DE2819851A1 - Kuenstliches herz - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf künstliche Herzen.
Es wurden bereits zahlreiche Modelle künstlicher Herzen vorgeschlagen, die insgesamt oder teilweise ein
schwaches Herz unterstützen oder vollkommen ersetzen.
Bisher jedoch war noch keines der bekannten künstlichen
Herzen ausreichend zufriedenstellend, da keines auf die sehr strengen Bedingungen anspricht, die ohne die
Gefahr eines Schadens absolut erfüllt werden müssen.
Es wird Bezug genommen auf die Veröffentlichung "Artificial Heart" von Tetouko Akutsu M.D. ph D, herausgegeben
1975 von Igaku Shoin Ltd., Tokio und von Excerpta Kedica, Amsterdam. Es kann auch auf den Artikel "Mechanically
assisted Circulation; The Status of the IiHISI Program
and Recommendations for the Future" in Band 1, 2. November 1977 von Artificial Organs, herausgegeben von International
Society for Artificial Organs, Suite 400-10300 Carnegie Avenue, Cleveland, Ohio 44106, USA, verwiesen
werden.
Diese beiden Veröffentlichungen enthalten neue Untersuchungen aller Modelle bisher bekannter künstlicher
Herzen und Bedingungen, die diese Herzen erfüllen müssen.
Eine erste Bedingung zur Herstellung eines implantierbaren künstlichen Herzens besteht darin, daß der Platzbedarf
ausreichend niedrig ist, damit es implantiert und vom Patienten vertragen werden kann, ohne zu Abstoßerscheinungen
zu führen und ohne eine zu starke Behinderung darzustellen. Diese Bedingung wird erfüllt,
wenn der Platzbedarf und die bei Jedem Zyklus des künst-
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lichen Herzens abgegebenen Volumina in der Größenordnung
des Platzbedarfs und des mittleren systolischen Abgabevolumens des natürlichen Herzens mit dem
Alter und der Größe zwischen 30 und 100 cnr schwankt.
Eine zweite Bedingung besteht darin, daß die momentanen Durchsatzmengen impulsförmig sind, d.h., daß
sie durch ein Maximum während jedes Zyklus laufen und abklingen.
Eine dritte zwingende Bedingung besteht darin, daß der Ansaugladeverlust stets kleiner als ein sehr
niedriger Schwellwert in der Größe von 10 cm Wassersäule bzw. 10 Millibar ist, um die Hämolyse des Blutes
bei Unterdruck zu vermeiden. Es ist notwendig, die Turbulenzen zu vermeiden, die örtliche Unterdruckzustände
hervorrufen. Insbesondere ist es besser, keine Ventile und Klappen zu verwenden, die Turbulenzen erzeugen
und deren schlechte Punktion zu schwerwiegenden Polgen führen kann.
Selbstverständlich ist eine wesentliche Bedingung eine absolute Punktionszuverlässigkeit.
Vorzugsweise ist die Frequenz der Durchsatzmengenpulsationen
gleich dem normalen Puls und kann leicht schwanken, um die Regulierungen der Durchsatzmengen
in Abhängigkeit von den Erfordernissen des Organismus sicherzustellen.
Im allgemeinen erfolgt die Regulierung der Frequenz derart, daß an der Aorta ein mittlerer konstanter
Druck aufrecht erhalten wird. Ein derartiges Ergebnis kann automatisch durch eine Herzpumpe erhalten werden,
die von einem Motor mit konstantem Moment angetrieben wird. Ein Abfall oder ein Anstieg des Druckes
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führt automatisch, zu einer Erhöhung oder Verringerung
der Frequenz, die den Druck wieder herstellt. Man versucht daher vorzugsweise ein künstliches Herz zu
schaffen, das von einem Motor mit konstantem Moment angetrieben wird.
Die zuvor erwähnten Veröffentlichungen erläutern die verschiedenen Arten von künstlichen Herzen, die bisher
erprobt wurden. Keines dieser besteht aus einer Pumpe mit einem Drehkolben mit trochoidaler, d.h.
epitrochoidaler oder hypotrochoidaler Form.
Es sind industrielle Motoren und Pumpen mit einem Trochoiddrehkolben bekannt, die auch als Wankelmotoren
bezeichnet werden und aus einem zylindrischen Rotor und einem Rotor, der eine oder mehrere zylindrische
Kammern begrenzt, bestehen, in denen jeweils ein Rotor angeordnet ist. Diese Kammern sind Abwicklungen des
Rotors, wenn dieser gleichzeitig in einer kreisförmigen Translations- und Drehbewegung um seine Mitte angetrieben
wird.
Die folgenden Patentschriften beschreiben derartige Motoren oder Pumpen: FR-PS 2 250 892, 2 260 008,
2 087 187, 1 166 192, US-PS 3 221 664, DT-PS 2 021 513,
GB-PS 1 350 728.
Keine dieser Patentschriften beschreibt die Verwendung einer Trochoiddrehkolbenpumpe als Herzpumpe für ein
künstliches Herz.
Außerdem leitet sich die Verwendung dieser Pumpen als künstliche Herzen aus den vorherigen Veröffentlichungen
nicht ohne weiteres ab, die industrielle Pumpen beschreiben. Tatsächlich muß eine Herzpumpe mit nie-
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driger Geschwindigkeit gedreht werden, d.h. mit einer Drehzahl pro Minute, die der Pulsfrequenz entspricht
und die zum Beispiel zwischen 60 und 180 U/Min, schwankt, während eine industrielle Pumpe mit einer
Geschwindigkeit in der Größenordnung von 1000 bis 3000 U/Min, angetrieben wird.
Bei den industriellen Pumpen wird eine Undichtheit zwischen dem Rotor und dem Stator teilweise durch
den dynamischen Antrieb des Strömungsmittels mit großer Geschwindigkeit ausgeglichen.
Bei einer Herzpumpe muß die Dichtheit zwischen dem Rotor und dem Stator bei niedriger Geschwindigkeit
ausreichend sein.
Der Rotor einer Trochoidherzpumpe wird mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit angetrieben, was für
die Herstellungen des Antriebsmotors ein erheblicher Vorteil ist.
