DE2619239A1

DE2619239A1 - Blutpumpe

Info

Publication number: DE2619239A1
Application number: DE19762619239
Authority: DE
Inventors: Victor L Poirier
Original assignee: Thermo Electron Corp
Current assignee: Thermo Fisher Scientific Inc
Priority date: 1976-01-09
Filing date: 1976-04-30
Publication date: 1977-07-21
Also published as: ATA582576A; US4104005A; JPS5286294A; GB1532066A

Description

Dipl.-Ing. K. bardehle 26 I¹I? 3

Patentanwalt
ö hünchen 22, ilerrnstr. X~j

Ullrichen, den jjO.4.76

Hein Zeichen: P 2;>24

Anmelder: Thermo electron Corporation

101 First Avenue
Waltham, i-Ia s s. 0 215 A
V. St. v. A.

Blutpumpe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Blutpumpe.

Es sind, bereits wesentliche Anstrengungen unternommen worden, um künstliche Blutpumpen zu entwickeln und zu vervollkommnen; diese Versuche haben sich auf etwa 10 Jahre erstreckt_o Die Untersuchung ist dabei sowohl auf dem Gebiet der HerζStützungseinrichtungen als auch auf dem Gebiet der vollständigen Ersatzeinheiten geführt worden. Eine bedeutende Entwicklung umfaßt eine flexible Blase, die in einem Metallegierungsgehause eingeschlossen ist. In dem Bereich zwischen der Blase und dem Gehäuse wird Gas eingeleitet, um die betreffende Blase zu veranlassen, ihren Inhalt durch ein Einweg-Auslaßventil abzugeben«, Die Ableitung dieses Gases ermöglicht der Blase, sich auszuweiten und über ein Einweg-Einlaßventil zu füllen. Die Innenseite der Blase ist mit Fasern aus einem mit Blut kompatiblen polymeren Material gefüllt, um die Ausbildung

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einer stabilen biologischen Innenfläche zwischen üem blut und ■..er Blase zu fördern, "während ues normalen itetrieDs sollten aie Innenflächen der Purnpenbl&se nicht die i'iöglicnkeit besitzen, sich aneinander zu berühren. Ein derartiger Kontakt wird durch die vorgesehenen Fasern und durch die biologische Innenfläche auf der Blasenoberfläche gestört.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Blutpumpe zu schaffen, in der die Innenflächen der Blase sicr: nicht aneinander berühren. Überdies ist der volumetrische Wirkungsgrad der Blutpumpe derart zu maximieren, daü die Gesanrtpumpenp.röße vermindert ist. Außerdem soll für eine iiinstellbarkeit der Jinlaß- und Auslaßleitungen der Pumpe sowohl vor als auch nach dem Ansciiluö gesorgt weruen, so äeii die Pumpenleistung optimiert und eine ötorung mit lebenswichtigen Organen eines Patienten vermieden sind. 3chliei31ich soll eine kompakte Anordnung erzielt werden, die so ausgelegt ist, aaij die äußere Form und überflächeneigenschaiten keine störung mit den lebenswichtigen Organen eines Patienten hervorrufen.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe erfindungsgemäii durch eine kompakte Blutpumpe, die entweder¹ für einen externen Betrieb oder für einen internen Betrieb dient, uine achssymetrische Polyurethanblase ist in einem i'itanlegierungsgehäuse eingeschlossen, welches Einlaß- und AuslaHoffnungen aufweist, die hXi den üciisonenden der betreffenden Blase vorgesehen sina. um die -iinlaiS- und Auslaßöffnungcn heruir; sind nach außen abstehende Flansche gebildet^ In den Binlaß- una Auslaß-Blutleitungen sind Metallendverbindun^sstücke untei'gebracht, die die Blasenflansche gegen das Gehäuse unter Bildung einer fluiddichten Abdichtung zu drücken imstande sind. Die Verbindungsstücke weraen durch Kupplungen in ihrer Lage festgehalten, die mit dem Gehäuse verbunden sind ο In den jdereich zwischen der Blase und dem Gehäuse rhythmisch eingeführtes

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und aus diesem Bereich herausgeführtes Gas ruft die erwünschte Pumpwirkung im Zusammenwirken mit Einweg-Ventilen hervor, die in den Einlaß- und Auslaßleitungen untergebracht sind. Um eine berührung zwischen den Blasenoberflächen zu vermeiden und um die maximale Pumpkapazität aufrecht zu erhalten, ist die Blase so geformt, daß ein wiederkehrendes Sinknickmuster mit drei Zipfeln gewährleistet ist_o Das drei Zipfel aufweisende Einknickmuster wird ferner dadurch sichergestellt, daß die Ausübung eines Drehmoments auf die Blase während oder nach dem Einbau vermieden ist. Erreicht wird dies durch Teflonscheiben oder -ringe, die zwischen den Verbindungsstücken und den Gehäusekupplungen und zwischen den Verbindungsstücken und den Blasenflanschen untergebracht sind.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einer Schnittansicht eine bevorzugte Ausführungsform der Blutpumpe gemäß der Erfindung. Fig. 2 zeigt eine Stirnansicht der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsfora unter Weglassung bestimmter Einzelteile. Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Blutpumpe gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine Blutpumpe 10 gezeigt, die eine flexible Blase 12 aus Polyurethan enthält und die achssymmetriseh um eine mit A bezeichnete Längsachse ausgebildet ist. Die Blase ist in einem stabilen Gehäuse 14 aus einer Titanlegierung eingeschlossen» Dieses Gehäuse 14 besitzt eine Form, die generell der Form der Blase entspricht. Die Blase und das Gehäuse weisen zueinander passende Einlaßöffnungen 16 bzw. 18 und zueinander passende Auslaßöffnungen 20 bzw. .22 auf. Den Öffnungen 16 und 20 der Blase 12 sind Umfangslippen oder -flanschen 17 zugeordnet, welche Oberflächen 21 begrenzen, die an die Einlaß- und Auslaßöffnungen des Gehäuses 14

