SE455164B - Pump for biologiska vetskor - Google Patents

Description

(M 01 455 164 "I l. har man i viss utsträckning även försökt använda centrifugal- pumpar av speciellt utförande. Dessa ger dock upphov till mycket höga skjuvpåkänningar på det pumpade blodet, vilket kan skada blodkropparna. För att uppnå höga tryck behövs också mycket höga rotationshastigheter. Ändamålet med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma en förbättrad blodpump för i första hand extra- korporal användning, men vilken även kan tänkas utformas som ett artificiellt, implanterbart hjärta.

Det kännetecknande för pumpen enligt uppfinningen framgår av bifogade patentkrav. ' I det följande skall uppfinningen närmare beskrivas i anslutning till bifogad ritning, i vilken fig. 1-3 schematiskt och såsom exempel illustrerar några olika utföringsformer av uppfinningen visade i axiellt snitt.

Den i fig. l visade pumpen enligt uppfinningen innefattar ett rör l av lämpligt material, vilket har en inloppsände la och en utloppsände lb. Röret l har en konstant tvärsektion över sin längd och innehåller två, axiellt på avstånd från varandra anordnade skivor 2 och 3, som väsentligen täcker rörets l hela tvärsnittsarea. De båda skivorna 2, 3 är upp- burna av spindlar H resp. 5, vilka är förskjutbart lagrade i stationära hållare 6 resp. 7 utformade och anordnade på lämp- ligt sätt i röret l, så att de båda skivorna 2 och 3 är axiellt förskjutbara fram och åter över en förutbestämd sträcka i röret l. Skivorna 2, 3 kan med fördel vara påverkade av fjädrar 8 resp. 9 i sin ena rörelseriktning och förskjut- bara i sin motsatta andra rörelseriktning medelst lämpliga, i ritningen ej närmare visade drivanordningar. Dessa drivan- ordningar är med fördel anordnade på utsidan av röret l och kan med fördel vara elektromagnetiska eller permanentmagne- tiska. Om skivorna 2 och 3 innehåller delar av magnetiserbart eller permanentmagnetiskt material, kan de utanför röret l an- ordnade drivanordningarna innefatta elektromagneter eller rör- liga permanentmagneter, så att de båda skivorna 2 och 3 kan drivas fram och åter i röret l med hjälp av magnetisk samver- kan genom rörets l vägg, Det inses dock, att skivorna 2, 3 även kan drivas på annat sätt, exempelvis mekaniskt eller 10 15 25 (n rn 455 164 (A) umatiskt, medelst på utsidan av röret 1 anordnade drivorgan.

Il HI f Drivanordningarna för de båda skivorna 2 och 3 är med fördel så utformade, att de båda skivorna 2, 3 kan drivas oberoende av varandra, så att deras inbördes rörelsemönster kan ändras efter önskan. och 3 är vidare utformade med genomgående öppningar 10 resp. 11, vilka är försedda med backventilorgan, Skivorna 2 vilka vid det visade utföringsexemplet utgöres av ventil~' klaffar 12 resp. skivorna 2 och 3 13 och som medger en vätskeströmning genom väsentligen endast i riktning från rörets 1 inloppsände la till dess utloppsände lb. ' Skivorna 2, 3 har med fördel en sådan diameter, att deras omkrets ej ligger tätande an mot rörets 1 insida, utan det föreligger ett tillräckligt spel mellan skivorna 2,3 och rö- rets 1 insida,för att blodkropparna i blodet ej skall kunna klämmas sönder vid skivornas rörelser fram och åter i röret.

Till rörets l inloppsände la är med fördel en vätskebe- hållare med variabel volym, exempelvis i form av en slangled- ning lä med fritt rörliga väggar, ansluten. Väggarna i denna slangledning lH är med fördel "sladdrigt" flexibla utan att vara elastiska, så att slangledningens lh inre volym kan fritt variera inom vissa gränser, utan att slangledningens väggar utövar något väsentligt tryck på den inneslutna vätskan.

Rörets l utloppsände lb är med fördel ansluten till en vätskebehållare med elastiskt variabel volym, exempelvis i form av en slangledning 15 med elastiska väggar, vilka utövar ett i beroende av sin uttänjning varierande tryck på den i slangledningen inneslutna vätskevolymen.