Um als Herzpumpe verwendet zu werden, die ein Herz oder ein halbes Herz ersetzt, muß eine Pumpe mit
einem Trochoidrotor zwei Kammern mit einer Ansaugöffnung und einer Drucköffnung oder vier Kammern aufweisen,
von denen zwei mit einer Ansaugöffnung und zwei mit einer Drucköffnung versehen sind, und diese
öffnungen müssen einen ausreichenden Durchgangsquerschnitt haben, um nicht zu zu großen Ladungsverlusten
zu führen. Außerdem muß die aus den Drucköffnungen austretende Durchsatzmenge pulsierend sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus der großen Gruppe von Trochoiddrehkolbenpumpen diejenigen
auszuwählen, die einem Modell eines ganzen oder eines
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281985 - "ο -
halben Herzens entsprechen und am besten die vielfältigen Bedingungen erfüllen, die für die Verwendung
als künstliches Herz gefordert werden.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung bei einem künstlichen Herzen entsprechend dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die vorliegende Erfindung hat als Ergebnis neue künstliche Herzen oder halbe künstliche Herzen bzw.
Teilherzen, deren Abmessungen in der gleichen Größenordnung wie das natürliche Herz liegen und die implantierbar
sind.
Einer der Vorteile dieser künstlichen Herzen liegt in der Tatsache, daß sie mit einem implantierbaren
Elektromotor mit konstantem Moment, der herstellbar ist, mit gleichmäßiger Geschwindigkeit in Drehung
versetzt werden können.
In diesem Falle erhält man eine automatische Regulierung des Arteriendruckes.
Ein weiterer Vorteil liegt in der Tatsache, daß die Herzpumpen gemäß der Erfindung weder eine Klappe
noch ein Ventil noch irgendein anderes Teil mit alternierender Bewegung aufweisen.
Ein weiterer Vorteil liegt in der Tatsache, daß man in Serienproduktion mit der sehr großen geforderten
Genauigkeit, die in der Größenordnung von /um liegt, Rotoren und Pumpenkörper mit dem gleichen
Querschnitt herstellen und Pumpen erhalten kann, die
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auf die Größe und das Alter jeder Einzelperson durch
Änderung der Höhe h der Pumpe anpassen kann.
Der Querschnitt der Längsöffnungen schwankt somit proportional zur Höhe h derart, daß der Ladungsverlust
ungeändert bleibt.
Ein weiterer Vorteil liegt in der Tatsache, daß alle Herzen einen einzigen dreikeuligen Rotor mit
einer reduzierten Exzentrizität b = -^g zwischen
und 0,5 haben, die von dem Rotor und von den beiden festen Bereichengtändiger Berührung des Rotors mit
der Innenwand des Statorhohlraumes in zwei Halbpumpen unterteilt ist, was eine Analogie zum natürlichen Herzen
darstellt. Die beiden Halbpumpen erfüllen die Punktion eines halben rechten und eines halben linken
Herzens. Zwischen den Abgaben der beiden Druckkammern besteht eine Phasenverschiebung von ^, es wurde jedoch
gezeigt, daß eine derartige Phasenverschiebung physiologisch zulässig ist.
Diejenige Art der Ausführungsform, die einen zweikeuligen
Trochoidrotor hat, ermöglicht es, künstliche halbe Herzen zu schaffen, was im Falle eines Patienten
von Vorteil ist, bei dem nur das eine halbe Herz einen Ersatz benötigt.
Außerdem kann man zwei halbe Herzen schaffen, indem man zwei gleiche Rotoren auf die gleiche Antriebswelle
setzt. In diesem Falle sind die Angaben der beiden halben Herzen vollkommen in Phase.
Ein sehr erheblicher Vorteil der Pumpen gemäß der Erfindung liegt in der Tatsache, daß sie es ermöglichen,
ausgehend von einem Drehantrieb mit gleichmäßiger Geschwindigkeit pulsierende Abgabemengen mit einer
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viel steileren Vorderflanke als die Rückflanke zu erhalten, was der Form der pulsierenden Abgabemengen
eines natürlichen Herzens entspricht. Diese Eigenschaft bestimmter Trochoidpumpen, die sich mit
niedriger Geschwindigkeit drehen, war bisher weder bekannt noch offensichtlich.
Die Pumpen gemäß der Erfindung geben bei geringem Platzbedarf bei federn Zyklus ein Volumen zwischen
300 und 100 cnr ab, was das erforderliche Volumen darstellt. Die Pumpen sind somit implantierbar. Dies
ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, denn die Herzpumpen gemäß der Erfindung können auch als Einrichtung
zur Unterstützung des Herzens außerhalb des Körpers oder auch zur Zirkulation des Blutes während
eines Herzeingriffes verwendet werden.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der künstlichen Herzen gemäß der Erfindung liegt in der Tatsache,
daß kein Rest zwischen Raum vorhanden ist. Alles Blut, das in den Hohlraum angesaugt wird, wird abgegeben.
Aufgrund der Tatsache, daß die ständige Berührung des Rotors mit der Innenwand des Hohlraumes
innerhalb einer festen engen Grenze bleibt, kann man die Ansaug- und Drucköffnungen unmittelbar auf beiden
Seiten dieses festen Bereiches anordnen und relativ große öffnungen erhalten, die keine hohen Ladungsverluste ergeben.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis 15 beispielsweise erläutert. Es zeigt:
Figur 1 und 2 geometrische Darstellungen zur Definition einer Hypotrochoide und ihrer Umhüllenden,
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Figur 3 bis 5 Querschnitte einer bevorzugten Ausführungsform
der Pumpe eines ganzen künstlichen Herzens,
Figur 6 bis 9 Kurvendiagramme, aus denen die Veränderungen verschiedener Parameter und die
Anwendungsbereiche einer Pumpe entsprechend den Figuren 3 bis 5 hervorgehen,
Figur 10 und 11 Darstellungen der Blutzirkulation bei einem natürlichen Herzen und einem ganzen
künstlichen Herzen,
Figur 12 eine Ausführungsform eines halben künstlichen Herzens, und
Figur 13 bis 15 einen Horizontalschnitt und eine rechte und eine linke Vorderansicht eines in einen
Brustkorb eingesetzten Herzens.
Es wird daran erinnert, daß Trochoide Kurven sind, die von einem Punkt eines Scheibenradius R1 erzeugt werden,
die gleitfrei auf dem Umfang eines festen Kreises mit dem Radius R2 rollt. Man unterscheidet die Epitrochoide,
die von einem Punkt einer Scheibe erzeugt werden, die auf der Außenseite des festen Kreises rollt, und den
Hypotrochoiden, die von einem Punkt einer Scheibe erzeugt werden, die auf der Innenseite eines Kreises läuft,
Die Trochoide sind Kurven, die gebildet werden, sobald das Verhältnis η zwischen dem Radius R2 und dem festen
Kreis und dem Radius R1 der beweglichen Scheibe eine ganze Zahl ist.
