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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft eine intravaskuläre Blutpumpe zur Unterstützung oder zum Ersatz der Funktion des Herzens durch Erzeugung eines zusätzlichen Blutflusses in einem Blutgefäß eines Patienten.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Es sind verschiedene Arten von Blutpumpen bekannt, wie axiale Blutpumpen, Zentrifugalblutpumpen und gemischte oder diagonale Blutpumpen, bei denen der Blutfluss sowohl durch axiale als auch radiale Kräfte verursacht wird. Intravaskuläre Blutpumpen werden in der Regel perkutan eingeführt, z. B. durch die Femoralartierie in die linke Herzkammer, um die Aortenklappe zu überbrücken, oder durch die Femoralvene in die rechte Herzkammer.
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Eine rotierende Blutpumpe hat eine Drehachse. In dieser Patentanmeldung beziehen sich die Begriffe „radial“ und „axial“ auf die Drehachse und bedeuten „in radialer Richtung in Bezug auf die Drehachse“ bzw. „entlang der Drehachse“. Der Begriff „innen“ bedeutet radial zur Drehachse hin, und der Begriff „außen“ bedeutet radial von der Drehachse weg.
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Eine intravaskuläre Blutpumpe umfasst in der Regel eine Pumpvorrichtung als Hauptbestandteil. Die Pumpvorrichtung hat einen Pumpenabschnitt mit einem Primärlaufrad zum Pumpen des Blutes von einem Blutflusseinlass zu einem Blutflussauslass und einen Antriebsabschnitt mit einem Motor zum Antreiben des Primärlaufrades. Der Pumpenabschnitt kann eine flexibel biegbare Kanüle zwischen dem Blutflusseinlass und -auslass enthalten.
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Die Pumpvorrichtung umfasst ein Pumpenabschnittende, das an einer Pumpenseite der Pumpvorrichtung angeordnet ist. Die Pumpvorrichtung umfasst ferner ein Antriebsabschnittende, das an einer Antriebsseite der Pumpvorrichtung angeordnet ist. Die Blutpumpe kann ferner einen Katheter umfassen, der mit der Pumpvorrichtung verbunden ist, um die Pumpvorrichtung z. B. mit Energie und/oder einer Spülflüssigkeit zu versorgen. Der Katheter kann mit dem Pumpenabschnittende verbunden sein, ist aber meist mit dem Antriebsabschnittende der Pumpvorrichtung verbunden. Es ist auch denkbar, das Laufrad in eine Vorwärts- und in eine Rückwärtsrichtung zu drehen. Dann können der Blutflusseinlass und der Blutflussauslass des Pumpenabschnitts wechseln.
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Üblicherweise wird das Laufrad innerhalb der Pumpvorrichtung mittels mindestens eines Laufradlagers gelagert. Es sind verschiedene Arten von Laufradlagern bekannt, wie z. B. Gleitlager, insbesondere hydrodynamische Gleitlager, Drehlager, hydrostatische Lager, Kugellager usw., sowie Kombinationen davon. Insbesondere Kontakttyp-Lager können als „im Blut getauchtes Lager“ realisiert werden, bei denen die Lagerflächen Blutkontakt haben. Probleme beim Betrieb können Reibung und Hitze sein. Im Falle eines im Blut getauchten Lagers kann ein weiteres Problem die Blutgerinnung aufgrund von Hitze oder unzureichender Spülung sein.
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Ein Beispiel für blutgespülte Radialgleitrotorlager ist in der
WO 2017/021465 offenbart, die eine intravaskuläre Blutpumpe beschreibt, die ein im Allgemeinen zylindrisches Primärlaufrad und ein im Allgemeinen zylindrisches Sekundärlaufrad umfasst, die gemeinsam drehen. Das Sekundärlaufrad ist in der radialen Mitte des Primärlaufrads angeordnet. Die Schaufeln des Sekundärlaufrads erstrecken sich in Richtung einer Drehachse beider Laufräder. Die Spitzen der Schaufeln des Sekundärlaufrads bilden eine äußere Lagerfläche eines Gleitlagers. Eine zylindrische Außenfläche eines Bolzens, der in der Mitte des Sekundärlaufrads angeordnet ist, bildet die innere Lagerfläche des Gleitlagers. In einer anderen Ausführungsform kann das Blut aus der Mitte eines ankommenden Blutflusses durch einen zentralen axialen Durchgang im Laufrad in die Blutpumpe eintreten. In allen Ausführungsformen sind das Primär- und Sekundärlaufrad auf einem nicht-drehenden zentralen Bolzen montiert. Dies erhöht den hydraulischen Widerstand des Sekundärblutflusses.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Blutpumpe mit reduziertem hydraulischem Widerstand für das gepumpte Blut bereitzustellen.
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Dies wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Blutpumpe mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 erreicht. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den davon abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst eine intravaskuläre Blutpumpe eine Pumpvorrichtung mit einem Pumpengehäuse, das einen Primärblutflusseinlass und einen Primärblutflussauslass aufweist, die durch einen Primärblutflussdurchgang hydraulisch verbunden sind, wobei ein Primärlaufrad ein stromaufwärtiges Ende und ein stromabwärtiges Ende aufweist und konfiguriert ist, um einen Primärblutfluss von dem Primärblutflusseinlass zu dem Primärblutflussauslass entlang des Primärblutflussdurchgangs zu fördern. Die Pumpvorrichtung umfasst ferner eine Antriebseinheit, die konfiguriert ist, um das Primärlaufrad um eine Drehachse zu drehen. Ein Laufradlager stützt das stromaufwärtige Ende des Primärlaufrads, wobei sich eine zentrale Öffnung axial durch das Laufradlager erstreckt. Die Pumpvorrichtung umfasst ferner mindestens einen Sekundärblutflussdurchgang im Primärlaufrad, wobei der mindestens eine Sekundärblutflussdurchgang einen Sekundärblutflusseinlass in axialer Ausrichtung mit der zentralen Öffnung des Laufradlagers aufweist. Jeder Sekundärblutflussdurchgang hat einen Sekundärblutflussauslass und ist konfiguriert, um einen Sekundärblutfluss vom Sekundärblutflusseinlass zum Sekundärblutflussauslass zu fördern. Der Sekundärblutflussauslass verbindet den mindestens einen Sekundärblutflussdurchgang mit dem Primärblutflussdurchgang an einer Stelle axial zwischen dem stromaufwärtigen und stromabwärtigen Ende des Primärlaufrads.