Vid de yttre ändarna av slangledningarna lu och 15 kan lämpligen finnas stela ringar 16 resp. 17, vilka hålles sta- till ticnärt monterade,liksom även är fallet för röret l,och vilka det kretslopp i vilket pumpen skall arbeta kan anslutas.

Slangledningen eller behållaren lU tjänar som en volym- utjämningsbehållare, som kompenserar för pulsationer i det av pumpen drivna vätskeflödet, så att ett utjämnat och väsentligt mera konstant flöde erhålles genom det till pumpen anslutna kretsloppet. På motsvarande sätt fungerar slangledningen eller behål aren 15 som en tryckutjämningsbehållare, som tar upp 01 15 20 25 30 455 164 H pulsationer i det av pumpen alstrade trycket, så att väsent- ligt mindre tryckpulsationer uppstår i det till pumpen anslutna kretsloppet.

Pumpens vätsketransporterande egenskaper kan varieras inom vida gränser genom variering av de båda skivornas 2, 3 rörelsemönster.

Om de båda skivorna 2, 3 drives i mottakt relativt varandra, så att de rör sig växelvis bort från varandra och i riktning mot varandra, uppnås ett maximalt och väsentligen kontinuerligt flöde genom pumpen från dess inloppssida till dess utloppssida. ; Om däremot de båda skivorna 2, 3 drives helt i takt med varandra, så att de rör sig fram och åter alltid i samma rikt- ning, blir pumpverkan, dvs. nettoflödet genom pumpen, väsent- ligen noll, varvid dock fortfarande en viss rörelse av blodet fram och åter erhålles i det till pumpen anslutna kretsloppet, vilket är fördelaktigt ur fysiologisk synpunkt. Det skall i detta sammanhang observeras, att då pumpen är ansluten till ett slutet kretslopp, såsom ettblodkretslopp hos en patient, så råder alltid ett högre tryck på utloppssidan än på inlopps- sidan, varför ventilklaffarna 12, 13 ej öppnas då båda ski- vorna 2, 3 rör sig samtidigt i riktning mot inloppet.

Genom variering av de båda skivornas 2, 3 inbördes rörel- semönster mellan de båda ovan nämnda ytterlighetstillstånden, dvs. helt i mottakt respektive helt i takt med varandra, är det möjligt att variera såväl flödets storlek som dess pulsationer.

I detta sammanhang skall observeras att skivcrnas 2,3 rörelse- hastighet naturligtvis ej behöver vara densamma i båda rö- relseriktningarna. Sålunda kan exempelvis returslaget vara snabbare än arbetsslaget.

Genom anpassning av volymutjämningsbehållarens lU och tryckutjämningsbehållarens 15 egenskaper och inställning av de båda skivornas 2, 3 rörelsemönster är det möjligt att åstadkomma en vätsketransport genom pumpen med önskade tryck- och flödeskarakteristikor. En pump enligt uppfinningen kan sålunda såväl mottaga som avge ett kontinuerligt och/eller pulsativt flöde- Det är därför möjligt att uppnå en fysiolo- giskt bättre anpassad flödes- och tryckkarakteristika. 10 15 20 25 455 164 f. o Pumpen enligt uppfinningen har vidare den mycket väsent- t liga fördelen, a t den ej kan ge upphov till ett undertryck på inloppssidan. Genom avpassning av ventilklaffarnas 12, 13 förspänning är det möjligt att ställa in det lägsta tryck på inloppssidan vid vilket pumpen kan arbeta. Detta tryck kan dock ej understiga noll. Tenderar trycket på inloppssidan att “ understiga det inställda värdet, sker ingen ytterligare flö- destransport. Minskas sålunda tillflödet till pumpens inlopps- sida, anpassar sig pumpen automatiskt till det tillgängliga tillflödet, varför ingen risk för skador på den till pumpen anslutna patienten uppstår. Pumpen är sålunda självregïerande och strävar ej att pumpa en större mängd vätska än vad som finnes tillgängligt.

Eftersom en pump enligt uppfinningen kan ge ett konti- nuerligt, väsentligen konstant flöde, kräver den en liten energi för sin drift, eftersom inga accelerationer och retar- dationer av den pumpade vätskemëngden behöver ske.

