KR102527451B1

KR102527451B1 - 펌프

Info

Publication number: KR102527451B1
Application number: KR1020207022091A
Authority: KR
Inventors: 앤쏘니 피. 파글리아로; 제이든 데이빗 하만
Original assignee: 생-고뱅 퍼포먼스 플라스틱스 코포레이션
Priority date: 2017-12-29
Filing date: 2018-12-28
Publication date: 2023-05-02
Also published as: EP3732378A4; BR112020013359A2; CN111801499A; US20190203732A1; BR112020013359B1; EP3732378A1; WO2019133807A1; KR20200096306A

Abstract

펌프는, 내부 부피를 정의하는 하우징; 자기 요소를 포함하고, 표면 중 적어도 일부가 일반적으로 로그 나선에 부합하며 하우징의 내부 부피에 배치되는 임펠러; 및 임펠러의 자기 요소와 자기적으로 결합하도록 조정된 구동 요소를 포함한다.

Description

펌프

본 개시는 펌프, 및 보다 구체적으로 인라인 펌프에 관한 것이다.

펌프는 일반적으로 두 위치 사이에서 유체를 전달하기 위해 사용된다. 바이오 제약 응용 분야에서, 펌프는, 예를 들어 다양한 저장 용기, 믹서, 시험 장비 및 다른 영역 사이에서 바이오 제약 물질을 이동시키는 데 사용될 수 있다. 종래의 펌프는, 전단 민감성 유체 구성 요소를 따라 손상시키는 힘을 부여하는 구동 샤프트 및 회전 임펠러를 포함한다. 종래의 펌프는, 민감한 시스템에 손상을 주거나 방해할 수 있는, 불균일 유체 유량과 불균일 맥동을 부여할 수 있다.

구현예는 예시로서 나타내고 첨부된 도면으로 제한되지 않는다.
도 1은 일 구현예에 따른 시스템의 단면 개략도를 포함한다.
도 2는 일 구현예에 따라 시스템에 형성된 유체 베어링의 확장 단면도를 포함한다.
도 3은 일 구현예에 따른 임펠러의 상부도를 포함한다.
도 4는 일 구현예에 따른 시스템의 개략도를 포함한다.
도 5는 일 구현예에 따라 예시적인 하우징의 도면을 포함한다.
도 6은 일 구현예에 따라 반투명 하우징 및 펌프를 갖는 예시적인 펌프를 포함한다.
도 6a는 일 구현예에 따라 예시적인 임펠러의 다중 도면을 포함한다.
도 6b는 일 구현예에 따라 예시적인 하우징과 임펠러의 측부도를 포함한다.
도 6c는, 도 6a 및 도 6b의 예시적인 하우징과 임펠러의 회전 측부도를 포함한다.
도 6d는, 도 6a 및 도 6b의 예시적인 하우징과 임펠러의 상부도 및 하부도를 각각 포함한다.
도 6e는 예시적인 하우징과 임펠러의 상부 분해도를 포함한다.
당업자는, 도면의 요소를 단순함과 명료함을 위해 나타내고 반드시 크기에 맞게 그려지는 것이 아니라는 점을 이해한다. 예를 들어, 도면에서 일부 요소의 치수는 발명의 구현에 대한 이해를 향상시키기 위해 다른 요소에 비해 과장될 수 있다.

다음의 설명은 도면과 함께 본원에 개시된 교시를 이해하기 위해 제공된다. 다음의 논의는 교시의 특정 실시예 및 구현예에 중점을 둘 것이다. 이러한 중점 사항은 교시의 설명을 돕기 위해 제공되는 것으로서, 교시의 범위 또는 적용 가능성에 대한 제한으로 해석되어서는 안 된다.

본원에 사용되는 바와 같이, 용어 “포함한다”, “포함하는”, “포함하다”, “포함한”, “갖는다”, “갖는”, 또는 이들의 임의의 변형은 비배타적인 포함을 다루는 것으로 의도된다. 예를 들어, 특징부 목록을 포함하는 공정, 방법, 물품, 또는 장치가 반드시 이들 특징부에만 제한되는 것은 아니며, 이러한 공정, 방법, 물품, 또는 장치에 대해 명시적으로 나열되지 않거나 고유한 다른 특징부를 포함할 수 있다. 또한, 명시적으로 달리 언급되지 않는 한, "또는"은 배타적 논리합이 아니라 포함적 논리합을 의미한다. 예를 들어, 조건 A 또는 B는 다음 중 어느 하나에 의해 만족된다. A는 참(또는 존재)이고 B는 거짓(또는 부존재), A는 거짓(또는 부존재)이고 B는 참(또는 존재), A, B 모두 참(또는 존재).

“일” 또는 “하나”의 사용은 본원에 기술된 요소 및 성분을 기술하기 위해 사용된다. 이는 단지 편의상 그리고 발명의 범위의 일반적 의미를 제공하기 위해 사용된다. 이 설명은 하나 또는 적어도 하나를 포함하는 것으로 이해되어야 하며, 문맥상 분명하지 않은 한, 단수는 복수도 포함하고 그 반대일 수도 있다.

달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 재료, 방법, 및 실시예는 예시일 뿐이고, 제한하고자 하는 것은 아니다. 본원에 기술되지 않는 내용에서 특정 재료 및 가공 처리에 관한 많은 세부 사항은 일반적인 것이며 유체 및 펌프 기술 내의 교재 및 기타 출처에서 찾아볼 수 있다.

본원에 설명된 구현예 중 하나 이상에 따른 펌프는, 일반적으로 내부 부피를 정의한 하우징과 상기 내부 부피에 배치된 임펠러를 포함할 수 있다. 임펠러는, 구동 요소와 자기적으로 결합하기 위해 조정된 자기 요소를 포함할 수 있다. 구동 요소는 하우징에 대해 외부에 위치할 수 있고, 자기적으로 임펠러를 구동할 수 있다. 임펠러 표면 중 적어도 일부는, 일반적으로 로그 나선에 부합할 수 있다.

본원에 설명된 구현예 중 하나 이상에 따른 단일 사용 펌프는, 일반적으로 내부 부피를 정의한 하우징과 상기 내부 부피에 배치된 임펠러를 포함할 수 있다. 임펠러 표면 중 적어도 일부는, 일반적으로 로그 나선에 부합할 수 있다. 단일 사용 펌프는, 구동 요소와 자기적으로 결합하기 위해 조정된다. 구동 요소는 상이한 펌프 작동 사이에서 재사용 가능할 수 있다.

