ITRM20000058A1

ITRM20000058A1 - Pompa per fluido a sospensione magnetica e relativo sistema di controllo, particolarmente per applicazione cardiaca.

Info

Publication number: ITRM20000058A1
Application number: IT2000RM000058A
Authority: IT
Inventors: Edward K Prem
Original assignee: Vascor Inc
Priority date: 1999-02-09
Filing date: 2000-02-08
Publication date: 2001-08-08
Also published as: FR2789316B1; GB2347085A; DE10005432A1; NL1014329A1; GB2347085B; IT1315823B1; JP2000229125A; GB0002408D0; FR2789316A1; US6293901B1; NL1014329C2; ITRM20000058A0

Description

DESCRIZIONE

A corredo di una domanda di brevetto per invenzione dal titolo: 'POMPA PER FLUIDO A SOSPENSIONE MAGNETICA E RELATIVO SISTEMA DI CONTROLLO, PARTICOLARMENTE PER APPLICAZIONE CARDIACA"

FONDAMENTO

1. Campo dell'Invenzione

La presente si riferisce generalmente a pompe che impiegano mezzi magnetici di sospensione e di rotazione per pompare sangue, e più particolarmente ad una pompa per il sangue a sospensione e rotazione magnetica che non ha cuscinetti o elementi di tenuta meccanici ed ha mezzi a pompa che sono supportati radialmente e assialmente per via magnetica.

DESCRIZIONE DELLA TECNICA PRECEDENTE:

L'uso di pompe rotanti (cioè assiali, centrifughe, a flusso misto) per pompare fluidi ed ih particolare sangue, è ben noto per coloro che sono esperti nel settore. Una pompa rotante, in generale, consiste di un alloggiamento esterno, con aperture di entrata e di uscita, e una girante montata su un albero (e con cuscinetti e dispositivi di tenuta meccanici) nell'interno dell'alloggiamento esterno per rotazione attorno ad un asse. Cuscinetti meccanici sono suscettibili ad usura e a guasto prematura e possono generare calore e sollecitazioni meccaniche sufficienti per provocare danno inaccettabile al sangue. I dispositivi di tenuta dell'albero sono inoltre suscettibili ad usura e a generazione di calore che può portare a perdita, formazione di grumi di sangue, grippaggio dei cuscinetti e crescita batterica. Esempi di pompe rotanti che utilizzano giranti montate su albero, con cuscinetti e dispositivi di tenuta, sono mostrati nel Brevetto Statunitense di Reich et al., N. 4.135.253; Brevetto Statunitense di Possell N. 4.403.911; Brevetto Statunitense di Moise N. 4.704.121, e Brevetto Statunitense di Dorman N. 4.927.407.

Numerose pompe sono state progettate per ovviare ai problemi di cui sopra impiegando un lavaggio di lubrificante dei cuscinetti meccanici della pompa rotativa. Esempi di tali pompe sono illustrati nel Brevetto Statunitense di Carriker et al. N. 4.944.722 e nel Brevetto Statunitense di Wampler et al. N.

4.846.152. Questi tipi di pompe possono avere diversi problemi incluso in fatto di non aver capacità di essere totalmente impiantabili in seguito alla necessità di una linea di alimentazione sottocutanea e un serbatoio esterno per ottenere il lavaggio dèi cuscinetti. Inoltre, il potenziale di infezione di perdita esiste in seguito al fluito di lavaggio e alle linee sottocutanee. In aggiunta, i cuscinetti meccanici possono richiedere sostituzione dopo un certo tempo poiché essi vengono a contatto direttamente con altre strutture della pompa durante il funzionamento.

Impiegando una pompa per fluido rotante con una girante sospesa magneticamente, tutti i problemi sopra menzionati possono essere evitati. Esempi di tali pompe sono illustrati nel Brevetto Statunitense di Brevetto Statunitense di Bramiti et al. N.

5.326.344; nel Brevetto Statunitense di Olsen et al. N. 4.688.998 e nel Brevetto Statunitense di Moise N.

4.779.614. un problema che può essere associato con tutte le invenzioni citate, è che viene impiegato un singolo traferro sia per il percorso di flusso del sangue attraverso la pompa e sia per la sospensione e la rotazione magnetica della girante. Queste due funzioni hanno requisiti direttamente opposti sulla dimensione del traferro. Come un percorso per il flusso del sangue, il traferro dovrebbe essere grande per evitare danno al sangue. Come un traferro per sospensione e rotazione magnetica, il traferro dovrebbe essere piccolo per ridurre al minimo la dimensione dei componenti magnetici di sospensione e di rotazione e per consentire inoltre uso efficiente di energia per ottenere sospensione e rotazione della girante. Di conseguenza, per questi tipi di pompe, qualsiasi dimensione di traferro selezionata può dare come risultato un indesiderabile compromesso fra danno al sangue, dimensione del dispositivo e requisiti di energia. Un altro problema che può essere associato con tutte le invenzioni citate, è che i campi magnetici creati dai magneti permanenti nelle pompe descritte possono cambiare con il tempo, con variazioni nella temperatura, ed in seguito alla influenza di oggetti ferromagnetici esterni. Tali variazioni nei campi magnetici possono far si che il punto di equilibrio di rotori di pompa cambi e possono probabilmente far si che i rotori vengano a contatto con gli statori. Il contatto fra i rotori e gli statori della pompa può dare come risultato danno al sangue, danno alla pompa, e pompaggio inadeguato.

Esempi di pompe che hanno traferri separati per flusso primario di sangue e rotazione della girante, sono illustrati nel Brevetto Statunitense di Golding et al. N. 5.324.177 e nel Brevetto Statunitense di Golding et al. N. 5.049.134. Tuttavia, anche queste pompe usano il traferro di rotazione per realizzare cuscinetti di sospensione idrodinamica per il rotore. Tali cuscinetti idrodinamici possono assoggettare il sangue a sollecitazioni di taglio eccessive che possono danneggiare in modo inaccettabile i fragili componenti del sangue. In aggiunta, le pompe di Golding et al., pongono i componenti magnetici stazionari all'interno di un foro centrale di un complesso rotante. Tali configurazioni generalmente fanno si che la massa e l'inerzia di rotazione del complesso rotante sia maggiore di quelle in un sistema in cui i componenti magnetici stazionari vengono disposti attorno alla superficie esterna del complesso rotante. Complessi rotanti aventi grandi masse e inerzie di rotazione possono essere indesiderabili poiché gli elementi di supporto assiali e radiali debbono essere realizzati relativamente grandi al fine di mantenere appropriato allineamento del complesso di rotazione durante urto, vibrazione ed accelerazione.

La portata di pompe per il sangue che sono in grado di creare pressioni di entrata negative deve essere regolata dinamicamente per adattare la portata nel sangue nel ventricolo del cuore, tipicamente il ventricolo sinistro. Se viene prodotto flusso troppo scarso dalla pompa del sangue, i tessuti e gli organi del sangue possono essere perfusi in modo inadeguato, e la pressione del sangue del ventricolo sinistro aumenterà, dando luogo potenzialmente a pressione e congestione polmonare eccessive. Inversamente, se la portata del sangue è troppo alta, pressione negativa eccessiva può essere creata nel ventricolo sinistro e nella entrata alla pompa. Pressione di sangue negativa eccessiva è indesiderabile per i seguenti motivi: 1) Livelli inaccettabili di danno al sangue possono essere provocati da cavitazione; 2) La pompa può essere danneggiata da cavitazione; 3) Le pareti del ventricolo possono cedere ed essere danneggiate; e 4) Le pareti del ventricolo possono cedere e bloccare il percorso di flusso del sangue alla pompa.

Mediante impiego di un sistema di controllo per controllare dinamicamente la portata della pompa al fine di evitare pressione eccessiva negativa del sangue, i problemi sopra menzionati, possono essere evitati. Un esempio di un tale sistema di controllo è illustrato nel Brevetto Statunitense di Bramisi et al., N. 5.326.344. Bramiti descrive un procedimento di controllo dinamico della portata di una pompa basato su un segnale derivato da un sensore di pressione singolo ubicato nella entrata della pompa. Un problema che può essere associato con un tale sistema di percezione della pressione è la difficoltà di ottenere stabilità a lungo termine di un tale sensore, particolarmente in considerazione delle pressioni relativamente basse (da 0 a 20 mm di Hg) che debbono essere risolte e l'ambiente ostile in cui il sensore viene fatto funzionare. Un altro problema che può essere associato con un tale sistema di percezione della pressione, è che l'effetto di cambiamento della pressione atmosferica può dar luogo a percezione inesatta della pressione necessaria per controllare in modo appropriato la pompa.

Il cuore naturale normalmente crea flusso di sangue pulsatile. Pompe artificiali per il sangue che non creano flusso pulsatile possono dar luogo a trombosi e possono eseguire perfusione inadeguata degli organi e dei tessuti del corpo. La velocità di pompe per il sangue rotative può essere variate per creare flusso pulsatile. Esempi di pompe che possono variare la loro velocità per creare flusso pulsatile, sono illustrati nel Brevetto Statunitense di Isaacson et al., N. 5.211.546, nel Brevetto Statunitense di Findlay N. 5.174.726, e nel Brevetto Statunitense di Reich et al., N. 4.135.253. un problema che può essere associato con la variazione della velocità delle pompe come citato in tutte le invenzioni, è: se la variazione della velocità è eccessiva, il flusso del sangue nella pompa può divenire troppo basso e/o di direzione inversa. Se il flusso del sangue nella pompa diventa troppo basso, il sangue può essere danneggiato da taglio costante della pozza di sangue nella pompa. Se il flusso del sangue nella pompa inverte direzione, il ventricolo può non essere adeguatamente scaricato.

Di conseguenza, vi è una necessità di una pompa per il sangue che superi i problemi premenzionati che possono essere associati con pompe per il sangue convenzionali ed anche di un sistema per controllare dinamicamente una tale pompa per il sangue per evitare i problemi precedentemente descritti che possono manifestarsi con sistemi di controllo che usano sensori di pressione.

