DE2337497A1 - Kuenstliches herz - Google Patents
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Description
Waldemar H. Kurpahck Düsseldorf, 2o. Juli I975
4OOO Düsseldorf - 11
Mercatorstr. 3 2337497
Künstliches Herz
Die Erfindung betrifft ein künstliches Herz.
Es ist schon eine Reihe von Pumpvorrichtungen bekannt geworden, die sich als künstliche Herzen eignen sollen, doch sind diese
mit erheblichen Nachteilen behaftet.
Eine Zusammenfassung der bis jetzt bekannten Kunstherzforschung und -entwicklung wurde vom kanadischen Department of Surgery und
dem Surgical-Medical Research Institut der Universität Alberta in Edmonton, Kanada, herausgegeben und am 4· Sept. 1971 im
"Canadian Medical Association Journal" unter dem Titel "Experiences with a Sac-type Artificial Heart" veröffentlicht.
Dort werden folgende Forderungen an die Arbeitsweise eines Kunstherzens
gestellt:
Das Kunstherz soll die Punktionen des natürlichen Herzens möglichst
getreu nachahmen und dabei zu hohe oder zu niedrige arterielle Drücke vermeiden, die zu Lungenödem, ungenügendem Venenblutrückfluß
und Luftembolien führen können.
Ferner sollen folgende Punkte bei einer Kunstherzkonstruktion erfüllt sein:
1. zwei separate gleiche Herzhälften, die linke und die rechte Herzhälfte;
2. Pumpleistung 5 his 10 Liter pro Minute je Herzhälfte;
3. Bereich des arteriellen Aortendrucies 12o bis I80 mm Hg;
Bereich des arteriellen Pulmonaldruckes 2o bis 80 mm Hg;
4. Abmessungen derart, daß ein einfaches chirurgisches Einsetzen
möglich ist;
5- geringes Gewicht;
6. ein Minimum an Geräusch und Vibration;
7· Wärmeabgabe weniger als 25 Watt;
B. minimale Erythrocytenhämolyse;
9. inertes Verhalten zu den im Körper enthaltenen
chemischen Stoffen. - 2 -
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein betriebssicheres, lange haltbares Kunstherz anzugeben, das vorstehende Forderungen
weitgehend erfüllt und für eine Dauerinplantation geeignet ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein künstliches Herz,
gekennzeichnet durch ein Herzgehäuse, das zwei im wesentlichen identische Herzhälften einschließt, von denen jede durch eine vertikale
Scheidewand, die sich auf dem horizontalen Oberteil eines im unteren Teil des Herzgehäuses angeordneten Pumpengehäuse abstützt und im
Oberteil eine durch ein Klappenventil verschließbare Öffnung aufweist. in einen Vorhof und eine Herzkammer eingeteilt wird, von denen jede
mit einem Anschlußstutzen zur Verbindung des künstlichen Herzens mit
dem venösen und arteriellen System des Herzeir.pfängers versehen ist
und jede gegen den unterhalb der Kammern befindlichen Raum, der mit
einer mit Blut verträglichen, hydraulischen Flüssigkeit gefüllt ist,
durch je einen flexiblen Membransack, der ringförmig an der Wand des Herzgehäuses und der Scheidewand befestigt ist, dicht abgeschlossen
ist, durch eine in dem Pumpengehäuse untergebrachte Magnetpumpe, bei
der zwei Dauermagnete sich mit den Flächen der ungleichnamigen Pole mit Abstand einander gegenüberliegen, so daß der Magnetfluß einen
geschlossenen Ring bildet, bei der ferner zwischen den Magneten ein beweglicher Pumpenkolben aus ferromagnetischem Material angeordnet
und eine den Pumpenkolben umgebende Erregerwicklung vorgesehen ist,
die durch eine in dem Raum unterhalb des Pumpengehäuses angeordnete Steuerelektronik aktivierbar ist und dann den Pumpenkolben magnetisch
polarisiert, so daß er von einem der Magnete angezogen wird.
Ein derartiges Kunstherz eignet sich unter anderem vorteilhaft als
Ersatz des natürlichen Herzens und wird im menschlichen Körper dauerimplantiert, ohne daß aus oder durch die Körperwand Zuleitungen
führen.