R2
Im Falle von η = τρτ = 3 erhält man Epotrochoide oder dreikeulige Hypotrochoide mit drei Spitzen.
Im Falle von η = τρτ = 3 erhält man Epotrochoide oder dreikeulige Hypotrochoide mit drei Spitzen.
3Q9865/1046
- Ί4 -
R?
Im Falle von η = ψ^ = 2 erhält man zweikeulige ovale Epitrochoide oder Hypotrochoide.
Im Falle von η = ψ^ = 2 erhält man zweikeulige ovale Epitrochoide oder Hypotrochoide.
Die künstlichen Herzen gemäß der Erfindung haben nur dreikeulige Rotoren, die unter bestimmten Bedingungen
zwei feste, schmale Bereiche ständiger Berührung des Rotors und der Umhüllung, die somit ein Modell eines
ganzen Herzens darstellen, sowie zweikeulige Rotoren, die unter bestimmten Bedingungen einen festen, schmalen
Berührungsbereich des Rotors und der Umhüllung aufweisen, die somit ein Modell eines halben Herzens
darstellen. Gruppiert man zwei künstliche halbe Herzen zusammen, deren beide zweikeulige Rotoren von der
gleichen Welle angetrieben werden, erhält man ein ganzes künstliches Herz.
Figur 1 ermöglicht es, geometrisch eine Hypotrochoide mit drei Spitzen zu definieren und daraus die parametrische
Gleichung bezüglich zweier senkrechter Achsen OX und OY aufzustellen.
Der Kreis 1 mit der Mitte 0 und dem Radius R2 ist ein
fester Kreis. Am inneren Umfang dieses Kreises rollt gleitfrei eine Scheibe 2 mit der Mitte O1 und dem Radius
R1 =
Die Hypotrochoide ist die Kurve C, die von einem Punkt
M der Scheibe erzeugt wird.
Man setzt O1M = e und R = R2 - R1, wobei e die Exzentrizität
und R der Radius der Hypotrochoide ist.
Man wählt als Achse OX eine der ternären Symmetrieachsen der Hypotrochoide, die durch eine deren Spitzen
verläuft, die dem Fall entspricht, bei dem die Punkte
S09845/104I
0,0Ό und Mo auf einer Linie liegen, wobei der Punkt
Mo außerhalb des Segmentes 0,0Ό liegt.
Figur 1 zeigt strichpunktiert die Ausgangslage der Scheibe 2 und in durchgehenden Linien die Lage, die
sie einnimmt, wenn der Berührungspunkt der Scheibe 2 und des Kreises 1 einen Winkel X durchlaufen hat.
In dieser zweiten Lage hat sich der Radius O1M um
einen Winkel ß = 3χ aufgrund der Gleichheit der durchlaufenen
Bogen gedreht. Der Vektor OM ist gleich 00' + O1M.
Diese beiden Beziehungen ermöglichen es, die parametrischen Gleichungen der Koordinaten χ und y des Punktes
M aufzustellen:
x = R cos.χ + -Tj cos 2 x
- sin.* + -ö sin 2x \
2e
b = ^- wird als reduzierte Exzentrizität bezeichnet.
b = ^- wird als reduzierte Exzentrizität bezeichnet.
Eine Herzpumpe gemäß der Erfindung hat einen Stator, dessen zylindrische Innenfläche einen Querschnitt hat,
der die Umhüllende der zuvor definierten Hypotrochoide ist, wenn deren Schwerpunkt sich längs eines Kreises
verstellt und die Hypotrochoide sich in der gleichen Richtung auf sich selbst mit einer dreimal weniger hohen
Winkelgeschwindigkeit dreht, so daß der Schwerpunkt eine vollständige Umdrehung durchgeführt hat, jede
Spitze der Hypotrochoide den Platz der folgenden eingenommen hat.
Figur 2 ermöglicht es, diese Umhüllende zu definieren und die parametrische Gleichung bezüglich der Achsen
OX und OY aufzustellen.
3Q9845/KU6
Der Schwerpunkt G der Hypotrochoide durchläuft einen Kreis 3 mit der Mitte 0 und dem Radius e und gleichzeitig
dreht sich die Hypotrochoide C um sich selbst um die Mitte G mit einer dreimal kleineren Winkelgeschwindigkeit
und in der gleichen Richtung.
Man wählt für die Achse OX eine der Achsen OG, die durch eine Spitze So der Hypotrochoide verläuft. In
Figur 2 ist die Ausgangslage der Hypotrochoide Co mit der Mitte Go strichpunktiert und die Lage C1,
in der die Mitte G sich in trigonometrischer Richtung um den Winkel 3^ gedreht hat, während die Achse GoSo
bei GS angekommen ist und sich in der gleichen Richtung um den Winkel φ gedreht hat.
Die verschiedenen Lagen der Hypotrochoide umfassen eine innere und eine äußere Umhüllende. Die Erzeugende
des Stators einer Pumpe gemäß der Erfindung ist die äußere Umhüllende E.
Die parametrische Gleichung der Hypotrochoide, die diese gleichzeitigen Translations- und Rotationsbewegungen
durchführt, ist:
X = R cos (jzf-oc) + -^ cos (2α*+ίΟ + -^ °os 3tf
Y = R
sin (jzi-O + \ sin (2-xa-fi) + |· sin
Die parametrische Gleichung der Umhüllenden E ist: X « Rcosß 1+b I +cosß (i-b2sin2ß)1/2 - bsin2ß
Y = Rsinß pl+b "+cosß (1-b2sin2ß)1/2 + bcos2ß|l
wo ho i B= ei -
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Diese Gleichung definiert die beiden Umhüllenden, und man wählt als Erzeugende des Stators die äußere
Umhüllende. Diese Umhüllende ist einer Epitrochoide ähnlich, jedoch nicht gleich, da nicht ständig die
gleichen Punkte des Rotors mit der Umhüllenden in Berührung stehen.
Die Berechnung der Gleichung der Umhüllenden ermöglicht es, daß auf der Umhüllenden die folgende Beziehung
erfüllt wird:
sin (3tf - 2ß) = bsinß, was o<b = ~- ζ Λ erfordert.
