KR20180002628A - 유체 펌프용 로터 및 그 제조방법과 금형 - Google Patents

Abstract

압축 가능한 유체 펌프, 특히 혈관을 통하여 환자의 체내에 도입될 수 있는 혈액 펌프용 로터가 개시된다; 상기 로터는 적어도 하나의 임펠러 부재(15)를 포함하며, 팽창 상태와 압축 상태 사이에서 압축 및 팽창 가능하고, 적어도 부분적으로 섬유(10,11,13,18,19)로 강화된 플라스틱 재료에 의하여 제작되며, 회전축(14)에 대하여 회전되도록 제조되고, 로터(42)가 팽창된 상태에서, 제1의 비중, 즉 섬유(10,11,13,18,19)의 30% 이상, 특히 50% 이상이 회전축과 가장 근접하게 위치하는 로터의 제1단부(10a,11a,13a)와, 회전축과 가장 멀리 이격되어 위치하는 제2단부(10b, 11b, 13b) 사이에서 실질적으로 직선형태로 전개된다. 본 발명에 따르면, 로터는 반복되는 기계적 응력이 작용할 때에도 그 형상을 잘 유지한다.

Description

유체 펌프용 로터 및 그 제조방법과 금형

본 발명은 기계공학 분야에 속하며, 특히 유체펌프용 로터에 관한 것이다. 더욱이 카테터 펌프와 관련된 의료 공학 분야에서 특히 바람직하게 사용될 수 있다.

유체 펌프 분야에서, 로터 펌프는 축류 펌프(axial pumps) 또는 래이디얼 펌프(radial pumps)의 형태로서, 그 다양한 실시예가 이미 알려져 있다. 두 가지 경우에서, 운송되어야 할 유체는 로터와 상기 로터에 고정된 보강 부재의 회전에 의하여 축방향 또는 방사방향으로 가속된다.

이러한 유형의 펌프들은 통상의 기술에 따라서 이미 압축되어 공간을 절약하는 방법에 의하여 배치 또는 이송이 가능할 수도 있다. 이는 특히 의료용 카테터 펌프에 적용되며, 종종 방사상으로 압축 및 팽창될 수 있는데, 이는 수술이 시행되기 이전에 카테터 펌프가 카테터, 또는 환자의 신체에 생성된 공동(cavities)을 통하여 사용 지점으로 이송되어 사용 지점에서 팽창될 수 있도록 하기 위한 것이다. 이러한 펌프들은 예를 들어 혈액의 펌핑시 환자의 심장을 보조하기 위하여 사용되며, 이러한 목적을 위하여 상기 펌프들은 혈관을 통해서 심실까지 또는 심실 내부로 진출하게 된다.

이 경우, 특히 로터의 작은 크기와, 부가적으로 로터의 압축가능성에 과제가 제기된다. 팽창된 상태에서의 로터는 압축가능성에도 불구하고 가능한 한 변화가 작은 작동 형태를 가져야 하며, 이는 재현성 있게 이루어져야 한다. 이는 최대 회전 이송 속도에서 작동하는 경우에도 효율의 저하 및 이송되는 혈액 구성 성분의 손상을 방지하기 위한 목적이 있기 때문이다.

이에, 전술한 목적을 위하여, 재료 및 재료의 조합이 이미 광범위하게 고려 및 조사되었다. 예를 들어, WO2010/063494A1에는 광범위한 엘라스토머 및 이와 섬유 강화재의 조합이 이미 공지되었다.

WO2012/007141A1에는 섬유에 의한 펌프 로터의 강화 기술이 개시되는데, 여기서 상기 섬유들은 로터 내에 예를 들어 방사 방향(radial direction)으로 배향되어 분포한다.

마지막으로, WO2012/007140A1에는 임펠러 부재의 외측, 예를 들어 표면에 실질적으로 형성될 수 있는 강화 부재를 구비하는 펌프로터를 개시하고 있다.

따라서, 선행기술의 배경에 대응되는 본 발명의 목적은 전술한 유형의 플라스틱 로터를 창안하는 것이며, 상기 플라스틱 로터는 적어도 팽창된 상태인 경우, 압축된 상태와 팽창된 상태 사이에서 변형이 이루어진 이후에 완화현상이 최소화될 뿐 아니라 가장 정교한 형태 재현성(reproducibility)을 갖는다.

상기 목적은 로터, 로터의 제조방법 및 그에 상응하는 로터용 금형에 의하여 달성된다.

본 발명에 의하면, 압축가능한 유체 펌프용 로터, 특히 혈관을 통하여 환자의 체내로 도입될 수 있는 혈액 펌프용 로터를 제조할 수 있으며, 로터는 하나 또는 그 이상의 임펠러 부재를 구비하고, 수축된 상태와 팽창된 상태 사이에서 방사방향으로 수축 및 팽창될 수 있으며, 적어도 부분적으로 가닥 형태(strand-like)의 보강 부재에 의해 강화된 플라스틱으로 제조되고, 회전축에 대하여 회전하도록 구현되며, 상기 플라스틱은 쇼어경도가 100D 미만이다.

예를 들어 80D 미만이 되도록 선택될 수도 있는 낮은 쇼어 경도로 인하여, 재료의 굽힘 또는 좌굴이 크게 일어날 수 있으므로, 가닥 형태의 보강 부재, 특히 섬유가 내재되도록 할 수 있으며, 이를 탄성의 기지 재료내로 투입하여 곡률반경을 낮아지도록 제한한다. 이로써 보강 부재/섬유의 파손 위험을 줄일 수 있다.

게다가, 이러한 유형의 로터의 경우, 로터가 팽창된 상태에서 제1의 분율(가장 높은 분율 : 역자주)을 차지하는 보강 부재/섬유는 회전축으로부터 가장 가까운 제1단부로부터 회전축으로부터 가장 먼 제2단부까지 실질적으로 신장되는 방법으로 전개된다. 보강 부재/섬유의 이러한 위치 선정, 배향, 형태의 결과, 팽창된 상태 이상으로 로터가 과신장(overstretching)되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 여기서, 용어 "실질적으로 신장되는 방법"은 예를 들어 보강 부재의 두 단부가 길이방향(longitudinal direction)으로 신장되지 않고도, 서로간 거리의 적어도 95%, 특히 적어도 99%의 거리를 갖는 상태를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 신장된 상태 또한 존재할 수도 있는데, 이 때에는 보강 부재의 부분적인 길이 이상으로만, 예를 들어 전체 길이의 90% 이상 또는 50% 이상에만 존재할 수도 있다.

그러나, 용어 "실질적으로 신장되는 방법"은 교차하여 엮은 직물(cross-woven fabric) 내의 섬유에 의하여 최대로 상정될 수 있는 최대 신장 상태를 특징으로 할 수도 있다.

