DE2558921C3 - Drive for a pneumatic or hydraulic pulse pump - Google Patents

Drive for a pneumatic or hydraulic pulse pump

Info

Publication number
DE2558921C3
DE2558921C3 DE2558921A DE2558921A DE2558921C3 DE 2558921 C3 DE2558921 C3 DE 2558921C3 DE 2558921 A DE2558921 A DE 2558921A DE 2558921 A DE2558921 A DE 2558921A DE 2558921 C3 DE2558921 C3 DE 2558921C3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pump
drive
valve
medium
pulse
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2558921A
Other languages
German (de)
Other versions
DE2558921B2 (en
DE2558921A1 (en
Inventor
Lothar Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Limmer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE2558921A priority Critical patent/DE2558921C3/en
Publication of DE2558921A1 publication Critical patent/DE2558921A1/en
Publication of DE2558921B2 publication Critical patent/DE2558921B2/en
Application granted granted Critical
Publication of DE2558921C3 publication Critical patent/DE2558921C3/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/02—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B43/06—Pumps having fluid drive
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/10—Location thereof with respect to the patient's body
    • A61M60/122—Implantable pumps or pumping devices, i.e. the blood being pumped inside the patient's body
    • A61M60/126—Implantable pumps or pumping devices, i.e. the blood being pumped inside the patient's body implantable via, into, inside, in line, branching on, or around a blood vessel
    • A61M60/135—Implantable pumps or pumping devices, i.e. the blood being pumped inside the patient's body implantable via, into, inside, in line, branching on, or around a blood vessel inside a blood vessel, e.g. using grafting
    • A61M60/139—Implantable pumps or pumping devices, i.e. the blood being pumped inside the patient's body implantable via, into, inside, in line, branching on, or around a blood vessel inside a blood vessel, e.g. using grafting inside the aorta, e.g. intra-aortic balloon pumps
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/10—Location thereof with respect to the patient's body
    • A61M60/122—Implantable pumps or pumping devices, i.e. the blood being pumped inside the patient's body
    • A61M60/126—Implantable pumps or pumping devices, i.e. the blood being pumped inside the patient's body implantable via, into, inside, in line, branching on, or around a blood vessel
    • A61M60/161—Implantable pumps or pumping devices, i.e. the blood being pumped inside the patient's body implantable via, into, inside, in line, branching on, or around a blood vessel mechanically acting upon the outside of the patient's blood vessel structure, e.g. compressive structures placed around a vessel
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/20—Type thereof
    • A61M60/295—Balloon pumps for circulatory assistance
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/40—Details relating to driving
    • A61M60/424—Details relating to driving for positive displacement blood pumps
    • A61M60/427—Details relating to driving for positive displacement blood pumps the force acting on the blood contacting member being hydraulic or pneumatic
    • A61M60/43—Details relating to driving for positive displacement blood pumps the force acting on the blood contacting member being hydraulic or pneumatic using vacuum at the blood pump, e.g. to accelerate filling
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/40—Details relating to driving
    • A61M60/424—Details relating to driving for positive displacement blood pumps
    • A61M60/427—Details relating to driving for positive displacement blood pumps the force acting on the blood contacting member being hydraulic or pneumatic
    • A61M60/432—Details relating to driving for positive displacement blood pumps the force acting on the blood contacting member being hydraulic or pneumatic with diastole or systole switching by stopping or reversing the blood pump operating at a much higher cyclical speed than the heart beat
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/40—Details relating to driving
    • A61M60/424—Details relating to driving for positive displacement blood pumps
    • A61M60/427—Details relating to driving for positive displacement blood pumps the force acting on the blood contacting member being hydraulic or pneumatic
    • A61M60/435—Details relating to driving for positive displacement blood pumps the force acting on the blood contacting member being hydraulic or pneumatic with diastole or systole switching by valve means located between the blood pump and the hydraulic or pneumatic energy source
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/40—Details relating to driving
    • A61M60/497—Details relating to driving for balloon pumps for circulatory assistance
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/50—Details relating to control
    • A61M60/508—Electronic control means, e.g. for feedback regulation
    • A61M60/562—Electronic control means, e.g. for feedback regulation for making blood flow pulsatile in blood pumps that do not intrinsically create pulsatile flow
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/80—Constructional details other than related to driving
    • A61M60/855—Constructional details other than related to driving of implantable pumps or pumping devices
    • A61M60/89—Valves
    • A61M60/892—Active valves, i.e. actuated by an external force
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/10—Location thereof with respect to the patient's body
    • A61M60/122—Implantable pumps or pumping devices, i.e. the blood being pumped inside the patient's body
    • A61M60/126—Implantable pumps or pumping devices, i.e. the blood being pumped inside the patient's body implantable via, into, inside, in line, branching on, or around a blood vessel
    • A61M60/148—Implantable pumps or pumping devices, i.e. the blood being pumped inside the patient's body implantable via, into, inside, in line, branching on, or around a blood vessel in line with a blood vessel using resection or like techniques, e.g. permanent endovascular heart assist devices
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/20—Type thereof
    • A61M60/247—Positive displacement blood pumps
    • A61M60/253—Positive displacement blood pumps including a displacement member directly acting on the blood
    • A61M60/268—Positive displacement blood pumps including a displacement member directly acting on the blood the displacement member being flexible, e.g. membranes, diaphragms or bladders
    • A61M60/274—Positive displacement blood pumps including a displacement member directly acting on the blood the displacement member being flexible, e.g. membranes, diaphragms or bladders the inlet and outlet being the same, e.g. para-aortic counter-pulsation blood pumps

