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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE
ANMELDUNG
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Die
vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 21. November 2002
eingereichten provisorischen Anmeldung mit der Seriennummer 60/428,126.
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BEREICH DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Fluidpumpsystem
sowie Verfahren zum Pumpen von Fluid. Die vorliegende Erfindung
betrifft spezieller ein ventilloses hydroelastisches Pumpsystem,
das von einem elastischen Schlauchelement mit Endelementen mit unterschiedlichen
Hydroimpedanzeigenschaften gebildet ist, wobei das elastische Element
mit einer bestimmten Frequenz und einem bestimmten Arbeitszyklus
zusammengedrückt
wird, um asymmetrische Kräfte
zu erzeugen, die Fluid pumpen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Es
sind viele unterschiedliche Pumpsysteme bekannt, wie z.B. Kreiselradpumpen,
Zahnradpumpen, Kolbenpumpen, Vakuumpumpen und dergleichen. Eine
typische Pumpe arbeitet mit einem Laufrad oder einem Satz von Schaufeln,
die sich drehen und dabei einen Strom von Fluid in einer Richtung schieben.
Es sind auch weniger konventielle Pumpendesigns ohne Laufräder bekannt,
wie z.B. peristaltische Pumpen, Magnetflusspumpen oder Membranpumpen,
die an Stellen zum Einsatz kommen, an denen das Fluid tatsächlich beschädigt werden
kann oder der Arbeitsraum ausreicht. Spezialmerkmale zum Pumpen
von roten Blutkörperchen,
die eine Beschädigung
der roten Blutkörperchen
vermeiden, gibt es in derzeitigen Pumpendesigns nicht.
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Das
US-Patent Nr. 6,254,355 von
Morteza Gharib, einem der Mitautoren der vorliegenden Erfindung,
dessen gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme eingeschlossen ist,
offenbart ein ventilloses Fluidsystem auf der Basis einer Abklemmwirkung
eines elastischen Schlauchkanals an einer Stelle, die in Bezug auf
ihre beiden Enden asymmetrisch liegt. Abklemmmittel können elektromagnetisch,
pneumatisch, mechanisch oder dergleichen sein. Eine kritische Bedingung
für den
Betrieb der „hydroelastischen" Pumpe darin ist,
dass der elastische Schlauch an anderen Segmenten angebracht ist,
die eine andere Nachgiebigkeit (wie z.B. Elastizität) haben.
Diese Differenz der elastischen Eigenschaften ermöglicht eine
elastische Wellenreflexion im Hinblick auf lokale oder globale dynamische Änderungen
des Querschnitts des Schlauchs, was zur Erzielung eines Druckdifferentials über den
Aktuator und somit zu einer unidirektionalen Bewegung von Fluid führt. Intensität und Richtung
dieses Stroms hängen von
der Frequenz, dem Arbeitszyklus und den elastischen Eigenschaften
des Schlauchs ab.
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Die
elastische Wellenreflexion einer „hydroelastischen Pumpe" hängt von
der Hydroimpedanz der Segmente ab. In der hydroelastischen Pumpe
des Standes der Technik mussten die Segmente steifer sein, dazu
wurde ein anderes Material oder eine Verstärkung benutzt. Um die Einschränkungen
früherer hydroelastischer
Pumpensysteme zu überwinden, wird
hierin offenbart, ein Endelement mit einer anderen Hydroimpedanz
(eine spezielle Art von Impedanz) an den Endsektionen der hydroelastischen Pumpe
anzubringen, um einen rotationsfreien schaufel- und ventillosen
Pumpbetrieb zu erzielen.
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Impedanz
wird als eine Kombination aus Widerstand und Recktanz eines Systems
auf einen Wechselstrom einer einzigen Frequenz definiert. In dieser
Hinsicht bestimmt die Impedanzdifferenz zwischen zwei benachbarten
Systemen den Leistungspegel, der zwischen diesen beiden Systemen übertragen
oder reflektiert wird. Impedanz ist ein sehr nützliches Konzept im Leistungszufuhrbereich.
Der Begriff gibt Informationen über
die Last, die von der Leistungsquelle angetrieben wird. Für das Ausgangsmoment
eines Kfz-Getriebes ist Impedanz das Ausgangsdrehmoment dividiert
durch die Winkelgeschwindigkeit, die ein solches Drehmoment dauerhaft
erzeugt. Für
ein Düsentriebwerk
ist Impedanz der Schub (Kraft) dividiert durch die Luftgeschwindigkeit,
die ein solcher Schub dauerhaft erzeugt, und für eine Fluidpumpe ist Impedanz
der geförderte
Druck dividiert durch den Volumendurchfluss, den ein solcher Druck
dauerhaft erzeugt. Im Allgemeinen ist Impedanz das Verhältnis zwischen
einer Kraft oder einer anderen physikalischen Größe, die Leistung zuführen kann,
und der Reaktion, die eine solche Größe dauerhaft bewirken kann,
wobei die Reaktion so definiert ist, dass das Produkt aus Größe und anhaltender
Reaktion die Einheit Energie pro Zeiteinheit oder Leistung hat.
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Für die meisten
mechanischen Systeme variiert die Impedanz eines Gerätes mit
den Umständen (z.B.
der Anstieg, den das Kraftfahrzeug erklimmt, oder die Viskosität des von
der Pumpe gepumpten Fluids), aber elektrische Impedanz ist entweder
ein konstanter Wert oder ist von der Frequenzkomponente des Ansteuerungssignals
abhängig.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Erfindungsgemäß wird ein
Verfahren zum Pumpen von Fluid bereitgestellt, das die folgenden Schritte
beinhaltet: Bereitstellen eines elastischen Elementes mit einer
Länge mit
einem ersten Ende und einem zweiten Ende; und Induzieren einer Druckerhöhung und
einer Druckminderung; dadurch gekennzeichnet, dass: das Verfahren
ferner den Schritt des Bereitstellens eines am ersten Ende des elastischen
Elementes angebrachten ersten Endelementes und eines am zweiten
Ende des elastischen Elementes angebrachten zweiten Endelementes
beinhaltet, wobei das erste Endelement einen Fluidwiderstand hat,
der sich vom Fluidwiderstand des zweiten Endelementes unterscheidet;
das Induzieren der Druckerhöhung
und der Druckminderung das Induzieren einer Druckerhöhung und
einer Druckminderung in das erste und das zweite Endelement auf
eine solche Weise beinhaltet, dass Druckwellen zwischen dem ersten
und dem zweiten Endelement entstehen; und wobei das Verfahren ferner
das Steuern der Induktion mit einer Steuerung beinhaltet, die die
Zeitpunkte der Druckerhöhung
und -minderung auf eine solche Weise justiert, dass wenigstens eine
der erzeugten Druckwellen mit wenigstens einer reflektierten Druckwelle
summiert wird, damit ein Nettodruckdifferential entsteht, das Fluid
zwischen dem ersten und dem zweiten Endelement bewegt.