본원에 설명된 하나 이상의 구현예에 따라, 유체 순환 시스템은 일반적으로 제1 및 제2 튜브형, 및 상기 제1 및 제2 튜브형 사이에 배치된 펌프를 포함할 수 있다. 펌프는, 내부 부피를 정의한 하우징과 상기 내부 부피에 배치된 임펠러를 포함할 수 있다. 임펠러는 자기 요소를 포함할 수 있고, 임펠러 표면 중 적어도 일부는 일반적으로 로그 나선에 부합할 수 있다. 구동 요소는 임펠러의 자기 요소와 자기적으로 결합할 수 있고, 시스템 내에 유체 이동을 생성하기 위해 임펠러를 회전식으로 구동할 수 있다.

특정 구현예에서, 바이오 제약 순환 시스템은, 제1 및 제2 바이오 제약 설비 각각에 결합된 제1 및 제2 튜브형을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 튜브형 사이에 배치된 펌프는, 상기 제1 튜브형에서 상기 제2 튜브형으로 유체를 구동할 수 있다. 펌프는, 내부 부피를 정의한 하우징과 상기 내부 부피에 배치된 임펠러를 포함할 수 있다. 임펠러는 자기 요소를 포함할 수 있고, 임펠러 표면 중 적어도 일부는 일반적으로 로그 나선에 부합할 수 있다. 구동 요소는 임펠러의 자석 요소와 자기적으로 결합할 수 있고, 시스템 내에 유체 이동을 생성하기 위해 임펠러를 회전식으로 구동할 수 있다.

도 1을 참조하면, 유체 시스템(100)은 일반적으로 펌프(102)를 포함할 수 있다. 펌프(102)는 하우징(104)과 임펠러(106)를 포함할 수 있다. 나타낸 바와 같이, 임펠러(106)는 하우징(104)의 내부 부피(108) 내에 안착할 수 있다. 내부 부피(108)는, 제1 및 제2 튜브형(110 및 112) 사이의 내부 부피를 정의할 수 있다. 제1 튜브형(110)은 바이오 제약 또는 의약 설비와 같은 제1 설비와 결합될 수 있고, 제2 튜브형(112)은 바이오 제약 또는 의약 설비와 같은 제2 설비와 결합될 수 있다. 설비는, 저장 용기, 믹서, 샘플링 장치, 시험 장치, 바이오 제약 재료의 제조 또는 개발에 사용되는 다른 적합한 설비, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.

일 구현예에서, 시스템(100)을 통한 유체 흐름은 일방향이다. 특정 구현예에서, 유체 흐름은 일반적으로 제1 튜브형(110)에서 제2 튜브형(112)으로의 방향이다. 다른 구현예에서, 시스템(100)을 통한 유체 흐름은 쌍방향이다. 임펠러(106)의 회전은 축방향 유체 압력을 생성하고 시스템(100)을 통해 유체를 이동시킬 수 있다.

일 구현예에서, 하우징(104)은 적어도 두 개의 별개 구성 요소를 포함한다. 상기 적어도 두 개의 별개 구성 요소는 분리 가능하게 서로 결합될 수 있다. 일 구현예에서, 상기 두 개의 개별 구성 요소를 서로 연결하기 이전에 임펠러(106)는 내부 부피(108)에 설치될 수 있다.

내부 부피(108)는, 하우징(104)의 만곡 측벽에 의해 정의된 만곡 내부 부피를 가질 수 있다. 시스템(100)을 통한 유체 흐름은, 임펠러(106)의 외부 표면 주위에 적어도 부분적으로 발생할 수 있다. 예를 들어, 다시 도 2를 참조하면, 임펠러(106)는, 하우징(104)의 내부 표면과 함께 유체 베어링을 형성할 수 있다. 제1 튜브형(110)으로부터 펌프(102)로 들어가는 유체는, 하우징(104)을 통과해, 임펠러(106)와 하우징(104) 사이에 위치한 개구(114)를 통해 이동할 수 있다. 임펠러(106)가 회전하기 시작함에 따라, 임펠러(106)를 통과한 유체는 유체 베어링을 생성할 수 있고, 이는 임펠러(106)를 회전식 윤활 상태로 유지한다. 유체 베어링은, 또한 하우징(104)에 대한 임펠러(106)의 자가 중심화를 허용할 수 있다. 하우징(104)과 임펠러(106) 사이의 유체 베어링을 통해 유도되지 않는 유체는, 임펠러(106)의 애퍼처(116)(도 3)를 통과할 수 있다. 더 상세히 후술하는 바와 같이, 애퍼처를 통과한 유체는, 임펠러 (106)의 날개에 의해 구동될 수 있다.

나타낸 구현예에서, 임펠러(106)는, 허브(118) 및 허브(118)로부터 연장되는 블레이드(120)를 포함할 수 있다. 애퍼처(116)는, 허브(118) 및 블레이드(120)를 통과하면서 임펠러 (106)를 통해 연장될 수 있다. 유체는 애퍼처(116)를 통과하면서, 블레이드(120)에 의해 임펠러(106)의 축(126)과 대체로 평행한 방향으로 구동된다.

블레이드 (120)는, 시스템(100)을 통해 유체를 편향시키도록 조정된 날개(122 및 124)(도 3)를 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 블레이드(120)는 적어도 두 개의 날개, 또는 적어도 세 개의 날개, 또는 적어도 네 개의 날개, 또는 적어도 다섯 개의 날개, 또는 심지어 적어도 열 개의 날개를 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 블레이드(120)는 1000 개 이하의 날개, 500 개 이하의 날개, 또는 심지어 50 개 이하의 날개를 포함할 수 있다. 날개(122, 124)는, 임펠러(106)의 축(126)을 따라 볼 때, 일반적으로 황금비라고 알려진 피보나치 수열에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 단면에서 볼 때, 임펠러는 피보나치 수열 패턴에 일반적으로 부합하는 표면 곡률을 가질 수 있다. 이러한 패턴을 갖는 임펠러는, 균일한 유체 흐름과 동적 균형을 제공하면서 비파괴적인 유체 거동을 나타내고(즉, 유체 내에서 임의의 배지, 예를 들어 생물학적 배지를 파괴하지 않고) 종래 형상의 임펠러의 보편적인 막힘을 없애는 데, 특히 효과적인 것으로 밝혀졌다. 블레이드의 길이, 폭, 또는 형상이 임의로 구상된다. 일 구현예에서, 블레이드(120)는 튤립 형상을 갖는 날개(122 및 124)를 가질 수 있다.

