 2. Designing such a gain and advance compensation network is considered to be within the scope of a person skilled in the art. The output voltage 212 of the gain and advance compensating network 203 is input into the switching power amplifier 204. The switching power amplifier 204 gives a current signal. 213 that is proportional to the input voltage 212. The design of such transconductance-switching amplifiers 30 is known to those skilled in the art. The current signal 213 is applied to the coils 16, 17 of the Lorentz force actuator 205. The Lorentz force actuator 205 produces an axial force 214 proportional to the current current signal 213. The axial force 214 is applied to the rotor assembly 2. The axial position 215 of the

iO£3ftVC10 pounds 3ftVC

20 rotorsamenstelling 2 verandert in respons op de aangeboden axiale kracht 214. De totale polariteit van de beschreven servolus 201 is zodanig dat de kracht, geproduceerd door de Lorentz-krachtactuator, de verplaatsing van 4® rotorsamenstelling vanaf het gedefinieerde instelpunt tegengaat De deskundige zal hierin herkennen dat de functie 5 van de analoge, versterkingsfactor en servo compenserende schakeling 203 kan worden geïmplementeerd door software die draait op een microprocessor of door een digitale signaalprocessor.Rotor assembly 2 changes in response to the offered axial force 214. The total polarity of the described servo loop 201 is such that the force produced by the Lorentz force actuator counteracts the displacement of 4® rotor assembly from the defined set point. The skilled artisan will recognize herein that the function of the analog, gain, and servo compensating circuit 203 can be implemented by software that runs on a microprocessor or by a digital signal processor.

In fïg. 7 is de beschreven axiale besturingswerkwijze voor het realiseren van een minimum vermogen geïllustreerd. De x-as 300 van de grafiek vertegenwoordigt de 10 axiale positie van de rotorsamenstelling 2 ten opzichte van de statorsamenstelling 1. De y-as 301 van de grafiek vertegenwoordigt de axiale kracht die uitgeoefend wordt op de rotorsamenstelling 2. De lijn 302 vertegenwoordigt de inherente axiale krachten gegenereerd door de permanente magnetische arrays 11, 12 voor kleine axiale verplaatsingen van de rotorsamenstelling 2. Op punt 303 van de grafiek zijn de permanente mag-' 13 neten 11,12 magnetisch uitgelijnd en genereren geen axiale kracht. De helling van de curve 302 is afhankelijk van het ontwerp van de permanent magnetische arrays 11, 12 en kan liggen tussen 0,2 lb/0,001 inch tot 1,0 lh/0,001 inch (35.716 gram/cm tot 178.580 gram/cm). Lijn 304 van fig. 7 vertegenwoordigt de axiale belasting die in de stabiele toestand wordt aangeboden aan de rotorsamenstelling 2. De axiale belasting 20 304 in de stabiele toestand kan worden veroorzaakt door de zwaartekracht, versnelling, de centrifugale pomp-impeller, enz. De lijn 305 van fig. 7 vormt de optelling van de lijnen 302 en 304 en vertegenwoordigt de netto kracht ten opzichte van de axiale positie van de rotorsamenstelling 2 wanneer de belasting 304 in stabiele toestand wordt aangeboden. Het punt 306 definieert de axiale positie van de rotorsamenstelling 2 wan-25 neer de stabiele toestand belastingkracht wordt geëlimineerd door de axiale kracht die geproduceerd wordt door de permanente magneten 11, 12. Door naregelen van het instelpunt van de axiale positie van de rotorsamenstelling 2 naar de axiale positie die gedefinieerd wordt door punt 306, wordt de stabiele toestand-actuatoruitgangskracht die vereist is om het axiale instelpunt te handhaven gelijk aan nul. Omdat het vermogen, 30 gedissipeeid door de Lorentz-krachtactuator, evenredig is aan het kwadraat van deze uitgangskracht wordt ook het netto vermogen, gedissipeerd door de actuator, geminimaliseerd indien de rotorsamenstelling wordt bedreven op de axiale positie gedefinieerd door punt 306. Wanneer er geen belastingskrachten voor de stabiele toestand - Λ . · > ·~| 21 worden aangeboden dan wordt het netto vermogen, gedissipeerd door de actuator, geminimaliseerd indien de rotorsamenstelling wordt bedreven bij de axiale positie die gedefinieerd wordt door punt 303.In FIG. 7, the described axial control method for realizing a minimum power is illustrated. The x-axis 300 of the graph represents the axial position of the rotor assembly 2 relative to the stator assembly 1. The y-axis 301 of the graph represents the axial force exerted on the rotor assembly 2. The line 302 represents the inherent axial forces generated by the permanent magnetic arrays 11, 12 for small axial movements of the rotor assembly 2. At point 303 of the graph, the permanent magnets 13, 12, 12 are magnetically aligned and do not generate axial force. The slope of the curve 302 depends on the design of the permanent magnetic arrays 11, 12 and can be between 0.2 lb / 0.001 inch to 1.0 lh / 0.001 inch (35.716 grams / cm to 178.580 grams / cm). Line 304 of Fig. 7 represents the axial load that is presented to the rotor assembly 2 in the stable state. The axial load 304 in the stable state can be caused by gravity, acceleration, the centrifugal pump impeller, etc. The line 305 of FIG. 7 forms the addition of lines 302 and 304 and represents the net force with respect to the axial position of the rotor assembly 2 when the load 304 is presented in a stable state. The point 306 defines the axial position of the rotor assembly 2 when the stable state load force is eliminated by the axial force produced by the permanent magnets 11, 12. By adjusting the set point from the axial position of the rotor assembly 2 to the axial position defined by point 306, the stable state actuator output force required to maintain the axial set point becomes zero. Because the power dissipated by the Lorentz force actuator is proportional to the square of this output force, the net power dissipated by the actuator is also minimized if the rotor assembly is operated at the axial position defined by point 306. When there are no load forces for the stable state - Λ. ·> · ~ | 21, the net power dissipated by the actuator is minimized if the rotor assembly is operated at the axial position defined by point 303.