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Bevorzugte
Merkmale des Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 dargelegt.
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Erfindungsgemäß wird auch
eine ventillose Pumpe bereitgestellt, die Folgendes umfasst: ein elastisches
Element mit einer Länge
mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende; und ein Druckänderungselement;
dadurch gekennzeichnet, dass: die Pumpe ferner ein am ersten Ende
des elastischen Elementes angebrachtes erstes Endelement und ein am
zweiten Ende des elastischen Elementes angebrachtes zweites Endelement
umfasst, wobei das erste Endelement einen Fluidwiderstand hat, der
sich vom Fluidwiderstand des zweiten Endelementes unterscheidet;
das Druckänderungselement
so angeordnet ist, dass es eine Druckerhöhung und eine Druckminderung
in das erste und das zweite Endelement auf eine solche Weise induziert,
dass Druckwellen zwischen dem ersten und dem zweiten Endelement
entstehen; und die Pumpe ferner eine Steuerung zum Steuern des Druckänderungselementes beinhaltet,
um den Zeitpunkt der Druckerhöhung
und -minderung auf eine solche Weise zu justieren, dass wenigstens
eine der erzeugten Druckwellen mit wenigstens einer reflektierten
Druckwelle summiert wird, um ein Nettodruckdifferential zu bewirken,
das Fluid zwischen dem ersten und dem zweiten Endelement bewegt.
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Bevorzugte
Merkmale der Pumpe sind in den Unteransprüchen 10 bis 18 dargelegt.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für die Fachperson
im Hinblick auf die nachfolgende ausführliche Beschreibung von Ausführungsbeispielen
offensichtlich, wenn sie zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen und
Ansprüchen
gelesen wird.
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1 ist
eine hydroelastische Pumpe des Standes der Technik zwecks Illustration.
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2 ist
eine einfache Hydroimpedanzpumpe gemäß den Grundsätzen der
vorliegenden Erfindung.
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3a-3e zeigen
Mechanismen einer einfachen Hydroimpedanzpumpe zum Induzieren einer
Strömungsrichtung
in einer Zeitsequenz nach dem Einleiten des Abklemmens.
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4 ist
eine Ausgestaltung des Anbringens von wenigstens einem Endelement
mit größerem/r Durchmesser
oder Abmessung an den Enden des elastischen Schlauchelements.
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5 ist
eine weitere Ausgestaltung des Anbringens von wenigstens einem Endelement
mit geringerem/r Durchmesser oder Abmessung an den Enden des elastischen
Schlauchelementes.
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6 illustriert
einen Aspekt des dynamischen Änderns
der Bedingungen des Endelementes an den Enden des elastischen Schlauchelements.
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7 illustriert
einen weiteren Aspekt des aktiven Betätigens der Bedingungen der
elastischen Schlauchelemente mit mehreren Abklemmaktuatoren.
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8 zeigt
ein simuliertes Diagramm des Hydroimpedanzpumpensystems beim Betrieb.
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9A zeigt
eine Ausgestaltung von Operationen durch paralleles Kombinieren
mehrerer Hydroimpedanzpumpensysteme.
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9B zeigt
eine andere Ausgestaltung von Operationen durch eine serielle Kombination
mehrerer Hydroimpedanzpumpensysteme.
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9C zeigt
eine weitere Ausgestaltung von Operationen durch Mischen mehrerer
Hydroimpedanzpumpensysteme.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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Die
nachfolgend beschriebenen bevorzugten Ausgestaltungen der vorliegenden
Erfindung beziehen sich insbesondere auf ein Fluidpumpsystem auf der
Basis von Endelementen mit unterschiedlicher Hydroimpedanz, die
am elastischen Schlauchelement angebracht sind, und eine Abklemmbetätigung des
elastischen Schlauchelements. Die Beschreibung legt zwar verschiedene
spezifische Details der Ausgestaltung dar, aber man wird verstehen,
dass die Beschreibung lediglich illustrativ und nicht als die Erfindung
in irgendeiner Weise begrenzend anzusehen ist. Ferner fallen auch
verschiedene Anwendungen der Erfindung und Modifikationen dazu,
die einer Fachperson möglicherweise
einfallen, in die nachfolgend beschriebenen allgemeinen Konzepte.
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Die
Hydroimpedanz Z (oder kurz „Impedanz") der vorliegenden
Erfindung soll hierin einen frequenzabhängigen Widerstand bedeuten,
der auf ein hydrofluidisches Pumpsystem angewendet wird.
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Ein
gutes Beispiel zur Unterscheidung der derzeitigen ventillosen Hydroimpedanzpumpprinzipien
von einer herkömmlichen
peristaltischen Pumpe wird hier informationshalber illustriert.
Eine primitive Herzleitung eines Wirbeltiers beginnt mit dem Pumpen
von Blut, bevor sich Endokardkissen, Vorläufer der späteren Klappen, zu formen beginnen.
In-vivo-Beobachtungen des intrakardialen Blutstroms in frühen embryonalen
Stufen beim Zebrafisch (Danio rerio) zeigen, dass ein unidirektionaler
Strom durch das Herz, mit wenig Rückfluss, trotz des Fehlens funktionierender
Klappen erzielt werden kann. Bemerkenswerterweise scheint die mechanistische
Wirkung der pulsierenden Herzleitung nicht peristaltisch zu sein,
sondern eher eine sorgfältig
koordinierte Serie von oszillierenden Kontraktionen zwischen dem zukünftigen
Ventrikel und dem Ausflusstrakt.