임펠러(106)가 하우징(104) 내에서 회전하는 경우, 이는 회전축 (126)에 일반적으로 대응하는 방향으로 내부 부피(108)에서 유체의 축방향 흐름을 생성한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 그리고 일 구현예에 따라, 유체 흐름은 좌측에서 우측 방향으로 발생할 수 있다. 다른 구현예에서, 유체 흐름은 우측에서 좌측 방향으로 발생할 수 있다. 유체 흐름 방향은, 블레이드(120) 설계 및 회전 방향의 산물이다. 펌프(102)를 통한 유체 흐름이 선형으로서 180도 경로로 나타나 있지만, 대안적인 구현예에서, 유체 흐름은 임의의 축 상에서 0도 초과 내지 180도 미만의, 하나 이상의 출구 경로를 통해 발산할 수 있다.

먼저, 임펠러(106)는, 초기에 유체가 정지하므로 유체 난류를 발생시킨다. 임펠러(106)가 회전하기 시작하고 순환이 일어나기 시작하면 난기류는 가라앉고 공동 현상이 최소화된다. 특정 구현예에서, 펌프(102)는 공동 현상이 없는 유체 흐름을 제공한다. 공동 현상이 없는 유체 흐름은, 예를 들어 소음 수준의 감소, 전기 효율의 증가, 작동 중 펌프 손상의 제거 또는 감소 등과 같이 원하는 특성을 제공한다. 이는 종래의 임펠러와 대조적이다. 예를 들어, 종래의 임펠러는 펌프 공동 현상을 가질 수 있고, 이는 기포를 생성하고 펌핑된 유체에 예측할 수 없는 전단력을 야기하고 또한 바람직하지 않게 시스템 압력을 증가시킨다. 임펠러(106)는, 유체 내에 현탁된 전단 민감성 배지를 손상 시키거나 방해하지 않으면서 더 높은 부피성 유량의 편향으 허용하도록 구성된다. 또한, 임펠러(106)는 중앙 애퍼처(116)(도 3)를 통해 유체를 편향시키고, 전형적인 종래 임펠러의 외부 둘레를 따르지 않기 때문에, 액체 흐름 속도는 내부 부피(108)의 중심에서 가장 크고, 여기서 튜브형(110 및 112)의 측벽에 의해 야기되는 마찰 저항이 가장 크다. 임펠러(106) 상의 전통적인 선단의 부재는, 통상적인 임펠러 블레이드의 선단을 따르는 유체의 고속 충격과 전형적으로 연관된 배지의 열화를 추가로 감소시킨다. 전단 응력의 감소는, 시스템(100)이 종래의 임펠러와의 충격에 의해 저하될 수 있는, 보다 민감한 물질을 취급할 수 있도록 한다. 예를 들어, 시스템(100)은, 예컨대 동물 세포와 같은 민감성 물질의 전단 펌핑을 전혀 제공하지 않거나 낮게 제공할 수 있다. 전단 펌핑을 전혀 제공하지 않거나 낮게 제공하면, 세포 손상 또는 소멸을 크게 줄이거나 제거한다. 또한, 펌핑된 물질의 전단 응력이 낮거나 없으면, 성분 채집, 여과 및 다른 정제 공정에서 더 높은 수율을 제공할 수 있다.

일 구현예에서, 펌프(102)가 활성인(즉, 축(126)을 중심으로 회전식으로 돌고 있는) 경우, 임펠러(106)는 하우징(104)으로부터 전체적으로 이격된다. 다른 구현예에서, 펌프가 비활성인 경우, 임펠러(106)는 하우징(104) 내부 표면에 안착할 수 있다. 임펠러(106)는 길이(L_I)를 가질 수 있고, 이는 하우징(104)의 길이(L_H)보다 작다. 일 구현예에서, L_I는 적어도 L_H의 20%, 적어도 L_H의 30%, 적어도 L_H의 40%, 또는 적어도 L_H의 50%이다. 다른 구현예에서, L_I는 L_H의 99% 이하, L_H의 90% 이하, 또는 L_H의 75% 이하이다. 하우징(104)의 길이에 대한 임펠러(106)의 길이는, 전술한 임의의 값 사이의 범위일 수 있거나 이를 포함할 수 있다.

일 구현예에서, 펌프(102)는, 임펠러(106)에 적어도 부분적으로 배치된 자기 요소(128)를 추가로 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 자기 요소(128)는 임의 구성으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 자기 요소(128)는 임펠러(106) 내에 둘러싸이거나, 내장되거나, 이에 부착되거나 또는 이의 조합일 수 있다. 일 구현예에서, 자석 요소(128)는, 원하는 최종 구성에 따라 유체 경로에 노출되거나 유체 경로로부터 보호될 수 있다. 자석 요소(128)는 임의의 자성, 부분 자성, 또는 강자성 재료를 포함할 수 있다. 자기 요소(128)는, 오직 구동 요소(130)에 의해 공급되는 자기장과 결합할 수 있으면 된다. 따라서, 특정 구현예에서, 자기 요소(128)는 강자성일 수 있고, 강철, 철, 코발트, 니켈 및 희토류 자석으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 일 구현예에서, 자기 요소(128)는 네오디뮴 희토류 자석이다. 특정 구현예에서, 네오디뮴 희토류 자석은 조그만 구성에 원하는 힘을 갖는다. 자기 요소(128)는 원하는 힘에 따라 구성되고 선택될 수 있다. 추가의 구현예에서, 자기 요소(128)는 당 업계에서 용이하게 인식되는 임의의 다른 자성 또는 강자성 재료로부터 선택될 수 있다. 일 구현예에서, 자기 요소(128)는 임펠러(106) 내에 적어도 부분적으로, 예컨대 완전히 배치된 복수의 자기 요소를 포함할 수 있다. 보다 특정한 구현예에서, 복수의 자기 요소(128)는 서로 이격될 수 있고, 예컨대 서로로부터 동일한 거리만큼 이격될 수 있다. 일 구현예에서, 자기 요소(128)는 임펠러(106) 내에 완전히 내장될 수 있다. 이는, 특정 유체 응용 분야에 해로울 수 있는 유체와의 접촉을 줄일 수 있다. 다른 구현예에서, 자기 요소(128)는 적어도 부분적으로 노출될 수 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 임펠러(106)의 허브(118)는 하우징(104)의 고정 영역(132)에 배치될 수 있다. 고정 영역(132)은, 허브(118)에 대향하는 내부 표면을 생성함으로써 전술한 유체 베어링을 위한 플랜지 부피를 형성할 수 있다. 애퍼처(116)를 통한 유체 흐름 속도(F_A)에 대한 베어링 공간(134)을 통한 유체 흐름 속도(F_B)의 비율[F_B:F_A]은, 1:1000의 범위, 1:100의 범위, 또는 1:10의 범위이다.

