DE112012004282T5

DE112012004282T5 - Pumpe und verfahren zum halbaxialpumpen von blut

Info

Publication number: DE112012004282T5
Application number: DE112012004282.4T
Authority: DE
Inventors: Steven H. Reichenbach; Pieter W.C.J. le Blanc; Yi-Ren Woo; David Gary Eldridge; Stephen G. Briana; William V. Hodges; Ethan Petersen; Peter Andriola; Onur Dur
Original assignee: Thoratec LLC
Current assignee: TC1 LLC
Priority date: 2011-10-13
Filing date: 2012-10-12
Publication date: 2014-07-03
Also published as: US9533082B2; US20150005572A1; US20130096364A1; US20170232168A1; WO2013056131A1; US8864643B2; US10279093B2

Abstract

Eine Blutpumpe umfasst eine Nabe mit einer Drehachse und einer allgemein zylindrischen Form. Die Nabe hat eine stromaufwärtige Endzone, eine zentrale Zone und eine stromabwärtige Endzone, und die Nabe umfasst ein magnetisches Material. Schaufeln, die an der stromabwärtigen Endzone der Nabe angeordnet sind, erstrecken sich stromabwärts von der Nabe.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht Priorität der und den gesamten Vorteil der provisorischen US-Patentanmeldung Nr. 61/547,032, eingereicht am 13. Oktober 2011, mit dem Titel „Pumpe und Verfahren zum Halbaxialpumpen von Blut”, die hier durch Bezugnahme aufgenommen ist.
GEBIET
Diese Beschreibung bezieht sich auf Pumpen und in verschiedener Hinsicht auf das Halbaxialpumpen von Blut.
HINTERGRUND
Ventrikuläre Unterstützungssysteme, die als VADs bekannt sind, sind Typen von Blutpumpen, die sowohl für kurzfristige als auch langfristige Anwendungen eingesetzt werden, wenn das Herz eines Patienten nicht in der Lage ist, einen adäquaten Kreislauf zu erzeugen. Beispielsweise kann ein Patient, der an einer Herzinsuffizienz leidet, ein VAD verwenden, während der Patient auf eine Herztransplantation wartet. In einem weiteren Beispiel kann ein Patient ein VAD verwenden, während sich der Patient von einer Herzoperation erholt. Einigen Herzinsuffizienzpatienten kann die Vorrichtung zur permanenten Verwendung implantiert werden. So kann ein VAD ein schwaches Herz ergänzen oder kann die natürliche Herzfunktion effektiv ersetzen. VADs können in den Körper des Patienten implantiert werden und von einer elektrischen Stromquelle außerhalb des Körpers des Patienten mit Strom versorgt werden.
ZUSAMMENFASSUNG
In einem allgemeinen Aspekt umfasst eine Vorrichtung eine Nabe mit einer Drehachse und einer allgemein zylindrischen Form. Die Nabe weist eine stromaufwärtige Endzone, eine zentrale Zone und eine stromabwärtige Endzone auf und umfasst ein magnetisches Material. Schaufeln, die an der stromabwärtigen Endzone der Nabe angeordnet sind, erstrecken sich stromabwärts von der Nabe.
In einem anderen allgemeinen Aspekt umfasst eine Blutpumpe eine Nabe mit einer Drehachse und einer allgemein zylindrischen Form, wobei die Nabe eine stromaufwärtige Endzone, eine zentrale Zone und eine stromabwärtige Endzone aufweist. Die Nabe umfasst ein magnetisches Material. Die Blutpumpe umfasst Schaufeln, die an der stromabwärtigen Endzone der Nabe angeordnet sind. Die Schaufeln erstrecken sich stromabwärts von der Nabe, und jede Schaufel umfasst: (i) einen stromaufwärtigen Abschnitt, der in der Nähe der Nabe angeordnet ist und ausgelegt ist, dem Fluid mit einem Vorwärtsfluss entlang der Achse der Nabe Energie zu verleihen, und (ii) einen stromabwärtigen Abschnitt, der ausgelegt ist, dem Fluid mit einem Vorwärtsfluss in einer Richtung radial von der Nabe nach außen Energie zu verleihen.
Implementationen eines beliebigen der Aspekte können eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen. Beispielsweise erstrecken sich die Schaufeln radial von der Nabe nach außen. Die Blutpumpe umfasst ein Gehäuse, und die Nabe ist durch vordere und hintere Lager aufgehängt. Die zentrale Zone und die stromaufwärtige Endzone weisen keine Schaufeln auf. Die Blutpumpe umfasst ein Gehäuse, das einen Einlass, einen Auslass und einen Flussweg vom Einlass zum Auslass definiert. Ein Motorstator ist innerhalb des Gehäuses angeordnet. Statorschaufeln sind innerhalb des Flusswegs in der Nähe der stromaufwärtigen Endzone der Nabe angeordnet. Genau ein Stator mit Schaufeln ist im Flussweg enthalten. Die Statorschaufeln sind mit einer stromaufwärtigen Lagerkomponente gekoppelt, welche die stromaufwärtige Endzone der Nabe lagert. Eine stromabwärtige Lagerkomponente, welche die stromabwärtige Endzone der Nabe lagert, ist in der Nähe der stromabwärtigen Endzone der Nabe angeordnet. Die stromabwärtige Lagerkomponente ist mit einer Innenwand des Gehäuses gekoppelt. Der Auslass ist von der Drehachse der Nabe weg orientiert. Keine Statorschaufeln sind stromabwärts von der Nabe angeordnet. Die stromabwärtige Endzone der Nabe wird von einer oder mehreren Lagerkomponenten drehbar gelagert, und jede Schaufel definiert einen konkaven Spalt zwischen der Schaufel und der einen oder den mehreren Lagerkomponenten. Das Gehäuse definiert den Flussweg, um eine verjüngte Zone zu enthalten, in welcher sich der Außendurchmesser des Flusswegs entlang der stromabwärtigen Richtung verschmälert. Jede der Schaufeln hat eine Vorderkante, und der schmalste Außendurchmesser des Flusswegs entlang der Drehachse tritt an einer axialen Position entlang der Vorderkanten der Schaufeln auf. Der schmalste Außendurchmesser erstreckt sich rund um die Vorderkanten der Schaufeln. Das Gehäuse definiert ein asymmetrisch geformtes ringförmiges Volumen rund um die Drehachse, das in Fluidverbindung mit dem Auslass steht. Eine stromaufwärtige Wand, die das ringförmige Volumen definiert, ist nach außen aufgeweitet, von der Drehachse weg, und eine stromabwärtige Wand, die das ringförmige Volumen definiert, ist nach innen aufgeweitet, zur Drehachse hin.
Implementationen eines beliebigen der Aspekte können eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen. Beispielsweise umfasst die stromabwärtige Endzone einen verjüngten Abschnitt, in dem der Außendurchmesser der Nabe in der stromabwärtigen Richtung entlang der Achse abnimmt, und der stromaufwärtige Abschnitt jeder Schaufel am verjüngten Abschnitt angebracht ist. Das Gehäuse definiert eine Schnecke um die Achse, die über dem größten Außendurchmesser der Schaufeln angeordnet ist. Jede der Schaufeln hat ein fixiertes Ende, das an der Nabe verankert ist, und ein freies Ende, das sich in die Schnecke erstreckt. Das Gehäuse umfasst eine Innenwand mit einem zylindrischen Abschnitt mit einem im Wesentlichen konstanten Innendurchmesser, eine verjüngte Zone, in welcher der Innendurchmesser in der stromabwärtigen Richtung abnimmt. Der stromaufwärtige Abschnitt jeder Schaufel umfasst eine konvexe Fläche, und der stromabwärtige Abschnitt umfasst eine konkave Fläche, und eine Drehung des Rotors bewegt die konvexe Fläche, um die axiale Komponente des Fluidflusses vorzusehen, und bewegt die konkave Fläche, um die radiale Komponente des Fluidflusses vorzusehen. Die Nabe weist eine zylindrische Außenfläche auf, und die Schaufeln stehen von der zylindrischen Außenfläche der Nabe ab. Die Schaufeln weisen ein fixiertes Ende auf, das am maximalen Außendurchmesser der Nabe verankert ist. Die Schaufeln weisen eine Vorderkante auf, die sich radial von der Nabe nach außen erstreckt. Die stromabwärtige Endzone der Nabe umfasst eine nach hinten gewandte Fläche, und die Schaufeln stehen von der nach hinten gewandten Fläche ab.
Implementationen eines beliebigen der Aspekte können eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen. Beispielsweise hat die Schaufel ein fixiertes Ende, das an der Nabe angeordnet ist, und ein freies Ende, das sich zu einer Schnecke erstreckt. Das freie Ende erstreckt sich zur oder in die Schnecke. Das fixierte Ende kann als Strebe oder anderes Merkmal gebildet sein und umfasst eine Vorderkante der Schaufel. Das fixierte Ende umfasst eine Hinterkante, die der Schnecke zugewandt ist und allgemein linear ist. Die Hinterkante ist abgeschrägt oder verjüngt. Die Schaufel weist Schaufelwinkel und Umschlingungswinkel auf, die entlang der Länge der Schaufel variieren. Der Umschlingungswinkel ist ein Winkel, der das Ausmaß anzeigt, in dem sich die Schaufel in Umfangsrichtung rund um die Drehachse von einem Initial- oder Führungspunkt zu einem gegebenen Punkt entlang der Schaufel erstreckt. Der Schaufelwinkel ist ein Winkel zwischen der Schaufel und der Drehachse des Rotors, der die Schaufel umfasst. Die Schaufel verdreht sich entlang ihrer Länge, was zu Umschlingungswinkeln und Schaufelwinkeln führt, die entlang einer Innenkante der Schaufel und entlang einer Außenkante der Schaufel unterschiedlich sind.
Implementationen eines beliebigen der Aspekte können eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen. Beispielsweise ist die Innenkante allgemein nach innen zur Drehachse der Nabe gewandt. Die Innenkante umfasst einen Abschnitt, der zur Drehachse gewandt ist, und einen Abschnitt, der in eine hintere oder stromabwärtige Richtung gewandt ist. Eine hintere Innenwand des Pumpengehäuses definiert einen Spielraum mit dem Abschnitt der Innenkante, der in die hintere oder stromabwärtige Richtung gewandt ist. Der Umschlingungswinkel ist am Beginn- oder Führungspunkt der Innenkante null Grad. Bei einer Bewegung in eine stromabwärtige Richtung nimmt der Umschlingungswinkel entlang einer Initialzone (oder einer am meisten stromaufwärts gelegenen Zone) der Innenkante zu. Die Initialzone der Innenkante beträgt ungefähr ein Viertel bis ein Drittel der Länge der Innenkante. Der Umschlingungswinkel hat eine abnehmende Veränderungsrate in der Initialzone. Der Umschlingungswinkel bleibt allgemein konstant entlang einer zentralen Zone der Innenkante der Schaufel. Die zentrale Zone ist ungefähr das zentrale Drittel der Länge der Innenkante. Der Umschlingungswinkel variiert innerhalb eines Bereichs von 10 Grad, oder innerhalb eines Bereichs von 5 Grad, oder weniger entlang der zentralen Zone. Der Umschlingungswinkel nimmt mit einer zunehmenden Veränderungsrate entlang einer Endzone, oder einer am meisten stromabwärts gelegenen Zone, der Innenkante zu. Die Endzone ist ungefähr ein Drittel der Länge der Innenkante. Der maximale Umschlingungswinkel beträgt ungefähr 100 Grad am Ende der Innenkante, wo die Innenkante auf die Hinterkante trifft. Der maximale Umschlingungswinkel entlang der Innenkante beträgt zwischen 85 Grad und 115 Grad, oder zwischen 90 Grad und 110 Grad. Die Größenordnung der Zunahme oder Abnahme der Veränderungsrate des Umschlingungswinkels entlang der Initialzone und entlang der Endzone ist ungefähr gleich.
Implementationen eines beliebigen der Aspekte können eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen. Beispielsweise nimmt, in einer stromabwärtigen Richtung, der Schaufelwinkel entlang einer Initialzone der Innenkante bis zu einer Position an ungefähr einem Drittel bis der Hälfte der Länge der Innenkante ab. Der Schaufelwinkel nimmt entlang des Rests der Schaufel zu. Der Schaufelwinkel am abschließenden oder Hinterabschnitt der Innenkante ist gleich dem oder größer als der Schaufelwinkel am Initial- oder Vorderabschnitt der Schaufel. Die Veränderungsrate des Schaufelwinkels nimmt im Wesentlichen entlang der gesamten Innenkante zu. Die Veränderungsrate des Schaufelwinkels nimmt bei einer allgemein konstanten Rate zu. Der Schaufelwinkel variiert um wenigstens 30 Grad, wenigstens 40 Grad, wenigstens 50 Grad, oder mehr entlang der Länge der Innenkante. Der niedrigste Wert des Schaufelwinkels entlang der Innenkante tritt an einer Position zwischen ungefähr einem Drittel und der Hälfte der Länge der Innenkante auf. Der Endschaufelwinkel entlang der Innenkante ist größer als der Initialschaufelwinkel entlang der Innenkante. Der Endschaufelwinkel und der Initialschaufelwinkel können innerhalb von ungefähr 30 Grad, 20 Grad, oder 10 Grad voneinander liegen.
Implementationen eines beliebigen der Aspekte können eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen. Beispielsweise ist die Außenkante der Schaufel allgemein von der Drehachse nach außen gewandt. Die Außenkante ist nach außen zu den Innenwänden des Pumpengehäuses gewandt, die den Flussweg durch die Blutpumpe definieren. Das Pumpengehäuse definiert eine Hülle oder einen Mantel in Umfangsrichtung rund um die Außenkante, wobei ein gewünschter Spielraum rund um die Außenkante definiert wird. Der Umschlingungswinkel ist definiert, null Grad am Beginn- oder Führungspunkt der Außenkante zu sein. In einer stromabwärtigen Richtung nimmt der Umschlingungswinkel bei einer allgemein konstanten Rate entlang der Außenkante zu. Der Endumschlingungswinkel an dem am meisten distal oder stromabwärts gelegenen Punkt an der Außenkante beträgt zwischen 85 Grad und 115 Grad, oder zwischen 90 Grad und 110 Grad. Der Endumschlingungswinkel beträgt ungefähr 100 Grad. Der Schaufelwinkel nimmt entlang einer Initialzone (oder einer am meisten stromaufwärts gelegenen Zone) der Außenkante in einer stromabwärtigen Richtung ab. Die Initialzone ist ungefähr ein Drittel bis die Hälfte der Länge der Außenkante. Der Schaufelwinkel nimmt entlang einer Endzone der Außenkante in der stromabwärtigen Richtung zu. Die Endzone ist ungefähr das am meisten distale oder stromabwärts gelegene Drittel bis die Hälfte der Länge der Außenkante. Die Veränderungsrate des Schaufelwinkels nimmt bei einer im Wesentlichen konstanten Rate im Wesentlichen entlang der gesamten Außenkante zu. Der Schaufelwinkel variiert um nicht mehr als ungefähr 20 Grad, oder nicht mehr als ungefähr 10 Grad, entlang der Außenkante. Der Initialschaufelwinkel entlang der Außenkante und der Endschaufelwinkel entlang der Außenkante sind ungefähr gleich, liegen beispielsweise innerhalb von 10 Grad voneinander, oder innerhalb von 5 Grad voneinander. Der niedrigste Wert des Schaufelwinkels entlang der Außenkante tritt ungefähr am Mittelpunkt entlang der Länge der Außenkante auf.