Die Gleichungen der Umhüllenden und der Hypotrochoide in Bewegung zeigen, daß zwei Punkte M1 und M2 auf OY
im Abstand 0 = + R liegen, wo die Hypotrochoide in Bewegung ständig die Umhüllende berührt. Diese Eigenschaft
ist wichtig. Daraus ergibt sich, daß die Hypotrochoide in Bewegung die Umhüllende begrenzt, wobei
zwei Paare Hohlräume auf beiden Seiten der Erzeugenden liegen, die durch diese beiden Punkte verlaufen, die
eine ständige und feste Trennung zwischen diesen beiden Paaren bilden. In jedem Paar nimmt einer der Hohlräume
dem Volumen nach zu, während der andere abnimmt. Dies ist eine wichtige Analogie zum Herzen, das ebenfalls
aus zwei getrennten Herzen besteht, einem rechten und einem linken, wobei jede Hälfte in zwei Kammern
getrennt ist, das Herzohr und den Ventrikel.
Die vorherigen Gleichungen zeigen, daß die größte Breite L des Innenraumes der Umhüllenden sich an
deren Schnittpunkt mit der Achse OX befindet und die Größe L = 2R (1+b) hat.
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281985
Zu beiden Seiten sind feste Punkte der seitlichen Oberflächen vorhanden, die vom Rotor abwechselnd
bedeckt und freigegeben werden und die es ermöglichen, Ein- und Auslaßöffnungen ohne Verwendung von
Klappen zu schaffen.
Die maximale Breite dieser Oberflächen, gemessen parallel zur Achse OX entspricht einer Lösung der Gleichung:
sin (3rf - 2ß) b sin ß für rf - J
aus der sich vier Punkte ergeben, die zu zweien bezüglich der Achse 07 symmetrisch sind und als Abszisse
X » + R J- (2 - b2) haben.
Die Figuren 3 bis 5 zeigen verschiedene Querschnitte einer Herzpumpe gemäß der Erfindung.
Diese hat einen Pumpenkörper 4, der einen Hohlraum 5
begrenzt, der die Form eines zylindrischen Volumens der Höhe h hat, dessen Erzeugende an einer Erzeugungskurve E anliegen, die eine Umhüllende der Hypotrochoide
gleich der Kurve E der Figur 2 ist.
Innerhalb des Hohlraumes 5 ist ein Rotor 6 angeordnet,
der ein zylindrisches Volumen der Höhe h hat, dessen Erzeugende an einer Erzeugungskurve C anliegen, die
eine Hypotrochoide gleich der Hypotrochoide C der Figur mit dem Schwerpunkt G ist.
Der Rotor wird auf einer kreisförmigen Translationsbewegung um die Mitte 0 von zum Beispiel OG = e angetrieben,
so daß die Mitte G einen Kreis mit der Mitte 0 und dem Radius e durchläuft. Gleichzeitig wird der
Rotor 6 um die Mitte G in der gleichen Richtung und mit einer Drehgeschwindigkeit dreimal kleiner als die
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Drehgeschwindigkeit der Mitte G angetrieben.
Auf diese Weise gibt die Bewegung des Rotors 6 diejenige der Hypotrochoide C der Figur 2 wieder, und
die Innenseite E des Hohlraumes 5 ist die Umhüllende
des Eotors während dieser Bewegung.
Figur 3 zeigt die festen Punkte M1 und M2, die den beiden Erzeugenden entsprechen, längs denen der Rotor
den Stator ständig berührt.
Auf jeder dieser beiden Linien hat der Pumpenkörper ein Teil 7 und 8 aus elastomerem Material, das mit
Lippen 7a und 8a versehen ist, die tangential am Rotor
anliegen. Zwischen den nachgiebigen Lippen 7a und 8a und den Teilen 7 und 8 befindet sich eine Rille 7b
und 8b, um eine Rückbewegung der Lippen zu ermöglichen, und diese Rillen liegen auf der Seite gegenüber dem
Angriffsrand der Lippen durch den Rotor.
Zu beiden Seiten der Erzeugenden M1 und M2 hat der Pumpenkörper vier zylindrische Kanäle 9 bis 12. Jeder
der beiden Kanäle hat einen Längsschlitz der Höhe h, der durch eine Leitung 9a bis 12a mit konvergierendem
Längsprofil mit einer öffnung 9b bis 12b verbunden ist.
Diese öffnungen münden in den Hohlraum 5 unmittelbar
zu beiden Seiten der Erzeugenden M1 und M2.
Die Kanäle 9 und 11 sind Druckkanäle, während die Kanäle 10 und 12 Ansaugkanäle sind, deren Volumen größer
ist. Die Kanäle 9 und 10 entsprechen einem halben Herzen, zum Beispiel der linken Hälfte, während die Kanäle
11 und 12 der rechten Hälfte entsprechen.
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Die Figuren 4- und 5 zeigen einen Querschnitt des
Aufbaus des Pumpenkörpers, der aus einem zentralen Teil 4-a mit der Breite h besteht, das zwischen zwei
Seitenplatten 4-b und 4-c angeordnet ist.
Bolzen 13 durchqueren den Körper 4-a und die Platten,
und auf die Bolzen geschraubte Muttern halten den Körper 4-a und die Platten 4-b und 4c abgedichtet zusammen.
Figur 5 zeigt, daß eine der Platten, zum Beispiel die Platte 4-c, vier Öffnungen hat, wie die Öffnungen
12c und Hc, die jeweils mit einem der Kanäle 9 bis 12 verbunden sind. Jede der Öffnungen ist mit einem
flexiblen Rohrstück 12d und 11d verbunden. Die Rohrstücke
11d und 12d entsprechen einer Herzhölfte. Das Rohrstück 1 ld ist mit der Lungenarterie
und das Rohrstück 12d mit dem rechten Herzohr verbunden . In dpr gleichen Weise ist
das Rohrstück 9d mit der Aorta verbunden, während
das Rohrstück 1Od an das linke Herzohr angeschlossen ist.
Die maximale Breite L der Öffnungen 9b bis 12b entspricht
der maximalen Breite der Kammern zu beiden Seiten der Pumpe M1 und M2, die, wie gezeigt wurde,
durch die Formel L = Rjr (2-b ) gegeben ist. Diese
Breite durchläuft somit ein Maximum für b =\/^r = 0,82.
Die Figuren 3 und 4- zeigen die Antriebsvorrichtung des Rotors 6 der Pumpe. Diese entspricht einer Antriebswelle
15 mit der Achse z-z1, die durch den Punkt 0 der Figur 3 verläuft. Diese Welle wird von
einem Motor mit einstellbarer Geschwindigkeit gedreht, der nicht gezeigt ist. Die Änderung der Geschwindig-
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keit des Motors ermöglicht es, den Puls zu ändern und die Blutdurchsatzmenge in Abhängigkeit vom Bedarf
des Organismus zu regulieren.