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Mit anderen Worten, der Sekundärblutflussdurchgang oder die Durchgänge erstrecken sich diagonal durch das Primärlaufrad, beginnen zentral an der distalen Spitze des Laufrads und enden in einer Seitenfläche des Laufrads, so dass der Sekundärblutfluss aus der Mitte des ankommenden Blutflusses entnommen wird, wo der Blutfluss am schnellsten ist und die meiste kinetische Energie besitzt, und auf den Primärblutfluss im Primärblutflussdurchgang trifft und diesen unterstützt.
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Aufgrund ihrer diagonalen Ausdehnung erzeugen die Sekundärblutflussdurchgänge durch Zentrifugalkräfte auch Druck im Sekundärblutfluss. So kann das Blut leichter durch die intravaskuläre Blutpumpe gepumpt werden.
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Der Sekundärblutflussauslass ist also nicht am stromabwärtigen Ende des Primärlaufrads angeordnet. In einem solchen Fall würde sich der Sekundärblutfluss mit dem Primärblutfluss stromabwärts über das Primärlaufrad hinaus vermischen. Dies würde einen vergleichsweise langen Sekundärblutflussdurchgang mit erhöhtem hydraulischen Widerstand erfordern.
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Ein weiterer Vorteil der Konstruktion besteht darin, dass entlang des Sekundärblutflussdurchgangs keine stationären Teile vorhanden sind. Dadurch wird der hydraulische Widerstand der Blutpumpe verringert.
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Die Geschwindigkeit des Blutes kann ausgenutzt werden, da es nicht, wie nach dem Stand der Technik, durch einen stationären Bolzen verlangsamt wird.
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Der eine oder die mehreren Sekundärblutflussdurchgänge können als Sekundärlaufrad innerhalb des Primärlaufrads betrachtet werden. Das Primär- und Sekundärlaufrad drehen sich gemeinsam. Das Sekundärlaufrad kann ganz oder teilweise als Inlay im vorderen Ende des Primärlaufrads realisiert werden.
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Es ist bevorzugt, dass zumindest ein Teil des Sekundärlaufrads innerhalb der zentralen Öffnung angeordnet ist. Dann kann ankommendes Blut sofort durch das Sekundärlaufrad befördert werden. Das Laufradlager kann an einem Außenumfang des Sekundärlaufrades angeordnet sein.
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Die zentrale Öffnung kann die äußere Laufradlagerfläche des Laufradlagers bilden. Innerhalb der zentralen Öffnung kann ein Teil des Primär- oder Sekundärlaufrads angeordnet sein und eine entsprechende innere Laufradlagerfläche bilden. Vorzugsweise erstreckt sich mindestens ein Sekundärblutflussdurchgang in die zentrale Öffnung. Die innere Laufradlagerfläche kann beispielsweise durch den Außenumfang einer oder mehrerer Sekundärlaufradschaufeln gebildet werden, die durch die Sekundärblutflussdurchgänge definiert sind.
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Es ist jedoch auch möglich, dass die innere Laufradlagerfläche am Außenumfang eines Teils des Primärlaufrads angeordnet ist, der nicht das Sekundärlaufrad ist. Dieser Teil kann innerhalb der zentralen Öffnung angeordnet sein.
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Vorzugsweise ist der Primärblutflusseinlass vom Sekundärblutflusseinlass durch einen Zuflussseparator getrennt. Der Zuflussseparator hat vorzugsweise die Form eines Rings. So wird das an der Blutpumpe ankommende Blut geteilt und fließt in den Primär- oder Sekundärblutflusseinlass. Vorzugsweise ist der Zuflussseparator stationär. Dann kann der Zuflussseparator die äußere Laufradlagerfläche des Laufradlagers bilden. Alternativ kann eine Außenfläche des Zuflussseparators eine innere Laufradlagerfläche des Laufradlagers bilden. Das Laufradlager stützt das Primärlaufrad radial ab. Es ist möglich, dass das Primärlaufrad mittels des Sekundärlaufrads oder eines Teils davon am Laufradlager montiert ist.
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Der Zuflussseparator kann einen zusätzlichen Laufradlagerring als separates Bauteil aufweisen. Der Laufradlagerring kann die äußere oder innere Laufradlagerfläche des Laufradlagers bilden, ist aber vorzugsweise an der Innenseite des Zuflussseparators angeordnet, um eine innere Laufradlagerfläche zu bilden. Der Laufradlagerring kann aus einem Material bestehen, das sich vom Material des Zuflussseparators unterscheidet. Insbesondere kann der Laufradlagerring aus einem keramischen Material, insbesondere aus Siliziumkarbid, bestehen.
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Der Zuflussseparator kann von mindestens einer Strebe getragen werden, die den Zuflussseparator mit dem Pumpengehäuse verbindet. Vorzugsweise sind mindestens drei Streben vorgesehen. Die Streben können sich über den Primärblutflusseinlass erstrecken. Vorzugsweise sind die Streben mit einem geringen hydraulischen Widerstand konfiguriert.