SOMMARIO

Viene realizzato un apparecchio a pompa per il sangue che può includere un elemento a statore contenente un elemento a rotore sospeso e fatto ruotare per via magnetica. Il rotore può essere preferibilmente magneticamente sospeso nell'interno dello statore sia radialmente e sia assialmente. La pompa per il sangue può anche avere un sistema di controllo della sospensione magnetica associato e un sistema di controllo di portata della pompa per il sangue. La pompa per il sangue preferibilmente può essere una pompa centrifuga in cui una girante attira sangue dal ventricolo sinistro del cuore e lo eroga alla aorta riducendo perciò la pressione che deve essere generata dal ventricolo sinistro. La pompa per il sangue può anche essere di una dimensione relativamente piccola di modo che essa può essere completamente impiantata nel corpo umano.. Se è necessario un ausilio cardiaco bi-ventricolare, una seconda tale pompa per il sangue può essere impiantata per aiutare il ventricolo destro. La girante della pompa centrifuga può essere una parte integrale di un complesso di rotore. Il complesso di rotore preferibilmente può essere sospeso a mezzo di cuscinetti radiali a magnete permanente e un cuscinetto assiale a forza di Lorentz. Il cuscinetto assiale a forza di Lorentz può generare forze assiali bidirezionali in risposta ad una corrente applicata. La pompa per il sangue può anche includere un sensore di posizione assiale e un dispositivo di controllo di posizione assiale. Il sensore di posizione assiale può eseguire il monitoraggio della posizione assiale del rotore e fornire retroazione al dispositivo di controllo per mantenere la posizione assiale del rotore. Il dispositivo di controllo di posizione assiale può anche regolare la posizione assiale del rotore di modo che carichi assiali a regime stazionario dovuti a gravità, accelerazione o alla girante della pompa centrifuga, vengono controbilanciati dalle inerenti forze assiali generate dai cuscinetti radiali a magnete permanente. Controbilanciando le forze assiali a regime stazionario mediante uso del dispositivo di controllo di posizione assiale, la potenza richiesta dal cuscinetto assiale a forza di Lorentz, viene ridotta al minimo. Il complesso di rotore può essere fatto ruotare da un motore elettrico. La pompa per il sangue può anche includere un azionatore per regolare la posizione assiale dei componenti magnetici di sospensione e di rotazione nello statore, preferibilmente, relativamente allo statore stesso. Tale meccanismo può compensare variazioni nei campi magnetici dei magneti permanenti usati nella pompa per il sangue.

Un percorso di entrata di flusso primario del sangue preferibilmente può essere attraverso un foro di centro relativamente grande previsto nel rotore. Un primo percorso di flusso retrogrado del sangue può avvenire attraverso uno spazio anulare che è formato fra il rotore e lo statore della pompa quale risultato della sospensione magnetica radiale. Al fine di ridurre al minimo la dimensione del dispositivo, tutte le forze magnetiche di sospensione e di rotazione possono essere applicate attraverso lo spazio anulare relativamente piccolo. Un secondo percorso di flusso retrogrado del sangue può essere attraverso uno spazio assiale che è previsto fra la parete della girante e la camera della voluta. Tutte le superfici della pompa che vengono a contatto con il sangue vengono continuamente lavate per evitare grumi di sangue e deposizione di proteina.

La velocità della pompa a centrifuga può essere dinamicamente controllata per evitare pressione negativa eccessiva nel ventricolo sinistro. Il sistema di controllo della portata della pompa del sangue può includere un calibro cardiaco elettronico. Il calibro cardiaco può essere attaccato operativamente alla superficie esterna del cuore e fornire retroazione al sistema di controllo della portata della pompa per il sangue. Il calibro cardiaco può essere utilizzato per il monitoraggio della dimensione esterna del ventricolo sinistro. Il sistema di controllo della portata della pompa per il sangue preferibilmente può operare in due modi, continuo e pulsatile. Nel modo operativo continuo, la velocità della pompa può essere controllata per tenere la dimensione percepita del ventricolo sinistro ad un primo punto fisso predeterminato. Nel modo operativo pulsatile, la velocità della pompa può essere regolata dinamicamente per far si che la dimensione del ventricolo sinistro percepita si alterni fra il primo punto fisso predefinito e un secondo punto fisso predefinito. Un sensore di flusso può essere utilizzato per evitare flusso eccessivamente basso o inverso attraverso la pompa per il sangue, quando essa viene fatta funzionare nel modo pulsatile.

Altri dettagli, scopi e vantaggi dell'invenzione diverranno chiari dalla seguente descrizione dettagliata e dalle allegate figure di disegno di alcune sue forme di realizzazione attualmente preferite .

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Una comprensione più completa .dell'invenzione può essere ottenuta considerando la seguente descrizione dettagliata congiuntamente agli allegati disegni, in cui:

la figura la è una vista in sezione trasversale di una forma di realizzazione della pompa per il sangue avente un complesso di rotore sospeso e fatto ruotare per via magnetica e un meccanismo per regolare la posizione assiale dei componenti magnetici di sospensione e di rotazione montati nello statore,

la figura lb è una vista in sezione trasversale di un'altra forma di realizzazione della pompa per il sangue mostrata nella figura la;

la figura 2 è una vista della pompa per il sangue della figura la, presa lungo la linea II-II; la figura 3a è una vista di una forma di realizzazione preferita delle schiere di magneti permanenti usati per forza di sospensione radiale e di polarizzazione assiale;

la figura 3b è una vista di una seconda forma di realizzazione preferita delle schiere di magneti permanenti usati per forza di sospensione radiale e di polarizzazione assiale;

la figura 4 è una vista prospettica della pompa per il sangue delle figure la e lb collegata ad un sistema circolatorio;

la figura 5 è un diagramma schematico di un circuito per percepire la posizione assiale del complesso di rotore sospeso magneticamente;

la figura 6 è un diagramma schematico semplificato di un dispositivo di controllo di posizione assiale;

la figura 7 è una illustrazione grafica di un metodo di controllo di posizione assiale a potenza minima;

la figura 8a è una vista in sezione di un calibro cardiaco attaccato ad un ventricolo disteso;

la figura 8b è una vista in sezione di un calibro cardiaco attaccato ad un ventricolo contratto;

la figura 9 è una vista in sezione ingrandita di un apparecchio per misurare elettronicamente l'angolo fra due bracci del calibro mostrato nelle figure 8a e 8b;

la figura IOa è una vista in sezione di un calibro cardiaco su base di sonomicrometria attaccato ad un ventricolo disteso;

la figura 10b è una vista in sezione di un calibro cardiaco basato su sonomicrometria attaccato ad un ventricolo contratto;

la figura 11 è una illustrazione grafica di un procedimento per controllare una portata a regime stazionario della pompa per il sangue; e

la figura 12 è una illustrazione grafica di un procedimento per controllare la portata della pompa per il sangue in un modo pulsatile.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLE FORME DI REALIZZAZIONE PREFERITE

Con riferimento ora alle figure dei disegni in cui numeri di riferimento uguali si riferiscono a parti simili da un capo all'altro delle numerose viste, forme di realizzazione attualmente preferite di un apparecchio a pompa per il sangue sono mostrate nelle figure la e lb, avente un complesso di statore 1 e un complesso di rotore 2.

Il complesso di statore 1 può avere un guscio di statore esterno 3, un alloggiamento a voluta 4, un cappello di estremità 5, e un rivestimento interno 6 di statore a parete sottile. Il guscio 3 dello statore, l'alloggiamento a voluta 4, il cappello di estremità 5 e il rivestimento interno 6 di statore possono essere realizzati ciascuno da titanio, il rivestimento interno 6 di statore può avere uno spessore da circa 0,005 a 0,015 pollici (pari rispettivamente a mm 0,127 e 0,381) e preferibilmente circa 0,010 pollici (pari a mm 0,254). Il guscio esterno 3 dello statore, l'alloggiamento a voluta 4 e il rivestimento interno 6 di statore preferibilmente possono essere saldati assieme per formare una camera 54 di statore anulare ermeticamente sigillata. I componenti magnetici stazionari di sospensione e di motore possono essere vantaggiosamente alloggiati nella camera 54 dello statore.

Il complesso 2 di rotore può avere un foro centrale 20 relativamente grande che può essere il percorso di flusso primario del sangue 20' attraverso la pompa. Preferibilmente, il foro centrale 20 è circa 0,050 pollici (pari a miti 12,7). Il complesso di rotore può includere un manicotto interno 7 di supporto di rotore, un rivestimento interno a parete sottile 9 di rotore. Il manicotto 7 interno di supporto di rotore, il cappello 8 di estremità di rotore e il rivestimento interno 9 di rotore possono essere realizzati ciascuno di titanio. Il rivestimento interno 9 di rotore può avere uno spessore da circa 0,005 a circa 0,015 pollici (pari a mm 0,127 e 0,381) e preferibilmente può essere circa 0,010 pollici (pari a mm 0,254). Il manicotto 7 di supporto di rotore, il cappello 8 di estremità di rotore e il rivestimento interno 9 di rotore preferibilmente possono essere saldati assieme per formare una camera 55 di rotore anulare, sigillata ermeticamente. I componenti magnetici rotanti di sospensione e di motore vantaggiosamente possono essere alloggiati nella camera 55 del rotore. Il manicotto interno 7 del rotore può essere fabbricato con una girante a corpo unico 10, oppure, alternativamente, la girante 10 può essere fabbricata indipendentemente, quindi saldata o unita al manicotto 7 di supporto del rotore.

Le superfici di contatto con il sangue della pompa per il sangue possono essere lucidate chimicamente oppure lucidate a mezzo di abrasivo mediante pompaggio di un impasto abrasivo attraverso la pompa. Le superfici di contatto con il sangue della pompa per il sangue possono anche essere rivestite con pellicola di carbone simile a diamante oppure una pellicola di ceramica. Tali pellicole migliorano la biocompatibilità lungo termine delle superfici migliorandone la finitura superficiale e la resistenza alla abrasione. Società in grado di fornire tali pellicole includono Diamonex Performance Products , Allentown PA, and Implant Sciences Corporation , Wakefield, MA.

La girante 10 può essere una girante chiusa con parete superiore 56 e parete inferiore 57 che racchiudono palette 36 della girante.

Il percorso di flusso primario 20' del sangue può essere attraverso il foro centrale 20 del manicotto 7 interno di supporto di rotore, attraverso la girante chiusa 10, verso la apertura di flussi in uscita 38.