또한, 로터가 압축가능한 유체 펌프용, 특히 혈관을 통하여 환자의 체내로 도입될 수 있는 혈액 펌프용으로 제조될 수 있으며, 로터는 하나 또는 그 이상의 임펠러 부재를 구비하고, 수축 상태와 팽창 상태 사이에서 방사방향으로 수축 및 팽창될 수 있으며, 적어도 부분적으로는 보강 부재에 의해 강화된 플라스틱으로 구성되고, 회전축에 대하여 회전하도록 구현되며, 로터가 팽창된 상태에서 보강 부재/섬유의 제1의 분율이 30% 이상, 특히 50% 이상이 되도록 하고, 보강 부재/섬유는 회전축으로부터 가장 가까운 제1단부로부터 회전축으로부터 가장 먼 제2단부까지 실질적으로 신장되는 방법으로 전개된다.

로터 내, 특히 로터의 임펠러 부재내에서 보강 부재/섬유의 양이 충분한 경우, 상기와 같은 배열 및 배치를 이룸으로써, 로터가 팽창된 상태에서 최적의 안정화를 이룰 수 있다. 보강 부재에 의하여 추가적인 변형이 실질적으로 방지되거나, 적어도 과신장 이후 이전의 로터 형태로 확실히 되돌아갈 수 있도록 한다. 따라서, 로터의 원료인 플라스틱의 재료 크립(creep)과 같은 소정의 변화 또한, 팽창된 상태의 로터 형태를 영구적으로 변화시킬 수 없게 된다. 이는 예를 들어 열가소성으로 제조되거나, 혹은 열가소성 또는 로터의 제작을 위하여 화학적으로 약하게 가교된 엘라스토머로 제작되는 폴리머 로터를 사용함으로써 달성될 수 있다.

특히 섬유를 위해서는 물론, 조각 형태의 보강 부재를 위하여 적합한 재료는, 이 경우에 특히 유리 뿐만 아니라 카본(carbon) 또는 폴리카보네이트(polycarbonate)가 된다. 이러한 목적을 위하여 보강 부재/섬유가 제조과정, 예를 들어 사출 성형 방법 또는 진공 캐스팅 방법과 같은 제조방법 과정 중에서 폴리머에 투입된다. 보강 부재/섬유 개개는 대개 높은 탄성 계수(modulus of elasticity)를 가지고 있고, 바람직하게는 기지 내에서 신장된 상태로 통합되는 것이 좋으며, 이를 위하여 충분한 분율, 예를 들어 섬유 질량 또는 섬유의 부피 또는 보강 부재의 질량/부피를 기초로 하여 측정하였을 때, 로터 재료내에 분포된 총 보강 부재/섬유량의 30% 이상이 되도록 함으로써 본 발명에 따른 상기 조건을 만족시켜야 한다.

바람직하게는, 본 발명의 부합되도록, 제공된 섬유의 적어도 50%가 도입되어 배치되고 배향되도록 할 수 있다. 50% 이상, 예를 들어 보강 부재/섬유의 60% 또는 70% 또는 심지어 80% 또는 90% 이상이 도입되어 배치되고, 배향된다. 여기서, 보강 부재/섬유의 가능한 가장 큰 분율은 바람직하게는 로터의 임펠러 부재의 용적(volume) 내 좌굴 중성 평면(bending neutral plane)에 배치될 수 있다. 이로써 압축 또는 팽창 과정중에 보강 부재/섬유의 길이방향으로의 압축 또는 신장이 일어나지 않게 된다. 그러나, 좌굴 중성 평면으로부터 이격된 위치에서 나란하게 위치되는 것 또한 바람직할 수 있는데, 이는 임펠러 부재가 오므려질 때 보강 부재/섬유가 신장함으로써 일 방향에 대한 특별한 안정성을 달성하기 위한 것이다. 어떠한 경우에서도, 보강 부재/섬유는 바람직하게는 전체가 또는 임펠러 부재 내의 대부분이 특히 임펠러 부재의 외곽 제한면들로부터 특정 최소의 거리를 유지할 수 있도록 하여 전개되어야 한다.

서로 다른 길이를 갖는 복수의 보강 부재/섬유 그룹이 로터에 도입될 수 있으며, 여기서 적어도 하나의 그룹은 특정의 최소 길이를 갖는다. 반면, 적어도 하나의 그룹의 보강 부재/섬유는 더 짧거나, 또는 제1의 분율에 해당되는 보강 부재/섬유의 전형적인 길이보다 작은 길이를 상회하는 보강 부재/섬유들이 극소수 포함된 길이분포를 가진다. 더 짧은 보강 부재/섬유의 평균 길이는 통상적으로 제1의 분율에 해당되는 보강 부재/섬유의 길이의 1/3 미만이다.

바람직하게 로터는 제1의 분율을 차지하는 보강 부재/섬유의 각 보강 부재/섬유가 축방향으로 최대 45°의 편차를 이루면서 진행되고(거나) 로터축(14)에 대하여 방사방향으로 정렬된 위치를 기점으로 방위각 방향으로 최대 45°의 편차를 이루면서 진행되도록 설계되는 것이 좋다. 이 때, 보강 부재/섬유는 로터의 모든 회전축 또한 전개되는 평면상에서 전개되며, 이로써 보강 부재/섬유는 예를 들어 회전축으로부터 직접 방사상 외측방향으로 수직이 되도록 연장될 수 있다. 그러나, 보강 부재/섬유가 회전축으로부터 방사방향으로, 회전축에 대하여 45°에서 90° 사이의 각도를 이루면서 배향되도록 하는 것도 가능하다. 일 실시예에서, 보강 부재/섬유의 규모가 여하한 경우에도, 방위각 배향(주변방향으로 전개되는 것)이 존재하지 않거나 적다.

추가적인 실시예로서, 제1의 분율을 차지하는 보강 부재/섬유들의 각 보강 부재/섬유는 실질적으로 회전축에 대하여 수직방향으로 전개된다. 만일 이들 보강 부재/섬유들이 로터의 축에 대하여 주변방향으로 굴곡되고 예를 들어 보강 부재/섬유들이 압축에 필요한 로터 허브에 가까이 배치된다면, 본 추가적인 실시예로써 특히 임펠러 부재의 안정화가 효과적으로 달성된다.

보강 부재/섬유가 단순한 방법에 의하여 회전축에 대하여 방사상으로 전개될 수도 있다.

추가적인 실시예로서, 제1의 분율을 차지하는 보강 부재/섬유의 각 섬유는 임펠러 부재의 길이방향의 축(longitudinal axis)을 따라서 전개된다. 보강 부재/섬유의 이러한 배열로 인하여, 각 임펠러 부재들은 팽창된 형태에서 특히 효과적으로 안정화된다. 여기서, 로터의 압축 및 팽창과정에서 로터 중 가장 큰 변형이 일어나는 영역에서 보강 부재/섬유가 방사방향으로 연장되는 것이 방편이 될 수 있다. 그러나, 압축 및 팽창 과정에서 가장 강한 변형이 일어나는 로터의 영역에는 보강 부재/섬유가 부재한 상태로 남거나, 보강 부재의 분율이 감소되어 배열되도록 제조될 수도 있다.

임펠러 부재의 길이방향의 축은 본질적으로 임펠러 부재의 연장방향이 로터의 회전축에 대한 방사방향이 됨을 의미하는 것으로 이해된다. 이는 만일 문제가 되는 임펠러 부재의 로터의 회전축으로의 높이가 방사방향의 높이보다 큰 경우에도 적용된다.

