DE19838639C1

DE19838639C1 - Pumpe mit doppeltem Klappankersystem

Info

Publication number: DE19838639C1
Application number: DE19838639A
Authority: DE
Inventors: Peter Neubacher
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-08-26
Filing date: 1998-08-26
Publication date: 1999-12-09
Anticipated expiration: 2018-08-27
Also published as: AU1028300A; WO2000012151A1

Abstract

Beschrieben ist eine Pumpe, insbesondere Blutpumpe, bei der mittels zweier einander gegenüberliegender Elektromagnete jeweils eine Feder mittels eines Ankers in der Ansaugphase vorgespannt ist und deren Federkraft im stromlosen Zustand des Elektromagneten die Pumpphase bewirkt und wobei die Anker der Elektromagneten gegeneinander wirken und wobei man das zu pumpende Medium in einer flexiblen Umhüllung führt, welche zwischen den Ankern angeordnet und der Federkraft ausgesetzt ist, um die Pumpwirkung zu erzielen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anker (3) jeweils als Klappanker ausgebildet sind und an den Elektromagneten (2) an jeweils einander gegenüberliegenden Kanten (4) angelenkt sind. DOLLAR A Die beschriebene Pumpe ist einfach herstellbar und insbesondere zur Implantation geeignet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere Blutpum pe, bei der mittels zweier einander gegenüberliegender Elektromagnete jeweils eine Feder mittels eines Ankers in der Ansaugphase vorgespannt ist und deren Federkraft im stromlosen Zustand des Elektromagneten die Pumpphase be wirkt und wobei die Anker der Elektromagneten gegen ein ander wirken und wobei man das zu pumpende Medium in ei ner flexiblen Umhüllung führt, welche zwischen den Ankern angeordnet und der Federkraft ausgesetzt ist, um die Pumpwirkung zu erzielen.

Blutpumpen der gattungsgemäßen Art sind in der Medizin zur extrakorporalen Aufrechterhaltung eines Blutkreis laufsystems oder in Form von Implantaten bekannt. Das Me dium, wie beispielsweise Blut, wird dabei in einem Blut sack aus flexiblem Material geführt, wobei dieser Blut sack mittels flächiger Stempel gepreßt und entspannt wird, wodurch die Pumpwirkung erzielt wird.

Bekannt ist eine Klappankersystem, bei dem der Blutsack zwischen einem Anker und einem Widerlager angeordnet ist. Dabei bewirkt allein die Bewegung des Klappankers das Pumpen.

Bei einem anderen Pumpsystem, beschrieben in "Wissen schaft", Nummer 162, 54. Jahrgang, 1998, ist der Blutsack zwischen zwei einander gegenüberliegenden Ankern angeord net, wobei die Anker jeweils mit mindestens zwei Federn versehen sind. Der Anker ist dabei nicht mit dem Elektro magneten verbunden.

Die bekannten Pumpen weisen eine Reihe von Nachteilen auf. Zum Einen sind bei den herkömmlichen Systemen nicht unerhebliche Luftstrecken magnetisch zu überwinden. Außer dem werden erhebliche Kräfte benötigt, um die Anker bei den doppelten Ankersystemen aus der Ruhestellung zu bewe gen und die Pumpwirkung unter der Federkraft zu erzielen. Auch müssen erhebliche magnetische Kräfte aufgewendet werden, um die Anker anzuziehen. Dies führt wiederum zu einem hohen Energiebedarf und folglich großen Strömen und dadurch bedingten Feldkräften. Der hohe Energieaufwand ist insbesondere bei implantierbaren Pumpen sehr nachtei lig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Pumpe zu schaffen, welche die Nachteile der bekannten Pumpsysteme überwindet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Pumpe sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Pumpe geschaffen wird, bei der mittels zweier einander gegenüberliegender Elektromagnete jeweils eine Feder mit tels eines Ankers in der Ansaugphase vorgespannt ist und deren Federkraft im stromlosen Zustand des Elektromagne ten die Pumpphase bewirkt und wobei die Anker der Elek tromagneten gegen einander wirken und wobei man das zu pumpende Medium in einer flexiblen Umhüllung führt, wel che zwischen den Ankern angeordnet und der Federkraft ausgesetzt ist, um die Pumpwirkung zu erzielen, und wel che dadurch gekennzeichnet ist, daß die Anker 3 jeweils als Klappanker ausgebildet sind und an den Elektromagne ten 2 an jeweils einander gegenüberliegenden Kanten 4 an gelenkt sind.

Vorteilhaft ist es, daß die Elektromagneten 2 im wesent lichen rechteckig sind. Geeignet und bevorzugt sind auch Elektromagnete 2 welche im wesentlichen kreisförmig oder oval sind.

