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Diese Erfindung betrifft ein künstliches
Organ, zum Beispiel ein künstliches
Zusatzherz vom integrierten Typ, integriert in die linke oder rechte
Herzkammer des Herzens in einem menschlichen Körper, und betriebsfähig mit
hoher Verlässlichkeit
durch Verhindern, dass Körperfluids,
wie z. B. Blut, nachteilig in das künstliche Herz eintreten.
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Herkömmliche künstliche Herzen sind vom Membrantyp,
Sacktyp, axial symmetrischen Typ, Zentrifugaltyp, Schubplattentyp
oder dergleichen. Jedes dieser herkömmlichen künstlichen Herzen liefert Blut
an Stelle des menschlichen Herzens oder durch Umgehen desselben.
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In letzter Zeit wurde ein künstliches
Zusatzherz entwickelt, das in einer Herzkammer eines menschlichen
Herzens integriert ist und bei dem das spitze Ende einer Düse durch
eine Aortaklappe oder dergleichen verläuft, so dass Blut von der Herzkammer
in eine Aorta durch die Düse
geliefert wird. Das künstliche
Herz ist so aufgebaut, dass es keine Funktion des menschlichen Herzens
unterdrückt,
wenn es im menschlichen Herz angeordnet ist, und liefert zusätzliches
Blut in die Aorta, wenn das Blut, das aus dem menschlichen Herz
aufgrund der Herzschläge gepumpt
wird, unzureichend ist. Das Blut wird nicht nur durch das künstliche
Herz, sondern auch vom pulsierenden menschlichen Herz aufgrund seiner Herzschläge geliefert.
Auch wenn der Betrieb des künstlichen
Herzens möglicherweise
stoppt, wird Blut aufgrund der Herzschläge vom menschlichen Herz geliefert.
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Selbstverständlich muss das Volumen des Teils
des künstlichen
Herzens, welches in eine Herzkammer des menschlichen Herzens eingesetzt
wird, kleiner sein als das Volumen des menschlichen Herzens, wenn
es am meisten kontrahiert ist. Ein solches künstliches Herz umfasst einen
Pumpenkörper
mit einem zylindrischen Axialfluss-Pumpenabschnitt, einen Düsenabschnitt,
der an seinem distalen Ende angeordnet ist, und einen Antriebsabschnitt,
der am proximalen Ende des Axialfluss-Pumpenabschnittes angeordnet
ist. Der Herzapex einer Herzkammer eines menschlichen Herzens wird
geschnitten und ein kurzer zylindrischer Herzapexring wird hierin
eingesetzt. Der Pumpenabschnitt und der Düsenabschnitt werden in die
Herzkammer durch den Herzapexring eingesetzt, und das distale Ende
des Düsenabschnitts
wird in eine Aorta durch die Aortaklappe oder dergleichen eingesetzt.
Der Antriebsabschnitt, welcher ein großes Volumen aufweist, wird
in einen Bereich des Thorax eingebaut, welcher sich außerhalb des
menschlichen Herzens befindet.
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Das künstliche Herz weist das folgende
Problem im Zusammenhang mit der Funktion einer Wellen-abdichtenden
Vorrichtung auf, die zwischen dem Pumpenabschnitt und dem Antriebsabschnitt
vorgesehen ist. Zusammen mit dem künstlichen Herz sind ein Motor
und andere Bauteile im Antriebsabschnitt untergebracht, und der
Rotor des Pumpenabschnitts wird über
eine Antriebswelle angetrieben, welche sich vom Antriebsabschnitt
zum Pumpenabschnitt erstreckt. Blut fließt mit einem Blutdruck durch
den Pumpenabschnitt. In diesem Zustand darf kein Blut in den Raum
in dem Antriebsabschnitt eintreten. Wenn Blut in den Raum, der im
Antriebsabschnitt definiert ist, eintritt, tritt eine Gerinnung
des Blutes auf und der Betrieb des Motors stoppt.
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Es ist notwendig, zwischen dem Antriebsabschnitt
und dem Pumpenabschnitt eine Dichtvorrichtung zum Abdichten der
Antriebswelle in einem flüssigkeitsdichten
Zustand vorzusehen, um zu verhindern, dass Blut in das Innere des
Antriebsabschnitts eintritt. Da jedoch das künstliche Herz in einen menschlichen Körper integriert
ist, muss das künstliche
Herz lange funktionsfähig
sein ohne Wartung.
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Mit der bisherigen Technik ist es
nicht einfach, eine Wellen-abdichtende
Vorrichtung vorzusehen, mit der eine perfekte Abdichtung über einen
langen Zeitraum erhalten bleibt.
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Um die oben beschriebenen Probleme
zu lösen,
haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung ein künstliches
Herz entwickelt, das mit einer verbesserten Dichtvorrichtung für die Antriebswelle
ausgestattet ist. Die Patentanmeldung Nr. 94105896.8 (EP-A-0 629
412), eingereicht am 15. April 1994 durch den Anmelder der vorliegenden
Patentanmeldung, offenbart ein solches künstliches Herz. Ein künstliches
Herz, das in der obigen Patentanmeldung offenbart ist, ist so konstruiert,
dass es in eine Herzkammer eines menschlichen Herzens eingesetzt
wird, mit einem zylindrischen Herzapexring, der im Herzapex des
menschlichen Herzens durch Schneiden des Herzapex integriert ist,
und einem Hauptkörper
des künstlichen
Herzens mit einem zylindrischen Axialfluss-Pumpenabschnitt, der
in die Herzkammer des menschlichen Herzens durch den Herzapexring
eingesetzt wird, einem Düsenabschnitt,
der sich nach außen
vom distalen Ende des Pumpenabschnitts durch die Aortaklappe des menschlichen
Herzens erstreckt und einem Antriebsabschnitt, der am proximalen
Ende des Pumpenabschnittes vorgesehen ist und außerhalb (oder extern) des menschlichen
Herzens angeordnet ist, um den Pumpenabschnitt über eine Antriebswelle anzutreiben.
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Zwischen dem Antriebsabschnitt und
dem Pumpenabschnitt ist eine Dichtvorrichtung angeordnet, um die
Antriebswelle in einem flüssigkeitsdichten Zustand
zu halten, um so zu verhindern, dass Blut in das Innere des Antriebsabschnitts
von dem Pumpenabschnitt eintritt. Die Dichtvorrichtung definiert
eine Dichtflüssigkeitskammer,
welche die Antriebswelle am Antriebs abschnitt umgibt, und eine Dichtflüssigkeit
ist in die Dichtflüssigkeitskammer
eingefüllt.
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Die Dichtflüssigkeit umfasst eine physiologische
Kochsalzlösung
oder einen Gerinnungshemmer wie Heparin, und die Dichtflüssigkeitskammer
ist in Verbindung mit einem Dichtflüssigkeitsbeutel aus einem flexiblen
Material, der mit der Dichtflüssigkeit
gefüllt
ist und im menschlichen Körper
integriert ist.