팽창된 상태에서 로터 또는 임펠러 부재의 안정화를 충분히 달성하기 위해서, 바람직하게는 제1의 분율을 차지하는 보강 부재/섬유들의 길이는 적어도 로터의 반경의 10%, 특히 적어도 30%, 더욱 더 바람직하게는 적어도 50%가 될 수 있다. 여기서, 이와 같은 길이를 갖는 제1의 분율에 해당되는 보강 부재/섬유가, 보강 부재/섬유의 숫자 또는 질량에 기초하여 측정하였을 때 총 보강 부재/섬유의 적어도 70%가 된다면, 특히 더 바람직할 것이다.

로터가 최대로 압축되었을 때 보강 부재/섬유의 파손을 방지하기 위해서는 각 보강 부재/섬유의 특정한 최대 직경 또는 최대 두께가 허용한도를 초과하여서는 아니되며, 특히 이들이 유리로 제작되었을 때에 그러하다. 따라서 본 발명의 일 실시예에서는 제1의 분율을 차지하는 보강 부재/섬유들에서 그 보강 부재/섬유의 직경 또는 두께는 40㎛ 미만인 것이 바람직하다. 이러한 직경 조건은 가능한 한 모든 보강 부재/섬유들에 대하여 부합되어야 하며, 다만, 만일 제조과정에서 직경값의 특정한 분산이 피할 수 없는 것이라면, 적어도 제1의 분율에 해당되는 보강 부재/섬유들의 90% 또는 80%에 대하여 부합되는 것도 가능하다.

예를 들어 임펠러 부재의 특정 지점이 찌그러지는 것과 같이, 로터가 최대로 변형되는 경우에 보강 부재/섬유의 파손을 방지하기 위해서는, 바람직한 추가적인 실시예로서 예를 들어 보강 부재/섬유가 내재된 플라스틱이 100D 미만의 쇼어경도, 특히 80D 미만의 쇼어경도를 갖도록 한다. 이와 같은 쇼어 경도 또는 탄성인 경우, 기지 재료 내의 보강 부재/섬유들에 강한 변형이 발생되는 경우에도 특정 굴곡 반경 이하로 반경이 작아지지 않도록 하는 것이 충분히 가능하다. 따라서 제1의 분율을 차지하는 보강 부재/섬유들은 파손으로부터 보호된다.

또한, 로터는 임펠러 부재가 폼(foam) 형태의 재료로 구성되도록 설계될 수도 있다. 여기서, 폐기공을 갖는 폼 재료가 특히 고려되는데, 이는 보강 부재에 의하여 효과적으로 안정화될 수 있으며, 용이하고 충분한 정도로 압축될 수 있다. 더욱이, 폼 재료의 경우, 압축 거동 중에서 임계 굴곡 반경 이하가 되지 않도록 보강 부재/섬유가 용이하게 편향(deflection)될 수 있다. 이러한 유형의 폼 재료들은 대개 임펠러 부재의 용적 내에서 그에 상응하는 기공을 가지나, 외곽의 제한면(outer delimiting surfaces)에서는 실제적으로 완전히 폐쇄된다.

본 발명의 특징은 전술한 유형의 로터와 연관되며, 성형 방법, 특히 사출 성형 방법에 의한 로터의 제조방법과도 연관되고, 임펠러 부재의 재료는 로터 축에 대하여 방사방향으로 임펠러 부재의 용적내에 도입되고, 이는 사출 성형 재료가 임펠러 부재의 용적내로 방사방향으로 흐르도록 함으로써 구현된다.

대체로, 사출 성형 재료는 금형 또는 임펠러 부재의 용적에 대하여 방사방향으로 흐르는 것이 지배적이며, 보강 부재들 또한 유입방향, 즉 방사방향으로 견인되어 사출 성형 재료내에 주입된다. 이와 같은 특히 간단하고 효과적인 방법으로써, 보강 부재/섬유들은 로터 재료 내에서 요구되는 위치 및 배향을 확보할 수 있다.

사출 성형 재료는 각 임펠러 부재의 용적내로 사출되되, 로터 축의 최근접 영역 또는 로터 축으로부터 가장 멀리 위치하는 영역으로부터 방사방향으로 사출되도록 할 수도 있다.

또한, 본 발명의 특징은 전술한 유형의 로터용 금형과 관련되는데, 바람직하게는 범람 채널(overflow channel)이 임펠러 부재 용적의 방사방향 단부에 마련되는데, 이는 성형재료의 방사방향으로의 흐름이 방해받지 않도록 하는 것이 가능하도록 하기 위함이다. 확실한 것은, 임펠러 부재의 단부 위치에 범람 채널이 마련됨으로써, 이 영역으로 유입되는 사출 성형 재료에 의해 유발되는 소용돌이로 인하여 보강 부재/섬유가 금형의 벽에서 견인되는 현상을 방지할 수 있고, 따라서 보강 부재/섬유가 소용돌이를 따르도록 하는 방향으로 변형되는 것도 방지할 수 있으며, 보강 부재/섬유가 로터내에서 더 이상 신장된 방사상의 배향을 이루지 않는다는 점이다. 폴리머가 부분적으로 방사되도록 할 수 있으나, 보강 부재/섬유의 경우는 그렇지 않다(결국 바람직하게는 적어도 한 방향의 범위내에서 만큼은 범람 채널의 높이가 섬유 직경 또는 보강 부재의 두께보다는 더 작다). 이로써 임펠러 부재내의 보강 부재/섬유의 농도를 바람직하게 조절할 수 있다. 목적하는 범람의 결과, 보강 부재/섬유의 배향 또한 개선된다. 이에 따라, 범람하는 사출 성형 재료는 이후에 일단 고화되고 나면 보강 부재로부터 제거될 수 있다. 임펠러 부재의 길이방향의 모서리는 팽창된 상태에서 실질적으로 방사방향으로 전개되는 임펠러 부재의 모서리를 의미하는 것으로 이해되며, 임펠러 부재와 이송되는 유체 사이의 상호작용에 의하여, 실질적으로 임펠러 부재의 선단부와 후단부(leading and trailing edges), 예를 들어 임펠러 블레이드(impeller blades)를 형성한다.

로터는 그 팽창된 상태에서 보강 부재/섬유의 일부가 제1부분(주요부분: 역자주)의 보강 부재/섬유를 교차하여 전개되도록 형성될 수 있고, 여기서 적어도 평균 30°의 각도를 이룬다. 그러므로 만일 섬유에 인장응력이 인가되도록 하는 어느 한 방향으로 좌굴이 일어나면, 섬유의 특정 그룹은 섬유의 길이방향에 대하여 로터 또는 로터의 임펠러 부재의 좌굴을 거의 완전하게 방지할 수 있다. 만일 전술한 방법과 같이 두개의 섬유그룹의 서로 다른 배열에 의하여 형성된 두가지의 방향이 서로 구별된다면, 로터 또는 로터의 일부가 이루는 3차원의 형태는 매우 효과적으로 안정화될 수 있고, 다양한 방향으로의 좌굴에 강화된 방법으로 대응할 수 있다.