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Der Zuflussseparator umfasst vorzugsweise mindestens eine Aussparung an einem stromabwärtigen Ende des Zuflussseparators. Vorzugsweise hat die Aussparung eine Umfangsbreite, die mit einer Umfangsbreite eines Sekundärblutflussdurchgangs vergleichbar ist. Auf diese Weise kann die Drehposition des Primärlaufrads durch mindestens einen Sekundärblutflussdurchgang definiert werden, der sich in die Umfangsposition der Aussparung hinein erstreckt und mit dieser übereinstimmt. Dann können Blutgerinnsel, die sich auf der inneren (oder äußeren) Laufradlagerfläche zu bilden beginnen, durch eine Kante der Aussparung entfernt werden, wenn sich die innere (oder äußere) Laufradlagerfläche darüber dreht. Falls die entsprechende äußere (oder innere) Laufradlagerfläche diskontinuierlich ist, wie z.B. die vorderen Enden der Schaufeln, die durch die Sekundärblutflussdurchgänge des Sekundärlaufrads definiert sind, kann die äußere (oder innere) Laufradlagerfläche am Zuflussseparator durch eine Kante solcher Schaufeln auf ähnliche Weise gereinigt werden. Ein weiterer Vorteil der Aussparungen besteht darin, dass die Reinigungskanten der Aussparungen vom Blut, das durch die Aussparungen fließt, durchgespült werden können, so dass sich keine Blutgerinnsel oder Ablagerungen ansammeln. Eine innere oder äußere Laufradlagerfläche, die durch das Primär- oder Sekundärlaufrad gebildet wird, überlappt vorzugsweise die Aussparungen in axialer Richtung, so dass die gesamte Laufradlagerfläche des Primär- oder Sekundärlaufrads gereinigt wird. Vorzugsweise überlappt die äußere Laufradlagerfläche des Zuflussseparators axial mit den Endflächen der Schaufeln des Sekundärlaufrads, die die innere Laufradlagerfläche bilden, so dass die gesamte äußere Laufradlagerfläche gereinigt wird. Vorzugsweise haben die Spitzen der Schaufeln des Sekundärlaufrads eine größere axiale Länge als die Umfangslänge der Aussparungen. Vorzugsweise erstreckt sich mindestens eine Aussparung zwischen zwei Streben.
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Die Aussparung ist vorzugsweise nicht nur im Zuflussseparator angeordnet, sondern erstreckt sich durch den oben erwähnten Laufradlagerring, der optional vorhanden sein kann. Die Aussparung ist dann beidseitig vollständig offen, so dass die Aussparung effektiv gespült werden kann.
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Das Laufradlager kann ein Gleitlager sein. Vorzugsweise ist das Laufradlager ein blutgespültes Gleitlager. Dies hat den Vorteil, dass das Blut aus dem Blutkreislauf zur Spülung des Lagers und damit auch zur Kühlung des Lagers verwendet werden kann.
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Vorzugsweise ist ein Flächenzentrum im mathematischen Sinne, d. h. die Mitte eines bestimmten Bereichs, des Primärblutflusseinlasses im Sekundärblutflusseinlass angeordnet. Der Primärblutflusseinlass ist so um den Sekundärblutflusseinlass angeordnet, dass die Mitte eines Blutstroms, der an der Blutpumpe ankommt, durch den Sekundärblutflusseinlass in die Blutpumpe eintritt. Die Mitte einer laminaren Blutströmung hat die höchste Geschwindigkeit und wird daher dem Sekundärblutfluss zugeführt.
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Nachdem das Blut den Primär- und Sekundärblutflusseinlass passiert hat, tritt es in das Primärlaufrad bzw. Sekundärlaufrad an den jeweiligen Primär- und Sekundärkanaleinlässen in die Primär- und Sekundärblutflussdurchgänge ein. Vorzugsweise ist mindestens ein Sekundärkanaleinlass an einer Stelle der Drehachse angeordnet. Normalerweise hat das vordere Ende eines Laufrads keine rationelle Geschwindigkeit, so dass das Blut durch Adhäsion gerinnen und sich an einem stationären festen vorderen Ende ansammeln kann. Bei der vorgeschlagenen Anordnung fließt jedoch der mittlere Teil des Blutflusses in die Einlässe der Sekundärblutflussdurchgänge. Eine Blutgerinnung kann daher nicht auftreten.
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Die Sekundärkanaleinlässe sind vorzugsweise stromaufwärts von den Primärkanaleinlässen angeordnet. Ein Ende des Sekundärlaufrads kann dann innerhalb des Laufradlagers angeordnet sein.
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Das Primärlaufrad umfasst mindestens eine Schaufel mit einer Primärsteigung am stromaufwärtigen Ende des Primärlaufrads und einen Sekundärblutflussdurchgang mit einer Sekundärsteigung, wobei die Sekundärsteigung ungefähr oder genau gleich der Primärsteigung ist. Die Steigungen können so weit voneinander abweichen, wie es erforderlich ist, um unerwünschte Strömungsbedingungen, wie z. B. Turbulenzen, zu vermeiden.
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Vorzugsweise sind mindestens zwei des mindestens einen Sekundärblutflussdurchgangs asymmetrisch in Bezug auf Drehachse angeordnet. Dadurch ist es möglich, einen Sekundärkanaleinlass an der Drehachse anzuordnen.
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Vorzugsweise sind zwei Sekundärblutflussdurchgänge in Bezug auf die Drehachse einander gegenüberliegend angeordnet. Dies ermöglicht eine kompakte Bauweise des Sekundärlaufrads.