In einem weiteren allgemeinen Aspekt umfasst ein Verfahren zum Pumpen von Fluid das Verbinden eines stromaufwärtigen Endes einer Pumpe mit einer Fluidquelle. Eine Nabe der Pumpe dreht sich, um Fluid aus der Fluidquelle zu einem stromabwärtigen Ende der Pumpe zu ziehen. Schaufeln, die an einer stromabwärtigen Endzone der Nabe angeordnet sind, sehen einen gemischten axialen und zentrifugalen Fluidfluss vor. Die Schaufeln erstrecken sich stromabwärts von der stromabwärtigen Endzone der Nabe.
In einem weiteren allgemeinen Aspekt umfasst eine Transplantatanordnung zum Verbinden eines Pumpenauslassabschnitts mit Gewebe ein gewebtes Material, das ein Lumen definiert. Eine Verstärkungskomponente ist um den Außenumfang des gewebten Materials angeordnet. Eine Stützstruktur zum Koppeln des gewebten Materials mit einem Auslassabschnitt der Pumpe ist um eine Endzone des gewebten Materials geformt. Die Stützstruktur umfasst einen Flansch, der ausgelegt ist, von einem Passteil gehalten zu werden.
Implementationen eines beliebigen der Aspekte können eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen. Beispielsweise ist ein Passteil gleitbar über der Stützstruktur positioniert. Der Passteil ist ausgelegt, über einem erhöhten Abschnitt an einer Außenfläche um den Pumpenauslass so einzuschnappen, dass der Passteil den Flansch der Stütze zusammendrückt und eine hermetische Abdichtung um den Auslassabschnitt bildet. Der Passteil ist ausgelegt, in einen Gewindeabschnitt an einer Außenfläche um den Pumpenauslass so einzugreifen, dass der Passteil den Flansch der Stütze zusammendrückt und eine hermetische Abdichtung rund um den Pumpenauslass erzeugt. Die Verstärkungskomponente um den Außenumfang des gewebten Materials umfasst einen Draht, der spiralförmig um den Außenumfang des gewebten Materials gewickelt ist.
In einem weiteren allgemeinen Aspekt umfasst ein Verfahren zum Positionieren eines stromaufwärtigen Stators während einer Pumpenmontage das Platzieren des stromaufwärtigen Stators innerhalb einer Einlassbohrung der Pumpe. Das Verfahren umfasst das Zusammendrücken einer Leitung, welche die Einlassbohrung definiert, in Zonen, die Schaufelstellungen des stromaufwärtigen Stators entsprechen, um den stromaufwärtigen Stator zu verankern und eine Abdichtung um die Schaufeln vorzusehen.
Implementationen eines beliebigen der Aspekte können eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen. Beispielsweise umfasst das Zusammendrücken der Leitung das Platzieren von Dichtungselementen um die Leitung in Zonen, die Schaufelstellungen des stromaufwärtigen Stators entsprechen. Ein Außengehäuse ist über die Leitung und die Dichtungselemente eingepasst, so dass eine Innenfläche des Außengehäuses die Dichtungselemente gegen eine Außenfläche der Leitung zusammendrückt.
In einem weiteren allgemeinen Aspekt umfasst eine Blutpumpenanordnung eine implantierbare Blutpumpe, die einen Motorstator mit Phasenwindungen für wenigstens drei Phasen aufweist. Jede der Phasenwindungen hat ein erstes Ende und ein zweites Ende, und jedes der zweiten Enden ist mit einem belastbaren Sternpunkt verbunden. Die Blutpumpenanordnung umfasst eine Pumpensteuerung und einen perkutanen Anschluss zum Verbinden der Blutpumpe mit der Pumpensteuerung. Der perkutane Anschluss umfasst einen ersten Leiter zum Verbinden der Pumpensteuerung und des ersten Endes einer ersten der Phasenwindungen, einen zweiten Leiter zum Verbinden der Pumpensteuerung und des ersten Endes einer zweiten der Phasenwindungen, einen dritten Leiter zum Verbinden der Pumpensteuerung und des ersten Endes einer dritten der Phasenwindungen, und einen zusätzlichen Leiter zum Verbinden der Pumpensteuerung und des belastbaren Sternpunkts. Die Pumpensteuerung ist ausgelegt, unabhängig den Strom im ersten, zweiten, dritten und zusätzlichen Leiter zu steuern.
In einem weiteren allgemeinen Aspekt umfasst eine Blutpumpenanordnung eine implantierbare Blutpumpe und einen mit der Blutpumpe verbundenen Stromanschluss, der wenigstens drei Leiter umfasst. Der Stromanschluss umfasst eine Steckzone, welche drei Verbinder umfasst, die in einem dreieckigen Muster angeordnet sind. Jeder der Leiter endet an einem der Verbinder. Die Blutpumpenanordnung umfasst einen Stromverbinder, der eine Steckzone zum Verbinden mit der Stromanschluss-Steckzone umfasst. Die Stromverbinder-Steckzone umfasst drei Verbinder, die jeweils angeordnet sind, um einen der Stromanschlussverbinder aufzunehmen. Die Blutpumpe ist ausgelegt, vom Stromanschluss mit Strom versorgt zu werden, wenn der Stromanschluss und der Stromverbinder in einer beliebigen von drei Steckpositionen verbunden sind.
Implementationen eines beliebigen der Aspekte können eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen. Beispielsweise umfassen die Stromanschlussverbinder Buchsen-Verbinder, und die Stromendverbinder umfassen Stecker-Verbinder. Der mit der Blutpumpe verbundene Stromanschluss schließt vier Leiter ein, und der vierte Leiter endet an einem vierten Verbinder der Montagezone, der allgemein im Zentrum des dreieckigen Musters angeordnet ist. Die Stromendverbinder-Steckzone umfasst einen vierten Verbinder, um den vierten Stromanschlussverbinder aufzunehmen.
Verschiedene Aspekte der Offenbarung sind auf eine Blutpumpenanordnung gerichtet, die ein beliebiges der oben beschriebenen Merkmale umfasst. Implementationen können einige oder alle der oben beschriebenen Aspekte und Merkmale in einer beliebigen Kombinationen oder Subkombination umfassen. Verschiedene Aspekte der Offenbarung sind auf ein Verfahren zur Verwendung einer Blutpumpenanordnung gerichtet, die ein beliebiges der oben beschriebenen Merkmale umfasst, um Blut zu pumpen und eine Mischung aus einem axialen und zentrifugalen Fluss vorzusehen. Es ist klar, dass für eine Implementation geoffenbarte Merkmale mit anderen Merkmalen kombiniert werden können, die in einer unterschiedlichen Implementation vorliegen, und dass Kombinationen von Merkmalen nicht nur auf die Auslegungen beschränkt sind, wie sie in den geoffenbarten Implementationen veranschaulicht sind.
Die Details einer oder mehrerer Implementationen werden in den beiliegenden Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung ausgeführt. Andere Merkmale gehen aus der Beschreibung und den Zeichnungen sowie aus den Ansprüchen hervor.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 veranschaulicht eine in ein Herz implantierte Blutpumpenanordnung.
2 ist eine perspektivische Ansicht einer Blutpumpe der Blutpumpenanordnung.
3A ist eine aufgebrochene Explosionsansicht der Blutpumpe.
3B ist eine perspektivische Explosionsansicht verschiedener Komponenten der Blutpumpe.
4 ist eine Explosionsansicht der Blutpumpe.
5A ist eine perspektivische Ansicht einer Nabe der Blutpumpe.
5B ist eine axiale Ansicht der Nabe.
5C ist eine Querschnittansicht der Nabe gemäß der Linie 5C-5C von 5B.
6A bis 6D sind Meridionalansichten alternativer Schaufeln für die Nabe.
7A bis 7B sind Meridionalansichten alternativer Schaufeln und alternativer Lagerkomponenten für die Nabe.
8A ist eine Querschnittansicht eines Einlassendes einer Blutpumpe gemäß der Linie 8A-8A von 2.
8B ist eine aufgebrochene perspektivische Ansicht eines stromaufwärtigen Stators und eines Gehäuses der Blutpumpe von 8A.
8C ist eine Explosionsansicht des Einlassendes der Blutpumpe von 8A.
9 ist eine aufgebrochene perspektivische Ansicht eines Verbinders für eine Antriebsleitung einer Blutpumpe.
10 ist eine schematische Darstellung, die ein Antriebssystem für eine Blutpumpe veranschaulicht.
11 ist eine aufgebrochene Ansicht einer Transplantatanordnung.
12A ist eine perspektivische Ansicht einer alternativen Blutpumpe.
12B ist eine Darstellung, die einen Rotor und Fluidflussweg der Blutpumpe von 12A veranschaulicht.
12C und 12D sind Querschnittansichten der Blutpumpe von 12A.
13A ist eine Seitenansicht eines Rotors und einer Lageranordnung der Blutpumpe von 12A.
13B ist eine perspektivische Ansicht des Rotors der Blutpumpe von 12A.
13C ist eine Vorderansicht des Rotors von 13B.
13D ist eine Rückansicht des Rotors von 13B.
14A ist eine Meridionalansicht eines Beispiels einer Schaufel.
14B ist eine grafische Darstellung, die Charakteristiken einer Innenkante der Schaufel von 14A veranschaulicht.
14C ist eine grafische Darstellung, die Charakteristiken einer Außenkante der Schaufel von 14A veranschaulicht.
Die Details einer oder mehrerer Implementationen werden in den beiliegenden Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung ausgeführt. Andere Merkmale gehen aus der Beschreibung und den Zeichnungen sowie aus den Ansprüchen hervor.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Mit Bezugnahme auf 1 kann eine beispielhafte Blutpumpe 100 in den Körper eines Patienten implantiert werden, um die natürliche Pumpfunktion eines Herzens 112 zu ergänzen oder in einigen Fällen zu ersetzen. Die Blutpumpe 100 umfasst ein Gehäuse 102, das einen Einlass 104, einen Auslass 106 und einen inneren Flussweg zwischen dem Einlass 104 und dem Auslass 106 definiert. Eine sich drehende Nabe (nicht gezeigt), die ein magnetisches Material enthält, ist im Flussweg innerhalb des Gehäuses 102 positioniert und umfasst eine Vielzahl von Schaufeln, die einen gemischten axialen und zentrifugalen Fluidfluss durch den Flussweg vorsehen.
Im Gebrauch kann der Einlass 104 beispielsweise mit einem linken Ventrikel 110 des Herzens 112 verbunden werden, und der Auslass 106 kann beispielsweise mit der Schlüsselbeinarterie 114 über eine Leitung 116 verbunden werden. Zusätzlich kann die Blutpumpe 100 mit einem perkutanen Anschluss 118 verbunden werden, der eine Vielzahl von Leitern einschließt, wie nachstehend weiter beschrieben, um elektrische Energie von einer Steuerung (nicht gezeigt) zu empfangen, die außerhalb des Körpers des Patienten angeordnet sein kann. Die Blutpumpe 100 kann auch so implantiert werden, dass der Einlass 104 Blut von einem rechten Ventrikel 111 des Herzens 112 empfängt und beispielsweise einer Lungenarterie Blut zuführt.
In verschiedenen Implementationen ist die Blutpumpe 100 üblicherweise ausgelegt, eine teilweise Unterstützung oder volle Unterstützung für einen linken Ventrikel 110 oder einen rechten Ventrikel 111 vorzusehen. In verschiedenen Implementationen ist die Blutpumpe 100 allein oder mit einer zweiten Blutpumpe 100 oder einer Blutpumpe eines anderen Typs für eine biventrikuläre Unterstützung ausgelegt. Die Blutpumpe 100 ist ausgebildet, eine allgemeine mechanische Kreislaufunterstützung vorzusehen, und kann so entweder eine systemische oder pulmonale Unterstützung ergänzen. Die Blutpumpe 100 kann beispielsweise auch verwendet werden, um Blut vom linken oder rechten Atrium oder einem arteriellen oder venösen Gefäß oder einer beliebigen anderen Vaskulatur zu einer unterschiedlichen Zielvaskulatur zu bewegen, die ein beliebiges arterielles oder venöses Gefäß oder Organ umfassen kann.
Die Pumpe 100 kann andere Merkmale als jene umfassen, die in der provisorischen US-Anmeldung mit der Seriennummer 61/392,811, eingereicht am 13. Oktober 2010, mit dem Titel „Pumpen von Blut”, der provisorischen US-Anmeldung mit der Seriennummer 61/393,241, eingereicht am 14. Oktober 2010, mit dem Titel „Pumpen von Blut” und der provisorischen US-Anmeldung mit der Seriennummer 13/273,185, eingereicht am 13. Oktober 2011, mit dem Titel „Pumpen von Blut” beschrieben sind, deren gesamter Inhalt hier durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
2 bis 4 veranschaulichen die physische Struktur der Blutpumpe 100 aus unterschiedlichen Perspektiven. 2 veranschaulicht die externe Struktur der Blutpumpe 100. Die Blutpumpe 100 weist ein Gehäuse 102 auf, das aus Titan oder einem anderen biokompatiblen Material hergestellt sein kann und Metall oder Nichtmetall sein kann. Am Inneren und Äußeren des Gehäuses 102 können alle oder Abschnitte von Metallflächen, die mit Fluid in Kontakt gelangen, Oberflächenbehandlungen unterworfen werden. Die Oberfläche kann beispielsweise texturiert, gesintert, gebördelt werden oder dgl., um die Bildung einer dünnen biologischen Beschichtung, wie eines Endothelwachstums, zu fördern, um eine Thrombogenese zu unterdrücken.
Das Gehäuse 102 umfasst eine stromabwärtige Komponente 125, eine Körperkomponente 127, eine Statorabdeckung 129 und eine Einlasskappe 128. Gemeinsam definieren die stromabwärtige Komponente 125 und die Körperkomponente 127 den Auslass 106 und einen Durchlass 122, der mit dem perkutanen Anschluss 118 (in 1 gezeigt) verbunden wird. Die stromabwärtige Komponente 125 und die Körperkomponente 127 definieren auch einen ringförmigen Kanal 144. Die stromabwärtige Komponente 125 umfasst eine entfernbare Stützplatte oder ein Verschlussglied 124, die bzw. das über einer Öffnung in der stromabwärtigen Komponente 125 durch Schrauben 126 befestigt werden kann. Der Motorstator 146 ist innerhalb des Gehäuses 102 angeordnet, das auch den Blutflussweg 108 definiert. Die Körperkomponente 127 und die stromabwärtige Komponente 125 des Gehäuses 102 definieren gemeinsam den Auslass 106 der Blutpumpe 100 in einer Orientierung weg von der Einlassachse 120. Eine zentral durch den Auslass 106 definierte Auslassachse 121 ist beispielsweise allgemein orthogonal zur Einlassachse 120 orientiert. Wie in 2 gezeigt, ist die Auslassachse 121 auch von der Einlassachse 120 in einer Distanz S seitlich beabstandet, so dass die Achsen 120, 121 einander nicht schneiden.