또한, 보강 부재/섬유가 적어도 부분적으로, 길이방향과 이에 대하여 교차되는 방향으로 전개되는 섬유들을 구비하는 직물 부분의 형상으로 존재하도록 제조될 수 있다. 예를 들어 직물의 일부분은 길이방향으로 연장되되, 이에 대하여 수직을 이루면서 교차하는 방향에 대하여 적어도 두배, 세배, 다섯배 또는 열배로 연장되도록 할 수 있으며, 따라서 각 경우에 있어서 늘어진 조각(elongated strip)의 형태를 이룬다. 따라서 상기 직물에서 첫번째 섬유들은 길이 방향으로 용이하게 제조되며, 이에 대하여 가로질러 전개되는 두번째 섬유들은 길이방향에 대하여 수직을 이루거나 둔각을 이루면서 용이하게 제조된다.

예를 들어, 보강 부재들은 필름 조각의 형태로 존재하도록 제조될 수 있는데, 그 길이는 적어도 그 폭에 비하여 적어도 3배, 특히 적어도 5배, 더욱 특징적으로 적어도 10배 더 크다. 이러한 필름 조각은 이방성 폴리머를 포함할 수 있는데, 예를 들어 교차 방향에 비하여 길이방향으로 훨씬 큰 인장력을 갖도록 할 수 있다. 그러나, 예를 들어 고인장 플라스틱 재료로 제조되거나 알루미늄, 은, 니티놀(nitinol), 금 등 금속으로 제조되는 등방성의 필름도 포함할 수 있다.

또한, 바람직하게는 보강 부재가 로터의 주된 재료인 플라스틱으로 둘러싸이도록 제조될 수도 있는데, 적어도 보강 부재 표면의 90% 이상, 특히 99% 이상이 둘러싸이도록 할 수 있고, 더욱 바람직하게는 보강 부재가 완전히 둘러싸이도록 할 수도 있다. 각 경우에 있어서, 사출 금형내의 보강 부재가 금형의 벽과 접촉하여 최종 제품에서 로터의 외면에 드러나도록 할 수 있다. 그러나, 통상의 경우, 보강 부재의 단부들만이 로터의 외부에 드러나도록 배열되며, 다만, 사출 성형 과정중에서 보강 부재의 도입과 사출 성형 재료의 적절한 흐름 유도에 의한다면, 이 경우가 반드시 확실한 것은 아니다.

부가적으로, 로터의 경우에 있어서, 보강 부재가 내재된 플라스틱 재료가 적어도 국부적으로, 즉 작동과정 중에 유체 배압이 작용하는 임펠러 부재의 다른 일면과 비교하여 유체 배압이 작용하지 않는 임펠러 부재의 일면이 서로 다른 물성을 가지도록 제작될 수도 있다. 특히 상기 플라스틱 재료의 유체 배압이 작용하지 않는 일면은 보다 높은 수준으로 가교 되거나 수축이 이루어지며, 또는 임펠러 부재의 표면상에 수축이 가능한 지지체가 설치되되, 상기 지지체는 필름, 코팅 또는 섬유 중 적어도 어느 하나의 형태로 제조된다.

이와 관련하여, 임펠러 부재의 상기 양면은 특정 임펠러 부재의 용적내에서, 좌굴 중성 평면 또는 좌굴하중하에서의 표면을 구성하는 평면 또는 표면의 양면상에 존재하는 용적 영역을 의미하도록 의도된다.

(여기까지)

본 발명의 목적 중 하나는, 외력이 작용하지 않는 로터의 제2상태와, 유체 배압이 인가된 상태에서 유체 내에서 로터가 회전하는 작동과정 중에, 로터에 의하여 설정되는 제3의 상태의 차이가 최소의 규모가 되도록 하는 것이다. 따라서 로터의 제2의 상태에서의 보강섬유는 이미 가능한 한 최대로 신장되어 전개됨으로써, 적어도 로터의 어떠한 좌굴도 제한되도록 하는 것이 바람직하다.

이는 로터에 외력이 가해지지 않는 제2의 상태에서 로터의 형상이 사출 금형내의 로터 형상과 상이하다는 점으로부터 뒷받침될 수 있다. 사출 성형 재료에 의하여 형상화된 플라스틱 기지를 적합하게 설계함으로써, 외력이 작용하지 않는 상태에서 사출 성형 재료의 탄성력에 의하여 미리 제3의 상태로 변형이 일어나도록 할 수 있으며, 상기 변형은 섬유에 예비적으로 인가되는 하중으로 작용한다. 이러한 효과는 예를 들어 보강 부재와 상이한 재료가 로터내 또는 로터상에 마련되고, 로터를, 특히 임펠러 부재를 보강 부재에 예비적으로 하중이 가해지는 형상으로 함으로써 달성될 수 있다. 실제로, 보강 부재가 기지내에 포함되도록 성형하는 동안 이들 부재가 다소간 외력에서 자유롭기 때문에, 전술한 내용은 사출 성형 과정이 완료된 이후의 전반적인 플라스틱 기지 또는 로터에 수정을 가함으로써 달성된다. 예를 들어 플라스틱 기지는 사출 금형으로부터 제거된 이후에 특별한 방법으로 취급될 수 있으며, 이는 임펠러 부재의 재료가 작동 중에 유체 배압이 작용되는 표면이 신장 또는 수축되도록 하거나 그 대향면이 이방성에 기인하여 짧아지는 방법에 의한다. 이는 플라스틱 기지의 불규칙적인 가교에 의하여 실현될 수 있는데, 상기 플라스틱 기지의 가교 정도는 임펠러 부재의 중성 섬유의 상기 표면과 대향면에 있어서 서로 상이하다. 그러나, 이는 임펠러 부재를, 작동 과정 중에 유체 배압에 노출되는 임펠러 부재의 일면에 대향하는 일면을, 예를 들어 전자빔 가교(electron beam cross-linking) 또는 UV 가교(UV cross-linking) 또는 열처리에 의하여 수축되거나 코팅 후에 수축될 수 있는 필름으로 코팅함으로써도 달성될 수 있다.

제1의 압축된 상태와 제2의 팽창된 상태 사이에서 방사상으로 팽창 및 수축될 수 있는, 압축가능한 유체펌프용 로터가 제조될 수도 있으며, 여기서 추가적으로 로터의 적어도 하나의 임펠러 부재를 그 팽창된 상태에서 보강 부재를 동시에 첨가하면서 사출성형하여 제조할 수 있고, 보강 부재는 그 모든 면에 대해서 사출 성형 재료에 의하여 둘러싸이고, 팽창된 상태에서 적어도 국지적으로 신장되는데, 특히 총량의 적어도 90%가, 더 특별하게는 95%가, 더욱 특별하게는 99%가 신장되도록 하거나, 직물을 사용함으로써 가능한한 최대로 신장되도록 한다.

예를 들어, 유체 배압 없이 로터가 팽창된 상태인 제2의 상태에서 보강부재가 제3의 상태로 전이될 때 신장되는 규모로 신장되도록 로터를 설계할 수도 있는데, 상기 제3의 상태에는 유체 배압이 작용하는 작동상태로 구성되며, 신장되는 규모는 5% 미만, 특히 1% 미만이 되고, 길이 신장은 특히 인장하중이 가해지기 전과 가해지는 동안의 보강 부재의 양단부간 거리에 기초하여 측정된다.