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • External Artificial Organs (AREA)

Description

4040

Die Erfindung bezieht sich auf einen Arvirieb für eine pneumatische oder hydraulische Pulspumpe, insbesondere Blutpumpe beim künstlichen Herz oder intraaortale Ballonpumpe für die Kreislaufunterstützung, zur Erzeugung vorgewählter, sich aus Stoß- und Saugphase zusammensetzender Pumpzyklen mit einem Unterdruckspeicher für ein Pumpenantriebsmedium sowie einer Mediumförderpumpe, die jeweils während der Stoßphase über Leitungsanschlüsse eingangsseitig mit dem Unterdruckspeicher und ausgangsseitig mit der Pulspumpe verbunden ist, und mit einer steuerbaren Schaltvorrichtung für die Mediumförderpumpe.The invention relates to an arvi drive for a Pneumatic or hydraulic pulse pump, especially blood pump in the artificial heart or intra-aortic Balloon pump for circulatory support, for generating pre-selected, push and suction phases composing pump cycles with a vacuum accumulator for a pump drive medium and a medium feed pump, which is connected to the input side via line connections during the surge phase the vacuum accumulator and the output side is connected to the pulse pump, and with a controllable Switching device for the medium pump.

In der biomedizinischen Technik besteht das Problem, Antriebe für im Pulsbetrieb arbeitende Pumpen zu entwickeln. Dabei kommt es darauf an, daß derartige Antriebe im Bauvolumen einerseits so klein sind, daß sie insbesondere bei Verwendung für Blutpumpen beim künstlichen Herz implantierbar sind, daß aber andererseits eine genügend große Ausgangsleistung »am Blut« erbracht wird, so daß das Herz oder der Kreislauf wirkungsvoll entlastet wird. Da die genannten Kerngrößen sich gegeneinander beeinflussen, d. h. die zu erbringende höhere Leistung ein entsprechend großes Bauvolumen bedingt bzw. ein vorgebbares kleineres Bauvolumen nur eine beschränkte Leistung zu erbringen vermag, müssen für Einzelprobleme Kompromißlösungen gesucht werden. Weiterhin soll der Wirkungsgrad derartiger Antriebe, d. h. das Verhältnis der Ausgangsleistung zur aufgenommenen Leistung, möglichst groß sein, weil nicht zur Mediumförderung verbrauchte Leistung als Wärme im Körper frei wird und außerdem die Energiequelle unnötig belastetThe problem in biomedical engineering is To develop drives for pumps working in pulse mode. It is important that such Drives in the structural volume on the one hand are so small that they are especially when used for blood pumps when can be implanted in an artificial heart, but that on the other hand a sufficiently high output power "on the blood" is provided, so that the heart or the circulatory system is effectively relieved. As the core sizes mentioned influence one another, d. H. the higher performance to be provided a correspondingly large one Due to the construction volume or a predeterminable smaller construction volume only to provide a limited service compromise solutions must be sought for individual problems. Furthermore, the efficiency such drives, d. H. the ratio of the output power to the power consumed, if possible be large, because power not used to convey the medium is released as heat in the body and also unnecessarily burden the energy source