De schakeling die getoond is in fig. 6 kan worden gebruikt om effectief het in-5 stelpunt voor de axiale positie van de rotorsamenstelling 2 in te stellen voor minimale vermogensdissipatie in de Lorentz-krachtactuator 205 gebruikmakend van de boven beschreven werkwijze. Het instelpunt van de stabiele toestand van de axiale positie kan worden geregeld door middel van de uitgangsspanning 216 van de operationele versterker 217 en de weerstand 218. De schakeling, gevormd door de weerstand 219, de 10 condensator 220 en de operationele versterker 217 inverteert en integreert de uitgangsspanning 212 van het versterkingsfactor en voorijling compenserende netwerk 203. Het signaal 212 is direct evenredig met de stroom die loopt door de Lorentz-krachtactuator-spoelen 16,17 . Als de gemiddelde spanning van het signaal 212 positief is, aangevende dat een netto positieve stroom loopt door de actuatorspoelen 16, 17, dan neemt het uit-' 15 gangssignaal 216 van de operationele versterker 217 af en verschuift het axiale positie- instelpunt van de rotorsamenstelling 2 totdat de gemiddelde stroom door de actuatorspoelen 16, 17 nul is. Als op dezelfde wijze de gemiddelde spanning van het signaal 212 negatief is, aangevende dat een netto negatieve stroom loopt in de actuatorspoelen 16,17, dan zal het uitgangssignaal 216 van de operationele versterker 217 toenemen en 20 het axiale instelpunt van de rotorsamenstelling 2 verschuiven totdat de axiale stroom die loopt door de spoelen 16, 17 nul is. Het axiale positie-instelpunt voor de stabiele toestand van de rotorsamenstelling 2 wordt dus geregeld als nodig is voor een minimale vermogensdissipatie in de Lorentz-krachtactuator 205. De deskundige zal hierin herkennen dat de functie van de analoge automatische instelpuntregelschakeling 202 kan 25 worden geïmplementeerd met software die draait op een microprocessor of met een digitale signaalprocessor.The circuit shown in Fig. 6 can be used to effectively set the axial position set point of the rotor assembly 2 for minimum power dissipation in the Lorentz power actuator 205 using the method described above. The set point of the stable state of the axial position can be controlled by means of the output voltage 216 of the operational amplifier 217 and the resistor 218. The circuit formed by the resistor 219, the capacitor 220 and the operational amplifier 217 inverts and integrates the amplification factor output voltage 212 and advance compensating network 203. The signal 212 is directly proportional to the current flowing through the Lorentz power actuator coils 16, 17. If the average voltage of the signal 212 is positive, indicating that a net positive current flows through the actuator coils 16, 17, the output signal 216 of the operational amplifier 217 decreases and the axial position set point of the rotor assembly shifts 2 until the average current through the actuator coils 16, 17 is zero. Similarly, if the average voltage of the signal 212 is negative, indicating that a net negative current runs in the actuator coils 16, 17, the output signal 216 from the operational amplifier 217 will increase and the axial set point of the rotor assembly 2 will shift until the axial current flowing through the coils 16, 17 is zero. The axial position set point for the stable state of the rotor assembly 2 is thus controlled as needed for minimal power dissipation in the Lorentz force actuator 205. The skilled person will recognize herein that the function of the analog automatic set point control circuit 202 can be implemented with software that runs on a microprocessor or with a digital signal processor.