Per ridurre al minimo la formazione di trombo, il flusso del sangue può essere mantenuto attraverso tutte le superfici che vengono a contatto con il sangue. Un primo percorso di flusso retrogrado del sangue 21' può essere attraverso il traferro di sospensione magnetica radiale 21 che è il traferro di sospensione magnetica radiale fra il rivestimento interno 6 di statore e il rivestimento interno 9 di rotore. Il traferro di sospensione magnetica radiale 21 può essere preferibilmente di circa 0,010 pollici (pari a irvm 0,254). Un secondo percorso di flusso retrogrado del sangue 59, può essere attraverso un traferro assiale 60, previsto fra la parete inferiore 57 della girante e il cappello di estremità 5, e attraverso una apertura 67 nella parete inferiore 5 della girante 10. Il traferro assiale 60 può essere preferibilmente di 0,005 pollici (pari a mm 0,127).

Quando polarizzate come mostrato nella figura 3a, forze di repulsione magnetica radiali vengono generate fra la schiera di magneti permanenti 11, montata nella camera 54 dello statore, e la schiera di magneti permanenti 12 montata nella camera 55 del rotore. La schiera di magneti permanenti 11 è costituita da magneti ad anello 64, 65 e 66. Il magnete ad anello 64 è polarizzato radialmente dal suo diametro esterno a quello interno, il magnete ad anello 66 è polarizzato radialmente nella direzione opposta dal suo diametro interno a quello esterno e il magnete ad anello 65 è polarizzato assialmente da destra a sinistra. Con i magneti ad anello 64, 65 e 66 polarizzati come descritto, flusso magnetico viene diretto sostanzialmente nella direzione radiale verso la schiera 12 di magneti permanenti, montati nella camera 55 del rotore. Similmente, la schiera di magneti permanenti 12 è costituita da magneti ad anello 61, 62 e 63. Il magnete ad anello 63 è polarizzato radialmente dal suo diametro esterno a quello interno, il magnete ad anello 61 è radialmente polarizzato nella direzione opposta dal suo diametro interno a quello esterno e il magnete ad anello 62 è polarizzato assialmente da destra a sinistra. Con magneti ad anello 61, 62 e 63 polarizzati come descritto, flusso magnetico viene diretto sostanzialmente nella direzione radiale verso la schiera 11 di magneti permanenti, montata nella camera 54 dello statore.

Nelle figure la e lb, quando il complesso 2 di rotore viene mosso radialmente in basso relativamente al complesso 1 di statore, la forza di repulsione fra la porzione inferiore delle schiere di magneti permanenti 11 e 12 aumenta, mentre la forza di repulsione fra la porzione superiore delle schiere 11 e 12 di magneti permanenti diminuisce. Così viene créata una netta forza verso l'alto che tende a riportare il complesso di rotore 2 ad una posizione allineata radialmente. Similmente, mano a mano che il complesso 2 di rotore viene mosso radialmente in alto relativamente al complesso di statore 1, la forza di repulsione fra la porzione superiore delle schiere 11 e 12 di magneti permanenti aumenta, mentre la forza di repulsione fra la porzione inferiore delle schiere 11 e 12 di magneti permanenti diminuisce. Viene così creata una netta forza verso il basso che tende a riportare il complesso di rotore 2 alla posizione allineata radialmente. Le forze di repulsione radiali descritte tendono a far si che il complesso 2 di rotore rimanga radialmente sospeso rispetto al complesso di statore. I magneti ad anelli 61, 62, 63, 64, 65 e 66 preferibilmente possono essere fabbricati di materiale magneticamente duro avente un prodotto di energia relativamente elevato come Neodimio-Ferro-Boro. Il magnete ad anello 61, 62 e 63 possono essere uniti assieme per formare la schiera 12 di magneti permanenti che può essere unita al manicotto 7 di supporto del rotore. I magneti ad anello 64, 65 e 66 possono essere uniti assieme per formare la schiera 12 di magneti permanenti che .può essere unita al manicotto 68 di supporto dello statore.

Inoltre, più di tre magneti ad anello adiacenti possono anche essere usati. Ad esempio, come mostrato nella figura 3b, le due schiere 11' e 12' di magneti permanenti possono ciascuno essere realizzata da cinque magneti ad anello uniti assieme. La schiera 11' dei magneti include anelli 664-668 ciascuno avente le polarità indicate dalla frecce. Similmente, la schiera 12' di magneti include anelli 659-663 ciascuno avente la polarità indicata dalle frecce. Nella disposizione mostrata, vengono stabiliti due percorsi di flusso magnetico separati. Gli anelli 664-666 e 659-661 dirigono il flusso magnetico nello stesso modo precedentemente descritto per gli anelli 64-66 e 61-63 mostrati nella figura 3. In modo aggiuntivo, gli anelli 666-668 e gli anelli 661-663 creano un secondo percorso di flusso magnetico che dirige il flusso magnetico nello stesso modo come precedentemente descritto, eccetto che nella direzione opposta.

Si deve comprendere che altre disposizioni di magneti permanenti possono essere usate per realizzare un cuscinetto radiale. Una tale disposizione alternativa è descritta nel Brevetto Statunitense di Wasson N. 4.072.370, che è perciò incorporato nella presente a titolo di riferimento.

Un complesso di magneti permanenti 13, 14, 15, bobine 16, 17 e ferro di base 18 cooperano per formare un attuatore a forza di Lorentz che può essere impiegato come un cuscinetto assiale per supportare assialmente il complesso 2 di rotore. I magneti permanenti 13, 14 e 15 fanno si che il flusso magnetico 19 fluisca radialmente dalla superficie esterna del magnete 13, radialmente attraverso il percorso secondario 21 di flusso del sangue, radialmente attraverso la bobina 16, assialmente attraverso il ferro di base 18 dell'attuatore stazionario, radialmente attraverso la bobina 17, radialmente attraverso il percorso secondario 21 di flusso del sangue, radialmente attraverso il magnete 15, assialmente attraverso il magnete 14 e radialmente attraverso il magnete 13. I magneti permanenti 13, 14 e 15 preferibilmente possono essere fabbricati di un materiale magneticamente duro avente un prodotto di energia massima relativamente elevato come Neodimio-Ferro-Boro, e preferibilmente possono essere uniti al manicotto 7 di supporto del rotore. Il ferro di base 18 di attuatore stazionario preferibilmente può essere fabbricato di un materiale magnetico dolce avente una densità di flusso di saturazione elevata. Un tale materiale è 48% ferro-48% cobalto-2% vanadio, disponibile come HIPERCO® 50A dalla Carpenter Technology Corporation, Reading PA. Le bobine 16 e 17 possono essere fabbricate da filo di rame o di argento e preferibilmente possono essere unite al ferro di base 18 dell'attuatore stazionario, che a sua volta può essere unito al manicotto 68 di supporto dello statore. Si deve comprendere che le bobine 16 e 17 possono essere fabbricate da filo metallico rotondo, filo metallico quadrato, filo metallico rettangolare, o nastro piatto. Quando le bobine 16 e 17 vengono eccitate in modo che corrente fluisce in un senso orario nella bobina 16 e in un senso antiorario nella bobina 17, come visto dalla entrata 20 della pompa, viene generata una netta forza di Lorentz assiale che tende a muovere il complesso 2 di statore verso destra. Se la direzione delle correnti nelle bobine 16 e 17 viene invertita di modo che corrente fluisce in una direzione in senso antiorario nella bobina 16 e in una direzione in. senso orario nella bobina 17, come visto dalla entrata 20 della pompa, viene generata una forza di Lorentz assiale netta che tende a muovere il complesso di rotore 2 a sinistra. Un attuatore a forza di Lorentz come descritto può essere preferibile per attuatori ferromagnetici attrattivi poiché: un attuatore a forza di Lorentz singolo è in grado di produrre forze bidirezionali; la uscita di forza è una funzione lineare di corrente di entrata; la larghezza di banda è più ampia; la forza radiale attrattiva fra le porzioni mobile e stazionaria dell'attuatore è relativamente bassa; e la forza generata e parallela al traferro assiale formato fra le porzioni mobile e stazionaria dell'attuatore.

Un magnete permanente 31, avvolgimenti 32 di indotto e ferro di base 33 cooperano per formare un motore in corrente contìnua senza spazzole,,senza cave, con un indotto senza nucleo. Tali motori senza cave, senza nucleo, sono ben chiari per coloro che sono esperti nel settore e sono descritti nel Brevetto Statunitense N. 4.130.769, che è qui incorporato a titolo di riferimento. Un anello 31 di magnete permanente a due poli fa si che flusso magnetico fluisca radialmente dal suo polo nord 34, attraverso il traferro di sospensione magnetico radiale 21, radialmente attraverso gli avvolgimenti 32 di indotto, circonferenzialmente attraverso il ferro di base 33 dello statore, radialmente attraverso gli avvolgimenti 32 di indotto, radialmente attraverso il traferro di sospensione magnetica radiale 21 al polo sud 35 dell'anello 31 di magnete permanente. Interazione fra corrente assiale che fluisce negli avvolgimenti 32 di indotto e il flusso magnetico radiale produce coppia fra il complesso 2 di rotore e il complesso 1 di statore. L'anello 31 di magnete permanente preferibilmente può essere fabbricato di un materiale magneticamente duro avente un prodotto di energia massima relativamente elevato come Neodimio-Ferro-Boro . Alternativamente, l'anello 31 di magnete permanente può essere sostituito con complessi di anello di magnete permanente aventi più di due poli al fine di ridurre la dimensione e/o aumentare l'efficienza del motore. Il complesso 33 del ferro di base di statore, può essere fabbricato da una catasta di anelli di lamina magneticamente dolce preferibilmente avente elevata resistività e una densità di flusso di saturazione elevata. Un tale materiale è 48% ferro-48% cobalto-2% vanadio ed è disponibile come HIPERCO® 50A dalla Carpenter Technology Corporation, Reading PA. Lamine elettricamente isolate vengono usate nel complesso 33 del ferro di base di statore per ridurre al minimo perdite di potenza provocate da correnti parassite che vengono indotte dal campo magnetico rotante prodotto dall'anello a magnete permanente 31. Si deve comprendere che un convenzionale motore in corrente continua senza spazzole a poli salienti può essere usato al posto del motore descritto, tuttavia un motore senza cave, senza nucleo può essere preferibile poiché coppia di pendolazione può essere eliminata in motori senza cave consentendo operazione più liscia e più silenziosa in confronto a motori in corrente continua senza spazzole a poli salienti e motori senza cave, senza nucleo generalmente hanno traferri radiali maggiori fra i magneti permanenti nel rotore e nel ferro di base dello statore, che danno come risultato forze radiali attrattive più basse. Forze radiali attrattive generate dal motore può essere indesiderabili poiché esse tendono ad opporsi alle forze di sospensione radiale repulsive generate dai magneti di supporto radiale a magnete permanente risultati in rigidezza di sospensione radiale ridotta. Tali motori in corrente continua, senza cave, senza spazzole, senza nucleo sono disponibili da società come la Electric Indicator Company, Ine. Norwalk CT; Portescap U.S., Ine., Hauppauge NY; Maxon Precision Motors , Tnc., Fall River MA; e MicroMo Electronics, Ine., Clearwater FL.