An Hand der Zeichnung wird die Erfindung näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1: eine schematische Darstellung der Vorderansicht der linken
Herzhälfte bei der Füllung des linken Vorhofes (Atrium) und der Entleerung der linken Herzkammer (Ventrikel) in die Aorta;
Fig. 2: eine schematische Darstellung der Vorderansicht der linken
Herzhälfte bei der Umfüllung des linken Vorhofes (Atrium) in die linke Herzkammer (Ventrikel);
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Fig. 3: eine von oben gesehene schematieche Darstellung des gesamten,
aus linker und rechter Herzhälfte bestehenden Kunstherzens;
Fig. 4: eine schematische Darstellung der Vorderansicht eines magnetischen
Klappenventils;
Fig. 5s eine schematische Darstellung der Vorderansicht einer weiteren
Ausführungsform des Kunstherzens der Erfindung.
Das künstliche Herz ist aus zwei im wesentlichen identischen Herzhälften
gebildet, von denen nachstehend die linke Herzhälfte beschrieben wird:
Wie aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich, besteht das künstliche Herz
aus einem Herzgehäuse 17· das mit zwei Anschlußstutzen 18a, 19a
sowie den darin befindlichen Klappenventilen IS, 19 zur Verbindung
mit der Pulmonalvene und der Aorta versehen ist. Bei Verwendung eines elastischen Kunststoffes zur Herstellung des Vorhofgehäuses oder der
Verwendung der natürlichen Vorhöfe des Trägers entfällt das Klappenventil. Das Herzgehäuse kann aus einem gewebe- und blutverträglichen
Kunststoff oder einem ebensolchen Metall bestehen; wichtig ist, daß das gewählte Material keine Immunreaktionen oder Antikörperbildung auslöst,
die eine Hämolyse zur Folge haben. Eine Umwachsung mit Bindegewebe
ist dagegen für die Funktion des künstlichen Herzens ohne Fachteile.
Das Herzgehäuse wird durch eine vertikale Scheidewand 3, die sich auf dem horizontalen Oberteil eines Pumpengehäuses 8 abstützt, in
zwei Hohlräume unterteilt, von denen der linke Hohlraum 4 den linken Herzvorhof (Atrium) und der rechte Hohlraum 4a die linke Herzkammer
bildet. Im oberen Teil enthält die Scheidewand 3 eine geräumige Öffnung,
durch die der Vorhof und die Herzkammer miteinander in Verbindung stehen und die durch ein Atrioventrikularklappenventil 2 (Mitralklappe)
verschlossen werden kann. In der Scheidewand 3 ist ein freier Raum 6 ausgespart, in dem z.B. ein Schrittmacher-Sensor untergebracht
werden kann. Sowohl der Herzvorhof 4 als auch die Herzkammer 4a enthalten
jeweils einen flexiblen Membransack 1, der an der Herzgehäusewand 17 und der Scheidewand 3 ringförmig in horizontaler Ebene befestigt
ist. Durch die Membransäcke werden der Vorhof und die Herzkammer dicht gegen den darunter befindlichen Teil des Herzgehäuses
abgeshlossen. Größe und Befestigung der Membransäcke sind so gewählt,
daß die Membrane bei der Ausbauchung nach oben nahezu die obere Wand
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des Herzgehäuses 17 und bei der Ausbauchung nach unten nahezu den horizontalen Oberteil des Pumpengehäuses 8 erreichen. Die Membrane
berühren jedoch das Herzgehäuse bzw. das Pumpengehäuse nicht, weil eine solche Berührung zur Thrombusbildung oder Hämolyse führen könnte.
Im unteren Teil des Herzgehäuses 17 ist ein Pumpengehäuse 8 angeordnet,
das aus einem Material besteht, das eine magnetische Abschirmung der in dem Pumpengehäuse befindlichen Bauteile gewährleistet. Als
derartiges Material kommt z.B. mit Kunststoff oberzogenes Stahlblech in Frage. In dem Pumpengehäuse 8 sind mit Abstand voneinander zwei
Dauermagnete 13 in Form von Brückenmagneten untergebracht, die sich
mit den Flächen der ungleichnamigen Pole gegenüberliegen, so daß ein ringförmiger, geschlossener Magnetfluß erzielt wird. Zwischen den
Magneten 13 ist ein Pumpkolben 11 aus ferromagnetischem Material vorgesehen, der sich mit Kugellagern 14 auf Gleitstäben 15 bewegen
kann und der am Oberteil und Boden des Pumpengehäuses 8 dichtend anliegt.