De magnetische velden, gecreëerd door de permanente magneten die gelokaliseerd zijn in de statorsamenstelling 1 en de rotorsamenstelling 2 kunnen veranderen met de tijd, met variaties in de temperatuur en als gevolg van de invloed van externe 30 ferromagnetische objecten. Als de verandering in de magnetische velden ertoe leidt dat het de voorkeur verdienende axiale werkpunt 306 (fig. 7) valt buiten de axiale positie-begrenzing van de rotorsamenstelling 2 dan kan er contact optreden tussen de rotorsamenstelling 2 en het slakkenhuis 4 of de eindkap 5 op de punten 71 en 72. Om een der- 1023970 22 gelijk contact tussen rotor en stator te voorkomen kan een axiale positieregelactuator 70 als getoond in fig. la worden gebruikt. De permanente magnetische array 11, de Lorentz-krachtactuatorcomponenten 16, 17 en 18 en de motorcomponenten 32 en 33 kunnen aangehecht zijn aan de statorsteunhuls 68. De statorsteunhuls 68 kan in axiale 5 richting ten opzichte van de statorhuls 3, het slakkenhuis 4, de eindkap 3 en de stator-bekleding 6 bewegen. De naregeling van de axiale positie van de axiaal beweegbare statorsteunhuls 68 kan derhalve worden uitgevoerd gebruikmakend van de axiale posi-tie-actuator 70 voor het naregelen van de positie van de huls 68 en dus van de magneet-array 11 die gedragen wordt binnen de huls 68. Een uitvoeringsvorm van de axiale po-10 sitienaregelactuator 70, die op dit moment de voorkeur verdient, is in meer detail getoond in fig. lb waarin de actuator 70 bij voorkeur een uitgangsas 74 van een mptor-versnellingsbakcombinatie 73 die bevestigd is aan de schroef 75. De schroef 75 past bij de schroefdraad 76 in de statorsteunhuls 68. De motor-versnellingsbakcombinatie 73 kan bij voorkeur voorzien zijn van een stappenmotor alhoewel andere typen motoren 15 zoals een gelijkspanningsborstelmotor of een borstelloze gelijkspanningsmotor kunnen worden toegepast. Combinaties van een miniatuurstappenmotor en een versnellingsbak zijn verkrijgbaar bij bedrijven zoals Donovan Micro-Tek, Inc., Simi Valley, CA. Een c-klem 77 kan worden gebruikt teneinde axiaal de schroef 77 vast te houden. Een tand 78 op de statorsteunhuls 68 past bij een sleuf 79 in de statoromhulling 3 teneinde de rotatie 20 van de statorsteunhuls 68 binnen de statoromhulling 3 te begrenzen. De axiale positie van de statorsteunhuls 68 en de daarop aangrijpende magnetische ophangings- en rota-tiecomponenten kunnen nageregeld worden ten opzichte van de statoromhulling 3, het slakkenhuis 4, de eindkap 5 en de statorbekleding 6 door het elektrisch besturen van de motor-versnelling 73. Door het regelen van de axiale positie van de statorsteunhuls 68 25 en van de magnetische ophanging- en rotatiecomponenten kan het de voorkeur verdienende werkpunt 306 (fig. 7) worden gehandhaafd binnen de axiale positiebegrenzingen van de rotorsamenstelling 2 teneinde contact tussen de rotorsamenstelling 2 en het slakkenhuis 4 of de eindkap 5 in de punten 71 en 72 te voorkomen. Het zal duidelijk zijn dat extra lineaire, roterende en slaglagers kunnen worden gebruikt voor het verbe-30 teren van de nauwkeurigheid, de effectiviteit en de betrouwbaarheid van het beschreven axiale nastelmechanisme. Een magneet 80 en hall-effectsensoien 81 en 82 kunnen worden gebruikt door een regelaar voor het bewaken en begrenzen van de beweging van de statorsteunhuls 68. Het zal duidelijk zijn dat andere mechanismen kunnen worden ge- x\ · 3 q " f;; ij V* ^ ; i( 23 bruikt voor het naregelen van de axiale positie van de magnetische ondersteunende componenten. Deze mechanismen kunnen gebruik maken van elektromagnetische lineaire actuators, piëzo-elektrische actuators, magnetostrictieve actuators of actuators die gebaseerd zijn op gevormde geheugenlegeringen.The magnetic fields created by the permanent magnets located in the stator assembly 1 and the rotor assembly 2 can change with time, with variations in temperature, and as a result of the influence of external ferromagnetic objects. If the change in the magnetic fields causes the preferred axial operating point 306 (Fig. 7) to fall outside the axial positional limitation of the rotor assembly 2, contact may occur between the rotor assembly 2 and the cochlea 4 or the end cap 5 at points 71 and 72. To prevent such contact between rotor and stator, an axial position control actuator 70 as shown in Fig. 1a may be used. The permanent magnetic array 11, the Lorentz force actuator components 16, 17 and 18 and the motor components 32 and 33 may be attached to the stator support sleeve 68. The stator support sleeve 68 may be axially oriented with respect to the stator sleeve 3, the cochlea housing 4, the end cap 3 and the stator cover 6 move. The post-adjustment of the axial position of the axially movable stator support sleeve 68 can therefore be performed using the axial position actuator 70 for post-adjusting the position of the sleeve 68 and thus of the magnet array 11 carried within the sleeve. 68. An embodiment of the currently preferred axial position control actuator 70 is shown in more detail in Fig. 1b in which the actuator 70 preferably has an output shaft 74 of an engine-gearbox combination 73 attached to the screw 75. The screw 75 matches the thread 76 in the stator support sleeve 68. The motor-gearbox combination 73 can preferably be provided with a stepper motor, although other types of motors 15 such as a direct-current brush motor or a brushless direct-current motor can be used. Combinations of a miniature stepper motor and a gearbox are available from companies such as Donovan Micro-Tek, Inc., Simi Valley, CA. A c-clamp 77 can be used to axially retain the screw 77. A tooth 78 on the stator support sleeve 68 fits at a slot 79 in the stator cover 3 to limit the rotation 20 of the stator support sleeve 68 within the stator cover 3. The axial position of the stator support sleeve 68 and the magnetic suspension and rotation components engaging therewith can be adjusted relative to the stator cover 3, the cochlea housing 4, the end cap 5 and the stator cover 6 by electrically controlling the motor gear 73. By controlling the axial position of the stator support sleeve 68 and the magnetic suspension and rotation components, the preferred operating point 306 (FIG. 7) can be maintained within the axial positional limitations of the rotor assembly 2 to allow contact between the rotor assembly 2 and the rotor assembly 2. prevent the cochlea 4 or the end cap 5 in points 71 and 72. It will be appreciated that additional linear, rotary and impact bearings can be used to improve the accuracy, effectiveness and reliability of the described axial adjustment mechanism. A magnet 80 and hall effect sensing 81 and 82 may be used by a controller to monitor and limit the movement of the stator support sleeve 68. It will be appreciated that other mechanisms may be employed. (23) used to adjust the axial position of the magnetic supporting components. These mechanisms may use electromagnetic linear actuators, piezoelectric actuators, magnetostrictive actuators or actuators based on shaped memory alloys.

5 De bloedstroom van een willekeurige bloedpomp die in staat is om een negatieve inlaatdruk te creëren moet dynamisch worden nageregeld als aanpassing aan de bloed-stroomsnelheid in de linker ventrikel. Indien een te kleine stroming wordt geproduceerd door de bloedpomp, kunnen de weefsels en organen van het lichaam op niet voldoende wijze worden doorstroomd en zal de bloeddruk in de linker ventrikel toenemen hetgeen 10 potentieel een excessieve pulmonaire druk en congestie kan veroorzaken. Als anderzijds de stroomsnelheid van de bloedpomp te hoog is dan kan een bovenmatige negatieve druk worden gecreëerd in de linker ventrikel en in de inlaat van de pomp. Een excessieve negatieve bloeddruk is onwenselijk om de volgende redenen: 1) onacceptabele niveaus van bloedbeschadiging veroorzaakt door cavitatie, 2) de pomp kan worden - 15 beschadigd door cavitatie, 3) de wanden van de ventrikel kunnen instorten en worden beschadigd en 4) de wanden van de ventrikel kunnen instorten en de bloedstroomdoor-gang naar de pomp blokkeren. Bij voorkeur wordt de stroomsnelheid van de pomp dynamisch zodanig geregeld dat deze problemen worden voorkomen.The blood flow from any blood pump capable of creating a negative inlet pressure must be dynamically adjusted as an adjustment to the blood flow rate in the left ventricle. If too low a flow is produced by the blood pump, the tissues and organs of the body cannot be sufficiently flowed through and the blood pressure in the left ventricle will increase which could potentially cause excessive pulmonary pressure and congestion. On the other hand, if the flow rate of the blood pump is too high, an excessive negative pressure can be created in the left ventricle and in the pump inlet. Excessive negative blood pressure is undesirable for the following reasons: 1) unacceptable levels of blood damage caused by cavitation, 2) the pump can be damaged by cavitation, 3) the walls of the ventricle can collapse and be damaged and 4) the walls from the ventricle can collapse and block blood flow to the pump. Preferably, the flow rate of the pump is dynamically controlled such that these problems are prevented.