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Vorzugsweise definiert, wie bereits erwähnt, ein Sekundärblutflussdurchgang eine Kante, die sich bei der Drehung des Sekundärlaufrads über die äußere Laufradlagerfläche bewegt, um die äußere Laufradlagerfläche zu reinigen. Die Kante wirkt als Abstreifer für die äußere Laufradlagerfläche, und Blutgerinnsel oder Ablagerungen können auf diese Weise entfernt werden.
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Wie bereits kurz erwähnt, kann das Primärlaufrad aus einem Inlay bestehen, in dem der mindestens eine Sekundärblutflussdurchgang ausgebildet ist. Dann kann das Sekundärlaufrad aus einem anderen Material bestehen als das Primärlaufrad. Beispielsweise kann das Sekundärlaufrad aus einem keramischen Material bestehen. Dies ist vorteilhaft für die innere Laufradlagerfläche. Alternativ können Primär- und Sekundärlaufrad ein integrales Stück bilden.
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Figurenliste
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Die vorstehende Zusammenfassung sowie die folgende detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen werden besser verstanden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden. Der Umfang der Offenbarung ist jedoch nicht auf die in den Zeichnungen gezeigten spezifischen Ausführungsformen beschränkt. In den Zeichnungen:
- 1 zeigt einen Querschnitt einer ersten Ausführungsform einer Blutpumpe gemäß der Erfindung,
- 2 zeigt einen Teil von 1 mit dem Pumpenabschnitt in einer vergrößerten Ansicht,
- 3 zeigt einen Teil von 1 mit dem Antriebsabschnitt in einer vergrößerten Ansicht,
- 4 zeigt eine perspektivische Ansicht auf das Pumpenabschnittende der ersten Ausführungsform der Blutpumpe,
- 5 zeigt im Wesentlichen die Ansicht von 4, jedoch mit einem transparenten Pumpengehäuse,
- 6 zeigt im Wesentlichen die gleiche Ansicht wie 5, jedoch eine zweite Ausführungsform der Blutpumpe,
- 7 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Sekundärlaufrads,
- 8 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Separatorrings der ersten Ausführungsform der Blutpumpe,
- 9 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Separatorrings der zweiten Ausführungsform der Blutpumpe,
- 10 zeigt einen Querschnitt des Antriebsabschnittendes der Blutpumpe in einer perspektivischen Ansicht, in der ein Hilfslaufrad zu sehen ist,
- 11A zeigt eine perspektivische Ansicht des Hilfslaufrads und eines Rotorlagerrings,
- 11B zeigt eine perspektivische Ansicht eines Rotorlagerrings mit Aussparungen, und
- 12 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Tertiärlaufrads der ersten oder zweiten Ausführungsform.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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In 1 ist eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform einer intravaskulären Blutpumpe dargestellt. Drehende Teile sind nicht geschnitten dargestellt. Die intravaskuläre Blutpumpe 1 umfasst eine Pumpvorrichtung 11 und eine daran befestigte Versorgungsleitung in Form eines Katheters 5.
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Die Pumpvorrichtung 11 umfasst ein Pumpengehäuse 2 von im Wesentlichen zylindrischer Form, zumindest in einem Zwischenabschnitt. Das Pumpengehäuse 2 umfasst einen Blutflusseinlass 21 und einen Blutflussauslass 22. In 1 scheint das Pumpengehäuse 2 aus zwei separaten Abschnitten zu bestehen, aber diese Abschnitte sind entweder integral oder zu einem einzigen Stück verbunden.
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Wie in der vergrößerten Darstellung des in 2 gezeigten Pumpenabschnitts zusammen mit den in den 4 und 5 dargestellten vorderen perspektivischen Ansichten besser zu erkennen ist, umfasst der Blutflusseinlass 21 einen Primärblutflusseinlass 211 und einen Sekundärblutflusseinlass 212. Der Primärblutflusseinlass 211 umgibt den Sekundärblutflusseinlass 212. Der Primärblutflusseinlass 211 und der Sekundärblutflusseinlass 212 sind durch einen Zuflussseparator 26 getrennt. Innerhalb des Zuflussseparators 26 umfasst der Zuflussseparator 26 einen Laufradlagerring 27, der in 8 separat dargestellt ist. Ferner umfasst die Pumpvorrichtung 11 ein Primärlaufrad 31, in das ein Sekundärlaufrad 32 integriert ist. Das Primär- und Sekundärelaufrad 31, 32 sind gemeinsam um eine Drehachse 10 drehbar. Das Sekundärlaufrad 32 kann, wie in 7 gezeigt, die Form eines Inlays haben und innerhalb eines Sekundärlaufradhohlraums 312 des Primärlaufrads 31 angeordnet sein. Der Sekundärlaufradhohlraum 312 ist zu einem Pumpenabschnittsende PSE der Pumpvorrichtung 11 hin offen. Alternativ sind das Primär- und Sekundärlaufrad 31, 32 integral gebildet.
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Ein Primärblutfluss 1BF fließt vom Primärblutflusseinlass 211 zum Primärlaufrad 31 außerhalb des Zuflussseparators 26, um vom Primärlaufrad 31 durch einen Primärblutflussdurchgang 30 zum Primärblutflussauslass 22 weiterbefördert zu werden. Ein Sekundärblutfluss 2BF fließt vom Sekundärblutflusseinlass 212 durch den Zuflussseparator 26 zum Sekundärlaufrad 32, um vom Sekundärlaufrad 32 durch eine Vielzahl von Sekundärblutflussdurchgängen 321 zum Primärblutflussdurchgang 30 weiterbefördert zu werden.