Zwischen den Magneten 13 ist eine Erregerwicklung 12 so angeordnet,
daß sie den Pumpkolben 11 ringförmig umschließt. Die Erregerwicklung 12 ist durch Leiter (nicht eingezeichnet) mit einer Steuerelektronik
(nicht eingezeichnet) verbunden, die in dem Raum 16 des Herzgehäuses untergebracht ist, der von dem Herzgehäuse 17 und dem
Pumpengehäuse 8 begrenzt wird.
Um ein mögliches Anschlagen des Pumpkolbens 11 an die Magnete 13 sicher zu verhindern, wird die Bewegung des Pumpkolbens 11 durch
eine rechtzeitige magnetische Umpolung des Pumpkolbens 11 im Kraftfeld der Dauermagnete abgebremst und ohne Anschlag in die entgegengesetzte
Richtung bewegt; zusätzlich wird der Pumpkolben durch Stoßdämpferfedern
10 begrenzt, die an den Magneten 13 angebracht sind und die Gleitstäbe 15 umgeben.
Die Dauermagnete 13 bestehen vorzugsweise aus einer Cobalt-Seltene
Erdme ta11-Legierung, beispielsweise einer Cobalt-Samarium-Legierung.
Diese Legierungen enthalten als Hauptbestandteil intermetallische Verbindungen vom Typ RCo , worin R ein seltenes Erdmetall ist. Diese
Magnetstoffe sind etwa fünfmal stärker als die meisten Alnico-Legierungen
und etwa zweimal stärker als Platin-Cobalt-Magnetwerkstoffe.
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Sie zeichnen sich durch ein hohes Energieprodukt (BH) aus, das im Bereich von 16 -2o . 10 (Jauss-Oerstedt (Ferrite 3>
Alnico 5, Pt-Co 10 . 10 Gauss-Oerstedt) liegt. Die Verwendung von Cobalt-Samarium-Magneten,
die Anordnung der Magnete 13 derart, daß ein geschlossener
ringförmiger Magnetfluß erreicht wird, und die Anordnung der Erregerwicklung 12, die während je einer Erregung jeweils einen
der Brückenmagnete 13 magnetisiert f ermöglichen eine konstante Arbeitsweise
der Magnetpumpe, ohne daß eine Demagnetisierung der Brückenmagnete 13 eintritt. Zugleich gestatten die neuartigen Magnetwerkstoffe
eine kompakte, raumsparende und verhältnismäßig leichte Bauweise.
Das Pumpengehäuse 8 und der Raum zwischen der oberen Trennwand des
Raumes 16 und den Membransäcken 1 ist mit einer hydraulischen Flüssigkeit gefüllt, die in den Figuren 1 und 2 durch Punkte angedeutet
ist. Diese hydraulische Flüssigkeit soll mit Blut verträglich und auch allgemein ungiftig sein, damit im Falle eines Risses der Membransäcke
keine akute Lebensgefahr eintritt. Blutersatzlösungen, wie sie z.B. zur Kreislaufauffüllung bei Blutverlusten verwendet
werden, könnten unter anderem geeignete hydraulische Flüssigkeiten sein.
Die rechte Herzhälfte ist mit der linken Herzhälfte grundsätzlich identisch und braucht daher nicht näher beschrieben zu werden. Der
bei der linken Herzhälfte zum Anschluß der Pulmonalvene dienende Stutzen wird bei der rechten Herzhälfte mit der großen oberen und
unteren Hohlvene, der dem Aortenstutzen entsprechende Stutzen mit
der Pulmonalarterie verbunden.
Figur 3 zeigt den Aufbau des gesamten Kunstherzens von oben. Eine aus den zwei Gehäusen 17 zu einem Stück fest verbundene
Trennwand 17a (Septum) scheidet beide Herzhälften.