구동 요소(130)는, 임펠러(106) 내의 자기 요소(128)를 구동 또는 회전시키도록 조정되어 시스템(100) 내에서 유체의 축 방향 편향을 개시할 수 있다. 일 구현예에서, 구동 요소(130)는, 자기 요소(128)를 구동하는 극성 스위칭을 통해 작동할 수 있다. 예를 들어, 구동 요소(130)는 극성을 변화시켜서 임펠러에 위치한 각각의 자석의 특정 극성에 작용한다. 다른 구현예에서, 구동 요소(130)는 회전식 자석 메커니즘을 통해 작동할 수 있다.

일 구현예에서, 펌프(104)는, 튜브형(110 및 112) 내로 하우징 (102)의 과도한 삽입을 방지하도록 조정된 하나 이상의 정지부(136)를 포함할 수 있다. 특정 구현예에서, 정지부(136)는 하우징(104)과 일체형이다. 또한, 제1 튜브형(110) 및 제2 튜브형(112)에 대한 다양한 튜브 직경에 결합 가능할 수 있도록 임의의 플랜지가 구상된다.

일 구현예에서, 본원에 설명된 하나 이상의 구현예에 따른 펌프 (102)는, 시스템(100) 내에서 매끄러운 유체 흐름을 제공하도록 조정될 수 있다. 즉, 유체 시스템에 사용되는 일부 종래의 펌프와 달리, 펌프(102)는 임의의 순간에 0.5% 이하, 또는 임의의 순간에 0.4% 이하, 또는 임의의 순간에 0.3% 이하, 또는 임의의 순간에 0.2% 이하, 또는 임의의 순간에 0.1% 이하 정도로 상이한 연속적 유체 유량을 유지할 수 있다. 임펠러(106)에 의해 나타나는 효율, 및 유체의 최소 손상과 결합된, 이러한 연속적이고 변하지 않는 유량은, 안과 수술 기구 및 다른 섬세한 수술 영역을 포함한 특정 고정밀 응용 분야에 사용될 수 있다.

일 구현예에서, 본원에 설명된 하나 이상의 구현예에 따른 펌프 (102)는, 제1 펌핑 작동 동안(예, 시간 = 0에서) 측정된 바와 같이 제1 유량을 갖고, 제2 펌핑 작동 동안(예, 시간 = 45 분에서) 측정된 바와 같이 제2 유량을 갖도록 조정될 수 있고, 상기 제1 및 제2 유량은 0.5% 이하, 또는 0.4% 이하, 또는 0.3% 이하, 또는 0.2% 이하, 또는 0.1% 이하 정도로 상이하고, 유량은 대략 1 L/분이다.

본원의 하나 이상의 구현예에 따른 펌프(102)는, DMSO 또는 페놀과 같은 침식성 유체와 함께 사용되도록 조정된다. 또한, 본원에 설명 된 하나 이상의 구현예에 따른 펌프(102)는, 적어도 3 기압, 적어도 4 기압, 또는 적어도 5 기압의 압력 차이에서 작동할 수 있다.

도 4는, 제1 튜브형(406) 및 제2 튜브형(408)에 의해 이격된 제1 영역(402) 및 제2 영역(404)을 포함하는 시스템(400)의 개략도를 포함한다. 펌프(410)는 제1 및 제2 튜브형(406, 408) 사이에 배치된다. 구동 요소(412)에 의해 구동된 펌프는, 유체를 제1 영역(402)에서 제2 영역(404)으로 이동시키도록 조정된다. 펌프(410)는 전술한 펌프(102)와 비교하여 여러 유사한 특성을 가질 수 있다.

연동 펌프는 상당히 민감한 펌핑 응용 분야에 사용되고, 여기서 미세하게 조정된 유체 유량이 중요하다. 예를 들어, 안구 수술은, 매우 약한 안구 조직에 대한 손상을 방지하기 위해, 유체가 상당히 조절된 유량을 필요로 한다. 연동 펌프는, 이의 설계 결과치로 높은 계량의 유체를 전달하는 것과 같은 응용 분야에 일반적으로 사용된다. 그러나, 연동 펌프는 상기 설계때문에 상당히 일관되지 않은 유량을 전달한다. 펌프 내의 유량 경로를 따라 움직이는 롤러는 오차 압력 구배 및 유체 맥동을 유발할 수 있다. 종래의 임펠러 블레이드는 또한 임펠러 주변의 다양한 위치에서 측정된 바와 같이, 높은 회전 시동 에너지 및 불균일한 유량때문에 적합한 유량을 전달하지 못한다. 또한, 임펠러 선단의 손상 특성은, 유체 내의 중요한 배지를 파괴할 수 있다. 본원에 설명된 하나 이상의 구현예에 따른 펌프는, 성능 또는 유체 전달을 손상시키지 않으면서 연동식 및 종래의 임펠러 유형 펌프 모두와 관련된 문제를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 펌프의 마모 없는 구성은, 입자 흘림(즉, 두 재료가 그들 사이에 마찰력을 생성하는 경우) 및 열 발생을 제거하여 유체, 셀 제품, 또는 유체 경로에서 오염, 온도 상승 또는 이들의 조합의 도입에 민감한 기타 물질의 처리를 위해 오염 또는 열화 위험성 없이 펌핑되도록 할 수 있다. 예를 들어, 임펠러 및 하우징 구성은 마모 없는 펌프 작동을 제공한다.

또한, 구동 요소(130)의 재사용 가능한 특성 및 펌프(102)의 일회용 (또는 단일 사용) 특성을 고려하면, 작동 가능한 사용 이후에 전체 카세트를 폐기할 필요가 있을 수 있는 연동 펌프와 달리, 연속 작동 사이의 오염 위험이 최소화된다. 일 구현예에서, 펌프(102)를 단일 제한 시간(단일 사용), 다중 사용, 또는 연속 사용 작동에 사용할 수 있다. 펌프(102)는, 전단 응력이 낮거나 거의 없는 펌핑, 오염 없는 펌핑, 일정한 유체의 유량, 침식성 유체에 대한 노출, 또는 이들의 조합을 구상하는 어느 산업에든 사용될 수 있다. 특정 구현예에서, 시스템(100)은 미립자 없는 시스템에 바람직할 수 있다. 예를 들어, 시스템(100)은, 칩 제조에 사용되는 공정 유체가 미립자 없는 상태로 있어야만 되는 마이크로 전자 산업에 유리할 수 있다. 의료 산업, 바이오 제약 산업, 제약 산업, 전자 산업, 마이크로 전자 산업, 화학 산업 등과 같은 산업에 펌프를 요구하는 것이 구상된다.

