DE10164942B4 - Device for axially conveying body fluids comprises inflow and outflow regions with correponding tube bends whose cross sections diminish in a specified manner - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur axialen Förderung von Körperflüssigkeiten gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a device for the axial delivery of body fluids according to the preamble of
Insbesondere Körperflüssigkeiten wie Blut, die durch einen Energieeintrag irreversible Veränderungen erfahren können, wie z. B. Emulsionen und Dispersionen können beim Fördern in entsprechenden Vorrichtungen, wie Pumpen nachteiliger Weise in instabile Bereiche geraten.In particular, body fluids such as blood, which can undergo irreversible changes by an energy input, such. B. Emulsions and dispersions can get into unstable areas when conveying in corresponding devices, such as pumps adversely.
Ein besonders empfindliches Fluidsystem stellt das Blut dar. Diese undurchsichtige rote Körperflüssigkeit der Wirbeltiere zirkuliert in einem in sich geschlossenen Gefäßsystem, wobei rhythmische Kontraktionen des Herzens das Blut in die verschiedenen Gebiete des Organismus hineindrücken. Hierbei transportiert das Blut die Atemgase Sauerstoff und Kohlendioxid sowie Nährstoffe, Stoffwechselprodukte und Körpereigene Wirkstoffe. Das Blutgefäßsystem einschließlich des Herzens ist hierbei hermetisch von der Umwelt abgeschirmt, so daß im gesunden Organismus das Blut keine Veränderungen erfährt, wenn es über das Herz durch den Körper gepumpt wird.A particularly sensitive fluid system is the blood. This opaque red body fluid of the vertebrates circulates in a self-contained vascular system, with rhythmic contractions of the heart pushing the blood into the various areas of the organism. Here, the blood transports the respiratory gases oxygen and carbon dioxide as well as nutrients, metabolic products and body's own active ingredients. The blood vessel system, including the heart, is hermetically shielded from the environment, so that in the healthy organism the blood does not undergo any changes as it is pumped through the body through the heart.
Bekannt ist, daß das Blut bei Kontaktierung mit nicht körpereigenen Materialien oder durch Fremdenergieeinwirkung zur Hämolyse und Thrombenbildung neigt. Thrombenbildung kann für den Organismus tödlich sein, weil sie zu Verstopfungen im weitverzweigten Gefäßsystem führen kann. Hämolyse beschreibt den Zustand, das über das physiologische Maß hinaus die roten Blutkörperchen innerhalb des Körpers lysiert – zerstört- werden. Die Ursachen für Hämolyse können mechanisch oder metabolischer Art sein. Gesteigerte Hämolyse hat multiple Organschäden zur Folge und kann bis zum Tode des Menschen führen.It is known that the blood tends to hemolysis and thrombus formation on contact with non-endogenous materials or by external energy. Thrombosis can be fatal to the organism because it can lead to blockages in the widely branched vasculature. Hemolysis describes the condition that, beyond the physiological level, lyses the red blood cells within the body - being destroyed. The causes of hemolysis can be mechanical or metabolic. Increased hemolysis causes multiple organ damage and can lead to death of the person.
Andererseits hat sich gezeigt, daß es prinzipiell möglich ist, unter bestimmten konstruktiven Voraussetzungen, die Pumpleistung des Herzens zu unterstützen bzw. sogar das natürliche Herz durch ein Kunstherz zu ersetzen. Allerdings ist ein Dauerbetrieb von implantierten Herzunterstützungssystemen oder Kunstherzen zur Zeit nur begrenzt möglich, weil die Wechselwirkungen dieser Kunstprodukte mit dem Blut und dem gesamten Organismus immer noch zu nachteiligen Veränderungen des Blutes und des Organismusses führen.On the other hand, it has been found that it is possible in principle, under certain design conditions, to support the pumping power of the heart or even to replace the natural heart with an artificial heart. However, continuous operation of implanted cardiac support systems or artificial hearts is limited at present, because the interactions of these artifacts with the blood and the entire organism still lead to adverse changes in the blood and organism.
Im Stand der Technik sind axiale Blutpumpen bekannt, die im Wesentlichen aus einem zylindrischen Rohr, in dem ein Förderteil, das als Rotor eines außen anliegenden Motorstators ausgebildet ist, bekannt. Der Rotor, der eine sogenannte Beschaufelung aufweist, fördert, nach dem er mittels des Motorstators in Rotation versetzt wurde, die Flüssigkeit in axiale Richtung.In the prior art, axial blood pumps are known, which essentially consist of a cylindrical tube in which a conveying part which is designed as a rotor of an externally applied motor stator is known. The rotor, which has a so-called blading, after which it was rotated by means of the motor stator, promotes the liquid in the axial direction.