Den i fig. 2 schematiskt illustrerade utföringsformen av en pump enligt uppfinningen skiljer sig från den i fig. 1 n visade och ovan beskrivna utföringsformen i första hand däri- genom, att de båda pumpande skivorna 2' och 3' i detta fall ej är axiellt rörliga inuti ett omgivande, stillastående pumprör utan istället är fast förenade med pumpröret och kan sägas bilda partier av pumprörets vägg, vilka väggpartier sålunda är rörliga fram och åter tillsammans med skivorna 2', Bfl Skivorna 2', 3' kan exempelvis, såsom schematiskt visat i fig.2. vara styrda och axiellt rörliga i yttre stationära, endast schematiskt visade styrningar 18 resp. 19 och kopplade till en på lämpligt ej närmare visat sätt utformad drivanordning I 20, vilken kan driva de båda skivorna 2', 3 fram och åter oberoende av varandra enligt ett önskat, foreträdesvis varia- belt inställbart rörelsemönster. Den mellan de båda skivorna 2', 3' belägna och dessa med varandra förenande delen av pumpröret 1' är härvid så utformad, att den har en i beroende av avståndet mellan de båda rörliga skivorna 2', 3' variabel längd och en motsvarande variabel volym. Vid det i fig. 2 visade utföringsexemplet uppnås detta, genom att pumpröret 1' är utformat som en teleskopisk bälg. Det inses dock, att det 10 15 (n CJ OJ Un 455 164 (h även finns många andra möjliga utíormningar av det skivorna 2', 3' förenande pumpröret l', som möjliggör att pumpröret varierar sin axiella längd och i motsvarande grad sin volym vid skivornas 2', 3' inbördes pumprörelser. Det inses, att det funktionella arbetssättet hos denna utföringsform av en pump enligt uppfinningen helt överensstämmer med arbetssättet hos den i fig. l visade och i det föregående beskrivna ut- föringsformen, men att utförandet enligt fig. 2 medför mycket väsentliga praktiska fördelar beträffande drivningen av de båda skivorna 2', 3', eftersom dessa kan vara direkt mekaniskt kopplade till den utanför pumpröret anordnade drivanordningen 20.

Utföringsformen enligt fig. 2 besitter vidare en ytter- ligare väsentlig fördel, nämligen att det axiella avståndet mellan de 3' medellägen, dvs. me- båda rörliga skivornas 2', dellängden och därmed medelvolymen hos det skivorna 2', 3' förbindande pumpröret l' kan varieras. Därigenom kan volymen hos det kretslopp i vilket pumpen arbetar varieras, vilket är ett mycket viktigt önskemål, då pumpen är ansluten till blod- kretsloppet hos en patient. I detta fall önskar man nämligen kunna påverka blodtrycket i patientens blodkretslopp genom variering av kretsloppets volym. Vid användning av en pump 2 blir detta möjligt, utan att någon stillastående enligt fig.

Iesamwolym av blod erfordras, vilket däremot är fallet i sam- band med de för närvarande använda blodpumparna.

Den i fig. 3 schematiskt visade utföringsformen av en pump enligt uppfinningen skiljer sig från utföringsformen enligt fig. 2 därigenom, att pumpröret l", som förbinder de båda rörliga pumpskivorna 2', 3', är så utformat, att det kan böjas till väsentligen U-form, så att pumpskivorna 2', 3' är Lagringen och drivningen av skull belägna vid sidan av varandra. de båda pumpskivorna 2', 3' är härvid för enkelhetens ej visad, eftersom olika möjliga utformningar härav torde vara uppenbara för fackmannen med ledning av den föregående beskrivningen av utföringsformen enligt fig. 2. Utföringsformen enligt fig. 3 har samma arbetssätt och fördelar som utförings- formen enligt fig. 2 men ger större möjligheter att anpassa pumpanordningens totala yttre dimensioner till olika praktiska 10 15 20 25 30 455 164 I krav, exempelvis om pumpen enligt uppfinningen skall utformas som ett artificiellt, implanterbart hjärta.

Av det föregående inses det, att även vid en utförings- form enligt fig. l, vid vilken pumpskivorna 2, 3 är axiellt rörliga inuti och relativt ett omgivande, stationärt pumprör, kan den mellan dessa båda pumpskivors respektive rörelse- sträckor belägna delen av pumpröret l vara utformad i enlig- het med fig. 2 och fig. 3, dvs. så att dess axiella längd och därmed volym kan varieras för variation av pumpkretsloppets totala volym respektive så att det kan böjas till exempelvis U-form för anpassning av pumpanordningens totala yttre°dimen- sioner till de i det aktuella fallet föreliggande önskemålen.