예를 들어, 로터의 경우에 있어서, 로터의 팽창된 제2의 상태 및/또는 유체 배압이 작용하는 제3의 작동상태에서, 임펠러 부재가 굴곡되는 경우 적어도 그 굴곡된 영역에서의 보강 부재는 적어도 어떤 하나의 분율에 대하여, 특히 적어도 10%의 분율, 더 특별하게는 적어도 30%의 분율이 신장되어 곧게 뻗어 전개되도록 제조될 수도 있다.

추가적으로, 임펠러 부재가 굴곡되는 경우, 임펠러 부재의 어느 영역에서는 적어도 보강 부재의 두개의 분율에 대하여 신장되어 곧게 뻗어 전개되도록 제조될 수 있는데, 보강 부재가 전개되는 방향은 동일한 분율내에서 평행하나, 서로 다른 두개의 분율간에는 상이하다. 다양한 그룹 내의 섬유들은 이미 직물의 형태로 서로 연결된 상태로 사출 금형 내로 도입되거나, 서로 분리된 상태로, 특히 연속적으로 사출 금형 내로 도입될 수 있다.

로터의 추가적인 실시예로서 상기 로터는 보강 부재의 적어도 30%, 특히 적어도 50%에 대하여, 보강 부재의 길이가 임펠러 부재의 평균 두께에 비하여 크도록 제조될 수 있는데, 특히 적어도 두 배, 더욱 특히 적어도 5배 또는 10배만큼 더 크도록 할 수 있다. 성형 재료에 다른 충전재료를 충전할 경우 그러한 길이의 보강 부재들이 보충될 수 있는데, 예를 들어 매우 짧은 섬유 및/또는 입자들이 보충될 수 있으며, 여기서 상기 짧은 섬유들은 신장된 형태로 존재할 수도 있다. 그러나, 이는 이러한 섬유들이 대개 매우 짧기 때문에 로터의 곡률을 제한하는데 거의 효과가 없다. 이와 같은 이유로, 임펠러 부재의 일 지점에서의 두께는 임펠러 부재의 두께가 최소인 방향에서의 규모를 의미한다.

로터의 추가적인 실시예로서, 상기 로터는 보강 부재, 특히 섬유가 사출 성형방법에 의하여 상기 보강 부재가 내재될 플라스틱으로 도입되며, 로터가 사출 금형내에 배치되어 있는 시간 동안 플라스틱이 사출 금형으로 흐르는 흐름 패턴에 상응하도록 국부적으로 굴곡된 부분을 보유하게 제조될 수 있다.

본 발명은 또한, 전술한 유형의 로터용 사출 금형에 관한 것으로서, 상기 금형은 임펠러 부재의 방사상으로 전개되는 모서리에서 임펠러 부재의 용적내에 범람 채널(overflow channel)이 마련되어 성형 재료의 방사방향으로의 원활한 흐름을 가능하게 한다.

전술한 로터의 제조방법은 임펠러 부재의 재료가 각 임펠러 부재의 용적 내로 로터 축에 대하여 방사방향으로 흘러들어가도록 제안될 수 있다. 여기서, 성형 재료는 각 개별적인 임펠러 부재의 체적 내로 방사방향으로 흐른다.

캐스팅 금형의 범람채널의 배열과 크기에 따라서, 유입되는 성형 재료의 흐름방향과 그 흐름에 따른 섬유의 배향 또한 제어될 수 있다.

로터를 제조하기 위한 추가적인 방법은 로터가 성형에 의하여 제조될 수 있으며, 특히 사출 성형에 의하여 제조될 수 있는데, 상기 사출 성형 공정은 서로 다른 사출 방향 및/또는 서로 다른 두개의 사출 지점으로부터 두개의 연속된 단계로 수행된다. 따라서 그룹 내에서 서로 다른 방향으로 전개되는 보강 부재/섬유는 정해진 방식대로 사출 성형 재료내로 도입된다.

로터를 제조하는 방법에 있어서, 상기 로터에는 사출성형 이후에 성형 재료의 서로 다른 수축 및/또는 가교를 위한 처리과정이 수행될 수 있으며, 상기 수축 및/또는 가교는 작동과정 동안에 대향면에 비하여 유체 배압에 의한 하중을 받는 임펠러 부재의 일면에서 일어난다. 따라서, 로터는 이미 제3의 상태의 특성, 즉 작동상태에서 외력의 영향 없이 유체 배압에 노출되었을 때 안정한 특성을 띄는데, 이러한 방식과 마찬가지로, 로터가 생성된 내부 응력에 의하여 예비하중을 받도록 할 수 있다. 예비하중을 받는 것은 내부 응력이 유도되고 그 규모가 결정됨에 의하여 실행되며, 이는 보강 부재에 인장력이 미리 인가되는 결과이다. 상기 인장력은 로터의 작동과정에서 보강 부재가 노출되도록 하는 힘들의 체계내에 존재한다.

예를 들어, 수축가능하거나 수축하는 층은, 임펠러 부재 중 적어도 하나에 있어서 작동 과정 중에 유체 배압에 노출되는 임펠러 부재의 일면의 대향면에 적용되도록 제조될 수도 있다.

대체 또는 부가적으로, 예를 들어 사출 성형 재료가 주입되기 위한 적어도 두개의 주입공들이 사출금형에 마련되도록 제작될 수 있다. 사출 성형 재료의 금형 내에서의 흐름은 성형 과정 동안에 정해진 방식으로 변화될 수 있으며, 이로써 보강 부재들은 각 경우에 있어서 사출성형 재료의 주흐름 방향으로 배열되고, 따라서 다양한 단계에서 이루어지는 보강 부재의 첨가에 따라서 서로 다른 방향으로 배열될 수 있는데, 이러한 배열은 사출 성형 공정의 다양한 단계에 부합된다.

이러한 목적을 위하여 예를 들어 사출 성형 재료의 제1의 규모(extent)가 제1주입공을 통해 주입될 수 있도록 하고 제2의 규모(extent)가 제2주입공을 통하여 주입되도록 할 수 있으며, 이는 연속적으로 또는 동시에 또는 서로 가변 비례적으로 수행될 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 본 발명의 플라스틱 로터는 적어도 팽창된 상태인 경우, 압축된 상태와 팽창된 상태 사이에서 변형이 이루어진 이후에 완화현상이 최소화될 뿐 아니라 가장 정교한 형태 재현성(reproducibility)을 갖는다.