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Ein
unterscheidender Aspekt der Hydroimpedanzpumpe von der herkömmlichen
peristaltischen Pumpe ist das Muster, mit dem der Schlauch geklemmt
wird. Für
peristaltisches Pumpen muss die Pumpe sequentiell geklemmt werden,
um Fluid unidirektional zu bewegen. In der Hydroimpedanzpumpe wird
das Klemmmuster durch die Druckwellenreflexionen bestimmt, die nötig sind,
um einen Druckgradienten über
die Pumpe aufrechtzuerhalten. So kann dies mit 3 Klemmstellen (in 7 gezeigt)
dadurch erfolgen, dass zuerst die Mitte, dann zusammen, dann die
beiden Außenstellen
geklemmt werden. Dies kann auch erfolgen, indem zuerst die Mitte, dann
die Außenseite
der kürzeren
Sektion, gefolgt von der Außenseite
der längeren
Sektion geklemmt werden. Diese Muster werden durch die Geschwindigkeit
der Druckwelle, die Geometrie der Pumpe und das gewünschte Strömungsmuster
bestimmt, das durch das Klemmen erzeugt werden soll. Ein weiterer unterscheidender
Aspekt der Hydroimpedanzpumpe gegenüber traditionellen peristaltischen
Pumpen ist, dass für
einen bestimmten Klemmort, eine bestimmte geometrische Bedingung
und eine elastische Eigenschaft der Pumpe nur ein schmales Klemmfrequenzband
und seine Harmonischen Flüssigkeitspumpen unidirektional
machen. Beim herkömmlichen
peristaltischen Pumpen nimmt die Förderung mit zunehmender Frequenz
des Quetschens oder Klemmens zu.
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Die
einfache hydroelastische Pumpe des Standes der Technik und ihre
Funktionsprinzipien sind in
1 illustriert.
Das
US-Patent 6,254,355 von Gharib,
dessen gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme eingeschlossen ist,
offenbart eine Pumpe, die ein erstes und ein zweites elastisches
Schlauchsegment umfasst, wobei das erste Schlauchsegment einen fluidischen
Kennwert hat, der sich von dem des zweiten Schlauchsegments unterscheidet,
und ein Druckänderungselement,
das eine Druckerhöhung und
eine Druckminderung in das erste und das zweite Schlauchsegment
auf eine Weise induziert, die ein Druckdifferential zwischen dem
ersten und dem zweiten Schlauchsegment bewirkt, was zu einer Pumpwirkung
auf der Basis des Druckdifferentials führt.
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In
einem in
1 gezeigten Aspekt (Stand der
Technik im
US-Patent Nr. 6, 254,355 )
ist ein elastischer Schlauch
10 mit durchgezogenen Linien
angedeutet. Der elastische Schlauch
10 hat eine Länge L von
einem ersten Ende
17 zu einem zweiten Ende
19.
Dieser Schlauch kann an jedem seiner beiden Enden
17 und
19 mit
anderen Verbindungskanälen oder
-schläuchen
jeglicher Art oder Form verbunden werden. Der elastische Schlauch
10 ist
in drei Segmente A, C und B unterteilt. Segment C befindet sich zwischen
Segment A
13 und Segment B
14.
1 zeigt
Segment C an einer solchen Stelle, dass ein asymmetrischer fluidischer
Kennwert entsteht. In
1 ist der asymmetrische Kennwert
eine geometrische Anordnung. Wie gezeigt, ist die Länge von Segment
A nicht gleich der Länge
von Segment B. Alternativ kann die Länge von Segment A gleich der Länge von
Segment B sein, aber Elastizität
oder Durchmesser der beiden Segmente A und B können sich voneinander unterscheiden.
Zweck ist es, eine Pumpwirkung gemäß den Grundsätzen des
hydroelastischen Pumpsystems zu erzielen.
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Segment
C bietet ein Mittel zum Komprimieren des Durchmessers von Segment
C, um sein Volumen zu reduzieren. Die Klemmung kann eine Teilobstruktion
oder eine Vollobstruktion sein. 1 zeigt
die Kompression als partial und die Verzerrung des Schlauchs erfolgt
in dem mit gestrichelten Linien 11 angedeuteten Bereich.
In dieser Hinsicht kann das Klemmmittel 12 ein separat
angebrachtes Element, das in einer „T"-förmigen
Kolben/Zylinder-Anordnung (in 1 durch
Pfeil 15 angedeutet) konfiguriert ist, oder ein anderes
Abklemmbetätigungsmittel
auf der Basis von elektromagnetischen, pneumatischen, mechanischen
Kräfte,
polymerisch oder dergleichen sein.
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Wenn
Segment C komprimiert wird, dann wird das Volumen in Segment C zu
den Segmenten A und B verdrängt,
besonders für
ein nicht komprimierbares flüssiges
Fluid. Dies bewirkt eine rasche Ausdehnung der Volumen in Segment
A und Segment B, wie durch die Umhüllungslinien 11 dargestellt und
definiert. Ebenso verdrängt,
für die „T"-förmige Kolben/Zylinder-Anordnung,
der Hub des Kolbens das Volumen in Segment C zu den Segmenten A
und B.
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Da
das Segment B in dieser Illustration kürzer ist als das Segment A,
ist die Volumenausdehnung in Segment B stärker als die Volumenausdehnung
in Segment A. Da dasselbe Volumen zu den Segmenten A und B addiert
wurde, ist der/die Querschnittsradius oder Radiuszunahme (Rb) von Segment B größer als der/die entsprechende
Radius oder Radiuszunahme (Ra) für Segment
A. Der Momentandruck innerhalb jedes dieser elastischen Segmente
oder Behälter
variiert mit der Umkehr des Querschnittsradius der Krümmung der
elastischen Schläuche
aufgrund des Laplace-Young-Elastizitätsgesetzes: P = 2 σ/R (Gleichung Nr. 1)wobei
P der Druck, σ die
Oberflächenspannung
und R der Querschnittsradius der Krümmung sind.
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Daher
erfährt
Flüssigkeit
in Segment A tatsächlich
mehr Druck durch die Kontraktionskraft der elastischen Schlauchwand.
Während
dieser Effekt konterintuitiv ist, wird er häufig beim Aufblasen eines Ballons
erfahren und verstanden. Die Anfangsabschnitte des Ballons lassen
sich viel schwerer aufblasen als die Endabschnitte. Dieselbe Wirkung
tritt im asymmetrischen Schlauch dieser Illustration wie beschrieben
auf. Der momentane Druck in Segment A ist in der Tat größer als
der Druck in Segment B.
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Wenn
die Einengung von Segment C rasch weggenommen wird, bevor sich die
Drücke
in Segment A und Segment B mit dem Gesamtsystemdruck ausgleichen,
dann strömt
die Flüssigkeit
im Hochdrucksegment A zum Niederdrucksegment B. Somit strömt Flüssigkeit
von Segment A zu Segment B, um den Druck auszugleichen. Dies erzeugt
einen Pumpeffekt.