Durch den Aufsatz »Development of an Electrohydraulic Energy Sour e to Power and Control Circulatory Assist Devices« von N. Griffith und W. Burne, abgedruckt in den Berichten zur »Artifical Heart Program Conference Proceedings«, Washington D. C June 9-13,1969, US Department of Health Education and Welfare, Seiten 953 bis 967, insbesondere 964 und 966, ist ein Antrieb der eingangs genannten Art für eine Blutpumpe beim künstlichen Herz vorbekannt, bei dem als Mediumforderpumpe eine Kreiselpumpe verwendet ist Dieser bekannte Antrieb arbeitet dabei in der Weise, daß während der »Systole«, d.h. während der Stoßphase der Blutpumpe, durch die Kreiselpumpe das Antriebsmedium aus -dem Unterdruckspeicher in die Blutpumpe gepumpt wird. Mit Beginn der »Diastole«, d.h. der Saugpbase der Blutpumpe, wird unter Abschaltung der Blutpumpe vom Kreiselpumpenausgang durch die Leitungsumschaltvorrichtung (Umschaltventil) und Anschaltung der Blutpumpe an eine separate Speicherleitung das in der Blutpumpe befindliche Antriebsmedium durch den auf Unterdruck befindlichen Unterdruckspeicher wieder in den Speicher zurückgesaugtThrough the article "Development of an Electrohydraulic Energy Sour e to Power and Control Circulatory Assist Devices" by N. Griffith and W. Burne, reprinted in the reports on the "Artifical Heart Program Conference Proceedings", Washington D.C. June 9-13, 1969, US Department of Health Education and Welfare, pages 953 to 967, in particular 964 and 966, a drive of the type mentioned for a blood pump in the artificial heart is previously known, in which a centrifugal pump is used as a medium feed pump. This known drive works in the This means that during the "systole", ie during the surge phase of the blood pump, the drive medium is pumped from the vacuum reservoir into the blood pump by the centrifugal pump. With the beginning of the "diastole", ie the suction base of the blood pump, the blood pump is switched off from the centrifugal pump outlet by the line switching device (switching valve) and the blood pump is connected to a separate storage line sucked back

Eine Modifizierung der von Griffith und B u r η e vorgeschlagenen Lösung besteht darin, in der Saugphase, d.h. nach Abschalten der Kreiselpumpe, das Antriebsmedium aus der Blutpumpe durch die Kreiselpumpe durchsaugen zu lassen. Dadurch wird das Bauvolumen eines derartigen Antriebes wesentlich verringertA modification of the Griffith and B u r η e proposed solution consists in the suction phase, i.e. after switching off the centrifugal pump, the To let drive medium from the blood pump suck through the centrifugal pump. This will make that The structural volume of such a drive is significantly reduced

Nachteilig bei den beiden genannten Antrieben ist daß die hydraulische Ausgangsleistung, d.h. die Pumpleistung am Blut mit steigender Pumpfrequenz rasch abfällt. Dies wird durch die verhältnismäßig großen Strömungswiderstände während der Suagphase verursacht die eine entsprechend große Saugkapazität der Unterdruckspeicher bedingen.The disadvantage of the two mentioned drives is that the hydraulic output power, i.e. the Pumping power in the blood drops rapidly with increasing pumping frequency. This is due to the proportionate large flow resistance during the suction phase causes a correspondingly large suction capacity the vacuum accumulator.