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Die Dichtvorrichtung ist mit einer Öldichtung aus
einem elastischen Material ausgestattet, welche nahe an der Außenumfangsfläche der
Antriebswelle aufgrund ihrer elastischen Verformung eingepasst ist und
einen Schmierfilm der Dichtflüssigkeit
zwischen der Umfangsfläche
der Antriebswelle und der Öldichtung
bildet.
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Der Pumpenabschnitt wird durch einen
Motor oder einer ähnlichen
Antriebseinheit angetrieben, welche in dem Antriebsabschnitt untergebracht
ist. Der Pumpenabschnitt saugt Blut von einer Herzkammer eines menschlichen
Herzens an und gibt es in eine Aorta von dem Düsenabschnitt des distalen Endes
des Pumpenabschnitts aus, wobei die Aortaklappe oder dergleichen
umgangen wird. Somit wird Blut der Aorta nicht nur durch die Herzschläge des menschlichen
Herzens zugeführt,
sondern auch mittels des künstlichen
Herzens. Das künstliche
Herz ergänzt
die unzureichende Menge an Blut, welche nicht vom menschlichen Herz
geliefert wird, wodurch sichergestellt wird, dass die notwendige
Menge an Blut geliefert wird. Das Volumen des Pumpenabschnitts ist
kleiner als das Volumen der Herzkammer des menschlichen Herzens,
wenn es am meisten kontrahiert ist, so dass die natürlichen
Herzschläge
des menschlichen Herzens nicht eingeschränkt werden.
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Die Dichtvorrichtung verhindert,
dass Blut in den Antriebsabschnitt von dem Pumpenabschnitt eintritt.
In diesem Fall definiert die Dichtvorrichtung eine Dichtflüssigkeitskammer
am Antriebsabschnitt, und eine Dichtflüssigkeit wie eine physiologische Kochsalzlösung ist
in die Dichtflüssigkeitskammer eingefüllt. Die
Abdichtung und Schmierung der Dichtvorrichtung werden durch die
Dichtflüssigkeit
sichergestellt, und es wird sicher verhindert, dass Blut in das
Innere des Antriebsabschnitts von der Dichtvorrichtung eintritt.
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Auch wenn sich die Dichtvorrichtung
verschlechtert und Blut in die Vorrichtung eintritt, wird das Blut,
das in die Vorrichtung eingetreten ist, mit der Dichtflüssigkeit
vermischt. Somit gerinnt das Blut nicht und behindert nicht den
problemlosen Betrieb des künstlichen
Herzens.
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Die Dichtvorrichtung ist mit einer Öldichtung versehen,
welche einen Schmierfilm aus der betroffenen Flüssigkeit zwischen der Öldichtung
und der Außenumfangsfläche der
Antriebswelle bildet, und welche elastisch nahe der Außenumfangsfläche der
Antriebswelle eingepasst ist, um ein Eintreten von Blut sicher zu
verhindern, so dass die Öldichtung
nicht verschleißt
und eine lange Lebensdauer hat. Die Öldichtung kann so ausgelegt
sein, dass der Schmierfilm, der zwischen der Öldichtung und der Außenumfangsfläche der
Antriebswelle gebildet ist, das Blut nur in einer Richtung hin zum
Pumpenabschnitt liefert. Dieser Aufbau verhindert, dass Blut in
das Innere des Antriebsabschnitts eintritt.
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Die Dichtflüssigkeitskammer ist in Verbindung
mit dem Dichtflüssigkeitsbeutel,
der in den menschlichen Thorax oder dergleichen eingebettet ist.
Eine Dichtflüssigkeit
wird von dem Dichtflüssigkeitsbeutel
ergänzt
und kann somit für
einen langen Zeitraum der Dichtflüssigkeitskammer zugeführt werden.
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Die Antriebswelle verwendet ein dynamisches
Druckdichtlager aus einem keramischen Material, das in der Dichtflüssigkeit
funktioniert. Eine Beschichtung ist zwischen den gleitenden Oberflächen aufgrund
des dynamischen Drucks der Dichtflüssigkeit ausgebildet, wodurch
der Drehwiderstand des Lagers verringert wird und sein Verschleiß verhindert,
was zu einer hohen Verlässlichkeit
führt.
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Wenn die Antriebswelle gedreht wird,
erzeugt das dynamische Druckdichtlager dynamischen Druck. Der dynamische
Druck liefert eine Flüssigkeitsdichtung
zwischen der Dichtflüssigkeitskammer und
dem Antriebsabschnitt. Es wird somit verhindert, dass Dichtflüssigkeit
von der Dichtflüssigkeitskammer
in den Antriebsabschnitt fließt.
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Das dynamische Druckdichtlager, das
am distalen Endbereich der Antriebswelle montiert ist, liefert die
Dichtflüssigkeit
zur Öldichtung.
Somit zirkuliert die Dichtflüssigkeit
in dem künstlichen
Herz, wodurch verhindert wird, dass sich Fremdkörper ablagern.
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Auf der anderen Seite lässt die
oben beschriebene Dichtvorrichtung eines künstlichen Herzens Raum für Verbesserungen,
um die Belastung seitens des Patienten, der ein solches künstliches Herz
trägt,
zu erleichtern. Genauer gesagt, da das künstliche Herz im eigenen Herzen
des Patienten integriert ist und dort zur Anwendung verbleibt, muss die
Brust des Patienten geöffnet
werden und das künstliche
Herz muss entnommen werden zur Wartung oder zum Austausch, was dem
Patienten eine hohe Belastung auferlegt. Somit ist es notwendig, dass
das künstliche
Herz verlässlich
arbeitet für
einen langen Zeitraum ohne Wartung.
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Während
die oben beschriebene Dichtvorrichtung eine Öldichtung umfasst, die im Hinblick
auf die Dichtwirkung zufriedenstel lend arbeitet, kann diese noch
verbessert werden in den folgenden Aspekten.
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Als erstes, die Haltbarkeit des Materials,
das in der Dichtvorrichtung verwendet wird. Die Öldichtung wird üblicherweise
aus einem elastischen Material wie z. B. synthetischer Kautschuk
hergestellt. Natürlich
gibt es eine Anzahl von elastischen Materialien, die eine ausreichende
Haltbarkeit aufweisen. Im Falle des synthetischen Kautschuk jedoch
wird der Zeitraum, der garantiert wird für die anfänglichen physikalischen Eigenschaften
des synthetischen Kautschuks, normalerweise vom Lieferanten jedes Produktes
festgelegt, beginnend mit dem Aushärtetag des Produkts.
