DE69828926T2

DE69828926T2 - Dichtungslose Rotationsblutpumpe

Info

Publication number: DE69828926T2
Application number: DE69828926T
Authority: DE
Inventors: Richard K. Granite Bay Wampler
Original assignee: Heartware Inc
Current assignee: Heartware Inc
Priority date: 1997-08-13
Filing date: 1998-07-13
Publication date: 2006-04-06
Anticipated expiration: 2018-07-14
Also published as: DE69828926D1; US6080133A; US6688861B2; US20020102169A1; EP0901797B1; US6234998B1; EP0901797A2; US5840070A; CA2240555A1; ATE288770T1; JP4248626B2; IL124876A0; US7575423B2; KR19990023563A; US20040234397A1; IL124876A; US6368083B1; JPH11123239A; EP0901797A3

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet von Blutpumpen. Im Spezielleren betrifft die Erfindung Strömungspumpen der rotierenden Art, die sich zur dauerhaften Implantation in Menschen zum Gebrauch als Unterstützungsvorrichtung für chronisch kranke Herzkammern eignen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Tausende von Herzpatienten, die an schwerer Insuffizienz der linken Herzkammer leiden, könnten von einer Herztransplantation profitieren. Aufgrund einer Knappheit an Spenderherzen sind jedoch die meisten dieser Patienten mit einer verkürzten Lebensdauer konfrontiert, die gekennzeichnet ist durch häufige Krankenhausaufenthalte, schwere physische Gebrechen und Tod aufgrund kongestiven Versagens oder kardiogenen Schocks. Wäre eine Unterstützungsvorrichtung für die linke Herzkammer (eine „LVAD" – Left Ventricular Assist Device) für chronischen Einsatz verfügbar, könnten viele dieser Patienten wieder in ein längeres und produktiveres Leben zurückgeführt werden.
LVADs aus dem Stand der Technik, die nun in klinischen Versuchen getestet werden, sorgen für einen zyklischen oder pulsierenden Bluttransport, der dazu ausgelegt ist, es dem natürlichen pulsierenden Blutstrom durch das Herz gleichzutun. Dieser Auslegungslösungsansatz führte zu verschiedenen anatomischen und technischen Problemen. Zyklische Fördersysteme neigen dazu, physikalisch groß zu sein, was eine Implantation für manche Patienten schwierig oder unmöglich macht. Zyklische Fördersysteme benutzen auch künstliche Klappen mit speziellen Material-, Langlebigkeits- und Leistungsanforderungen. Alle diese Eigenschaften machen zyklische Blutpumpvorrichtungen sowohl komplex als auch teuer.
Es ist offensichtlich, dass die LVAD viel kleiner, einfacher und kostengünstiger sein könnte, wäre da nicht die Forderung eines pulsierenden Blutstroms. Rotationspumpen, seien sie nun von der Zentrifugal- oder Axialströmungsauslegung, stellen im Wesentlichen einen kontinuierlichen Flüssigkeitsstrom bereit und erfreuen sich möglicherweise einer Anzahl aufgelisteter Vorteile gegenüber zyklischen Fördersystemen. Dennoch hat der Stand der Technik keine dauerhafte Rotationsblutpumpe entwickelt, was auf ungewöhnliche Probleme mit der Antriebswellendichtung der Rotationspumpe zurückzuführen ist. In einer Umgebung von Blut haben solche Antriebswellendichtungen eine kurze Lebensdauer und tragen zu einem vorzeitigen Ausfall der Pumpe bei. Antriebswellendichtungen aus dem Stand der Technik können auch Embolien verursachen, die beim Patienten zu einem Schlaganfall oder sogar zum Tod führen können.
Eine solche Rotationspumpe ist im Dokument WO 97/29795 erörtert, welches den Stand der Technik nach Artikel 54(3) EPÜ aufzeigt. Hier ist eine Rotationsblutpumpe als ein angebrachtes Laufrad zur Drehung umfassend offenbart, welches sich in einem Pumpengehäuse befindet. Die Pumpe umfasst darüber hinaus einen Motor, welcher mehrere Permanentmagnete enthält, die vom Laufrad gehaltert sind, und einen Motorstator. Der Motorstator ist aus einer elektrisch leitenden Spule aufgebaut, die auf einer Seite des Laufrads angeordnet und im Gehäuse enthalten ist.
Dieses Dokument offenbart jedoch keinen zweiten Motorstator, der auf der entgegengesetzten Seite des Laufrads angeordnet ist, und offenbart auch keine Vielzahl von keilförmigen hydrodynamischen Axiallagern, die sich außerhalb der Drehachse des Läufers befinden, und offenbart auch nicht, dass während der Drehung des Laufrads diese hydrodynamischen Lager durch einen Flüssigkeitsfilm vom Gehäuse getrennt und in keinem direkten mechanischen Kontakt mit dem Gehäuse sind.
Dementsprechend besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Rotationsblutpumpe bereitzustellen, indem der Bedarf nach einer Antriebswellendichtung aus der Welt geschafft wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Pumpenlaufrad bereitzustellen, das beim Pumpen viskoser Flüssigkeiten, wie Blut, mit niedrigen Strömungsraten wirksam ist, und das die Hämolyse des Bluts minimiert, indem nur wenige Pumpenlaufradschaufeln verwendet werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Nach den veranschaulichenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird eine Rotationsblutpumpe bereitgestellt, die in ein Pumpengehäuse eingebaut ist. Ein Rotor ist im Pumpengehäuse angebracht und besitzt ein Laufrad. Es ist ein Motor vorgesehen, um den Rotor anzutreiben, der mehrere Permanentmagnete umfasst, die vom Laufrad des Rotors gehaltert sind. Auf jeder Seite des Laufrads ist jeweils ein erster und ein zweiter Motorstator angeordnet, wovon jeder mehrere elektrisch leitende Spulen und Polschuhe umfasst. Diese Spulen und Polschuhe, welche die Motorstatoren ausmachen, befinden sich im Pumpengehäuse.
Mehrere rechteckig geformte oder keilförmige hydrodynamische Axiallager befinden sich außerhalb der Drehachse des Rotors. Während der Drehung des Laufrads sind diese hydrodynamischen Lager vom Gehäuse der Pumpe durch einen Flüssigkeitsfilm getrennt und haben keinen direkten mechanischen Kontakt mit dem Gehäuse.
Darüber hinaus können die hydrodynamischen Lager bogenförmig sein und sie befinden sich auf der Vorderseite des Laufrads. Darüber hinaus können einige dieser hydrodynamischen Axiallager vom Laufrad gehaltert sein.