Aus der DE-OS 23 22 103 ist nun ein Antrieb für eine Blutpumpe bekannt bei dem der Behälter für das Antriebsmedium ein mit seinem Innendruck den Außendruck während eines gesamten Pumpzyklus nicht unterschreitender Volumenspeicher ist wobei dem Volumenspeicher eine Leitungsumschaltvorrichtung zur Umschaltung des Behälters vom Förderpumpeneingang an den Förderpumpenausgang und der Pulspumpe vom Förderpumpenausgang an den Förderpumpeneingang zugeordnet ist. Darüber hinaus wurde auch schon vorgeschlagen (DE-OS 23 22 104), neben dem Unterdruckspeicher einen Überdruckspeicher vorzusehen, der während des gesamten Pumpzyklus mit dem Ausgang der Förderpumpe verbunden ist, und die Leitungsumschaltvorrichtung zur Anschaltung des Förderpumpeneingangs an die Pulspumpe durch einen Taktgeber jeweils zu Beginn und für die Zeitdauer einer Saugphase auszubilden. Die beiden letztgenannten Antriebe liefern zwar eine genügend große Ausgangsleistung, sind aber vergleichsweise kompliziert aufgebaut und haben dementsprechend große Bauvolumina.From DE-OS 23 22 103 a drive for a blood pump is now known in which the container for the The internal pressure of the drive medium does not increase the external pressure during an entire pumping cycle The volume storage below is a line switching device for the volume storage Switching of the container from the feed pump input to the feed pump output and the pulse pump from Feed pump output is assigned to the feed pump input. In addition, it has also been proposed (DE-OS 23 22 104), in addition to the vacuum accumulator to provide an overpressure accumulator which is connected to the output of the feed pump during the entire pumping cycle, and the Line switching device for connecting the feed pump input to the pulse pump through a To train clock generator at the beginning and for the duration of a suction phase. The latter two Drives deliver a sufficiently high output power, but they are comparatively complex in structure and accordingly have a large construction volume.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb der eingangs genannten Art aufzubauen, der bei kleinstem Bauvolumen trotzdem eine genügend große Leistung erbringt.The invention is based on the object of building a drive of the type mentioned at the outset, which is in Even with the smallest construction volume, it still provides a sufficiently large performance.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenenThis object is achieved according to the invention by what is stated in the characterizing part of claim 1

Merkmale gelöst Der Erfindung gingen umfangreiche Untersuchungen und Überlegungen voraus, warum es bisher unmöglich war, kleinvolumige Antriebe mit hoher Ausgangsleitung zu realisieren. Dabei hat sich überraschenderweise gezeigt, daß nicht die absolute Leistungsabgabe das Maß für die Abwendbarkeit eines Antriebes darstellt, sondern ein mit Leistung, Wirkungsgrad und Massenvolumen bewichteier Bewertungsfaktor. Dieser ist folgendermaßen definiert:Features solved The invention was preceded by extensive research and considerations as to why it Up until now it was impossible to realize small volume drives with a high output line. It has Surprisingly shown that not the absolute power output the measure for the avertability of a Drive, but an evaluation factor weighted with power, efficiency and mass volume. This is defined as follows:

1010

E =E =

[W/kg],[W / kg],

wobei Ph die mittlere »am Blut« abgegebene hydraulische Leistung, μ der Wirkungsgrad und G das Voliimengewichr des gesamten Antriebes bedeuten. Ein derartiger Bewertungsfaktor berücksichtigt insbesondere die gegenseitige Abhängigkeit von Leistung und Bauvolumen, die zu optimieren ist Praktische Experimente haben nun bestätigt, daß im Vergleich mit den obenstehend beschriebenen Antrieben des Standes der Technik der Antrieb nach vorliegender Erfindung die besten Ergebnisse liefertwhere Ph is the mean hydraulic power delivered "on the blood", μ the efficiency and G the volume weight of the entire drive. Such an evaluation factor takes into account, in particular, the mutual dependence of performance and structural volume, which is to be optimized. Practical experiments have now confirmed that the drive according to the present invention delivers the best results in comparison with the drives of the prior art described above