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So kann ein Blutfluss, der die Pumpvorrichtung 11 am Pumpenabschnittende erreicht, vorzugsweise über nahezu den gesamten Querschnitt der Pumpvorrichtung 11, ohne nennenswerte Ablenkung in den Primär- und Sekundärblutflusseinlass 211, 212 fließen. Aufgrund der zentralen Lage des Sekundärblutflusseinlasses 212 kann auch Blut aus der Mitte des Blutflusses ohne Ablenkung in die Pumpvorrichtung 11 eintreten. Dies ist vorteilhaft, da ein Blutfluss normalerweise eine laminare Strömung ist, bei der die Fließgeschwindigkeit in der Mitte am größten ist.
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Das Primärlaufrad 31 umfasst Primärlaufradschaufeln 313, die sich in den Primärblutflussdurchgang 30 erstrecken und zwischen denen Primärlaufradkanäle 311 angeordnet sind. Die Primärlaufradkanäle 311 weisen eine Primärsteigung an einem Primärkanaleinlauf 314 an jedem Ende der Primärlaufradkanäle 311 zum Pumpenabschnittsende PSE hin auf. Das Sekundärlaufrad 32 umfasst mindestens einen und insbesondere genau zwei Sekundärblutflussdurchgänge 321 in Kanalform, die daher im Folgenden auch als Sekundärlaufradkanäle 321 bezeichnet werden (siehe auch 7). Die Sekundärlaufradkanäle 321 weisen eine Sekundärsteigung an einem Sekundärkanaleinlauf 324 auf, der an einem stromaufwärtigen Ende des Sekundärlaufradkanals 321 angeordnet ist. Die Sekundärsteigung ist vorzugsweise die gleiche wie die Primärsteigung oder kann bis zu einem gewissen Grad variieren, solange unerwünschte Strömungsbedingungen, wie z. B. Turbulenzen, vermieden werden. An einem Ende des Sekundärlaufrads 32 in Richtung eines Antriebsabschnittsendes DSE ist ein Verbindungsdurchbruch 315 zwischen dem Sekundärlaufradhohlraum 312 und einem der Primärenblutflussdurchgänge 311 angeordnet. Ein Ende dieses Durchbruchs 315 in Richtung des Blutflusses definiert den Sekundärblutflussauslass 213. Der Sekundärblutflussauslass 213 ist in Bezug auf die Drehachse 10 weiter radial nach außen angeordnet. Daher wird das Blut durch die Zentrifugalkräfte, die durch die Drehung des Sekundärlaufrads 32 verursacht werden, in radialer Richtung nach außen gedrückt. Auf diese Weise wird der Sekundärblutfluss 2BF durch den Sekundärblutflusseinlass 212 und weiter durch den Sekundärlaufradkanal 321 des Sekundärlaufrads 32 befördert und vereinigt sich mit dem Primärblutfluss 1BF, der durch den Primärlaufradkanal 311 des Primärlaufrads 31 fließt. Auf diese Weise wird ein gepumpter Blutfluss PBF gebildet. Der gepumpte Blutfluss PBF verlässt die Pumpvorrichtung 11 am Blutflussauslass 22.
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Das Primär- und Sekundärlaufrad 31, 32 sind gemeinsam in einem Laufradlager 37 gelagert. Sie sind über den Sekundärlaufradhohlraum 312 verbunden oder integral als ein einziges Stück geformt. Der Zuflussseparator 26 umfasst einen Laufradlagerring 27, der innerhalb des Zuflussseparators 26 angeordnet ist. Eine äußere Laufradlagerfläche 277 des Laufradlagers 37 ist an der Innenseite des Laufradlagerrings 27 angeordnet. Das Laufradlager 37 umfasst ferner eine innere Laufradlagerfläche 327, die an einem Außenumfang des Sekundärlaufrads 32 angeordnet ist.
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Das Primärlaufrad 31 ist fest mit einem verjüngten Abschnitt 314 verbunden, der zum Blutflussauslass 22 führt. Der verjüngte Abschnitt 314 lenkt den gepumpten Blutfluss PBF in Bezug auf die Drehachse 10 radial nach außen. Das Blut erreicht dann den Blutflussauslass 22.
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Von dem verjüngten Abschnitt 314 in Richtung des Pumpenabschnittsendes PSE ist innerhalb des Pumpengehäuses 2 der Pumpvorrichtung 11 ein Antriebsabschnitt 4 angeordnet, der einen Stator 40 und einen Rotor 41 umfasst. Zwischen dem Stator 40 und dem Rotor 41 ist ein axialer Spalt 401 angeordnet. Um den Stator 40 und den Rotor 41 zu kühlen, wird der axiale Spalt 401 blutgespült. Dazu tritt ein Hilfsblutfluss ABF durch einen am Antriebsabschnittsende DSE angeordneten Hilfsblutflusseinlass 23 in den Antriebsabschnitt 4 ein. Das Blut wird dann von einem Hilfslaufrad 42 durch einen Hilfspumpenspalt 423 befördert, der zwischen dem Hilfslaufrad 42 und einer Innenwand des Pumpengehäuses 2 angeordnet ist. Von dort fließt das Blut weiter in den axialen Spalt 401. Aus dem axialen Spalt 401 tritt der Hilfsblutfluss ABF in einen radialen Spalt 241 ein. Am radialen äußeren Ende des radialen Spalts 241 ist ein Hilfsblutflussauslass 24 angeordnet. Der Hilfsblutfluss ABF fließt im axialen Spalt 401 in eine Richtung entgegen der Pumprichtung des Primär- und Sekundärlaufrads 31, 32. Der Hilfsblutfluss ABF innerhalb des Antriebsabschnitts 4 fließt ebenfalls im Wesentlichen in eine Richtung entgegengesetzt zu einem allgemeinen Blutfluss GBF, der die Blutpumpe 1 umfließt.