Zoals getoond is in fig. 4 kan de bloedstroomsnelheidregelaar 92 voor de bloed-20 pomp de pomp zodanig bedrijven dat de stroomsnelheid zorgt voor een niet overdreven samentrekken of uitzetten van de ventrikel. Bij voorkeur kan een hartmeetapparaat de stroomsnelheidiegelaar 92 voorzien van informatie omtrent de afmetingen van de ventrikel tijdens normale samentrekking en opzwelling. Een dergelijk hartmeetapparaat kan een elektronische hartpasser zijn waarvan er in fig. 8a-10b twee typen zijn geïllu-25 streerd,As shown in FIG. 4, the blood pump blood flow rate controller 92 may operate the pump such that the flow rate does not cause the ventricle to contract excessively. Preferably, a heart measurement device may provide flow velocity controller 92 with information about the dimensions of the ventricle during normal contraction and swelling. Such a heart measuring device can be an electronic heart fiter of which two types are illustrated in Figs. 8a-10b,

In fig. 8a is een dwarsdoorsnede door een hart geïllustreerd omvattende een rechter ventrikel 405 en een linker ventrikel 404 die maximaal is opgezwollen door de daarin heersende bloeddruk. In fig. 8b is de linker ventrikel 404 gedeeltelijk van druk ontlaten. Als bloed wordt onttrokken uit de linker ventrikel 404 dan wordt de radiale 30 afmeting van het buitenoppervlak 418 van het hart gereduceerd. Door de stroomsnelheid van de bloedpomp dynamisch na te regelen wordt een excessieve opzwelling of samentrekking van de linker ventrikel voorkomen zoals wordt aangeduid door de radiale dimensie van het buitenoppervlak van de linker ventrikel, op grond waarvan de 1023970 24 gemiddelde bloedpompstroomsnelheid kan worden bestuurd als aanpassing aan de stroomsnelheid van het bloed in de linker ventrikel. Een uitvoeringsvorm van een elektronische hartpasser 400 is getoond die toegepast kan worden voor het meten van de Tadiale dimensie van het buitenoppervlak 418 van het hart. De hartpasser 400 bevat 5 twee armen 401 en 402 die op geschikte wijze zijn bevestigd aan het buitenoppervlak 418 van het hart en scharnieren rond een punt dat bij voorkeur gepositioneerd is binnen een hermetisch gesloten omhulling 403. Een maat voor de radiale dimensie van de linker ventrikel 404 kan worden bereikt door het elektronisch meten van de hoek tussen de passerarmen 401, 402. Een hoekmeetapparaat dat kan worden gebruikt voor het 10 meten van de boek tussen de armen 401, 402 is geïllustreerd in fig. 9. Het hoekmeetapparaat kan bij voorkeur opgenomen zijn binnen een hermetisch afgesloten omhulling 403 teneinde de inwendige componenten te beschermen tegen de weefsels en vloeistoffen van het lichaam. Een balg 407 en eindkappen 408, 409 kunnen bij voorkeur aan elkaar gelast zijn teneinde een hermetisch gesloten kamer te vormen. De balg 407 en de 15 eindkappen 408, 409 zijn bij voorkeur vervaardigd uit titanium. Een hermetische elektrische doorvoer 410 waarvoor glas of een gesoldeerde keramische isolator 411 kan worden gebruikt, kan geïnstalleerd zijn in de titaniumeindkap 409. De passerarmen 401, 402 kunnen effectief gekoppeld zijn met een schamierelement 415 via de respectieve eindkappen 408, 409 en de respectieve stuurarmen 416, 417. De passerarm 401, 20 de eindkap 408 en de stuurarm 416 kunnen vervaardigd zijn uit een enkel stuk titanium of kunnen individueel zijn geconstrueerd en aan elkaar zijn gelast of gelijmd. Op soortgelijke wijze kunnen de passerarm 402, de eindkap 409 en de stuurarm 414 uit een enkel stuk titanium zijn vervaardigd of individueel zijn geconstrueerd en aan elkaar zijn gelast of gelijmd. Een scharnier 415 begrenst de beweging van de passerarmen 401, 25 402 tot een boog binnen een enkel vlak. Omdat de passerarmen 401, 402 bewegen als gevolg van de samentrekking of opzwelling van de linker ventrikel beweegt de uitbreiding 419 van de stuurarm 416 naar respectievelijk van een op wervelstromen gebaseerde positiesensor 417 die aan de stuurarm 414 gelijmd kan zijn. De op wisselstroom gebaseerde positiesensor 417 kan worden gefabriceerd uit een miniatuur ferrietpotkem 30 412 en een koperen spoel 413. Een dergelijke miniatuur potkem is verkrijgbaar bijIn Fig. 8a a cross-section through a heart is illustrated comprising a right ventricle 405 and a left ventricle 404 that is maximally swollen by the blood pressure prevailing therein. In Fig. 8b, the left ventricle 404 is partially relieved of pressure. When blood is withdrawn from the left ventricle 404, the radial dimension of the outer surface 418 of the heart is reduced. By dynamically controlling the flow rate of the blood pump, an excessive swelling or contraction of the left ventricle is prevented, as indicated by the radial dimension of the outer surface of the left ventricle, under which the average blood pump flow rate can be controlled as adjustment to 1023970 24 the flow rate of blood in the left ventricle. An embodiment of an electronic cardiac adapter 400 is shown that can be used to measure the Tadial dimension of the outer surface 418 of the heart. The heart pacer 400 includes two arms 401 and 402 suitably attached to the outer surface 418 of the heart and hinges around a point that is preferably positioned within a hermetically sealed sheath 403. A measure of the radial dimension of the left ventricle 404 can be achieved by electronically measuring the angle between the compass arms 401, 402. An angle measuring device that can be used to measure the book between the arms 401, 402 is illustrated in FIG. 9. The angle measuring device can preferably be included are within a hermetically sealed enclosure 403 to protect the internal components from the tissues and fluids of the body. A bellows 407 and end caps 408, 409 may preferably be welded together to form a hermetically sealed chamber. The bellows 407 and the end caps 408, 409 are preferably made of titanium. A hermetic electrical lead-through 410 for which glass or a brazed ceramic insulator 411 can be used can be installed in the titanium end cap 409. The caliper arms 401, 402 can be effectively coupled to a hinge element 415 via the respective end caps 408, 409 and the respective control arms 416 417. The caliper arm 401, the end cap 408 and the control arm 416 can be made of a single piece of titanium or can be individually constructed and welded or glued together. Similarly, the caliper arm 402, the end cap 409, and the control arm 414 may be made of a single piece of titanium or may be individually constructed and welded or glued together. A hinge 415 limits the movement of the compass arms 401, 402 into an arc within a single plane. Because the caliper arms 401, 402 move due to the contraction or swelling of the left ventricle, the extension 419 moves from the control arm 416 to respectively an eddy current position sensor 417 that may be glued to the control arm 414. The alternating current-based position sensor 417 can be fabricated from a miniature ferrite pot core 412 and a copper coil 413. Such a miniature pot core is available from