Im Rahmen der Erfindung ist es vorteilhaft, als Ventil ein Klappenventil zu wählen, das bei geringster Leistungsaufnahme hohe Schaltfrequenzen und einen großen Strömungsdurchsatz ermöglicht Weiterhin können auch passive, selbststeuernde Ventile verwendet werden. Da bei dem Antrieb nach der Erfindung der Gesamtströmungswiderstand des Systems, insbesondere in der Rücksaugphase, minimiert ist, kann die Rückstellkraft im Unterdruckspeicher sehr gering bemessen sein, was wiederum eine entsprechend geringere Leistungsaufnahme des Pumpenantriebsmotors zuläßtIn the context of the invention it is advantageous as a valve to choose a flap valve that has high switching frequencies with the lowest power consumption and a large flow throughput possible. Passive, self-regulating valves can also be used will. Since in the drive according to the invention, the total flow resistance of the system, in particular is minimized in the suck back phase, the restoring force in the vacuum accumulator can be very low be sized, which in turn means a correspondingly lower power consumption of the pump drive motor allows

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Unteransprüchen.Further details of the invention emerge from the following description of an exemplary embodiment based on the drawing in conjunction with the subclaims.

Es zeigtIt shows

F i g. 1 das Ausführungsbeispiel im Prinzipaufbau,
F i g. 2 eine graphische Darstellung von Bewertungsfaktoren von Antrieben in Abhängigkeit von der Pumpfrequenz.F i g. 1 the embodiment in principle structure,
F i g. 2 shows a graphic representation of evaluation factors of drives as a function of the pump frequency.

In der F i g. 1 ist mit 1 eine Blutpumpe nach dem Membrantyp bezeichnet, die durch eine bewegliche Membran 2, z. B. aus Kunststoff, in einen Raum 3 für das Blut und einen Raum 4 für das Antriebsmedium, z. B. Wasser, unterteilt ist Sie besitzt einen arteriellen Anschluß 5 sowie einen venösen Anschluß 6. Mit 7 und 8 sind die die Herzklappen nachbildenden Ventile bezeichnet Die Richtung der Ventilspitze zeigt die jeweilige Bewegungsrichtung des zu pumpenden Blutes an. Mit 9 ist ein Unterdruckspeicher für das Antriebsmedium bezeichnet Der Unterdruckspeicher 9 ist an seinem unteren Ende fixiert, z. B. am implantierten Gehäuse für den Antrieb befestigt, und an seinem oberen Ende frei beweglich. Der Unterdruckspeicher 9 besteht aus einem im geleerten oder teilweise geleerten Zustand mit einer Druckfeder 11 vorgespannten Kunststoffaltenbalg 10. Mit 12 ist eine Kreiselpumpe zur Förderung des Antriebsmediums für die Blutpumpe 1 bezeichnet Diese ist mit dem Unterdruckspeicher 9 durch die Leitung 13 und mit der Blutpumpe durch die Leitung 14 verbunden. Ober die I .eitungen 15 und 16 ist der Kreiselpumpe 12 ein Bypaß mit dem steuerbaren Schaltventil 17 parallelgeschaltet Zum Antrieb der Kreiselpumpe 12 dient der Motor 18. Ein Steuerglied 19 mit vorgeschaltetem Stellglied 20 steuert abwechselnd Motor 18 und Ventil 17 an.In FIG. 1 is denoted by 1 a blood pump according to the membrane type, which by a movable Membrane 2, e.g. B. made of plastic, in a room 3 for the Blood and a space 4 for the drive medium, e.g. B. Water, is divided It has an arterial Connection 5 and a venous connection 6. With 7 and 8 are the valves simulating the heart valves The direction of the valve tip shows the direction of movement of the blood to be pumped at. 9 with a vacuum reservoir for the drive medium is referred to. The vacuum reservoir 9 is on fixed at its lower end, e.g. B. attached to the implanted housing for the drive, and to his upper end freely movable. The vacuum reservoir 9 consists of an emptied or partially emptied State with a compression spring 11 pretensioned plastic bellows 10. With 12 is a centrifugal pump for The delivery of the drive medium for the blood pump 1 is designated. This is associated with the vacuum reservoir 9 by line 13 and connected to the blood pump by line 14. Via the 1st lines 15 and 16 is the centrifugal pump 12 a bypass with the controllable switching valve 17 connected in parallel to drive the The motor 18 is used for centrifugal pump 12. A control element 19 with an upstream actuator 20 controls alternately Motor 18 and valve 17 on.