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Das bedeutet, dass das künstliche
Herz, das eine Öldichtung
des oben beschriebenen Typs für seine
Dichtvorrichtung umfasst, und in einen Patienten eingesetzt ist,
aus dem Patienten herausgenommen werden muss durch Aufschneiden
seiner oder ihrer Brust, bevor der Garantiezeitraum abläuft. Deshalb
sollte ein Material mit einer solch begrenzten Garantiezeit vorzugsweise
nicht für
die Dichtvorrichtung eines künstlichen
Herzens verwendet werden.
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Zweitens sollte der Zeitraum bis
zur nächsten
Zufuhr an Dichtflüssigkeit
zu einem integrierten künstlichen
Herz so lange wie möglich
sein. Der Patient muss ins Krankenhaus und den Arzt aufsuchen, der
die Operation zum Zuführen
der Dichtflüssigkeit ausführt, um
jede mögliche
Verunreinigung der in dem Beutel des Patienten enthaltenen Dichtflüssigkeit
durch Mikroben zu verhindern. Ein solcher Termin seitens des Patienten
wäre besonders
belastend, wenn der Dichtflüssigkeitsbeutel
im Patienten integriert ist. Somit sollte der Zeitraum bis zur nächsten Zufuhr
der Dichtflüssigkeit
so lange wie möglich sein,
obwohl dieser Zeitraum verlängert
werden kann durch Her absetzen der Verbrauchsgeschwindigkeit der
Dichtflüssigkeit
durch den Patienten.
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Wenn eine Öldichtung verwendet wird wie oben
beschrieben, kann die Verbrauchsgeschwindigkeit der Dichtflüssigkeit
nach einer langen Anwendung steigen. Ein dünner Film aus Dichtflüssigkeit wird
normalerweise zwischen der Öldichtung
und der Dichtoberfläche
der Antriebswelle gebildet, um ihre Schmier- und Dichtwirkung zu
erhalten. Jedoch kann etwas Protein im Blut in den dünnen Film
durch Diffusion eintreten und kann gerinnen durch die Wärme, die
durch die Reibung zwischen der Öldichtung
und der Dichtoberfläche
erzeugt wird. Während
das geronnene Protein die Form eines Granulats annimmt und meist
mit der zugeführten
Dichtflüssigkeit
aus der Dichtvorrichtung herausgeschwemmt wird und sich schließlich im
Blut auflöst,
kann ein Teil des Granulats aus geronnenem Protein an der Oberfläche der Öldichtung
anhaften. Nun, da der Lippenabschnitt der Öldichtung wahrscheinlich durch
geringe Krafteinwirkung vergrößert wird,
kann sich Granulat aus geronnenem Protein leicht dort ablagern,
um den Spalt zwischen der Öldichtung
und der Dichtoberfläche
der Antriebswelle zu vergrößern und
erhöht
deshalb die Fließrate
der Dichtflüssigkeit,
die durch den Spalt fließt.
Das Nettoergebnis wird sein, dass die Zeit bis zur nächsten Zufuhr
von Dichtflüssigkeit
verkürzt
ist, was den Patienten mehr belastet.
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Als Drittes muss die Verlässlichkeit
der Dichtvorrichtung verbessert werden. Ein künstliches Herz vom Typ unter
Betrachtung und insbesondere die Funktionsweise der Dichtvorrichtung
kann nur indirekt untersucht werden durch Prüfen des verbrauchten Volumens
und dem Niveau der Verunreinigung der Dichtflüssigkeit. Wenn herausgefunden
wird, dass unerwarteterweise zu viel Dichtflüssigkeit verbraucht wurde und/oder
dass die Dichtflüssigkeit
verunreinigt wurde, auch im geringen Ausmaß, kann es sein, dass ein Austausch
des künstlichen
Herzens aus Sicher heitsgründen
in Erwägung
gezogen wird. Dies erhöht
wiederum die Belastung seitens des Patienten.
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Die WO 85/01436 offenbart eine Blutpumpe mit
einem Rotor und einem Stator, die zusammenarbeiten, um einen Blutstrom
zur Pumpe zu fördern. Wie
in 5 gezeigt, ist eine
Antriebswelle vorgesehen. Der Rotor ist in Bezug auf den Stator
durch ein Paar von kugelförmigen
Lagern positioniert.
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Die WO 89/04644 offenbart eine intravaskuläre Miniaturblutpumpe
mit Hochgeschwindigkeit gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Im Hinblick auf die oben erwähnten Umstande
ist es deshalb ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung, ein künstliches
Herz mit einer Dichtvorrichtung vorzusehen, die aus einem Material
hergestellt ist, das eine praktisch endlose Lebensdauer aufweist,
damit das künstliche
Herz für
einen verlängerten
Zeitraum nicht gewartet werden muss. Ein zweites Ziel der Erfindung
ist es, ein künstliches
Herz mit einer Dichtvorrichtung vorzusehen, welche gegen Verschlechterung
ihrer Dichtleistung aufgrund einer Ablagerung von geronnenem Protein
geschützt
ist. Ein drittes Ziel der Erfindung ist es, ein künstliches Herz
mit einer verbesserten Verlässlichkeit
vorzusehen.
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Diese Ziele werden erreicht durch
ein künstliches
Organ gemäß Anspruch
1. Die Unteransprüche
enthalten bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
werden die obigen Ziele und andere Ziele der Erfindung erreicht
durch Vorsehen eines künstlichen
Herzens mit einer Dichtvorrichtung für die Antriebswelle des künstlichen
Herzens, welche eine mechanische Dichtung beinhaltet. Die mechanische
Dichtung umfasst einen Ventilsitzring auf der feststehenden Seite und
einen Folgering auf der Drehseite, wobei die Enden des Sitzrings
und des Folgerings in engem Kontakt zueinander sind, um so frei
zu drehen, und sie enthält
ebenfalls eine Druckvorrichtung, um den Folgering bei einem bestimmten
Druck gegen einen Sitzring zu drücken.
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Das künstliche Herz gemäß der Erfindung umfasst
ebenfalls eine Dichtflüssigkeitskammer,
welche die Antriebswelle umgibt und zwischen der mechanischen Dichtung
und dem Antriebsabschnitt angeordnet ist, wobei die Dichtflüssigkeitskammer
mit einer Dichtflüssigkeit
gefüllt
ist. Ein künstliches
Herz gemäß der Erfindung
umfasst zusätzlich
eine Pumpeneinrichtung zum Zuführen
der Dichtflüssigkeit
von der Dichtflüssigkeitskammer
zur mechanischen Dichtung.
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Ein künstliches Herz gemäß der Erfindung und
mit dem oben beschriebenen Aufbau umfasst keine Öldichtung und andere Bauteile
aus synthetischem Kautschuk in der Dichtvorrichtung, welche die Lebensdauer
des künstlichen
Herzens einschränken, so
dass das künstliche
Herz praktisch nicht gewartet werden muss für einen verlängerten
Zeitraum.