Eine ausführlichere Erklärung der Erfindung erfolgt in der folgenden Beschreibung und den folgenden Ansprüchen und ist in den beigefügten Zeichnungen dargestellt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht der linken Vorderseite der Blutpumpe der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Teilquerschnittsansicht der Pumpe von 1, die mehrere Ringmagnete mit einem Teil der Magnetlagereinheit zeigt;
3 ist eine Teilquerschnittsansicht der Pumpe von 1, die die Welle und ein Laufrad zeigt;
4 ist eine Ansicht wie in 1, aber wobei die Welle und das Laufrad vom Gehäuse abgenommen gezeigt sind;
5 ist eine vereinfachte Teildarstellung eines menschlichen Herzens, die die Pumpe in die linke Herzkammer implantiert zeigt;
6 ist eine Querschnittsansicht quer durch das Gehäuse, das Laufrad und die Laufradkammer, entlang der Linie 6-6, die in 1 gezeigt ist;
7 ist eine Längsquerschnittsansicht durch die Pumpe entlang der Linie 7-7, die in 1 gezeigt ist;
8 ist eine Längsquerschnittsansicht durch eine vereinfachte, schematische Darstellung der Pumpe, die jeweilige Polaritäten der Magnete und Polschuhe der passiven radialen Magnetlager und die Bestandteile des Pumpenmotors zeigt, der Rotormagnete und einen Motorstator umfasst;
8a ist eine Schemaansicht ähnlich 8, die aber eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
8b ist eine Schemaansicht ähnlich 8a, die aber eine andere Ausführungsform der Erfindung zeigt;
9 ist eine Längsquerschnittsansicht eines Laufrads, das nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
10 ist eine Stirnansicht davon, von der rechten Seite von 9 aus gesehen;
11 ist eine Längsquerschnittsansicht einer vereinfachten schematischen Darstellung einer anderen Ausführungsform der Pumpe;
11a ist eine vergrößerte Ansicht des eingekreisten Abschnitts 11a von 11;
12 ist eine Querschnittsstirnansicht der Pumpe von 11, wobei die Stirnfläche des Gehäuses und Kastens der Klarheit halber entfernt ist;
13 ist eine, der Klarheit halber teilweise in unterbrochenen Linien dargestellte perspektivische Ansicht der Blutpumpe von 11;
13a ist eine perspektivische Ansicht eines Teils von 13, die den geschlitzten Motorstator zeigt;
13b ist eine perspektivische Ansicht ähnlich 13a, die aber einen schlitzlosen Motorstator zeigt;
14 ist eine andere, teilweise der Klarheit halber in durchbrochenen Linien dargestellte perspektivische Ansicht der Blutpumpe von 11;
15 ist eine Längsquerschnittsansicht einer anderen Ausführungsform der Pumpe;
15a ist eine vergrößerte Ansicht des eingekreisten Abschnitts 15a von 15;
16 ist eine Querschnittsstirnansicht der Pumpe von 15, wobei die Stirnfläche des Gehäuses und Kastens der Klarheit halber entfernt ist;
17 ist eine Längsquerschnittsansicht einer anderen Ausführungsform einer Blutpumpe;
17a ist eine vergrößerte Ansicht des eingekreisten Abschnitts 17a von 17;
18 ist eine Querschnittsstirnansicht der Pumpe von 17, wobei die Stirnfläche des Gehäuses und Kastens der Klarheit halber entfernt ist;
19 ist eine Längsquerschnittsansicht einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
19a ist eine vergrößerte Ansicht des eingekreisten Abschnitts 19a von 19; und
20 ist eine Querschnittsstirnansicht der Pumpe von 19, wobei die Stirnfläche des Gehäuses und Kastens der Klarheit halber entfernt ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Nun mit Bezug auf die 1–8 der Zeichnungen umfasst eine dichtungslose Rotationsblutpumpe 11 ein Gehäuse 12 mit einem länglichen Einlassrohr 13 und einem Laufradkasten oder Spiralgehäuse 14. Ein Auslassrohr 16 erstreckt sich so durch das Gehäuse, dass es mit dem Innenumfang des Kastens 14 in Verbindung steht. Das Rohr 16 hat hinsichtlich eines Radius des Kastens eine tangentiale Ausrichtung, um das Blut, das von der Pumpe abgegeben wird, wirksam zu kanalisieren.
Ein Pumpenläufer 17 befindet sich im Gehäuse 12, innerhalb des Kastens 14, und umfasst eine längliche, gerade kreisförmige zylindrische Tragwelle oder -spindel 18, die an einem scheibenförmigen Laufrad 19 befestigt ist. Der Läufer 17 ist so angebracht, dass er sich um eine Längsachse dreht, die sich sowohl durch die Welle 18 als auch das Laufrad 19 erstreckt. Es wäre festzuhalten, dass die hier offenbarte bevorzugte Ausführungsform ein Laufrad und einen Kasten für die zentrifugale Auslegung umfasst. Viele der strukturellen Merkmale und Betriebsaspekte der vorliegenden Erfindung lassen sich aber auch vorteilhaft an Rotationsblutpumpen der Axialströmungsauslegung anpassen.
Die Pumpe 11 der vorliegenden Erfindung umfasst ein vorderes Magnetlager 21 und ein hinteres Magnetlager 22, um den Läufer 17 schwebend zu haltern und ihn in der richtigen radialen Ausrichtung hinsichtlich seiner Längsachse zu halten. Ein Radialmagnetlageraufbau ist in dem an Wasson erteilten US-Patent Nr. 4,072,370 gezeigt. Das vordere Magnetlager 21 kann hier ganz nach den Lehren des vorstehenden Patents aufgebaut sein. Allerdings sind hier mehrere Vereinfachungen und Verbesserungen an dem im vorgenannten Patent gezeigten Aufbau offenbart. Beispielsweise wurde festgestellt, dass die radial polarisierten Ringmagnete (Bezugszahlen 44 und 46) der Vorrichtung aus dem vorgenannten Patent nicht notwendig sind, um die hiesige Erfindung erfolgreich in die Praxis umzusetzen. Außerdem können, wie nachstehend noch erklärt wird, die axial magnetisierten Ringmagnete (Bezugszahl 22) der Vorrichtung aus dem vorgenannten Patent zu Zwecken der vorliegenden Erfindung vorteilhafter Weise durch axial magnetisierte Scheibenmagnete ersetzt werden.