Die Stützplatte 124 und die Konfiguration des Auslasses 106 sehen vorteilhaft einen verbesserten Zugang zu den stromabwärtigen Pumpenkomponenten vor. Die Stützplatte 124 verbessert beispielsweise die Einfachheit der Installation von Komponenten innerhalb des Gehäuses 102 während der Herstellung und sieht eine Fähigkeit vor, Toleranzen oder eine Feineinstellung von Teilen im Inneren der Blutpumpe 100 zu variieren. Der Auslass 106 kann Merkmale umfassen, wie Gewinde oder andere Mechanismen, um eine Austauschbarkeit mit unterschiedlichen Abflussleitungen (nicht gezeigt) zu erhöhen. In einigen Implementationen können Abflussleitungen in der Größe, Form oder im Material variieren, in Abhängigkeit von den anatomischen Charakteristiken und der Gewebezusammensetzung einer Zielvaskulatur, und wie die Abflussleitung ausgebildet ist, um mit der Zielvaskulatur gekoppelt zu werden. Die Einfachheit der Austauschbarkeit fördert die Einfachheit der Verwendung in einem Operationssaal und steigert die Vielseitigkeit der Blutpumpe 100. Der Durchlass 122 ist ausgebildet, einen perkutanen Anschluss aufzunehmen, der Strom und/oder Steuersignale vorsehen soll, um die Blutpumpe 100 zu betreiben.
In Kombination mit 3B werden die Körperkomponente 127, die Statorabdeckung 129 und die Einlasskappe 128 nachstehend weiter beschrieben. Die Körperkomponente 127 umfasst einen Außenabschnitt 127a, der mit der stromabwärtigen Komponente 125 oder Abdeckung gekoppelt wird, und einen rohrförmigen Innenabschnitt 127b mit einer Innenfläche, die eine Einlassbohrung 162 definiert, wo ein Rotor 133 und ein stromaufwärtiger Stator 160 angeordnet sind.
Ein Motorstator 146 zum Antreiben des Rotors 133 (3A) liegt über der Außenfläche des rohrförmigen Innenteils 127b zwischen dem Außenabschnitt 127a der Körperkomponente 127 und dem rohrförmigen Innenabschnitt 127b der Körperkomponente 127. Der Motorstator 146 wird teilweise vom Außenabschnitt 127a der Körperkomponente 127 und der Statorabdeckung 129 bedeckt, wie gezeigt. Die Statorabdeckung 129 hat einen sichtbaren Abschnitt 129a, der den Motorstator 146 teilweise bedeckt, und sich ferner über den rohrförmigen Innenteil 127b legt. Ein verborgener Teil 129b der Statorabdeckung 129 nimmt die Einlasskappe 128 auf. Mit anderen Worten legt sich die Statorabdeckung 129 rund um einen Teil des Motorstators 146 und rund um den rohrförmigen Innenteil 127b. Die Einlasskappe 128 wird direkt über dem verborgenen Teil 129b der Statorabdeckung 129 befestigt, der Gewinde 131 und zusätzliche Verriegelungsmerkmale umfassen kann, die innerhalb radialer Löcher 308 angeordnet sind. Der verborgene Teil 129b der Statorabdeckung 129 umfasst ferner Verschlussgliedlöcher 173, die ein pressgepasstes Merkmal, wie eine sphärische Struktur (nicht gezeigt), aufnehmen sollen, das direkt über die Wand des rohrförmigen Innenabschnitts 127b gepresst ist, zur Sicherung von Statorschaufeln 164, die dazu dienen, den Rotor 133 aufzuhängen und festzuhalten (siehe 3A). Es gibt keinen Saum, Spalt, kein Loch oder dgl. in dem Blutflussweg 108, der vom rohrförmigen Innenteil 127b definiert wird, vom stromaufwärtigen Ende zum stromabwärtigen Ende entlang des Blutflusswegs 108. Sowohl die Statorschaufeln 164 als auch der Rotor 133 sind innerhalb der Einlassbohrung 162 und innerhalb des Flusswegs 108 in der Nähe einer stromaufwärtigen Endzone 136 der Nabe 134 angeordnet.
Wie in 3A gezeigt, die eine Querschnittansicht der Pumpe 100 veranschaulicht, sind die Körperkomponente 127 und die Statorabdeckung 129 durch Umfangsschweißverbindungen 190 zwischen dem rohrförmigen Innenabschnitt 127b und dem verborgenen Abschnitt 129b der Statorabdeckung 129, und durch Umfangsschweißverbindungen 191 zwischen dem Außenabschnitt 127a der Körperkomponente 127 und dem sichtbaren Abschnitt 129a der Statorabdeckung 129 aneinandergefügt, um ein ringförmiges Abteil 148 zu definieren. Der Motorstator 146 ist innerhalb des Abteils 148 angeordnet, teilweise bedeckt vom Außenabschnitt 127a der Körperkomponente 127 und teilweise bedeckt vom sichtbaren Abschnitt 129a der Statorabdeckung 129. Die Innenfläche der Einlasskappe 128 fügt sich nahtlos an den rohrförmigen Innenabschnitt 127b am stromaufwärtigen Ende der Pumpe, um den Einlass 104 zu definieren. Einlasskappen mit unterschiedlichen Formen, Materialien und Texturen können zur Verwendung an bestimmten Implantationsorten ausgewählt werden.
Wie in 3A und in 4 gezeigt, ist der Rotor 133 mechanisch innerhalb des Gehäuses 102 durch Lager an einer stromaufwärtigen Endzone 133a und einer stromabwärtigen Endzone 133b aufgehängt. An der stromaufwärtigen Endzone 133a umfasst der Rotor 133 eine vordere oder stromaufwärtige Lagerkomponente 150, die sich relativ zu einer mit dem stromaufwärtigen Stator 160 gekoppelten Statorlagerkomponente 154 dreht. Die Implementation, wie gezeigt, veranschaulicht die Kugelkomponente 150 am Rotor 133 und die Schalenkomponente 154 am Stator 160, aber das Umgekehrte ist auch möglich. Unterschiedliche Materialien können für die Kugel- und Schalenkomponenten der Lageranordnung auf der Basis der Materialhärte und des Verschleißes des Materials beim Gebrauch ausgewählt werden. Beispielsweise können Materialien verwendet werden, die umfassen, jedoch nicht beschränkt sind auf Edelsteine (z. B. Saphir, Rubin, Korund, Diamant, kubisches Zirkoniumoxid, etc.) und Keramik. Die stromaufwärtigen Statorschaufeln 160 und die Statorlagerkomponente 154 können als eine einteilige Komponente oder als getrennte Komponenten gebildet sein. An der stromabwärtigen Endzone 133b umfasst der Rotor 133 eine hintere oder stromabwärtige Lagerkomponente 152, die sich relativ zu einer Gehäuselagerkomponente 156 dreht. In einigen Implementationen können die kugel- und schalenähnlichen Komponenten, die mit der Kugelkomponente 150 an der Stützplatte 124 und der Schalenkomponente 154 am stromabwärtigen Abschnitt 133b des Rotors 133 gezeigt sind, umgekehrt werden. In einigen Implementationen ist die Gehäuselagerkomponente 156 direkt mit dem Gehäuse 102 beispielsweise an der Stützplatte 124 gekoppelt.
Die Formen und Größen der Lagerkomponenten 150, 152, 154, 156 können ausgewählt werden, um zu einer bestimmten Implementation zu passen. Die Gehäuselagerkomponente 156 kann beispielsweise eine allgemein konvexe Fläche umfassen, und die stromabwärtige Lagerkomponente 152 kann eine passende konkave Fläche umfassen. Die Statorlagerkomponente 154 kann eine allgemein konkave Fläche umfassen, und die stromaufwärtige Lagerkomponente 150 kann eine passende konvexe Fläche umfassen. Im Gebrauch innerhalb einer Fluidumgebung kann ein kleiner Spalt (z. B. ungefähr zwischen etwa 0,0001 Zoll bis etwa 0,0006 Zoll) zwischen in der Nähe liegenden Lagerkomponenten (z. B. zwischen den Lagerkomponenten 150, 154 und zwischen den Lagerkomponenten 152, 156) aufrechterhalten werden. In einigen Implementationen beträgt die gesamte Spaltgröße zwischen den stromaufwärtigen und stromabwärtigen Lagerspalten ungefähr 0,0002 Zoll.
Mit erneuter Bezugnahme auf 3A ist die Blutpumpe 100 ausgelegt, eine teilweise oder volle Unterstützung für das Kreislaufsystem eines Patienten vorzusehen. Die Blutpumpe 100 umfasst einen Rotor 133, der Blut entlang eines Flusswegs 108 vom Einlass 104 zum Auslass 106 bewegt. Der Rotor 133 umfasst eine Nabe 134, die eine Drehachse, wie eine Einlassachse 120, und eine allgemein zylindrische Form entlang der Länge des Rotors 133 aufweist. Die Nabe 134 hat eine stromaufwärtige Endzone 136, eine zentrale Zone 138 und eine stromabwärtige Endzone 140. Die Nabe 134 umfasst ein magnetisches Material (nicht gezeigt). Die Blutpumpe 100 umfasst Schaufeln 142 zur Förderung des Flusses. Die Schaufeln 142 sind entlang einer Schaufelzone der Nabe 134 des Rotors 133 positioniert.
In einigen Implementation sind die Schaufeln 142 an der stromabwärtigen Endzone 140 der Nabe 134 angeordnet, z. B. distal nach einem Mittelpunkt der Nabe 134 oder stromabwärts von der zentralen Zone 138 der Nabe 134 angeordnet. In der veranschaulichten Implementation erstrecken sich die Schaufeln 142 stromabwärts vom Körper der Nabe 134 an der stromabwärtigen Endzone 140 der Nabe 134 vorbei. In verschiedenen Implementationen, einschließlich der einen wie gezeigt, weisen die stromaufwärtige Endzone 136 und die zentrale Zone 138 der Nabe 134 keinerlei Schaufeln auf. In anderen Implementationen können die Schaufeln 142 genau am oder geringfügig distal vom Mittelpunkt der Nabe 134 beginnen und sich entlang der gesamten oder eines Teils der Endzone 136 und/oder zentralen Zone 138 erstrecken, während die stromaufwärtige Endzone 136 keinerlei Schaufeln aufweist. Das Einrichten einer radialen Flussauslegung ermöglicht die Eliminierung eines hinteren Stators, wodurch eine Flächenbereichsreduzierung gestattet wird sowie zusätzliche Zonen mit höherer Scherkraft vermieden werden, die typischerweise an den Statorschaufel-Vorderkanten auftreten.
In der veranschaulichten Implementation umfasst der Rotor 133 drei Schaufeln 142, die ungefähr 60 Grad voneinander beabstandet sind. Andere Implementationen können beispielsweise nur eine Schaufel 142 oder bis zu zehn Schaufeln 142 oder mehr umfassen. Die Schaufeln 142 sind in Umfangsrichtung am gleichen axialen Ort voneinander beabstandet, in diesem Beispiel ist die Beabstandung zwischen allen Schaufeln 142 gleich. Jede Schaufel 142 hat ungefähr dieselbe Länge und Geometrie oder Krümmung. In verschiedenen Implementationen kann eine Schaufel eine Form wie ein „J” aufweisen, wobei der untere Abschnitt des „J” jedoch unter einem Winkel verdreht ist. Dieser Umschlingungswinkel kann beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 60 Grad bis etwa 270 Grad liegen. Allgemein kann jede Schaufel 142 eine konstante Breite entlang der gesamten Länge der Schaufel 142 aufweisen, oder eine variierende Breite entlang ihrer Länge aufweisen. Entlang der Länge des „J” kann die Breite der Schaufel beispielsweise allmählich auf eine größere Breite als der untere Teil des „J”-Abschnitts relativ zum vertikalen Abschnitt des „J” zunehmen. Ferner kann auch die Dicke der Schaufel 142 entlang der Länge der Schaufeln 142 konstant bleiben oder variieren. Die wie gezeigte Implementation veranschaulicht, dass jede Schaufel 142 eine Krümmung aufweist, die sich stromabwärts erstreckt und radial nach außen aufweitet (als Folge der „J”-Form und des Umschlingungswinkels), so dass ein freies Ende 167 der Schaufel 142 in einer viel größeren radialen Distanz liegt als die Breite der Schaufel 142. Die veranschaulichte Konfiguration der Schaufeln 142 kann sowohl einen axialen als auch zentrifugalen Fluss vorsehen. Im Gegensatz dazu würde eine Schaufel, die sich stromabwärts erstreckt, wo sich die Krümmung nicht radial nach außen aufweitet oder einfach dem Umfang des Rotors 133 folgt, eine axiale Flusskomponente und viel weniger von einer zentrifugalen Komponente generieren.
Wie nachstehend detaillierter beschrieben, ziehen die Schaufeln 142 Fluid durch den Einlass 104, wobei sie einen allgemein axialen Fluss entlang der Einlassachse 120 generieren. Ein Abschnitt jeder Schaufel 142 erstreckt sich in einen ringförmigen Kanal 144, der von einem Gehäuse 102 der Blutpumpe 100 definiert wird. Die Schnecke oder der ringförmige Kanal 144 ist um die Einlassachse 120 angeordnet und steht in Fluidverbindung mit dem Auslass 106. Die Schnecke oder der ringförmige Kanal 144 kann eine Spiralform haben und kann einen Querschnittbereich aufweisen, der entlang des Flusswegs zunimmt, um die Umwandlung von kinetischer Energie in Druck am Auslass 106 zu unterstützen. Wenn sich die Nabe 134 dreht, erzeugen die Schaufeln 142 einen allgemein zentrifugalen Fluss innerhalb der Schnecke oder des ringförmigen Kanals 144, wodurch bewirkt wird, dass Fluid durch den Auslass 106 fließt.
Im Allgemeinen bewegen die Schaufeln 142 Fluid innerhalb des Gehäuses 102, um dem Fluid Energie zu verleihen, damit eine gewünschte Druckhöhe am Auslass 106 erzeugt wird. Die Schaufeln 142 dienen dazu, den Druck am Auslass 106 durch das Verleihen kinetischer Energie aufrechtzuerhalten oder zu erhöhen. Während die Geschwindigkeit des Fluids an unterschiedlichen lokalisierten Zonen innerhalb des Flusswegs 108 unterschiedlich sein kann, ist der Effekt der Schaufeln 142, Druck am Auslass 106 aufrechtzuerhalten oder zu erhöhen sowie den Fluidfluss durch den Auslass 106 zu fördern. In einigen Implementationen ist die axiale Geschwindigkeit von Fluid durch die Pumpe 100 im Wesentlichen konstant über die Nabe 134.