Die Wirkungsweise des in der Figur angegebenen Ausführungsbeispiels der Erfindung ergibt sich wie folgt:The mode of operation of the exemplary embodiment of the invention shown in the figure results as follows follows:

In der systolischen Phase ist das Ventil 17 geschlossen, und die Kreiselpumpe 12 pumpt aus dem Unterdruckspeicher 9 das Antriebsmedium in den Raum 4 der Blutpumpe 1. Dabei wird der Unterdruckspeicher 9 aufgeladen. In der diastolischen Phase wird das Ventil 17 geöffnet Der Unterdruckspeicher 9 saugt dann das im Raum 4 der Blutpumpe 1 befindliche Antriebsmedium über die Leitungen 13 bis 16 in den Unterdruckspeicher zurück. Dabei wird das Antriebsmedium im Hauptstrom durch das geöffnete Ventil 17, aber auch zum Teil durch die Kreiselpumpe 12 in den Speicher zurückgesaugt Der durch die Leitungen gebildete Gesamtströmungswiderstand ist dabei minimiert Im Leistungsdiagramm ist die aufgenommene Leistung als Funktion der Zeit dargestellt Diese geht in der systolischen Phase jeweils zu Spitzenwerten und fällt in der diastolischen Phase auf einen sehr kleinen Wert ab. Das Verhältnis zwischen Pumpenleistung zu vom Schaltventil aufgenommener Leistung beträgt ca. 10 :1.In the systolic phase, the valve 17 is closed and the centrifugal pump 12 pumps from the vacuum reservoir 9 the drive medium into the space 4 of the blood pump 1. The vacuum reservoir 9 charged. In the diastolic phase, the valve 17 opened The vacuum reservoir 9 then sucks in the drive medium located in the space 4 of the blood pump 1 via the lines 13 to 16 back into the vacuum accumulator. The drive medium is in the main flow through the open valve 17, but also partly sucked back into the memory by the centrifugal pump 12 The total flow resistance created by the lines is minimized in the performance diagram the power consumed is shown as a function of time. This goes on in the systolic phase peaks and drops to a very small value in the diastolic phase. The relation between The pump output to the output absorbed by the switching valve is approx. 10: 1.

Versuche mit dem Antrieb nach der Erfindung haben ergeben, daß die Frequenzabhängigkeit der Ausgangsleistung gering ist Trotz geringen Bauvolumens wurde bei »in vitro«-Versuchen eine genügende Ausgangsleistung erzielt, die zumindest zu einer Entlastung des Herzens ausreichtTests with the drive according to the invention have shown that the frequency dependence of the output power is low, despite the small size in "in vitro" tests a sufficient output is achieved that at least relieves the load on the Enough from the heart