Die Welle 15 durchquert die Platte 4b und wird von einem Antifriktionsring 16 gehalten. Eine Lippendichtung
17 stellt die Dichtheit der Durchquerung sicher.
Die Welle 15 hat zwei kreisförmige exzentrische Scheiben 18 und 19, deren Mitte auf einer Achse u-u1
parallel zur Achse z-z1 liegt und von dieser um die Strecke e entfernt ist. Der Rotor 6 ist von einer
zentralen Bohrung 20 mit der Mitte G durchsetzt und hat den gleichen Außendurchmesser wie die Scheiben
18 und 19- Die Welle mit den Scheiben 15 ist in diese
Bohrung mit einem sehr geringen Spiel eingesetzt.
Wenn die Welle 15 gedreht wird, wird der Schwerpunkt
G des Rotors längs eines Kreises mit der Mitte 0 und dem Radius e in einer kreisförmigen Translationsbewegung
angetrieben. Der Rotor liegt am Stator E an und die Gegenwirkung des Stators ist normalerweise
ausreichend, um den Rotor zur Drehbewegung um die Mitte G mit einer Drehgeschwindigkeit dreimal kleiner
als die Winkelgeschwindigkeit der Verstellungen der Mitte G auf ihrer kreisförmigen Bahn zu veranlassen.
TJm die Drehung des Rotors um seine Mitte zu erleichtern und die Reibungskräfte an der Innenwand des Stators
zu verringern, wird die Drehung des Rotors vorzugsweise unterstützt.
Hierzu hat der Rotor an seinen Enden einen Zahnkranz 21, der am Innenumfang der Bohrung 20 angeordnet ist.
Ein festes Zahnrad 22 koaxial zur Welle ist auf dem
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Körper angeordnet. Das Verhältnis zwischen den Radien des Zahnkranzes 21 und des Zahnrades 22 ist
3/2, so daß der Zahnkranz 21 gleitfrei auf dem Zahnrad läuft und sich um seine Mitte mit einer Winkelgeschwindigkeit
gleich einem Drittel der Winkelgeschwindigkeit der Welle dreht.
Figur 3 ist ein Querschnitt der Figur 4- längs der
gebrochenen Linie HI-III, die in der oberen Hälfte des Körpers A- durch die Scheibe 19 und in der unteren
Hälfte durch den Zahnkranz 21 und das Zahnrad 22 verläuft.
Der Radius r der Bohrung 20 und der Scheiben 18 und 19 muß kleiner als der Radius des eingeschriebenen
Kreises der Hypotrochoide sein (r<R - e .<R (1—tj·)).
Die Exzentrizität e dieser Scheiben 18 und 19 muß erheblich
kleiner als r sein: e = -J^.
<R (1 -^) und damit b <1.
Im Falle der Verwendung eines Zahnkranzes und eines festen Zahnrades mit Radien im Verhältnis 3/2 zur
Unterstützung der Drehbewegung des Motors muß b kleiner 0,5 sein.
In der Praxis wählt man b nahe 0,4.
Figur 6 ist ein Kurvendiagramm, das die Änderung in
Abhängigkeit von b, aufgetragen auf der Abszisse, des Volumens vm zeigt, das für jede Pulsation von einer
Pumpe abgegeben wird, deren Radius R und deren Höhe h gleich 1 sind.
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Um das abgegebene Volumen zu erhalten, liest man in diesem Diagramm den Wert von vm entsprechend der
2 Größe von b und multipliziert vm mit R und h.
Pur b = 0,4 beträgt vm etwa 1,33 und das abgegebene Volumen pro Pulsation ist im wesentlichen gleich
Das abgegebene Volumen nimmt proportional zu h ebenso wie zum Durchgangsquerschnitt der öffnungen zu.
Man kann daher einen konstanten Radius R wählen, um die Bearbeitung des Rotors und des Stators zu erleich
tern, und nur die Breite h ändern, um die Herzpumpe einer Einzelperson anzupassen, da man weiß, daß das
notwendige Volumen pro Pulsation zwischen 30 und
cur entsprechend dem Alter und der Größe der Einzelpersonen schwankt. Der Ladungsverlust über diese öffnungen
bleibt konstant.
Figur 7 zeigt die Änderung der Durchsatzmenge Q, ge-
3 —1
messen in Cm .s in Abhängigkeit von der Zeit für eine Drehgeschwindigkeit des Rotors um sich selbst von 60 U/Min., d.h. 180 Pulsationen pro Minute, für eine einheitliche Breite, einen Radius R = 2, und eine reduzierte Exzentrizität b = -p. Diese Kurve zeigt das pulsierende Verhalten der momentanen Durchsat zmenge und auch, daß die Wahl einer Herzpumpe gemäß der Erfindung es ermöglicht, die wesentliche physiologische Notwendigkeit zu erfüllen, die darin besteht, eine pulsierende Durchsatzmenge entsprechend der zu erhalten, die das Herz erzeugt.
messen in Cm .s in Abhängigkeit von der Zeit für eine Drehgeschwindigkeit des Rotors um sich selbst von 60 U/Min., d.h. 180 Pulsationen pro Minute, für eine einheitliche Breite, einen Radius R = 2, und eine reduzierte Exzentrizität b = -p. Diese Kurve zeigt das pulsierende Verhalten der momentanen Durchsat zmenge und auch, daß die Wahl einer Herzpumpe gemäß der Erfindung es ermöglicht, die wesentliche physiologische Notwendigkeit zu erfüllen, die darin besteht, eine pulsierende Durchsatzmenge entsprechend der zu erhalten, die das Herz erzeugt.
Ein sehr wichtiger Paktor einer Herzpumpe ist der Ladungsverlust über die Ansaugöffnungen, da es zwingend
ist, daß der maximale Druckabfall in den Ansaug-
809845/1048
kammern nicht unter einen Schwellwert fällt, der etwa 10 Millibar beträgt, da über diesem Schwellwert
Blutzersetzungserscheinungen durch Hämolyse auftreten.
Figur 8 zeigt die Änderungen Δ ο des Druckabfalles bei der Ansaugung, gemessen in cm Wassersäule in Abhängigkeit
von der Exzentrizität b für einen Einheitsradius.
Für einen bestimmten Radius R ist der Druckabfall Λ ρ
gleich Δ ο.R2.
Figur 8 zeigt die Druckabfallentwicklung bei der Ansaugung
für drei Pulsfrequenzen 60, 120 und 180. Der Druckabfall .Δο schwankt mit dem Quadrat der Frequenz.