도 1은 환자의 심실에 도입된 카테터 펌프를 단면도로써 도식적으로 나타낸 것이다.
도 2a는 혈액을 운반하는 카테터 펌프의 로터를 상세히 나타낸 것이다.
도 2b는 일 실시예로서 섬유가 포함된 로터의 이완된 형태를 단면도로 나타낸 것이다.
도 3은 로터의 회전축을 포함하는 평면을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 4는 강화를 위한 섬유가 포함된 평면형태의 임펠러 부재를 상세히 나타낸 것이다.
도 5a는 성형 과정 중의 섬유의 배향을 나타낸 것이다.
도 5b는 도 4의 일 부분에 대한 측면도를 나타낸 것이다.
도 6은 도 4와 5에서 나타낸 임펠러 부재가 좌굴된 후 좌굴된 부분을 나타낸 것이다.
도 7은 로터용 성형도구를 도식적으로 나타낸 것으로서, 성형과정은 화살표의 흐름으로써 표현되었다.
도 8은 도 7과 반대방향으로 사출되는 로터용 금형을 나타낸 것이다.
도 9는 임펠러 부재의 용적 내에서 사출 성형 재료의 소용돌이를 방지하기 위한 수단이 마련된 금형을 나타낸 것이다.
도 10은 추가적인 금형을 나타낸 것이다.
도 11은 필름과 유사한, 스트립 형태의 보강 부재를 나타낸 것이다.
도 12는 직물과 유사한, 스트립 형태의 보강 부재를 나타낸 것이다.
도 13은 임펠러 부재를 관통하는 단면도를 나타낸 것이다.
도 14a는 섬유로 제작되는 직물을 외력이 작용하지 않은 상태에서 나타낸 것이다.
도 14b는 도 14a의 직물을 하중에 의하여 최대한 신장한 상태에서 나타낸 것이다.
도 15a는 외력에 의하지 않고 팽창된 상태의 임펠러 부재를 사시도로 나타낸 것이다.
도 15b는 도 15a의 임펠러 부재의 A-A에 의한 절단면을 단면도로 나타낸 것이다.
도 16a는 외력에 의하지 않고 팽창된 상태의 임펠러 부재를 사시도로 나타낸 것이다.
도 16b는 도 16a의 임펠러 부재의 B-B에 의한 절단면을 단면도로 나타낸 것이다.
도 17a는 외력에 의하지 않고 팽창된 상태의 임펠러 부재를 측면도로 나타낸 것이다.
도 17b는 도 17a의 임펠러 부재의 C-C에 의한 절단면을 단면도로 나타낸 것이다.

이하에서 본 발명의 특징이 실시예 및 도면을 기초로 개시되고 설명될 것이다.

도 1은 복수의 심실이 마련된 환자의 심장(1)을 단면도로 나타낸 것으로서, 상기 심실(2)은 대동맥(12)과 연결된다. 카테터(3)는 대동맥(2)을 통하여 심실(2)로 진출하고, 로터리 펌프가 장착된 펌프 헤드(3)가 카테터(4)의 단부에 배치된다. 로터리 펌프는 카테터(4)를 관통하여 연장되는 회전 샤프트(6)를 수단으로 하여 구동될 수 있으며, 상기 샤프트는 펌프 헤드(3) 내에서 펌프 로터(42)에 연결된다. 펌프 로터는 펌프헤드(3)의 하우징(보다 상세히 도시되지 않음) 내에서 회전된다.

유연한 샤프트(6)는 모터(7)에 연결되는데 예를 들어 환자의 체외에 배치된다. 토크는 모터(7)로부터 예를 들어 자기적 연결방식으로 연결된 샤프트(6)에 두개의 회전방향(8,9)으로 전달된다.

카테터(4)는 통상 체외로부터 접속단자를 경유하여 진출하며, 이 때 피부와 조직 및 혈관벽을 관통하여 대동맥(12)과 그 내부로 진출된다.

펌프는 심실(2)내의 혈액을 흡수하여 대동맥(12)으로 운반한다. 이에, 심장펌프는 심장(1)의 기능을 보조하거나 심장을 적어도 일시적으로 대체할 수 있다.

도시된 바와 같은 기계적 구동부를 구비하는 카테터 펌프 대신, 다른 펌프, 특히 체내용인 것 또한 본 특허의 주제를 구성하는데, 예를 들어 유압식 또는 전기식 동력을 이용하는 펌프가 되며, 구동부가 체내에 배치되는 펌프도 포함한다.

펌프는 펌프 헤드, 펌프하우징 및 로터와 함께 대동맥 내에서 변위될 수 있도록 방사방향으로 압축되며, 예를 들어 카테터(4)내에서 이동된다. 펌프는 카테터(4)로부터 축방향으로 미끄러짐 이동될 수 있으며, 방사방향으로 펴질 수 있다. 즉, 팽창될 수 있다. 이러한 과정 중에, 펌프 하우징 재료와 특히 펌프 로터 재료에 높은 특성이 요구된다: 펌프 로터의 임펠러는 매우 얇은 벽 두께를 가지나, 치수상 안정성이 있어야 하며, 높은 회전속도에서도 혈액을 재현성있게(reproducibly) 운반해야 한다.

이를 위하여, 보강 섬유(섬유)가 로터의 재질이 되는 플라스틱 기지내에 혼입되며, 예를 들어 상기 섬유는 유리 섬유 또는 폴리카보네이트 섬유로 제조될 수 있다. 이러한 보강 부재/섬유가 도 2a에 3개의 개별적 예로써 도시되어 있다. 3개의 보강 부재/섬유(10,11,13)가 도시되는데, 각각은 제1단부 또는 제1부분(10a,11a,13a)을 가지며, 상기 제1단부 또는 제1부분은 상기 보강 부재/섬유(10,11,13)의 제2단부/제2부분(10b,11b,13b)보다 회전축(14)에 더 근접한다.

보강 부재/섬유(10,11,13)는 회전축 또는 로터의 회전축(14)의 인근에 위치하는 하나의 지점으로부터 실질적으로 방사방향 외측으로 전개된다. 여기서, 도시된 바와 같이 로터(42)가 허브(43)를 반드시 가질 필요는 없다. 나선형으로 전개되는 임펠러 부재(15) 또한 로터 허브(rotor hub)가 불필요하도록 고유의 안정성을 가질 수 있다.

이론적으로, 임펠러 부재의 플라스틱 기지 또는 임펠러 부재들(15)은 보강 부재/섬유에 의하여 보강될 수 있으며, 길이 및/또는 두께 및/또는 배향의 관점에서 불규칙성을 보이면서 분포 및 배열된다. 일 양태는, 로터가 팽창된 상태에서 보강 부재/섬유의 특정의 최소 분율(minimum proportion)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 회전축으로부터 실질적으로 신장되는 방법으로 뻗어나간다(run away). 로터의 플라스틱 부분에 혼입된 보강 부재/섬유의 총량의 면에서, 전술한 조건에 부합되는 보강 부재/섬유의 비율은 적어도 30% 또는 바람직하게는 50% 또는 더욱 바람직하게는 예를 들어 70%가 되어야 하며, 이 때, 상기 비율은 보강 부재/섬유의 부피 또는 질량%로 측정되거나, 보강 부재/섬유의 개수를 기초로 측정된다. 여기서, 보강 부재/섬유의 특정의 최소 길이는 바람직하게는 예를 들어 대략 적어도 로터의 반경의 20% 또는 적어도 40% 또는 50%로 주어진다. 보강 부재/섬유는 금형을 충전하는 과정 중에서, 허브(43)의 배향에 상응하는 축상의 배향으로부터 임펠러 부재(15)의 방사상 위치로 용이하게 변화될 수 있으며, 이 때 이를 위하여 보강 부재/섬유를 굴곡시킬 필요가 없는데, 이는 임펠러 부재(15)와 허브(43)가 이루는 각도가 30° 미만 또는 바람직하게는 20° 미만으로 비교적 편평하게 전개되기 때문이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 임펠러 부재(15)의 방사방향으로의 충전(radial filling) 과정 중에서, 보강 부재/섬유는 이를 둘러싸는 기지에 의하여 쉽게 견인되어 임펠러 부재내의 재료의 흐름에 따라서 방사상으로 배향된다.