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angepaßt sind. Die Einlaß- und Auslaßöffnungen sind einem Einlaß-Verbindungsstück 24 bzw. einem Auslaß-Verbindungsstück 26 zugehörig. Diese Verbindungsstücke sind gleich; sie verlaufen von einer Stelle im Innern der Blase 12 durch die zugehörige Öffnung 16 oder 20 zu einer Stelle außerhalb des Gehäuses 14 hin. Jedes Verbindungsstück ist von einem Ringansatz 28 umgeben, dem Dichtungen oder Ringe 30 und 32 zugehörig sein können. Die Blase 12, das Gehäuse 14 und die Verbindungsstücke 24 und 26 werden in zusammengebauter Beziehung durch zwei Kupplungsteile 34 gehalten, die an den ringförmigen Ansätzen an den Verbindungsstücken 24 und 26 und an gegenüberliegenden Endteilen des Gehäuses 14 anliegen. Das Gehäuse 14 ist ferner mit einer öffnung 38 versehen, die für den Anschluß an einer pneumatischen Druckleitung 40 dient, über die Betätigungsimpulse der Blutpumpe zugeführt werden, wie dies nachstehend noch erläutert werden wird.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 1 und bestimmte Bauteile und Elemente ihrer Bauteile und Elemente werden nunmehr weiter ins einzelne gehend erläutert, so daß die Ziele bzw. Wirkungen und Vorteile der hier beschriebenen Erfindung vollständiger verständlich werden.

Die Blutpumpe 10, die symmetrisch um die Achse A verläuft, ist außerdem symmetrisch um eine Ebene D gebaut, die rechtwinklig zu der Achse A verläuft und die diese Achse A derart schneidet, daß sie durch die Blase und das Gehäuse in der Mitte zwischen dessen Einlaß- und Auslaßenden verläuft. Die Blase 12 ist so ausgebildet, daß sie eine gleichmäßige Wanddicke besitzt; sie besteht aus einem geeigneten biokompatiblen Material. Derartige Materialien sind geradlinig segmentierte Polyurethanstoffe, die unter den Namen Biomer und Lycra erhältlich sind. Das Lycra-Material wird von der Firma E.I. duPont deNemours and Company, Wilmington, Delaware,

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hergestellt undo vertrieben. Das Biomer-Material wird von der Firma Sthicon, Inc», U. 3* Raute 22, Somerville, New Jersey, hergestellt und vertrieben. Die Materialien Lycra und Biomer werden unter verschiedenen biokompatiblen Materialien bevorzugt verwendet, die derzeit wegen ihrer überlegenen Dauerhaftigkeit erhältlich sind (z.B. Materialien, die mit menschlichen biologischen Systemen kompatibel sind)_o Materialien, wie Lycra und Biomer, führen ihrerseits ohne weiteres zu Tauchformungsprozessen. Wenn die Blase - wie in der hier beschriebenen Ausführungsform - eine gleichmäßige Wanddicke besitzt, ist die Bildung einer Tauchform in höchstem Maße wünschenswert. Die Ausrichtung des Flansches unter einem Winkel, der wesentlich kleiner ist als 90° und der vorzugsweise im Bereich von 0° bis 45° liegt, erleichtert den Formungsprozess. Die inneren, mit Blut in Berührung kommenden Oberflächen der Blase sowie die übrigen, mit Blut in Berührung kommenden Oberflächen innerhalb der Pumpe 10 sind mit einer Dacron-Menge überzogen, die dem Blut ermöglicht, eine zusammenhängende Auskleidungsschicht zu bilden, die diese Oberflächen für einen verlängerten Kontakt mit dem Blut anpaßt, ohne eine Blutbeschädigung hervorzurufen.

Vorzugsweise berührt der nach innen ragende Teil des jeweiligen Verbindungsstückes 24 oder 26 nicht die Oberfläche der Blase; eine Ausnahme hiervon bildet jedoch der Umstand, daß das betreffende Verbindungsstück derart in Abstand vorgesehen sein kann, daß es die Endteile der auf die Innenfläche der Blase aufgebrachten Materialmenge berührt.

Die oben beschriebene Blase 12 weist eine Steifheitssymmetrie sowie eine geometrische Symmetrie um die Achse A und um die Ebene B herum auf. Dies bedeutet, daß äquidistante Punkte auf der Blasenwand von der Ebene B aus nahezu gleiche Steifheitswerte oder den gleichen Zusammenknickungswiderstand aufweisen.

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Diese Steifheitssymmetrie ruft ein sich wiederholendes Einknickmuster mit drei Zipfeln hervor, wie es in Fig. 2 gezeigt und weiter unten im einzelnen beschrieben ist.