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In der mechanischen Dichtung sind
die Enden des Ventilsitzrings und des Folgerings in engem Kontakt
zueinander, um so frei zu drehen und eine Dichtoberfläche zu bilden.
Somit wird ein dünner
Film aus Dichtflüssigkeit
zwischen den Dichtoberflächen gebildet,
um eine Schmier- und Dichtwirkung zu erzeugen. Mit dieser Anordnung
werden alle Fremdkörper,
die zwischen den Dichtoberflächen
vorhanden sein können,
einer Zentrifugalkraft unterworfen, wenn sich der Folgering dreht.
Mit anderen Worten, wenn Protein und andere Substanzen in den Spalt zwischen
den Dichtoberflächen
eindringen und gerinnen, so dass ein Granulat daraus entsteht, werden sie
durch die erzeugte Zentrifugalkraft aus der mechanischen Dichtung
herausgeschwemmt und im Blut, das durch das Herz fließt, aufgelöst.
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Da das Granulat aus geronnenem Protein
einen sehr kleinen Durchmesser hat und gleichzeitig nur eine sehr
geringe Menge vorhanden ist, würden sie
den Träger
nicht nachteilig beeinträchtigen,
wenn sie im Blut aufgelöst
werden.
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Bei der obigen mechanischen Dichtung
sind die Gleitoberflächen
des Ventilsitzrings und des Folgerings poliert und in engem Kontakt
zueinander gehalten und der Folgering wird unter hohem Druck gegen
den Ventilsitzring gedrückt,
um jede Möglichkeit einer
Haftung von geronnenem Proteingranulat an den Gleitoberflächen auszuschließen und
deshalb würde
sich der Spalt, wenn überhaupt
vorhanden, zwischen den Gleitoberflächen nicht verbreitern durch
anhaftende geronnene Proteingranulate. Somit würde die Verbrauchsgeschwindigkeit
der Dichtflüssigkeit
mit der Zeit nicht steigen und der Zeitraum zwischen zwei nacheinander
folgenden Zulieferungen von Dichtflüssigkeit würde sich nicht verkürzen und
die Belastung seitens des Patienten vergrößern.
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Zusätzlich, da die Dichtvorrichtung
eines künstlichen
Herzens gemäß der Erfindung
im Wesentlichen keinen synthetischen Kautschuk enthält, um die
Verlässlichkeit
in Bezug auf Abrieb und Verschleiß zu verbessern, so dass das
künstliche
Herz eine praktisch endlose Lebensdauer aufweist, zum Nutzen des
Patienten.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Erfindung werden die Antriebswelle, das Lagerrohr der Antriebswelle,
der Ventilsitzring und andere verwandte Bauteile aus einem keramischen
Material hergestellt, das sowohl chemisch als auch von den Abmessungen
her stabil ist und höchst
widerstandsfähig
gegen Abrieb ist. Dies macht das künstliche Herz noch zuverlässiger und
verlängert
seine Lebensdauer.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung sind die Antriebswelle und der Lagerabschnitt einstückig ausgebildet
und der Lagerabschnitt ist gleitfähig in Eingriff mit der Innenumfangsfläche des
Lagerrohrs, um die Antriebswelle zu lagern. Eine dynamischen Druck
erzeugende Nut ist auf der Außenumfangsfläche des
Lagerabschnitts ausgebildet, so dass Dichtflüssigkeit in den Spalt zwischen
der Außenumfangsfläche des
Lagerabschnitts und der Innenumfangsfläche des Lagerrohrs eingeführt wird,
um eine Schmierung zwischen diesen sicherzustellen. Die dynamischen
Druck erzeugende Nut ist asymmetrisch in Bezug auf die Axialrichtung der
Antriebswelle, so dass sie als Pumpe zum Zuführen von Dichtflüssigkeit
axial bis zur mechanischen Dichtung mit einer sehr niedrigen Geschwindigkeit funktioniert.
Somit ist der gesamte Aufbau des künstlichen Herzens sehr einfach
und somit verlässlich.
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Diese Erfindung wird besser verstanden
werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang
mit den beigefügten
Zeichnungen, in denen:
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1 eine
Querschnittsansicht eines künstlichen
Herzens eines ersten Ausführungsbeispiels dieser
Erfindung ist, vorgesehen in der linken Herzkammer eines menschlichen
Herzens;
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2 eine
längsseitige
Querschnittsansicht eines künstlichen
Herzens des Ausführungsbeispiels aus 1 ist;
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3 eine
längsseitige
Querschnittsansicht eines Lagerrohrs in dem Ausführungsbeispiel der 1 ist;
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4 eine
Seitenansicht der Antriebswelle der 1 ist;
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5 eine
längsseitige
Querschnittsansicht eines künstlichen
Herzens eines zweiten Ausführungsbeispiels
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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6 eine
längsseitige
Querschnittsansicht der mechanischen Dichtvorrichtung aus 5 ist; und
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7 eine
längsseitige
Querschnittsansicht eines künstlichen
Herzens eines dritten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung ist.
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Die Ausführungsbeispiele dieser Erfindung werden
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
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Ein erstes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung
ist in 1 bis 4 gezeigt. 1 zeigt ein künstliches Herz dieser Erfindung
in einem Zustand, in dem es in der linken Herzkammer B eines Herzens
A eines Patienten integriert ist (nachfolgend als das „menschliche
Herz" bezeichnet).
Ein Herzapex, ein linker Vorhof, ein Mitralklappe, eine Aortaklappe
und eine Aorta sind jeweils mit C, D, E, F, und G bezeichnet.
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Das künstliche Herz 1 umfasst
einen Herzventilring 2 und den Hauptkörper 3 des künstlichen Herzens.
Der Herzventilring 2 ist ein kurzes zylindrisches Teil
mit einem Flansch und ist im menschlichen Herz A durch den Herzapex
C des menschlichen Herzens A eingesetzt, nachdem der Herzapex C
geschnitten wurde. Der Hauptkörper 3 des
künstlichen Herzens 1 umfasst
einem Pumpenabschnitt 104, einen Düsenabschnitt 122,
der am distalen Ende des Pumpenabschnitts 104 vorgesehen
ist, und einen Antriebsabschnitt 105, der am proximalen
Ende des Pumpenabschnitts 104 vorgesehen ist. Der Pumpenabschnitt 104 und
der Düsenabschnitt 122 werden
in die linke Herzkammer B durch den Herzapexring 2 eingesetzt,
und der Düsenabschnitt 122 wird
ferner in die Aorta G durch den Zentralbereich der Aortaklappe F
eingesetzt. Flüssigkeitsdichtigkeit
ist sichergestellt zwischen dem Herzapexring 2 und dem
Hauptkörper 3 mittels
einer einfachen Dichtvorrichtung, z. B. einem Dichtelement 8.