Dementsprechend umfasst das vordere Magnetlager 21 mehrere Ringe, die ferromagnetische Polschuhe 23 umfassen, und axial polarisierte Permanentmagnete 24. Wie am deutlichsten in den 7 und 8 gezeigt ist, sind die Polschuhe 23 und Magnete 24 auf eine sich berührende, abwechselnde Weise angeordnet und befinden sich zwischen einer äußeren Seitenwand 26 und einer inneren Seitenwand 27 des Einlassrohrs 13. Die Polarisierung gegenüberliegender Magnete ist dieselbe, wodurch eine identische Polarisierung in einen jeweiligen dazwischenliegenden Polschuh induziert wird. Eine Kombination aus hochfestem Klebstoff und den umgebenden Rohrseitenwänden hält die Anordnung der Magnete und Polschuhe trotz starker Magnetkräfte, die die Ringe auseinander zu drücken suchen, in einem sich berührenden Verhältnis.
Das vordere Magnetlager 21 umfasst auch mehrere Scheiben mit ferromagnetischen Polschuhen 28 und axial polarisierten Permanentmagneten 29. Die Polschuhe 28 und Magnete 29 sind auch auf eine sich berührende abwechselnde Weise angeordnet, um einen Magnetaufbau zu bilden, der die Polarität und Axiallage der jeweiligen Schuhe und Magnete der umgebenden Ringe wiederspiegelt. Dieser Magnetaufbau wird zuerst zusammengebaut und mittel hochfestem Klebstoff aneinander befestigt, und wird dann in den hohlen Innenraum der Welle oder Spindel 17 eingebaut. Die von den Magneten und Polschuhen des vorderen Magnetlagers 21 erzeugten Polarisierungen und Abstoßungskräfte sind dergestalt, dass sich daraus das magnetische Schweben der Tragwelle 18 ergibt.
Um für den Läufer 17 eine zusätzliche Zwangsführung bereitzustellen, ist auch das hintere Magnetlager 22 vorgesehen. Das Lager 22 umfasst einen ersten Ringmagnet 31, der an einer Außenwand des Kastens 14 angebracht ist, und einen zweiten Ringmagnet 32, der in einem kreisförmigen Kastensockel 33 eingebettet ist. Der Bodenabschnitt des Kastens 14 ist am Sockel 33 befestigt und verschlossen, um eine flüssigkeitsundurchlässige Umhüllung für das Laufrad 19 zu bilden (siehe 7). Beide Magnete 31 und 32 sind axial polarisiert, jeder hat aber eine andere, dem Laufrad 19 zugewandte Polarität. Das Lager 22 umfasst auch mehrere Stabmagnete 34, die sich quer von einem Oberseitenabschnitt 36 zu einem Unterseitenabschnitt 37 des Laufrads 19 erstrecken. Die Stabmagnete 34 sind kreisförmig beabstandet angrenzend an den Außenumfang 38 des Laufrads 19 angeordnet. Die Polarisierungen zwischen den Enden der Magnete 34 und den angrenzenden Flächen der Magnete 31 und 32 liegen jeweils gegenüber, wodurch anziehende aber gleiche und entgegengesetzte Magnetkräfte entstehen, die auf das Laufrad 19 wirken. Es ist zu sehen, dass eine radiale Bewegung des Laufrads (Ablenkung aus der Drehachse) aufgrund der Anziehung zwischen den Magneten 34 zu den Magneten 31 und 32 hin zu einer Rückstellkraft führt. Die Magnetkraft in der axialen Richtung stellt sich der entgegengesetzten Magnetanziehung der Magnete 34 zum Magnet 31 und der Magnete 34 zum Magnet 32 ausgleichend entgegen. Allerdings ist die Wirkung der Magnetkraft in der axialen Richtung nicht rückstellend.
Es sollte auch festgehalten werden, dass auch andere Gestaltungen, Anbringungsstellen, Anzahlen und Polarisierungsausrichtungen für die Bauteile verwendet werden können, die das hintere Magnetlager 22 bilden. Beispielsweise können die Magnete 34 Bogensegmente und keine Stäbe sein. Auch die Polarisierungen der Magnete 31, 32 und 34 können so angeordnet sein, dass sie jeweilige Abstoßungskräfte und keine Anziehungskräfte bewirken, die speziell hier offenbart sind. Auf diese Weise würde sich mit Bezug auf die 8a und 8b der Südpol der Magnete 34 angrenzend an den Südpol des Magneten 31 befinden, und der Nordpol der Magnete 34 würde sich angrenzend an den Nordpol des Magneten 32 befinden. Bei den Magneten, die in der radialen Richtung rückstellend sein sollen, müssten die Magnete versetzt werden. Dazu wären in der Ausführungsform von 8a die Magnete 34 radial weiter außen als die Magnete 31 und 32. Alternativ befinden sich bei der Ausführungsform von 8b die Magnete 34 radial innerhalb der radialen Abmessung der Magnete 31 und 32. Wird eine Abstoßungsgestaltung wie in den 8a und 8b dargestellt verwendet, wäre die Wirkung der Magnetkraft sowohl in der radialen als auch axialen Richtung rückstellend.
Obwohl die Zeichnungen die Magnete 32 und 34 zeigen, als wären Teile davon direkt in Blut getaucht, wäre in der Praxis ein dünnwandiger nichtmagnetischer Überzug oder eine Plastikbeschichtung über diesen Teilen angebracht, um einen Kontakt zwischen den Magneten und Blut zu verhindern. Würde man einen solchen Kontakt zulassen, würde er wahrscheinlich eine unerwünschte chemische Reaktion zum Nachteil des Bluts hervorrufen. Jedoch ist der Klarheit halber der Überzug oder die Beschichtung, auf den bzw. die verwiesen wurde, in den Zeichnungen nicht dargestellt.
Um den axialen, translatorischen Auslenkungen des Läufers mechanische Einschränkungen aufzuerlegen, sind ein erstes Axiallager 39 und ein zweites Axiallager 41 vorgesehen. Das erste Axiallager 39 umfasst einen mit Gewinde versehenen Stopfen 42, der in den Kastensockel 33 eingebaut ist. Der Stopfen 42 kann mit einer Schraube entlang der Längsachse des Läufers 17 eingestellt werden und umfasst eine rückspringende Lagerfläche 43. Die Fläche 43 hat eine solche Umrisslinie, dass sie eine entsprechende Lagerspitze 44 im Unterseitenabschnitt des Laufrads 19 aufnimmt. Es sollte festgehalten werden, dass die besondere Auslegung des Lagers 39 nicht von Bedeutung ist und alternativ auch ebene Lagerflächen in dieser Anwendung verwendet werden können.
