DE19626224A1 - Blutpumpe nach dem Rotationspumpenprinzip - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Blutpumpe nach dem Rota­ tionsprinzip, also eine Blutpumpe mit einem rotierenden Pumpenrad.

Bei Blutpumpen besteht generell das Problem der Throm­ benbildung durch Agglomeration von Blutteilchen. Dieses Problem besteht auch bei Blutpumpen nach dem Rotations­ prinzip, insbesondere im Bereich des Pumpenrades, wenn dort enge Spalte sind, in denen Totwasserbildung auf­ treten kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Blut­ pumpe nach dem Rotationspumpenprinzip zu schaffen, bei der die Gefahr von Thrombenbildung im Bereich des Pum­ penrades weitgehend vermieden wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Bei der erfindungsgemäßen Blutpumpe weist das Pumpenrad einen axialen Kanal auf, der die Saugseite des Pumpen­ rades mit dessen Rückseite hydraulisch verbindet. So kann Blut in den rückseitigen Spalt des Pumpenrades gelangen und diesen spülen. Durch die Druckdifferenz zwischen Druck- und Saugseite des Pumpenrades erfolgt somit eine Umspülung aller ungeschaufelten Flächen des Pumpenrades.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Pumpenrad auf seine der Anströmseite abgewandten Rückseite mit radialfördernden Hilfsschaufeln versehen. Diese Hilfsschaufeln bewirken eine verstärkte aktive Durchströmung des axialen Kanals und der Rückseite des Pumpenrades in Hauptströmungsrichtung. Dadurch wird ein Bypassstrom erzeugt, der anschließend der Hauptströmung wieder zugeführt wird.

Bei der erfindungsgemäßen Blutpumpe ist ein zweiter Strömungsweg durch das Pumpenrad hindurch vorgesehen. Dieser zweite Strömungsweg, bei dem es sich um einen achsnahen reinen Spülweg handelt, wird entweder im Ge­ genstrom zum Hauptstrom durchströmt, wenn keine Hilfs­ beschaufelung vorhanden ist, oder als Bypass in gleicher Strömungsrichtung wie der Hauptstrom. In jedem Fall werden Totwasserbereiche an der Rückseite des Schaufel­ rades wirksam vermieden.

Die Erfindung ist bei jeder Form von Rotationspumpen verwendbar, wie z. B. Axialpumpen, Radialpumpen und Dia­ gonalpumpen.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Blutpumpe.

Die Blutpumpe BP nach Fig. 1 weist ein langgestrecktes, rohrförmiges Pumpengehäuse 10 auf, das an einem Ende mit einem Einlaßteil 11 versehen ist. Der Einlaßteil 11 weist einen Einlaß 12 auf, dessen Innendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des Pumpengehäuses 10. Im Einlaßteil 11 ist ein ringförmiger Übergangsteil 13 ausgebildet, der bogenförmig gestaltet ist und in einer S-förmigen Krümmung von dem Durchmesser des Ein­ lasses 12 auf den Innendurchmesser des Pumpengehäuses 10 glatt und knickfrei überleitet.

In dem Pumpengehäuse 10 ist koaxial das Motorgehäuse 15 eines Motors 16 befestigt, bei dem es sich um einen Elektromotor handelt. Das Motorgehäuse ist vollständig abgedichtet.

In dem Einlaßteil 11 des Pumpengehäuses 10 ist ein Pum­ penrad 22 angeordnet. Dieses besteht aus einer Nabe 23, von der Schaufeln 24 abstehen. Der Antrieb des Pumpen­ rades 22 erfolgt von dem Motor 16 über eine magnetische Kupplung, die als Stirndrehkupplung 25 oder Zentral­ drehkupplung ausgebildet sein kann. Diese weist ein erstes Kupplungsteil 25a auf, das mit dem Rotor des Motors 16 verbunden und im Innern des Motorgehäuses 15 gekapselt angeordnet ist, und ein zweites Kupplungsteil 25b, das in der Nabe 23 des Pumpenrades 22 angeordnet ist. Beide Kupplungsteile 25a, 25b haben Magnete 28, die bewirken, daß bei einer Drehung des erstes Kupplungs­ teils 25a das zweite Kupplungsteil 25b mitdreht.

Das Motorgehäuse 15 ist mit einer amagnetischen nicht­ leitenden Kappe 26 verschlossen, an welcher ein kombi­ niertes Axial/Radiallager 27 in Form einer Kugel abge­ stützt ist. Dieses Lager 27 stützt seinerseits die Nabe des Pumpenrades 22 ab. Die Magnete 28 der Stirndreh­ kupplung 25 erzeugen eine axiale Haltekraft, die größer ist als die beim Drehen des Pumpenrades 22 erzeugte Reaktionskraft, so daß das Pumpenrad 22 durch die Magnetkraft in Richtung auf den Motor 16 gezogen und gegen das Lager 27 gedrückt wird. Die axiale Haltekraft der Kupplung 25 wird zentral auf der Kappe 26 durch eine weitere axiale Lagerabstützung 25d in Verbindung mit dem Lager 27 kompensiert, so daß weder die Lager des Motors 26 noch die dünne Kappe 26 diese Kraft in ihrer Umfangswand 26b und auf der Stirnfläche 26a auf­ nehmen müssen.