Un complesso di bobine 23, 24 e anelli ferromagnetici 25, 26 cooperano per formare un sensore di posizione assiale che viene usato per il monitoraggio della posizione assiale del complesso 2 di rotore rispetto al complesso 1 di statore. Le due bobine 23, 24 possono essere fabbricate da filo di rame. Un primo anello ferromagnetico 25 fa si che l'induttanza di una prima bobina 23 aumenti e l'induttanza di una seconda bobina 24 diminuisca, quando la stessa viene spostata a sinistra. Similmente, la induttanza della prima bobina 23 diminuisce e la induttanza della seconda bobina 24 aumenta quando il primo anello ferromagnetico 25 viene mosso a destra. Un secondo anello ferromagnetico 26 può servire sia a schermare magneticamente e sia ad aumentare il Q delle bobine 23, 24. I due anelli ferromagnetici 25, 26 preferibilmente possono essere realizzati di un materiale di ferrite avente una elevata permeabilità alla frequenza di eccitazione delle bobine 23, 24. Un tale materiale è MATERIAL-W® disponibile dalla Magnetica, Division of Spang & Co., Butler PA. Una coppia di distanziatori 27, 28 possono essere usati per localizzare radialmente i due anelli ferromagnetici 25, 26.

Come mostrato nella figura 2, la girante 10 ruota nell'alloggiamento a voluta 4. Una serie di palette 36 della girante spingono il sangue centrifugalmente attorno al passaggio a voluta 37, e fuori dalla apertura di flusso in uscita 38.

Si deve comprendere che altre disposizioni girante-voluta potrebbero essere derivate da coloro che sono esperti nel ramo e l'invenzione pertanto non deve essere limitata alle particolari configurazioni illustrate e descritte nella presente.

Con riferimento ora alla figura 4, viene schematicamente illustrato un procedimento di collegamento della pompa 51 del sangue al sistema circolatorio. Diverse cannule 44, 46, 49, 90 possono essere previste per collegare la pompa 51 tra il ventricolo sinistro del cuore l'aorta. Un foro viene praticato nell'apice del ventricolo sinistro sulla ubicazione 43 e una cannula 44 dirige sangue dalla cavità ventricolare sinistra al sensore 91 di flusso. Il sensore 91 di flusso preferibilmente può essere previsto per monitorare il flusso del sangue attraverso la pompa durante la fase di flusso basso della pompa, quando la pompa viene usata per fornire flusso di sangue pulsatile. Un dispositivo di controllo 92 della portata della pompa può usare il segnale di uscita del sensore di flusso 91 per regolare la velocità di rotazione della pompa del sangue di modo che flusso di sangue in avanti viene mantenuto attraverso la pompa 51. Danno eccessivo del sangue può manifestarsi se il flusso del sangue attraverso la pompa è troppo lento. Il sensore 91 del flusso del sangue può essere un sensore elettromagnetico o un sensore ultrasonico. La costruzione e la operazione di sensori di flusso elettromagnetici sono ben comprese da coloro che sono esperti nel settore e sono illustrate nel Brevetto Statunitense di Kolin N. 2.149.847, che è qui incorporato a titolo di riferimento. La costruzione e la operazione di sensori di flusso ultrasonici sono ben compresi da coloro che sono esperti nel settore e sono illustrate nel Brevetto Statunitense di Drost N.

4.227.407, che è qui incorporato a titolo di riferimento. La cannula 90 dirige sangue dal sensore di flusso 91 alla entrata 45 della pompa. Un'altra cannula 46 dirige sangue dalla uscita 47 della pompa ad un complesso di valvola in linea 48. Alternativamente, una valvola azionata da solenoide potrebbe essere usata al posto del complesso di valvola 48. Il complesso di valvola 48 preferibilmente può essere previsto per impedire flusso retrogrado di sangue dall'aorta, attraverso la pompa, e nel ventricolo sinistro nel caso di un guasto della pompa per il sangue o un associato sistema di controllo. Dalla uscita del complesso di valvola 48, un'altra cannula 49 dirige il sangue alla aorta ascendente 50.11 dispositivo di controllo 92 della portata della pompa può anche usare il segnale di uscita del calibro cardiaco 400/500 per regolare la velocità di rotazione della pompa del sangue, di modo che distensione o contrazione eccessiva del ventricolo viene evitata. Distensione eccessiva del ventricolo può manifestarsi se la velocità della pompa e la risultante portata è troppo bassa. Contrazione eccessiva del ventricolo può avvenire se la velocità della pompa e la risultante portata è troppo elevata. Per ausilio cardiaco bi-ventricolare, una seconda pompa potrebbe essere collegata in modo simile fra il ventricolo destro e la arteria polmonare .

In applicazioni in alcuni pazienti sarà altamente desiderabile fornire portata pulsatile. Sebbene il meccanismo di pompa mostrato possa essere fatto funzionare come una pompa continua a qualsiasi velocità variante idonea per utilizzazione del paziente, può essere desiderabile creare una portata ciclica o pulsatile. In questo modo, la pompa può imitare il flusso variante che può essere desiderabile per alcuni pazienti. Il dispositivo 92 di controllo di portata, come mostrato nella figura 4, può essere di costruzione varia. Esso può essere ubicato separatamente dalla pompa, come mostrato nella figura 4, o, infatti, può essere integrato all'interno della pompa 51. Altra collocazione e forme di realizzazione del dispositivo di controllo di portata possono essere utilizzate nel praticare l'invenzione. Il dispositivo di controllo di portata preferibilmente può essere su base di microprocessore usando sistemi di controllo di retroazione dai sensori di flusso. In altri sistemi, controllo di retroazione di flusso può non essere richiesto e possono essere utilizzate altre tecniche di modulazione. Qualsiasi controllo di modulazione o di velocità di un motore elettrico può essere utilizzato nel dispositivo di controllo 92 della portata. Questi sistemi possono usare anello aperto o possono usare combinazioni o di sensori di flusso o di sensori di pressione o di entrambi. Come mostrato, il sensore 91 è ubicato esterno dall'alloggiamento della pompa. In altre forme di realizzazione, può essere più desiderabile posizionare i sensori in o vicino ai vasi che portano il sangue o lo stesso cuore. Il dispositivo di controllo 92 della portata può contenere programmazione di software che fornisce regolazione per un vario numero di sensori, di modo che regolazione e modulazione avviene con un gruppo di sensori, mentre un altro gruppo di sensori come il sensore di portata o altro indicativo della prestazione nel sistema circolatorio, viene usato come un controllo limite. Questi sensori potrebbero anche essere contenuti nella pompa 51 per il sangue.

Un sottosistema 141 di percezione di posizione assiale può avere la circuiteria mostrata nella figura 5. Il sottosistema 141 può utilizzare il rapporto delle induttanze delle bobine 23 e 24 per misurare la posizione assiale del complesso 2 di rotore. Il sottosistema 141 può includere un oscillatore 100 ad onda sinusoidale stabilizzato in ampiezza, che viene usato per eccitare le bobine 23 e 24 disposte come un semi-ponte 101, e un demodulatore sincrono 102. Demodulazione sincrona viene usata per rivelare i segnali di ampiezza relativamente bassa emessi dal circuito a semi-ponte 101 poiché la tecnica di demodulazione sincrona filtra effettivamente rumore elettrico a tutte le frequenze eccetto quelle centrate attorno alla frequenza di eccitazione. Un oscillatore 103 genera una uscita d'onda quadra 104, che viene usata per controllare un commutatore analogico 105. La uscita 106 del commutatore analogico 105 è un'onda quadra che si alterna fra la tensione di uscita 107, dell'amplificatore operazionale 108, e terra. Un condensatore 109 e un resistore 110 formano un filtro passa alto che rimuove l'offset di corrente continua dal segnale 106. Un filtro passa basso 111 attenua le armoniche superiori del segnale di entrata 112 che danno come risultato un segnale di uscita di onda sinusoidale 113. Il filtro passa basso 111 è di ordine e di tipo sufficiente per attenuare la terza armonica dell'entrata di onda quadra 112 di 40 dB o più. Una configurazione possibile per il filtro passa basso 111 è un tipo Butterworth di 5° ordine. Un condensatore 114 rimuove qualsiasi offset di corrente continua dalla uscita 113 del filtro passa basso 111. Un'onda sinusoidale di corrente alternata 115 viene usata per eccitare la rete di semi-ponte 101. Una coppia di resistor! 116, 117 e un amplificatore operazionale 118 formano un circuito di inversione con un guadagno di -1. Un comparatore 119 rivela il segno del segnale 115 di eccitazione, ad onda sinusoidale. La uscita 120 del comparatore 119 viene usata per controllare un commutatore analogico 121. Quando il segno dell'onda sinusoidale 115 è negativo, la uscita 122 del commutatore analogico 121 è collegata al segnale 115 di onda sinusoidale non invertita. Quando il segno dell'onda sinusoidale 115 è positivo, la uscita 122, del commutatore analogico 121, viene collegata al segnale 123 di onda sinusoidale invertita. La uscita 122 è così la rappresentazione rettificata ad onda intera, invertita, del segnale di onda sinusoidale di eccitazione 115. Un amplificatore operazione 108, una coppia di resistori 124, 144 e un condensatore 125 formano l'amplificatore di differenza di integrazione. La uscita 107 dell'amplificatore operazione 108 aumenta se la rappresentazione rettificata di onda intera media del segnale di onda sinusoidale di eccitazione 115 è minore della tensione di riferimento di precisione applicata 126. Similmente, la uscita 107 dell'amplificatore operazione 108 diminuisce se la rappresentazione rettificata ad onda intera media del segnale di onda sinusoidale di eccitazione 115 è maggiore della tensione di riferimento di precisione applicata 126.