Das künstliche Herz arbeitet wie folgt:
Wenn der Stromkreis der Erregerwicklung 12 geschlossen wird, so bewirkt das Magnetfeld der Erregerwicklung 12 eine magnetische
Polarisierung des beweglichen ferromagnetischen Pumpkolbens 11. Dies hat zur Folge, daß der Pumpkolben 11 von den Brückenmagneten
13 angezogen wird, dessen Pole zu den Polen des magnetischen Pump-
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ORiGlNAL INSPECTED
kolbens 11 ungleichartig sind. Wird beispielsweise der Pumpkolben
11 so polarisiert, daß in Fig. 1 sein Nordpol sich am oberen Ende befindet, so wird der Pumpkolben 11 von dem rechten Brückenmagneten
13, dessen Südpol sich am oberen Ende befindet, angezogen und von dem gegenüberliegenden Brückenmagneten 15, dessen
Nordpol sich am oberen Ende befindet, abgestoßen. Um die Magnetisierung des Pumpkolbens 11 und damit den Pumpvorgang zu bewirken,
braucht die Erregerwicklung 12 nur von einem kurzen Stromstoß durchflossen zu werden, wobei die elektrische Spannung
verhältnismäßig gering sein kann. Wird der Stromfluß in der Erregerwicklung 12 umgekehrt, so wird der Pumpkolben magnetisch
umgepolt; aus einem Nordpol wird ein Südpol und umgekehrt. Infolgedessen wird nun der Pumpkolben 11 von dem Brückenmagneten
13, der ihn bisher anzog, abgestoßen und von dem gegenüberliegenden Brückenmagneten 13 angezogen, so daß sich daraus ein Pumpvorgang
ergibt. Da die Erregerwicklung 12 die Brückenmagnete 13 nicht umgibt, werden die Brückenmagnete 13 von dem Kraftfeld der
Erregerwicklung nicht nachteilig beeinflußt, insbesondere nicht entmagnetisiert, auch nicht bei längerer Pumphäufigkeit, sondern
bei jeder Erregung der Wicklung 13 wird zusätzlich jeweils einer der Brückenmagnete 13 von dem Kraftfeld der Erregerwicklung 12
- je nach Stromflußrichtung - magnetisiert, so daß eine magnetische Sättigung der Brückenmagnete 13 erzielt wird.
Bei jeder Pumpbewegung des Kolbens 11 wird durch die hydraulische Flüssigkeit auf einen der Membransäcke 1 ein positiver
und auf den anderen Membransack ein negativer Druck ausgeübt. Bewegt sich beispielsweise, wie in Figur 1 dargestellt, der
Pumpkolben 11 von links nach rechts, so wird die hydraulische Flüssigkeit unter die Membran der Herzkammer ^a. gedrückt, die
dadurch nach oben ausgebaucht wird und das in der Herzkammer befindliche Blut in die Aorta drückt. Zugleich entsteht an dem
Membransack des Herzvorhofes 4 ein Unterdruck, durch den die Membran in ihre untere Lage gezogen wird und Blut aus der PuI-monalvene
in den Herzvorhof fließen kann. Das Atrioventrikularklappenventil 2 in der Scheidewand 3 ist durch den auf ihm lastenden
Druck geschlossen, so daß kein Blut aus dem sich füllen-
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den Herzvorhof in die Herzkammer oder aus der sich entleerenden Herzkammer in den Vorhof strömen kann. Dieser Vorgang entspricht
der Systole beim natürlichen Herzen. Bewegt sich der Pumpenkolben 11 dagegen von rechts nach links, so wird, wie in Figur
dargestellt, die Membran des Herzvorhofes 4 durch die hydraulische Flüssigkeit unter Druck gesetzt und ausgebaucht, so daß
das Blut im Vorhof das Atrioventrikularklappenventil 2 in der Scheidewand 3 öffnet und durch die Öffnung in der Scheidewand
in die Herzkammer ^a strömt (Diastole). Ein erhöhter Rückfluß
des Vorhofblutes in die Pulmonalvene wird durch das nur bedingt benötigte Klappenventil 18 im Pulmonalanschlußstutzen verhindert.
Ein Weiterfließen des Blutes aus der Herzkammer 4& in die
Aorta wird durch das im Aortenanschlußstutzen befindliche
Aortenklappenventil 19 (Semilunarklappe) verhindert, das erst öffnet, wenn der Druck in der Herzkammer 4a einen bestimmten
Wert überschreitet, der beim Füllvorgang der Herzkammer nicht erreicht wird. Das Aortenklappenventil 19 wird zunächst durch den auf ihm lastenden arteriellen Druck geschlossen gehalten; daneben ist noch eine magnetische Sicherung eingebaut, die im folgenden beschrieben wird.