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Der Pumpenabschnitt 104 ist
ein relativ kleines zylindrisches Teil und hat ein kleineres Volumen als
das Volumen der linken Herzkammer B, wenn es am meisten kontrahiert
ist, um die natürlichen
Schläge
des menschlichen Herzens A nicht zu verhindern. In dem Pumpenabschnitt 104 ist
eine kleine Axialflusspumpe untergebracht, welche von einem Motor angetrieben
wird, der in dem Antriebsabschnitt 105 vorgesehen ist.
Der Pumpenabschnitt 104 saugt Blut von der linken Herzkammer
B an einem Saugdurchgang, der in der Außenumfangsfläche des
Abschnitts 104 gebildet ist, und gibt das Blut vom distalen
Ende des Düsenabschnitts 122 in
die Aorta G ab, wobei die Aortaklappe F umgangen wird.
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Der Düsenabschnitt 122,
der durch den Zentralbereich der Aortaklappe F verläuft, ist
aus weichem Kunstharzmaterial gebildet, so dass es die Funktion
der Aortaklappe F nicht unterdrückt
und die Aortaklappe F nicht verletzt.
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Der Antriebsabschnitt 105 ist
in einem Bereich der Thoraxaußenseite
des menschlichen Herzens A integriert. In dem Antriebsabschnitt 105 sind ein
Motor und andere Teile wie z. B. elektrische Zellen und elektronische
Steuerbauteile, falls die notwendig sind, vorgesehen. Der Antriebsabschnitt 105 ist
mittels elektrischer Drähte 9 mit
einer Nicht-Kontakt-Elektrode 10 verbunden, die in einem
Bereich des menschlichen Körpers
nahe seiner Haut H integriert ist. Eine nötige elektrische Leistung wird
von einer externen Stromquelle (nicht gezeigt) zum Antriebsabschnitt 105 über die
Elektrode 10 zugeführt.
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Im Antriebsabschnitt 105 ist
ein Motor 106 vorgesehen. Der Motor 106 ist ein
Spaltrohrmotor, bei dem ein Rotor in einem mit einer Flüssigkeit
gefüllten
Gehäuse
untergebracht ist. Das Bezugszeichen 107 zeigt eine Statorwicklung
und 108 einen Rotor. Der Abstand zwischen dem Rotor 108 und dem
Gehäuse,
oder ein Luftspalt 109 ist so ausgelegt, dass eine Dichtflüssigkeit
zirkulieren kann.
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Im Antriebsabschnitt 105 gibt
es einen Dichtflüssigkeitseinlass 110 und
einen Dichtflüssigkeitsauslass 111.
Diese sind über
flexible Zirkulationsrohre 114, 115 jeweils mit
einem Dichtflüssigkeitsbeutel 112 verbunden.
Dann zirkuliert die Dichtflüssigkeit zwischen
dem Dichtflüssigkeitsbeutel 112 und
dem Inneren des künstlichen
Herzens. Im Dichtflüssigkeitsbeutel 112 ist
ein Filter vorgesehen, welcher Fremdmaterial, das in die zirkulierende
Dichtflüssigkeit
gemischt ist, entfernt.
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Der Pumpenabschnitt 104 enthält einen dünnwandigen
zylindrischen Rohrabschnitt 120 und einen Gehäuseabschnitt 121,
der am spitzen Bereich des Rohrabschnitts ausgebildet ist. Im Gehäuseabschnitt 121 ist
ein Pumpenrotor bestehend aus einem Rotorwulst 123 und
einer Vielzahl von Rotorblättern 124,
vorgesehen auf dem Wulst, um vom Umfang des Wulstes hervorzustehen,
untergebracht. Der Pumpenrotor wird vom Motor 106 gedreht.
Das Bezugszeichen 128 zeigt einen Rotorstreuer, der für eine Begradigung
des Flusses sorgt. Im Gehäuseabschnitt 121 ist
auch eine Vielzahl von Statorschaufeln 125 vorgesehen,
und eine Vielzahl von vorderen Statorschaufeln, die auch als Stütze für den Gehäuseabschnitt 121 dienen.
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Auf der Endseite der Basis des Gehäuseabschnitts 121 ist
ein Fluideinlass 127 vorgesehen, durch welchen das Blut
in die linke Herzkammer des Herzens gesaugt wird. Das Blut wird
vom distalen Ende eines Düsenabschnitts 122 ausgegeben.
Der Düsenabschnitt 122 ist
in die Aorta durch die Aortaklappe des Herzens eingesetzt.
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Die Anzahl der Statorschaufeln 125, 126 und die
der Rotorblätter 124 wird
auf Werte festgelegt, die keinen gemeinsamen Teiler oder ganzzahlige
Vielfache des gemeinsamen Teilers enthalten, das heißt auf Primfaktoren
in Bezug auf einander, wodurch die Resonanz des Pulsierens des Blutes
durch die Rotation der Rotorblätter 124 verhindert
wird.
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Als nächstes wird die Antriebswelle
des künstlichen
Herzens und ihre Dichtvorrichtung im vorliegenden Ausführungsbeispiel
beschrieben. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 130 eine Antriebswelle.
Der Endbereich der Basis der Antriebswelle 130 ist mit
dem Rotor 108 des Motors 106 verbunden. Der spitze
Endbereich der Welle ist einstückig
mit dem Rotorwulst 123 des Pumpenrotors verbunden, welcher über die
Antriebswelle 130 angetrieben wird. Im Rohrabschnitt 120 des
Pumpenabschnitts 104 ist ein zylindrisches Lagerrohr 131 untergebracht.
Die Antriebswelle 130 wird in das Lagerrohr 131 eingesetzt.
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Am spitzen Bereich des Lagerrohrs 131 ist eine
mechanische Dichtvorrichtung 132, die als eine Dichtvorrichtung
wirkt, vorgesehen. Die mechanische Dichtvorrichtung 132 verhindert,
dass das Blut in der linken Herzkammer des Herzens in das Innere des
künstlichen
Herzens eintritt.
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Der Aufbau der mechanischen Dichtvorrichtung 132 wird
unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 beschrieben. Am spitzen
Bereich des Lagerrohrs 131 ist ein flanschartiger Ventilsitzring 133 auf
der feststehenden Seite ausgebildet. Das Ende des Ventilsitzrings 133 ist
genau so gearbeitet, dass eine glatte Oberfläche senkrecht zur Drehachse
der Drehwelle 130 vorhanden ist und es eine Dichtoberfläche bildet. Ein
Folgering 134 auf der Drehseite ist in engem Kontakt mit
der Dichtoberfläche
des Ventilsitzrings 133, um so frei zu drehen, wodurch
die Dichtwirkung erhalten bleibt. Der Folgering 134 hat
eine Scheibenform und ist einstückig
am spitzen Bereich der Antriebswelle
130 vorgesehen, so
dass er genau senkrecht zur Drehachse der Antriebswelle ist.
