DE3136969C2

DE3136969C2 - Elektromechanisches Kunstherz

Info

Publication number: DE3136969C2
Application number: DE3136969A
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl.-Ing. 3403 Friedland Heddergott
Original assignee: Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt fuer Luft und Raumfahrt eV DFVLR
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1981-09-17
Filing date: 1981-09-17
Publication date: 1985-02-21
Also published as: DE3136969A1

Abstract

Bei einem elektromechanischen Kunstherz mit einem Gehäuse (1) und einem elektromotorischen Antrieb für eine Blutpumpe, deren Druckräume (2, 3) mit je einem Einlaßventil (5) und einem Auslaßventil (6) versehen sind, ist der elektromotorische Antrieb aus einer Vielzahl von Gleichstrommotoren (8) zusammengesetzt, die miteinander zu einem gemeinsamen Drehantrieb synchron verbunden sind. Die Gleichstrommotoren (8) sind zwischen zwei die beiden Druckräume (2 und 3) bildenden Bälgen (4) im Gehäuse (1) angeordnet. Es ist ein Übertragungsgetriebe für die Umformung der Rota tions bewegung der Gleichstrommotoren (8) in die beiden Translationsbewegungen im Bereich der Bälge (4) vorgesehen.

Description

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Zahnräder zu dem gemeinsamen Drehantrieb zusammengefaßt Alle Gleichstrommotore arbeiten somit synchron.

Das Übertragungsgetriebe kann Kurbelwellen aufweisen, mit denen je eine Pleuelstange verbunden ist, die andererseits an den Bälgen angelenk; sind. Für die Realisierung gibt es hier verschiedene Möglichkeiten. |ede Kurbelwelle kann zwei Abkröpfungen aufweisen, wobei in jeder Abkröpfung eine Pleuelstange angclenkt isL Die Wange zwischen den beiden Abkröpfungen kann als Zahnrad des Übertragungsgetriebes ausgebildet sein.

Zweckmäßig sind mehrere Pleuelstangen je an den beiden Bälgen angelenkt, so daß die Wandung des Balges auf einem relativ großen Bereich erfaßt wird.

In besonderer Ausführungsform können je zwei Gleichstrommotore fluchtend über ein Zahnrad miteinander verbunden sein, wobei diesen Zahnrädern weitere Zahnräder zugeordnet sind, die zwischen den Achsen übereinander angeordneter Gleichstrommotorenpaare gelagert sind und je eine Wange einer Kurbelwelle bilden. Die Anordnung der Gleichstrommotorenpaare zwischen den Bälgen ist auch insofern sinnvoll, als die von den Motoren abgegebene Wärme von den Bälgen aufgenommen und an das Blut abgeführt wird. Da das Pumpvolumen konstant ist, kann eine Regelung nur über die Frequenz erfolgen. Zur automatischen Regelung kann der Kohlendioxyd- bzw. Sauerstoffgehalt des in den linken Vorhof einströmenden Blutes oder der Atemluft, der Hautwiderstand oder die Schadstoffablagerungen in den Muskeln benutzt werden.

Das Übertragungsgetriebe kann aber auch einseitig gelagerte Zahnräder aufweisen, die einen Exzenterzapfen tragen, an dem je zwei Pleuelstangen angelenkt sind. Auf diese Weise ist dann ein Saughub des einen Balges immer mit einem Druckhub des anderen Balges verbunden.

Ein Ausführungjbeispiel des Kunstherzens sowie weitere Einzelheiten sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung, teilweise geschnitten, des Kunstherzens in einer ersten Ausführungsform,

F i g. 2 einen Vertikalschnitt durch das Kunstherz gemäß Fig. 1,

Fig.3 eine erste Ausbildungsmöglichkeit des Übertragungsgetriebes und

F i g. 4 eine zweite Ausbildungsmöglichkeit des Übertragungsgetriebes.

Das Kunstherz weist ein Gehäuse 1 auf, in dem eine Blutpumpe untergebracht ist, die zwei voneinander getrennte Druckräunic 2 und 3 besitzt, jeder Druckraum besteht aus einem zusammendrückbaren Balg 4, die im Innern des Gehäuses 1 angeordnet sind. Zu jedem Druckraum 2 bzw. 3, der durch den Inhalt der Bälge 4 gebildet ist, führt ein Einlaßventil 5, die in entsprechenden Stutzen vorgesehen sind. Ebenso ist jeder Druckraum 2 bzw. 3 mit einem Auslaßventil 6 versehen. Zwischen den beiden Bälgen 4 symmetrisch zu einer Längsmittelebene 7 ist der elektromotorische Antrieb untergebracht, der aus einer Vielzahl von Gleichstrommotoren 8 besteht. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind b Gleichstrommotoren 8 vorhanden, je zwei Gleichstrommotoren 8 sind Kopf an Kopf fluchtend einander zugeordnet und übereinander in der Längsmittelebene 7 vorgesehen. Die Achsen 9 und 10 von jeweils zwei einander zugeordneten Gleichstrommotoren 8 sind über ie ein Zahnrad 11 drehfest miteinander verbunden. Zwischen den drei Zahnrädern 11 sind zwei weitere Zahnräder 12 angeordnet, die mit den Zahnrädern 11 kämmen, so daß alle Gleichstrommotoren 8 synchron mechanisch gekoppelt sind.