Zur Zentrierung des Pumpenrades 22 auf der Einlaßseite ist in dem Einlaß 12 ein Armstern 29 befestigt. An dem Armstern 29 befindet sich ein zentrisches Kopfstück 31, das den Lagerzapfen 60 umgibt und die axial einströ­ mende Strömung geringfügig radial in Richtung der Nabe 23 ableitet. Ferner enthält die Nabe 23 einen axialen Spülkanal 32, der zum Lager 27 führt. Der Leckagestrom durch den Spülkanal 32 bewirkt eine ständige Umspülung des Spaltes 25c zwischen der Achse 60 und dem Pumpenrad 22, um Thrombenbildung zu vermeiden.

Die Leitschaufeln 24 des Pumpenrades 22 haben an dem Anströmende 24a einen Außendurchmesser, der im wesent­ lichen dem Durchmesser des Einlasses 12 entspricht, so daß das Pumpenrad hier den gesamten Durchmesser des Einlaßkanals erfaßt. Im Anschluß an die Einlaßkanten 24a erfolgt ein konkav-bogenförmiger Umfangsbereich 24b, der dem Übergangsteil 13 des Pumpengehäuses mit geringem Abstand folgt. Daran anschließend haben die Pumpenschaufeln 24 einen Bereich 24c, dessen Durchmes­ ser etwa so groß ist wie der Außendurchmesser des Mo­ torgehäuses 15 an demjenigen Ende, das dem Pumpenrad 22 zugewandt ist. Der Außendurchmesser der diagonalen Pum­ penschaufeln 24 wird so groß ausgeführt, wie es der Gesamtdurchmesser des Übergangsteils 13 erlaubt. Hier­ durch kann die erforderliche, hydraulische Leistung bei einer vergleichsweisen geringen Drehzahl (beispielhaft n ≅ 7000 U/min für V/t ≅ 51/min und ΔP ≅ 100 mmHg) erzielt wer­ den, was die Standzeiten der lagernden Komponenten der Pumpe erhöht.

Zwischen dem Pumpengehäuse 10 und dem Motorgehäuse 15 besteht ein Ringkanal 35, der sich in Längsrichtung erstreckt. Dieser Ringkanal 35 ist als Diffusor aus­ gebildet, indem sich seine Querschnittsfläche vom Ein­ laß zum Auslaß vergrößert. Dadurch entsteht eine Ver­ langsamung des Blutflusses und somit eine Drucker­ höhung. Die Erweiterung der Querschnittsfläche des Ringkanals 35 wird durch entsprechende Veränderung der Wandstärken von Pumpengehäuse 10 und Motorgehäuse 15 erreicht.

Der Motor 16 bewirkt eine Rotation des Pumpenrades 22, dessen Schaufelräder 24 schraubenförmig gestaltet sind. Dadurch wird Blut von der Saugseite 40 axial angesaugt und zur Druckseite 41 und von dort und mit einer rotie­ renden Umfangskomponente in den Ringkanal 25 gefördert.

Das Pumpenrad 22 ist mit einer Achse 60 versehen, die an einem Ende in dem Lager 27 der das Motorgehäuse 15 verschließenden Kappe 26 und am anderen Ende in dem Armstern 29 über ein Radiallager 63 gelagert ist. Der ringförmige Längskanal 32 der Nabe 23 ist durch Stege 61 überbrückt, die die Nabe 23 an der Achse 60 festhal­ ten. An dem dem Motor zugewandten Ende der Nabe 23 be­ finden sich Hilfsschaufeln 62, die die durch den Längs­ kanal 32 einströmende Flüssigkeit radial nach außen pumpen und sie dem von den Pumpenschaufeln 24 erzeugten Hauptstrom zuführen. Durch die Hilfsschaufeln wird er­ reicht, daß der Spalt zwischen dem Pumpenrad 22 und dem Motorgehäuse 15 ständig durchströmt ist, so daß sich dort keine Thromben bilden können. Der Längskanal 32 ist so bemessen, daß der durch ihn hindurchgehende Blutstrom deutlich geringer ist als der von den Pumpen­ schaufeln 24 erzeugte Hauptstrom. Die Lager 27 und 63 sind derart angeordnet, daß sie einen ausreichenden Abstand zum Kanal 32 aufweisen. Obwohl der Übergang zwischen dem stationären und dem rotierenden Teil der Lager 27 und 63 integral - ohne große Stoßkante - er­ folgt, an der sich Thromben anlagern könnten, muß davon ausgegangen werden, daß sich gegebenenfalls kleine Ringthromben an der Übergangsstelle bilden. Ver­ schließen diese bei entsprechendem Abstand den Kanal 32 nicht, so kann ein degressives Thrombenwachstum auf­ grund hinreichender Umspülung mit letztendlich stabiler Größe erreicht werden.

Claims (4)

1. Blutpumpe nach dem Rotationspumpenprinzip, mit einem in Blut laufenden Pumpenrad (22), dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpenrad (22) einen die Saugseite (40) mit der Rückseite verbindenden durchgehenden Kanal (32) aufweist.

2. Blutpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpenrad (22) an seiner Rückseite mit radial fördernden Hilfsschaufeln (62) verbunden ist.

3. Blutpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Pumpenrad (22) eine in Lagern (27, 63) gelagerte Achse (60) aufweist, wobei die Lager (27, 63) zur Vermeidung von größeren Thromben direkt von Blut umströmt sind und der Übergang zwischen stationärem und rotierendem Lagerteil kontinuierlich und frei von Stoßkanten ausgeformt ist.

4. Blutpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (27, 63) im Abstand von dem zentral angeordneten axialen Kanal (32) angeordnet sind, so daß kleine Thromben im Lagerbereich den Kanal (32) nicht versperren können.