Das zweite Axiallager 41 ist im Bluteinlassende des Einlassrohrs 13 befestigt und umfasst einen Läuferstern 46, einen Einstellknopf 47 und eine Kugel 48. Eine Drehung des Knopfs 47 verschiebt die Kugel 48 entlang der Längsachse des Läufers 17.
Alternative Anbringungsstellen und Bauweisen für das zweite Axiallager 41 sind auch möglich. Beispielsweise könnte eine ringförmige Axiallagerfläche an der Innenwand des Kastens 14 angrenzend an den Oberseitenabschnitt 36 des Laufrads 19 vorgesehen werden. Bei dieser Anordnung würde der Abschnitt 36 die ringförmige Axiallagerfläche gleitend berühren. Durch Weglassen des Läufersterns 46 und der dazugehörigen Bauteile des vorgeordneten Axiallagers wäre die Möglichkeit aus der Welt geschafft, dass auf diesen Strukturen Blutablagerungen entstehen.
Es ist klar, dass die Axiallager 39 und 41 nicht nur zur Bereitstellung von Grenzanschlägen für die axiale Bewegung des Läufers 17 wirksam sind, sondern auch zur Einstellung bestimmter Betriebsaspekte der Pumpe. In den Zeichnungen ist das vorgeordnete Ende der Tragwelle 18 in Kontakt mit der Kugel 48 gezeigt. Dies wird aber im Verlauf des Pumpenbetriebs nicht immer so sein. Beispielsweise sollten die beiden Axiallager so eingestellt sein, dass der Abstand zwischen ihnen etwas größer ist als die Gesamtlänge des Läufers. Das ermöglicht es dem Läufer, zwischen den axialen Zwangsführungen, die von den Axiallagern bereitgestellt werden, bei jedem Herzzyklus des Benutzers vor und zurück zu „pendeln". Jeder solche Zyklus erzeugt eine Pumpwirkung, die frisches Blut in den Kontakt- oder Axiallagerbereich bringt.
Die vorliegende Erfindung verwendet kein Radiallager zur Zwangsführung des Läufers. Dort, wo es notwendig ist, umhüllt ein Radiallager mindestens einen Teil der Tragwelle oder Spindel des Läufers radial. Genau in diesem dünnen, ringförmigen Hohlraum zwischen der Welle und der Lagerfläche kann bei Geräten aus dem Stand der Technik in Folge von Wärme und übermäßiger Verweilzeit im Lager eine Thrombose auftreten. Der bistabile Betrieb der Pumpe und des Läufers der vorliegenden Erfindung spült das Blut kontinuierlich um jedes Axiallager, wodurch die Thromboseeffekte der Radiallager aus dem Stand der Technik vermieden werden.
Es besteht auch ein wichtiges physikalisches Verhältnis zwischen dem Läufer und den Magnetlagern der hier offenbarten Vorrichtung. Dieses Verhältnis wird durch die geeignete axiale Anbringung der einstellbaren Axiallager hergestellt und aufrechterhalten. Beim Betrieb der Pumpe teilt das Druckgefälle, das vom drehenden Laufrad erzeugt wird, dem Läufer eine stromaufwärtsseitige Axialkraft mit. Diese Kraft muss im Wesentlichen ausgeglichen werden, um sicherzustellen, dass die Herzimpulse ausreichende Druckvarianzen durch die Pumpe erzeugen, um den bistabilen Betrieb zu bewirken. Durch das Einstellen des axialen Verhältnisses der Polschuhe 23 und Magnete 24 im Hinblick auf die Polschuhe 28 und Magnete 29, entsteht eine stromabwärtsseitige Axialkraft. Da die Kräfte im vorderen Magnetlager 21 abstoßend sind, findet die gewünschte stromabwärtsseitige Belastung oder Vorspannung statt, wenn die Magnete und Polschuhe in der Welle von den Magneten und Polschuhen im Einlassrohr etwas stromabwärts verschoben werden (s. 7 und 8). Auf diese Weise ist das zweite Axiallager 41 wirksam, um den Läufer um einen ausreichenden Betrag stromabwärts so zu verschieben oder zu versetzen, dass die sich ergebenden abstoßenden Magnetkräfte die hydrodynamische Axialkraft, die vom drehenden Pumpenlaufrad erzeugt wird, im Wesentlichen ausgleichen.
Nun kann Bezug auf spezielle Konstruktionserwägungen und Betriebsmerkmale des Laufrads 19 genommen werden. Wie insbesondere in 6 festzustellen ist, umfasst das Laufrad mehrere große Schaufelabschnitte 49. Aufgrund einer relativ hohen Viskosität und Anfälligkeit für Schaden durch Wärme und mechanische Einwirkung ist Blut eine ungewöhnlich schwierig zu pumpende Flüssigkeit.
Allgemein sollten in einer großen Zentrifugalpumpe vorzugsweise eine Anzahl dünner, scharfkantiger Laufradschaufeln mit verhältnismäßig großen Zwischenräumen oder Durchgängen zwischen den Schaufeln zum Durchgang einer Flüssigkeit mit niedriger Viskosität vorhanden sein. Eine solche herkömmliche Konstruktion ist aber für eine kleine Zentrifugalpumpe nicht wünschenswert, die eine viskose Flüssigkeit wie Blut pumpen muss.
Wenn Blut axial zwischen die Vorderkanten von Laufradschaufeln fließt, neigt es dazu, durch die mechanische Einwirkung und Verwirbelung, die mit den Laufradschaufeln zusammenhängen, Schaden zu nehmen. Somit ist eine der Konstruktionserwägungen der vorliegenden Erfindung, solch eine Hämolyse zu reduzieren, indem die Anzahl von Laufradschaufeln und Vorderkanten minimiert wird.
Um den Wirkungsgrad bei einer kleinen Pumpe mit so wenigen Schaufeln aufrechtzuerhalten, muss die effektive Arbeitsfläche der Schaufeln erhöht werden. Dies wurde in der vorliegenden Auslegung dadurch bewerkstelligt, dass Größe und Gestaltung herkömmlicher Schaufeln in zwei signifikanten Gesichtspunkten verändert wurden. Zunächst wurden die Schaufelabschnitte 49 über einen Gesichtspunkt der Drehung relativ breit oder ausladend ausgebildet (siehe 6). Anders ausgedrückt nimmt der Außenumfang jedes Schaufelabschnitts 49 ca. 80 bis 85 Grad an Drehung ein. Es sollte festgehalten werden, dass eine hier angedachte alternative Auslegung nur zwei Schaufelabschnitte umfasst, wovon jeder ca. 175 Grad an Drehung einnimmt. In jedem Fall unterscheidet sich die Breite der Laufradschaufelabschnitte der vorliegenden Erfindung signifikant von den bekannten Schaufeln aus dem Stand der Technik.