Die F i g. 2 zeigt die Überlegenheit des erfindungsgemäßen Antriebs. Dargestellt sind die Ergebnisse von »in vitro«-Versuchen am »Kolffs Mock«-Modell im Vergleich zu den mit bekannten Konzepten gemessenen Werten. Dabei bedeuten die Kurve 21 den durch Gleichung (1) definierten Bewertungsfaktor des erfindungsgemäßen Antriebs als Funktion der von dem Pumpenantrieb zu erbringenden Pumpfrequenz, die Kurven 22 und 23 die entsprechende Größe eines nach DE-OS 23 22 104 konzipierten bzw. eines modifizierten Antriebs nach N. Griffith und W. Burne. Der interessierende Frequenzbereich liegt zwischen 60 und 120 pro Minute, der Förderdruck ist jeweils 120 mm Hg. Die Kurven 21 und 23 haben mit steigender Pumpfrequenz eine fallende, die Kurve 22 eine steigende Tendenz. Bis zu einer Frequenz von ca. 90 pro Minute liegt der erfindungsgemäße Antrieb weitaus am günstigsten. Bei höheren Frequenzen wird der Bewertungsfaktors für den Antrieb nach der DE-OS 23 22 104 günstiger, was im wesentlichen durch die wesentlich größere Ausgangsleistung bedingt ist. Allerdings haben die »in vivo«-Experimente am Kalb gezeigt, daß diese höhere Leistung durch die Blutpumpe nicht ausgenutzt werden kann und daher keine Vorteile im Vergleich zum erfindungsgemäßen Antrieb erbringtThe F i g. 2 shows the superiority of the drive according to the invention. The results of »in vitro ”tests on the“ Kolffs Mock ”model compared to those measured with known concepts Values. The curve 21 denotes the weighting factor of the invention defined by equation (1) Drive as a function of the pumping frequency to be provided by the pump drive, the Curves 22 and 23 the corresponding size of one designed according to DE-OS 23 22 104 or a modified one Drive according to N. Griffith and W. Burne. The frequency range of interest is between 60 and 120 per minute, the delivery pressure is 120 mm Hg in each case. Curves 21 and 23 have a falling pumping frequency, while curve 22 has a falling frequency upward trend. Up to a frequency of about 90 per minute, the drive according to the invention is far on cheapest. At higher frequencies, the weighting factor for the drive according to DE-OS 23 22 104 cheaper, which is essentially due to the much greater output power. However have the "in vivo" experiments on the calf showed that this higher output due to the blood pump was not exploited can be and therefore brings no advantages compared to the drive according to the invention

Natürlich sind derartige Antriebssysteme neben der Anwendung in der biomedizinischen Technik auch in technischen Apparaturen, bei denen ein gepulstes Medium benötigt wird und ein hoher Wirkungsgrad erfordert wird, einsetzbar.Of course, such drive systems are not only used in biomedical technology, but also in technical equipment that requires a pulsed medium and a high degree of efficiency is required, can be used.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Antrieb für eine pneumatische oder hydraulische Pulspumpe, insbesondere Blutpumpe beim ί künstlichen Herz oder intraaortale Ballonpumpe für die Kreislaufunterstützung, zur Erzeugung vorgewählter, sich aus Stoß- und Saugphase zusammensetzender Pumpzyklen mit einem Unterdruckspeicher für ein Pumpenantriebsmedium sowie einer Mediumförderpumpe, die zwischen Speicher und Pulspumpe liegt, und einer steuerbaren Schaltvorrichtung für die Mediumförderpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß einer Kreiselpumpe(12) als Mediumförderpumpe ein Bypaß (15,16) für das is Medium parallelgeschaltet ist mit einem steuerbaren Schaltventil (17) zur Schaltung des Bypasses (15,16) in dem Sinne, daß er in der Ansaagphtse der Kreiselpumpe (12) geschlossen, in der Pumpenrücksaugphase hingegen geöffnet ist1. Drive for a pneumatic or hydraulic pulse pump, especially a blood pump for the ί artificial heart or intra-aortic balloon pump for the circulatory support, for the generation of preselected, composed of push and suction phases Pump cycles with a vacuum reservoir for a pump drive medium and a Medium feed pump, which is located between the storage tank and the pulse pump, and a controllable switching device for the medium feed pump, characterized in that a centrifugal pump (12) a bypass (15, 16) for the is Medium is connected in parallel with a controllable switching valve (17) for switching the bypass (15,16) in the sense that it is closed in the suction phase of the centrifugal pump (12), in the pump back suction phase however, is open 2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (17) ein schnell schaltbares Klappenventil mit minimiertem Strömungswiderstand ist2. Drive according to claim 1, characterized in that the valve (17) is a rapidly switchable Flap valve with minimized flow resistance is 3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Antriebsmotors (18) für die Kreiselpumpe (12) und des Schaltventils (17) ein Taktgeber (19) vorgesehen ist, der wechselweise Pumpenmotor (18) und Ventil (17) ansteuert.3. Drive according to claim 1 or 2, characterized in that for controlling the drive motor (18) a clock generator (19) is provided for the centrifugal pump (12) and the switching valve (17), which alternately controls the pump motor (18) and valve (17). 4. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das steuerbare Schaltventil (17) in der Pumpenrücksaugphase unter Abschaltung der Kreiselpumpe (12) von der Pulspumpe (1) den Bypaß (15,16) an die Pulspumpe (1) anschaltet4. Drive according to one of claims 1 to 3, characterized in that the controllable switching valve (17) in the pump back suction phase with the centrifugal pump (12) being switched off by the Pulse pump (1) connects the bypass (15, 16) to the pulse pump (1)
DE2558921A 1975-12-29 1975-12-29 Drive for a pneumatic or hydraulic pulse pump Expired DE2558921C3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2558921A DE2558921C3 (en) 1975-12-29 1975-12-29 Drive for a pneumatic or hydraulic pulse pump