위에 설명된 모든 특징부가 필요하지 않고, 세부적인 특징부 일부가 필요하지 않고, 설명한 것 외에 하나 이상의 특징부가 제공될 수 있다. 또한, 특징부가 기술되는 순서는 특징부가 설치된 순서일 필요는 없다.

명확성을 위해 별도의 구현예 맥락에서 본원에 설명된 특정 특징부는 단일 구현예에서 조합하여 또한 제공될 수도 있다. 반대로, 간략화를 위해, 단일 구현예 맥락에서 설명된 다양한 특징부는 개별적으로 또는 임의의 서브 조합으로 또한 제공될 수도 있다.

혜택, 다른 장점 및 문제점에 대한 해결책이 특정 구현예와 관련하여 상기에 설명되었다. 그러나, 어떤 혜택, 장점, 또는 해결책이 발생하거나 더 현저해질 수 있도록 하는, 혜택, 장점, 해결책 및 임의의 특징부(들)가 모든 구현예의 결정적, 필수적 또는 본질적 특징부로 해석되어서는 안된다.

구현예.

구현예 1.

내부 부피를 정의하는 하우징;

자기 요소를 포함하고, 표면 중 적어도 일부는 일반적으로 로그 나선에 부합하며, 상기 하우징의 내부 부피에 배치되는 임펠러; 및

상기 임펠러의 자기 요소와 자기적으로 결합하도록 조정된 구동 요소를 포함하는 펌프.

구현예 2.

내부 부피를 정의하는 하우징; 및

표면 중 적어도 일부는 일반적으로 로그 나선에 부합하며, 상기 하우징의 내부 부피에 배치되는 임펠러를 포함하되,

상기 단일 사용 펌프 구성 요소는 구동 요소와 자기적으로 결합하도록 조정되는 단일 사용 펌프 구성 요소.

구현예 3.

제1 튜브형;

제2 튜브형; 및

상기 제1 및 제2 튜브형 사이에 배치되고 상기 제1 튜브형에서 상기 제2 튜브형으로 유체를 구동하도록 조정된 펌프(상기 펌프는,

내부 부피를 정의하는 하우징;

상기 임펠러의 자기 요소와 자기적으로 결합하도록 조정되는 구동 요소를 포함함)를 포함하는 유체 순환 시스템.

구현예 4.

제1 바이오 제약 설비에 결합된 제1 튜브형;

제2 바이오 제약 설비에 결합된 제2 튜브형; 및

내부 부피를 정의하는 하우징;

상기 임펠러의 자기 요소와 자기적으로 결합하도록 조정되는 구동 요소를 포함함)를 포함하는 바이오 제약 순환 시스템.

구현예 5. 구현예 1 내지 구현예 4 중 어느 한 구현예에 있어서, 상기 하우징은 적어도 두 개의 별개 구성 요소를 포함하고, 상기 하우징은 유체 베어링을 위한 외부 표면을 형성하기 위해 조정되고, 상기 하우징은 유입구 포트 및 유출구 포트를 포함하고, 상기 펌프는 부정확한 방향성 어셈블리를 방지하기 위해 조정된 정렬 특징부를 포함하고, 상기 하우징은 만곡형 내부 부피를 정의하는, 펌프, 단일 사용 펌프, 유체 순환 시스템, 또는 바이오 제약 순환 시스템.

구현예 6. 구현예 1 내지 구현예 5 중 어느 한 구현예에 있어서, 상기 하우징은 제1 튜브형 및 제2 튜브형과 결합하기 위해 조정되고, 상기 제1 및 제2 튜브형은 유체 시스템과 연결되는, 펌프, 단일 사용 펌프, 유체 순환 시스템, 또는 바이오 제약 순환 시스템.

구현예 7. 구현예 1 내지 구현예 6 중 어느 한 구현예에 있어서, 상기 임펠러는 상기 하우징 내에 유체 베어링을 형성하도록 조정되고, 상기 임펠러는 상기 임펠러의 회전 중에 상기 하우징으로부터 이격되도록 조정되고, 상기 임펠러는 작동 중에 상기 하우징을 통해 구동되는 유체만 접촉하고, 상기 임펠러는 상기 임펠러를 통해 유체 흐름을 허용하도록 조정된 중심 애퍼처를 포함하고, 상기 임펠러는 허브와 상기 허브로부터 연장된 블레이드를 포함하고, 상기 임펠러는 본질적으로 선단이 없고, 상기 임펠러는 상기 임펠러의 모든 표면 상의 유체에 일반적으로 균일한 압력 분포를 부여하고, 상기 임펠러는 회전 중에 상기 하우징에 대해 자가 중심화하고, 상기 임펠러는 막힘이 없고, 상기 임펠러는 제1 용혈 조건을 갖는 제1 회전 속도 및 제2 용혈 조건을 갖는 제2 회전 속도로 작동하도록 조정되고, 상기 제1 및 제2 용혈 조건은 실질적으로 유사하고, 상기 임펠러는 상기 하우징으로부터 제거 가능하고, 상기 임펠러는 상기 하우징을 통해 유체 흐름의 방향과 평행한 축을 중심으로 회전하도록 조정되고, 상기 임펠러는 상기 하우징을 통해 일방향 유체 흐름을 제공하도록 조정되고, 상기 임펠러는 상기 하우징을 통해 쌍방향 유체 흐름을 제공하도록 조정되고, 상기 임펠러는 적어도 두 개의 날개를 포함하는, 펌프, 단일 사용 펌프, 유체 순환 시스템, 또는 바이오 제약 순환 시스템.

구현예 8. 구현예 1 내지 구현예 7 중 어느 한 구현예에 있어서, 상기 임펠러는 구동 요소에 의한 운동에 반응하여 회전하도록 조정되고, 상기 구동 요소는 상기 임펠러로부터 완전히 이격되고, 상기 구동 요소는 재사용 가능하고, 상기 임펠러 및 하우징은 단일 사용 적용으로 조정되고, 상기 임펠러는 상기 하우징 길이의 적어도 20%, 또는 상기 하우징 길이의 적어도 30%, 또는 상기 하우징 길이의 적어도 40%, 또는 상기 하우징 길이의 적어도 50% 연장되고, 상기 임펠러는 상기 하우징 길이의 99% 이하, 또는 상기 하우징 길이의 90% 이하, 또는 상기 하우징 길이의 75% 이하로 연장되는, 펌프, 단일 사용 펌프, 유체 순환 시스템, 또는 바이오 제약 순환 시스템.