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Mit
der obigen Illustration wurden der zeitliche Ablauf und die Frequenz
des Klemmprozesses beschrieben. Die Größe des verdrängten Volumens ist
von der relativen Größe von Segment
C zur Größe der Segmente
A und B abhängig.
Die Verhältnisse von
C zu A sowie der zeitliche Ablauf und die Frequenz des Klemmens
bestimmen verschiedene Kennwerte der Pumpe. So kann beispielsweise
ein 5 cm langer Schlauch mit 1 cm Durchmesser in Segmente A = 3
cm, C = 1 cm und B = 1 cm unterteilt werden. Bei einer Frequenz
von 2 Hz und einem Arbeitszyklus von 20% (Verhältnis zwischen geschlossen und
offen), kann diese Pumpe bis zu 1,8 l/min pumpen.
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Zur Überwindung
der begrenzenden Nachteile einer elastischen Schlauchpumpe, die
unterschiedliche elastische Eigenschaften der Segmente A und B in
einem hydroelastischen Pumpsystem des Standes der Technik benötigt, wird
ein Hydroimpedanzpumpensystem offenbart, das die Änderung
einer Form eines elastischen Schlauchelementes auf eine solche Weise
umfasst, dass der Druck in einem ersten Endelement neben Segment
A höher
ist als der in einem zweiten Endelement neben Segment B, um Fluid
zwischen den Elementen auf der Basis eines Druckdifferentials zu
bewegen, wobei das elastische Schlauchelement dieselben elastischen
Eigenschaften der Segmente A und B aufweist und an jedem Ende von
Segment A und Segment B jeweils das erste und das zweite Endelement
mit unterschiedlichen Hydroimpedanzen angebracht sind.
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2 zeigt
eine einfache Hydroimpedanzpumpe gemäß den Grundsätzen der
vorliegenden Erfindung. Eine Hydroimpedanzpumpe 20 umfasst ein
elastisches Schlauchelement 21 mit zwei Enden 22, 24,
die eine Länge
E definieren. In einer Ausgestaltung sind die elastischen Eigenschaften
oder die Hydroimpedanz des elastischen Schlauchelementes 21 über die
volle Länge
E im Wesentlichen gleichförmig.
In einem Aspekt umfasst das elastische Element 21 der vorliegenden
Erfindung ferner ein erstes Endelement 23, das am Ende 22 des
elastischen Elementes 21 angebracht ist, und ein zweites
Endelement 25, das am Ende 24 des elastischen
Elementes 21 angebracht ist, wobei die Lumen der Endelemente 23, 25 in
voller Fluidverbindung mit dem Lumen des elastischen Schlauchs 21 sind.
Das elastische Schlauchelement 21 hat eine Impedanz Z0, während die
Endelemente 23 und 25 jeweils Impedanzen Z1 und Z2 haben. Z0 unterscheidet sich im Allgemeinen von Z1 oder Z2. Die Impedanz
Z der vorliegenden Erfindung ist ein frequenzabhängiger Widerstand, der auf
ein hydrofluidisches Pumpsystem angewendet wird, das die Fluidkennwerte
und die elastische Energiespeicherung dieses Segments des Pumpsystems definiert.
Die folgenden Illustrationen beschreiben verschiedene Möglichkeiten
zum Erzielen der vorgeschlagenen Konzepte und Prinzipien der vorliegenden
Erfindung.
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3 zeigt
bestimmte Mechanismen einer einfachen Hydroimpedanzpumpe zum Induzieren
einer Strömungsrichtung
in einer zeitlichen Folge, gefolgt vom Einleiten des Abklemmens.
In einem Aspekt besteht die Pumpe aus einer primären elastischen Schlauchsektion 21,
die mit einem ersten Endelement 23 mit Impedanz Z1 und einem zweiten Endelement 25 mit
Impedanz Z2 verbunden ist, die sich von
Z1 unterscheidet. 3 zeigt
auch die Grenzstellen 22, 24 jeweils zwischen
der elastischen Sektion 21 und den Endelementen 23, 25 und
dem Ursprungspunkt 40 des Abklemmens durch das Klemmelement 26.
Die elastische Sektion 21 wird dann periodisch durch Klemmen
geschlossen, versetzt von der Mitte der Grenzstellen 22, 24 zu
den Endelementen 23, 25 von unterschiedlicher
Impedanz. Bei einer/m speziellen Frequenz und Arbeitszyklus bewirkt
das Klemmen einen Nettorichtungsfluss innerhalb des Schlauchs. Die
Wahl einer/s anderen Frequenz und Arbeitszyklus kann die Strömungsrichtung umkehren.
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Wenn
die elastische Sektion 21 zuerst zum Zeitpunkt 0 am Ursprung 40 abgeklemmt
wird, dann entsteht eine Hochdruckwelle in beiden axialen Richtungen
(Pfeile 41A, 42A), die mit derselben Geschwindigkeit
wandert (3a). Wenn die Druckwelle 41A eine
Verschiebung der Impedanz an der Grenzstelle 22 zum Zeitpunkt 1 erfährt, dann
wandert ein erster Abschnitt 43A der Welle 41A weiter
durch und ein zweiter Abschnitt 44A der Welle wird zurück zum Ursprung 40 reflektiert
(3b). Der reflektierte Abschnitt 44A der
Welle 41A erreicht schließlich den Ursprung 40.
Wieder am Zeitpunkt 2, wenn die Druckwelle 42A eine
Verschiebung der Impedanz an der Grenzstelle 24 erfährt, wandert
ein erster Abschnitt 46A der Welle 42A weiter
durch und ein zweiter Abschnitt 45A der Welle wird zurück zum Ursprung 40 reflektiert
(3c). Die elastische Sektion 21 kann ferner
ein zweites Mal zum Zeitpunkt 3 (3d) geklemmt
werden, so dass eine Hochdruckwelle in beiden axialen Richtungen 41B, 42B emittiert wird.
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In
der Hydroimpedanzpumpe der vorliegenden Erfindung bewirkt der Versatz
an der Klemmstelle und/oder dem Zeitpunkt des Klemmens, dass die Druckwelle
in unterschiedlichen Intervallen auf den beiden Seiten reflektiert
wird. Je nach der/dem gewählten
Frequenz und Arbeitszyklus ist die elastische Sektion 21 des
Primärschlauchs
entweder offen oder geschlossen. Wenn sie offen ist, dann passiert die
Welle zur anderen Seite des Schlauchs. Wenn sie geschlossen ist,
dann wird die Welle wieder zurückreflektiert.