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Weiterhin sind am Endbereich der
Basis und am spitzen Bereich der Antriebswelle 130 Lagerabschnitte 135 bzw. 136 einstückig ausgebildet.
Diese Lagerabschnitte 135, 136 sind zylindrisch
und werden von der Innenfläche
des Lagerrohrs 131 gelagert, so dass sie frei drehen. Die
Außenfläche dieser Lagerabschnitte 135, 136 und
die Innenfläche
des Lagerrohrs 131 sind genau gearbeitet. Diese Lagerabschnitte 135, 136 und
das Lagerrohr 131 lagern die Antriebswelle 130 genau,
so dass diese frei dreht.
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Wie in 4 gezeigt,
sind spiralförmige
flache Dynamikdrucknuten 140 in der Außenfläche dieser Lagerabschnitte 135, 136 ausgebildet.
Diese Dynamikdrucknuten 140 führen die Dichtflüssigkeit
in den Zwischenraum zwischen der Außenfläche dieser Lagerbereiche 135, 136 und
der Innenfläche
des Lagerrohrs 131 zu, wenn die Antriebswelle 130 dreht, wodurch
die Schmierung zwischen diesen sichergestellt wird, und ermöglicht der
Dichtflüssigkeit,
in Richtung des spitzen Bereichs mit einer bestimmten Geschwindigkeit
zu fließen.
Deshalb stellen diese Lagerabschnitte 135, 136 und
das Lagerrohr 131 ein Einweg-Dynamikdrucklager dar, das
sowohl als ein Lager zum Lagern der Antriebswelle 130 als
auch als eine Pumpe zum Zuführen
der Dichtflüssigkeit
funktioniert.
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Weiterhin ist die Antriebswelle 130 nicht
beschränkt
in der Richtung der Achse in Bezug auf das Lagerrohr 131,
sondern kann sich frei in der Achsrichtung bewegen. Im Antriebsabschnitt 105 ist
ein ringförmiger
Dauermagnet 145 auf der feststehenden Seite des Gehäuses des
Antriebsabschnitts vorgesehen. Ein ringförmiger Dauermagnet 146 ist
ebenfalls auf dem Rotor 108 des Motors 106 vorgesehen,
d. h. auf der Seite der Antriebswelle 130. Diese Dauermagneten 145, 146 sind
einander zugewandt mit einem festgelegten Abstand zwischen ihnen.
Die Polarität dieser
Dauermagneten 145, 146 ist so festgelegt, das sie
einander in der Achsrichtung abstoßen können. Die magnetische Abstoßung dieser
Dauermagneten 145, 146 setzt die Antriebswelle 130 in
Bewegung, so dass die Welle sich in Richtung des Basisendes bewegen
kann und der Folgering 134 auf der Antriebswelle 130 gegen
den Ventilsitzring 133 gedrückt wird, wodurch die Dichtwirkung
der mechanischen Dichtvorrichtung 132 beibehalten wird.
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Der Zwischenraum zwischen dem Lagerrohr 131 und
der Antriebswelle 130 ist so ausgelegt, dass er Dichtflüssigkeitskammern 137, 138 bildet,
durch welche die Dichtflüssigkeit
zirkuliert. Die Dichtflüssigkeitskammer 138 ist
von der Außenseite
isoliert, d. h. dem Blutdurchgang in der linken Herzkammer des Herzens,
durch die mechanische Dichtvorrichtung 132, wodurch die
Dichtwirkung beibehalten wird.
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Im Außenbereich des Rohrabschnitts 120 des
Pumpenabschnitts 104 ist ein Zirkulationsdurchgang 142 gebildet.
Der spitze Bereich des Zirkulationsdurchgangs 142 ist mit
der Dichtflüssigkeitskammer 138 verbunden
und sein Basisendbereich ist mit dem Dichtflüssigkeitsauslass 111 verbunden.
Deshalb fließt
die Dichtflüssigkeit
vom Dichtflüssigkeitsbeutel 112 durch
das Zirkulationsrohr 114 und den Dichtflüssigkeitseinlass 110 in
den Luftspalt 109 des Motors 106. Dann wird, durch
die Pumpenfunktion des Einweg-Dynamikdrucklagers bestehend aus den Lagerabschnitten 135, 136 und
dem Lagerrohr 131, die Dichtflüssigkeit durch die Dichtflüssigkeitskammern 137, 138 in
Richtung der Rückseite
der mechanischen Dichtvorrichtung 132 mit einem bestimmten Druck
geleitet. Die der Dichtflüssigkeitskammer 138 zugeführte Dichtflüssigkeit
kehrt über
den Zirkulationsdurchgang 142, den Dichtflüssigkeitsauslass 111, das
Zirkulationsrohr 115 und den Filter 113 zum Dichtflüssigkeitsbeutel 112 zurück und zirkuliert
auf diesem Pfad.
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Die Funktionsweise und der Vorteil
des ersten, oben beschriebenen Ausführungsbeispiels sind wie folgt.
Als erstes wird mit den Einweg-Dynamikdrucklagern 135, 136 die
Dichtflüssigkeit
der Dichtflüssigkeitskammer 138 mit
einem bestimmten Druck zugeführt.
Die Dichtflüssigkeit
bildet einen dünnen Film
mit einer Dicke von 0,5 bis 1,0 μm
zwischen dem Ventilsitzring 133 der mechanischen Dichtvorrichtung 132 und
der Dichtoberfläche
des Folgerings 134. Der dünne Film bewirkt eine Schmierung
und Abdichtung zwischen dem Ventilsitzring und dem Folgering. Dies verhindert,
dass Blut in die Dichtflüssigkeitskammer 138 oder
ins Innere des künstlichen
Herzens eintritt.
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Wenn das künstliche Herz tatsächlich verwendet
wird, kann Protein im Blut, wenn auch nur wenig, eintreten aufgrund
der Diffusion. Das eingetrete Protein gerinnt durch die Erwärmung aufgrund
der Gleitreibung zwischen dem Ventilsitzring und dem Folgering,
die relativ in Bezug aufeinander drehen. Teilchen des geronnenen
Proteins werden nach außen
ausgeschieden unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft des sich drehenden
Folgerings 134, und werden durch das Blut, dass außerhalb
der mechanischen Dichtvorrichtung fließt, weggeschwemmt. Die Teilchen
des geronnenen Proteins sind so klein, das sie keine nachteilige
Wirkung auf den menschlichen Körper
haben, auch wenn sie sich im Blut auflösen.
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Obwohl das geronnene Protein an den
inneren Umfangskantenbereichen des Ventilsitzrings 133 und
dem Folgering anhaften können,
werden solche Proteinteilchen durch die Dichtflüssigkeit, die innerhalb der
mechanischen Dichtvorrichtung 134 oder innerhalb der Dichtflüssigkeitskammer 138 zirkuliert, weggeschwemmt.