Die Drehung des Rotors 133 wird vom über der Nabe 134 angeordneten Motorstator 146 angetrieben. Elektrischer Strom fließt durch die Drahtwindungen des Motorstators 146, um variierende Magnetfelder zu erzeugen. Die Magnetfelder interagieren mit dem magnetischen Material der Nabe 134, um eine Drehung des Rotors 133 zu bewirken. Die im Motorstator 146 verwendete Verdrahtung kann ein beliebiges hochleitfähiges Material sein, das umfasst, jedoch nicht beschränkt ist auf Kupfer, Silber oder andere Materialien. Der Motorstator 146 ist im Pumpengehäuse 102 gänzlich hermetisch abgedichtet, ebenso wie das magnetische Material in oder an der Nabe 134 hermetisch eingekapselt und abgedichtet ist. Das magnetische Material kann an irgendeiner Stelle in oder an der Nabe 134 angeordnet sein und kann als ein Teil oder mehrfache Teile vorliegen. Das Rotormaterial kann auch aus magnetischen Materialien hergestellt werden. In einigen Implementationen umfasst der Motorstator 146 drei Drahtwindungen, die beispielsweise 120 Grad beabstandet positioniert sind, um einen Dreiphasen-Motorstator zu bilden. Andere Windungskonfigurationen können alternativ verwendet werden, einschließlich Konfigurationen, die mehr als oder weniger als drei Phasen umfassen. Aus der Beschreibung geht hier hervor, dass andere Mechanismen verwendet werden können, um den Rotor 133 anzutreiben.
Mit Bezugnahme auf 5A bis 5C sind die Schaufeln 142 an der stromabwärtigen Endzone 140 der Nabe 134 angebracht. Jede Schaufel 142 umfasst eine Vorderkante 174, eine Hinterkante 176 und einen Körper 178. Der Körper 178 jeder Schaufel 142 erstreckt sich stromabwärts von der Nabe 134 und erstreckt sich radial nach außen innerhalb des ringförmigen Kanals 144 (3). Die Schaufeln 142 sind bemessen und geformt, um dem Fluidfluss kinetische Energie zu verleihen. Wenn sich der Rotor 133 dreht, zieht beispielsweise die Schaufel 142 das Fluid und bewegt das Fluid entlang der Länge der Schaufel 142. Da jede Schaufel 142 stromabwärts gekrümmt ist, wird das Fluid in der Richtung von stromaufwärts nach stromabwärts bewegt. Da sich die Schaufel 142 auch radial nach außen erstreckt und aufweitet, wird die Drehgeschwindigkeitskomponente stromabwärts weiter erhöht. Die beispielhafte Schaufel ist geformt und bemessen, um den Fluss vom Einlass zum Auslass zu optimieren, während eine gewünschte Druckhöhe erzeugt wird.
Bei detaillierter Betrachtung einer einzelnen Schaufel 142 sieht ein stromaufwärtiger Abschnitt 175 der Schaufel 142 in der Nähe der Nabe 134 im Allgemeinen eine axiale Fluidflusskomponente vor, wo sich der Schaufelabschnitt 175 allgemein in einer axialen Richtung stromabwärts erstreckt, und ein stromabwärtiger Abschnitt 177 der Schaufel 142, der im ringförmigen Kanal 144 positioniert ist, sieht eine radiale Fluidflusskomponente vor, wo sich der Schaufelabschnitt 177 allgemein in einer radialen Richtung von der Nabe 134 weg erstreckt. Eine Konfiguration von Schaufeln 142 an der Nabe 134, die sowohl einen axialen als auch radialen (zentrifugalen) Fluss entlang des Flusswegs 108 erzeugt, begrenzt allgemein unerwünschte sekundäre Flusswege innerhalb des Flusswegs 108 und kann beispielsweise ein direktes Waschen vieler oder aller Flächen innerhalb der Blutpumpe 100 gestatten. Die gewünschte Drehung der Nabe 134 wird durch die Interaktion von Magnetfeldern, die vom Motorstator 146 generiert werden, mit einem magnetischen Material 180 erzeugt, das innerhalb der Nabe 134 hermetisch eingeschlossen ist.
6A bis 6D veranschaulichen verschiedene alternative Schaufel- oder Flügelkonfigurationen zur Verwendung mit der oben beschriebenen Pumpenanordnung. Alternative Schaufeln 142a bis 142d können nahe bei der stromabwärtigen Endzone 140 der Nabe 134 angeordnet sein. Jede Konfiguration erstreckt sich stromabwärts an einem Ende der Nabe 134 vorbei, das von den stromabwärtigen Lageranordnungskomponenten 152, 156 definiert wird. Die Veranschaulichungen zeigen, dass sich jede Schaufel 142a bis 142d vom Rotor 133 erstreckt oder auskragt. Ein Ende 165 jeder Schaufel 142a bis 142d ist mit der Nabe 134 verankert, und der Rest der Schaufel 142a bis 142d erstreckt sich in den Flussweg, wobei sich beispielsweise ein freies Ende 167 zu einer, nahe zu einer oder in eine Schnecke erstreckt. Jede Schaufel 142a bis 142d erstreckt sich von der Nabe 134 von einem Ort über dem stromaufwärtigen Ende der stromabwärtigen Lagerkomponente 152. In anderen Implementationen erstreckt sich die Schaufel 142a bis 142d oder kragt aus von anderen Abschnitten des Rotors, wie einer Kante der Nabe 134 oder einem stromabwärtigen Ende der Lagerkomponente 152 am Rotor 133. Die Schaufeln 142a bis 142d können unterschiedliche Vorderkantenformen aufweisen und können Spalte mit unterschiedlichen Größen und Formen relativ zur Nabe 134 und zur Drehachse nahe bei den stromabwärtigen Lagerkomponenten 152, 156 definieren. Die unterschiedlichen Schaufeln 142a bis 142d können ausgebildet sein, ein Waschen der Spalten zwischen den und/oder rund um die stromabwärtigen Lagerkomponenten 152, 156 zu erleichtern. Die Form der Schaufeln 142 kann ausgebildet sein, eine Energieaufnahme im Fluid zu reduzieren. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Konfiguration der Schaufeln 142 ausgewählt werden, um eine lokalisierte mechanische Belastung an der stromabwärtigen Endzone 140 zu reduzieren, wo die Schaufeln 142 an der Nabe 134 angebracht sind, oder um modifizierte Flusswege über der Vorderkante 174 vorzusehen.
Wie in 6A gezeigt, hat eine Schaufel 142a eine Vorderkante 174a, die im Wesentlichen orthogonal zur Einlassachse 120 ist. Ein allgemein kleiner und konstanter Spalt 182a, der im Bereich von ungefähr 0,0001 Zoll bis ungefähr 0,007 Zoll liegt, wird entlang der gesamten Länge der Schaufel 142a an beiden Seiten zwischen einer Außenkante 185a der Schaufel 142a und einer Innenfläche des Gehäuses 102 (z. B. wie durch die Körperkomponente 127 definiert) und einer Innenkante 184a der Schaufel 142a und einer weiteren Innenfläche des Gehäuses 102 (z. B. wie durch die stromabwärtige Komponente 125 definiert) aufrechterhalten, wo die stromabwärtige Lagerkomponente 156 angeordnet ist. Einige Implementationen weisen einen Spielraum von etwa 0,003 Zoll auf. Die Effizienz der Schaufeln, die Fluids bewegen, verbessert sich allgemein, wenn die Spaltdistanz zwischen Schaufeln und den Gehäuseinnenwänden abnimmt.
6B zeigt eine Schaufel 142b mit einer ähnlichen Konfiguration wie in 6A, außer einem Spalt 182b, beispielsweise einem konkaven Spalt, der stromabwärts von der Nabe 134 zwischen der Innenkante 184b der Schaufel 142b und den stromabwärtigen Lagerkomponenten 152, 156 erzeugt wird. Der Spalt 182b ist durch einen abgeschnittenen Abschnitt der Schaufel 142b den stromabwärtigen Lageranordnungskomponenten 152, 156 benachbart definiert. Der Spalt 182b führt zu einem erhöhten Blutfluss im Hohlraum zwischen der Schaufel 142b und den Lageranordnungskomponenten 152, 156, was ein Waschen und eine Wärmeübertragung von Flächen der Lagerkomponenten fördert. Der Spalt 182b wird durch das Abschneiden eines Bereichs von der Schaufel 142b in einer allmählich gekrümmten Weise erzeugt, was zu einer Krümmung an der Schaufel 142b mit einem kleineren Radius führt, der sich in einen größeren Radius bei der Bewegung stromabwärts von der Lageranordnung weg fortsetzt. Die größte Distanz in diesem Spalt 182b liegt im Bereich von ungefähr 0,010 Zoll bis ungefähr 0,040 Zoll und nimmt allmählich auf einen ähnlichen Bereich von Spaltdistanzen, wie in 6A geoffenbart, stromabwärts einer Länge der Schaufel 142b ab.
6C bis 6D veranschaulichen andere Modifikationen des stromaufwärtigen Abschnitts der Schaufeln. In 6C wird eine Schaufel 142c von einer strebenartigen Zone getragen, welche die Vorderkante 174c vorsieht. Die erhaltenen abgeschnittenen Abschnitte definieren einen Spalt 182c mit einer Distanz im Bereich von beispielsweise 0,02 Zoll bis ungefähr 0,06 Zoll zwischen der Innenkante der Schaufel 184c und den stromabwärtigen Lagerkomponenten 152, 156.
In 6D umfasst eine Schaufel 142d einen abgeschnittenen Abschnitt, der einen Spalt 182d mit einer Distanz beispielsweise im Bereich von ungefähr 0,010 Zoll bis ungefähr 0,040 Zoll an seinem Maximum zwischen der Innenkante der Schaufel 184d und den stromabwärtigen Lagerkomponenten 152, 156 definiert. Der Spalt 182d wird ähnlich dem in 6B gezeigten mit einer sich allmählich verändernden Krümmung erzeugt, außer dass der Ausgangsradius der Kurve nahe bei der Lageranordnung größer ist als jener in 6B, und dass die Kurve geringfügig weiter stromaufwärts entlang der Länge der Schaufel endet. Die Schaufel 142d umfasst eine gepfeilte Vorderkante 174d relativ zum einströmenden Fluss, die allgemein parallel zur Einlassachse 120 ist. In einigen Implementationen erstreckt sich eine gepfeilte Vorderkante schräg relativ zur Einlassachse 120. Gerade Vorderkanten können auch eingesetzt werden. Der Pfeilwinkel der Vorderkante kann auch verwendet werden, um die Flussbeschleunigung und dadurch entstehende Scherkraft in der Zone der Vorderkante zu steuern.
Der abgeschnittene Winkel an den Vorderkanten 174c, 174d der Schaufeln 142c und 142d kann dabei helfen, die Leistung der Pumpe durch eine Reduktion des Strömungsabrisses zu steigern, wo die Vorderkante auf das Fluid trifft. Eine unter einem Winkel verlaufende Vorderkante reduziert auch Scherkräfte. Wie in 6C und 6D gezeigt und oben beschrieben, kann die Vorderkante der Schaufel die Form einer Strebe annehmen, die von der stromabwärtigen Kante der Nabe 134 an der Lagerkomponente 152 auskragt und sich stromabwärts erstreckt, um breite Schaufeln zum Bewegen des Fluids zu bilden.
Die verschiedenen oben beschriebenen Schaufelkonfigurationen sind nur beispielartig, und Fachleute können erkennen, dass die Vorderkante der Schaufel 142 eine beliebige Form/Krümmung annehmen kann, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf gerade orthogonal von der Drehachse, gerade unter einem Winkel von der Drehachse und mit einer oder mehreren Kurven, die sich in einer stromabwärtigen Richtung von der Drehachse erstrecken. Einige dieser Ausbildungen ändern die Flügelvorderkante oder abgeschnittenen Abschnitte der Schaufel, um ein Waschen der Lager aufzunehmen, die Strömung über die Flügelvorderkanten zu modifizieren oder lokalisierte Belastungen in der Struktur zu reduzieren.
6A bis 6D veranschaulichen einige Ansätze zur Verstärkung des Waschens zwischen der sich drehenden Nabe und Lageranordnung und der Schaufel oder dem Flügel. Die Ausbildungen haben einen vergrößerten Spalt, der ein zusätzliches Waschen in dieser Spaltzone gestattet sowie Belastungszunahmen eliminiert, wo der Flügel an die Rotornabe 134 ansetzt. In dem Beispiel von 6C trägt eine von der Rotornabe 134 ausgehende Strebe die stromabwärts positionierte Schaufel. Wie vorstehend angegeben, gestattet die allgemeine stromabwärtige Position von Schaufeln/Flügeln radiale, gemischte oder hybride hydraulische Ausbildungen. Ähnlich kann ein Spalt zwischen der Innenkante der Schaufel 142 und der Lageranordnung erzeugt werden, indem die Innenkanten der Schaufeln mit Kurven mit variierenden oder konstanten Krümmungen gebildet werden, was einen Fluss an der Innenkante der Schaufeln fördert, um eine Thrombusbildung zu vermeiden und die Lagerkomponenten zu waschen.
Mit Bezugnahme auf 7A und 7B können alternative stromabwärtige Lagerkomponenten mit unterschiedlichen Durchmessern verwendet werden. In 7A kann der Durchmesser von stromabwärtigen Lagerkomponenten 152a, 156a im Wesentlichen gleich dem Durchmesser einer Nabe 134a sein. Alternativ dazu kann in 7B ein Durchmesser stromabwärtiger Lagerkomponenten 152b, 156b kleiner sein als ein Durchmesser einer entsprechenden Nabe 134b. Ein hinterer Abschnitt 186 der Nabe 134b umfasst eine axiale stromabwärts und zur Drehachse gerichtete Verjüngung, die mit einem ähnlichen Durchmesser wie die Lagerkomponenten 152b, 156b endet. Der verbleibende stromabwärtige Abschnitt der Schaufel 142 krümmt sich allmählich und radial nach außen zum freien Ende 167 der Schaufel 142 entlang der Innenfläche des Pumpengehäuses 102 (z. B. definiert durch die stromabwärtige Komponente). Alternativ dazu kann der Durchmesser stromabwärtiger Lagerkomponenten größer sein als jener einer Nabe. Wenn eine Nabe an Lagerkomponenten mit einem kleineren oder größeren Durchmesser angebracht ist, kann die Nabe einen hinteren Abschnitt umfassen, der konvergiert bzw. divergiert, um mit dem Durchmesser der Lagerkomponenten und der Krümmung, wie durch die Innenfläche des Pumpengehäuses definiert, zusammenzupassen. Die Form der Schaufel 142 kann variieren, um mit der Form des hinteren Abschnitts der Nabe konform zu sein, wie in 7B gezeigt. Die Ausbildung der Größe der stromabwärtigen Lageranordnung kann in Kombination mit der Flügel/Schaufelausbildung modifiziert werden, um zu erleichtern, dass die hydraulische Ausbildung die gewünschten Strömungscharakteristiken erhält. Als solches kann ein größeres oder kleineres Lager (relativ zum Nabendurchmesser und/oder zum stromaufwärtigen Lagerdurchmesser) unter unterschiedlichen Ausbildungen zweckmäßig sein.