Die zweite Abänderung bezieht sich auf die Dicke bzw. Höhe der Schaufelabschnitte. Wie insbesondere in den 4 und 7 gezeigt ist, sind die Schaufelabschnitte 49 in einer axialen Richtung relativ dick. Als Folge dieser Abänderungen ist ein enger und tiefer Laufradblutströmungspfad oder -durchgang 51 zwischen angrenzenden Kanten der Schaufelabschnitte 49 entstanden. Indem die Dicke der Schaufelabschnitte erhöht und der Blutdurchgang verengt wurde, erhöhte sich das Verhältnis zwischen dem Bereich der Arbeitsfläche der Schaufeln und dem Volumen des Durchgangs. Auch ist der durchschnittliche Abstand der Flüssigkeit im Durchgang von der Arbeitsfläche der Schaufeln verringert. Beide dieser vorteilhaften Ergebnisse stellen eine kleine Pumpe für Blut bereit, die wenige Schaufeln aufweist, die das Blut schädigen könnten, aber doch einen annehmbaren Wirkungsgrad aufrechterhält.
Die Größe und Gestaltung der Laufradschaufeln ermöglichen auch, dass einige Merkmale direkt im Laufrad 19 strukturell integriert werden können. Beispielsweise umfasst das zuvor erörterte hintere Magnetlager 22 mehrere Stabmagnete 34 von beträchtlicher Länge. Aufgrund der Dicke der Schaufelabschnitte sind diese Magnete einfach innerhalb der Abschnitte untergebracht. Die Abschnitte können auch mit jeweiligen Hohlkammern 52 versehen sein, um die Masse des Laufrads und die durch Schwerkraft in die Axiallager induzierte Last zu reduzieren (siehe 6).
Schließlich umfasst noch ein bürstenloser Läufermotor 53 bogenförmige Magnetsegmente 54, die im Oberseitenabschnitt 36 der Schaufelabschnitte 49 eingebettet sind. Wie zuvor erläutert, sind die Abschnitte der Segmente 54, die ansonsten mit dem gepumpten Blut in Flüssigkeitsverbindung stehen würden, in einem Überzug oder einer Beschichtung (nicht gezeigt) eingeschlossen, um jegliche chemische Reaktion zwischen dem Blut und den Magnetsegmenten zu verhindern. Mit Bezug auf die 6 und 8 haben die Segmente 54 abwechselnde Ausrichtungen ihrer Polaritäten und sind zu einem angrenzenden Motorstator 56 hin gerichtet. Im Stator 56 sind Wicklungen 57 und ein kreisförmiger Polschuh oder ein kreisförmiges Gegeneisen 58 enthalten, die an der Außenfläche des Laufradkastens 14 angebracht sind. Die Wicklungen 57 sind mittels perkutaner Leitungen mit einem Steuergerät 59 und einer Stromversorgung 61 zusammengeschaltet, wie in 5 gezeigt ist. Alternativ zum Einsatz von Leitungen könnte eine transkutane Stromübertragung verwendet werden. Es ist beabsichtigt, dass das Steuergerät 59 und die Stromversorgung 61 vom Benutzer extern getragen werden oder alternativ vollständig in den Benutzer implantiert werden können.
Das Steuergerät 59 kann so einfache Schaltungen wie eine variable Spannungs- oder Stromregelung umfassen, die manuell eingestellt oder programmiert wird, um die Laufrate der Pumpe festzulegen. Jedoch kann das Steuergerät 59 auch über interaktive und automatische Fähigkeiten verfügen. Beispielsweise kann das Steuergerät 59 an Sensoren an verschiedenen Organen des Benutzers angeschlossen werden, um den Betrieb der Pumpe automatisch und sofort auf die physische Aktivität und den physischen Zustand des Benutzers zuzuschneiden.
Die Wicklungen 57 werden durch den elektrischen Ausgang des Steuergeräts 59 mit Strom versorgt, um ein elektromagnetisches Feld zu erzeugen. Dieses Feld wird durch den Polschuh 58 konzentriert und bewirkt den drehenden Antrieb der Magnete 54 und des Läufers 17. Die rückwirkende elektromagnetische Kraft (EMK), die sich daraus ergibt, dass die Magnete 54 an den Wicklungen vorbeilaufen, wird vom Steuergerät erfasst. Das Steuergerät nutzt diese rückwirkende EMK-Spannung, um das elektromagnetische Feld synchron mit der weiteren Drehung des Läufers zu erzeugen. Ein bürstenloser Betrieb des Motors 53 findet dann durch die elektromagnetische Wechselwirkung zwischen dem Stator und den Magneten statt, die in den Laufradschaufeln der Pumpe eingebettet sind.
Der Motor 53 mit den Wicklungen 57 und den Polschuhen 58 arbeitet zusammen mit den Magneten 54 nicht nur, um ein Drehmoment zu übertragen, sondern stellt auch die rückstellende radiale Magnetkraft bereit, die als Radiallager wirkt. Wie in den 7 und 8 dargestellt ist, sind die Magnete 54 von den Schaufelabschnitten 49 gehaltert und befinden sich in radialer Ausrichtung mit dem Polschuh 58. Die Magnete 54 weisen eine Anziehung mit dem Eisenpolschuh 58 des Stators auf. Jeglicher Versuch, das Laufrad radial abzulenken, erzeugt eine zunehmende Rückstellkraft zwischen dem Polschuh 58 und den Magneten 54, die das Laufrad für gewöhnlich dazu veranlasst, in eine neutrale Position zurückzukehren.
Die Drehung des Läufers 17, einschließlich der Welle 18 und des Laufrads 19, lässt in Richtung der Pfeile 62 Blut durch das Einlassrohr 13 fließen. Das Blut setzt seinen Weg vom oberen Rand des Durchgangs 51 zum Inneren des Kastens 14 fort. Das Auslassrohr 16 lässt das Blut aus dem Kasten aus- und in das kardiovaskuläre System des Benutzers eintreten.
Die anatomische Anordnung der Pumpe 11 ist in 5 gezeigt. Die vereinfachte Darstellung eines menschlichen Herzens 63 umfasst eine linke Herzkammer 64 und eine Aorta 67. Das Einlassrohr 13 dient als Zuflusskanüle und ist in den Apex der linken Herzkammer 64 eingesetzt. Ein Arteriengefäßtransplantat 66 ist über eine End-zu-Seit-Anastomose an einem Ende an das Rohr 16 und am anderen Ende an die Aorta 67 angeschlossen.