Die physiologischen und technischen Grenzen, die eine Herzpumpe gemäß der Erfindung erfüllen muß, sind folgende
:
Der Antrieb des Rotors durch einen Zahnkranz und ein festes Zahnrad mit Radien im Verhältnis 3/2 erfordert
b<0,5-
Da die Zahnung der Zahnradübersetzungen bestimmte Grenzen
nicht überschreiten kann, wählt man eine Exzentrizität von b = 0,4-, was zu einer Pumpe führt, die innerhalb
eines Zylinders mit der Höhe h und dem Durchmesser L = 2,8 R liegt. Diese Abmessungen müssen sehr gering
bleiben, um die Implantation in den Brustkorb zu ermöglichen. Die Drehgeschwindigkeit, die die Pulsfrequenz
bestimmt, muß mit dem Puls der Person bzw. des Lebewesens übereinstimmen, in die bzw. das die Pumpe implantiert
wird, und da die Regulierung der Durchsatzmenge durch eine Änderung der Frequenz erhalten wird,
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muß man eine maximale Frequenz dreimal so groß wie die Grundfrequenz vorsehen.
Das systolische Abgabevolumen AY hängt vom Alter und
dem Gewicht der Person ab. Es kann zwischen 30 und 100 cnr entsprechend den einzelnen Personen schwanken
und hängt von der Höhe h und dem Radius R entsprechend der Beziehung ZW = 1,33-h»R ab.
Der maximal zulässige Druckabfall Δρ bei der Füllung muß unter 10 cm Wassersäule bleiben. Wenn man die
Höhe h ändert, ändert sich .Ip nicht. Λρ hängt dagegen
von der Frequenz N und dem Radius R entsprechend einer
2 2
Beziehung der Form Ap = K.N .R ab.
Beziehung der Form Ap = K.N .R ab.
Diese Formel zeigt, daß zur Berücksichtigung eines maximalen Ap, wenn die Frequenz Ή zunimmt, R sehr
rasch abnehmen muß.
Figur 9 ist ein Kurvendiagramm, das auf der Abszisse
die Werte der Höhe h und auf der Ordinate die Werte des Radius R und der maximalen Breite L, gemessen in
cm, angibt.
Die Kurven, die die Änderungen von L und R in Abhängigkeit von h für verschiedene systolische Durchsatzmengen
AV von 10 bis 100 cnr angeben, sind dargestellt.
Die horizontalen gestrichelten Linien geben die oberen maximalen Grenzen entsprechend einem Druckabfall Δρ =
10 cm Wassersäule für verschiedene Pulsfrequenzen von 60 bis 240 Pulsschlägen pro Minute an.
809845/1046
281985t
Als Zahlenbeispiel zeigt bei einer Wahl von b = 0,4, einem systolischen Volumen Δ V = 70 cnr und einer Höhe
von h = 10 cm das Diagramm der Figur 9» daß für eine
maximale Pulsfrequenz unter 150 man einen Punkt A des
Diagramms entsprechend einer Pumpe mit einem Radius R = 23 mm bei einem Platzbedarf mit einer Breite von
L = 60 mm wählen kann. Man erreicht Wert der Durchsatzmenge und der Pulsfrequenz, die mit der Blutzirkulation
des Menschen kompatibel sind, mit einer Pumpe, deren Abmessungen in der Größenordnung der eines Herzens
liegen.
Man kann auch einen etwas größeren Radius R mit zum Beispiel R = 30 mm immer noch bei b = 0,4 wählen.
In diesem Falle gelangt man auf den Punkt B, der ΔV = 60 cm , h = 55 mm und L = 85 mm entspricht.
Man gelangt zu einer kompakteren Pumpe, jedoch können die Pulsfrequenzen 120 Pulsschläge in der Minute nicht
überschreiten.
Die Diagramme zeigen, daß bei der Konstruktion von Rotoren mit einem Radius R zwischen 20 und 35 mm und
einer Gesamtbreite L zwischen 45 und 100 mm es im
günstigsten Falle möglich ist, Pulsfrequenzen in der
Größenordnung von 100 bis 180 Pulsschlägen pro Minute zu erreichen und die Durchsatzmenge der systolischen
Abgabe zwischen 30 und 100 cmr durch Änderung der Höhe h zwischen 50 und 150 mm zu ändern, was es ermöglicht,
den größten Teil der in der Praxis auftretenden Fälle bei einem Verbleib innerhalb von Abmessungen, die eine
Implantation ermöglichen, zu erfassen.
209845/1CUS
Die Berechnungen zeigen, daß die notwendige Leistung zum Antrieb einer Pumpe gemäß der Erfindung in der
Größenordnung von 3,5 Watt liegt, und daß der Leistungsverbrauch in der Größenordnung von 1,2 Joule
pro Pulsschlag liegt.
Figur 10 zeigt ein allgemeines, bekanntes Schema des Blutkreislaufes. Dieses Schema zeigt ein menschliches
Herz, von vorne gesehen, mit dem rechten Aurikel OD, an dem die Hohlvenen VC münden, dem rechten Ventrikel
VD, von dem die Lungenarterie AP ausgeht, dem linken Aurikel OG, an dem die Lungenvenen VP münden und den
linken Ventrikel VG, von dem die Aorta AO ausgeht.
24 bezeichnet das Herz, 25 die Lunge und 26 die Kapillargefäße.
Figur 11 zeigt ein entsprechendes Schema der Verbindungen
eines ganzen künstlichen Herzens entsprechend der Figuren 3 bis 5 mit den Blutgefäßen. Der Hohlraum
ist in zwei Hälften geteilt, die durch den Rotor ständig getrennt sind, der den Körper längs zweier fester
Bereiche M1 und M2 ständig berührt, die einander diametral
gegenüberliegen. Die Halbpumpe links von der Trennlinie ΓΊ1 und M2 bei Betrachtung der Figur hat
zwei Öffnungen, eine Ansaugöffnung, die mit der Hohlvene VC verbunden ist, und eine Drucköffnung, die mit
der Lungenarterie verbunden ist. Diese Halbpumpe ersetzt die linke Herzhälfte. Die andere Halbpumpe, die
rechts von der Trennlinie M1, M2 liegt, hat eine Ansaugöffnung,
die mit den Lungenvenen VP verbunden sind, und eine Drucköffnung, die mit der Aorta AO verbunden
ist; diese Halbpumpe ersetzt die linke Herzhälfte.