Mit Bezugnahme auf 4 und 8A bis 8C wird während der Montage der Pumpe 100 der stromaufwärtige Stator 160 innerhalb der Einlassbohrung 162 positioniert. Um den stromaufwärtigen Stator 160 zu sichern, wird der rohrförmige Abschnitt 127b oder die Leitung, der bzw. die ein Teil der Innenwand des Gehäuses ist, das die Einlassbohrung 162 definiert, an Zonen zusammengedrückt, die Schaufelstellungen des stromaufwärtigen Stators 160 entsprechen. Das Zusammendrücken des rohrförmigen Abschnitts 127b wird erzielt, indem Dichtungselemente 172 in Verschlussgliedlöcher 173 eingesetzt werden, die durch die Statorabdeckung 129 definiert sind, und die Dichtungselemente mit dem rohrförmigen Abschnitt 127b in Eingriff gelangen. Jedes Dichtungselement 172 hat vorzugsweise eine sphärische oder halbsphärische Form oder ist ein Objekt, das sowohl eine Abdichtung ohne Spalt zwischen der Kante des Dichtungselements 172 und einer Umfangswand des Verschlussgliedlochs als auch eine Kraft erzeugen kann, die gegen die Statorschaufel 164 oder andere Abschnitte des stromaufwärtigen Stators 160 ausgeübt wird, um die Statoranordnung festzulegen.
Die Positionen der Verschlussgliedlöcher 173 entsprechen Stellungen der Statorschaufeln 164. Beispielsweise sind die Verschlussgliedlöcher 173 entlang Zonen des rohrförmigen Abschnitts 127b definiert, der mit den Enden der Statorschaufeln 164 in Eingriff gelangt (8B). Eine Einlasskappe, wie eine Einlasskappe 128b, ist entlang der Statorabdeckung 129 mit einem Gewinde versehen. Die Dichtungselemente 172 sind in die Verschlussgliedlöcher 173 pressgepasst. Die Reibung zwischen den Dichtungselementen 172 und den Wänden der Verschlussgliedlöcher 173 hilft dabei, die Dichtungselemente gegen den rohrförmigen Abschnitt 127b zu sichern, was seinerseits den stromaufwärtigen Stator 160 durch ein Pressen gegen die Statorschaufeln 164 sichert. Zusätzlich zum Vorsehen einer Kraft radial nach innen zur Sicherung des stromaufwärtigen Stators 160 können die Dichtungselemente 172 die Verschlussgliedlöcher 173 hermetisch abdichten, indem sie sich beispielsweise geringfügig ausdehnen, wenn sie gegen den rohrförmigen Abschnitt 127b gepresst werden. Die Dichtungselemente 172 können aus einem beliebigen fluidundurchlässigen Material gebildet sein und können beispielsweise in Form sphärischer Verschlussglieder vorliegen. Alternativ dazu können die Dichtungselemente 172 zylindrische, hemisphärische oder andere Geometrien aufweisen.
Mit Bezugnahme auf 8C begrenzt ein Ratschenmechanismus die Drehbewegung einer Einlasskappe 302 relativ zur Statorabdeckung 129. Der Ratschenmechanismus umfasst Begrenzungselemente 312, welche mit inneren Nuten 330 in Eingriff gelangen, die im Innenumfang der Einlasskappe 302 definiert sind. Die Begrenzungselemente 312 sind teilweise in radialen Löchern 308 angeordnet, die in der Statorabdeckung 129 definiert sind. Im Gegensatz zu den Verschlussgliedlöchern 173 erstrecken sich die radialen Löcher 308 nur teilweise durch die Statorabdeckung 129. Nachgiebige Elemente 310, wie O-Ringe, sind in den Löchern 308 zwischen den Begrenzungselementen 312 und der Statorabdeckung 129 angeordnet. Die nachgiebigen Elemente 310 positionieren die Begrenzungselemente 312 so, dass die Begrenzungselemente 312 aus den Löchern 308 vorstehen. Die nachgiebigen Elemente 310 wirken auch als Federn, um der von der Einlasskappe 302 ausgeübten radialen Kraft entgegenzuwirken, so dass die Begrenzungselemente 312 in einem Reibungseingriff mit der Einlasskappe 302 stehen. Wenn die Einlasskappe 302 mit der Statorabdeckung 129 verbunden wird, dringen die Begrenzungselemente 312 so in die Nuten 330 ein und liegen darin. Die nachgiebigen Elemente 310 üben eine radiale Kraft nach außen an den Begrenzungselementen aus, um die Drehung der Einlasskappe 302 relativ zur Statorabdeckung 129 zu begrenzen. In einer Implementation ist die Einlasskappe 302 auf die Statorabdeckung 129 aufgeschraubt. Die Kombination der Nuten 330 und der Begrenzungs- und nachgiebigen Elemente 312, 310 hilft dabei, zusätzliche Reibung vorzusehen, so dass die Einlasskappe 302 nicht leicht abgeschraubt werden kann. Jedes Begrenzungselement 312 kann eine sphärische Struktur sein, oder kann eine weitere andere Form mit einer gekrümmten freiliegenden Fläche aufweisen, die mit den Nuten 330 in Eingriff gelangen kann. Alternativ dazu kann die Kombination von Begrenzungs- und nachgiebigen Elementen durch ein federbelastetes Verschlussglied mit einem vorstehenden Element für einen Eingriff mit den Nuten ersetzt werden. Anstelle der Nuten 330 mit einer gekrümmten Fläche kann die Innenfläche der Einlasskappe 302 eine sägeähnliche oder andere Ausbildung aufweisen, die Reibung generiert, um zu verhindern, dass sich die Einlasskappe 302 löst.
Mit Bezugnahme auf 9 ist ein Verbinder 280 gezeigt, der mit der Pumpe 100 verwendet werden kann. Der oben beschriebene perkutane Anschluss 118 hat zwei Enden, ein Ende, das mit der Pumpe 100 gekoppelt ist, und ein anderes Ende, das direkt oder indirekt mit einem Steuersystem und/oder einer Spannungsquelle gekoppelt ist. Der in 9 gezeigte Verbinder 280 kann zur Verwendung an einem der Enden oder beiden Enden des perkutanen Anschlusses 118 ausgelegt sein. Ferner können der Buchsen-Abschnitt (z. B. Abschnitt 192 des Verbinders 280) und der Stecker-Abschnitt (z. B. Abschnitt 166 des Verbinders 280) austauschbar an einem beliebigen Ende des perkutanen Anschlusses 118 in der Pumpe 100 oder an einem Steuersystem und/oder einer Stromquelle verwendet werden. Der perkutane Anschluss 118 endet beispielsweise in einem Stromanschluss 166 (z. B. Buchsen-Abschnitt), welcher an einem entsprechenden Stromendverbinder 192 (z. B. Stecker-Abschnitt) angebracht wird, der innerhalb des Durchlasses 122 des Gehäuses 102 angeordnet ist (4). Der Stromendverbinder 192 schließt eine Vielzahl von Leitern 194 ein, die in Stiften 196 enden. Eine Isoliermanschette 198 ist über die Leiter 194 gepasst, um eine hermetische Abdichtung rund um die Stifte 196 vorzusehen. Der Stromendverbinder 192 kann als Teil des Gehäuses 102 gebildet sein, oder kann getrennt gebildet und am Gehäuse 102 beispielsweise durch eine Schnapppassung angebracht sein. Eine Steckzone 200 enthält die Stifte 196 und ist hermetisch von den Innenabschnitten des Gehäuses 102 isoliert.
Der Stromanschluss 166 umfasst mehrfache Leiter 218a, 218b, 218c, 220 (10) und kann mit dem Stromendverbinder 192 mechanisch und elektrisch verbunden werden. Die Leiter 218a, 218b, 218c, 220 erstrecken sich durch den perkutanen Anschluss 118, um Phasenwindungen des Motorstators 146 mit einer Pumpensteuerung 216 zu verbinden (10), wie nachstehend weiter beschrieben. Der Stromanschluss 166 weist eine Stromanschluss-Steckzone 202 auf, die eine Vielzahl von Öffnungen 204 zum Aufnehmen der und elektrischen Verbinden mit den Stiften 196 definiert, und jede Öffnung 204 ist mit einem der Leiter 218a, 218b, 218c, 220 elektrisch verbunden. Die Öffnungen 204 des Stromanschlusses 166 können innerhalb eines Dichtungsabstreifers 206 gebildet sein, der eine Stift-Stift-Isolierung zur Herstellung von Verbindungen in einer feuchten Umgebung vorsehen kann. Alternativ dazu kann die Stift- und Öffnungsauslegung umgekehrt werden. Die Steckzone 200 kann beispielsweise Öffnungen 204 enthalten, die mit einem Dichtungsabstreifer 206 gebildet sind, und die Stromanschluss-Steckzone 202 kann eine Vielzahl von Stiften 196 enthalten, die von der Isoliermanschette 198 umgeben sind.
Die Stifte 196 und die entsprechenden Öffnungen 204 der Steckzonen 200, 202 können in einem gleichseitigen dreieckigen Muster angeordnet sein. Wenn beispielsweise drei Stifte 196 und drei Öffnungen 204 vorliegen, kann jeder Stift 196 und jede Öffnung 204 an einer Spitze eines gleichseitigen Dreiecks platziert sein. Mit den in einem gleichseitigen dreieckigen Muster angeordneten Steckzonen 200, 202 und mit den in einer 120 Grad Dreiphasenauslegung angeordneten Windungen des Motorstators 146 beeinträchtigt die relative Drehorientierung der beiden Steckzonen 200, 202 die Motorleistung nicht, da nur die relative Reihenfolge elektrischer Verbindungen konstant bleiben muss.
In einigen Implementationen ist ein vierter Stift 196 im Stromendverbinder 192 enthalten, und eine vierte Öffnung 204 ist in der Steckzone 202 definiert. Der vierte Stift 196 und die vierte Öffnung 204 können im Zentrum des dreieckigen Musters platziert werden, wobei die verbleibenden Stifte 196 und Öffnungen 204 an den Spitzen des Dreiecks angeordnet werden, wie oben beschrieben. Wenn der vierte Stift 196 und die vierte Öffnung 204 mit einem gemeinsamen Leiter des Dreiphasenmotors verbunden sind, wie dem zusätzlichen Verbinder 220, wie weiter unten beschrieben, wird die Drehorientierung der beiden Steckzonen 200, 202 relativ zueinander das Motorleistungsverhalten nicht beeinflussen. Als Ergebnis kann ein Chirurg unter Verwendung einer Ausrichtung in einer beliebigen von drei Positionen den Stromanschluss 166 leicht mit dem Stromendverbinder 192 verbinden.
Eine mechanische Verriegelung zwischen dem Stromanschluss 166 und dem Stromendverbinder 192 kann durch in Umfangsrichtung rund um den Stromanschluss 166 angeordnete Nasen oder Zinken 208 erzielt werden, die in eine in Umfangsrichtung rund um den Stromendverbinder 192 angeordnete Nut 210 einschnappen. Alternativ dazu können die mechanischen Verriegelungsmerkmale umgekehrt werden. Nachdem die Zinken 208 mit der Nut 210 gekoppelt werden, kann eine Außenmanschette (nicht gezeigt), die gleitbar über dem Stromanschluss 166 positioniert ist, über die Zinken 208 gleiten, um zu verhindern, dass sich die Zinken 208 aus der Nut 210 bewegen.
Wenn der Verbinder 280 einem Patienten implantiert wird, muss er die Kontakte gegen die Fluide im Körper hermetisch isolieren, während eine geeignete Stift-Stift-Orientierung vorgesehen und eine sichere mechanische Verbindung hergestellt wird. Die Verwendung eines dreieckigen Taktungsmerkmals ermöglicht, dass der Verbinder 280 in drei unterschiedlichen Orientierungen im Abstand von 120 Grad eingesetzt wird. Es gibt keinen Grund, eine Verbindung in einer bestimmten Orientierung zu haben, da die Verbindung mit einem Dreiphasenmotor erfolgt. Mit anderen Worten sind unterschiedliche Verbindungsorientierungen annehmbar. Solange die Phasen in der gleichen Reihenfolge mit den Kabeldrähten verbunden sind, ist die spezifische Draht-Draht-Verbindung nicht wichtig. Wenn der Verbinder 280 in jeder der drei unterschiedlichen Orientierungen verbunden wird, wird daher die Reihenfolge der Phasen nicht verändert, auch wenn sich die einzelnen Draht-Draht-Verbindungen ändern. Typischerweise verwenden Verbinder eine einzelne Taktungsposition, so muss der Verbinder in Abhängigkeit von der Startorientierung bis 360 Grad gedreht werden, bevor die Verbindung hergestellt werden kann. Der dreieckige Verbinder erfordert höchstens eine Drehung um 120 Grad, um den Verbinder einzusetzen. Dies erleichtert die Einfachheit der Verwendung und reduzierte ein beliebiges potenzielles Verdrehen des Kabels als Ergebnis der Verbindung. Wenn redundante Verbindungsstifte für jede Phase gewünscht sind, kann eine ähnliche dreieckige Taktung erzielt werden, indem 6 Stifte in einem gleichseitigen dreieckigen Muster positioniert werden. Alternative Verdrahtungsansätze können auch mit der dreieckigen Tastung ausgelegt werden. Ein Beispiel davon ist für eine Verbindung mit 4 Leitern, die einen Dreiphasenmotor (nachstehend beschrieben) involviert. Für diesen Fall werden die Phasen in dem dreieckigen Muster gehalten, und die vierte Verbindung erfolgt durch einen zentralen Stift. In diesem Fall ändern sich nur die Motorphasenstifte mit der unterschiedlichen Taktung, und die zentrale Verbindung bleibt gleich.
Mit Bezugnahme auf 10 umfasst ein Motorantriebssystem 211 Phasenwindungen für wenigstens drei Phasen. Das Motorantriebssystem 211 hat beispielsweise eine dreiphasige Auslegung für den Motorstator 146 und weist drei Phasenwindungen 212a, 212b, 212c auf, die im Abstand von 120 Grad um die Einlassachse 120 platziert sind. Jede der Phasenwindungen 212a, 212b, 212c hat ein erstes Ende und ein zweites Ende, und das zweite Ende jeder Phasenwindung 212a, 212b, 212c ist mit einem belastbaren Sternpunkt 214 verbunden. Die drei Windungen 212a, 212b, 212c sind getrennt mit einem Controller 216 durch die drei Leiter 218a, 218b, 218c verbunden. Zusätzlich ist der belastbare Sternpunkt 214 mit dem Controller 216 durch einen zusätzlichen Leiter 220 verbunden. Der zusätzliche Leiter 220 kann eine neutrale Verbindung sein, kann jedoch auch unabhängig durch unabhängige Antriebselektronik getrieben werden.