보강 부재/섬유의 추가적인 바람직한 물성은 특정의 최대 두께이며, 여기서, 보강 부재/섬유가 강하게 구부러지는 경우에도 파괴가 발생되지 않도록 하기 위해서는 최대 40㎛의 직경을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 반면에, 보강 부재/섬유가 약 40㎛의 직경을 갖는 경우, 보강 부재/섬유는 유연하면서도 단단하여(flexurally rigid), 이를 둘러싸고 있는 기지(matrix)가 변형이 이루어진 이후에 최초의 상태로 되돌아가도록 하기에, 그리고 영구적인 굽힘하중하에서 기지가 장기간 크립(creep)에 대하여 저항할 수 있도록 하기에 충분하다. 40㎛의 직경을 갖는 보강 부재/섬유는 굽힘 중립 영역(bending neutral region) 외측에 존재하는 압축 및 인장응력에 대한 저항성도 가지므로, 복원 모멘트(restoring moment)를 생성하여 변형의 잔류를 방지할 수 있다.

보강 부재/섬유는 기지에 대한 결합력을 개선하기 위하여 결합 촉진제(adhesion promoter)로 피복될 수 있다.

도 2b에는 임펠러 부재(15',15")를 구비하는 로터(42')의 완화되어 팽창된 상태의 단면도가 도시되어 있다. 이 상태에서 보강 부재/섬유(55,56)는 최대한 신장된 형태를 이루며, 이로써 길이방향으로의 강성(longitudinal rigidity)에 의하여 로터의 추가적인 변형은 제한된다.

보강 부재/섬유의 가능한 배향은 도 3에 기초하여 보다 상세히 설명된다. 로터 허브는 도 3의 16으로 표시되며, 회전축은 14로 표시된다. 절단된 직사각형(cut rectangle)을 기초로하는 평면(17)이 도시되며, 상기 평면(17)은 회전축을 포함한다. 즉, 회전축(14)은 온전히 평면(17)내에서 전개된다.

두개의 보강 부재/섬유(18,19)가 예로써 도시되었으며, 상기 두개의 보강 부재/섬유는 평면(17)내에서, 회전축(14)에 대하여 실질적으로 방사방향으로 전개된다. 섬유(18)는 회전축(14)에 대하여 각도 α를 이루면서 전개되며, 부분적으로는 축방향으로 전개되고, 상기 α는 바람직하게는 45° 내지 90°사이의 값을 갖는다. 섬유(19)는 회전축(14)에 대하여 직각을 이루도록 배열되는 방법으로 배향된다. 실제 블레이드는 3차원의 나선형으로 굴곡되며, 이로써 많은 경우에 있어서, 방위각 방향(azimuthal direction)에 대한 보강 부재/섬유의 투입량은 제한된다.

개별적인 보강 부재/섬유는 제1시점/종점이 회전축(14) 또는 로터허브(16)의 영역에 위치되어야 할 필요는 없다. 상기 보강 부재/섬유들은 공히 로터축(14) 및/또는 로터허브(16)로부터 방사상으로 이격된 두개의 종점들 사이에 전개되도록 배열될 수도 있다. 그러나, 축을 벗어난 어떠한 경우에서는, 상기 보강 부재/섬유들은 제1의 방사상 외측의 블레이드단부로부터 이와 대향되는 제2의 방사상 블레이드단부로 연장될 수도 있다.

임펠러 부재의 상세부분(20)을 도 4에 도식적으로 나타내었고, 상기 상세부분(20)은 직육면체 형상을 이루고 있다. 섬유(19)는 부분(20)에 도시된다.

도 5a에서는 섬유(19)의 중심부 배향이 어떻게 이루어지는지 명시하였다. 바람직한 층류의 윤곽(profile)은, 금형의 경계벽(53,54) 사이에서 충전될 때 중심부에서 가장 빠른 흐름 속도를, 그리고 벽체에 인접한 위치에서 가장 느린 흐름 속도를 나타낸다. 초기에 편향된 섬유(19)는 좌측으로부터 우측으로 연속적으로 도달되는 3개의 각위치(angular position)로 도시되었으며, 화살표(50,51)로 나타낸 바와 같은 재료의 흐름(material flow)에 의하여, 금형 내 속도 분포의 결과에 따라서, 흐름 윤곽(flow profile)의 중심부로 견인된다. 흐름의 속도분포가 다이어그램의 그래프(52)에 도시되었으며, 축 x는 속도를 y는 금형 내의 위치 좌표를 각각 나타낸다.

도 5b는 부분(20)의 재질이 투과되어 도시된 측면도로서, 이로써 대략 임펠러 부재의 경계면(delimiting faces)들 사이의 대략 중앙에 위치한 섬유(19)의 진행방향을 인지할 수 있다.

임펠러 부재가 크게 굽히거나 좌굴되는 상황하에서 섬유의 거동은 도 6을 기초로 하여 설명된다.

도 6은 임펠러 부재가 좌굴된 후의 부분(20)을 나타낸다. 또한, 섬유(19)는 변형되기도 한다. 그러나, 섬유의 가능한 최대 곡률 반경을 달성하여 섬유의 파괴에 대한 대항력으로 작용하도록 하기 위해, 임펠러 부재의 탄성력에 기인한 좌굴이 발생되는 경우, 섬유 고유의 강성(rigidity)으로 인하여 섬유는 화살표(21)의 방향인 외측으로 밀릴 수 있다. 따라서 좌굴된 지점이 속한 영역에서, 섬유는 좌굴되어 있는 동안 임펠러 부재의 구획벽(delimiting walls) 사이에 존재하는 중심부로부터 이탈된다. 도 6에서 이를 명확하게 표현하기 위하여 임펠러 부재의 중앙면이 쇄선(22)에 의하여 적어도 부분적으로 도시되었다. 이러한 효과를 달성하기 위하여, 로터의 플라스틱 기지는 유연한 것이 바람직하며, 이 때 쇼어경도(Shore hardness)는 100D 미만이다.

이하에서는 본 발명에 따른 성형 도구(molding tool)/본 발명에 따른 로터용 금형을 도 7을 기초로 하여 설명한다.