Wie aus Fig. 1 und 2 ersehen werden kann, enthält die Blase einen mittleren zylindrischen Teil 42 zwischen Zonen 44 mit allmählich kleiner werdendem Durchmesser, so daß die Einlaßöffnung 16 und die Auslaßöffnung 20 geringere Durchmesser besitzen als der mittlere Teil 42 der Blase. Die Flansche 17 stehen von Bereichen neben den Öffnungen 16 und 20/und bilden Anschlußteile der Blase 12; sie dienen zur Bildung von Abdichtungsoberflächen zwischen der Blase 12 und dem Gehäuse 14 sowie zwischen der Blase und den Verbindungsstücken 24 und 26. Die Flansche verlaufen von den Öffnungen 16 und 20 unter Winkeln von etwa 45° bezogen auf die Achse A nach außen. Während die Winkelanordnung von 45° nicht kritisch ist, ist es vorteilhaft, daß der Winkel wesentlich größer als 0° und kleiner als 90° in bezug auf die Achse ist. Eine winkelnäßige Anordnung über 0° erleichtert den Zusammenbau und die Bildung einer wirksamen Abdichtung„ Außerdem erleichtert ein Flansch, der unter einem Winkel von weniger als 90 divergierend verläuft, die anfängliche Bildung der Blase 12 durch einen Tauchformungsprozess.

Das Gehäuse 14, welches die Blase 12 aufzunehmen vermag, besitzt eine sehr eng an die Blasenform angepaßte Form, ohne tatsächlich die Blasenwand zu berühren. Die Außenfläche des Gehäuses stellt eine durchgehende und glatte Oberfläche ohne irgendeinen Vorsprung oder eine abrupte Konturenänderung dar, die zur Komplizierung des Aufbewahrens der Pumpe innerhalb eines Patientenkörpers führen würde. Jedes Ende des Gehäuses ist mit einem Ausnehmungsbereich 46 und mit Gewindeteilen 48 versehen. Die Kupplungen 34 sind mit Innengewinde 50 versehen, welches zu den Gewindeteilen 48 auf dem Gehäuse 14 paßt. Die

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Außenflächen der Kupplungen sind so geformt, daß sie zu den Außenflächen des Gehäuses 14 derart ausgerichtet sind,, daß eine einzige glatte durchgehende Außenfläche gebildet ist, wenn die Pumpe 10 vollständig zusammengebaut ist. Die Öffnung in der jeweiligen Kupplung 34 ist so bemessen, daß sie das zugehörige Verbindungsglied 24 oder 26 aufnimmt und einen Zwischenraum zwischen diesem Verbindungsglied und der Kupplung im zusammengebauten Zustand beläßt. Jede Öffnung 52 ist an ihrem inneren Ende von einer Ringfläche 54 umgeben, die zu einer entsprechenden Oberfläche 56 an dem Verbindungsgliedansatz 28 hinzeigt. Die Außenseite des Jeweiligen Verbindungsstückansatzes 28 bildet eine Oberfläche 58, die zu einer Oberfläche der Blase 14 hinneigt. Sin Ring 32 ist zwischen dem Jeweiligen Oberflächenpaar 54 und 56 angeordnet. Zwischen der jeweiligen Oberfläche 58 und der Außenfläche 21 ist ein Ring 32 mit dreieckförmigem Querschnitt angeordnet. Die dreieckförmige Querschnittskonfiguration des Ringes 30 ist so gewählt, daß sie mit der nach außen divergierend verlaufenden Kontur des zugehörigen Flansches 17 und der entsprechenden Oberfläche des Gehäuses 14 übereinstimmt.

Im zusammengebauten Zustand üben die Kupplungen 34 einen axialen Druck auf die Verbindungsglieder bzw. Verbindungsstücke 24 und 26 aus, und zwar über die Oberfläche 54 an den Kupplungen. Der axiale Druck ruft fluiddichte Abdichtungen an den Ringen 30 zwischen dem jeweiligen Blasenflansch 17 und dessen zugehörigen Verbindungsglied 24 oder 26 und außerdem zwischen dem jeweiligen Flansch 17 und dessen zugehörigen öffnungen 18 oder 22 in dem Gehäuse 14 hervor. Die Ringe 30 und 32 bestehen aus einem Material mit einem sehr niedrigen Reibungskoeffizienten, wie aus Polytetrafluoräthylen, das die Verbindungsglieder unbehindert in bezug auf die Blase 12 und die zugehörige Kupplungen 34 drehen läßt. Dabei ist kein

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Kontakt zwischen der Blase und den Kupplungen oder den Verbindungsgliedern vorhanden; eine Ausnahme hiervon bilden jedoch die eine geringe Reibung hervorrufenden Ringe_o Das Einlaß-Verbindungsstück bzw. -Verbindungsglied 24 ist mit der iiinlaßleitung 60 versehen, und in entsprechender Weise ist das Auslaß-Verbindungsglied 26 mit einer Auslaßleitung 62 versehen. Innerhalb der Leitungen 60 und 62 sind ein Einlaßventil 64 bzw. ein Auslaßventil 66 vorgesehen. Die Ventile 64 und 66 sind als herkömmliche Neigungs-Scheibenventile dargestellt, obwohl sie durch andere Typen gebildet sein können, wie durch axial bewegbare Scheibenventile oder durch Gewebeventile, und zwar durch Xenograph-Schweineklappen. In jedem Falle ist das verwendete Ventil in höchst wünschenswerter Weise zu den Innenteilen des Verbindungsgliedes derart positioniert, daß die gesamte Länge von Ende zu Ende der Blutpumpe 10 auf einen minimalen Wert gehalten ist. Der Durchmesser der Einlaß- und Auslaßleitungen 60 und 62 ist wesentlich geringer als der maximale Durchmesser des entsprechenden Einlasses 16 und des entsprechenden Auslasses 20. Das innere Ende der Verbindungsglieder besitzt eine zugespitzt laufende Fläche 68, um eine Fortsetzung der Kontur der Innenfläche der Blase 12 zu bilden. Die Fläche 68 bringt einen glatten Übergang zwischen den Leitungen 60 und 62 und der Blase 12 mit sich. Auf diese Weise ist das Auftreten einer unerwünschten Turbulenz in dem Blut auf einen minimalen Wert herabgesetzt, und generell ist das Auftreten eines wünschenswerten Strömungsmusters gefördert.