Die zentrifugale Auslegung der Pumpe lässt während der Implantation einen beträchtlichen Betrag an Flexibilität zu. Aufgrund des axialen Zuflusses und des radialen Abflusses der Pumpe wird eine Umleitung des Bluts um 90° bewirkt, ohne dass dabei ein strömungseinschränkendes Winkelstück notwendig wird. Darüber hinaus kann die Pumpe auf ihrer Längsachse gedieht werden, um die Ausrichtung des Auslassrohrs einzustellen und das Auftreten von Knicken und Hydraulikverlusten im Gefäßtransplantat zu minimieren. Eine gute anatomische Verträglichkeit ist möglich, weil das Pumpengehäuse kompakt und scheibenförmig ist, wodurch es sich gut zwischen dem Apex des Herzens und der angrenzenden Membran einpasst.
In einem speziellen Beispiel ist mit Bezug auf 7, obwohl keine Einschränkung beabsichtigt ist, der Blutströmungspfad 62a 1,52 mm bis 2,54 mm dick (0,06 Zoll bis 0,1 Zoll). Der Flüssigkeitsspalt 70, der den Zwischenraum zwischen dem Laufrad und dem Gehäuse umfasst, beträgt 0,127 mm bis 0,5 mm (0,005 Zoll bis 0,02 Zoll). Der Laufraddurchmesser beträgt 24,4 mm bis 38,1 mm (1,0 Zoll bis 1,5 Zoll). Der Läuferdurchmesser beträgt 0,635 mm bis 10,2 mm (0,025 Zoll bis 0,4 Zoll). Der Außendurchmesser des Strömungskreisrings beträgt 8,9 mm bis 13,9 mm (0,35 Zoll bis 0,55 Zoll). Der Außendurchmesser des Gehäuses angrenzend an das vordere Ende der Pumpe beträgt 21,6 mm bis 31,8 mm (0,85 Zoll bis 1,25 Zoll). Die axiale Länge der gesamten Pumpe beträgt 44,5 mm bis 76,2 mm (1,75 Zoll bis 3,0 Zoll). Die axiale Länge der Läuferspindel beträgt 25,4 mm bis 38,1 mm (1,0 Zoll bis 1,5 Zoll), und die axiale Länge des Laufrads beträgt 5,1 mm bis 12,7 mm (0,2 Zoll bis 0,5 Zoll). Indem eine dickes Laufrad (mit einer großen axialen Länge) verwendet wird, kann der Flüssigkeitsspalt 70 größer sein und immer noch eine hoch effiziente Pumpwirkung bereitgestellt werden.
Vergrößerte Ansichten eines Laufrads, das in der Pumpe der vorliegenden Erfindung verwendet wird, sind in den 9 und 10 dargestellt. Mit Bezug auf die 9 und 10 ist darin ein Laufrad 74 mit einigen Schaufelabschnitten 76, 78 und 80 gezeigt. Die Schaufelabschnitte 76 und 78 sind durch einen Schlitz 82 getrennt; die Schaufelabschnitte 78 und 80 sind durch einen Schlitz 84 getrennt; und die Schaufelabschnitte 80 und 76 sind durch einen Schlitz 86 getrennt. Indem die in der axialen Richtung relativ dicken Schaufelabschnitte 76, 78 und 80 verwendet werden, bilden die Schlitze 82, 84 und 86 enge und tiefe Laufradblutströmungspfade zwischen den benachbarten Kanten der Schaufelabschnitte. Indem die Dicke der Schaufelabschnitte erhöht und der Blutdurchgang verengt wird, wird das Verhältnis zwischen dem Bereich der Arbeitsfläche der Schaufeln und dem Volumen des Durchgangs erhöht. Auch wird der durchschnittliche Abstand der Flüssigkeit im Durchgang von der Arbeitsfläche der Schaufeln verringert. Beide dieser vorteilhaften Ergebnisse ermöglichen eine kleine Pumpe für Blut, welche weniger Schaufeln aufweist, die das Blut möglicherweise schädigen könnten, und doch behält die kleine Pumpe einen annehmbaren Wirkungsgrad bei.
Als spezielles Beispiel, obwohl keine Einschränkung beabsichtigt ist, beträgt der Durchmesser des Laufrads 25,4 mm bis 38,1 mm (1 Zoll bis 1,5 Zoll), die Schaufeltiefe bd (9) beträgt 5,1 mm bis 12,7 mm (0,2 Zoll bis 0,5 Zoll), die Magnetbreite mw (9) beträgt 3,81 mm bis 7,6 mm (0,15 Zoll bis 0,3 Zoll), der Spindeldurchmesser sd (9) beträgt 6,4 mm bis 12,7 mm (0,25 Zoll bis 0,5 Zoll) und der Innendurchmesser id (9) des Laufradeinlasses beträgt 11,4 mm bis 15,2 mm (0,45 Zoll bis 0,6 Zoll). Die Breite w der Schlitze (siehe 10) beträgt in etwa 1,9 mm (0,075 Zoll) und reicht vorzugsweise von 1,3 mm bis 5,1 mm (0,05 Zoll bis 0,2 Zoll). Der Auslasswinkel a (10) liegt vorzugsweise zwischen 30° und 90°.
Ein anderer Vorteil des dicken Laufrads besteht darin, dass Magnetschuhe 88 verwendet werden können, die so eingesetzt sind, dass sich die Statoren auf entgegengesetzten Seiten des Laufrads befinden können. Mit Bezug auf die 11, 11a, 12, 13 und 14 ist die darin gezeigte Blutpumpe 11' in vielerlei Hinsicht der in den 1–8 dargestellten Blutpumpe 11 ähnlich und umfasst ein Gehäuse 12 mit einem länglichen Einlassrohr 13 und einem spiralförmiges Laufradkasten oder Spiralgehäuse 14. Ein Auslassrohr 16 erstreckt sich durch das Gehäuse, um mit dem Innenumfang des Kastens 14 in Verbindung zu stehen. Das Rohr 16 hat eine tangentiale Ausrichtung im Hinblick auf einen Radius des Kastens, um das Blut, das von der Pumpe abgegeben wird, wirksam zu kanalisieren.