Wie in 3e zum Zeitpunkt 4 gezeigt wird,
erfährt
die Druckwelle 41B eine Verschiebung der Impedanz an der
Grenzstelle 22 und ein erster Abschnitt 43B der
Welle 41B wandert weiter durch und ein zweiter Abschnitt 44B der
Welle wird zurück zum
Ursprung 40 reflektiert. Im selben Moment erfährt die
Druckwelle 44A eine Verschiebung der Impedanz an der Grenzstelle 24 und
ein erster Abschnitt 46B der Welle 44A wandert
weiter durch und ein zweiter Abschnitt 45B der Welle wird
zurück
zum Ursprung 40 reflektiert. Ebenso erfährt eine andere Druckwelle 45A eine
Verschiebung der Impedanz an der Grenzstelle 22 vor Zeitpunkt 4,
wobei ein zweiter Abschnitt 44C der Welle 45A zurück durch
den Ursprung 40 reflektiert wird, während ein erster Abschnitt 43C der
Welle 45A weiter durchwandert. Ein Nettodruck zwischen
den beiden Seiten des Klemmmittels 26 kann dadurch erzeugt
werden, dass der Zeitpunkt des Klemmens so gewählt wird, dass die reflektierten
Wellen von einer Seite den Ursprung 40 passieren, während die
Druckwelle von der anderen Seite zurück reflektiert wird. Es kommt
zu einem Druckaufbau auf einer Seite des Schlauchs, der eine Passage
eines Nettoflusses bewirkt (3e).
Dieser Aufbau wird durch die viskose Dissipation im Fluid begrenzt.
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Man
betrachte zur Illustration den Fall, bei dem der Druck auf der rechten
Seite ansteigt. Der Schlauch wird zunächst gequetscht, um zu bewirken, dass
ein Paar Druckwellen in beiden Richtungen wandert. Die linke Welle
reflektiert an der linken Grenzstelle und geht durch den Ursprung.
Bevor die rechte Welle zum Ursprung zurückkehrt, wird der primäre Schlauch
nochmals gequetscht. Ein neues Paar Druckwellen wird freigesetzt,
während
die alten Wellen reflektiert werden und auf der rechten Seite bleiben.
Dies kann wiederholt werden, um den Druckaufbau fortzusetzen. Es
ist für
den Fluidstrom wichtig, dass die Pumpe so lange wie möglich offen
bleibt, während
der Druckgradient aufrechterhalten bleibt.
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In
einem Aspekt zeigt 4 eine Ausgestaltung des Anbringens
von wenigstens einem Endelement 23A, 25A mit größerem/r
Durchmesser oder Abmessung jeweils an den Enden 22 und 24 des elastischen
Schlauchelementes 21, wobei die Lumen der Endelemente 23A, 25A in
voller Fluidverbindung mit dem Lumen des elastischen Schlauchs 21 sind. Das
Ausdehnungselement 23A, 25A kann dieselbe oder
eine andere Nachgiebigkeit, dieselben oder andere elastische Eigenschaften
oder Impedanz wie/als das elastische Schlauchelement 21 oder
relativ zueinander haben. Die Endelemente können dieselbe oder eine unterschiedliche
Wanddicke wie/als das elastische Schlauchelement oder relativ zueinander
haben. Ferner kann das Ausdehnungselement 23A, 25A eine
andere Querschnittsgeometrie als das elastische Schlauchelement 21 oder
relativ zueinander haben.
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Das
Pumpensystem der vorliegenden Erfindung kann ein Feedback-System
mit einem Durchfluss- und Drucksensor beinhalten, wie der Fachperson
gut bekannt sein wird. In einem Aspekt kann sich das Klemmelement 26 an
jeder beliebigen Position entlang der Länge E des elastischen Elementes 21 befinden
und kann von einem programmierbaren Treiber (nicht dargestellt)
angetrieben werden, der auch einen Ausgang erzeugt, der eine Frequenz, eine
Phase und/oder eine Amplitude des Antriebs anzeigt. Die Werte werden
zu einem Regelelement geleitet, das Timing und/oder Amplitude des
Klemmens per Feedback regelt. Die Beziehung zwischen Timing, Frequenz
und Verdrängungsvolumen
für den Kompressionszyklus
können
zum Erzielen der benötigten
Leistung verwendet werden. Die Parameter Z0, Z1 und Z2 sowie der
Schlauchdurchmesser, die Elementedurchmesser und ihre relative Elastizität können zur
Erzielung des gewünschten
Effekts geregelt werden. Diese Effekte können z.B. durch Experimentieren
bestimmt werden. Für
klinische Anwendungen können
die Variablen des jeweiligen Patienten verwendet werden, um die
Pumpenparameter zu ermitteln, die auf den Patientenangaben basieren.
In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Hydroimpedanzpumpsystem
bereitgestellt, das das Ändern
einer Form eines elastischen Elementes auf eine solche Weise beinhaltet,
dass der Druck im ersten Endelement 23A stärker erhöht wird
als im zweiten Endelement 25A, um Fluid zwischen den beiden Elementen
auf der Basis von Druckdifferential zu bewegen, wobei das elastische
Element 21 das erste Element 23A und das zweite
Element 25A mit unterschiedlicher Hydroimpedanz umfasst,
die jeweils an den Enden 22 und 24 des elastischen
Elementes 21 angebracht sind.
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In
einem anderen Aspekt zeigt 5 eine Ausgestaltung
des Anbringens von wenigstens einem Endelement 23B, 25B mit
kleinerem/r Durchmesser oder Abmessung an den Enden 22, 24 des elastischen
Schlauchelementes 21, wobei die Lumen der Endelemente 23B und 25B in
voller Fluidverbindung mit dem Lumen des elastischen Schlauchs 21 sind.
Das Drosselelement 23B, 25B kann dieselbe oder
eine andere Nachgiebigkeit, dieselben oder andere elastische Eigenschaften
oder Impedanz wie/als das elastische Schlauchelement 21 oder
relativ zueinander haben. Die Endelemente können dieselbe oder eine andere
Wanddicke wie/als das elastische Schlauchelement oder relativ zueinander
haben. Zudem kann das Drosselelement 23B, 25B eine andere
Querschnittsgeometrie als das elastische Element 21 oder
relativ zueinander haben.