Die Zahnräder 12 können nach Art einer Kurbelwelle beidseitig mit Lagern 13 und 14 versehen sein, wie dies insbesondere aus F i g. 3 hervorgeht. Mit jeder Kurbelwanne 15 ist je eine Pleuelstange 16 verbunden, die über ein Gelenk 17 an je einer Stabilisierungslasche 18 angreifen, die mit dem Balg 4 jeweils verbunden ist Statt des gelenkigen Angriffs an der Stabilisierungslasche 18 kann das Gelenk 17 auch unmittelbar an dem Balg 4 angeordnet sein. Die Teile 9—18 bilden insgesamt ein Übertragungsgetriebe.

Das Übertragungsgetriebe kann gemäß F i g. 4 auch so ausgebildet sein, daß nur ein einseitiges Lager 13 für das Zahnrad 12 vorgesehen ist Dieses ist dann auf seinem Umfang mit einem Exzenterzapfen 19 versehen, an dem beide Pleuelstangen 16 gelenkig angreifen. Bei der Anordnung gemäß Fig. I sind jedem Balg 4 zwei Pleuelstangen zugeordnet. Es versteht sich, daß die übereinander angeordneten Pleuelstangen 16 gleichförmig bewegt werden, so daß der betreffende Balg 4 einen Hub ausführt, wie dies durch gestrichelte Linienführung in F i g. 2 angedeutet ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

1 2 mit nicht geschlossenen Bälgen, also mit Halbbälgen, so Patentansprüche: daß die Notwendigkeit von zahlreichen Passungen und Einspannrändern besteht, um die Dichtstellungen zu be-

1. Eleklromechanisches Kunstherz mit einem Gc- wirken. Bei Ausfall des elektromotorischen Antriebes häuse und darin angeordneten im wesentlichen aus ^r, wird die Förderung des Blutes eingestellt

Bälgen mit je einem Auslaßventil und einem Einlaß- Die US-PS 40 58 857 zeigt eine Vorrichtung zum ventil bestehenden Druckräumen, zwischen denen Pumpen von Blut, wobei der Antrieb unterhalb von um ein elektromotorischer Antrieb und Überlragungs- eine Achse verschwenkbaren und zusammendrückbamittel für die Zusammendrückung der Bälge vorge- ren Bälgen angeordnet ist. Die Bälge werden beim Zusehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß io sammendrücken an verschiedenen Stellen abgeknickt, der elektromotorische Antrieb aus einer Vielzahl was unvermeidlich eine Quetschung des Blutes nach von Gleichstrommotoren (8) besteht, die miteinan- sich zieht Als Antrieb ist ein einziger Motor vorgeseder zu einem gemeinsamen Drehantrieb verbunden hen, der über eine Induktionsspule mit hochfrequentem sind, und daß als Übertragungsmittel ein Übertra- Strom gespeist wird.

gungsgestänge (9—18) für die Umformung der Ro- 15 Die DE-OS 21 13 986 zeigt eine Rotationspumpe, die tationsbewegung der Gleichstrommotore (8) in die ebenfalls von einem einzigen Antriebsmotor angetriebeiden Translationsbewegungen im Bereich der Bäl- ben wird. Bei Ausfall dieses Hauptmotors ist ein einzige (4) vorgesehen ist ger Reserve-Elektromotor vorgesehen. Im Betrieb der

2. Elektromechanisches Kunstherz nach An- Pumpe wird das Blut durch eine derartige Rotationsspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei 20 pumpe in axialer Bauart geschädigt, weil die Behand-Gleichstrommotoren (8) fluchtend mit ihren An- lung des Blutes durch das Laufrad mit dem anschließentriebswellen (9, 10) einander zugekehrt angeordnet den Leitrad zu einer Traumatisierung führt. Es besteht sind und mehrere Gleichstrommotorenpaare über die Gefahr, daß zu hohe Reibungsgeschwindigkeiten Zahnräder (11, 12) zu dem gemeinsamen Drehan- und Scherkräfte im Lauf-Leitrad auftreten. Außerdem trieb zusammengefaßt sind. 25 entstehen Dichtprobleme im Bereich der Wellendurch-