구현예 9. 구현예 1 내지 구현예 8 중 어느 한 구현예에 있어서, 상기 구동 요소는 자기 구동 요소를 포함하고, 상기 자기 구동 요소는 상기 임펠러 내에 적어도 부분적으로 배치된 자기 요소를 구동 시키도록 조정되고, 상기 자기 구동 요소는 극성을 회전시키도록 조정되는, 펌프, 단일 사용 펌프, 유체 순환 시스템, 또는 바이오 제약 순환 시스템.

구현예 10. 구현예 1 내지 구현예 9 중 어느 한 구현예에 있어서, 상기 자기 요소는 상기 임펠러 내에 적어도 부분적으로 내장되고, 상기 자기 요소는 상기 임펠러 내에 완전히 내장되고, 상기 자기 요소는 복수의 별개 자기 요소를 포함하고, 상기 자기 요소는 적어도 2 개의 별개 자기 요소 또는 적어도 3 개의 별개 자기 요소, 또는 적어도 4 개의 별개 자기 요소를 포함하고, 상기 자기 요소는 서로 원주 방향으로 이격되고, 상기 자기 요소는 서로 동일하게 이격되고, 상기 자기 요소는 상기 임펠러의 작동 중 유체로부터 이격되는, 펌프, 단일 사용 펌프, 유체 순환 시스템, 또는 바이오 제약 순환 시스템.

구현예 11. 구현예 1 내지 구현예 10 중 어느 한 구현예에 있어서, 상기 임펠러 및 하우징은 단일 사용 시스템의 부분이고, 상기 구동 요소는 재사용 가능 시스템의 부분인, 펌프, 단일 사용 펌프, 유체 순환 시스템, 또는 바이오 제약 순환 시스템.

구현예 12. 구현예 1 내지 구현예 11 중 어느 한 구현예에 있어서, 상기 펌프는 사용 중 매끄러운 유체 흐름을 제공하도록 조정되고, 상기 펌프는 사용 중 일관된 유체 흐름을 제공하도록 조정되고, 상기 펌프는 사용 중 임의의 순간에서 0.5% 이하 정도로 상이한 연속 유체의 유량을 유지하도록 조정되는, 단일 사용 펌프, 유체 순환 시스템, 또는 바이오 제약 순환 시스템.

구현예 13. 구현예 1 내지 구현예 12 중 어느 한 구현예에 있어서, 상기 펌프는 제1 펌핑 작동 동안 측정된 제1 유량, 및 제2 펌핑 작동 동안 제2 유량을 갖고, 상기 제1 및 제2 유량은 0.5% 이하 정도로 상이하고, 상기 펌프는 1 L/분의 유량으로 적어도 45일 동안 연속적으로 펌프하도록 조정되며 상기 적어도 45일 동안 0.5% 이하 정도의 유량 차이를 갖는, 펌프, 단일 사용 펌프, 유체 순환 시스템, 또는 바이오 제약 순환 시스템.

구현예 14. 구현예 1 내지 구현예 13 중 어느 한 구현예에 있어서, 상기 펌프는 20°C에서 1 cps 이상의 점도를 갖는 유체를 펌핑하도록 조정되는, 펌프, 단일 사용 펌프, 유체 순환 시스템, 또는 바이오 제약 순환 시스템.

구현예 15. 구현예 1 내지 구현예 14 중 어느 한 구현예에 있어서, 상기 펌프는 DMSO 또는 페놀과 같은 침식성 유체를 사용하도록 조정되는, 펌프, 단일 사용 펌프, 유체 순환 시스템, 또는 바이오 제약 순환 시스템.

구현예 16. 구현예 1 내지 구현예 15 중 어느 한 구현예에 있어서, 상기 펌프는 적어도 3 기압 또는 적어도 4 기압, 또는 적어도 5 기압의 압력 차이를 견디도록 조정되는, 펌프, 단일 사용 펌프, 유체 순환 시스템, 또는 바이오 제약 순환 시스템.

구현예 17. 구현예 1 내지 구현예 16 중 어느 한 구현예에 있어서, 상기 펌프는 유체 상의 전단 응력을 200 파스칼(Pa) 미만으로 제공하는, 펌프, 단일 사용 펌프, 유체 순환 시스템, 또는 바이오 제약 순환 시스템.

구현예 18. 구현예 1 내지 구현예 8 중 어느 한 구현예에 있어서, 상기 펌프는 공동 현상이 없는 유체 흐름을 제공하는, 펌프, 단일 사용 펌프, 유체 순환 시스템, 또는 바이오 제약 순환 시스템.

하기 실시예는 본 발명의 공정 및 조성물을 보다 잘 개시하고 교시하기 위해 제공된다. 이들은 단지 예시적인 목적을 위한 것이며, 다음의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 범주에 실질적으로 영향을 미치지 않으면서 약간의 변형 및 변경이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다.

실시예

컴퓨터 유체 역학, 시뮬레이션 테스트

CFD(Computer Fluids Dynamics)는, 펌프를 통한 유체의 거동을 이해하기 위한 시뮬레이션 기법으로서 사용된 소프트웨어이다. 시뮬레이션 모델은 펌프를 통한 흐름을 시뮬레이션함으로써, 펌프 작동의 완전하고 명확한 이미지를 제시한다. 종래에, CFD 모델은 재순환, 흐름 분리 또는 공동 현상이 발생하는 영역을 식별하는 데 사용되고, 그 원인을 설정하는 데 도움이 될 수 있다. CFD 시뮬레이션은 또한 흡입 파이프(들)의 흐름 프로파일을 예측하고, 펌핑 효율의 감소 및 조기 펌프 고장을 초래하는 임의의 와류 형성을 식별할 수 있다.

고충실도 컴퓨터 유체 역학(Detached Eddy Simulation)과 물리적 테스트 동안의 관찰값은, 펌프 성능을 입증하는 수단으로서, 그리고 공동 현상이 없고 흐름이 많고 토크가 적고 영(zero) 내지 낮은 전단 목표와 관련된 성과 및 결과를 지원하는 수단으로서 사용된다.

물리적 테스트

맞춤형 제조 펌프 테스트 장치는, 흐름 패턴과 공동 현상 성능을 분석하기 위해 투명한 원통형 하우징으로 설계된다. 주요 구성 요소는, 원추형 호퍼 탱크, 재순환 튜브, 프로토타입 테스트 섹션, '버터 플라이'밸브가 있는 다운스트림 압력 챔버, 및 로터 파이프를 벨트 구동하기 위한 인버터 제어 모터를 포함한다.

테스트 장치는 다음 센서를 구비한다: 업스트림 압력 변환기, 다운스트림 압력 변환기, 패들 휠 유량계, 열전대. 광학 속도 센서, 및 무선 회전 토크 변환기.