Nunmehr wird die Arbeitsweise der Anordnung in Verbindung mit Figuren 1 und 2 erläutert. Die in Fig. 1 dargestellte Stellung ist diejenige Stellung, in der die Blase voll ausgeweitet und mit Blut gefüllt ist. In Fig. 2 ist eine Stirnansicht der Anordnung gemäß Fig. 1 gezeigt. Dabei sind das Verbindungsstück und die Kupplung entfernt worden, um das oben erwähnte Einknickmuster mit den drei Zipfeln zu veranschaulichen.

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Mn zeitlich bestimmter Druckimpuls wird über die öffnung an den Zwischenraum innerhalb des Gehäuses zwischen der Innenoberfläche der Gehäusewand und der Außenoberflache der Blase abgegeben. Dieser Impuls kann in irgendeiner geeigneten Weise bereitgestellt werden. Wenn der die Blase 12 umgebende Druck den Pumpenauslaßdruck übersteigt, der im Betrieb der Arteriendruck ist, knickt die Blase in dem drei Zipfel besitzenden Küster gemäß Fig. 2 zusammen. Das Drei-Zipfel-Sinknickmuster führt zur Maximierung der volumetrisehen Verdrängung aus der Blase; das betreffende Sinknickmuster ist derart steuerbar, daß die Innenflächen der Blase sich während des Binknickens an keinem Punkt berühren. Sine Berührung zwischen irgendeinem Teil der Innenflächen der Blase würde nämlich die auf die betreffende Oberfläche aufgebrachte Materialmenge und die darauf gebildete zusammenhängende Schicht zerstören. Die Ventile 64 und 66 arbeiten als Einweg-Rückschlagventile, so daß auf das Zusammenknicken der Blase 12 hin der Inhalt der betreffenden Blase durch das Ventil 66 ausgestoßen wird. Das Ventil 64 verbleibt im geschlossenen Zustand. Auf die Beendigung des Druckimpulses hin sinkt der Druck in der Blase 12 ab, und der Arteriendruck schließt das Ventil 66. Der Pumpeneinlaßdruck öffnet das Ventil 66 und ruft eine Blutströmung in die Blase hervor. Die in die Blase erfolgende Blutströmung füllt die betreffende Blase und weitet sie bis zu der in Fig. 1 gezeigten Stellung aus. Damit wird der Zyklus wiederholt. Wenn die Pumpe als Stützungseinrichtung für die linke Herzkammer benutzt wird, ist der Pumpeneinlaßdruck etwa der Druck der linken Herzkammer.

Die Ringe 30 und 32 erfüllen wichtige Funktionen zusätzlich zu der oben erwähnten Dichtungsfunktion. Beim Einbau der Anordnung, der gewöhnlich während einer Operation erfolgt und der mit Sorgfalt und in Eile erfolgen muß, werden die Verbindungsstücke mit den darauf angebrachten Ringen 30 und 28

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in die in der Blase 12 befindlichen Öffnungen derart eingeführt, dax3 die Hypotenusen eines rechtwinkligen Dreiecks bildenden Oberflächen der Ringe 30 an den divergierenden Innenflächen 21 des Flansches 17 an den Anschlußenden der Blase 12 anliegen. Sodann wird eine Kupplung 34 über das jeweilige Verbindungsglied geführt und in das Gehäuse 14 eingeschraubt. Die Drehbewegung der Kupplungen fülirt zur Übertragung über die Verbindungsglieder auf die Blase. Wenn die betreffende Übertragung auftritt, wird sich die Blase verdrehen und nicht in einem optimalen Einknickmuster einknicken. Eine geringe Verdrehung stört dabei das Einknickmuster, und ein starkes Verdrehen der Blase kann zu einem vorzeitigen Ausfall der Anordnung führen. Da die Ringe 30 und 32 einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten besitzen und da sich die Kupplungen 34 mit Ausnahme des Bereichs der Ringe 28 nicht in Kontakt mit den Verbindungsgliedern 24 und 26 befinden, sind die sich drehenden Berührungsflächen wirksam geschmiert, und Drehkräfte werden auf die Blase 12 nicht übertragen. Nach dem Einbau der Blutpumpe 10 kann es erforderlich sein, die Drehlage entweder einer oder beider Verbindungsglieder 24 und 26 einzustellen. Die Verbindungsglieder sind mit (nicht gezeigten) Blutleitungen verbunden, die in Übereinstimmung mit der Anatomie des einzelnen Patienten positioniert sein müssen. In entsprechender Weise muß die Blutpumpe 10 unter Berücksichtigung der Winkel positioniert sein, unter denen die Blutleitungen ankommen. Aus derartigen Gründen ist die Fähigkeit erforderlich, die Verbindungsglieder nach dem Einbau drehen zu können, ohne daß sich die Kupplungen lösen oder auf die Blase ein Drehmoment ausüben. Die Ringe 32 wirken in der Weise, daß sie eine relative Drehung zwischen den Kupplungen 34 und den Verbindungsgliedern 26 und 24 zulassen, wie dies zuvor beschrieben worden ist. In entsprechender Weise sind die Ringe 30 zwischen den Verbindungsgliedern und der Blase derart positioniert, daß den Verbindungsgliedern ermöglicht