Es wird nun ein ganzes künstliches Herz mit einem dreikeuligen Hypotrochoidrotor beschrieben. Im Falle eines
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dreikeuligen Epitrochoidrotors wie bei einem Wankel-
2e
motor, wenn die reduzierte Exzentrizität b = -g— zwischen
0 und 0,5 liegt, bleibt der Rotor ständig mit den beiden festen und schmalen Bereichen des Stators
in Berührung, die die gleiche Funktion wie die beiden Linien M1 und M2 haben. Man kann auch ein ganzes künstliches
Herz konstruieren, das zwischen die Blutgefäße entsprechend dem Schema der Figur 11 geschaltet ist
und das einen Rotor in Form einer dreikeuligen Epitrochoide mit einer reduzierten Exzentrizität b zwischen
0 und 0,5 hat.
Figur 12 zeigt eine andere Ausführungsform einer künstlichen
Herzhälfte. Bei dieser hat der zylindrische Rotor 27 mit der Mitte G' einen Querschnitt in Form
einer zweikeuligen Trochoide, zum Beispiel einer zweikeuligen Hypotrochoide im Falle der Figur.
Wie aus der geometrischen Darstellung der Figur Λ hervorgeht,
ist eine zweikeulige Hypotrochoide die geschlossene Kurve, die von einem Punkt M der Scheibe 2
mit dem Radius R1 durchlaufen wird, die innerhalb des
R? festen Kreises 1 mit dem Radius R2 rollt, wenn τρτ = 2.
Der Abstand O1M = e und R2-R1 = R1.
Die parametrischen Gleichungen bezüglich der Achsen OX und OY sind nun:
X = (R1 + e) cos υ
Y = (E1 - e) sin Oi.
Y = (E1 - e) sin Oi.
Der Pumpenkörper 28 begrenzt einen zylindrischen Hohlraum 29, dessen Querschnitt die äußere Umhüllende des
Rotors 27 ist, wenn dieser gleichzeitig einen kreisförmige Translationsbewegung mit dem Radius e und eine
309845/1046
Eotationsbewegung um seine Mitte G1 mit einer Winkelgeschwindigkeit
der gleichen Richtung wie die kreisförmige Translationsbewegung und halb so groß wie diese
durchführt.
Wenn die reduzierte Exzentrizität b = 4pr zwischen 0
und 0,33 liegt, bleibt der Rotor mit einem festen, schmalen Bereich M3 des Körpers in Berührung, der mit
einem elastischen Material zur Verbesserung der Dichtheit versehen sein kann.
Der Körper 28 hat zwei Längsöffnungen 30 und 31?
auf beiden Seiten des Bereichs M3 angeordnet sind und sich über die gesamte Höhe h des Körpers 28 erstrecken.
Die öffnung 30, die die Ansaugöffnung ist, ist mit einem Schlitz einer zylindrischen Leitung 32 verbunden,
die durch eine kreisförmige Naht 33 zum Beispiel mit der Aorta OA im lalle einer linken Herzhälfte oder der
Lungenarterie im Falle einer rechten Herzhälfte verbunden ist.
Die Öffnung 31» die die Ansaugöffnung ist, ist durch
eine verformbare Leitung 34» zum Beispiel eine Leitung
mit Wellen in Form eines Blasbalges, verbunden, die durch eine Umfangsnaht 35 mit dem linken Aurikel OG
im Falle der Figur 12 oder dem rechten Aurikel im Falle einer rechten Herzhälfte verbunden ist, nachdem
man den entsprechenden "Ventrikel abgenommen hat.
Diese Ausführungsform ist dann vorzusehen, wenn man nur eine Herzhälfte ersetzen will. Man kann auch ein
ganzes künstliches Herz schaffen, indem man zwei künstliche Herzhälften wie in Figur 12 zusammensetzt. Dabei
hat der Körper 28 zwei gleiche zylindrische Hohlräume, die auf einer Linie liegen und durch eine Querwand
getrennt sind. In jedem Hohlraum befindet sich
309845/1046
281985]
ein identischer zweikeuliger Rotor und die beiden Rotoren sind auf der gleichen Antriebswelle zur Rotations-
und kreisförmigen Translationsbewegung gelagert. Jeder Hohlraum hat zwei öffnungen, eine Ansaug-
und eine Drucköffnung untersetzt eine Herzhälfte, und die beiden Herzhälften wirken synchron
und in Phase.
Die Figuren 13» 14 und 15 zeigen ein ganzes künstliches
Herz implantiert in den Brustkorb eines Patienten. Die Drehachse z-z1 des Rotors parallel zur Erzeugenden
des Rotors und des Körpers ist im wesentlichen vertikal angeordnet. Aufgrund dieser Anordnung schwankt
auch der in der Höhe verfügbare Platz, der sich im gleichen Sinne wie die Größe der einzelnen Personen
ändert, in der gleichen Richtung wie die Höhe h des künstlichen Herzens.
Die Implantatation des künstlichen Herzens erfolgt entsprechend der bekannten chirurgischen Technik,
nach der die beiden Ventrikel abgenommen und die beiden Ansaugöffnungen des künstlichen Herzens an die
Aurikel angeschlossen werden.
Figur 13 zeigt den Pumpenkörper 4 und den Rotor 6. Die beiden Drucköffnungen sind an kreisförmige Leitungen
36 und 37 angeschlossen, die mit der Aorta AO bzw. der Lungenarterie AP verbunden sind. Die beiden
Ansaugöffnungen sind durch verformbare Leitungen und 39 mit dem rechten Aurikel durch eine Umfangsnaht 38a
und dem linken Aurikel durch eine Umfangsnaht 39a verbunden.
Eine öffnung 40 verbindet die beiden Leitungen
38 und 39 und dient dazu, einen Nebenschlußweg vom linken Aurikel zum rechten Aurikel zu schaffen, um das
309845/1048
Gleichgewicht der Durchsatzmengen wieder herzustellen.
Figur 14- ist eine Ansicht von links, die den rechten
Aurikel OD zeigt, an dem die obere Hohlvene VCS und die untere Hohlvene VCI mündet, die durch eine Naht
38a an die verformbare Leitung 38 angeschlossen ist.
Die Aorta AO ist mit der Leitung 36 und die Lungenarterie
AP ist mit der Leitung 37 verbunden.
Figur 15 zeigt eine Darstellung von rechts, aus der
das künstliche Herz 4- und der linke Ventrikel OG hervorgeht, an dem die Lungenvenen VP münden, und der
durch eine Umfangsnaht 39a an die verformbare Leitung
39 angeschlossen ist, die ihn mit der Ansaugöffnung der Pumpe verbindet.
Die benachbarte öffnung, die die Drucköffnung ist, ist durch die verformbare Leitung 37 mit der Lungenarterie
AP verbunden.