테스트에서 작동하는 유체는 주변 온도의 수돗물이다. 테스트 런 중에 주변 온도는 66 내지 78 화씨 온도이다.

Labview 시스템 엔지니어링 소프트웨어를 사용하여 데이터를 얻었다.

공동 현상의 성능은 설계 개념 단계에서 평가되고, 공동 현상 없는 결과를 성공적으로 얻었다. 달성된 "공동 현상의 없음"은, 고충실도 컴퓨터 유체 역학(Detached Eddy Simulation) 및 물리적 테스트 중 관찰(중성 부력 겔 볼을 사용하여 물리적 테스트 장비에서 시각화 완료)을 통해 검증된다. 설정의 설명은 하기에 제공된다.

샘플 메쉬 세부 사항

총 요소 수 - 110 M

실(room) - 7.87 M

유입구 근접 필드 - 2.15 M

유입구 - 229 M

볼류트 - 15.7 M

하우징 - 3.75 M

하우징 근접 필드 - 33.5 M

유출구 - 16.2 M

출구 - 30.96 M

"M"의 값은, CFD 모델에 의해 측정된 바와 같이 "수백만 개의 사면체"이고; 상기 값은 제어 부피의 다른 부분에 몇 백만 개의 사면체가 있는지를 나타내는 값이다.

CFD 사양

0.001, 0.0005 및 0.0002 델타 시간, 1초까지 0.2초 증가의 완전 불안정 상태.

Detached Eddy Simulation Turbulence model

RPM 1100, 1650 및 2200

중력(Gravity)

연산 시간 - 11 분’/시간 단계

공칭 주변 온도 및 대기압에서의 물은, 액체에서 액체 증기로의 상 변화를 유도하기 위해 약 30,000 - 40,000 Pa의 압력이 필요하다. -20,000 Pa 또는 -10,000 Pa의 제어 부피의 음압에 대해 등표면 ("등"은 동일한 값을 의미)을 정의하는 시각화 기법은, 작동 중인 펌프가 음압을 생성하지만 공동 현상에 필요한 30,000 내지 40,000 Pa보다 훨씬 작음을 나타낸다.

볼류트의 물리적 테스트는 전술한 바와 같이 실행된다. 투명한 하우징과 투명한 튜브를 사용하여 다양한 RPM 및 압력 조건에서 관찰할 수 있다. 기포 형성은 어느 시험 조건에서도 보이지 않는다. 공동 현상 충격/진동이 어느 시험 조건에서도 관찰되지 않는다.

물리적 테스트를 통해 얻은 관찰 결과는 컴퓨터 시각화에서 얻은 결과와 비교되고, 젤 볼로 시각화된 다운스트림 흐름 패턴은 컴퓨터 모델과 동일한 경향을 나타낸다. 시작 단계인 기포의 출현과 같은 공동 현상 흐름 패턴은, 어느 시험 모델에서도 관찰되지 않는다.

유량 성능

도 5는 예시적인 하우징(104)용 기하 구조 예시를 나타낸다. 하우징은 노즐 "출구" 실린더가 부착된다. 이는 시뮬레이션 모델이다. 노즐 실린더는 일반적으로 물리적 실험 장비에는 존재하지 않는다. 노즐은 동일한 목적으로 실험 장치에서 조정되는 '버터플라이' 밸브와 유사하다.

실린더 상의 출구 노즐("N"으로 표시) 반경을 변경함으로써, 유량, 압력 강하, 및 볼류트와 하우징의 토크가 변경된다. 노즐 반경은 1.15”, 1.0”, 0.8”, 0.5” 및 0.1”로 설정된다.

그 다음, 이들 다양한 반경 치수에 대해 CFD 시뮬레이션이 완료되고 성능 값이 생성된다. 하기 표 1을 참조하기 바란다.

표 1 성능 파라미터의 비교

표 1은, 질량 유량이 노즐의 반경에 정비례함을 나타내는 값을 포함한다. 노즐의 반경이 증가함에 따라 유량이 증가한다.

펌프를 통한 유체 흐름은 선형이거나, 또는 임의의 축에서 0° 초과 내지 180° 미만의 하나 이상의 출구 경로를 통해 발산될 수 있다.

영 내지 낮은(zero to low) 값의 전단

낮은 값의 전단의 유리한 특성은, 고충실도 컴퓨터 유체 역학 (Detached Eddy Simulation)을 통해 검증된다. CFD 시뮬레이션은 변형률 항을 직접 제공하고, 이는 그 다음 물의 점도를 곱하여 물의 점성 전단 응력을 제공한다.

낮은 전단 응력은 0 내지 200 Pa 범위로 정의된다. 10 Pa, 30 Pa 및 100 Pa에서 작동하는 경우에 펌프의 등표면을 정의하는 시각화 기술은, 이들 전단 응력 값에 대해 각각 더 작고 거의 존재하지 않는 표면을 생성한다. 100 Pa는 여전히 200 Pa의 상한치보다 훨씬 낮다. 따라서 과학적인 표준 용어로 정의된 것처럼, 펌프는 낮은 전단을 나타낸다.

예시적인 펌프

예시적인 펌프 및 하우징이 설계되고 도 6, 6a, 6b, 6c, 6d, 및 6e에 보일 수 있다. 예시적인 설계 특징은 다음을 포함하나, 이에 제한되지 않는다: 다양한 튜브 직경을 부착하기 위해 범용 플랜지를 갖는 직경이 1 인치로 크기 조정된 로터; 확장된 유입구 파이프 옵션으로 유입구 근처에 위치한 림 구동 모터; 및 펌프의 단일 사용 또는 재사용 가능한 습식 부분.

도 6은 하우징(104)을 포함한 예시적인 펌프(102)를 나타내고, 하우징의 내부 부피(108) 내에 포함된 임펠러(106)를 보기 위해 하우징의 일부가 반투명으로 나타나 있다. 예시적인 임펠러는 도 6a에 나타나 있다.

도 6a는, 튤립 형태의 날개(122, 124)를 갖는 블레이드(120)를 갖는 예시적인 임펠러(106)의 다중도를 나타낸다.

도 6b는, 도 6a의 예시적인 하우징(104)과 임펠러(106)의 측부 분해도를 나타내고, 여기서 임펠러(106)는 하우징(104)의 내부 부피 바깥에서 보여지고 하우징(104)의 유입구 포트 근처에 위치한다. 예시적인 하우징(104)은, 유입구 포트 및 유출구 포트가 90도 각도로 상대 위치하는 구현예를 나타낸다. 도 6c는, 도 6b의 하우징(104)이 하우징(104)의 유출구를 보기 위해 회전된 모습을 나타낸다.