Aortenklappenventil 19 (Semilunarklappe) verhindert, das erst öffnet, wenn der Druck in der Herzkammer 4a einen bestimmten
Wert überschreitet, der beim Füllvorgang der Herzkammer nicht erreicht wird. Das Aortenklappenventil 19 wird zunächst durch den auf ihm lastenden arteriellen Druck geschlossen gehalten; daneben ist noch eine magnetische Sicherung eingebaut, die im folgenden beschrieben wird.
Fig. 3 zeigt in einer Ansicht von oben, die zwei separaten Herzpumpen
beim gegenläufigen Pumpvorgang, Die Magnetpumpe der
linken Herzhälfte ist mit der Magnetpumpe der rechten Herzhälfte elektrisch so in Serie geschaltet, daß immer ein gegenläufiger Pumpvorgang gewährleistet ist und damit eventuell auftretende Drehmomente und andere Kräfte gegenseitig aufgehoben werden.
linken Herzhälfte ist mit der Magnetpumpe der rechten Herzhälfte elektrisch so in Serie geschaltet, daß immer ein gegenläufiger Pumpvorgang gewährleistet ist und damit eventuell auftretende Drehmomente und andere Kräfte gegenseitig aufgehoben werden.
Fig. 4 zeigt ein die natürlichen Herzklappen ersetzendes Klappenrückschlagventil.
Zwei Ventilklappen 23 aus einem blutverträglichen Material sind auf Drehbolzen 22 so angebracht, daß sie
sich nur in eine Richtung drehen können. Dies wird dadurch erreicht, daß ein Anschlagmagnet 20 mit einer Stoßdämpferfeder
eine Weiterdrehung entgegen der Fließrichtung des zu pumpenden Mediums verhindert. Erhöht sich der Druck in Fließrichtung auf
eine durch die magnetische Anziehungskraft des in den Ventilklappen 23 jeweils fest eingebauten Klappenmagneten 26 bestimmte
Höhe, so öffnen sich die Ventilklappen 23 bis zu einer Weite,
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— σ —
die durch einen weiteren Anschlag 21 begrenzt wird. Wenn der Druck in Fließrichtung äsnimmt, oder seine Sichtung sich umkehrt,
so tritt durch die magnetische Abstoßung zwischen Klappenmagnet
26 und dem gleichpoligen Anschlagmagneten 21 wie ebenfalls durch die magnetische Anziehungskraft zwischen Klappenmagnet 26 und
Anschlagmagneten 20 ein sofortiges Schließen der Ventilklappen 23 ein.
Um ein Eindringen des zu pumpenden Mediums in das Ventilgehäuse
27 zu verhindern, werden die Ventilklappen 23 und die anliegende
Gehäusewand 27 äußerlich mit einer elastischen Kunststoffhaut 24
überzogen.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausbildung des im Prinzip gleichen
künstlichen Herzens, bei der eine einzige Magnetpumpe das komplette Kunstherz, also beide Herzhälften versorgt. Jede Herzhälfte
besteht im Gegensatz zum vorher beschriebenen Kunstherzen nur aus einer einzigen Kammer, die abwechselnd Herzvorhof und
Herzkammer ist. Diese Konstruktion bietet wichtige Vorteile, wie geringeres Gewicht, geringeres Volumen, geringerer Energieverbrauch
usw., hat allerdings auch einen Nachteil. Im Gegensatz zur vorher beschriebenen Kunstherzkonstruktion, die die Pumpweise
des natürlichen Herzens nachahmt, indem sie gleichzeitig Blut in den großen und kleinen Kreislauf pumpt, fördert diese Kunstherzkonstruktion
das Blut abwechselnd einmal in den großen das nächstemal in den kleinen Kreislauf.
Eine weitere Möglichkeit für den Einsatz des künstlichen Herzens gemäß der Erfindung besteht darin, dem Empfänger des Herzens die
Vorhöfe des natürlichen Herzens , wie bei Herztransplantationen üblich, zu belassen und lediglich die Herzkammern durch die Pumpvorrichtung
mit den Membransäcken zu ersetzen. In diesem Falle könnten die im Sinusknoten des rechten Vorhofs erzeugten Reize
der elektronischen Steuerungsvorrichtung des künstlichen Herzteils -zugeleitet und zur zusätzlichen Regulierung des Pumpvorgangs
herangezogen werden.