Attraverso la azione di integrazione descritta, la ampiezza del segnale in corrente alternata 106 viene controllata come richiesto per mantenere la rappresentazione rettificata a onda intera media del segnale di onda sinusoidale di eccitazione 115 uguale alla tensione di riferimento di precisione applicata 126. Come precedentemente descritto, il rapporto delle induttanze delle bobine 23 e 24 è una funzione della posizione assiale del complesso 2 di rotore mostrato nelle figure la e 2b. L'ampiezza del segnale di uscita 127 del circuito a semi-ponte 101 formato dalle bobine 23 e 24, varia così con la posizione assiale del complesso 2 di rotore. Una coppia di resistori 128, 129 e un amplificatore operazionale 120 formano un circuito di inversione con un guadagno di -1. La uscita 120 del comparatore 119 viene usata per controllare un commutatore analogico 131. Quando il segno dell'onda sinusoidale 115 è negativo, la uscita 132 del commutatore analogico 131 viene collegata al segnale di uscita 127 non invertito del circuito a semi-ponte 101. Quando il segno dell'onda sinusoidale 115 è positivo, la uscita 132 del commutatore analogico 131 viene collegata al segnale di uscita invertito 133 del circuito a semi-ponte 101. Il segnale di uscita 132 è così la rappresentazione rettificata ad onda intera, invertita del segnale di uscita 127 del circuito a semi-ponte 101. Un filtro passa basso 134 attenua le componenti di corrente alternata del segnale di uscita 132. Una possibile configurazione per il filtro passa basso 138 è un tipo Butterworths di ottavo ordine. Diversi resistori 135, 136, 137, assieme ad un amplificatore operazionale 138 ed una tensione di riferimento di precisione 126 spostano e rapportano in scala la uscita 139 del filtro passa basso 134, come richiesto per circuiti a valle. La uscita 140 dell'amplificatore operazionale 138 è così una rappresentazione della posizione assiale del complesso 2 di rotore. Conseguentemente, variazioni nella uscita 140 forniscono una misurazione del movimento assiale del complesso 2 di rotore. Il circuito illustrato nella figura 5 è soltanto un esempio di un circuito che può essere usato per rivelare variazioni nel rapporto delle induttanze delle bobine 23 e 24. Si dovrebbe comprendere che altri circuito accettabili potrebbero essere derivati da coloro che sono esperti nella materia.

Usando la uscita 140 dal sottosistema 141 di percezione di posizione assiale, un dispositivo di controllo di posizione assiale 200, mostrato nella figura 6, può essere usato sia per mantenere la posizione assiale del rotore ad un punto fisso di posizione assiale definito e sia per regolare il punto fisso di posizione assiale per ridurre al minimo dissipazione di potenza nell'attuazione a forza di Lorentz. Il dispositivo di controllo 200 di posizione assiale può avere la circuiteria di base mostrata nella figura 6, includente la circuiteria 201, che mantiene il rotore su un punto fisso di posizione assiale definito e la circuiteria 202, che regola il punto fisso di posizione assiale per dissipazione minima di potenza nelle bobine 16, 17 dell'attuatore a forza di Lorentz. Il circuito 201 di mantenimento di punto fisso di posizione assiale è costituito dal sottosistema 141 di percezione di posizione assiale precedentemente descritto, un circuito di guadagno e di servocompensazione 203, un amplificatore 204 dì potenza di commutazione, 1' attuatore a forza di Lorentz 205 e il complesso 2 di rotore. Il sottosisteraa 141 di percezione di posizione assiale emette un segnale 140, proporzionale alla posizione assiale 215 del complesso 2 di rotore. Numerosi resistori 207, 208, 209 assieme ad un condensatore 210 ed un amplificatore operazionale 211 formano una rete di compensazione di anticipo e di guadagno 203, che modifica il guadagno e la fase del segnale 140 come richiesto per impedire oscillazione instabile del complesso 2 di rotore. La progettazione di tali reti di compensazione di guadagno e di anticipo è ben chiara per coloro che sono esperti nel campo della progettazione di servosistemi. La uscita di tensione 212 della rete 203 di compensazione di guadagno e di anticipo viene impostata in entrata all'amplificatore di potenza di commutazione 204. L'amplificatore di potenza di commutazione 204 emette un segnale di corrente 213 che è proporzionale alla tensione di entrata 212. La progettazione di tali amplificatori di commutazione a transconduttanza è ben chiara per coloro che sono esperti nel settore. Il segnale di corrente 213 viene applicato alle bobine 16, 17 dell'attuatore a forza dì Lorentz 205. L'attuatore 205 a forza di Lorentz produce una forza assiale 214 proporzionale al segnale di corrente applicata 213. Una forza assiale 214 viene applicata al complesso 2 di rotore. La posizione assiale 215 del complesso 2 di rotore cambia in risposta alla forza assiale applicata 214. La polarità generale del servoanello descritto 201 è tale per cui la forza prodotta dall'attuatore a forza di Lorentz si oppone allo spostamento del complesso di rotore dal punto fisso definito. Coloro che sono esperti nel settore si renderanno conto che la funzione del circuito analogico 203 di servocompensazione di guadagno può essere realizzata con software che funziona su un microprocessore o processore di segnale digitale.

Nella figura 7, è illustrato il procedimento di potenza di controllo assiale minima. L'asse x 300 del grafico rappresenta la posizione assiale del complesso 2 di rotore relativamente al complesso 1 di statore. L'asse y 301 del grafico rappresenta la forza assiale applicata al complesso di rotore 2. La linea 302 rappresenta le forze assiali inerenti generate dalle schiere di magneti permanenti 11, 12 per piccoli spostamenti assiali del complesso 2 di rotore. Sul punto 303 sul grafico, i magneti permanenti 11, 12 sono magneticamente allineati e non generano forza assiale. La pendenza della curva 302 è dipendente dalla progettazione delle schiere 11, 12 di magneti permanenti e può essere fra 0,2 lb./0,001 pollice e 1,0 lb./0,001 pollice. La linea 304 della figura 7 rappresenta un carico assiale a regime stazionario applicato al complesso 2 di rotore. Il carico assiale a regime stazionario 304 può essere provocato da gravità, accelerazione, la girante della pompa centrifuga, ecc. La linea 305 della figura 7 è la addizione delle linee 302 e 304 e rappresenta la forza netta rispetto alla posizione assiale del complesso 2 di rotore quando viene applicato il carico di regime stazionario 304. Il punto 306 definisce la posizione assiale del complesso 2 di rotore dove la forza di carico a regime stazionario viene cancellata dalla forza assiale prodotta dai magneti permanenti 11, 12. Regolando il punto fisso di posizione assiale del complesso 2 di rotore relativamente alla posizione assiale definita dal punto 306, la uscita di forza dell'attuatore a regime stazionario richiesta per mantenere il punto fisso assiale è zero. Dato che la potenza dissipata dall'attuatore a forza di Lorentz è proporzionale al quadrato della sua forza di uscita, la potenza netta dissipata dall'attuatore viene minimizzata quando il complesso di rotore viene fatto funzionare sulla posizione assiale definita dal punto 306. Similmente, senza forze di carico a regime stazionario applicate, la potenza netta dissipata dall'attuatore viene minimizzata quando il complesso di rotore viene fatto funzionare sulla posizione assiale definita dal punto 303.

La circuiteria 202, mostrata nella figura 6, può essere impiegata per regolare effettivamente la posizione di punto fisso assiale del complesso 2 di rotore per dissipazione minima di potenza nell'attuatore 205 a forza di Lorentz usando il procedimento precedentemente descritto. Il punto fisso di posizione assiale a stato stazionario può essere controllato dalla uscita di tensione 216 dell'amplificatore operazionale 217 e del resistore 218. Il circuito formato dal resistore 219, condensatore 220 e amplificatore operazionale 217, inverte ed integra la uscita di tensione 212 della rete 203 di compensazione di anticipo e di guadagno. Il segnale 212 è direttamente proporzionale alla corrente che fluisce nelle bobine 16, 17 dell'attuatore a forza di Lorentz. Se la tensione media del segnale 212 è positiva, indicando che una corrente positiva netta sta fluendo nelle bobine 16, 17 dell'attuatore, la uscita 216 dell'amplificatore operazionale 217 diminuisce e sposta la posizione di punto fisso assiale del complesso di rotore 2 fino a che la corrente media che fluisce nelle bobine 16, 17 dell'attuatore è zero. Similmente, se la tensione media del segnale 212 è negativa, indicando che una corrente netta negativa sta fluendo nelle bobine 16, 17 dell'attuatore, la uscita 216 dell'amplificatore operazionale 217 aumenta e sposta la posizione del punto fisso assiale del complesso 2 di rotore fino a che la corrente media che fluisce nelle bobine 16, 17 dell'attuatore è zero. La posizione di punto fisso assiale a stato stazionario del complesso 2 di rotore viene così regolata come richiesto per dissipazione minima di potenza nell'attuatore 205 a forza di Lorentz. Coloro che sono esperti nel settore si renderanno conto che la funzione della circuiteria analogica 202 di regolazione di punto fisso automatica, può essere realizzata con software che funziona su un microprocessore o processore di segnale digitale.