Der perkutane Anschluss 118 umfasst den Satz von Leitern 218a, 218b, 218c, 220 mit dem ersten Leiter 218a zum Verbinden der Pumpensteuerung 216 und des ersten Endes der ersten Phasenwindung 212a, dem zweiten Leiter 218b zum Verbinden der Pumpensteuerung 216 und des ersten Endes der zweiten Phasenwindung 212b, und dem dritten Leiter 218c zum Verbinden der Pumpensteuerung 216 und des ersten Endes der dritten Phasenwindung 212c. Der Satz von Leitern umfasst einen zusätzlichen Leiter 220 zum Verbinden der Pumpensteuerung 216 und des belastbaren Sternpunkts 214.
Die Pumpensteuerung 216 ist ausgelegt, Strom im ersten Leiter 218a, im zweiten Leiter 218b, im dritten Leiter 218c und im zusätzlichen Leiter 220 unabhängig zu steuern. Der Controller 216 enthält beispielsweise unabhängige Antriebselektronik für jede der drei Phasenwindungen 212a, 212b, 212c und für den zusätzlichen Leiter 220 und kann so jede Phase der Motorstatorwindung unabhängig steuern. Da der zusätzliche Leiter 220 unabhängig von den Leitern 218a, 218b, 218c getrieben werden kann, kann das Motorantriebssystem 211 als Dreiphasen-, Zweiphasen- oder Einphasensystem angesteuert werden. Als Ergebnis kann die Pumpe 100 betrieben werden, auch wenn Fehler in der Antriebselektronik, den Phasenwindungen 212a, 212b, 212c und den Leitern 218a, 218b, 218c, 220 vorliegen. Falls beispielsweise ein Fehler eine der Phasenwindungen 212a, 212b, 212c trennt, kann das Motorantriebssystem 211 diesen Fehlerzustand detektieren und darin zu einem Zweiphasen-Betriebsmodus umschalten. Falls zwei der Phasenwindungen 212a, 212b, 212c getrennt werden, kann das Motorantriebssystem 211 ähnlich in einem Einphasenmodus betrieben werden. Falls als weiteres Beispiel die Verbindung durch den zusätzlichen Leiter 220 bricht, kann das Motorantriebssystem 211 in einem Dreiphasenmodus betrieben werden. Falls schließlich ein Fehler im zusätzlichen Leiter 220 auftritt, und ein Fehler in einer der Phasenwindungen 212a auftritt, kann das Motorantriebssystem 211 in einem Einphasenmodus betrieben werden.
11 veranschaulicht eine Transplantatanordnung 222 zur Verwendung mit der Pumpe 100. Die Transplantatanordnung 222 sieht eine Fluidverbindung vom Auslass 106 der Pumpe 100 mit einer Zielvaskulatur, einem Gefäß oder einem Organ im Kreislaufsystem vor. Die Transplantatanordnung 222 umfasst eine Leitung 116, die ein Lumen 225 definiert, eine Verstärkungskomponente 226 um die Leitung 116 und eine Stützstruktur 224, die um die Leitung 116 geformt ist.
Die Leitung 116 kann beispielsweise aus einem gewebten Material gebildet sein, um zu ermöglichen, dass die Leitung 116 beispielsweise an ein Blutgefäß genäht wird. Das Material der Leitung kann ein nicht synthetisches oder synthetisches Material sein, das umfasst, jedoch nicht beschränkt ist auf Polytetrafluorethylen (PTFE) und ein Polyestergewebe (z. B. Dacron). Die Verstärkungskomponente 226, wie eine Polymer-Monofaser oder ein Draht, ist spiralförmig um die Leitung 116 gewickelt, um die Leitung 116 mit zusätzlicher Stärke zu versehen, und um ein Knicken der Leitung zu verhindern, wenn sie in Verwendung steht. Die Leitung 116 hat eine inhärente Nachgiebigkeit, so dass sie in ihre Standard- oder neutrale Form zurückkehren kann, nachdem sie verdreht oder einer Druckkraft ausgesetzt wird. In einigen Implementationen enthält jede Zone der Transplantatanordnung 222 eine geringfügig elastische oder nachgiebige Eigenschaft, um einem Knicken und Druck standzuhalten. Die Stützstruktur 224 ist um eine Endzone 117 der Leitung 116 geformt. Die Stützstruktur 224 kann starr oder flexibel sein, sie ist jedoch ausgebildet, die Leitung 116 über dem externen Gehäuse der Pumpe 100 oder am Auslass 106 der Pumpe 100 zu verankern. Die Verstärkungskomponente 226 kann innerhalb der Stützstruktur 224 eingebettet sein. Die Stützstruktur 224 hat eine Lippe oder einen Flansch 228 an einem Ende, die bzw. der sich um die Leitung 116 und seitlich nach innen und außen von der Leitung 116 erstreckt, um eine Verankerung vorzusehen. Der Flansch 228 kann die Abdichtung der Verbindung zwischen der Transplantatanordnung 222 und der Pumpe 100 verstärken, wie nachstehend weiter beschrieben.
In einigen Implementationen kann die Transplantatanordnung 222 mit äußeren Gehäusemerkmalen der Pumpe 100 in Eingriff gelangen, um rund um den Auslass 106 angebracht und abgedichtet zu werden. In der Nähe des Auslasses 106 umfasst das Äußere des Gehäuses 102 einen vertieften Abschnitt 130 und einen erhöhten Abschnitt 132, die sich teilweise oder vollständig um den Auslass 106 erstrecken. Die Leitung 116 kann über den Auslass 106 in der Richtung des Pfeils A gleiten, bis der Flansch 228 den vertieften Abschnitt 130 erreicht, und die Stützstruktur 224 mit dem erhöhten Abschnitt 132 in Eingriff gelangt, wodurch eine weitere Bewegung zur Pumpe 100 begrenzt wird. Um die Leitung 116 am Gehäuse 102 zu sichern, kann der Passteil 168 beispielsweise über die geformte Stützstruktur 224 in der Richtung des Pfeils A gezogen werden, so dass ein Abschnitt 169 des Passteils 168 über dem erhöhten Abschnitt 132 des Auslasses 106 einschnappt und mit diesem gekoppelt wird. Während der Passteil 168 über die Stützstruktur 224 gleitet, drückt der Passteil 168 den Flansch 228 in den vertieften Abschnitt 130, wodurch eine Abdichtung rund um den Auslass 160 gebildet wird. In einigen Fällen kann der vertiefte Teil 130 weggelassen werden.
In einigen Implementationen kann ein Innenabschnitt des Passteils 168 mit einem Gewinde versehen sein, um mit Außengewinden (nicht gezeigt) des Gehäuses 102 in Eingriff zu gelangen, die um den Auslass 106 angeordnet sind. Das Schrauben des Passteils über die Stützstruktur 224 und die Außengewinde drückt den Flansch 228 zusammen, um eine Abdichtung um den Auslass 106 zu bilden. In einigen Implementationen ist der Passteil 168 aus zwei halbzylindrischen Stücken gebildet, die über die Leitung 116 und einen Abschnitt des Gehäuses 102 passen, um die Stützstruktur 224 aufzunehmen und den Flansch 228 zusammenzudrücken, um eine Abdichtung zu bilden. Die beiden halbzylindrischen Stücke können beispielsweise über Justierschrauben einander angebracht werden.
In einigen Implementationen hat das Lumen der Leitung 116 den gleichen Durchmesser wie der Rand der Öffnung des Auslasses 116. Im Allgemeinen hat die Leitung des Lumens den gleichen Durchmesser wie die Öffnung des Auslasses 116. So hätte der Ausströmungsblutweg einen ähnlichen Durchmesser von einer Zone in der Nähe der stromabwärtigen Lageranordnung durch die Leitung, falls der Auslass 106 den gleichen Durchmesser von einer Zone in der Nähe der stromabwärtigen Lageranordnung zur Öffnung aufweist. Die Ausströmung kann jedoch auch ein Trichter- oder verjüngtes Lumen aufweisen, falls die Öffnung der Ausströmung einen größeren Durchmesser relativ zur Zone in der Nähe der stromabwärtigen Lageranordnung aufweist.
Mit Bezugnahme auf 12A und 12B umfasst eine alternative Blutpumpe 400 einen alternativen Rotor 410. Der Rotor 410 dreht sich um eine Achse 411 beispielsweise im Gegenuhrzeigersinn, R, wodurch axiale und radiale (z. B. zentrifugale) Flüsse innerhalb eines Flusswegs 440 erzeugt werden (12B). Der Rotor 410 ist in einem Gehäuse 402 angeordnet, das die gleichen Typen von Komponenten aufweist wie das Gehäuse 102 der Blutpumpe 100 (siehe 2, 3A, 3B und 4). Das Gehäuse 402 nimmt jedoch einen anderen Rotor 410 als den Rotor 133 auf, und das Gehäuse 402 definiert einen Flussweg 440, der relativ zum Flussweg 108 modifiziert ist.
Im Flussweg 440 tritt Fluid in einen Einlass 404 ein und tritt durch einen Auslass 406 aus. Zwischen dem Einlass 404 und dem Auslass 406 umfasst der Flussweg 440 einen Kanal 442, eine verjüngte Zone 444 und eine Schnecke 446. Der Kanal 442 ist allgemein zylindrisch und umgibt einen stromaufwärtigen Stator 460 und stromaufwärtige Abschnitte des Rotors 410. In einigen Implementationen hat der Kanal 442 einen im Wesentlichen konstanten Durchmesser, der sich vom stromaufwärtigen Stator 460 entlang wenigstens der Hälfte des Rotors 410 erstreckt. Der Durchmesser des Flusswegs 440 nimmt dann im verjüngten Abschnitt 444 ab, der rund um ein stromabwärtiges Ende des Rotors 410 angeordnet ist. In einigen Implementationen tritt der schmalste Außendurchmesser des Flusswegs 440 entlang der Achse 411 am Ende der verjüngten Zone 444 auf. Die Schnecke 446 ist stromabwärts von der verjüngten Zone 444 angeordnet.
Mit Bezugnahme auf 12C definiert das Gehäuse 402 den Flussweg 440 mit Innenwänden 450, 451, 452, 453. Eine zylindrische Innenwand 450 definiert den Kanal 442, und eine sich nach innen aufweitende Wand 451 reduziert den Durchmesser des Flusswegs 440 in der verjüngten Zone 444. Umfangswände 452 definieren einen ringförmigen Kanal, der zur Schnecke 446 führt, wobei ein gewünschter Betrag eines Spielraums zwischen den Außenkanten der Schaufeln 430 vorgesehen wird. In einigen Implementationen sind die Wände 452 bemessen, um einen konsistenten Spielraum rund um die Schaufeln 430 vorzusehen, außer an einem freien Ende jeder Schaufel 430, das sich in die Schnecke 446 erstreckt. Wände 453 definieren die Schnecke 446, die einen Außenring 455 umfasst, der einen sich ausdehnenden Querschnittbereich entlang der Drehrichtung, R, aufweist.
Mit Bezugnahme auf 12D umfasst in einigen Implementationen die Schnecke 446 eine Spiralzone, welche sich rund um die Achse 411 erstreckt, zentriert auf (z. B. allgemein symmetrisch angeordnet um) eine zur Achse 411 allgemein rechtwinklige Ebene. Die Schnecke 446 weitet sich entlang der Drehrichtung, R, auf, wobei eine zunehmende Distanz, D, von den Enden der Schaufeln 430 am Rotor 410 und eine zunehmende Breite, W, gemessen parallel zur Achse 411, vorgesehen werden (siehe 12B).
Mit Bezugnahme auf 13A umfasst der Rotor 410 eine Nabe 412, eine stromaufwärtige Lagerkomponente 414 und eine stromabwärtige Lagerkomponente 416. Der Außendurchmesser der stromaufwärtigen Lagerkomponente 414 und der stromauwärtigen Lagerkomponente 416 ist ungefähr gleich. Zwischen den Lagerkomponenten 414, 416, gesehen entlang der Richtung des Fluidflusses, F, nimmt die Nabe 412 auf einen maximalen Außendurchmesser zu, bleibt im maximalen Außendurchmesser in einer zentralen Zone 422 konstant und nimmt dann ab.
Detaillierter umfasst die Nabe 412 eine verjüngte Zone 420 an einem vorderen oder proximalen Ende 413 der Nabe 412, der stromaufwärtigen Lagerkomponente 414 benachbart. In der verjüngten Zone 420 nimmt der Außendurchmesser der Nabe 412 allmählich zu, um einen maximalen Außendurchmesser der Nabe 412 zu erreichen. Der verjüngten Zone 420 benachbart umfasst die Nabe 412 die zentrale Zone 422, in welcher der Außendurchmesser der Nabe 412 zylindrisch oder im Wesentlichen konstant ist. Der zentralen Zone 422 benachbart umfasst die Nabe 412 auch eine verjüngte Zone 424 an einem hinteren oder distalen Ende 415 der Nabe 412, in welcher der Außendurchmesser der Nabe 412 vom maximalen Außendurchmesser der Nabe 412 auf den Außendurchmesser der stromauwärtigen Lagerkomponente 416 abnimmt. In einigen Implementationen tritt die Änderung des Durchmessers der Nabe 412 in der verjüngten Zone 424 steiler auf als in der verjüngten Zone 420. Die verjüngte Zone 424 kann beispielsweise zwei Drittel oder weniger der Länge der verjüngten Zone 420 entlang der Achse 411 betragen.
Der Rotor 410 umfasst vier Schaufeln 430, die sich von der verjüngten Zone 424 am distalen Ende 415 der Nabe 412 erstrecken. Die Schaufeln 430 sind im gleichen Abstand voneinander rund um den Umfang der Nabe 412 vorgesehen, beispielsweise ungefähr 90 Grad voneinander beabstandet rund um die Achse 411. Jede Schaufel 430 umfasst ein fixiertes Ende 432, das an der Nabe 412 in der abnehmenden verjüngten Zone 424, beispielsweise an einer nach hinten gewandten Fläche 425 der Nabe 412, verankert ist. In dieser Hinsicht sind die Schaufeln 430 unterschiedlich zu den Schaufeln 142 des Rotors 133 verbunden, da sich die Schaufeln 142 von der Nabe 134 von einer Verbindung am größten Außendurchmesser der Nabe 134 erstrecken (siehe 5A). Die Verbindung der vorwärtigen Vorderkante der beispielhaften Schaufel 430 an der nach hinten gewandten Fläche 425 ist die einzige Verbindung zwischen der Schaufel 430 und dem Rotor 410. In einigen Implementationen sind die Schaufeln 430 mit der nach hinten gewandten Fläche 425 an einer Inflexionszone verbunden, wo die nach hinten gewandte Fläche 425 von einer zunehmenden Veränderungsrate des Außendurchmessers der Nabe 412 zu einer abnehmenden Veränderungsrate des Außendurchmessers der Nabe 412 übergeht.