3. Elektromechanisches Kunstherz nach An- führung.

spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertra- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kunst-

gungsgetriebe Kurbelwellen aufweist, mit denen je herz zu konzipieren, welches von der Bauart her beson-

eine Pleuelstange (16) verbunden ist, die andererseits dcrs betriebssicher ist und auf kleinem Raum implan-

an den Bälgen (4) angelenkt sind. j<> tierbar ist

4. Elektromechanisches Kunstherz nach An- Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kurbel- elektromotorische Antrieb aus einer Vielzahl von welle zwei Abkröpfungen aufweist. Gleichstrommotoren besteht, die miteinander zu einem

5. Elektromechanisches Kunstherz nach An- gemeinsamen Drehantrieb verbunden sind, und daß als spruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere 35 Übertragungsmittel ein Übertragungsgestänge für die Pleuelstangen (16) je an den beiden Bälgen (4) ange- Umformung der Rotationsbewegung der Gleichstromlenkt sind, motore in die beiden Translationsbcwegungen im Be-

6. Elektromechanisches Kunstherz nach An- reich der Bälge vorgesehen ist. Damit wird eine komspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei pakte Baueinheit aufgezeigt, die als Ganzes implantier-Gleichstrommotoren (8) fluchtend über ein Zahnrad 40 bar ist, wobei lediglich noch die elektrische Energie zu-(11) miteinander verbunden sind und diesen Zahnrä- geführt werden muß. Der elektrische Antrieb soll eine

ja dem (11) weitere Zahnräder (12) zugeordnet sind, Leistung von ca. 15—25 Watt erbringen, der auf die

tö die zwischen den Achsen übereinander angeordne- Gleichstrommotore verteilt wird. Es sind etwa 6 bis

|;| ter Gleichstrommotorenpaare gelagert sind und je 8 Gleichstrommotore vorgesehen. Das Kunstherz soll

Ii eine Wange einer Kurbelwelle bilden. 45 eine Lebensdauer von etwa 10 bis 20 Jahren haben. Für

ψ.

7. Elektromechanisches Kunstherz nach An- die Zufuhr der elektrischen Energie muß lediglich ein

>;■;: spruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dünnes Kabel aus dem Körper herausgeführt werden,

5;. Übertragungsgetriebe einseitig gelagerte Zahnrä- welches einerseits indirekt mit dem Stromnetz verbun-

Vi der (12) aufweist, die einen Exzenterzapfen (19) tra- den wird. Andererseits muß lediglich noch eine Batterie

!;.> gen, an dem je zwei Pleuelstangen (17) angclcnkt to als zweite Energiequelle mitgeführt werden, die eine

sind. permanente Absicherung darstellt. Die Anordnung der

,· vielen Gleichstrommotore hat den Vorteil, daß bei Aus-

!; fall eines dieser Gleichstrommotore sich die Leistung

\?, nur verhältnismäßig wenig erniedrigt, so daß das Herz S[■'. Yi durchaus auch weiterbetrieben werden kann. Gleichzeitig Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromechani- tig lassen sich viele kleine Gleichstrommotore besser ' sches Kunstherz mit einem Gehäuse und darin angcord- und auf engerem Raum unterbringen, insbesondere in i, neten, im wesentlichen aus Bälgen mit je einem Auslaß- Verbindung mit den die beiden Druckräumc bildenden ventil und einem Einlaßventil bestehenden Druckräu- Bälgen. Von dem gemeinsamen Drehantrieb führt ein ·. men, zwischen denen ein elektromotorischer Antrieb mi Übertragungsgestänge zu den Bälgen, welches die Round Übertragungsmittel für die Zusammcndrückiing uuionsbewegung der Gleichstrommotore in die beiden der Balge vorgesehen ist. Transhilionsbcwegungen an den Bälgen umformt. Als F.in derartiges Kunsther/. ist aus der GIM'S 14 68 885 Gleichstrommotore können auch Schrittmolorc oder bekannt. Dabei ist ein elektromotorischer Antrieb, des- leistungsstarke Direktiiniriehs-Torque-Molore Anwenseii Aufbau im einzelnen nicht erläutert wird, /wischen h^r> dung linden.

balgartig ausgebildeten Druekräumen vorgesehen. Ein |e zwei Gleichstrommotore sind fluchtend und mit

Umformer besorgt die Umwandlung von elektrischer ihren Antriebswellen einander zugekehrt angeordnet;

Energie in mechanische Kraft. Das Kunsther/, arbeitet dabei sind mehrere Gleichstrommotorenpaare über