Om man önskar assistera blodcirkulationen i båda krets- loppen hos en patient, kan två pumpar enligt uppfinningen an- vändas, en för vardera kretsloppet. Dessa pumpar kan därvid vara separata eller sammanbyggda till en enhet med gemensamma eller separata drivorgan. De båda pumparna kan därvid utan någon som helst svårighet anpassas till önskat flöde och tryck i respektive kretslopp.

En sådan enhet innehållande två pumpar med tillhörande drivorgan kan utan svårighet ges så små dimensioner och kommer att ha en så liten energiförbrukning, att den borde kunna vara användbar som ett artificiellt, i patienten im- planterbart hjärta.

Ehuru pumpen enligt uppfinningen i första hand utvecklats och i det föregående beskrivits för användning som en blodpump, inses det dock, att den även kan vara lämplig för pumpning av andra bilogiska vätskor, som innehåller celler eller orga- nismer som lätt kan skadas vid pumpning medelst exempelvis en rollerpump. Det inses också, att många andra konstruktiva ut- formningar av en pump enligt uppfinningen utöver de i rit- ningen visade och i det föregående beskrivna utföringsexemplen är möjliga inom uppfinningens ram.

X1

Claims (12)

455 164 Patentkrav

1. Pump för biologiska vätskor, i synnerhet blod, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar ett pumrör (1, 1'; 1“), två på avstånd från varandra såsom sett i nämnda pumprörs längdriktning anordnade skivor (2, §fi§'2', 3'), vilka väsentligen täcker pumprörets tvärsektionsarea och är axiellt rörliga fram och åter över en begränsad sträcka, i nämnda skivor anordnade backventílorgan (10, 12; ll, 13), som till- låter en vätskeströmníng genom skivorna väsentligen endast i den önskade vätsketransportens riktning, samt drivorgan (20) för förskjutning av de båda skivorna fram och åter.

2. - Pump enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att de båda skivorna (2, 3) är rörliga relativt det skivorna om- slutande, stationära pumpröret (1).

3. Pump enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att de *i da skivorna (2', 3') är fast förenade med det omgivande flln pumprörets vägg samt att den mellan de båda skivorna (l', 2') belägna delen av pumpröret (l') har en i beroende av de båda skivornas inbördes rörelse variabel längd och en i motsvarig- het därtill variabel volym.

4. H. Pump enligt något av kraven 1 - 3, k ä n n e t e c k n a d av att den mellan de båda skivorna (2, 3; 2', 3') belägna delen av pumpröret (l; l'; 1") har en variabelt inställbar medel- volym.

5. Pump enligt något av kraven 1 - H, k ä n n e t e c k n a d av att den mellan de båda skivorna (2, 3; 2', 3') belägna delen av pumpröret (1, 1“; 1") är böjlig, så att dess utsträck- ning kan varieras mellan att vara väsentligen rak och att vara väsentligen U-formad.

6. Pump enligt något av kraven 1 - 5, k ä n n e t e c k n a d av att drivorganen är anordnade för individuell förskjutning av de båda skivorna (2, 3; 2', 3') oberoende av varandra.

7. Pump enligt något av kraven 1 - 6, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda backventilorgan utgöres av genomgående öppningar (10, ll) i skivorna (2, 3; 2'; 3') försedda med fjäderbelastade ventilklaffar (12, 13).

8. G 455 164 3, Pump enligt något av kraven l - 7, k ä n n e t e c k n a d av att skivorna (2, 3) är fjäderbelastade (8, 9) i sin ena rörelseriktning.

9. Pump enligt något av kraven 1 - 8, k ä n n e t e c k n a d av att till pumprörets inloppsände (la) är ansluten en vätske- behållare (ln) med variabel volym och väsentligen utan tryck- utövande väggar.

10. Pump enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda behållare utgöres av en slangledning (lH) med flexibla, sladdriga väggar.

11. ll. Pump enligt något av kraven l - 10, k ä n n e t e c k n a di av att till pumprörets utloppsände (lb) är ansluten en vätske- behållare (l5) med variabel volym och tryckutövande väggar.

12. Pump enligt krav ll, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda behållare utgöres av en slangledning (15) med flexibla, elastiska väggar. ,>o