Diese Proteinteilchen werden vom Filter 113 in dem Dichtflüssigkeitsbeutel 112 abgefangen,
so dass die Dichtflüssigkeit
niemals verunreinigt wird.
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Das erste Ausführungsbeispiel, das die mechanische
Dichtvorrichtung als Dichtvorrichtung verwendet, hat die folgenden
Vorteile, verglichen mit dem bisherigen künstlichen Herz, das eine Öldichtung
als Dichtvorrichtung verwendet.
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Obwohl eine Öldichtung einen einfachen Aufbau
hat und ausgezeichnet in engem Kontakt mit der Antriebswelle bleibt,
wenn Protein im Blut sich zwischen der Öldichtung und der Umfangsoberfläche der
Antriebswelle ausbreitet und dort gerinnt, wird das geronnene Protein
nicht durch die Zentrifugalkraft ausgeschieden, wie oben beschrieben,
da die Öldichtung
in Kontakt mit der Umfangsoberfläche
der Antriebswelle ist. Außerdem
dehnt sich der Innendurchmesser der Öldichtung leicht aus, wodurch
der Zwischenraum zwischen der Umfangsoberfläche der Antriebswelle und der Öldichtung
vergrößert wird, wenn
sich das geronnene Protein zwischen der Umfangsoberfläche der
Antriebswelle und der Öldichtung
ablagert, da die Öldichtung
eine hohe Flexibilität aufweist.
Die Vergrößerung des
Zwischenraums erhöht
die Flussrate der Dichtflüssigkeit,
die außerhalb durch
den Zwischenraum fließt.
Der Fluss der Dichtflüssigkeit
schwemmt das geronnene Protein in das Blut, was zu einer Erhöhung der
Menge an Dichtflüssigkeit
führt,
die außerhalb
fließt,
oder den Verbrauch der Dichtflüssigkeit.
Dies macht es erforderlich, dass Dichtflüssigkeit oft dem Dichtflüssigkeitsbeutel
zugeführt
wird, was den Patienten stärker
belastet.
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Im Gegensatz dazu scheidet mit der
mechanischen Dichtvorrichtung die Zentrifugalkraft das geronnene
Protein aus, wie vorher beschrieben, so dass der Zwischenraum zwischen
dem Ventilsitzring und dem Folgering ständig eng gehalten werden kann.
Deshalb ist der Fluss der Dichtflüssigkeit, die außerhalb
fließt,
kleiner und folglich ist die Häufigkeit der
Zufuhr von Dichtflüssigkeit
geringer, was die Belastung des Patienten verringert.
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Außerdem kühlt die wie oben beschrieben zirkulierende
Dichtflüssigkeit
die mechanische Dichtvorrichtung 132, wodurch wirksam verhindert
wird, dass ein Teil der Vorrichtung lokal erwärmt wird auf hohe Temperaturen
aufgrund der Gleitreibung. Dies verhindert, dass Blutzellen aufgrund
einer Berührung des
Blutes mit Bereichen mit hoher Temperatur zerstört werden.
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Zusätzlich weist eine solche mechanische Dichtung
eine längere
Haltbarkeit als die Öldichtung auf,
da der Ventilsitzring und der Folgering aus keramischen Material
oder Metall hergestellt sind.
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Im obigen Ausführungsbeispiel sind das Lagerrohr 131 und
die Antriebswelle 130, welche die mechanische Dichtvorrichtung
darstellen, aus feinem keramischen Material gebildet, und der Folgering 134 ist
aus Karbongraphit hergestellt, und sie sind präzisionsgeschliffen. Das oben
beschriebene keramische Material ist chemisch stabil und hat eine
bessere Abmessungsstabilität.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind das Lagerrohr 131 und der Ventilsitzring 133 sowie
die Antriebswelle 130 und die Lagerabschnitte 135, 136 einstückig ausgebildet,
so dass die Abmessungsgenauigkeit ihres Zusammenbaus oder der mechanischen
Dichtvorrichtung hoch ist. Folglich ist die Genauigkeit der Positionsbeziehung,
wie die senkrechte oder konzentrische Lage des Ventilsitzrings 133 und
des Folgerings 134 mit Bezug auf die Drehachse hoch, was
eine hohe Zuverlässigkeit
garantiert. Da der Folgering 134 aus Karbongraphit gebildet
ist, passt er gut mit dem Ventilsitzring 133 zusammen.
Zusätzlich
hat Karbongraphit selbstschmierende Eigenschaften, der Reibungskoeffizient
ist niedrig.
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Die Materialien für diese Elemente sind nicht auf
das, was oben beschrieben wurde, beschränkt, sondern können auch
passende Kombinationen auf verschiedenen Arten von keramischem,
Karbongraphit- oder Verbundmaterial, Metall und anderes sein.
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Im ersten Ausführungsbeispiel wird der Folgering 134 gegen
den Ventilsitzring 133 in der mechanischen Dichtvorrichtung 132 mittels
magnetischer Abstoßung
der Dauermagneten 145, 146 gedrückt, was
zu einem einfacheren Aufbau und höhere Verlässlichkeit führt. Der
Drängdruck
kann auch aus der Anziehung zwischen den Dauermagneten stammen.
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5 und 6 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Das zweite Ausführungsbeispiel ist das gleiche
wie das erste Ausführungsbeispiel,
mit Ausnahme eines Teils der mechanischen Dichtvorrichtung und des
Zirkulationspfades der Dichtflüssigkeit.
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Insbesondere sind im vorliegenden
Ausführungsbeispiel
eine Antriebswelle 230 und Lagerelemente 235, 236 als
getrennte Elemente gebildet. Das Lagerelement 235 auf der
Seite des Basisendes wird von einer Lagermuffe 240 gelagert,
und das Lagerelement 236 auf der Spitzendseite wird von
einem kurzen Lagerrohr 231 gelagert. Auf dem Lagerelement 235 auf
der Seite des Basisendes ist ein Flanschabschnitt 243 ausgebildet,
wodurch ein Gegenlager gebildet wird.
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Zwischen der Außenfläche der Lagermuffe 240 und
dem Gehäuse
des Antriebsabschnitts 5 ist ein Durchgang 241 gebildet.
Ein Durchgang 242 ist ebenfalls zwischen der Innenfläche des
Lagerabschnitts 236 auf der Spitzendseite und der Antriebswelle 230 ausgebildet.
Die Dichtflüssigkeit
läuft durch diese
Durchgänge
und zirkuliert durch die Dichtflüssigkeitskammern 137, 138.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist eine Dichtflüssigkeits-Zirkulationspumpe 250 außerhalb
des Körpers
oder innerhalb des Abdomenhohlraums des Patienten vorgesehen, und
die Pumpe 250 zirkuliert die Dichtflüssigkeit.