Ferner vorteilhaft ist es, daß die Anker 3 in Form von Platten ausgebildet sind. Bevorzugt ist dabei, daß die Anker 3 im wesentlichen die gleiche Grundfläche wie die Elektromagnete 2 aufweisen.

Vorteilhaft und erfindungsgemäß bevorzugt ist es ferner, daß die Anker 3 perforiert sind.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist es, daß die Anker 3 aus "weichen" magnetischen Werkstoffen bestehen, wie Weichei sen, Siliciumeisen, Permalloy, Supermalloy, Kobalt, Nic kel, Mn-Zn-Ferriten und anderen, den Fachmann bekannten Werkstoffen und Legierungen.

Besonders bevorzugt ist es auch, daß die Anker 3 aus Schichtwerkstoffen mit geringem Ohm'schen Widerstand be stehen. Derartige Schichtwerkstoffe sind bekannt.

Bevorzugt ist es erfindungsgemäß ferner, daß zwischen dem Anker 3 und dem Elektromagneten 2 Magnetofluide vorlie gen.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist, daß die Feder 6 im Mittel punkt des Ankers 3 angeordnet ist.

Vorteilhaft ist es, daß die Feder 6 an der der Anlenkung 4 gegenüberliegenden Seite des Ankers 3 angeordnet ist.

Insbesondere vorteilhaft ist es, daß mindestens zwei Fe dern 6 vorhanden sind. Dabei ist es bevorzugt, daß die Federn 6 eine voneinander unterschiedliche Federkraft aufweisen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die erfindungsgemäße Pumpe in Form einer implantierbaren Pumpe ausgeführt ist.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß die erfindungsge mäße Pumpe einen hohen Wirkungsgrad hat. Dies führt zu einer nur geringen Stromaufnahme beim Betrieb der Pumpe. Eine Ursache dieses hohen Wirkungsgrades ist vermutlich die Tatsache, daß die magnetisch zu überbrückende Luft strecke auf die Hälfte gegenüber den herkömmlichen Pumpen reduziert ist. Die erfindungsgemäße Pumpe erlaubt eine besonders flache, leichte und technisch einfach zu reali sierende Bauweise. Dies führt dazu, daß die erfindungsge mäße Pumpe sich insbesondere für die Implantation eignet.

Anhand der Fig. 1 bis 3 wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbei spiels einer erfindungsgemäßen Pumpe;

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Pum pe gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Elektromagneten eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Pumpe.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfin dungsgemäßen Pumpe 1 in ihrem wesentlichen Aufbau. Zwei parallel zueinander angeordnete Elektromagnete 2 tragen an jeweils einer Seitenkante 4 angelenkt einen Anker 3. Dabei sind die Anker 3 jeweils an den einander gegenüber liegenden Seitenkanten 4 der jeweiligen Elektromagnete 2 angeordnet. Die Anker bilden zueinander dann einen Spalt, in welchen später beispielsweise ein Blutsack 5 (nicht dargestellt) eingelegt werden kann. Auch die Federn 6 sind in Fig. 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.

Fig. 2 zeigt nun einen Querschnitt durch eine erfin dungsgemäße Pumpe 1 gemäß Fig. 1. Neben den Elektroma gneten 2 und den an 4 angelenkten Ankern 3 ist auch der zwischen den Ankern 3 eingelegte Blutsack 5 dargestellt. Die Federn 6 sind mittig in den Elektromagneten 2 und auf den Ankern 3 angeordnet. Die Federn 6 sind Druckfedern. Nimmt man die Pumpe in Betrieb, so wird durch anlegen ei ner Spannung an den Elektromagneten 2 ein Magnetfeld er zeugt, welches den aus einem magnetisierbaren Material bestehenden Anker 3 anzieht und gegen die Federkraft der Feder 6 auf den Elektromagneten 2 zieht. Dies geschieht gleichzeitig mit beiden Ankern 3. In diesem Zustand ent spannt sich der Blutsack 5 und die Ansaugphase beginnt. Nach dem Abschalten der Spannung am Elektromagneten 2 werden die Anker 3 mittels der Federkraft der Federn 6 gegen den Blutsack 5 gedrückt. Damit beginnt die Pumppha se der Pumpe 1. Durch eine dem Fachmann bekannte elektri sche bzw. elektronische Schaltung kann somit ein kontinu ierlicher Pumpzyklus erzielt werden.

Zur Verringerung des Widerstandes beim Schließen der An ker 3 kann zwischen dem Anker 3 und dem Elektromagneten 2 ein Magnetofluid zur Dämpfung vorgesehen werden. Damit ist eine besonders schonende und geräusch- und erschütte rungsarme Pumpleistung zu erzielen. Derartige geeignete Magnetofluide sind dem Fachmann gleichfalls bekannt. Vor teilhaft ist es in diesem Falle, die Anker 3 zu perforie ren, damit beim Schließen der Anker 3 die Magnetofluide verdrängt werden können.