I campi magnetici creati dai magneti permanenti ubicati nel complesso 1 di statore e nel complesso 2 di rotore possono cambiare con il tempo, con variazioni di temperatura, ed in seguito alla influenza di oggetti ferromagnetici esterni. Se la variazione nei campi magnetici fa si che il punto operativo assiale preferito 306 (figura 7) cada al di fuori del limite di posizione assiale del complesso 2 di rotore, può avvenire contatto fra il complesso 2 di rotore e l'alloggiamento a voluta 4 o il cappello di estremità 5, sui punti 71 e 72. Per impedire tale contatto fra il rotore e lo statore, può essere previsto un attuatore 70 di regolazione di posizione, mostrato generalmente nella figura la. La schiera 11 di magneti permanenti, i componenti 16, 17 e 18 dell'attuatore a forza di Lorentz e i componenti 32 e 33 di motore possono essere uniti al manicotto 68 di supporto dello statore. Il manicotto 68 di supporto dello statore può muoversi nella direzionale assiale relativamente al guscio 3 dello statore, l'alloggiamento a voluta 4, il cappello di estremità 5 e il rivestimento interno 6 dello statore. Perciò, regolazione della posizione assiale del manicotto di supporto di statore mobile assialmente 68 può essere fornita per usare l'attuatore 70 di posiziona assiale per regolare la posizione del manicotto 68 e così della schiera 11 di magneti portati nel manicotto 68. Una forma di realizzazione presentemente preferita dell'attuatore 70 di regolazione di posizione assiale, è mostrata in maggiore dettaglio nella figura lb, in cui 1'attuatore 70 preferibilmente può avere un albero di uscita 74 di una combinazione 73 di motore-testa ad ingranaggi attaccata ad una vite di comando 75. La vite di comando 75 può accoppiarsi con filettature 76 nel manicotto 68 di supporto dello statore. La combinazione motore-testa ad ingranaggi 73 può preferibilmente incorporare un motore a passi, sebbene possono essere usati altri tipi di motori come un motore a spazzole in corrente continua o un motore senza spazzole in corrente continua. Combinazioni di motore a passi-testa di ingranaggi in miniatura sono disponibili da società come Donovan Micro-Tek, Ine., Simi Valley, CA. Un fermaglio 77 a c può essere usato per catturare assialmente la vite di comando 77. Una linguetta 78 sul manicotto 68 di supporto dello statore può accoppiarsi con una fessura 79 nel guscio 3 dello statore per limitare la rotazione del manicotto 68 di supporto dello statore nel guscio 3 dello statore. La posizione assiale del manicotto 68 di supporto dello statore e i componenti di sospensione e di rotazione magnetica annessi, può essere regolata relativamente al guscio 3 dello statore, all'alloggiamento 4 della voluta, al cappello di estremità 5, e al rivestimento interno 6 dello statore controllando elettricamente il motoretesta ad ingranaggi 73. Regolando la posizione assiale del manicotto 68 di supporto dello statore e i componenti annessi di sospensione e rotazione magnetica, il punto operativo preferito 306 (figura 7) può essere mantenuto nei limiti di posizione assiale del complesso 2 di rotore per evitare contatto fra il complesso 2 di rotore e l'alloggiamento a voluta 4 o il cappello di estremità 5 sui punti 71 e 72. Si deve comprendere che cuscinetti aggiuntivi lineari, rotativi e reggispinta potrebbero essere usati per migliorare la precisione, efficienza ed attendibilità del meccanismo di regolazione assiale descritto. Un magnete 80 e sensori 81 e 82 ad effetto hall possono essere usati da un dispositivo di controllo per eseguire il monitoraggio e per limitare la corsa del manicotto 68 di supporto dello statore. Si deve comprendere che potrebbero essere usati altri meccanismi per regolare la posizione assiale dei componenti di sospensione magnetica. Tali meccanismi potrebbero utilizzare attuatori· lineari elettromagnetici, attuatori piezoelettrici, attuatori a magnetostrizione, oppure attuatori basati su lega a memoria di forma.

La portata di qualsiasi pompa per il sangue che è in grado di creare pressioni di entrata negativa deve essere dinamicamente regolata per adattare la portata del sangue nel ventricolo sinistro. Se viene prodotto troppo poco flusso dalla pompa per il sangue, i tessuti e gli organi del corpo possono essere assoggettati a perfusione inadeguata e la pressione del sangue nel ventricolo sinistro aumenterà, provocando potenzialmente pressione e congestione polmonare eccessiva. Inversamente, se la portata della pompa per il sangue è troppo alta, pressione negativa eccessiva può essere creata nel ventricolo sinistro e nella entrata alla pompa. Pressione di sangue negativa eccessiva è indesiderabile per i seguenti motivi: 1) Possono essere provocati per cavitazione livelli inaccettabili di danno al sangue, 2) La pompa può essere danneggiata da cavitazione, 3) Le pareti del ventricolo possono cedere ed essere danneggiate, e 4) Le pareti del ventricolo possono cedere e bloccare il percorso di flusso del sangue alla pompa. Preferibilmente, la portata della pompa per il sangue può essere controllata dinamicamente per evitare questi problemi.

Come mostrato nella figura 4, il dispositivo 92 di controllo della portata per la pompa per il sangue può far funzionare la pompa di modo che la portata non distenda o contragga eccessivamente il ventricolo. Preferibilmente, un apparecchio di misurazione cardiaca può fornire al dispositivo di controllo 92 della portata, informazione circa la dimensione del ventricolo durante normale distensione e contrazione. Un tale apparecchio di misurazione cardiaca può essere un calibro cardiaco elettronico, due tipi del quale sono illustrati nelle figure 8a-10b.

Nella figura 8a è illustrata una sezione trasversale di un cuore, includente un ventricolo destro 405 e un ventricolo sinistro 404 che è disteso in modo massimale dalla pressione del sangue in esso contenuto. Nella figura 8b, il ventricolo sinistro 404 è stato parzialmente depressurizzato. Mano a mano che il sangue viene prelevato dal ventricolo sinistro 404, la dimensione radiale della superficie esterna 418 del cuore viene ridotta. Regolando dinamicamente la portata della pompa per il sangue per evitare distensione o contrazione eccessiva del ventricolo sinistro, come indicato dalla dimensione radiale della superficie esterna del ventricolo sinistro, la portata media della pompa per il sangue può essere controllata per adattare la portata di sangue nel ventricolo sinistro. Viene mostrata una forma di realizzazione di un calibro cardiaco elettronico 400 che può essere impiegato per misurare la dimensione radiale della superficie esterna 418 del cuore. Il calibro cardiaco 400 può includere due bracci 401, 402 che possono essere idoneamente attaccati alla superficie esterna 418 del cuore e girare attorno ad un punto che preferibilmente può essere ubicato all'interno di uno spazio racchiuso 403 sigillato ermeticamente. Una misura della dimensione radiale del ventricolo sinistro 404 può essere ottenuta misurando elettronicamente l'angolo fra i bracci 401, 402 del calibro. Un apparecchio di misurazione angolare che può essere usato per misurare l'angolo fra i bracci 401, 402 del calibro, è illustrato nella figura 9. L'apparecchio di misurazione dell'angolo preferibilmente può essere contenuto in uno spazio racchiuso 403 sigillato ermeticamente, allo scopo di proteggere i componenti interni dai tessuti e dai fluidi del corpo. Un soffietto 407, e cappelli di estremità 408, 409 possono preferibilmente essere saldati assieme per formare una camera sigillata ermeticamente. Il soffietto 407 e i cappelli di estremità 408, 409 preferibilmente sono realizzati da titanio. Un conduttore elettrico passante ermetico 410, che può usare o un isolatore di vetro o di ceramica brasata 411, può essere installato nel cappello di estremità di titanio 409. I bracci 401, 402 del calibro possono essere effettivamente collegati ad un elemento a perno 415 attraverso i rispettivi cappelli di estremità 408, 409 e rispettivi bracci di controllo 414, 416. Il braccio 401 del calibro, il cappello di estremità 408 e il braccio di controllo 416 possono essere lavorati a macchina da un singolo pezzo di titanio oppure possono essere costruiti individualmente e saldati o ,uniti assieme. Similmente, il braccio 402 del calibro, il cappello di estremità 409 e il braccio di controllo 414 possono essere lavorati a macchina da un singolo pezzo di titanio oppure possono essere costruiti individualmente e saldati o uniti assieme. Un perno 415 limita il moto dei bracci 401, 402 del calibro ad un arco in un singolo piano. Quando i bracci 401, 402 del calibro si muovono in seguito a distensione o contrazione del ventricolo sinistro, la estensione 419 del braccio di controllo 416 si muove più vicino o più lontano rispettivamente da un sensore 417 di posizione basato su corrente parassita, che può essere unito al braccio di controllo 414. Il sensore 417 di posizione basato su corrente parassita può essere fabbricato da un nucleo 412 a recipiente di ferrite in miniatura e una bobina di rame 413. Tali nuclei a recipiente di ferrite in miniatura sono disponibili'dalla Siemens Components, Ine., Iselin, NJ. La bobina del sensore a corrente parassita può essere collegata a due conduttori passanti elettrici (soltanto uno dei due conduttori passanti, 410, è mostrato nella figura 9). Quando la estensione 419 del braccio di controllo metallico si muove più vicino al sensore 417 di posizione su base di corrente parassita, il carico resistivo effettivo della bobina aumenta, provocando una riduzione del Q delle bobine (Q viene definito nella tecnica come il rapporto di reattanza rispetto alla resistenza effettiva in serie di una bobina). Un circuito elettronico può essere usato per misurare il cambiamento nel Q della bobina e fornire un segnale che corrisponde alla posizione relativa dei bracci 401, 402 del calibro. Tali circuiti elettronici, come è descritto per misurazione di variazioni nel Q, sono ben noti della tecnica.

Una forma di realizzazione alternativa di un calibro cardiaco elettronico 500 è illustrata nelle figure 10 a e 10b.Similmente alle figure 8a e 8b, la figura 10a illustra un ventricolo sinistro che è disteso in modo massimale dalla pressione del sangue contenuto in esso e la figura 10b illustra un ventricolo sinistro che è stato parzialmente depressurizzato. Il calibro cardiaco 500 può avere una coppia di bracci 501, 502 che possono essere idoneamente attaccati alla superficie esterna del cuore e girano attorno ad un punto che preferibilmente può essere ubicato all'interno di uno spazio racchiuso 503 sigillato ermeticamente. Una misura della dimensione radiale del ventricolo sinistro può essere ottenuta misurando il tempo che un impulso ultrasonico impiega per spostarsi da un trasduttore sonomicrometrico 504 su un braccio 501 del calibro ad un trasduttore sonomicrometrico opposto 505 sull'altro braccio 502 del calibro. Trasduttori sonomicrometrici idonei per l'uso in un tale calibro cardiaco, sono disponibili da società come Triton Technology, Ine. ,· San Diego CA e Etalon , Ine. , Lebanon IN. I dettagli di sonomicrometria sono ben noti per coloro che sono esperti nel settore. Si dovrebbe comprendere che anche idonei procedimenti per misurare la distensione e la contrazione nella fila dei ventricoli, come misurazione di impedenza e di conduttanza del ventricolo, potrebbero essere derivati da coloro che sono esperti nel settore e l'invenzione non deve essere limitata ai procedimenti particolari descritti.