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ist, sich ohne Übertragung eines unerwünschten Drehmoments auf die Blase zu drehen. Dabei ist zwischen den Verbindungsgliedern und der Blase mit Ausnahme des Bereichs der Ringe kein Kontakt vorhanden.

v/eitere Aus führung s form der Blutpumpe gemäß der Erfindung ist in Fig. 3 gezeigt. Viele Teile der Anordnung gemäß Fig. sind, obwohl sie nicht mit jenen in Fig. 1 und 2 identisch sind, ähnlich oder analog hinsichtlich des Aufbaus und der Funktion. Diejenigen Teile der in Fig. 3 dargestellten Anordnung, die jenen der in Fig. 1 und 2 dargestellten Anordnung ähnlich oder analog sind, sind mit Bezugszeichen bezeichnet, wie sie in Fig. 1 und 2 verwendet \vorden sind, wobei zuzüglich jeweils 100 hinzugefügt ist.

Die Pumpe 110 enthält eine flexible Blase 112, die innerhalb eines Gehäuses 114 angeordnet ist, welches im wesentlichen eine entsprechende Form besitzt. Dabei ist ein Zwischenraum zwischen dem Gehäuse und der Blase gebildet. Pneumatische Impulse bzw. Druckimpulse , die durch einen Einlaß 140 abgegeben werden, rufen ein drei Zipfel aufv/eisendes Einknickmuster in der Blase 112 hervor. Die Blase und die Pumpe sind gemeinsam an den Einlaß- und Auslaßenden durch Verbindungsglieder 124 bzw. 126 in Verbindung mit Kupplungen 132 und angeordnet. An dem Einlaßende ist das Verbindungsglied zwischen dem Flansch 117 der Blase 112 und der Kupplung 134 angeordnet. Die Kupplung 134 ist auf das Gehäuse derart aufgeschraubt, daß ein axialer Druck auf das Verbindungsglied 124 ausgeübt und eine Dichtung am Einlaß der Blase 112 gebildet ist. Die Berührung der Blase mit dem Gehäuse ruft eine fluiddichte Abdichtung hervor. Der auf die Blase durch das Verbindungsglied ausgeübte Druck ruft eine zweite fluiddichte Abdichtung hervor. Zwischen dem Verbindungsglied bzw. Verbindungsstück und der Kupplung und außerdem zwischen dem Verbindungsstück und der Blase sind eine geringe Reibung besitzende Ringe

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und 132 angeordnet, die dazu dienen, eine Drehbewegung des Verbindungsstücks während und nach dem Einbau zuzulassen. An dem Auslaßende zeigt das Verbindungsstück 126 einen zweiteiligen Aufbau; ein Teil 102 befindet sich neben der Blase, und in Stromabwärtsrichtung befindet sich ein Teil 204. Die beiden Teile 202 und 204 werden durch eine Kupplung 136 zusammengehalten. Das Teil 202 des Verbindungsstücks 26 liegt durch ein Gewinde an dem Gehäuse 114 an. Auf diese Weise ist die Bildung der erforderlichen üuiddichten Abdichtungen um den Flansch 117 der Blase 112 herum unterstützt. Die eine geringe Reibung besitzenden Ringe 130 und 132 sind zwischen den Teilen 202 und 204 bzw. zwischen dem Teil 204 und der Kupplung 136 vorgesehen. Sin weiterer Ring 206 geringer Reibung ist zwischen dem Plansch 117 und dem Teil 202 vorgesehen; er gestattet den Einbau des Auslaßendes der Blutpumpe 110, ohne in der Blase eine Verdrehung hervorzurufen.

Die Pumpe 110 ist mit einer Einlaßventileinrichtung 164 und mit einer Auslaßventileinrichtung 166 versehen. Jede Ventileinrichtung umfaßt ein unbehindert hin- und herbewegbares Ventilelement 208, das durch Klauen 210 in seiner Lage festgehalten ist. Die volumetrische Strömungsfläche durch eine Einlaßleitung 212 und durch eine Auslaßleitung 214 muß durchgehend weitgehend konstant gehalten werden. Dies bedeutet, daß die ringförmige Strömungsfläche, die die Ventilelemente 208 umgibt, weitgehend gleich der Strömungsfläche in den Leitungen 212 und 214 sein muß. Zusätzlich zu einer solchen Formgebung, daß die notwendige Strömungsfläche bereitgestellt wird, ist die Leitung 214 in dem Verbindungsstück 124 so geformt, daß eine Approximations-Verlängerung der Kontur gebildet ist, die in benachbarten Bereichen der Blase 112 auftritt. In entsprechender Weise wirkt das Einlaßende 226 des Teiles 202, welches das Auslaßventilelement 208 umgibt, als Fortsetzung des kurzen Halses der Blase 112. Der betreffende Halsteil der Blase ist

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durch den Teil 216 gebildet, uer durch die Teile 202 und gebildete zwiebelxörmige Durchgang ermöglicht einen glatten otrömungsübergang von der Ventileinrichtung 166 zu der Ausläßseite 214.