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In
einem weiteren Aspekt kann das Klemmelement oder Betätigungsmittel
26 pneumatisch
oder hydraulisch sein, ein E-Magnet sein, polymerisch oder ein elektrischer
Schrittschalt- oder Gleichstrommotor sein. Der pseudoelektrische
Effekt könnte
als Betätigungsmittel
verwendet werden. Der Effekt der Zusammenziehbarkeit von Skelettmuskeln
auf der Basis von Polymeren oder magnetischen Fluiden oder von gewachsenem
Herzmuskelgewebe kann ebenfalls genutzt werden. Das Betätigungsmittel oder
-system kann einen dynamischen, sandwichartigen Einschluss der Segmente
oder Elemente ähnlich
wie im
US-Patent Nr. 6,254,355 nutzen,
wie für die
Fachperson offensichtlich sein wird. In einem Aspekt wird ein Hydroimpedanzpumpsystem
bereitgestellt, das die Änderung
einer Form eines elastischen Elementes auf eine solche Weise beinhaltet,
dass der Druck im ersten Element
23B stärker zunimmt als im zweiten
Endelement
25B, um Fluid zwischen den beiden Elementen
auf der Basis von Druckdifferential zu bewegen, wobei das elastische
Element
21 das erste Element
23B und das zweite
Element
25B mit unterschiedlicher Hydroimpedanz aufweist,
die jeweils an den Enden
22 und
24 des elastischen
Elementes
21 angebracht sind.
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6 illustriert
einen Aspekt des dynamischen Änderns
der Bedingungen des externen Schlauchs oder der externen Kammer 23C,
der/die über
einem ersten flexiblen Wandsegment 33 am Ende 22 des
elastischen Schlauchelements 21 montiert ist, während der/die
externe Schlauch oder Kammer 25C über einem zweiten flexiblen
Wandsegment 35 am Ende 24 des elastischen Schlauchelementes 21 montiert
ist. Das Pumpen wird eingeleitet und erfolgt durch Versteifen oder
Erweichen der flexiblen Wandsegmente synchron oder asynchron mit
dem Abklemmprozess unter Verwendung eines Klemmelementes oder -mittels 26.
Durch selektives Applizieren von externem Druck durch die Außenkammern 23C, 25C auf
die flexiblen Wandsegmente 33 und 35 wird ein
Hydroimpedanzpumpsystem bereitgestellt, das das Ändern einer Form eines elastischen
Elementes auf eine solche Weise beinhaltet, dass der Druck im ersten
flexiblen Wandsegment 33 stärker erhöht wird als der im zweiten
flexiblen Wandsegment 35, um Fluid zwischen den beiden
Segmenten auf der Basis von Druckdifferential zu bewegen, wobei
am elastischen Element 21 das erste flexible Wandsegment 33 und
das zweite flexible Wandsegment 35 mit unterschiedlicher
Hydroimpedanz jeweils an den Enden 22 und 24 des
elastischen Elementes 21 angebracht sind. Der Schritt des
Aufbringens von externem Druck kann mit anderen Methoden wie z.B.
mittels eingebetteter Gedächtnislegierungen
oder Magnetfelder erzielt werden.
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In
einem weiteren Aspekt zeigt 7 eine weitere
Illustration des aktiven Betätigens
der Bedingungen des elastischen Schlauchelements 21 mit mehreren Abklemmaktuatoren
(d.h. Klemmelementen oder -mitteln) 26B, 26C zusätzlich zum
Hauptklemmelement oder -mittel 26. Durch Positionieren der
Zusatzklemmelemente 26B, 26C, die ein partielles
oder völliges
Abklemmen an den Endpositionen 22, 24 erzeugen
können,
um durch das Hauptklemmelement 26 erzeugte Wellen zu reflektieren,
wird ein Hydroimpedanzpumpsystem bereitgestellt, das das Ändern einer
Form eines elastischen Elementes auf eine solche Weise beinhaltet,
dass der Druck durch das erste Zusatzklemmelement 26B am
ersten Ende 22 stärker
erhöht
wird als der Druck durch das zweite Zusatzklemmelement 26C am
zweiten Ende, um Fluid zwischen den beiden Enden auf der Basis von
Druckdifferential zu bewegen. In einem anderen Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird eine Pumpe bereitgestellt, die ein elastisches Element
mit einer Länge
mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, ein erstes Druckänderungselement,
das um das erste Ende angeordnet ist, und ein zweites Druckänderungselement
umfasst, das um das zweite Ende angeordnet ist. Die Pumpe umfasst
ferner Druckänderungsmittel
zum Induzieren einer Druckerhöhung und
einer Druckminderung in die ersten und zweiten Enden auf eine solche
Weise, dass ein Druckdifferential zwischen dem ersten und dem zweiten
Ende entsteht, und bewirkt eine Pumpwirkung auf der Basis des Druckdifferentials,
wobei das erste und das zweite Druckänderungselement ein partielles
oder völles
Abklemmen erzeugen können,
um durch das Druckänderungsmittel
erzeugte Wellen zu reflektieren.
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Das
Klemmmittel, das Klemmelement oder der Abklemmaktuator 26, 26B, 26C können pneumatisch
oder hydraulisch sein, ein E-Magnet sein, sie können polymer, eine Magnetkraft,
ein elektrischer Schrittschalt- oder DC-Motor sein, sie können der Effekt der Zusammenziehbarkeit
von Skelettmuskeln auf der Basis von Polymeren oder magnetischen
Fluiden und von gewachsenem Herzmuskelgewebe sein. Auch eine Reihe
anderer Alternativen sind vorgesehen und hierin eingeschlossen.
Dieses System, das frei von den begrenzenden Nachteilen der hydroelastischen
Schlauchpumpe des Standes der Technik ist, die unterschiedliche
elastische Eigenschaften der Segmente entlang dem elastischen Schlauch
benötigt,
kann effektiv zum Pumpen von Blut verwendet werden. Im Gegensatz
zu existierenden Blutflusspumpen wie z.B. denen, die in traditionellen
linksventrikulären
Vorrichtungen verwendet werden, braucht dieses System überhaupt
kein Ventil und mit Sicherheit nicht die komplizierten Einwegventilsysteme,
die in vorhandenen Vorrichtungen nötig sind. So kann ein zuverlässigerer
Pumpbetrieb erzielt werden, da eventuelle mechanische Einengungen
im Blutstrom eine potentielle mechanische Ausfallquelle sowie ein potentieller
Ort für
Sedimentierung von gebildeten Blutelementen und Thrombose bilden.
Somit kann dieses System, das die Hydroimpedanzmerkmale nutzt, aber
kein Ventilsystem benötigt, äußerst vorteilhaft
sein.