도 6d는, 도 6a 및 도 6b의 예시적인 하우징과 임펠러의 상부도 및 하부도를 각각 포함하고, 임펠러는 하우징의 내부 부피에 포함된다.

도 6e는, 예시적인 하우징(104) 및 임펠러(106)의 상부 분해도를 포함하며, 여기서 하우징은 분리 해제된 두 개의 별개 구성 요소로서 나타나 있다.

하우징 및 임펠러의 최종 치수 및 구성은, 원하는 최종 특성 및 산업계에 따라 구상된다.

본원에 기술된 구현예의 설명 및 예시는 다양한 구현예의 구조에 대한 일반적인 이해를 제공하고자 함이다. 설명 및 예시는 본원에 설명된 구조 또는 방법을 사용하는 장치 및 시스템의 모든 요소 및 특징부를 철저하고 포괄적으로 설명하기 위한 것이 아니다. 개별적인 구현예가 단일 구현예로 조합되어 제공될 수도 있고, 반대로 간략화를 위해 단일 구현예의 맥락에서 설명된 다양한 특징부가 개별적으로 또는 임의의 하위 조합으로 제공될 수도 있다. 또한, 범위에 명시된 값에 대한 참조는 참조된 끝 범위 값을 포함하여 해당 범위 내의 각각 그리고 모든 값을 포함한다. 많은 다른 구현예는 본 명세서를 읽은 후에 당업자에게 명백할 수 있다. 구조적 대체, 논리적 대체, 또는 임의의 변화가 본 개시의 범주로부터 벗어나지 않고 만들어질 수 있도록, 다른 구현예는 본 개시를 사용할 수 있거나 본 개시로부터 유도될 수 있다. 따라서, 본 개시는 제한적이라기보다는 예시적인 것으로 간주되어야 한다.

Claims

내부 부피를 한정하는 하우징;
상기 하우징의 내부 부피에 배치되는 임펠러로서, 상기 임펠러는 자기 요소를 포함하고, 상기 임펠러의 표면 중 적어도 일부는 일반적으로 로그 나선에 부합하는, 상기 임펠러; 및
상기 임펠러의 자기 요소와 자기적으로 결합하도록 조정되는 구동 요소;를 포함하고,
상기 임펠러는 허브 및 애퍼처를 포함하고, 상기 애퍼처는 상기 임펠러의 회전축에 평행하게 형성되고, 상기 애퍼처는 상기 임펠러 및 상기 허브를 통해 연장되고, 상기 임펠러는 상기 허브로부터 연장되는 블레이드를 포함하고, 상기 임펠러는 상기 애퍼처를 통해 그리고 상기 하우징과 상기 허브 사이의 유체 흐름을 위해 구성되고, 유체가 상기 애퍼처를 통과함에 따라, 상기 유체는 상기 블레이드의 근위 단부에 있는 유출구를 통해 상기 임펠러의 축과 평행한 방향으로 상기 블레이드에 의해 구동되고, 상기 임펠러 주위를 통과하는 상기 유체 흐름은 상기 하우징 내에 유체 베어링을 생성하는, 펌프.
제1항에 있어서, 상기 하우징은 만곡된 내부 부피를 한정하는, 펌프.
제1항에 있어서, 상기 하우징은 제1 튜브형 및 제2 튜브형과 결합하도록 조정되고, 상기 제1 및 제2 튜브형은 유체 시스템과 연결되는, 펌프.
삭제
삭제
제1항에 있어서, 상기 임펠러는 선단이 본질적으로 없는, 펌프.
제1항에 있어서, 상기 임펠러는, 상기 임펠러의 모든 표면 상의 유체에 일반적으로 균일한 압력 분포를 부여하도록 조정되는, 펌프.
제1항에 있어서, 상기 임펠러는 구동 요소에 의한 운동에 응답하여 회전하도록 조정되는, 펌프.
제8항에 있어서, 상기 구동 요소는 자기 구동 요소를 포함하되, 상기 자기 구동 요소는 상기 임펠러 내에 적어도 부분적으로 배치되거나 상기 임펠러에 부착되거나, 또는 이들의 조합에 의한 자기 요소를 구동하도록 조정되는, 펌프.
제1항에 있어서, 상기 펌프는 사용 중 임의 순간에 0.5% 이하 정도로 상이한 연속 유체 유량을 유지하도록 조정되는, 펌프.
제1항에 있어서, 상기 펌프는 제1 펌핑 작동 중에 측정된 제1 유량, 및 제2 펌핑 작동 중의 제2 유량을 갖고, 상기 제1 및 제2 유량은 0.5% 이하 정도로 상이한, 펌프.
제1항에 있어서, 상기 펌프는 적어도 3 기압 또는 적어도 4 기압 또는 적어도 5 기압의 압력 차이를 견디도록 조정되는, 펌프.
제1항에 있어서, 상기 펌프는 200 파스칼(Pa) 미만의 전단 응력을 유체 상에 제공하는, 펌프.
제1항에 있어서, 상기 펌프는 공동 현상이 없는 유체 흐름을 제공하는, 펌프.
유체 순환 시스템으로서,
제1 튜브형;
제2 튜브형; 및
상기 제1 및 제2 튜브형 사이에 배치되고 상기 제1 튜브형에서 상기 제2 튜브형으로 유체를 구동하도록 조정된 펌프를 포함하되, 상기 펌프는,
내부 부피를 한정하는 하우징;
상기 하우징의 내부 부피에 배치되는 임펠러로서, 상기 임펠러는 자기 요소를 포함하고, 상기 임펠러의 표면 중 적어도 일부는 일반적으로 로그 나선에 부합하는, 상기 임펠러; 및
상기 임펠러의 자기 요소와 자기적으로 결합하도록 조정되는 구동 요소;를 포함하고,
상기 임펠러는 허브 및 애퍼처를 포함하고, 상기 애퍼처는 상기 임펠러의 회전축에 평행하게 형성되고, 상기 애퍼처는 상기 임펠러 및 상기 허브를 통해 연장되고, 상기 임펠러는 상기 허브로부터 연장되는 블레이드를 포함하고, 상기 임펠러는 상기 애퍼처를 통해 그리고 상기 하우징과 상기 허브 사이의 유체 흐름을 위해 구성되고, 유체가 상기 애퍼처를 통과함에 따라, 상기 유체는 상기 블레이드의 근위 단부에 있는 유출구를 통해 상기 임펠러의 축과 평행한 방향으로 상기 블레이드에 의해 구동되고, 상기 임펠러 주위를 통과하는 상기 유체 흐름은 상기 하우징 내에 유체 베어링을 생성하는, 유체 순환 시스템.