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Für den Antrieb des künstlichen Herzens stehen folgende Möglichkeiten
zur Verfügung:
Von einer außerhalb des Herzempfängers befindlichen Induktionsspule
wird ein den Körper des Trägers durchdringendes magnetisches Wechselfeld erzeugt, das in der teilweise an der Oberfläche
des Kunstherzens befindlichen Induktionsspule 7 einen
elektrischen Strom induziert. Dieser elektrische Strom wird in dem für die Antriebs- und Steuerungsvorrichtung vorgesehenen
Raum 16 z.B. durch eine Gleichrichterdiodenschaltung gleichgerichtet und in die Stromspeicherzellen 9 geleitet. Weiterhin kann
in dem freien Raum 6 der Scheidewand 3 ein Schrittmacher-Sensor
untergebracht werden, dessen Meßwerte an die Elektronik im Raum 16 weitergeleitet werden, die die Herzfrequenz und das Herzschlagvoluraen
regelt. In dieser Ausführung sind Antrieb und Regelung des künstlichen Herzens von dem regelmäßigen Nachladen der
Stromspeicherzellen abhängig. Die Stromspeicherzellen 9 sowie die Induktionsspule 7 können natürlich auch anderorts im Körper des
Trägers mit Verbindung zum Raum 16 eingepflanzt werden. Falls jedoch eine andere Energiequelle, z.B. eine mit dem Isotop
Plutonium-238 betriebene Energiequelle, gewählt wird, so entfallen
die Stromspeicherzellen und die Induktionsspule natürlich.
Das Kunstherz ist so verläßlich konstruiert, daß eine schnelle Abnutzung oder gar eine Betriebsunterbrechung fast unmöglich sind.
Selbst bei einem Riß eines der Membransäcke würde ein allmählicher Ersatz der blutverträglichen hydraulischen Flüssigkeit durch Blut
eintreten, was aber den Träger nicht in eine akut bedrohliche Lage bringen würde. Das in den Pumpraum eingedrungene Blut würde zwar
durch den Pumpvorgang mit der Zeit langsam geschädigt, doch bliebe mehr als genug Zeit für einen chirurgischen Eingriff und eine
Instandsetzung oder Auswechslung des Membransackes.
Um einen etwaigen Membransackriß leichter diagnostizieren zu
können, läßt sich der jeweiligen hydraulischen Flüssigkeit ein Erkennungsfarbstoff beimengen, wie etwa grün für die eine und
blau für die andere Herzhälfte, Der psyologische Schrecken eines Kunstherzversagens wäre mit dieser Konstruktion genommen.
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ORJGINAL INSPECTED
- Io -
In Anbetracht der Probleme der Blut- und Gewebeunverträglichkeit
von implantierten körperfremden Stoffen sind folgende
noch näher zu untersuchende Möglichkeiten bei der Konstruktion in Betracht gezogen worden:
Die Verwendung des natürlichen Herzens, ebenfalls die erwendung von Teilen des"natürlichen Herzens, wie etwa die Herzvorhöfe,
Herzkammern und Herzbeutel, weiterhin die Gewebe- und Lymphflüssigkeit sowie die elektronische Steuerung des Kunstherzens
durch das natürliche Herznervensystem.
4098 16/07 12 °™NAL ,nspected
Claims (8)
- 2337437Patentansprüchel.yKünstliches Herz, gekennzeichnet durch ein Herzgehäuse (l?), das zwei im wesentlichen identische Herzhälften einschließt, von denen jede durch eine vertikale Scheidewand (3), die sich auf dem horizontalen Oberteil eines im unteren Teil des Herzgehäuses (l7)angeordneten Pumpengehäuse (θ) abstützt und im Oberteil eine durch ein Klappenventil (2) verschließbare Öffnung aufweist, in einen Vorhof (4) und eine Herzkammer (4a) eingeteilt wird, von denen jede mit einem Anschlußstutzen (l8a, 19a) zur Verbindung des künstlichen Herzens mit dem venösen und arteriellen System des Herzempfängers versehen ist und jede gegen den unterhalb der Kammern (4> 4a) befindlichen Raum, der mit einer mit Blut verträglichen, ungiftigen hydraulischen Flüssigkeit gefüllt ist, durch je einen flexiblen Membransack (l), der ringförmig an der Wand des Herzgehäuses (I7) und der Scheidewand (3) befestigt ist, dicht abgeschlossen ist, durch eine in dem Pumpengehäuse (8) untergebrachte Magnetpumpe, bei der zwei Dauermagnete (13) sich mit den Flächen der ungleichnamigen Pole mit Abstand einander gegenüberliegen, so daß der Magnetfluß einen geschlossenen Ring bildet, bei der ferner zwischen den Magneten (13) ein beweglicher Pumpenkolben (ll) aus ferromagnetischem Material angeordnet und eine den Pumpenkolben (ll) umgebende Erregerwicklung (12) vorgesehen ist, die durch eine in dem Raum (l6) unterhalb des Pumpengehäuses (8) angeordnete Steuerelektronik aktivierbar ist und dann den Pumpenkolben (ll) magnetisch polarisiert, so daß er von einem der Magnete (13) angezogen wird.