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Das
elastische Schlauchelement 21, die Endelemente 23, 25, 23A, 25A, 23B, 25B oder
die Endwandsegmente 23C, 25C der vorliegenden
Erfindung können
aus einem Material hergestellt sein, das ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend
aus Silikon (z.B. SilasticTM, erhältlich von
Dow Corning Corporation aus Midland in Michigan), Polyurethan (z.B.
PellethaneTM, erhältlich von der Dow Corning
Corporation), Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrolidon, fluoriniertes Elastomer,
Polyethylen, Polyester und Kombinationen davon. Das Material ist
vorzugsweise in einigen medizinischen Anwendungen bioverträglich und/oder hämoverträglich. Das
elastische Schlauchelement und die Endelemente brauchen nicht rund
zu sein, sondern können
jede beliebige Querschnittsform haben.
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In
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Pumpen
von Fluid bereitgestellt, das das Klemmen eines Abschnitts eines
elastischen Elementes auf eine solche Weise beinhaltet, dass ein
Druck in einem ersten Endelement des elastischen Elementes stärker erhöht wird
als ein Druck in einem zweiten Endelement des elastischen Elementes
ohne Ventilwirkung, um ein Druckdifferential zu bewirken, wobei
die Endelemente unterschiedliche Hydroimpedanzen haben; und die
Verwendung des Druckdifferentials zum Bewegen von Fluid zwischen
dem ersten und dem zweiten Endelement.
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In
einem anderen Aspekt erfolgt der Schritt des Klemmens des elastischen
Elementes durch Komprimieren eines Abschnitts des elastischen Elementes,
wobei der Schritt des Komprimierens durch ein pneumatisches Klemmelement,
durch Elektrizität, die
von Körperwärme auf
der Basis von Peltier-Effekten umgewandelt wurde, durch Elektrizität, die von mechanischer
Bewegung von Muskeln auf der Basis eines piezoelektrischen Mechanismus
umgewandelt wurde, ausgeführt
wird. In noch einem anderen Aspekt hat das erste Element einen Durchmesser,
der größer oder
kleiner ist als der Durchmesser des elastischen Elementes.
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1. BEISPIEL
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Es
wird eine Mikrohydroimpedanzpumpe gemäß den Grundsätzen der
vorliegenden Erfindung zum Demonstrieren der Durchführbarkeit
verwendet. Es wird dasselbe Nummerierungssystem wie in 2 verwendet.
Die Pumpe 20 arbeitet mit einem halbkreisförmigen elastischen
Kanal 21 mit einem Querschnittsbereich von 750 μm2 aus Silikongummi mit einem Young'schen Modul bei etwa
750 kPa. Das Trägersubstrat
ist aus optischen Gründen
ein Deckglas. Der Aktuator 26 ist ein 120 μm breiter
und 15 μm hoher
Kanal, der den Fluidkanal mit einer dünnen Membran von etwa 40 μm dazwischen überquert.
Bei pneumatischer Aktivierung quetscht der/das Aktuator/Klemmelement 26 eine
Seite der Fluidkanalwand mit einer regelbaren Frequenz von 10 Hz
für die
derzeitige Anordnung. Der rote Lebensmittelfarbstoff mit kleinen
suspendierten Partikeln wurde hinzugefügt, um Blut zu simulieren und
die Grenzen der gepumpten Flüssigkeiten
zu zeigen. Die Endelemente 23, 25 mit Impedanzfehlübereinstimmung
(Z1 für
das Endelement 23, Z2 für das Endelement 25 und
Z0 für
den elastischen Kanal 21) zwecks Wellenreflexion wurden
durch steifere Materialien an den Grenzstellen 22, 24 bereitgestellt.
Wir haben die Frequenz des Klemmens abgetastet. Für das oben
erwähnte
Setup mit Mikroimpedanzpumpe betrug die optimale Frequenz für den maximalen
Pumpendurchsatz etwa 10 Hz. Die Kurve von Pumpleistung gegenüber Frequenz
sieht wie eine asymmetrische Glocke aus. Die erzielte Höchstgeschwindigkeit
beträgt
etwa 2 mm/sec mit einer Durchflussrate von etwa 0,1 μl/min. Die
optimale Frequenz war sehr empfindlich gegenüber den Materialeigenschaften,
der Wanddicke und der Länge
der Segmente.
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Im
Gegensatz zu peristaltischen Pumpen implementiert diese Pumpe nicht
unbedingt ein vollständiges
Quetschen oder Vorwärtsverschieben durch
Quetschwirkung. Ein völliges
Quetschen könnte
Thrombogenizität
oder andere unerwünschte
Nebeneffekte in Fluid verursachen. Dazu kommt, bei Anwendung an
lebenden Säugetieren
bedeutet das Fehlen eines völligen
Quetschens, dass ein Organismus, der kleiner ist als die kleinste Öffnung,
durch einen Betrieb des Pumpensystems wahrscheinlich unbeschädigt bleiben
wird. Das System braucht auch keine permanenten Einengungen wie
Scharniere, Lager und Streben. So entsteht eine bessere „Auswasch"-Bedingung. Eine
solche Bedingung kann wieder Probleme wie Thrombosen verhüten. Das hierin
offenbarte Konzept der elastischen Energiespeicherung kann äußerst effizient
sein und kann für eine
totale Implantierbarkeit im menschlichen Körper verwendet werden, möglicherweise
angetrieben durch eine natürliche
Energieressource wie z.B. Körperwärme und
Muskelwirkung. Implantierte oder externe Elemente auf der Basis
des Peltier-Effekts können
zum Umwandeln der Körperwärme in die
zum Antreiben der Pumpe benötigte
Elektrizität
verwendet werden. Auch Wandler zum Umwandeln von mechanischer in
elektrische Energie auf der Basis von piezoelektrischen Elementen
oder Mechanismen (z.B.) können
zum Ausnutzen der mechanischen Bewegung der Muskeln verwendet werden.
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8 zeigt
ein simuliertes Diagramm des Hydroimpedanzpumpensystems beim Betrieb.
In dieser Ausgestaltung umfasst der Strömungskreislauf ein Pumpensystem 20 mit
einer Feedback-Regeleinheit 51 zum Einleiten und Regeln
des Blutstroms durch ein simuliertes erkranktes Herz 65.
Das hierin beschriebene Rohr 53 kann das Rohr sein, durch
das das Fluid strömt
(in einer mit dem Pfeil 55 angedeuteten Richtung), z.B.
ein Körperhohlraum
wie die Aorta. Das Pumpensystem 20 umfasst ein elastisches Schlauchelement 21 mit
zwei Endelementen 23, 25, wobei die elastischen
Eigenschaften des elastischen Schlauchelementes 21 im Wesentlichen über die
volle Länge
zwischen den Endelementen gleichförmig sind. Das elastische Schlauchelement 21 hat
eine Impedanz Z0, während die Endelemente 23 und 25 jeweils
Impedanzen Z1 und Z2 haben.