Un modo per realizzare il dispositivo di controllo 92 della portata, per controllare la portata della pompa per il sangue in modo da evitare distensione o contrazione eccessiva del ventricolo sinistro, è illustrato graficamente nella figura 11. I 600 di asse x rappresentano tempo. La linea 601 rappresenta un punto fisso di dimensione radiale del ventricolo sinistro che è definito quando il sistema viene inizialmente impiantato e che può essere periodicamente aggiornato in modo non invasivo usando formazione di immagine ad ultrasuoni. La curva 602 rappresenta la dimensione radiale del ventricolo sinistro come percepita dall'uno o dall'altro dei calibri cardiaci elettronici precedentemente descritti 400, 500. La curva 603 rappresenta la velocità angolare della girante della pompa centrifuga illustrata. La portata della pompa centrifuga illustrata varia con la velocità angolare della sua girante. Quando la dimensione radiale percepita supera il punto fisso di dimensione radiale come illustrato dal punto 604, la velocità angolare della pompa centrifuga può essere aumentata come illustrato dal punto 605. La velocità angolare aumentata della pompa centrifuga fa si che la sua portata aumenti e rimuova più rapidamente sangue dal ventricolo sinistro, che a sua volta fa si che la dimensione radiale del ventricolo sinistro venga ridotta verso la linea 601 di punto fisso della dimensione radiale. Similmente, quando la dimensione radiale percepita è minore del punto fisso della dimensione radiale come illustrato dal punto 606, la velocità angolare della pompa centrifuga può essere diminuita come illustrato dal punto 607. La velocità angolare diminuita della pompa centrifuga fa si che la sua portata diminuisca e riduca la portata con la quale il sangue viene rimosso dal ventricolo sinistro, che a sua volta fa si che la dimensione radiale del ventricolo sinistro aumenti verso la linea 601 di punto fisso della dimensione radiale.

Un altro modo per rendere operante il dispositivo di controllo 92 della portata per controllare la portata della pompa per il sangue in modo da evitare distensione o contrazione eccessiva del ventricolo sinistro, e anche per creare flusso di sangue pulsatile, è illustrato graficamente nella figura 12. Una portata pulsatile imita più strettamente le caratteristiche di flusso del sangue di un cuore naturale. Nella figura 12, i 608 di asse x rappresentano tempo. Le linee 609 e 610 rappresentano rispettivamente punti fissi di dimensione radiale di ventricolo sinistro superiore e inferiore, che sono definiti quando il sistema viene inizialmente impiantato e che possono essere aggiornati periodicamente in modo non invasivo usando formazione di immagine ad ultrasuoni. La curva 611 rappresenta la dimensione radiale del ventricolo sinistro come percepito dall'uno o dall'altro dei calibri cardiaci elettronici precedentemente descritti 400, 500. La curva 612 rappresenta la velocità angolare della girante della pompa centrifuga illustrata. La velocità angolare della pompa centrifuga può essere aumentata periodicamente come indicato durante il periodo di tempo 613. La velocità angolare aumentata della pompa durante il periodo di tempo 613 fa si che sangue venga rimosso più rapidamente dal cuore, che a sua volta fa si che la dimensione radiale del ventricolo sinistro venga ridotta verso la linea 610 di punto fisso di dimensione radiale inferiore. La velocità angolare della pompa centrifuga può essere ridotta come indicato durante il periodo di tempo 614 una volta che la dimensione radiale percepita del ventricolo sinistro è quasi uguale alla linea 610 di punto fisso di dimensione radiale inferiore. La velocità angolare ridotta della pompa durante il periodo di tempo 615 fa si che la portata con la quale il sangue viene rimosso dal ventricolo sinistro venga ridotta, che a sua volta fa si che la dimensione radiale del ventricolo sinistro aumenti verso la linea 609 di punto fisso di dimensione radiale superiore. La velocità angolare della pompa centrifuga può essere di nuovo aumentata come indicato durante il periodo di tempo 616 una volta che la dimensione radiale percepita del ventricolo sinistro è quasi uguale alla linea 609 di punto fisso di dimensione radiale superiore. La portata della pompa pulsatile descritta, serve ad imitare le caratteristiche di flusso del sangue del cuore naturale. Può essere desiderabile mantenere il flusso di sangue in avanti attraversò la pompa per evitare danno del sangue provocato da azione di taglio costante della pozza di sangue nella prossimità delle palette della girante. Un sensore di flusso 91 nella figura 4 può essere usato per controllare la velocità della pompa durante il periodo di tempo 615 nella figura 12, in modo che nella pompa viene mantenuto adeguato flusso di sangue in avanti.