Der Pumpenläufer 17 befindet sich im Gehäuse 12 im Inneren des Kastens 14 und umfasst eine längliche, gerade kreisförmige zylindrische Tragwelle oder -spindel 18, die an einem Laufrad 74 befestigt ist. Der Läufer 17 ist so angebracht, dass er sich um eine Längsachse dreht, die sich sowohl durch die Welle 18 als auch das Laufrad 74 erstreckt.
Die Magnetlager, um den Läufer 17 schwebend zu haltern und ihn in der richtigen radialen Ausrichtung im Hinblick auf seine Längsachse zu halten, sind nicht speziell gezeigt, können aber identisch mit denjenigen sein, die in der Pumpenausführungsform der 1–8 dargestellt sind und vorstehend beschrieben wurden.
In der Ausführungsform der 11–14 befindet sich ein erster Motorstator 90, der leitfähige Spulen oder Motorwicklungen 91 umfasst, auf der Rückseite des Laufrads 74. Ein Gegeneisenring 92 befindet sich hinter den Wicklungen 91 und, wie in 9 dargestellt ist, sind der erste Motorstator 90 und das Gegeneisen 92 zwischen dem Gehäuse 12 und dem Kasten 14 befestigt.
Ein zweiter Motorstator 94, der Wicklungen 95 umfasst, ist auf der Vorderseite des Laufrads 74 angeordnet. Wie in 11 gezeigt ist, sind die Wicklungen 95 am Kasten 14 befestigt und ein Gegeneisenring 96 ist vor den Wicklungen 95 angeordnet. Wie in den 13, 13A und 14 dargestellt ist, haben das Gegeneisen 92 und das Gegeneisen 96 Zähne 98, welche sich in die Statorwicklungen erstrecken, um das Statoreisen zu bilden. Auf diese Weise sind die Wicklungen 95 um die Zähne 98 in den dazwischenliegenden Schlitzen 99 gewickelt (siehe 13a). In der Ausführungsform von 13a ist ein schlitzloser Motorstator dargestellt. In dieser Ausführungsform sind die Wicklungen am Gegeneisen 96 befestigt, und es gibt keine Zähne, die sich in die Statorwicklungen erstrecken.
Es ist zu sehen, dass die Motorstatoren 90 und 94 auf entgegengesetzten Seiten des Kastens 14 so angeordnet sind, dass jeder an die Polflächen der Motorstatormagnete 98 angrenzt. Das Gegeneisen 92 und das Gegeneisen 96 dienen dazu, einen Magnetkreis zu schließen. Die Wicklungen 91 und 95 der Statoren 90, 94 können in Reihe angeordnet sein, bzw. kann jeder Stator 90, 94 unabhängig vom anderen umgepolt werden. Für diesen Lösungsansatz sprechen mehrere Vorteile:
Erstens, solange die Polflächen der Motorläufermagnete zwischen den Flächen der Motorstatoren zentriert sind, wird die reine Axialkraft relativ niedrig sein.
Zweitens, die radiale Rückstellkraft, die sich aus der Anziehungskraft der Motorläufermagnete auf die Motorstatoren ergibt, wird annähernd zweimal so hoch sein wie die Rückstellkraft mit nur einem Stator. Das Gesamtvolumen und -gewicht des Motor wird kleiner sein als bei einer Auslegung mit einem einzigen Stator.
Drittens, die Doppelstatorauslegung ist dazu geeignet, eine Systemredundanz für einen ausfallsicheren Betrieb zu bieten, da jeder Stator im Falle eines Systemausfalls unabhängig vom anderen betrieben werden kann.
Viertens, die hydrodynamischen Lager befinden sich auf der Oberfläche des Laufrads, um eine axiale Bewegung einzuschränken und im Falle einer exzentrischen Bewegung oder eines auf das Gerät einwirkenden Schlags radialen Halt zu bieten. Insbesondere mit Bezug auf die 11 und 11a sind die hydrodynamischen Lager in Form von erhöhten Flächen 100, 101 und Kontaktflächen 102 und 103 dargestellt. Solche hydrodynamischen Lager sind symmetrisch um das Laufrad angeordnet, wie in 13 dargestellt ist, in der erhöhte Flächen 100 gezeigt sind.
Die erhöhten Flächen könnten rechteckig geformt oder keilförmig sein und bestehen vorzugsweise aus gehärteten oder verschleißfesten Materialen wie Keramik, Diamantbeschichtungen oder Titannitrid. Alternativ können die erhöhten Flächen aus einem anderen Material mit einer Aluminiumoxid- oder einer anderen Keramikbeschichtung oder -einlage bestehen.
Die erhöhten Flächen werden entweder vom Laufrad oder vom Kasten oder einer Befestigung am Kasten gehaltert. In der Ausführungsform der 11 und 11a werden die erhöhten Flächen 100 vom Laufrad gehaltert, und die erhöhten Flächen 101 werden von einem becherförmigen Teil 104 gehaltert, das am Kasten befestigt ist. Das becherförmige Teil 104 wird als Verstärkung für das Gehäuse genutzt, welches vom Aufbau her nicht stabil genug wäre, selbst die erhöhten Flächen zu tragen.
Die hydrodynamischen Lager werden durch eine erhöhte Fläche gebildet, die von einer Kontaktfläche um den Blutspalt beabstandet ist. Obwohl im Ruhezustand ein Kontakt zwischen dem Laufrad und dem Kasten bestehen kann, ist jedes hydrodynamische Lager so aufgebaut, dass, sobald die Drehung einsetzt, eine relative Bewegung zwischen der erhöhten Fläche und der Kontaktfläche die hydrodynamische Wirkung des Flüssigkeitsfilms einen höheren Druck im Lagerspalt erzeugt, der die erhöhte Fläche und die Kontaktfläche voneinander weg drückt.
Je nach der Anbringungsstelle der hydrodynamischen Lager können sie zum axialen Halt, radialen Halt oder zum axialen sowie radialen Halt beitragen. Sind die Lager beispielsweise senkrecht zur Drehachse, tragen sie in erster Linie zum axialen Halt bei, befinden sie sich aber zur Drehachse in einem Winkel, tragen sie sowohl zum radialen als auch axialen Halt bei. In der Ausführungsform der 11–14 befinden sich die hydrodynamischen Lager wie dargestellt außerhalb der Drehachse.
In der Ausführungsform der 15–16 gibt es einen einzigen Axialmotor, und der Stator 90 befindet sich am hinteren Ende des Laufrads 74. Der Stator 90 umfasst Wicklungen 91, und ein Gegeneisenring 92 befindet sich den Wicklungen 91 nachgeordnet. Der Motorstator 90 und das Gegeneisen sind zwischen dem Kasten 14 und dem Gehäuse 12 befestigt.