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Wie in der vergrößerten Darstellung in 3 besser zu erkennen ist, umgibt ein Rotorlagerring 43 das Hilfslaufrad 42. Das Hilfslaufrad 42 umfasst Hilfslaufradschaufeln 421. Die Hilfslaufradschaufeln 421 ragen in Richtung der Drehachse 10 in Richtung des Antriebsabschnittsendes DSE der Pumpvorrichtung 11 heraus. Am Antriebsabschnittsende DSE ist ein Radialrotorlager 47 angeordnet, das eine äußere Rotorlagerfläche 4211 und eine innere Rotorlagerfläche 4311 aufweist, zwischen denen ein axial verlaufender Lagerspalt angeordnet ist. Die äußere Rotorlagerfläche 4311 ist auf dem Rotorlagerring 43 angeordnet. Das vom Hilfslaufrad 42 beförderte Blut fließt durch den Lagerspalt und weiter zum axialen Spalt 401 zwischen dem Rotor 41 und dem Stator 40. Von dem axialen Spalt 401 fließt das Blut zu einem radialen Spalt 241. Der radiale Spalt 241 erstreckt sich zwischen dem verjüngten Abschnitt 314 des Primärlaufrads 31 und dem Stator 40. Am Übergang zwischen dem radialen Spalt 241 und der Umgebung der Pumpvorrichtung 11 ist ein Hilfsblutflussauslass 24 angeordnet. Der Hilfsblutflussauslass 24 ist senkrecht zur Drehachse 10 angeordnet. Hier vereinigt sich das Blut aus dem Hilfsblutfluss ABF mit dem gepumpten Blutfluss PBF aus dem Pumpenabschnitt 2 und dem umgebenden allgemeinen Blutfluss GBF. Wenn der Hilfsblutflussauslass 24, wie dargestellt, nahe am Außendurchmesser des Pumpengehäuses 2 und nahe am Primärblutflussauslass 22 angeordnet ist, unterstützen der gepumpte Blutfluss PBF und der allgemeine Blutfluss GBF aufgrund ihrer Fließgeschwindigkeit das Ansaugen von Blut aus dem radialen Spalt 241. Dadurch wird der Hilfsblutfluss ABF durch den axialen Spalt 401 verstärkt.
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Im Zentrum des Hilfslaufrads 42, durch das die Drehachse 10 sich erstreckt, und auf einer dem Rotor 41 gegenüberliegenden Seite des Hilfslaufrads 42 ist ein Höcker 422 angeordnet. In Richtung der Drehachse 10 zum Antriebsabschnittsende DSE und angrenzend an den Höcker 422 ist ein Lagerbolzen 44 angeordnet. Der Lagerbolzen 44 ist mit dem Pumpengehäuse 2 verbunden. Eine axiale Lagerfläche des Lagerbolzens 44 zum Hilfslaufrad 42 hin hat eine konvexe Form. Die Drehachse 10 verläuft durch einen Scheitelpunkt der axialen Lagerfläche des Lagerbolzens 44 und durch einen Scheitelpunkt der axialen Lagerfläche des Höckers 422. Auf diese Weise wirkt der Lagerbolzen 44 mit dem Höcker 422 zusammen und bildet ein Axiallager, um Axialkräfte in Bezug auf die Drehachse zwischen dem Höcker 422 und dem Lagerbolzen 44 zu übertragen, wobei die vorgenannten Teile relativ zueinander drehbar sind. Offensichtlich ist die Kontaktfläche klein, so dass die Drehreibung gering ist.
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Das Antriebsabschnittsende der Blutpumpe 1 umfasst ein oder mehrere, vorzugsweise drei, Hilfseinlassdurchgangslöcher 231. Die Hilfseinlassdurchgangslöcher 231 erstrecken sich von dem Hilfsblutflusseinlass 23 zu einem Hilfslaufradhohlraum 232, in dem das Hilfslaufrad 42 angeordnet ist. Somit fließt das Blut vom Hilfsblutflusseinlass 23 über die Hilfseinlassdurchgangslöcher 231 zum Hilfslaufrad 42.
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Mindestens ein Drahtdurchgangsloch 25 ist am Antriebsabschnittsende DSE der Pumpvorrichtung 11 angeordnet. Die Drahtdurchgangslöcher 25 können sich vom Katheter 5 bis zum Stator 40 erstrecken. Vorzugsweise sind drei Drahtdurchgangslöcher 25 um die Drehachse 10 angeordnet. Zwischen zwei Hilfseinlassdurchgangslöchern 231 kann ein Drahtdurchgangsloch 25 angeordnet sein. In einem Drahtdurchgangsloch 25 kann sich mindestens eine Versorgungsleitung 51 , 52 und/oder 53 erstrecken, die mit dem Stator 40 verbunden ist. Vorzugsweise erstrecken sich die Versorgungsleitungen 51, 52 und/oder 53, wie dargestellt, durch das Innere des Katheters 5 zur Außenseite des Körpers des Patienten. Die Versorgungsleitungen 51, 52 und/oder 53 verlaufen vom Katheter 5 zum Stator 40 ohne Kontakt zum Blut.