Siemens Components, Inc., Iselin, NJ. De wervelstroomsensorspoel kan aangesloten worden tussen twee elektrische doorvoeren (waarvan een van de twee doorvoeren 410 in fig. 9 is geïllustreerd). Als de metalen stuurarmuitbreiding 419 dichter naar de op iQ-asre 25 wervelstroom gebaseerde positiesensor 417 beweegt, neemt de effectieve resistieve belasting van de spoel toe waardoor een reductie van de Q van de spoel wordt veroorzaakt (Q is gedefinieerd in de techniek als de verhouding tussen de reactantie en de effectieve serieweerstand van een spoel). Een elektronische schakeling kan worden 5 gebruikt voor het meten van de veranderingen in de Q van de spoel en levert een signaal dat correspondeert met de relatieve positie van de passerarmen 401, 402. Dergelijke elektronische schakelingen, zoals beschreven voor het meten van veranderingen in de Q, zijn uit de stand der techniek bekend.Siemens Components, Inc., Iselin, NJ. The eddy current sensor coil can be connected between two electrical leads (one of the two leads 410 being illustrated in FIG. 9). As the metal control arm extension 419 moves closer to the iQ-axis eddy current position sensor 417, the effective resistive load of the coil increases causing a reduction of the coil Q (defined in the art as the ratio between the reactance and the effective series resistance of a coil). An electronic circuit can be used to measure the changes in the Q of the coil and supplies a signal corresponding to the relative position of the compass arms 401, 402. Such electronic circuits, as described for measuring changes in the Q are known from the prior art.

Een alternatieve uitvoeringsvorm van een elektronische hartpasser 500 is geïllu-10 streerd in de fig. 10a en 10b. Op soortgelijke wijze als in de fig. 8a en 8b toont fig. 10 een linker ventrikel die maximaal is uitgezet als gevolg van de daarin aanwezige bloeddruk en fig. 10b toont een linker ventrikel die gedeeltelijk van druk ontlaten is. De hartpasser 500 kan een paar armen 501, 502 hebben die op geschikte wijze zijn bevestigd aan het buitenoppervlak van het hart en scharnieren rond een punt dat bij voorkeur 15 gelokaliseerd kan zijn binnen een hermetisch gesloten omhulling 503. Een maat voor de radiale dimensie van de linker ventrikel kan worden verkregen door de tijd te meten die een ultrasone puls nodig heeft om te propageren van een sonomicrometertransducer 504 op één passerarm 501 naar een tegenoverliggende sonomicrometertransducer 505 op de andere passerarm 502. Sonomicrometertransducers die geschikt zijn voor een 20 dergelijke hartpasser zijn verkrijgbaar bij bedrijven zoals Triton Technology, Ine., San Diego CA en Etalon Inc., Lebanon IN. De details van sonomicrometrie zijn voor de deskundige bekend. Het zal duidelijk zijn dat andere geschikte methoden voor het meten van de relatieve opzwelling en samentrekking van de ventrikels, zoals impedantie en conductantiemetingen van de ventrikel kunnen worden gebruikt voor de deskundige 25 en dat de uitvinding niet begrensd is tot de hier in het bijzonder beschreven werkwijzen.An alternative embodiment of an electronic cardiac adapter 500 is illustrated in FIGS. 10a and 10b. In a similar manner as in Figs. 8a and 8b, Fig. 10 shows a left ventricle that is maximally expanded as a result of the blood pressure present therein and Fig. 10b shows a left ventricle that is partially relieved of pressure. The heart fit 500 may have a pair of arms 501, 502 suitably attached to the outer surface of the heart and pivot about a point that may preferably be located within a hermetically sealed enclosure 503. A measure of the radial dimension of the left ventricle can be obtained by measuring the time it takes an ultrasonic pulse to propagate from a sonomicrometer transducer 504 on one caliper arm 501 to an opposite sonomicrometer transducer 505 on the other caliper arm 502. Sonomicrometer transducers suitable for such a cardiac pacemaker are available from companies such as Triton Technology, Ine., San Diego CA and Etalon Inc., Lebanon IN. The details of sonomicrometry are known to those skilled in the art. It will be appreciated that other suitable methods for measuring the relative swelling and contraction of the ventricles, such as impedance and conductance measurements of the ventricle, may be used by those skilled in the art and that the invention is not limited to the methods particularly described herein. .