In der Ausführungsform der 15–16 ist ein Gegeneisenring 106 in das Laufrad in axialer Ausrichtung mit den Magneten so eingesetzt, dass er den magnetischen Rückflusspfad für die Motorläufermagnete im Laufrad vervollständigt. Während sich der Motorstator 90 und das Gegeneisen 92 dem Laufrad nachgeordnet und außerhalb des Kastens 12 befinden, befindet sich somit das Gegeneisen 106 im Laufrad und innerhalb des Kastens 12. Indem ein Gegeneisen verwendet wird, um den Magnetkreis auf diese Weise zu schließen, wird der Gesamtwirkungsgrad des Motors erhöht.
Mit Bezug auf die Ausführungsform der 17–18 sind ein Motorstator 90 und ein Gegeneisen 92 wie bei den 9–14 am hinteren Ende des Laufrads 74 vorgesehen, aber ein weiterer Gegeneisenring 108 ist außerhalb des Pumpenkastens 12 auf der Vorderseite des Laufrads angeordnet und am Kasten befestigt. Der Gegeneisenring 108 dient zweierlei Zwecken. Erstens trägt er dazu bei, den magnetischen Rückflusspfad für die Motorläufermagneten zu vervollständigen. Zweitens reduziert die Anziehungskraft zwischen den Motorläufermagneten und dem Gegeneisenring 108 die reine Axialkraft wesentlich, die durch die Anziehung der Motorläufermagneten für das Statoreisen entsteht. Drittens erhöht der Gegeneisenring die radiale Rückstellkraft im Vergleich zur einfachen Wechselwirkung zwischen den Motorläufermagneten und dem Statoreisen signifikant.
Obwohl die Ausführungsformen der 1–18 einen Axialflussspaltmotor verwenden, wird in der Ausführungsform der 19–20 ein Radialflussspaltmotor verwendet. Zu diesem Zweck ist eine ringförmige Struktur auf jeder Seite des Laufrads angebracht, um eine Reihe (eine gerade Zahl) von Motorläufermagneten aufzunehmen, die so ausgerichtet sind, dass die Magnetpole der Motorläufermagnete radial und abwechselnd ausgerichtet sind. Der Innendurchmesser der Magnete befindet sich auf der Oberfläche eines Gegeneisenrings, um einen magnetischen Rückflusspfad bereitzustellen. Am entgegengesetzten Ende des Laufrads werden radiale Magnetlager verwendet.
Es ist zu sehen, dass in der Ausführungsform der 19–20 die Motorläufermagnete 110 radial ausgerichtet sind. Radial innerhalb der Motorläufermagnete 110 befindet sich ein Gegeneisenring 112. Der Innendurchmesser der Magnete 110 befindet sich auf der Oberfläche des Gegeneisenrings 112 (siehe 20), um einen magnetischen Rückflusspfad bereitzustellen. Die Motorläufermagnete 110 und der Gegeneisenring 112 werden vom Laufrad innerhalb des Kastens 14 gehaltert. Außerhalb des Kastens 14 ist ein ringförmiger Stator 114 mit Motorwicklungen 116 radial positioniert.
Mehrere axiale Permanentmagnete 120 werden vom Laufrad an seinem hinteren Ende gehaltert. Mehrere axiale Permanentmagnete 122 sind am Kasten 14 und Gehäuse 12, den Magneten 120 nachgeordnet und teilweise davon versetzt, befestigt. Die Magnete 120 und 122 dienen dem Laufrad als passive Magnetlager.
Es gibt zwei signifikante Unterschiede beim Gebrauch von Axialflussspaltmotoren und Radialflussspaltmotoren. Erstens wird sehr wenig Axialkraft durch die Wechselwirkung zwischen den Motorläufermagneten und dem Stator erzeugt. Zweitens gibt es keine Rückstellkraft beim Radialflussspaltmotor. Radialer Halt wird durch mechanische Lager oder dazu bestimmte radiale Magnetlager bereitgestellt.
Es wird klar, dass eine verbesserte dichtungslose Blutpumpe bereitgestellt wird, mit Magnetlagern und einer Axiallageraufhängung, um Thrombose zu minimieren, und einem Laufrad mit einem durch dieses hindurchgehenden Blutströmungspfad, der so berechnet ist, dass Hämolyse minimiert wird.
Verschiedene Bestandteile der Ausführungsform der 1–8 können in den Ausführungsformen der 11–20 verwendet werden. Beispielsweise könnten die in den 3 und 4 dargestellten Magnete 34 im Laufrad 74 der Ausführungsformen 11–20 verwendet werden. Auch könnte der Läufer 18 der Ausführungsformen der 11–20 beibehalten werden, indem Stirnaxiallager wie das Axiallager 41 der Ausführungsform der 1–8 verwendet werden. Verschiedene andere Bestandteile aus der Ausführungsform der 1–8 können in den Ausführungsformen der 11–20 Verwendung finden.
Obwohl veranschaulichende Ausführungsformen der Erfindung aufgezeigt und beschrieben wurden, sollte klar sein, dass von Fachleuten verschiedene Abänderungen und Auswechslungen vorgenommen werden können, ohne dass dabei der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen würde.

Claims

Rotationsblutpumpe (11), umfassend: ein Pumpengehäuse (12); einen Läufer, der für eine Drehung innerhalb des Gehäuses angebracht ist, wobei der Läufer ein Laufrad (74) aufweist; einen Läufermotor, wobei der Läufermotor mehrere Permanentmagnete umfasst, die vom Laufrad (74) gehaltert sind; einen ersten Motorstator, der auf einer Seite des Laufrads (74) angeordnet ist, und einen zweiten Motorstator, der auf einer entgegengesetzten Seite des Laufrads (74) angeordnet ist; wobei die Motorstatoren jeweils mehrere elektrisch leitende Spulen und Polschuhe umfassen, die sich innerhalb des Gehäuses befinden; mehrere rechteckig geformte oder keilförmige hydrodynamische Axiallager (100, 101), die sich außerhalb der Drehachse des Motors befinden; und die hydrodynamischen Lager während der Drehung des Laufrads durch einen Flüssigkeitsfilm vom Gehäuse getrennt und in keinem direkten mechanischen Kontakt mit dem Gehäuse sind.
Rotationsblutpumpe nach Anspruch 1, bei der die hydrodynamischen Lager bogenförmig sind und sich auf der Vorderseite des Laufrads befinden.
Rotationsblutpumpe (11) nach Anspruch 1, bei der zumindest einige der hydrodynamischen Axiallager vom Laufrad gehaltert sind.