Fig. 3 schließlich zeigt eine perspektivische Ansicht eines Elektromagneten 2. Dieser Elektromagnet 2 ist sehr einfach aufgebaut. Zur Aufnahme der Spule zur Erzeugung des Magnetfeldes ist der Spulenspalt 7 vorgesehen. Die Bohrung 8 dient zur Aufname der Feder 6.

Neben dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispieles eines Elektromagneten 2 in rechteckiger Form, kann der Elektromagnet auch im wesentlichen kreisförmig oder oval ausgebildet sein. Damit ist eine große Anpassungsfähig keit in der Formgebung ermöglicht, was insbesondere bei implantierbaren Pumpen ein großer Vorteil ist. Daß die jeweiligen Anker 3 der äußeren Form der Elektromagnete 2 angenähert werden, ist klar. Aber auch abweichende Formen von Anker 3 und Elektromagnet 2 zueinander können vor teilhaft sein, wenn bestimmte Einsatzgebiete abgedeckt werden sollen. Derartige Überlegungen sind dem Fachmann geläufig.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung wird an Hand der Fig. 2 und 3 deutlich. Die Herstellung der erfindungsge mäßen Pumpe 1 ist sehr einfach, da praktisch nur zwei un terschiedliche Teile gefertigt werden müssen, nämlich der Anker 3 und der Elektromagnet 2. Der Anker 2 selbst ist eine Platte und einfach herstellbar. Der Elektromagnet 2 kann aus einem Block durch Bohren und Fräsen in wenigen Arbeitsschritten gefertigt werden. Da die beiden für eine Pumpe 1 benötigten Anker 3 und Elektromagnete 2 identisch sind, können alle Werkstücke in gleicher Weise in Serie gefertigt werden.

Die dargestellte Anordnung der Federn 6 auf den Elektro magneten 2 kann in der dem Fachmann bekannten Weise vari iert werden und gehören gleichfalls zum Umfang der vor liegenden Erfindung. Weiter Beispiele sind dem Fachmann geläufig und gehören gleichfalls zum Umfang der Erfin dung.

Die Herstellung der gattungsgemäßen Pumpen und die Aus wahl der geeigneten Materialien und Herstellungstechniken und Verfahren ist dem Fachmann geläufig.

Bezugszeichenliste

1

Pumpe

2

Elektromagnet

3

Anker

4

Anlenkung

5

Blutsack

6

Feder

7

Spulenspalt

8

Bohrung

Claims

1. Pumpe, insbesondere Blutpumpe, bei der mittels zweier einander gegenüberliegender Elektromagnete jeweils eine Feder mittels eines Ankers in der Ansaugphase vorgespannt ist und deren Federkraft im stromlosen Zustand des Elektromagneten die Pumpphase bewirkt und wobei die Anker der Elektromagneten gegen einander wirken und wobei man das zu pumpende Medium in einer flexiblen Umhüllung führt, welche zwischen den Ankern angeordnet und der Federkraft ausgesetzt ist, um die Pumpwirkung zu erzielen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anker (3) jeweils als Klappanker ausgebildet sind und an den Elektromagneten (2) an jeweils einander gegenüberliegenden Kanten (4) angelenkt sind.

2. Pumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagneten (2) im wesentlichen rechteckig sind.

3. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagneten (2) im wesentlichen kreisförmig oder oval sind.

4. Pumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Anker (3) im wesentlichen die gleiche Grundfläche wie die Elektromagnete (2) auf weisen.

5. Pumpe gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anker (3) in Form von Platten ausgebildet sind.

6. Pumpe gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Anker (3) perforiert sind.

7. Pumpe gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Anker (3) aus "weichen" magnetischen Werkstoffen bestehen, wie Weicheisen, Siliciumeisen, Permalloy, Supermalloy, Kobalt, Nic kel, Mn-Zn-Ferriten.

8. Pumpe gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Anker (3) aus Schicht werkstoffen mit geringem Ohmschen Widerstand beste hen.

9. Pumpe nach einem der voranstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß zwischen Anker (3) und Elektromagnet (2) Magnetofluide vorhanden sind.

10. Pumpe gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Feder (6) im Mittel punkt des Ankers (3) angeordnet ist.

11. Pumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, daß die Feder (6) an der der Anlenkung (4) gegenüberliegenden Seite des Ankers (3) angeord net ist.

12. Pumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, daß mindestens zwei Federn (6) vorhan den sind.

13. Pumpe nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (6) eine voneinander unterschiedliche Fe derkraft aufweisen.