Een manier om de stroomsnelheidregelaar 92 te implementeren teneinde de stroomsnelheid van de bloedpomp zodanig te regelen dat een excessieve uitzetting of contractie van de linker ventrikel wordt voorkomen, is grafisch geïllustreerd in fig. 11. 30 De x-as 600 vertegenwoordigt de tijd. De lijn 601 vertegenwoordigt een radiaal dimen-sie-instelpunt van de linker ventrikel dat gedefinieerd wordt bij het initieel implanteren van het systeem en periodiek kan worden bijgewerkt op non-invasieve wijze gebruikmakend van ultrasone overdracht. De curve 602 vertegenwoordigt de radiale dimensie 1023970 26 van de linker ventrikel als waargenomen door een van de eerder beschreven elektronische hartpassers 400, 500. De curve 603 vertegenwoordigt de hoeksnelheid van de beschreven centrifugale pompimpeller. De stroomsnelheid van de beschreven centrifugale pomp varieert met de hoeksnelheid van zijn impeller. Als de waargenomen radiale di-5 mensie groter is dan het radiale dimensie-instelpunt als geïllustreerd door punt 604, dan kan de hoeksnelheid van de centrifugale pomp toenemen als geïllustreerd door punt 605. De toegenomen hoeksnelheid van de centrifugale pomp zorgt ervoor dat zijn stromingssnelheid toeneemt en dat er sneller bloed wordt verwijderd uit de linker ventrikel, die op zijn beurt ervoor zorgt dat de radiale afmeting van de linker ventrikel wordt ge-10 reduceerd in de richting van het radiale dimensie-instelpunt 601. Als op soortgelijke wijze de waargenomen radiale afmeting kleiner is dan het radiale dimensie-instelpunt als geïllustreerd door punt 606 dan kan de hoeksnelheid van de centrifugale pomp lager worden als geïllustreerd door punt 607. De afgenomen hoeksnelheid van de centrifugale pomp zorgt ervoor dat de stroomsnelheid afneemt en reduceert de snelheid waar-, 15 mee het bloed uit de linker ventrikel wordt weggehaald, hetgeen op zijn beurt ervoor zorgt dat de radiale afmetingen van de linker ventrikel toenemen in de richting van het radiale dimensie-instelpunt 601.One way to implement the flow rate controller 92 to control the flow rate of the blood pump to prevent excessive expansion or contraction of the left ventricle is graphically illustrated in FIG. 11. The x-axis 600 represents time. The line 601 represents a radial dimension setpoint of the left ventricle that is defined upon initial implantation of the system and can be periodically updated in a non-invasive manner using ultrasonic transmission. The curve 602 represents the radial dimension 1023970 26 of the left ventricle as observed by one of the previously described electronic cardiac passers 400, 500. The curve 603 represents the angular velocity of the described centrifugal pump impeller. The flow rate of the centrifugal pump described varies with the angular velocity of its impeller. If the observed radial dimension is greater than the radial dimension set point as illustrated by point 604, then the angular speed of the centrifugal pump may increase as illustrated by point 605. The increased angular speed of the centrifugal pump causes its flow speed to increase and that blood is removed more quickly from the left ventricle, which in turn causes the radial dimension of the left ventricle to be reduced toward the radial dimension setpoint 601. Similarly, the observed radial dimension is smaller than the radial dimension set point as illustrated by point 606, then the angular velocity of the centrifugal pump may be lower than illustrated by point 607. The decreased angular velocity of the centrifugal pump causes the flow velocity to decrease and reduces the velocity at which the blood from the left ventricle is removed, which in turn causes the radi All dimensions of the left ventricle increase in the direction of the radial dimension set point 601.

Een andere wijze om de stroomsnelheidregelaar 92 te implementeren zodanig dat de stroomsnelheid van de bloedpomp wordt geregeld teneinde een excessieve samen-20 trekking of uitzetting van de linker ventrikel te voorkomen en ook om een pulserende bloedstroming te creëren, is grafisch geïllustreerd in fig. 12. Een pulserende stroomsnelheid benadert veel dichter de eigenschappen van de bloedstromingkarakteristieken van een natuurlijk hart. In fig. 12 vertegenwoordigt de x-as 608 de tijd. De lijnen 609 en 610 vertegenwoordigen respectievelijk de bovenste en onderste radiale dimensie-25 instelpunten van de ventrikel die gedefinieerd zijn toen het systeem initieel werd ingeplant en die periodiek kunnen worden bijgewerkt op non-invasieve wijze gebruikmakend van ultrasone overdracht. De curve 611 vertegenwoordigt de radiale afmetingen van de linker ventrikel als waargenomen door een van de eerder beschreven elektronische hartpassers 400, 500. De curve 612 vertegenwoordigt de hoeksnelheid van de be-30 schreven centrifugale pompimpeller. De hoeksnelheid van de centrifugale pomp kan periodiek worden verhoogd zoals aangeduid is gedurende de tijdsperiode 613. De verhoogde hoeksnelheid van de pomp gedurende de periode 613 zorgt ervoor dat het bloed sneller uit het hart wordt verwijderd, hetgeen er op zijn beurt voor zorgt dat de radiale 27 * afmetingen van de linker ventrikel worden gereduceerd in de richting van het onderste radiale dimensie-instelpunt 610. De gereduceerde hoeksnelheid van de pomp gedurende de tijdsperiode 615 zorgt ervoor dat de snelheid waarmee het bloed uit de linker ventrikel wordt verwijderd wordt gereduceerd, hetgeen op zijn beurt ervoor zorgt dat de 5 radiale afmetingen van de linker ventrikel toenemen in de richting van het bovenste radiale dimensie-instelpunt 609. De hoeksnelheid van de centrifugale pomp kan opnieuw worden vergroot als aangegeven gedurende de tijdsperiode 616 zodra de waargenomen radiale afmeting van de linker ventrikel nagenoeg gelijk wordt aan het bovenste radiale dimensie-instelpunt 609. De beschreven pulserende pompstroomsnelheid 10 doet dienst voor het nabootsen van de bloedstroomkarakteristieken van het natuurlijke hart. Het kan wenselijk zijn om een voorwaartse bloedstroom door de pomp te handhaven teneinde bloedbeschadiging veroorzaakt door constante afschuiving van bloedpools in de nabijheid van de impellerbladen te voorkomen. Een stromingssensor 91 in fig. 4 kan worden gebruikt voor het besturen van de pompsnelheid gedurende de tijdsperiode < 15 615 in fig. 12 zodanig dat een adequate voorwaartse bloedstroming in de pomp wordt gehandhaafd.Another way to implement the flow rate controller 92 such that the flow rate of the blood pump is controlled to prevent excessive contraction or expansion of the left ventricle and also to create a pulsating blood flow is graphically illustrated in FIG. 12. A pulsating flow velocity is much closer to the characteristics of the blood flow characteristics of a natural heart. In FIG. 12, the x-axis 608 represents time. The lines 609 and 610 respectively represent the upper and lower radial dimension set points of the ventricle that were defined when the system was initially implanted and that can be periodically updated in a non-invasive manner using ultrasonic transmission. The curve 611 represents the radial dimensions of the left ventricle as observed by one of the previously described electronic cardiac passers 400, 500. The curve 612 represents the angular velocity of the described centrifugal pump impeller. The angular velocity of the centrifugal pump can be increased periodically as indicated during the time period 613. The increased angular velocity of the pump during the period 613 causes the blood to be removed from the heart faster, which in turn causes the radial 27 * dimensions of the left ventricle are reduced in the direction of the lower radial dimension set point 610. The reduced angular velocity of the pump during the time period 615 ensures that the speed at which the blood is removed from the left ventricle is reduced, which on in turn, the radial dimensions of the left ventricle increase toward the upper radial dimension set point 609. The angular velocity of the centrifugal pump can be increased again as indicated during the time period 616 once the observed radial dimension of the left ventricle ventricle becomes practically the same as the upper radial dimension inst element 609. The described pulsating pump flow rate 10 serves to simulate the blood flow characteristics of the natural heart. It may be desirable to maintain a forward blood flow through the pump to prevent blood damage caused by constant shearing of blood pools in the vicinity of the impeller blades. A flow sensor 91 in Fig. 4 can be used to control the pump speed during the time period <15 615 in Fig. 12 such that an adequate forward blood flow in the pump is maintained.