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Am Spitzendbereich des Lagerrohrs 231 ist ein
flanschartiger Ventilsitzring 133 einstückig ausgebildet. Der Folgering 134 ist
in engem Kontakt mit der Dichtoberfläche des Endes des Ventilsitzrings 133. Der
Folgering 134 ist ein Element getrennt von der Antriebswelle 230.
Der Folgering 134 ist auf dem Rotorwulst 223 des
Pumpenrotors integriert. Der Rotorwulst 223 ist ausgelegt,
um sich eine festgelegte Entfernung in der Richtung der Achse in
Bezug auf die Antriebswelle 230 zu bewegen. Der Folgering 134 kann
sich bis zu einem gewissen Grad in der Richtung der Achse und des
Durchmessers in Bezug auf die Antriebswelle 230 bewegen.
Ein O-Ring sorgt für die
Abdichtung zwischen dem Folgering 134 und der Antriebswelle 230.
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Der Rotorwulst 223 ist hohl
und beherbergt ein Paar von scheibenförmigen Dauermagneten 263, 264.
Ein Dauermagnet 263 ist auf dem Rotorwulst 223 befestigt
und der andere Dauermagnet 264 ist auf der Antriebswelle 230 befestigt.
Die Polarität
dieser Dauermagneten 263, 264 ist so festgelegt,
das sie einander abstoßen
können.
Die Kraft der magnetischen Abstoßung drückt den Folgering 134 gegen das
Ende des Ventilsitzrings 133.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
können
sich die Antriebswelle 230, der Rotorwulst 223 und
der Folgering 134 voneinander bewegen. Eine relative Bewegung
zwischen ihnen kann Vibrationen aufnehmen, die durch ihre Drehung
entstehen. Dies ermöglicht
es dem Folgering 134, stabiler gegen das Ende des Ventilsitzrings 133 gedrückt zu werden, was
zu einer Erhöhung
der Verlässlichkeit
der mechanischen Dichtvorrichtung 132 führt.
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In dem Ausführungsbeispiel kann die Zirkulationsflussrate
und der Druck der Dichtflüssigkeit
frei reguliert werden, da die Dichtflüssigkeit von der Dichtflüssigkeits-Zirkulationspumpe 250 zirkuliert wird.
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Zusätzliche Vorteile und Modifikationen
werden den Fachleuten leicht einfallen. Deshalb ist die Erfindung
in ihren breiteren Aspekten nicht auf die speziellen Einzelheiten
und repräsentativen
Vorrichtungen, die hierin gezeigt und beschrieben werden, beschränkt. Deshalb
können
verschiedene Modifikationen durchgeführt werden, ohne vom Umfang
der beigefügten
Ansprüche
abzuweichen.
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Weiterhin zeigt 7 ein künstliches Herz gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Dieses künstliche Herz ist mit einer
Zentrifugalpumpe ausgestattet und liegt in einem Hohlraum außerhalb
des Herzens eines menschlichen Körpers
oder außerhalb
des Hohlraums.
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Das künstliche Herz umfasst ein Pumpenrad 305,
das als Zentrifugalpumpe dient, welches von einem Motor 106 anzutreiben
ist. Blut wird durch eine Einlassdüse 304 über einen
Katheter zugeführt,
vom Pumpenrad 305 verdichtet und in die Aorta usw. zugeführt über eine
Auslassdüse 303 und
einen Katheter.
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In dem wie oben aufgebauten künstlichen Herz
wird ein Zwischenraum zwischen einem Pumpenbereich, der das Pumpenrad 305 enthält, und
einem Motorbereich, der den Motor 106 enthält, mit
einer Dichtvorrichtung 132 ähnlich der vorher Erwähnten abgedichtet,
um ein Einfließen
von Blut in den Motorbereich zu verhindern. Weiter wird eine Dichtflüssigkeit
wie physiologische Kochsalzlösung über eine
Dichtflüssigkeitskammer 138 mittels
einer Dichtflüssigkeits-Zirkulationsvorrichtung, ähnlich der
vorher Erwähnten,
zirkuliert.
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Obwohl die Dichtvorrichtung 132,
die im dritten Ausführungsbeispiel
eingesetzt wird, ähnlich denjenigen
im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel
ist, weist erstere die folgenden Unterschiede im Aufbau auf, da
das künstliche
Herz des dritten Ausführungsbeispiels
größer sein
kann als das oben beschriebene künstliche
Herz vom integrierten Typ und deshalb in Bezug auf die Größe freier
konzipiert sein kann als dieses:
Im künstlichen Herz des dritten
Ausführungsbeispiels sind
der Motor 106 und das Pumpenrad 305 miteinander
mittels einer Antriebswelle 306 verbunden, auf welcher
ein zylindrisches Wellenelement 301 aus Keramik eingepasst
ist. Dementsprechend dreht das zylindrische Wellenelement 301 zusammen
mit der Antriebswelle 306. Ein angetriebener Ring 134 ist
einstückig
mit einem Endbereich des Wellenelements 301 ausgebildet,
so dass er einen Ventilsitzring 133 fest berührt, welcher
auf einer Endoberfläche
eines Lagerrohrs 131 ausgebildet ist, mittels dem magnetischen
Kräften
der Dauermagneten 145 und 146. Ein axialer Dichtflüssigkeitsdurchgang 302 ist
in einem Mittelbereich der Antriebswelle 306 ausgebildet,
damit die Dichtflüssigkeit
durch diese hindurch in die Dichtflüssigkeitskammer 138 zugeführt werden
kann.
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Die in dem künstlichen Herz des dritten
Ausführungsbeispiels
eingesetzte Dichtvorrichtung 132 hat die gleiche Funktionsweise
und den gleichen Vorteil wie das erste und zweite Ausführungsbeispiel. Das
künstliche
Herz des dritten Ausführungsbeispiels,
das außerhalb
des Herzens liegt, ist weniger eingeschränkt in der Größe als das
künstliche
Herz vom integrierten Typ und benötigt weniger Zuverlässigkeit
als dieses. Jedoch ist es selbstverständlich, dass auch das künstliche
Herz des dritten Ausführungsbeispiels
auch einen niedrigen Verbrauch an Dichtflüssigkeit und eine hohe Verlässlichkeit
aufweisen muss. Die oben beschriebene Dichtvorrichtung erfüllt diese
Anforderungen ausreichend.
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Die anderen Bestandteile, die im
dritten Ausführungsbeispiel
verwendet werden, sind ähnlich
zu denen, die im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel verwendet werden.
Deshalb sind sie in 7 mit
den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und ihre Erläuterung
wird weggelassen.
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Es ist auch selbstverständlich,
dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen künstlichen
Herzen beschränkt
ist, sondern auf künstliche
Herzen anderer Art oder ein künstliches Organ
mit einem Blutkreislaufbereich, wie ein künstliches Herz-Lunge-Organ
anwendbar ist.