Jede Schaufel 430 kragt aus oder steht vor von der Nabe 412 und endet in einem freien Ende 434, das sich in die Schnecke 446 erstreckt. Das freie Ende 434 kann eine allgemein lineare Hinterkante umfassen, welche in einer Richtung verläuft, die zur Achse 411 im Wesentlichen parallel ist. Jede Schaufel 430 erstreckt sich distal über das distale Ende 415 der Nabe 412 hinaus und an der stromabwärtige Lagerkomponente 416 vorbei, wobei sich jede Schaufel 430 entlang ihrer Länge verdreht. Keine Schaufeln sind an der verjüngten Zone 420 oder der zentralen Zone 422 der Nabe 412 angeordnet oder rund um diese positioniert. Jede Schaufel 430 erstreckt sich um ungefähr 90 bis 110 Grad in Umfangsrichtung rund um die Achse 411.
Jede Schaufel 430 umfasst eine Innenkante 445, welche einen Abschnitt, der allgemein nach innen zur Achse 411 gewandt ist, und einen Abschnitt, der allgemein in eine hintere Richtung gewandt ist, aufweist. Jede Schaufel 430 umfasst auch einen Außenkante 448, die einen Abschnitt aufweist, der allgemein nach außen zu den Wänden 451, 452 des Pumpengehäuses 402 gewandt ist, mit einem Abschnitt, der allgemein von der Achse 411 nach außen gewandt ist, und einem Abschnitt, der allgemein nach vorne zum Einlass 404 gewandt ist.
Jede Schaufel 430 umfasst am fixierten Ende 432 eine Vorderkante 431, die unter einem Winkel in Bezug auf die Achse 411 verläuft. Beispielsweise kann sich die Vorderkante 431 linear unter einem Winkel zwischen ungefähr 30 Grad und ungefähr 60 Grad, oder unter einem Winkel von 45 Grad, erstrecken. In einigen Implementationen endet die Vorderkante 431 an einer Distanz von der Achse 411, die ungefähr gleich ist dem maximalen Außendurchmesser der Nabe 412. Die Distanz, über die sich die Vorderkante 431 erstreckt, kann gemäß dem Betrag des Raums variieren, der von den Innenwänden 451, 452 des Gehäuses 402 vorgesehen wird.
Mit Bezugnahme auf 13B ist der Rotor 410 ohne die Lagerkomponenten 414, 416 gezeigt, die vom Rotor 410 getragen werden. Jede Schaufel 430 hat einen Vorderabschnitt oder stromaufwärtigen Abschnitt 436 in der Nähe der Nabe 412, der eine konkave Fläche 437 umfasst, die dem in der axialen Richtung fließenden Fluid Energie verleiht. Jede Schaufel 430 umfasst auch eine stromabwärtige Zone 438, welche eine konvexe Fläche 439 umfasst, die dem primär in einer radialen Auswärts- oder zentrifugalen Richtung fließenden Fluss Energie verleiht. Die stromabwärtige Zone 438 wird allgemein von der Schnecke 446 umgeben. Axial durch die konkave Fläche 437 gezogenes Fluid wird beschleunigt und nach außen entlang der konvexen Fläche 439 in die Schnecke 446 geschleudert.
Jede Schaufel 430 umfasst eine Innenkante, die zur Achse 411 gewandt ist. Die Innenkante 462 definiert eine Kerbe oder einen konkaven Spalt 464 oder eine andere Zone, die sich von der Achse 411 weg krümmt. Der konkave Spalt 464 kann über oder stromaufwärts von der stromabwärtigen Lagerkomponente 416 angeordnet sein. Der konkave Spalt 464 erhöht den Fluss, um ein Waschen des stromabwärtigen Lagers zu fördern. In einigen Implementationen tritt der schmalste Abschnitt der Fläche der Schaufel 430 am Ort des konkaven Spalts 464 auf.
Die Schaufeln 430 des Rotors 410 stehen allgemein radial nach außen von der Nabe oder Drehachse vor. Wie in 13A gezeigt, ist beispielsweise die radiale Länge jeder Schaufel 430 signifikant größer als die axiale Länge der Schaufel 430. Im Gegensatz dazu haben die Schaufeln 142 des beispielhaften Rotors 133 eine allgemein längere axiale Länge. In verschiedenen Ausführungsformen ist eine axiale Länge 441 des Schaufelquerschnitts größer als der Durchmesser 443 des Schaufelquerschnitts. Mit anderen Worten können die Schaufeln 430 geformt und ausgelegt sein, distal in einer flossenartigen Auslegung vorzustehen. In verschiedenen Ausführungsformen ist die axiale Länge 441 des Schaufelquerschnitts kleiner als der Durchmesser 443 des Schaufelquerschnitts. In der beispielhaften Ausführungsform von 13A erstreckt sich die Vorderkante 431 von der Hinterseite der Nabe 412 in einer axialen Richtung. Die Hinterkante 435 hat eine schräge Form an ihrem Startpunkt und erstreckt sich danach allgemein in einer vorwiegend radialen Richtung.
Mit Bezugnahme auf 13C und 13D, wenn der Rotor 410 entlang der Achse 411 betrachtet wird, bedeckt das Profil der Nabe 412 den stromaufwärtigen Abschnitt 436 jeder Schaufel 430, der die fixierten Enden 432 der Schaufeln 430 umfasst, und im Wesentlichen die gesamte Verdrehung entlang der Schaufeln 430. So werden die axialen Flusskomponenten, die von den Schaufeln 430 erteilt werden, in einer zylindrischen Zone mit einem Außendurchmesser generiert, der nicht größer ist als der Außendurchmesser der Nabe 412. Die stromaufwärtigen Abschnitte 436 der Schaufeln 430 sind in einer verschmälerten Zone des Flusswegs 440 angeordnet, beispielsweise nachdem der Innendurchmesser des Gehäuses 402 entlang der Wände 451 abnimmt, welcher der schmalste Innendurchmesser um die Achse 411 sein kann. Als Ergebnis kann der Fluidfluss zu den stromaufwärtigen Abschnitten 436 eine höhere Geschwindigkeit aufweisen als der Fluidfluss durch die stromaufwärtigen Zonen des Flusswegs 440. Die höhere Geschwindigkeit in dieser verschmälerten Flusszone, zusammen mit der Drehung der Vorderabschnitte der Schaufeln, kann starke Waschströmungen vorsehen. Diese Zone kann über der stromabwärtigen Lagerkomponente 416 und anderen stromabwärtigen Lagerkomponenten angeordnet sein (siehe 12C), um das Risiko einer Thrombogenese zu reduzieren. Die stromabwärtigen Zonen 438 erstrecken sich radial von der Achse 411 nach außen über den maximalen Außendurchmesser der Nabe 412 hinaus. Die stromabwärtigen Zonen 438 sind im Wesentlichen parallel zu Achse 411 ausgerichtet.
In einigen Implementationen ist der axiale Fluidfluss entlang des Rotors 410 im Wesentlichen konstant, wenn die Pumpe 400 in Betrieb ist. Blut hat eine sehr niedrige Komprimierbarkeit und kann als inkompressibel bezeichnet werden. Wenn dem Fluss keine Energie verliehen wird, und die Energie im Fluss relativ konstant bleibt, tendiert die Geschwindigkeit des Flusses dazu, invers proportional zum Druck stromaufwärts von den Schaufeln 430 aufgrund von Veränderungen im Außendurchmesser des Flusswegs 440 zu sein. Im Allgemeinen soll die verjüngte Zone 444 des Flusswegs 440, in welcher der Flusskanal über dem stromabwärtigen Ende der Nabe 412 (z. B. über der verjüngten Zone 424 der Nabe 412) schmaler wird, die Geschwindigkeit des Flusses erhöhen. Während dies anfänglich zu einem Druckverlust (z. B. einem niedrigeren Druck) führt, ist die Druckabnahme in der verjüngten Zone 444 lokalisiert und relativ gering. Ferner wird der Effekt der lokalisierten Druckabnahme reduziert, da die verjüngte Zone 444 in der Nähe der (z. B. benachbart den) Schaufeln 430 auftritt. Die Schaufeln 430 verleihen dem Fluid Energie und erhöhen so den Druck. In der Zone des Flusswegs 440, in der die Schaufeln 430 angeordnet sind, bewegen die Schaufeln 430 beispielsweise das Fluid von einem Punkt zu einem anderen, wobei sie kinetische Energie verleihen, die den Druck erhöht.
Mit Bezugnahme auf 14A ist eine Meridionalansicht eines Beispiels einer Schaufel 500 gezeigt. Die Ansicht repräsentiert beispielsweise Merkmale entlang eines Wegs, der durch eine achsensymmetrische Strömungsfläche durch das Zentrum der Schaufel 500 definiert wird.
Die Schaufel 500 kann an einer Nabe angeordnet und innerhalb eines Gehäuses positioniert sein, wie oben beschrieben. Die Schaufel 500 hat die gleiche allgemeine Form wie die oben beschriebene Schaufel 430. Der Fluss über die Schaufel 500 tritt in der allgemeinen Richtung des Pfeils F auf. Die Schaufel 500 hat ein fixiertes Ende 502, das an der Nabe angeordnet ist, und ein freies Ende 504, das sich zu einer Schnecke erstreckt. In einigen Implementationen erstreckt sich das freie Ende 504 zur oder in die Schnecke. Das fixierte Ende 502 kann als Strebe oder anderes Merkmal gebildet sein und umfasst eine Vorderkante 512 und eine rückwärtige Kante 513.
Die Schaufel 500 hat auch einen Innenkante 514, eine Außenkante 516 und eine Hinterkante 518. Die Innenkante 514 ist allgemein nach innen zur Drehachse der Nabe gewandt, wobei sie beispielsweise zur Drehachse einwärts und in eine hintere oder stromabwärtige Richtung weist. Die Außenkante 516 ist allgemein von der Drehachse nach außen gewandt, wobei sie beispielsweise Zonen hat, die nach außen zu den Innenwänden des Pumpengehäuses gewandt sind, die den Flussweg definieren. In einigen Implementationen definiert das Pumpengehäuse eine Hülle oder einen Mantel in Umfangsrichtung rund um die Außenkante 516, wobei ein gewünschter Spielraum rund um die Außenkante 516 definiert wird. Eine hintere Wand des Pumpengehäuses kann einen Spielraum mit einem allgemein nach hinten gewandten Abschnitt 515 der Innenkante 514 definieren. Die Hinterkante 518 ist der Schnecke zugewandt und/oder tritt in diese ein, ist allgemein linear und kann abgeschrägt oder verjüngt sein. Aufgrund der Verdrehung der Schaufel 500 entlang ihrer Länge sind die von der Schaufel 500 definierten Umschlingungswinkel und Schaufelwinkel an der Innenkante 514 und der Außenkante 516 unterschiedlich, wie nachstehend beschrieben.
Mit Bezugnahme auf 14B veranschaulicht eine grafische Darstellung 550 Charakteristiken der Schaufel 500 entlang der Innenkante 514. Eine Schaufelwinkelkurve 556 zeigt Änderungen des Schaufelwinkels entlang der Innenkante 514 an, und eine Umschlingungswinkelkurve 558 zeigt das Ausmaß an, in dem sich die Schaufel 500 in Umfangsrichtung um die Drehachse entlang der Innenkante 514 erstreckt.
Die horizontale Achse 551 der grafischen Darstellung 550 zeigt eine normalisierte Distanz entlang der Innenkante 514 an. Die linke Seite der grafischen Darstellung 550 repräsentiert den Beginn der Innenkante 514 an der Position 552 in 14A, beispielsweise der rückwärtigen Kante 513 benachbart. Die rechte Seite der grafischen Darstellung 550 repräsentiert das Ende der Innenkante 514 an der Position 553 von 14A, beispielsweise der Hinterkante 518 benachbart. Die vertikale Achse 554 zeigt Winkelwerte an, beginnend bei null Grad und zunehmend die vertikale Achse 554 aufwärts.
Der Umschlingungswinkel ist als Winkel definiert, unter dem sich die Schaufel 500 in Umfangsrichtung rund um die Drehachse erstreckt. Wie durch die Umschlingungswinkelkurve 558 angezeigt, wird der Umschlingungswinkel definiert, an der Position 552 null Grad zu sein, was der Beginn- oder Führungspunkt der Innenkante 514 ist. Entlang einer Initialzone 561, die ungefähr das anfängliche Viertel oder Drittel der Länge der Innenkante 514 sein kann, nimmt der Umschlingungswinkel zu. Der Umschlingungswinkel weist eine abnehmende Veränderungsrate in der Initialzone 561 auf. Entlang einer zentralen Zone 562, die ungefähr das zentrale Drittel der Länge der Innenkante 514 sein kann, bleibt der Umschlingungswinkel im Wesentlichen konstant. Beispielsweise variiert der Umschlingungswinkel innerhalb eines Bereichs von 10 Grad, oder innerhalb eines Bereichs von 5 Grad, oder weniger entlang der zentralen Zone. Entlang einer Endzone 563, die ungefähr das letzte Drittel der Länge der Innenkante 514 sein kann, nimmt der Umschlingungswinkel mit einer steigenden Veränderungsrate zu. In einigen Implementationen beträgt der maximale Umschlingungswinkel ungefähr 100 Grad an der Position 553 an der Hinterkante 518 (angezeigt am rechten Rand der grafischen Darstellung 550). Der maximale Umschlingungswinkel kann beispielsweise zwischen 85 Grad und 115 Grad, oder zwischen 90 Grad und 110 Grad, etc., betragen. In einigen Implementationen ist die Größenordnung der Veränderungsrate der Steigung der Umschlingungswinkelkurve 558 (z. B. die Größenordnung der Zunahme oder Abnahme der Veränderungsrate des Umschlingungswinkels) entlang der Initialzone 561 und entlang der Endzone 563 ungefähr gleich.
Der Schaufelwinkel ist als Winkel zwischen der Schaufel und der Drehachse definiert, in der grafischen Darstellung 550 durch die Schaufelwinkelkurve 556 repräsentiert. Von einem anfänglichen Schaufelwinkelwert nimmt der Schaufelwinkel entlang eines Initialabschnitts der Innenkante 514 bis zu ungefähr einem Drittel bis zur Hälfte der Länge der Innenkante 514 ab. Danach nimmt der Schaufelwinkel zu, wobei er an einem Schaufelwinkel gleich dem oder größer als der anfängliche Schaufelwinkel endet. In einigen Implementationen hat die Schaufelwinkelkurve 556 eine kontinuierlich zunehmende Steigung, was anzeigt, dass die Veränderungsrate des Schaufelwinkels im Wesentlichen entlang der gesamten Innenkante 514 zunimmt. In einigen Implementationen nimmt die Veränderungsrate des Schaufelwinkels (z. B. Steigung der Schaufelwinkelkurve 556) bei einer allgemein konstanten Rate zu.