Alhoewel zekere uitvoeringsvoorbeelden van de uitvinding in detail zijn beschreven, zal het voor de deskundige duidelijk zijn dat diverse modificaties van de details daarvan kunnen worden ontwikkeld binnen het kader van deze omschrijving. Bepaalde 20 uitvoeringsvormen die hierin zijn beschreven, zijn uitsluitend illustratief bedoeld en zijn niet beperkend voor het kader van de uitvinding dat blijkt uit de volledige breedte van de navolgende conclusies en alle mogelijke uitvoeringsvormen daarvan.Although certain exemplary embodiments of the invention have been described in detail, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications of the details thereof may be developed within the scope of this specification. Certain embodiments described herein are intended to be illustrative only and are not restrictive of the scope of the invention which is apparent from the full scope of the following claims and all possible embodiments thereof.

10239701023970

Claims

1. In een patiënt implanteerbare bloedpompinrichting, omvattende: a. een statororgaan met een statorpompdeel; 5 b. een rotororgaan met een rotorpompdeel welk rotorpompdeel ter rotatie geplaatst is aangrenzend aan het statorpompdeel; c. een magnetische ophanging met een magnetisch statordeel gedragen door het statororgaan en een magnetisch rotordeel gedragen door het rotororgaan, welke magnetische stator- en rotordelen samenwerken voor het magnetisch ondersteunen van 10 het rotororgaan in radiale richting zodanig dat een ringvormige ondersteuningsspleet wordt gecreëerd tussen het rotororgaan en het statororgaan; d. een magnetische aandrijving met een statormotordeel gedragen door het genoemde statorelement en een rotormotordeel gedragen door het rotorelement, waarbij statormotordeel en rotormotordeel samenwerken teneinde het genoemde rotororgaan 15 magnetisch te laten roteren ten opzichte van het statororgaan teneinde bloed te verpompen door de stator- en rotorpompdelen; e. een stromingssensor die een uitgangssignaal genereert corresponderend met de bloedstromingssnelheid door de bloedpomp; f. een stroomsnelheidregelaar die een uitgangssignaal ontvangt van de ge- 20 noemde stroomsensor en die de magnetische aandrijving zodanig bestuurt dat een pulserende stroomsnelheid wordt geproduceerd, en g. waarbij de genoemde stroomsnelheidregelaar reageert op het uitgangssignaal van de stromingssensor voor het besturen van de magnetische aandrijving zodanig dat ten minste een minimale bloedstroomsnelheid wordt 25 gehandhaafd gedurende een lage fase van de pulserende bloedstroomsnelheid, en. h. waarbij de genoemde stroomsnelheidregelaar verder omvat: i. een hartmeetorgaan dat kan worden bevestigd aan een door de bloedpomp geassisteerde hartventrikel; ii. welk hartmeetorgaan ten minste de uitzetting dan wel de 30 inkrimping van het genoemde ventrikel meet; en iii. waarbij de bloedstroomregelaar gebruik maakt van de genoemde dimensies teneinde de bloedstroomsnelheid van de bloedpomp te regelen voor het produceren van de genoemde pulserende stroomsnelheid. 1 0i3M";i)A blood pump device implantable in a patient, comprising: a. A stator member with a stator pump member; 5 b. a rotor member with a rotor pump part, which rotor pump part is placed for rotation adjacent to the stator pump part; c. a magnetic suspension with a magnetic stator member carried by the stator member and a magnetic rotor member supported by the rotor member, which magnetic stator and rotor members cooperate to magnetically support the rotor member in radial direction such that an annular support gap is created between the rotor member and the rotor member stator member; d. a magnetic drive with a stator motor part supported by said stator element and a rotor motor part supported by the rotor element, the stator motor part and rotor motor part working together to cause said rotor member to rotate magnetically relative to the stator member to pump blood through the stator and rotor pump parts; e. a flow sensor that generates an output signal corresponding to the blood flow rate through the blood pump; f. a flow rate controller that receives an output signal from said flow sensor and that controls the magnetic drive to produce a pulsed flow rate, and g. said flow rate controller responding to the output of the flow sensor for controlling the magnetic drive such that at least a minimum blood flow rate is maintained during a low phase of the pulsating blood flow rate, and. h. wherein said flow rate controller further comprises: i. a heart measurement device that can be attached to a heart ventricle assisted by the blood pump; ii. which heart measuring device measures at least the expansion or the contraction of said ventricle; and iii. wherein the blood flow controller uses said dimensions to control the blood flow rate of the blood pump to produce said pulsating flow rate. 1,013 M "; i)

2. Bloedpomp volgens conclusie 1, waarin het hartmeetorgaan omvat: a. een hartpasser met een paar armen die roteerbaar zijn ten opzichte van elkaar; 5 b. waarbij elk van het genoemde paar armen met een van de uiteinden ervan bevestigd is aan het buitenoppervlak van de genoemde ventrikel terwijl het andere uiteinde verbonden is met een scharnierpunt; en c. een hoekmeetmrichting de wijzigingen in de hoekpositie tussen elk van het genoemde paar armen meet. 10A blood pump according to claim 1, wherein the heart measurement device comprises: a. A heart fitting with a pair of arms that are rotatable relative to each other; 5 b. wherein each of said pair of arms with one of its ends is attached to the outer surface of said ventricle while the other end is connected to a pivot point; and c. an angle measuring device measures the changes in the angular position between each of said pair of arms. 10

3. Bloedpomp volgens conclusie 2, waarin de genoemde hoekmeetinrichting voorzien is van een elektronische op wervelstromen gebaseerde positiesensor die de wijzigingen in de genoemde hoekpositie tussen het paar armen meet.3. Blood pump according to claim 2, wherein said angle measuring device is provided with an electronic eddy current-based position sensor which measures the changes in said angular position between the pair of arms.