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4 zeigt eine perspektivische vordere Ansicht auf das Pumpenabschnittende PSE des Pumpenabschnitts 3. Wie dargestellt, ist das Sekundärlaufrad 32 innerhalb des Laufradlagerrings 27 angeordnet. Der Laufradlagerring 27 ist innerhalb des Zuflussseparators 26 angeordnet. Alternativ zu dieser Ausführungsform kann der zusätzliche Laufradlagerring 27 weggelassen werden, so dass die äußere Laufradlagerfläche 277 durch den Zuflussseparator 26 gebildet wird. Der Zuflussseparator 26 ist hier durch drei Streben 28 zwischen dem Primärblutfluss 1BF und dem Sekundärblutfluss 2BF befestigt. Es ist dargestellt, dass der Sekundärblutfluss 2BF durch den Sekundärblutflusseinlass 212, der an einem Zufluss in den Laufradlagerring 27 angeordnet ist, in das Sekundärlaufrad 32 strömt. Im Sekundärlaufrad 32 fließt das Blut entlang des Sekundärlaufradkanals 321 und durch die Durchgangsöffnung 315 zum Sekundärblutflussauslass 213. Hier vereinigt sich der Sekundärblutfluss 2BF mit dem Primärblutfluss 1BF, um den gepumpten Blutfluss PBF zu bilden.
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5 zeigt das Pumpenabschnittende PSE des Pumpenabschnitts 3 in einer perspektivischen Ansicht, wobei das Pumpengehäuse 2 transparent dargestellt ist. Die Durchgangsöffnung 315 und der Sekundärblutflussauslass 213 sind zwischen zwei Primärlaufradschaufeln 313 angeordnet. Wie dargestellt, sind die Streben 28 durch einen äußeren Strebenverbindungsring 29 verbunden. Der Strebenverbindungsring 29 ist innerhalb einer inneren Umfangsfläche des Pumpengehäuses 2 am Pumpenabschnittsende PSE angeordnet. Der Laufradlagerring 27 wird durch die Streben 28 abgestützt. Es ist denkbar, den Strebenverbindungsring 29 und die Streben 28 einteilig zu fertigen. Vorzugsweise ist auch der Laufradlagerring 27 ein Teil dieses Stücks. Dieses Stück kann auch einstückig mit dem Pumpengehäuse 2 ausgebildet sein.
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6 zeigt eine perspektivische Ansicht des Pumpenabschnittsendes PSE des Pumpenabschnitts 3, in dem das Pumpengehäuse 2 abweichend von der in den 3 bis 5 gezeigten Ausführungsform transparent dargestellt ist, wobei der Zuflussseparator 26 an einem stromabwärtigen Ende des Zuflussseparators 26 mindestens eine, vorzugsweise drei, Aussparungen 261 aufweist. Die Aussparung 261 ist zwischen zwei Streben 28 angeordnet. Der Laufradlagerring 27 ist Teil des Zuflussseparators 26 oder fest mit diesem verbunden, und die Aussparung 261 erstreckt sich auch durch den Laufradlagerring 27. Aufgrund der Aussparung 261 hat der Sekundärlaufradkanal 321 einen vergrößerten Querschnitt, wenn er während der Drehung des Sekundärlaufrads an der Aussparung 261 ausrichtet. Das Sekundärlaufrad 32 erstreckt sich innerhalb des Laufradlagerrings 27 in Richtung des Pumpenabschnittsendes PSE maximal bis zu einem Ende der Aussparung 261. Dies bewirkt, dass im Betrieb eine Kante der Aussparung 261 über die innere Laufradlagerfläche 327 läuft und Blutgerinnsel bereits zu Beginn ihrer Bildung abträgt bzw. vorzugsweise verhindert, da der Gegenpart der drehenden Axialdrucklagerfläche 328 an der Aussparung 261 in direktem Blutkontakt steht. Dies trägt dazu bei, stagnierendes Blut innerhalb des Axialdrucklagers zu vermeiden. Auch die innere Laufradlagerfläche 327 weist Kanten 325 auf, wie in 7 zu sehen ist, die bewirken, dass Blutgerinnsel von der äußeren Laufradlagerfläche 277 entfernt werden (8 und 9).
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7 zeigt das Sekundärlaufrad 32 im Detail in einer perspektivischen Ansicht. Das Sekundärlaufrad 32 ist dort als Inlay ausgebildet und hat etwa die Form eines Zylinders. Es kann aus einem anderen Material als das Primärlaufrad 31 bestehen, beispielsweise aus einem keramischen Material. Das Inlay besteht aus einem zylindrischen Abschnitt 323, der innerhalb des Sekundärlaufradhohlraums 312 des Primärlaufrads 21 angeordnet ist. Ein Umfangsvorsprung 329 bildet einen Axialanschlag für das Sekundärlaufrad 32 im Sekundärlaufradhohlraum 312. Die innere Laufradlagerfläche 327 ist an einem Außenumfang des Sekundärlaufrads 32 angeordnet. An dem dem Pumpenabschnitt zugewandten Ende des Sekundärlaufrads 32 sind zwei Sekundärlaufradkanäle 321 angeordnet. Die Sekundärlaufradkanäle 321 haben ihren größten Querschnitt am stromaufwärtigen Ende des Sekundärlaufrads 32. Somit nimmt der Querschnitt der Kanäle 321 vom Blutflusseinlass 21 weg ab. Auf diese Weise wird das Blut von einer hauptsächlich axialen Richtung in eine axial-radiale Richtung gelenkt, wenn es durch den Sekundärlaufradkanal 321 fließt.
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Die Sekundärlaufradkanäle 321 sind asymmetrisch in Bezug auf die Drehachse 10 des Sekundärlaufrades 32 angeordnet. An einem dem Blutflusseinlass 21 zugewandten Ende des Sekundärlaufrads 32 erstreckt sich die Drehachse 10 durch einen der Sekundärlaufradkanäle 321. Auf diese Weise fällt der Drehmittelpunkt, der auf der Drehachse 10 liegt, nicht mit einem massiven Teil des Sekundärlaufrads 32 zusammen. Dies hat den Vorteil, dass eine Blutgerinnung im Drehmittelpunkt, wo keine Differenzgeschwindigkeit zum benachbarten Blutfluss vorhanden ist, vermieden werden kann.