Z0 unterscheidet sich im Allgemeinen von
Z1 oder Z2. Die
Impedanz Z der vorliegenden Erfindung ist ein frequenzabhängiger Widerstand,
der auf das hydrofluidische Pumpsystem angewendet wird, das die
Fluidkennwerte und die elastische Energiespeicherung dieses Segments
des Pumpsystems definiert.
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Das
Feedback-System beinhaltet einen Strömungs- und Drucksensor 52.
Das Klemmelement 26 wird von einem programmierbaren Treiber
oder einem anderen Mittel angetrieben, das in die Regeleinheit 51 eingebaut
oder daran angebracht ist, wobei die Einheit 51 die Durchfluss/Druckdaten
und Frequenz, Phase und/oder Amplitude des Antriebs anzeigt. Die
gelieferten Werte regeln Timing, Frequenz und/oder Amplitude des
Klemmens per Feedback. Die Beziehung zwischen Timing, Frequenz und
Verdrängungsvolumen
für den
Kompressionszyklus kann zum Erzielen der benötigten Leistung verwendet werden.
Für klinische
Anwendungen können
die Variablen eines Patienten benutzt werden, um die Pumpenparameter
zu ermitteln, die relevanterweise auf den Patientendaten basieren.
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8 zeigt
das Betätigungssystem
für den Kompressionsvorgang,
der von der Regeleinheit mit Feedback von einem Durchfluss- und
Drucksensor 52 geregelt wird. Es können auch andere Abklemmantriebssysteme
verwendet werden, wie z.B. pneumatische, hydraulische, ein E-Magnet
oder ein elektrischer Schrittschalt- oder Gleichstrommotor. Es kann
auch der pseudoelektrische Effekt genutzt werden. Der Effekt der
Zusammenziehbarkeit von Skelettmuskeln auf der Basis von Polymeren
oder magnetischen Fluiden oder von gewachsenem Herzmuskelgewebe
kann ebenfalls genutzt werden. Das System kann mit einem dynamischen
sandwichartigen Einschluss der Segmente arbeiten. In einem Aspekt wird
eine ventillose Pumpe bereitgestellt, die Folgendes umfasst: ein
elastisches Element mit einer Länge mit
einem ersten Ende und einem zweiten Ende; ein erstes Endelement,
das am ersten Ende des elastischen Elementes angebracht ist, und
ein zweites Endelement, das am zweiten Ende angebracht ist, wobei
das erste Endelement eine Impedanz hat, die sich von einer Impedanz
des zweiten Endelementes unterscheidet; und ein Druckänderungsmittel
zum Induzieren einer Druckerhöhung
und einer Druckminderung in das erste und das zweite Endelement
auf eine solche Weise, dass ein Druckdifferential zwischen dem ersten
und dem zweiten Endelement sowie eine Pumpwirkung auf der Basis
des Druckdifferentials bewirkt werden.
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In
einem anderen Aspekt umfasst das Druckänderungsmittel das Komprimieren
eines Abschnitts des elastischen Elementes durch ein Klemmmittel,
oder das Druckänderungsmittel
umfasst das Komprimieren eines Abschnitts des elastischen Elementes
durch Elektrizität,
die von Körperwärme auf
der Basis von Peltier-Effekten umgewandelt wird, oder durch Elektrizität, die von
der mechanischen Bewegung von Muskeln auf der Basis eines piezoelektrischen
Mechanismus umgewandelt wird.
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Die 9A, 9B und 9C zeigen
verschiedene Betriebsarten. In einer in 9A gezeigten
Ausgestaltung wird das Durchflusssystem durch Leiten des Fluids
von einem ersten Punkt 61 zu einem zweiten Punkt 62 durch
eine parallele Kombination einer Mehrzahl von Hydroimpedanzpumpensystemen 20 ermöglicht,
wobei jedes System Fluid 63, 64 in der Pfeilrichtung 65 pumpt.
In einer in 9B gezeigten anderen Ausgestaltung
wird das Durchflusssystem von einem stromaufwärtigen Punkt 66 zu einem
stromabwärtigen
Punkt 67 (wie durch einen Pfeil 68 angedeutet)
durch eine serielle Kombination aus einer Mehrzahl von Hydroimpedanzpumpensystemen 20 ermöglicht.
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In
noch einer weiteren in 9C gezeigten Ausgestaltung wird
das Strömungskreissystem
durch Leiten des Fluids von einem ersten Punkt 71 zu einem
zweiten Punkt 72 durch Einzweigungsmischen eines zweiten Hydroimpedanzpumpensystems 20B in
das erste Hydroimpedanzpumpensystem 20A erweitert, wobei
das erste System 20A Fluid 73 in der Pfeilrichtung 75 pumpt,
während
das zweite System 20B Fluid 74 in der Pfeilrichtung 76 pumpt.
In diesem Fall ist das Gesamtdurchflussvolumen am zweiten Punkt 72 höher als
am ersten Punkt 71. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung
kann der Strom 74 des zweiten Hydroimpedanzpumpensystems 20B umgekehrt
werden (entgegengesetzt zur Strömungsrichtung 76),
für eine
Auszweigungsumleitung des ersten Stroms 73. In diesem Fall
ist das Gesamtdurchflussvolumen am zweiten Punkt 72 geringer
als am ersten Punkt 71. Zusammenfassend, ein Pumpkreislaufsystem
durch Kombinieren mehrerer der Hydroimpedanzpumpensysteme 20, 20A, 20B in
einem beliebigen Modus, parallel, in Reihe, einzweigend, auszweigend,
oder eine Kombination davon, ist in bestimmten medizinischen Anwendungen
nützlich.
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Anhand
der obigen Beschreibung wird verständlich, dass ein neuartiges
Pumpensystem eines ventillosen Hydroimpedanztyps und Gebrauchsverfahren
offenbart wurden. Aspekte der Erfindung wurden zwar mit Bezug auf
spezielle Ausgestaltungen beschrieben, aber die Beschreibung ist
illustrativ und soll den Umfang der Erfindung nicht begrenzen. Verschiedene
Modifikationen und Anwendungen der Erfindung werden für die Fachperson
erdenklich sein, ohne vom Umfang der Erfindung gemäß Definition
in den beiliegenden Ansprüchen
abzuweichen.