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2558921A DE2558921C3 (en) 1975-12-29 1975-12-29 Drive for a pneumatic or hydraulic pulse pump

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2558921A1 DE2558921A1 (en) 1977-07-07
DE2558921B2 DE2558921B2 (en) 1978-01-26
DE2558921C3 true DE2558921C3 (en) 1978-09-21

Family

ID=5965790

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2558921A Expired DE2558921C3 (en) 1975-12-29 1975-12-29 Drive for a pneumatic or hydraulic pulse pump

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2558921C3 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2608927B1 (en) * 1986-12-30 1996-12-20 Sagem INFLATION SYSTEM, PARTICULARLY FOR HEART ASSISTANCE
GB9404321D0 (en) * 1994-03-04 1994-04-20 Thoratec Lab Corp Driver and method for driving pneumatic ventricular assist devices

Also Published As

Publication number Publication date
DE2558921B2 (en) 1978-01-26
DE2558921A1 (en) 1977-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60224025T2 (en) ARTIFICIAL HEART
EP0744180B1 (en) Breast pump
DE2935204A1 (en) HEART ASSISTANCE
EP2841123B1 (en) Pulsatile blood pump
DE2658949C2 (en) Artificial heart
DD256451A5 (en) HEART ASSIST DEVICE
DE10119691A1 (en) Left ventricular assist system
DE1497763A1 (en) Cardiovascular simulator
DE3510650A1 (en) BLOOD PUMP
DE60017018T2 (en) Device for supporting the function of a heart chamber
WO2001070131A1 (en) Implantable sphincter prosthesis
DE2558921C3 (en) Drive for a pneumatic or hydraulic pulse pump
EP2771044B1 (en) Artificial heart
DE60107256T2 (en) COMPUTER-ASSISTED SYSTEM FOR GENERATING A PRESENTATION OF THE PUMPING OF A HEART
EP2717937A1 (en) Portable dialysis device
DE102008017448A1 (en) Heart assist device
DE2322103C3 (en) Drive for a pneumatic or hydraulic pulse pump
DE60031781T2 (en) BLOOD PUMP DEVICE FOR EXTRACORPOREAL CIRCUIT AND HEART SUPPORT
DE2805204A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR FILTERING SLUDGE OR DGL. FILTER MATERIAL IN A FILTER PRESS
DE1962743A1 (en) Pacemaker
DE3234119C1 (en) Device for blood purification
DE1766184A1 (en) Device for withdrawing, collecting and returning body fluids
DE3234572C2 (en) Pump device for implantation in a human or animal body
DE2322104A1 (en) DRIVE FOR A PNEUMATIC OR HYDRAULIC PULSE PUMP
EP0367834A1 (en) Artificial heart

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
EHJ Ceased/non-payment of the annual fee