4. Bloedpomp volgens conclusie 1, waarin het genoemde hartmeetorgaan voorzien is van een paar ultrasone transducers gepositioneerd op in het algemeen tegenoverliggende zijden van de genoemde ventrikel voor het meten van een radiale afmeting van de genoemde ventrikel gebaseerd op een verstreken tijd op zijn reis tussen het paar transducers. 20The blood pump of claim 1, wherein said heart measurement device is provided with a pair of ultrasonic transducers positioned on generally opposite sides of said ventricle for measuring a radial dimension of said ventricle based on an elapsed time on its journey between the pair of transducers. 20

5. In een patiënt implanteerbare bloedpompinrichting, omvattende: a. een statororgaan met een statorpompdeel; b. een rotororgaan met een rotorpompdeel voor rotatie daarin en het genoemde rotororgaan een rotorpompdeel heeft dat aangebracht is in de nabijheid van het 25 genoemde statorpompdeel; c. een motor die gekoppeld is met het genoemde rotororgaan teneinde het genoemde rotororgaan te doen roteren ten opzichte van het genoemde statororgaan om bloed te verpompen door de stator- en rotorpompdelen; d. een stromingssensor die een uitgangssignaal genereert corresponderend 30 met een bloedstroomsnelheid door de genoemde bloedpomp; e. een stroomsnelheidregelaar die het uitgangssignaal van de genoemde stroomsensor ontvangt en de magnetische aandrijving zodanig bestuurt dat een pulserende stroomsnelheid wordt geproduceerd, en 1023970 4 f. waarbij de stroomsnelheidregelaar reageert op het uitgangssignaal van de stroomsensor teneinde de motor te besturen zodanig dat ten minste een vooraf bepaalde minimum bloedstroomsnelheid wordt gehandhaafd gedurende een lage fase-gedeelte van de pulserende stroomsnelheid; en 5 g. waarbij de stroomsnelheidregelaar verder omvat: i. een hartmeetelement dat bevestigd kan worden aan een door de bloedpomp geassisteerde hartventrikel; ii. welk hartmeetelement ten minste de opzwelling dan wel de contractie van de genoemde vertrikel meet; en 10 iii. waarbij de stroomsnelheidregelaar gebruik maakt van de genoemde dimensies voor het besturen van de stroomsnelheid van de bloedpomp teneinde een pulserende stroomsnelheid te produceren.A blood pump device implantable in a patient, comprising: a. A stator member with a stator pump member; b. a rotor member with a rotor pump member for rotation therein and said rotor member having a rotor pump member disposed in the vicinity of said stator pump member; c. a motor coupled to said rotor member to cause said rotor member to rotate relative to said stator member to pump blood through the stator and rotor pump members; d. a flow sensor that generates an output signal corresponding to a blood flow rate through said blood pump; e. a flow rate controller that receives the output signal from said flow sensor and controls the magnetic drive to produce a pulsed flow rate, and 1023970 4 f. wherein the flow rate controller responds to the output of the flow sensor to control the motor such that at least a predetermined minimum blood flow rate is maintained during a low phase portion of the pulsed flow rate; and 5 g. wherein the flow rate controller further comprises: i. a heart measurement element that can be attached to a heart ventricle assisted by the blood pump; ii. which heart measurement element measures at least the swelling or the contraction of the said reliever; and 10 iii. wherein the flow rate controller uses said dimensions to control the flow rate of the blood pump to produce a pulsating flow rate.

6. Bloedpomp volgens conclusie 5, waarin het genoemde hartmeetorgaan . 15 voorzien is van: a. een hartpasser met een paar armen die ten opzichte van elkaar kunnen scharnieren; b. waarbij elk van het paar armen met een uiteinde bevestigd is aan een buitenoppervlak van de ventrikel en het tegengestelde uiteinde verbonden is met een 20 scharnierpunt; en c. een hoekmeetorgaan dat veranderingen in de hoekpositie tussen elk paar armen meet.The blood pump of claim 5, wherein said heart measurement device. 15 is provided with: a. A heart fit with a pair of arms that can pivot relative to each other; b. each of the pair of arms having one end secured to an outer surface of the ventricle and the opposite end connected to a pivot point; and c. an angle measuring device that measures changes in the angular position between each pair of arms.

7. Bloedpomp volgens conclusie 6, waarbij het hoekmeetorgaan voorzien is 25 van een elektronische op wervelstromen gebaseerde positiesensor die veranderingen in de hoekpositie tussen de genoemde armen meet.7. Blood pump according to claim 6, wherein the angle measuring device is provided with an electronic eddy current-based position sensor which measures changes in the angular position between said arms.

8. Bloedpomp volgens conclusie 5, waarin het hartmeetorgaan voorzien is van een paar ultrasone transducers gepositioneerd tegen in het algemeen tegenoverliggende 30 zijkanten van de genoemde ventrikel voor het meten van een radiale dimensie van deze ventrikel gebaseerd op de tijd die een ultrasone puls nodig heeft om te bewegen tussen het paar transducers. ******* iöi3a; o8. Blood pump according to claim 5, wherein the heart measurement device is provided with a pair of ultrasonic transducers positioned against generally opposite sides of said ventricle for measuring a radial dimension of this ventricle based on the time it takes an ultrasonic pulse to to move between the pair of transducers. ******* io3a; O