Wie durch Bezugnahme auf Fig. 3 ersehen v/erden kann, erfordert der oben beschriebene Aufbau, daß das Einlaßende der Blase 112 im Durchmesser wesentlich größer ist als das Auslaßende. Demgemäß ist die Blase 112 abweichend von der Blase 12 gemäß Fig. 1 in geometrischer Hinsicht nicht um irgendeine Ebene symmetrisch, die rechtwinklig zu der Längsachse X verläuft. Ss hat sich jedoch herausgestellt, daß das beste und zuverlässigste Sinknickmuster mit drei Zipfeln dann erzielt wird, wenn die Blase 112 eine weitgehend gleichmäßige Steifigkeit um eine Ebene Y besitzt, die rechtwinklig zu der Achse X verläuft und die die Blase 112 weitgehend in der Mitte ihres vergrößerten Hittelbereichs 143 schneidet. Die Symmetrie der Steifheit der Blase 112 um die Ebene Y wird annähernd dadurch erreicht, daß ein verdickter Bereich 216 neben dem Ausgangsende der Blase vorgesehen ist. Der verdickte Bereich ist in der Blasenwand gebildet, und zwar beginnend an einer Stelle neben dem Auslaßende, welches etwa dem minimalen Innendurchmesser am Einlaßende entspricht. Von diesem Punkt aus zu der Auslaßöffnung der Blase 112 hin fortschreitend nimmt die Wanddicke allmählich zu, bis der Innendurchmesser der Jlase etwa gleich dem minimalen Innendurchmesser der Auslaßleitung 114 ist. Geht man weiter zu der Auslaßöffnung, so kann

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die Wanddicke in gewissem Ausmaß verringert werden./sollte jedoch eine hinreichende Dicke erhalten bleiben, um eine nennenswerte Festigkeit im Vergleich zu dem mittleren Bereich 143 der Blase zu erhalten. Das Ergebnis ist ein von der Wand der Blase 112 aus nach innen sich wölbender zusammenhängender Ring, wodurch ein Maß an Steifigkeit erzielt wird. Dieser zusammenhängende Ring ist gekennzeichnet durch eine glatte

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Innenfläche, wodurch die erwünschten Strömungsmuster innerhalb der Blase erzielt werden. Das ilinlaßende der Blase 112 kann unter Bildung einer stabilen Hülse 118 etwas versteift sein, welche das Verbindungsglied 124 umgibt. Auf diese Weise erhält man eine Blase, die eine weitgehend gleichmäßige Steifigkeit an äquidistanten Stellen von der Ebene Y aus besitzt. Dies bedeutet, daß zwischen einer Stelle an dem mit bezeichneten Einlaßende und einer entsprechenden Stelle an dem mit 222 bezeichneten Auslaßende eine Steifigkeitssymmetrie vorhanden ist. Die Bereiche der Blase 112 außerhalb des Raumes zwischen den Zonen 220 und 222 besitzen eine nennenswerte Steifigkeit; sie setzen einarAusbiegung einen Widerstand in einem solchen Ausmaß entgegen, daß das Dinknickniuster, das in der in Fig. 1 gezeigten Blase erzielt v/ird, weitgehend angenähert erreicht ist. Die Drei-Zipfel-Einknickung tritt zwischen den Stellen 220 und 222 auf.

Die Einlaßventileinrichtung 164 und die Auslaöventileinrichtung 166 arbeiten weitgehend in gleicher v/eise. Ihre Unterschiede sind so, daß die betreffenden Ventileinrichtungen an ihren jeweiligen Ort in der Gesamtpumpenanordnung angepaßt sind. Jedem Ventilelement 2OS ist ein Ventilsitz 209 zugehörig, 'wenn der die Blase 112 umgebende Bereich eine Druckverminderung erfährt, ist der in der Auslassleitung 21A¹ herrschende Arteriendruck höher als der Druck in der Blase 112. Dadurch stößt die Ventileinrichtung an ihrem Ventilsitz 209 an. Der Herzkammerdruck in der Einlaßleitung 212, der ebenfalls höher ist als der Druck in der Blase 212, führt die Scheibe 208 der Einlaßventileinrichtung 164 von ihrem Sitz 209 weg und gegen das Ende der zugehörigen Klauen 210. Auf diese Weise ist eine Strömung zu der Blase hin freigegeben. Auf die Ausübung eines Druckimpulses auf den Zwischenraum zwischen der Blase 112 und dem Gehäuse 114 übersteigt der Druck innerhalb der Blase den Herzkammerdruck. Die Scheibe 206 der Pumpen-

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einrichtung 164 stößt gegen ihren zugehörigen Sitz 209 und versperrt den Bluteintritt in die Blase 112. Wenn danach der Druck in der Blase 112 den Arteriendruck übersteigt, wird die Scheibe 208 des Ventils 166 aus ihrem Sitz 209. heraus-und in eine Stellung am Ende der zugehörigen Klauen 210 hingeführt. Wenn die Blase 112 zusammenknickt, wird Blut durch das Ventil 166 zu der Auslaßleitung 214 hin geführt.

Durch die Erfindung ist also eine kompakte Blutpumpe geschaffen, die eine in einem stabilen Metallgehäuse untergebrachte flexible Blase aufweist. Zwischen die Blase und das Gehäuse abgegebene Druckimpulse rufen eine Pumo^wirkung in Verbindung mit zugehörigen Einlaß- und Auslaßventilen hervor. Die Blase ist so geformt bzw. ausgebildet, daß eine Steifheitseigenschaft erzielt wird, die ein wiederholt auftretendes Einknickmuster mit drei Zipfeln während der Pumpwirkung hervorruft. Den Einlaß- und ■ Auslaßdurchgängen der Blase sind abnehmbare dichte, drehbare Fluidleitungen zugehörig, die sich in fluiddichter Beziehung zu der Blase befinden. Die Leitungen sind ohne Übertragung eines Drehmoments auf die flexible Blase anbringbar und drehbar.