Claims (10)
- PatentansprücheKünstliches Herz, bestehend aus wenigstens einem zylindrischen Rotor und einem Körper, der wenigstens einen zylindrischen Hohlraum begrenzt, in dessen Innerem der Rotor angeordnet ist, wobei der Querschnitt des Rotors und des Hohlraumes, der ihn enthält, eine Trochoide bzw. eine Umhüllende der Trochoide ist, wenn der Rotor gleichzeitig zu einer kreisförmigen Translations- und einer Rotationsbewegung um seine Mitte angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoren mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit gedreht werden, deren Drehzahl pro Minute .gleich dem üblichen Pulsschlag eines Patienten809845/1-041ORIGINAL INSPECTED281985ist, daß die Trochoide derart geformt ist, daß der Rotor mit der Innenwand des Hohlraumes, der ihn enthält, innerhalb wenigstens eines schmalen, festen Bereiches (MI oder M2) parallel zu den Erzeugenden im wesentlichen abgedichtet in ständiger Berührung steht, und daß der Körper zu beiden Seiten des festen Bereiches zwei Längsöffnungen (9b, 10b; 1^b, 12b) aufweist, die mit dem Venensystem bzw. einer in das Herz mündenden Arterie des Patienten verbunden sind.
- 2. Künstliches Herz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es einen einzigen Rotor (6) aufweist, dessen Querschnitt eine dreikeulige Trochoide (c) ist, die mit der Innenwand des Hohlraumes innerhalb zweier schmaler fester Bereiche (M1, M2) parallel zu den Erzeugenden und diametral gegenüberliegend im wesentlichen abgedichtet in ständiger Berührung steht, so daß der Hohlraum in zwei Halbpumpen unterteilt ist, die durch den Rotor ständig getrennt sind, und daß der Körper vier Längsöffnungen (9b, 10b, 11b, 12b) aufweist, die paarweise auf beiden Seiten der festen Bereiche nahe diesen angeordnet sind, daß die beiden öffnungen einer Halbpumpe, die die rechte Herzhälfte ersetzen, durch Leitungen mit den Hohlvenen bzw. der Lungenarterie des Patienten verbunden sind, uüd daß die beiden öffnungen der anderen Halbpumpe, die die linke Herzhälfte ersetzen, durch Leitungen mit den Lungenvenen bzw. der Aorta des Patienten verbunden sind.
- 3- Künstliches Herz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des309845/1046_ 3 —Rotors eine Hypotrochoide (c) mit drei Spitzen und einer Exzentrizität (e) ist, und daß der Körper einen zylindrischen Hohlraum begrenzt, dessen Querschnitt die äußere Umhüllende des Rotors ist, wenn dieser gleichzeitig zu einer kreisförmigen Translationsbewegung mit dem Radius (e) und einer Rotationsbewegung um seine Mitte im gleichen Sinne mit einer Winkelgeschwindigkeit gleich einem Drittel der Winkelgeschwindigkeit der kreisförmigen Translationsbewegung angetrieben wird.
- 4. Künstliches Herz nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die reduzierte Ex-2e
zentrizität (b = ^-) der Hypotrochoide zwischen 0 und 0,5 liegt. - 5. Künstliches Herz nach einem der Ansprüche 2 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen (9b bis •12b) sich über die gesamte Höhe h des Körpers erstrecken, und daß jede mit einem Schlitz (9a bis 12a) einer verformbaren Leitung (9 bis 12) verbunden ist, wobei diese Leitungen an die Lungenarterie bzw. den rechten Aurikel nach Abnahme des rechten Ventrikels für die öffnungen einer Halbpumpe und die Aorta und den linken Aurikel nach Abnahme des linken Ventrikels für die öffnungen der anderen Halbpumpe angeschlossen sind.
- 6. Künstliches Herz nach Anspruch 5? dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leitungen (9, 10), die mit der Aorta bzw. der Lungenarterie verbunden sind, einen geringeren Querschnitt als die Leitungen (tO, 12) haben, die mit den Aurikeln verbunden sind.309845/1048
- 7· Künstliches Herz nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennz eichn et, daß der Pumpenkörper (2) diametral gegenüberliegende Dichtungen (7, 8) hat, die längs der festen Bereiche (M1, M2) liegen und jeweils eine Dichtlippe (8a) aufweisen.
- 8. Künstliches ganzes Herz, das in einen menschlichen Körper implantierbar ist, nach einem der Ansprüche 3 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Hypotrochoide (c), die den Eotor bildet, einen Radius R zwischen 20 und 35 mm und eine Höhe h hat, die entsprechend den einzelnen Personen zwischen 50 und 150 mm schwankt, um systolische Abgabevolumina zwischen 30 und 100 er erhalten zu können.
- 9· Künstliches halbes Herz nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen einzigen Rotor, dessen Querschnitt die Form einer zweikeuligen Trochoide mit einer Exzentrizität (e) hat, daß die Innenwand des Hohlraumes die Umhüllende des Rotors ist, wenn dieser gleichzeitig zu einer kreisförmigen Translationsbewegung mit dem Radius (e) und einer Rotationsbewegung um seine Mitte im gleichen Sinne mit einer Winkelgeschwindigkeit halb so groß wie die Winkelgeschwindigkeit der kreisförmigen Translationsbewegung angetrieben wird, daß die reduzierte Exzentrizität (b = $pr) der Trochoide zwischen 0 und 0,33 liegt, so daß der Rotor mit der Innenwand des Hohlraumes innerhalb eines schmalen festen Bereiches im wesentlichen abgedichtet ständig in Berührung steht, und daß der Körper zwei Längsöffnungen hat, die auf beiden Seiten des festenS09845/104$Bereiches liegen, wobei die öffnungen durch Leitungen mit den Hohlvenen bzw. der Lungenarterie für die linke Herzhälfte und den Lungenvenen und der Aorta für die rechte Herzhälfte verbunden sind.
- 10. Künstliches ganzes Herz, bestehend aus zwei halben Herzen nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Körper, der zwei zylindrische gleiche Hohlräume begrenzt, die fluchten und durch eine Trennwand senkrecht zu den Erzeugenden getrennt sind, und durch zwei zylindrische gleiche Rotoren, die auf der gleichen Welle zum Antrieb zu einer Rotationsbewegung und einer kreisförmigen Translationsbewegung gelagert und jeweils in einem der beiden Hohlräume angeordnet sind.303845/1048
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US4296500A (en) | 1981-10-27 |
FR2389382B1 (de) | 1982-07-09 |
FR2389382A1 (de) | 1978-12-01 |
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