In einigen Implementationen variiert der Schaufelwinkel um wenigstens 30 Grad, wenigstens 40 Grad, wenigstens 50 Grad oder mehr entlang der Länge der Innenkante 514. In einigen Implementationen tritt der niedrigste Wert des Schaufelwinkels entlang der Innenkante 514 an einer Position zwischen ungefähr einem Drittel und der Hälfte der Länge der Innenkante 514 auf. In einigen Implementationen ist der abschließende Schaufelwinkel entlang der Innenkante 514 (z. B. an der Position 553, die der rechten Seite der grafischen Darstellung 550 entspricht) größer als der anfängliche Schaufelwinkel entlang der Innenkante 514 (z. B. an der Position 552, die der linken Seite der grafischen Darstellung 550 entspricht). Der abschließende Schaufelwinkel und der anfängliche Schaufelwinkel können innerhalb von ungefähr 30 Grad, 20 Grad oder 10 Grad voneinander liegen.
Mit Bezugnahme auf 14C veranschaulicht eine grafische Darstellung 570 Charakteristiken der Schaufel 500 entlang der Außenkante 516. Eine Schaufelwinkelkurve 576 zeigt Veränderungen des Schaufelwinkels entlang der Außenkante 516 an, und eine Umschlingungswinkelkurve 578 zeigt das Ausmaß an, in dem sich die Schaufel 500 in Umfangsrichtung um die Drehachse entlang der Außenkante 516 erstreckt.
Die horizontale Achse 571 der grafische Darstellung 570 zeigt eine normalisierte Distanz entlang der Außenkante 516 an. Die linke Seite der grafischen Darstellung 570 repräsentiert den Beginn der Außenkante 516 an der Position 572 in 14A, beispielsweise der Vorderkante 512 benachbart. Die rechte Seite der grafische Darstellung 570 repräsentiert das Ende der Außenkante 516 an der Position 573 von 14A, beispielsweise der Hinterkante 518 benachbart. Die vertikale Achse 574 zeigt Winkelwerte an, beginnend bei null Grad und zunehmend die vertikale Achse 574 aufwärts.
Der Umschlingungswinkel ist als Winkel definiert, unter dem sich die Schaufel 500 in Umfangsrichtung rund um die Drehachse erstreckt, wie oben angegeben. Wie durch die Umschlingungswinkelkurve 578 angezeigt, wird der Umschlingungswinkel definiert, an der Position 572 null Grad zu sein, was der Beginn- oder Führungspunkt der Außenkante 516 ist. Der Umschlingungswinkel nimmt bei einer allgemein konstanten Rate entlang der Außenkante 516 zu, was durch die allgemein lineare Bahn der Umschlingungswinkelkurve 578 angezeigt wird. In einigen Implementationen beträgt der abschließende Umschlingungswinkel (z. B. an der Position 573) ungefähr 100 Grad, beispielsweise zwischen 85 Grad und 115 Grad, oder zwischen 90 Grad und 110 Grad, etc.
Der Schaufelwinkel wird als Winkel zwischen der Schaufel und der Drehachse definiert, in der grafischen Darstellung 570 durch die Schaufelwinkelkurve 576 repräsentiert. Von einem anfänglichen Schaufelwinkelwert nimmt der Schaufelwinkel entlang einer Initialzone 581 der Außenkante 516 ab. Die Initialzone 581 kann ungefähr das anfängliche Drittel oder die Hälfte der Länge der Außenkante 516 sein. Dann nimmt der Schaufelwinkel entlang einer Endzone 583 der Außenkante 516 zu. Die Endzone 583 kann ungefähr das abschließende Drittel bis die Hälfte der Länge der Außenkante 516 sein. In einigen Implementationen nimmt die Veränderungsrate des Schaufelwinkels (z. B. Steigung der Schaufelwinkelkurve 576) bei einer im Wesentlichen konstanten Rate im Wesentlichen entlang der gesamten Außenkante 516 zu. In einigen Implementationen variiert der Schaufelwinkel um nicht mehr als ungefähr 20 Grad, oder nicht mehr als ungefähr 10 Grad, entlang der Außenkante 516. In einigen Implementationen sind der anfängliche Schaufelwinkel (z. B. an der Position 572, die der linken Seite der grafischen Darstellung 570 entspricht) und der abschließende Schaufelwinkel entlang der Außenkante 516 (z. B. an der Position 573, die der rechten Seite der grafischen Darstellung 570 entspricht) ungefähr gleich (z. B. liegen innerhalb von 10 Grad voneinander oder innerhalb von 5 Grad voneinander). Der niedrigste Wert des Schaufelwinkels entlang der Außenkante 516 kann ungefähr am Mittelpunkt 585 entlang der Länge der Außenkante 516 auftreten.
Da die oben beschriebenen Schaufeln einen axialen und radialen (z. B. zentrifugalen) Fluss erzeugen, erzeugen in einigen Implementationen die hier beschriebenen Pumpen ein Waschen der stromabwärtigen Lagerkomponenten bei niedrigeren Flussraten als beispielsweise rein axiale Flusspumpen. Ein geeignetes Waschen bei niedrigeren Flussraten kann für niedrigere Einstellungen einer ventrikulären Unterstützung vorteilhaft sein, wie rechts-ventrikuläre Unterstützungsanwendungen. Ein gemischter axialer und zentrifugaler Fluss kann auch die Scherrate an Flächen innerhalb der Pumpen verringern, wodurch eine Hämolyse reduziert wird. Zusätzlich können die Flusscharakteristiken Fluidverweilzeiten innerhalb der Pumpen verringern und Umlaufzonen innerhalb der Pumpen reduzieren, was zu einer verbesserten Effizienz und einem reduzierten Risiko einer Thrombogenese führen kann.
Die vorstehenden Beschreibungen spezifischer Implementationen der vorliegenden Erfindung wurden zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung präsentiert. Sie sollen nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die geoffenbarten präzisen Formen begrenzen, und es ist klar, dass viele Modifikationen und Variationen im Lichte der obigen Lehren möglich sind. Die Implementationen wurden ausgewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung am besten zu erläutern, um es dadurch anderen Fachleuten zu ermöglichen, die Erfindung und verschiedene Implementationen mit verschiedenen Modifikationen am besten zu nutzen, wie sie für die bestimmte vorgesehene Verwendung geeignet sind. Der Umfang der Erfindung soll durch die hier beigeschlossenen Ansprüche und ihre Äquivalente definiert werden.

Claims

Blutpumpe, umfassend: eine Nabe mit einer Drehachse und einer allgemein zylindrischen Form, wobei die Nabe eine stromaufwärtige Endzone, eine zentrale Zone und eine stromabwärtige Endzone aufweist, wobei die Nabe ein magnetisches Material umfasst; und Schaufeln, die in der stromabwärtigen Endzone der Nabe angeordnet sind, wobei die Schaufeln sich stromabwärts von der Nabe erstrecken, wobei jede Schaufel umfasst: einen stromaufwärtigen Abschnitt, der in der Nähe der Nabe angeordnet ist und ausgelegt ist, dem Fluid mit einem Vorwärtsfluss entlang der Achse der Nabe Energie zu verleihen, und einen stromabwärtigen Abschnitt, der ausgelegt ist, dem Fluid mit einem Vorwärtsfluss in einer Richtung radial von der Nabe nach außen Energie zu verleihen.
Blutpumpe nach Anspruch 1, bei welcher sich die stromabwärtigen Abschnitte der Schaufeln radial von der Nabe nach außen erstrecken.
Blutpumpe nach Anspruch 1, wobei die Blutpumpe ein Gehäuse umfasst, und die Nabe innerhalb des Gehäuses durch vordere und hintere Lager aufgehängt ist.
Blutpumpe nach Anspruch 1, bei welcher die zentrale Zone und die stromabwärtige Endzone keine Schaufeln aufweisen.
Blutpumpe nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Gehäuse, das einen Einlass, einen Auslass und einen Flussweg vom Einlass zum Auslass definiert; und einen Motorstator, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
Blutpumpe nach Anspruch 5, ferner umfassend Statorschaufeln, die innerhalb des Flusswegs in der Nähe der stromaufwärtigen Endzone der Nabe angeordnet sind, wobei die Statorschaufeln mit einer stromaufwärtigen Lagerkomponente gekoppelt sind, um die stromaufwärtige Endzone der Nabe zu lagern.
Blutpumpe nach Anspruch 5, ferner umfassend eine stromabwärtige Lagerkomponente, um die stromabwärtige Endzone der Nabe zu lagern, wobei die stromabwärtige Lagerkomponente in der Nähe der stromabwärtigen Endzone der Nabe angeordnet und mit einer Innenwand des Gehäuses gekoppelt ist.
Blutpumpe nach Anspruch 5, bei welcher der Auslass von der Drehachse der Nabe weg orientiert ist.
Blutpumpe nach Anspruch 1, bei welcher die stromabwärtige Endzone der Nabe von einer oder mehreren Lagerkomponenten drehbar gelagert wird, und bei welcher jede Schaufel einen konkaven Spalt zwischen der Schaufel und der einen oder den mehreren Lagerkomponenten definiert.
Blutpumpe nach Anspruch 5, bei welcher das Gehäuse den Flussweg definiert, um eine verjüngte Zone zu umfassen, in der sich der Außendurchmesser des Flusswegs entlang der stromabwärtigen Richtung verschmälert.
Blutpumpe nach Anspruch 10, bei welcher jede der Schaufeln eine Vorderkante aufweist, und der schmalste Außendurchmesser des Flusswegs entlang der Drehachse an einer axialen Position entlang der Vorderkanten der Schaufeln auftritt.
Blutpumpe nach Anspruch 5, bei welcher das Gehäuse ein asymmetrisch geformtes ringförmiges Volumen rund um die Drehachse definiert, das mit dem Auslass in Fluidverbindung steht.
Blutpumpe nach Anspruch 12, bei welcher das Gehäuse eine stromaufwärtige Wand und eine stromabwärtige Wand umfasst, die das ringförmige Volumen definieren, wobei sich die stromaufwärtige Wand nach außen, weg von der Drehachse, aufweitet, und sich die stromabwärtige Wand nach innen, zur Drehachse, aufweitet.
Transplantatanordnung zum Verbinden eines Pumpenauslasses mit Gewebe, umfassend: ein gewebtes Material, das ein Lumen definiert; eine Verstärkungskomponente um den Außenumfang des gewebten Materials; und eine Stützstruktur, die um eine Endzone des gewebten Materials geformt ist, um das gewebte Material mit dem Pumpenauslass zu koppeln, wobei die Stützstruktur einen Flansch umfasst, der ausgelegt ist, von einem Passteil eingefangen zu werden.
Transplantatanordnung nach Anspruch 14, ferner einen gleitbar über der Stützstruktur positionierten Passteil umfassend.
Transplantatanordnung nach Anspruch 15, bei welcher der Passteil ausgelegt ist, über einem erhöhten Abschnitt an einer Außenfläche um den Pumpenauslass einzuschnappen, wobei der Passteil den Flansch der Stütze so zusammendrückt, dass eine hermetisches Abdichtung rund um den Pumpenauslass erzeugt wird.
Transplantatanordnung nach Anspruch 14, bei welcher der Passteil ausgelegt ist, in einen Gewindeabschnitt an einer Außenfläche um den Pumpenauslass einzugreifen, wobei der Passteil den Flansch der Stütze so zusammendrückt, dass eine hermetisches Abdichtung rund um den Pumpenauslass erzeugt wird.
Transplantatanordnung nach Anspruch 14, bei welcher die Verstärkungskomponente um den Außenumfang des gewebten Materials einen Draht umfasst, der spiralförmig um den Außenumfang des gewebten Materials gewickelt ist.
Verfahren zum Positionieren eines stromaufwärtigen Stators während der Pumpenmontage, wobei eine hermetische Abdichtung rund um einen Motorstator der Pumpe aufrechterhalten wird, umfassend: Platzieren des stromaufwärtigen Stators innerhalb einer Einlassbohrung der Pumpe; und Zusammendrücken einer die Einlassbohrung definierenden Leitung in Zonen, die Schaufelstellungen des stromaufwärtigen Stators entsprechen, um den stromaufwärtigen Stator zu verankern und eine Abdichtung um die Schaufeln vorzusehen.
Verfahren nach Anspruch 19, bei welchem das Zusammendrücken der Leitung das Platzieren von Dichtungselementen rund um die Leitung in Zonen, die Schaufelstellungen des stromaufwärtigen Stators entsprechen, und Einpassen eines Außengehäuses über die Leitung und die Dichtungselemente umfasst, so dass einen Innenfläche des Außengehäuses die Dichtungselemente gegen eine Außenwand der Leitung zusammendrückt.
Blutpumpenanordnung, umfassend: eine implantierbare Blutpumpe mit einem Motorstator mit Phasenwindungen für wenigstens drei Phasen, wobei jede der Phasenwindungen ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, wobei jedes der zweiten Enden der Phasenwindungen mit einem belastbaren Sternpunkt verbunden ist; eine Pumpensteuerung; und einen perkutanen Anschluss zum Verbinden der Blutpumpe mit der Pumpensteuerung, wobei der perkutane Anschluss einen Satz von Leitern enthält, umfassend: einen ersten Leiter zum Verbinden der Pumpensteuerung und des ersten Endes einer ersten der Phasenwindungen, einen zweiten Leiter zum Verbinden der Pumpensteuerung und des ersten Endes einer zweiten der Phasenwindungen, einen dritten Leiter zum Verbinden der Pumpensteuerung und des ersten Endes einer dritten der Phasenwindungen, und einen zusätzlichen Leiter zum Verbinden der Pumpensteuerung und des belastbaren Sternpunkts; wobei die Pumpensteuerung ausgelegt ist, unabhängig den Strom in dem ersten, zweiten, dritten und zusätzlichen Leiter zu steuern.
Blutpumpenanordnung, umfassend: eine implantierbare Blutpumpe; einen Stromanschluss, der mit der Blutpumpe verbunden ist und wenigstens drei Leiter einschließt, wobei der Stromanschluss eine Steckzone umfasst, welche drei Verbinder umfasst, die in einem dreieckigen Muster angeordnet sind, wobei jeder der Leiter an einem der Verbinder endet; und einen Stromverbinder, der eine Steckzone zum Verbinden mit der Stromanschluss-Steckzone umfasst, wobei die Stromverbinder-Steckzone drei Verbinder umfasst, die jeweils angeordnet sind, um einen der Stromanschlussverbinder aufzunehmen, wobei die Blutpumpe ausgelegt ist, vom Stromanschluss mit Strom versorgt zu werden, wenn der Stromanschluss und der Stromverbinder in einer beliebigen von drei Steckpositionen verbunden sind.
Blutpumpenanordnung nach Anspruch 22, bei welcher die Stromanschlussverbinder Buchsen-Verbinder umfassen und die Stromendverbinder Stecker-Verbinder umfassen.
Blutpumpenanordnung nach Anspruch 22, bei welcher der mit der Blutpumpe verbundene Stromanschluss vier Leiter einschließt, wobei der vierte Leiter an einem vierten Verbinder der Montagezone endet, der allgemein im Zentrum des dreieckigen Musters angeordnet ist, und bei welcher die Stromendverbinder-Steckzone einen vierten Verbinder umfasst, um den vierten Stromanschlussverbinder aufzunehmen.