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Claims

Patentansprüche

ί1.j Blutpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß eine flexible, achssymmetrische Blase (12) mit einem mittleren Bereich und mit Endbereichen vorgesehen ist, daß der mittlere Bereich der Blase (12) einen größeren Durchmesser besitzt als die genannten Endbereiche, dai3 die Blase (12) an äquidistanten Stellen von einer Ebene (B)Y) aus, die rechtwinklig zur Symmetrieachse (A, X) und nahezu in der Mitte des genannten mittleren Bereichs der Blase (12) liegt, weitgehend gleiche Steifigkeit besitzt, daß die Blase (12) kreisförmige Öffnungen von weitgehend gleicher Größe am jeweiligen Ende aufweist, daß jede der genannten öffnungen von einer Umfangseinrichtung (34) umgeben ist, daß die Blase (12) von einem stabilen Gehäuse (14) umschlossen ist, daß in dem Gehäuse (14) Öffnungen vorhanden sind, die mit den Blasen-öffnungen derart zusammenfallen, daß eine Dichtungsanlage an den genannten Umfangseinrichtungen jeweils gebildet ist, daß in dem Gehäuse (14) eine dritte öffnung (38) gebildet ist, die zur Einführung eines Druckgases in den Bereich zwischen der Blase (12) und dem Gehäuse (14) dient, daß zwei End-Verbindungsglieder (24,26) vorgesehen sind, die Durchgänge für die Zuleitung bzv/. Ableitung von Blut zu bzw. von der Blase (12) aufweisen, daß ein Verbindungsglied (24, 26) an jeder der Blasen-Öffnungen zur Dichtungsanlage an der zugehörigen Umfangseinrichtung (34) angeordnet ist und daß Einrichtungen (30, 32, 50) vorgesehen sind, die das jeweilige Verbindungsglied (24, 26) in Dichtungsanlage an der entsprechenden Umfangseinrichtung (34) und die jeweilige Umfangseinrichtung (34) in Dichtungsanlage an dem Gehäuse (14) halten.

2. Blutpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ringe (32) vorgesehen sind, die einen Reibungskoeffizienten besitzen, der erheblich geringer ist als der des Verbindungsgliedes (24; 26) oder der Umfangsein-

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richtung; (34), unc. daJ ein Ring (32) zwischen dem jeweiligen Verbindungsglied (24, 26) und der zugehörigen Umfangs einrichtung (34) zur Herabsetzung der Reibung zwischen dem Verbindungsglied (24, 26) und der Umfangsei nrichtung (34) eingefügt ist.

3. Blutpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, da3 jedes Verbindungsglied (24, 26) eine ringförmige Oberfläche aufweist, die außerhalb der Blase (12) liegt und die von dieser Blase (12) wegzeigt, und dai3 eine Halleinrichtung (34) zwei Kupplungen umfaßt, die lösbar en dem Gehäuse (14) angebracht sind und die jeweils an einer der ringförmigen Oberflächen in Anlege bringbar sind.

4. Blutpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, da3 ein zweites Paar von Ringen (30) vorgesehen ist, die einen Reibungskoeffizienten besitzen, der wesentlich niedriger ist als der der Kupplungen oder der genannten ringförmigen Oberflächen, und da.8 ein Ring (30) zwischen der jeweiligen Kupplung (34) und der entsprechenden ringförmigen Oberfläche angeordnet ist.

5- Blutpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dai3 Blutabgabeleitungen vorgesehen sind, die Blut zu bzw. von den Verbindungsgliedern (24, 26) leiten und die Innenquerschnittsflachen besitzen, welche verschieden, sind von der Querschnittsfläche der kreisförmigen Öffnungen, und daß jedes Verbindungsglied (24, 26) eine Rohrleitung umfaßt, die einen allmählich sich ändernden Querschnittsbereich besitzt, derart, daß eine Ubergangsverbindung zwischen den Blutabgabeleitungeni und der Blase (12) vorhanden ist.

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b. blutpumpe nach ;-2iG-:rucn ^ej, dadurch gekennzeichne 'c, daß .••.-invregverrciie (64, 66) vorgesehen ^ind, die je .eilrs in den lichrleitungen nahe der .ijhun^en der Blase {\kj angeordnet sine.

7. Blutpumpe luxh Ancpruch 1, uc: durch ^ekennseichnet, dai3 die Blase (12) naaezu geonetrisch symmetrisch um die genannte JJb ene (xj) angeordnet ist, die vej.t&enend in der i-iitte des genannten wittleren Bereichs liegt.

b. ulutpumpe nach ^nspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ύ.^¹ die i,büne (.·>.; in der J itte de^ genennten r.'jittlcrcn Lereicho die 3ymmetriecchse (ui) der gcn-.nnten Jlane (H^) rη einer von der i-.itxc verschiedeneii otcllo cchneidet una daß die Blase (112) eine einzige wand von nicutsyrniaetrischer i/icke um die betreffende ,Jbene (ϊ) herum enthält, v.'ubei u. ie bo Ore ff ende \;and eine solcne i?'oriri besitzt, daß eine Wh die betreffende übene (Y) liegenoe öteiiigkeitecyiöiaetrie erzielt ic· L.