Sebbene certe forme di realizzazione dell'invenzione siano state descritte in dettaglio, sarà apprezzato dal coloro che sono esperti nel settore che numerose modifiche a quei dettagli potrebbero essere sviluppate nella luce degli insegnamenti generali della esposizione. Di conseguenza, le forme di realizzazione particolari qui descritte sono destinate ad essere illustrative soltanto e non limitanti per l'ambito dell'invenzione cui dovrebbe essere accordata l'intera ampiezza delle seguenti rivendicazioni e qualsiasi e tutte le relative forme di realizzazione.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Apparecchio a pompa per il sangue impiantabile in un paziente, comprendente: a. un elemento a statore avente una porzione di pompa a statore; b. un elemento a rotore avente una porzione di pompa a rotore e detta porzione di pompa disposta adiacente a detta porzione di pompa a statore per rotazione; c. una sospensione magnetica avente una porzione a magnete di statore portata da detto elemento a statore e una porzione a magnete di rotore portata da detto elemento a rotore, le dette porzioni a magnete di statore e di rotore cooperando per supportare magneticamente detto elemento a rotore radialmente in modo che viene creato un traferro di sospensione magnetica anulare fra detto elemento a rotore e detto elemento a statore; d. almeno una di detta porzione a magnete di statore e detta porzione a magnete di rotore mobile in una direzione assiale rispetto all'altra porzione a magnete; e. un attuatore di posizione assiale impegnato con detta una mobile di detta porzione a magnete di statore e detta porzione a magnete di rotore, detto attuatore di posizione assiale controllabile per muovere detta una mobile di detta porzione a magnete di statore e di detta porzione a magnete di rotore relativamente all'altra porzione a magnete per regolare l'allineamento assiale fra di esse; e f. un dispositivo di azionamento magnetico avente una porzione a motore di statore portata da detto elemento a statore e una porzione a motore di rotore portata da detto elemento a rotore, detta porzione a motore di statore e detta porzione a motore di rotore cooperando per far ruotare magneticamente detto elemento a rotore relativamente a detto elemento a statore per pompare sangue attraverso dette porzioni di pompa a statore e a rotore.
2. Apparecchio a pompa per il sangue secondo la rivendicazione 1, comprende inoltre: a. un elemento a manicotto disposto scorrevolmente in detto elemento a statore e avente una porzione a flangia; b. detta porzione a magnete di statore essendo attaccata a detto manicotto; e c. detto attuatore di posizione assiale impegnato con detta porzione a flangia, detto attuatore di posizione assiale muovendo in modo controllabile detto elemento a flangia assialmente per controllare una posizione assiale di detto elemento a manicotto e di detta porzione a magnete di statore attaccato ad esso.
3. Apparecchio a pompa per il sangue secondo la rivendicazione 2, comprendente inoltre un sensore di posizione assiale che rivela una posizione assiale di detto elemento a manicotto.
4. Apparecchio a pompa per il sangue secondo la rivendicazione 2, comprendente inoltre: a. detto attuatore di posizione assiale essendo un motore controllato elettricamente avente un albero di uscita; b. un elemento a vite disposto girevolmente in detto elemento a statore, detto elemento a vite avendo una prima estremità ed una seconda estremità filettata, detta prima estremità impegnata con detto albero di uscita e trattenuta contro il movimento assiale in detto elemento a statore; e c. detta porzione a flangia avendo una apertura filettata in cui viene impegnata detta seconda estremità filettata, di modo che la rotazione di detto elemento a vite sposta assialmente detta porzione a flangia e così detto elemento a manicotto, regolando in tal modo una posizione assiale di detta porzione a magnete di statore.
5. Apparecchio a pompa per il sangue secondo la rivendicazione 3, comprendente un sensore di posizione assiale per rivelare una posizione assiale di detto elemento a manicotto.
6. Apparecchio a pompa per il sangue secondo la rivendicazione 5, in cui detto sensore di posizione assiale comprende inoltre: a. una prima porzione di sensore portata da detto elemento a manicotto; e b. una seconda porzione di sensore portata da detto elemento a statore, dette porzioni di sensore prima e seconda posizionate in modo che detta seconda porzione di sensore rivela variazioni in una posizione assiale di detta prima porzione di sensore relativamente a detta seconda porzione di sensore.
7 . Apparecchio a pompa per il sangue secondo la rivendicazione 6, comprendente inoltre: a. detta prima porzione di sensore essendo un elemento magnetico attaccato a detta porzione a flangia; e b. detta seconda porzione di sensore essendo una coppia di sensori attaccati a detto elemento a statore, i rispettivi di detta coppia di sensori posizionati sui lati assiali opposti di detto elemento magnetico, di modo che spostamento assiale di detto elemento magnetico fra detta coppia di sensori, viene rivelato.
8. Apparecchio a pompa per il sangue secondo la rivendicazione 1, in cui detta porzione a magnete di statore e detta porzione a magnete di rotore comprendono inoltre schiere di magneti permanenti prima e seconda, rispettivamente, ciascuna di dette schiere di magneti permanenti prima e seconda comprendendo : a. una pluralità di magneti permanenti adiacenti; b. ciascuna di detta pluralità di magneti permanenti adiacenti avendo una polarità predefinita; e c. detta polarità orientata in modo che flusso magnetico venga diretto in una direzione radiale fra dette schiere di magneti permanenti prima e seconda.
9. Apparecchio a pompa per il sangue secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre: a. un cuscinetto assiale a forza di Lorentz avente una porzione di cuscinetto assiale di statore portata da detto elemento a statore e una porzione di cuscinetto assiale di rotore portata da detto elemento a rotore, detta porzione di cuscinetto assiale di statore e detta porzione di cuscinetto assiale di rotore cooperando per supportare magneticamente detto elemento a rotore assialmente in relazione a detto elemento a statore; e b. dette porzioni di cuscinetto assiale di statore e di rotore avendo porzioni di schiera di magneti permanenti terza e quarta rispettivamente, ciascuna di dette porzioni di schiera di magneti permanenti terza e quarta essendo una pluralità di anelli di magnete permanente adiacenti, e ciascuno di detta pluralità di anelli di magnete permanente adiacenti avendo un orientamento di polarità predefinito in cui flusso magnetico viene diretto in una direzione radiale fra dette schiere di magneti permanenti prima e seconda.
10. Apparecchio a pompa per il sangue irapiantabile in un paziente, comprendente: a. un elemento a statore avente una porzione a pompa di statore; b. un elemento a rotore avente una porzione a pompa di rotore e detta porzione a pompa di rotore disposta adiacente a detta porzione a pompa di statore per rotazione; c. una sospensione magnetica avente una prima schiera di magneti permanenti portata da detto elemento a statore ed una seconda schiera di magneti permanenti portata da detto elemento a rotore, dette schiere di magneti permanenti prima e seconda cooperando per supportare magneticamente detto elemento a rotore radialmente in modo che viene creato un traferro di sospensione magnetica anulare fra detto elemento a rotore e detto elemento a statore; d. ciascuna di dette schiere di magneti permanenti prima e seconda essendo una pluralità di anelli di magnete permanente adiacenti, ciascuno di detta pluralità di anelli di magnete permanente avendo un orientamento di polarità predefinito in cui flusso magnetico viene diretto in una direzione radiale fra dette schiere di magneti permanenti prima e seconda, e e. un dispositivo di azionamento magnetico avente una porzione di motore di statore portata da detto elemento a statore e una porzione di motore di rotore portata da detto elemento a rotore, detta porzione di motore di statore e detta porzione di motore di rotore cooperando per far ruotare magneticamente detto elemento a rotore relativamente a detto elemento a statore, per pompare sangue attraverso dette porzioni di pompa di statore e di rotore .
11. Apparecchio a pompa per il sangue secondo la rivendicazione 10, comprendente inoltre: a. detta pluralità di anelli di magnete permanente adiacenti essendo tre anelli di magnete permanente adiacenti; b. un primo anello esterno di detti tre anelli adiacenti avendo detta polarità orientata in una prima direzione radiale; c. un anello disposto centralmente adiacente a detto primo anello e avente detta pluralità orientata in una direzione assiale; e d. un secondo anello esterno adiacente a detto anello disposto centralmente su un lato dello stesso opposto a detto primo anello esterno, detto secondo anello esterno avendo detta polarità orientata in una seconda direzione radiale, in modo che flusso magnetico attraverso detti tre anelli adiacenti viene diretto radialmente fra dette schiere di magneti permanenti prima e seconda.
12. Apparecchio a pompa per il sangue secondo la rivendicazione 10, comprendente inoltre: a. detta pluralità di anelli di magnete permanente adiacenti essendo cinque anelli di magnete permanente adiacenti; b. un primo anello esterno di detti cinque anelli adiacenti, detto primo anello avendo detta polarità orientata in una prima direzione radiale; c. un secondo anello disposto adiacente a detto primo anello esterno e avente detta polarità orientata in una prima direzione assiale normale rispetto a detto primo anello esterno; d. un terzo anello centralmente disposto adiacente a detto secondo anello e avente detta polarità orientata in una seconda direzione radiale; e. un quarto anello adiacente a detto terzo anello su un lato dello stesso opposto a detto secondo anello, detto quarto anello avendo detta polarità orientata in una seconda direzione assiale opposta a detta prima direzione assiale; f. un quinto anello esterno di detti cinque anelli adiacenti, detto quinto anello avendo polarità orientata in detta prima direzione radiale; g. un primo percorso di flusso magnetico che viene stabilito attraverso detti anelli adiacenti primo, secondo e terzo e detto primo percorso di flusso magnetico diretto radialmente fra dette schiere di magneti permanenti prima e seconda; e h. un secondo percorso di flusso magnetico che è stabilito attraverso detti anelli adiacenti terzo, quarto e quinto e detto secondo percorso di flusso magnetico diretto radialmente fra dette schiere di magneti permanenti prima e seconda.
13. Apparecchio a pompa per il sangue secondo la rivendicazione 12, in cui detto primo percorso di flusso magnetico è in una direzione opposta a detto secondo percorso di flusso magnetico.
14. Apparecchio a pompa per il sangue impiantabile in un paziente, comprendente: a. un elemento a statore avente una porzione di pompa di statore; b. un elemento a rotore avente una porzione di pompa di rotore e detta porzione di pompa di rotore disposta adiacente a detta porzione di pompa di statore per rotazione; c. una sospensione magnetica avente una porzione di magnete di statore portata da detto elemento a statore e una porzione di magnete di rotore portata da detto elemento a rotore, dette porzioni di magnete di statore e di rotore cooperando per supportare magneticamente detto elemento a rotore radialmente di modo che viene creato un traferro di sospensione magnetica anulare fra detto elemento a rotore e detto elemento a statore; d. un dispositivo di azionamento magnetico avente una porzione di motore di statore, portata da detto elemento a statore e una porzione di motore di rotore portata da detto elemento a rotore, detta porzione di motore di statore e detta porzione di motore di rotore cooperando per far ruotare magneticamente detto elemento a rotore relativamente a detto elemento a statore per pompare sangue attraverso dette porzioni di pompa di statore e di rotore; e. un sensore di flusso che genera una uscita che corrisponde ad una portata di flusso attraverso detta pompa del sangue; e f. un dispositivo di controllo della portata che riceve detta uscita da detto sensore di flusso e che controlla detto dispositivo di azionamento magnetico per produrre una portata pulsatile.
15. Apparecchio a pompa per il sangue secondo la rivendicazione 14, in cui detto dispositivo di controllo della portata è sensibile a detta uscita del sensore di flusso per controllare detto dispositivo di azionamento magnetico in modo da mantenere almeno una portata minima predeterminata di sangue durante una porzione a fase bassa di detta portata pulsatile.
16. Pompa per il sangue secondo la rivendicazione 14, in cui detto dispositivo di controllo della portata comprende inoltre: a. un elemento di misurazione del cuore attaccabile ad un ventricolo del cuore che è assistito da detta pompa per il sangue; b. detto elemento di misurazione del cuore misurando almeno una di distensione e contrazione di detto ventricolo; e c. detto dispositivo di controllo di portata utilizzando dette dimensioni per controllare detta portata di detta pompa per il sangue in modo da produrre detta portata pulsatile.
17. Pompa per il sangue secondo la rivendicazione 16, in cui detto elemento di misurazione del cuore comprende: a. un calibro cardiaco avente una coppia di bracci girevoli l'uno relativamente all'altro; b. ciascuno di detta coppia di bracci avendo una estremità attaccabile ad una superficie esterna di detto ventricolo ed una estremità opposta collegata su un punto di rotazione; e c. un dispositivo di misurazione angolare che misura variazioni nella posizione angolare fra ciascuna di detta coppia di bracci.
18. Pompa per il sangue secondo la rivendicazione 17, in cui detto dispositivo di misurazione angolare comprende un sensore di posizione a corrente parassita elettronica, che misura dette variazioni di posizione angolare fra detta coppia di bracci.
19. Pompa per il sangue secondo la rivendicazione 16, in cui detto elemento di misurazione del cuore comprende una coppia di trasduttori ultrasonici posizionati generalmente sui lati opposti di detto ventricolo che misurano una dimensione radiale di detto ventricolo sulla base di un tempo trascorso affinché un impulso ultrasonico si sposti fra detta coppia di trasduttori.
20. Apparecchio a pompa per il sangue impiantabile in un paziente, comprendente: a. un elemento a statore avente una porzione di pompa di statore; b. un elemento a rotore supportato in detto elemento a statore per rotazione in esso e detto elemento a rotore avendo una porzione di pompa di rotore disposta adiacente a detta porzione di pompa di statore; c. un motore impegnato con detto elemento a rotore per far ruotare detto elemento a rotore relativamente a detto elemento a statore per pompare sangue attraverso dette porzioni di pompa di statore e di rotore; d. un sensore di flusso che genera una uscita corrispondente ad una portata di flusso attraverso detta pompa per il sangue; e e. un dispositivo di controllo della portata che riceve detta uscita da detto sensore di flusso e che controlla detto dispositivo di azionamento magnetico per produrre una portata pulsatile.
21. Apparecchio a pompa per il sangue secondo la rivendicazione 20, in cui detto dispositivo di controllo della portata è sensibile a detta uscita del sensore di flusso per controllare detto motore in modo da mantenere almeno una portata minima predeterminata di sangue durante una porzione a fase bassa di detta portata pulsatile.
22. Pompa per il sangue secondo la rivendicazione 20, in cui detto dispositivo di controllo di portata comprende inoltre: a. un elemento di misurazione del cuore attaccabile ad un ventricolo del cuore che è assistito da detta pompa per il sangue; b. detto elemento di misurazione del cuore misurando almeno una di distensione e contrazione di detto ventricolo; e c. detto dispositivo di controllo di portata utilizzando dette dimensioni per controllare detta portata di detta pompa per il sangue per produrre detta portata pulsatile.
23. Pompa per il sangue secondo la rivendicazione 22, in cui detto elemento di misurazione del cuore comprende: a. un calibro cardiaco avente una coppia di bracci girevoli l'uno relativamente all'altro; b. ciascuno di detta coppia di bracci avendo una estremità attaccabile ad una superficie esterna di detto ventricolo e una estremità opposta collegata ad un punto di imperniamento; e c. un dispositivo di misurazione angolare che misura variazioni nella posizione angolare fra ciascuna di detta coppia di bracci.
24. Pompa per il sangue secondo la rivendicazione 23, in cui detto dispositivo di misurazione angolare comprende un sensore di posizione a corrente parassita, elettronico, che misura dette variazioni di posizione angolare fra detta coppia di bracci.
25. Pompa per il sangue secondo la rivendicazione 22, in cui detto elemento di misurazione del cuore comprende una coppia di trasduttori ultrasonici posizionati su lati generalmente opposti di detto ventricolo, che misurano una dimensione radiale di detto ventricolo sulla base di un tempo trascorso per la propagazione di un impulso ultrasonico fra detta coppia di trasduttori .