- 2. Künstliches Herz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnete (13) aus einer Cobalt-Seltene-Erdmetalle-Legierung bestehen.
- 3. Künstliches Herz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnete (13) aus einer Cobalt-Samarium-Legierung bestehen.
- 4. Künstliches Herz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Anschlußstutzen (l8a, 19a) Klappenventile (18, 19) vorgesehen sind.- 12 -4098 1 6/07 1 2ORIGINAL JNSPECTED
- 5· Künstliches Herz nach Anspruch 4? dadurch gekennzeichnet, daß jedes Klappenventil (18, 19) aus zwei Ventilklappen (23) besteht, die drehbar auf Zapfen (22) befestigt und in ihrem außerhalb des Flüssigkeitsstroraes befindlichen Ende mit einem Dauermagneten (26) versehen sind und deren Drehbewegung einerseits durch einen gegenpoligen Anschlagmagneten (20) und andererseits durch einen gleichpoligen Anschlagmagneten (2l) begrenzt wird, die in einem gegen den Flüssigkeitsstrom abgedichteten Gehäuse (27) angeordnet sind.
- 6. Künstliches Herz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Herzgehäuse (17) nur eine Herzhälfte enthält und der Vorhof (4) sowie die Herzkammer (4a) jeweils mit einem zusätzlichen Anschlußstutzen versehen sind, so daß der Vorhof (4) wechselweise als rechter Vorhof und rechte Herzkammer und die Herzkammer (4a·) wechselweise als linker Vorhof und linke Herzkammer arbeiten können.
- 7- Künstliches Herz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Scheidewand (3) ein Raum (6) vorgesehen ist, in dem ein Schrittmacher-Sensor untergebracht werden kann.
- 8. Künstliches Herz nach einem der Ansprüche 1 bis 1J, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Herzgehäuse (17) unterhalb des Pumpengehäuses (β) ein Raum (l6) vorgesehen ist, in dem eine Gleichrichter- und Steuerungsvorrichtung für die Magnetpumpe untergebracht ist.9· Künstliches Herz nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenwand des Herzgehäuses (17) eine Induktionsspule (7) angebracht ist, die über eine Gleichrichtereinrichtung im Raum (l6) mit Stromspeicherzellen (9) im Herzgehäuse (17) in Verbindung steht.409816/07 1 2ORIGINAL INSPECTEDLeerseite
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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FR2321266A1 (fr) * | 1975-08-20 | 1977-03-18 | Guiset Jacques | Prothese destinee a appliquer a un organe une pression, et prothese cardiaque |
DE2658949A1 (de) * | 1975-12-31 | 1977-07-14 | Akad Medyczna | Kuenstliches herz mit einem antrieb durch die atmungsmuskulatur |
EP0293421A1 (de) * | 1986-11-14 | 1988-12-07 | Novacor Medical Corporation | Implantierbares herzunterstützungssystem für beide kammern |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2321266A1 (fr) * | 1975-08-20 | 1977-03-18 | Guiset Jacques | Prothese destinee a appliquer a un organe une pression, et prothese cardiaque |
DE2658949A1 (de) * | 1975-12-31 | 1977-07-14 | Akad Medyczna | Kuenstliches herz mit einem antrieb durch die atmungsmuskulatur |
EP0293421A1 (de) * | 1986-11-14 | 1988-12-07 | Novacor Medical Corporation | Implantierbares herzunterstützungssystem für beide kammern |
EP0293421A4 (de) * | 1986-11-14 | 1989-02-23 | Novacor Medical Corp | Implantierbares herzunterstützungssystem für beide kammern. |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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US3874002A (en) | 1975-04-01 |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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