So wird in der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den Zuströmbereich und den Abströmbereich einer Axialpumpe so auszubilden, dass auch bei einer in diesen Bereichen vorzusehenden Umlenkung der Strömung keine Strömungsablösung erfolgt, sondern ein weitgehend ungestörtes Strömungsprofil erhalten bleibt.The object of the invention is to design the inflow region and the outflow region of an axial pump in such a way that no flow separation takes place even in the case of a diversion of the flow to be provided in these regions, but a largely undisturbed flow profile is maintained.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt, mit dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1.The object is achieved by the characterizing part of
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments are specified in the subclaims.
Die erfindungsgemäße Ausbildung des Zuströmbereiches und Abströmbereiches einer gattungsmäßigen Axialpumpe führt dazu, das Strömungen sanft beschleunigt werden können, ohne dass gestörte Strömungsregime entstehen. Hierbei hat sich insbesondere die erfindungsgemäße Ausbildung des Krümmungswinkels im Verhältnis zur Veränderung des Strömungsquerschnittes als sehr vorteilhaft erwiesen. Die erfindungsgemäß herbeigeführte Strömungsführung kann demzufolge durch folgende vorteilhafte Eigenschaften charakterisiert werden:
- – spezielle Formgebung des Einlaßkrümmers mit permanenter Beschleunigung der Strömung in der Zuströmung zur Vorleiteinrichtung
- – optimierte Zuströmung zum Förderteil durch entsprechende Gestaltung der Vorleiteinrichtung
- – optimierte Energieübertragung im Förderteil
- – Konditionierung der Strömung und Druckrückgewinn in der Nachleiteinrichtung
- – Spezielle Gestaltung des Auslaßkrümmers mit permanenter Beschleunigung der Strömung im gekrümmten Bereich
- – Konditionierung der Strömung im Bereich des Verbindungsstücks zur Auslaßkanüle, daß vorzugsweise mit einer allmählichen Querschnittserweiterung in Form eines rotationssymetrischen Diffusors ausgestattet ist. Eine spezielle vorteilhafte Ausgestaltung erfährt die erfindungsgemäße Vorrichtung durch die Auswahl von elastischen hinreichend formstabilen Werkstoffen, für die Ein- und Auslaßkrümmer, die dadurch physisch bedingte permanente Bewegungen im Bereich des Anschlusses der Vorrichtung an die Herzkammer bzw. an die Aorta aufnehmen können.
- - Special shaping of the intake manifold with permanent acceleration of the flow in the inflow to Vorleiteinrichtung
- - Optimized inflow to the conveyor part by appropriate design of Vorleiteinrichtung
- - optimized energy transfer in the conveying part
- - Conditioning the flow and pressure recovery in the Nachleiteinrichtung
- - Special design of the exhaust manifold with permanent acceleration of the flow in the curved area
- - Conditioning the flow in the region of the connecting piece to the outlet cannula, which is preferably equipped with a gradual cross-sectional widening in the form of a rotationally symmetrical diffuser. A special advantageous embodiment undergoes the Device according to the invention by the selection of elastic sufficiently dimensionally stable materials, for the inlet and Auslaßkrümmer, which can absorb physically induced permanent movements in the region of the connection of the device to the ventricle or to the aorta.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:The invention will be described in more detail with reference to a drawing. Show it:
Der in
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Hohlkörperhollow body
- 22
- Förderteilconveying part
- 33
- Motorstatormotor stator
- 44
- Motorrotormotor rotor
- 55
- Rotorbeschaufelungrotor blading
- 66
- VorleiteinrichtungVorleiteinrichtung
- 77
- Nachleiteinrichtungfurther conducting
- 88th
- Pumpengehäusepump housing
- 99
- Leitbeschaufelungblading
- 1010
- Zuströmbereichinflow
- 1111
- Abströmbereichoutflow region
- 1212
- Einlaßkrümmerintake manifold
- 1313
- Auslaßkrümmerexhaust manifold
- 1414
- AuslaskrümmerwinkelAuslaskrümmerwinkel
- 1515
- EinlaßkrümmerwinkelEinlaßkrümmerwinkel
- 1616
- 1717
- Auslaßkanüleoutlet cannula
- 1818
- Einlaßkanüleinlet cannula
- 1919
- Auslaßzylinderexhaust cylinder
- 2020
- Krümmungcurvature
- 2121
- Wandungwall
- 2222
- Strömungsdiffusorflow diffuser
- 2323
- Einlaßzylinderintake cylinder
- 2424
- Krümmungcurvature
- 2525
- Wandungwall
- 2626
- Pumpeneintrittpump inlet
- 2727
- Pumpenaustrittdischarge
- 2828
- Einlaßansatzintake approach
- 2929
- AuslaßansatzAuslaßansatz
Claims (9)
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