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Am Übergang zwischen den Sekundärlaufradkanälen 321 und der inneren Laufradlagerfläche 327 sind Kanten 325 angeordnet. Wie bereits erwähnt, dienen diese Kanten 325 dazu, Blutgerinnselbildungen auf der äußeren Laufradlagerfläche 277 wegzuschieben. Die innere Laufradlagerfläche 327 bildet eine Innenfläche eines Radiallagers am Pumpenabschnittsende PSE. Das Sekundärlaufrad 32 umfasst ferner eine axiale Laufradlagerfläche 328. Sie ist an dem Umfangsvorsprung 329 angeordnet. Die axiale Laufradlagerfläche 328 bildet einen Teil des oben erwähnten Axialanschlags oder Axiallagers. Der Axialanschlag kann als Axiallager ausgebildet sein, das in der Lage ist, Kräfte vom Sekundärlaufrad 32 auf den Lagerring 27 während der Drehung des Laufrades zu übertragen. Das Axiallager ist erforderlich, um der Axialkraft entgegenzuwirken, die sich aus der Spülwirkung des Laufrads ergibt.
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8 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Laufradlagerrings 27. Die äußere Laufradlagerfläche 277 ist an der Innenseite des Laufradlagerrings 27 angeordnet. Der Laufradlagerring 27 umfasst eine Axiallagerringfläche 278. Wie dargestellt, kann die Axiallagerringfläche 278 an einem axialen Ende des Laufradlagerrings 27 angeordnet sein.
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9 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Laufradlagerrings 27 gemäß einer weiteren Ausführungsform, die sich von der in 8 gezeigten Ausführungsform dadurch unterscheidet, dass sie die bereits erwähnten Aussparungen 261 aufweist, die an einem stromabwärtigen Ende des Laufradlagerrings 27 angeordnet sind. Die Anzahl der Aussparungen 261 entspricht vorzugsweise der Anzahl der Streben 28.
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10 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Querschnitts durch das Antriebsabschnittsende DSE des Antriebsabschnitts 4. Drehende Teile sind nicht geschnitten dargestellt. Wie dargestellt, tritt der Hilfsblutfluss ABF am Hilfsblutflusseinlass 23 in das Pumpengehäuse 2 ein. Das Hilfslaufrad 42 beschleunigt das Blut, das weiter in den axialen Spalt 401 fließt. Wie der Pfeil ABF im axialen Spalt 401 zeigt, fließt das Blut nicht direkt in Richtung der Drehachse 10, sondern hat eine starke Strömungskomponente in Umfangsrichtung, so dass es entlang des axialen Spalts 401 schraubenförmig fließt.
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11 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Endes des Rotors 41 am Antriebsabschnittsende DSE der Pumpvorrichtung 11. Deutlich erkennbar sind die Hilfsschaufeln 421 des Hilfslaufrades 42, die sich gerade in radialer Richtung erstrecken. Die Hilfslaufradschaufeln 421 bilden an ihrem Außenumfang die innere Rotorlagerfläche 4211 des Radialrotorlagers 47. Ferner weisen die Hilfslaufradschaufeln 421 jeweils eine Abschrägung 4212 auf. Diese Abschrägung 4212 ist vorteilhaft, um ein verjüngtes Antriebsabschnittsende DSE der Pumpvorrichtung 11 zu bilden, wie in 10 gezeigt. Ferner weisen die Hilfslaufradschaufeln 421 an einem axialen Ende des Sekundärlaufrads 42 radial verlaufende Endflächen 4214 auf. In der Mitte des axialen Endes des Sekundärlaufrads 42 ist ein Höcker 422 ausgebildet. Der Höcker 422 wirkt mit dem Lagerbolzen 44 zusammen, wie in 10 gezeigt.
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11A zeigt ferner den Rotorlagerring 43, der um die innere Rotorlagerfläche 4211 des Hilfslaufrads 42 angeordnet ist. Die äußere Rotorlagerfläche 4311 des Rotorlagerrings 43 bildet zusammen mit der inneren Rotorlagerfläche 4211 des Hilfslaufrads 42 das Rotorlager 47. Das Hilfslaufrad 42 hat eine axiale Länge L und einen Durchmesser D. Alternativ kann der Rotorlagerring 43, wie in 11B gezeigt, Aussparungen mit einer Form, Funktion und Anordnung ähnlich den Aussparungen 261 des oben beschriebenen Laufradlagerrings 27 aufweisen.
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12 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Ende des Rotors 41, das mit dem verjüngten Abschnitt 314 des Primärlaufrads 31 verbunden ist. Ein Tertiärlaufrad 242 ist zwischen dem verjüngten Abschnitt 314 und dem Pumpenabschnittsende des Rotors 41 angeordnet und erstreckt sich radial von einem Außendurchmesser des Rotors 41 zu einem Außendurchmesser des verjüngten Abschnitts 314, um eine Schulter zu bilden. Eine axiale Ebene dieser Schulter bildet eine drehbare Wand 2411 des radialen Spalts 24. Von der drehbaren Wand 2411 aus ragen die Tertiärlaufradschaufeln 2412 in Richtung des Antriebsabschnittsendes DSE der Pumpvorrichtung 11. Vorzugsweise erstrecken sich die Tertiärlaufradschaufeln 2412 axial entlang der Drehachse 10. Insbesondere sind die Tertiärlaufradschaufeln 2412 gerade und erstrecken sich in radialer Richtung relativ zur Drehachse 10. Alternativ können die Tertiärlaufradschaufeln 2412 auch weggelassen werden (nicht dargestellt).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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