9. jülutpumpe nach Anspruch b, dadurch gekennzeichnet, daß die Blase (112) einen mittleren Bereich mit einer nahezu gleicinaäßigen '.vanaaicke, einen ersten Bereich, der eine erote uffnung begrenzt, einen zweiten -Jnoberoich, der eine· zweite uffnung Degrenzt, die im Durchmesser kleiner ist als die erste öffnung, und einrichtungen umfaßt, die zumindest einen ringförmigen '!'eil (216) der ϊκηά in dem zv/eiten ündbereich mit einer Dickenabmessung festlegen, die größer ist als die "Jicken&baiessung in dem mittleren Bereich.

10. Blutpumpe n-ich Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiger l'eil der »-and des ersten Irndbereiches ■..ic einer Ldckenabmessung gebildet ifcit, die größer ist

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Ή.

als die Dick ens. bnie 3 sung in dec· mittleren uereich.

11. ijlutpuupe, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, ociauroii gekennzeichnet, da;j eine flexible, achssyrnmetri- -ο·> Jlase (12, 112.j vorgesehen ist, daß die betreffende Dl £ ne kx'ei3f^;iriTii£e ■ i'.Cnungen vor? neue au gleicher GröiSn in ihreri jeweiligen, ,nee aufweist, de j dia ge nc unten . _.'- '-UIi₀CiI rcioi'tv.'inlcli^ zur ..-".ciisü (^) der Blase (12) auc-„cric^tit _lnd, daß die jeweilige Öffnung von einci- υΐι- -■c--3i^-_i^iiGC'ieinrichtun^ um^ocen iot, da:; cie Ll'-se (12· 112) von cΙ/:'.-u stßbilon Gehäuse (14; 114) umschlossen ist, daß in coir. Genaues eine Lfinung gebildet ist, die mit der jei/eiii^Gn -Jl::.cenörinun^: derart zusanmienfällt, daß die Je- v'cili'je i^'l&nscheinrichtung dichtenc um ihrexi ^"ess.mten Un'.f-^rJns snlie^t, de Ά in dem Gehäuse eine dritte Öffnung (40; 140) gebildet ice, die zur Einführung eines unter Druck, stellenden Gf-. se ζ in den !Bereich zwischen der Blase (12) uno den; Gehäuse (14) dient, dai3 zwei ringförmige ^ndver-"jindungsjjlieder (24, 26) vorgesehen sind, die Durchgänge für cie Durchleitung von Blut zu bzv. von|der Blase (12) f-ufv/cison, de·? jevieil? ein Verbindungsglied (24, 26) &n jeder eier jJl&s^nöifnungen angeordnet ist und zu der deren gesamten Umfang umgebenden Flanscheinrichtung p&_.t, la.:, %v/ei ilinge (32) vorgesehen sind, die jeweils zv/ischen einem Vorbindungsglied und einer Flenscheinrichtung zur Dichtungsanlage des Verbindungsgliedes an der Flanscheinrichtung angeordnet sind, dai3 die betreffenden Hinge einen iieibungskoeffizienten besitzen, der wesentlich geringer ist als der des jeweiligen Verbindungsgliedes und der Planscheinrichtung, und da3 Ηε.1 te einrichtungen (34) vorgesehen sind, die die Verbindungsglieder in DichtungcbeZiehung an den entsprechenden Flanscheinrichtungen und die betreffenden Flanscheinrichtungen in Dichtungsanlagen an dem Gehäuse (12) halten.

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12. Blutpumpe, insbesondere nach einem aer Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daj eine flexible, achssymmetrische Blase (12, 112) vorgesehen ist, die in ihrem mittleren .Bereich einen größeren Durchmesser als an ihren Luden besitzt, die ferner kreisförmige öffnungen von nahezu gleicher Größe an ihrem jeweiligen laide aufweist, daß die betreffenden uffnungen rechtwinklig zur Achse der Blase ausgerichtet sind, da3 um .jede der genannten Öffnungen Umfangsflanscheinrichtungen vorgesehen sind, daß die Blase von einem stabilen Genäuse umschlossen ist, daß in dem Gehäuse (14; 114) Einrichtungen vorgesehen sind, die eine kreisförmige öffnung bilden, welche mit jeder der Blasenöffnungen derart zusammenfällt, daß die jeweilige Flanscheinrichtung dichtend um den gesamten Blasonumfang anliegt, da3 in dem Gehäuse eine dritte öffnung für die -eiinführung eines unter Druck stehenden Gases in den Bereich zwischen der Blase und dem Gehäuse vorgesehen ist, daß stabile kreisförmige End-Verbindungsglieder (24, 26) vorgesehen sind, die jeweils einen Blutdurchleitungsdurchgang zur Durchleitung von Blut zu bzw. von der Blase aufweisen, daß jeweils ein Verbindungsglied (24; 26) an der jeweiligen Blasenöffnung angeordnet ist und zu der deren gesamten Umfang umgebenden Flanscheinrichtung paßt, daß eine Blutabgabeeinrichtung in Fluidverbindung mit dem jeweiligen Verbindungsglied (24, 26) steht, welches einen Innenquerschnitt besitzt, der verschieden ist von dem Querschnitt der kreisförmigen Offnungen, daß der Durchgang in dem jeweiligen Verbindungsglied eine Rohrleitung bildet, deren Guerschnittsbereich sich zwischen der entsprechenden kreisförmigen Öffnung und der Blutabgabeeinrichtung allmählich ändert, und daß Halteeinrichtungen (34) vorgesehen sind, die das jeweilige Verbindungsglied (24, 26) in Dichtungsanlage an der entsprechenden Flanscheinrichtung und die jeweilige Flanscheinrichtung in Dichtungsanlage an dam Gehäuse (14) halten.

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