도 7은 사출 금형의 길이방향 단면도를 나타낸 것으로서, 로터 허브의 용적(volume)을 포함하는 영역을 도면부호 23으로 나타내었고, 개개의 임펠러 부재의 용적(volume)을 도면부호 24,25,26 및 27로 나타내었다. 또한, 사출 방향을 도 7에서 화살표(28)로 나타내었다. 그 밖의 화살표(29,30,31,32,33)들은 성형되어 회전축(14)을 형성하는 사출성형 재료가 회전축의 축방향으로 흐르는 것을 나타내는 것이며, 이로부터 방사상 외측방향으로 흘러 임펠러 부재의 용적(volume)을 형성한다. 예를 들어, 임펠러 부재 중 하나의 길이방향 축이 점쇄선으로 도시되었으며, 여기에 도면부호 44를 부여하였다. 만일 적절한 길이의 보강 부재/섬유가 사출 성형 재료내로 충분히 도입되면, 이들 보강 부재/섬유들은 재료의 주 흐름 방향을 따라서 배향될 것이며, 재료가 고화됨에 따라서 그 상태를 그대로 유지할 것이다.

발생된 공기 및 과량의 성형 재료는 임펠러 부재의 방사상 외측 단부에서 개공(45)을 통하여 외부로 흘러나갈 수 있다.

도 8에서는 반대되는 사출방향이 도시되었는데, 사출 성형 재료가 임펠러 부재의 방사상 외측 단부(34,35)로부터 방사상 내측방향으로 주입되어 로터(23)를 이루는 용적내로 흘러 들어간다. 이 경우에 있어서도, 길이가 긴 보강 부재/섬유가 도입될 수 있으며, 이들은 본 발명에 따라서 의도된 방법과 방향으로 배향 및 배열된다.

도 9에서는 좁은 임펠러 부재(36,37)의 경우를 나타내었는데, 내부로부터 방사상 외부로 흐르는 성형 화합물은 특정 임펠러 부재의 용적의 단부(38,39)에서 마찰에 의해 소용돌이를 형성하며, 따라서 성형 재료가 흘러들어갈 때에는 상기 재료에는 층류가 형성되지 않는다.

도 9의 좌측에 금형의 다른 예를 도시하였는데, 단부(40,41)의 영역에는 범람 개공(overflow opening) 또는 범람 슬롯(overflow slot)이 형성되며, 이를 통하여 사출 성형 물질의 일부가 로터의 축방향을 따라서 외부로 흘러나갈 수 있고, 이로써 도 9의 우측에 나타낸 소용돌이가 제거된다. 임펠러 부재(37)의 중앙영역에는 준층류(quasi-laminar flow)가 형성되어, 도입된 보강 부재/섬유들이 사출 성형 재료에 의한 흐름의 영향으로 인하여 변형되지 않은 신장된 형태로 자발적으로 배열될 수 있다. 일단 고화되면, 사출 금형의 임펠러 부재의 용적의 단부(40,41)에 형성된 개공을 통하여 유출가능한 사출 성형 재료의 일부는 예를 들어 커팅의 방법에 의하여 제거된다. 이러한 환경은 도 7에서 나타낸 임펠러 부재의 외측 단부에서도 동일하다. 여기서, 두개의 범람 채널(overflow channel, 45)이 형성되는데, 이를 통하여 보강 부재/섬유가 없는 플라스틱이 유출될 수 있다.

도 10은 제1사출공(71)과 제2사출공(72)을 구비하는 사출 금형(70)을 도식적으로 나타낸 것이며, 상기 두개의 사출공(71,72)은 중앙 공동(73)의 서로 대향되는 단부들에 배치된다. 그 내부에서 임펠러 부재가 형성되는 공동들은 매우 도식적으로만 표현되었고, 도면부호 74,75가 부여되었다. 화살표(76,77)는 금형으로 흘러들어가는 플라스틱의 흐름방향을 표시한다. 플라스틱이 제1사출공(71)과 제2사출공(72)을 통하여 연속적으로 또는 교번하는 비율로 금형에 주입되면, 그에 따라 액상의 성형 재료의 서로 다른 흐름 방향이 형성된다. 만일 보강 부재들이 여기에 첨가되면, 그에 따라 보강 부재들은 제작된 로터내에서 서로 다른 배향을 가지는 결과가 된다. 이로써, 성형과정중에 다양한 사출공들을 통하여 사출속도를 조절하고, 주입속도 또는 주입속도비율을 변화시킴으로써 서로 다른 배향 패턴을 형성할 수 있다.

금속 호일 또는 플라스틱필름(78) 형태인 보강 부재의 사시도를 도 11에 나타내었으며, 여기서 호일/필름은 예를 들어 수 마이크로미터 두께, 십분의 수(a few tenths of) 밀리미터의 폭, 수 밀리미터 길이를 가질 수 있다.

도 12는 보강 부재로서, 신장된 직물 조각(strip)을 도식적으로 나타내었으며, 길이방향으로 전개되는 두개의 섬유(79)와 이와 교차하여 전개되는 복수의 짧은 섬유들(81)로 구성된다. 이러한 형태의 직물에 의하여, 특히 섬유의 두 길이방향에서의 인장력을 강화할 수 있다.

도 13은 임펠러 부재(82)의 일 영역을 단면도로써 도식적으로 나타낸 것이다. 여기서, 도면부호 83은 성형과정 중에서 가압측에 존재하여 화살표(84)에 의하여 표시되는 유체 배압(counterpressure)에 노출되는 커버면(cover face)을 표현하는 것이다.

가압측(this side) 또는 커버면(83)의 반대쪽 커버면에는 도면부호 85를 부여하였다. 도시된 예에서, 코팅면(86)이 임펠러 부재(82)의 반대쪽 커버면(85)에 형성되는데, 통필름(glued-on film)으로 또는 액상 코팅에 의하여 형성되며, 예를 들어 도포방법(varnishing)에 의할 수 있다.

임펠러 부재(82)가 펌프 동작 중 좌굴되는 경우에, 중립적인 "섬유" 또는 역학적 관점에서 평면으로 알려진 것을 도면부호 87의 쇄선으로 나타내었다.

도 13에서 나타낸 바와 같이 임펠러 부재가 외력이 가해지지 않은 상태, 즉 외력이 임펠러 부재에 작용하지 않는 상태에 있다고 할 때, 이러한 상태에서 외력이 가해지지 않아 신장된 상태(stretched form)로 존재하는 보강 부재가 도입될 수 있으며, 이는 예시적으로 도면부호 88로 표현된다.

만일 로터가 유체내에서 회전할 때 유체 배압(fluid counterpressure, 84)의 작용에 의하여 굽힘력이 임펠러 부재에 화살표(84) 방향으로 작용되는 경우, 보강 부재(88)에는 인장하중이 작용하는데, 이는 임펠러 부재가 좌굴되면서 중성 섬유(87)의 도면상 좌측에서 신장(elongation)이 일어나기 때문이다. 이러한 좌굴은 보강 부재(88)에 의하여 제한되는데, 이는 상기 보강 부재가 실질적으로 신장 저항성(stretch-resistant)을 갖기 때문이다.

외력이 가해지지 않은 제2상태와 외력이 가해진 상태인 제3의 상태 사이의 로터의 형태상 차이를 보다 더 줄이기 위하여, 외력이 가해지지 않은 상태, 즉 로터에 외력의 작용이 없는 상태에서 보강 부재(88)가 이미 내부의 재료 응력에 의하여 미리 하중이 인가되어 있도록 제공될 수 있다. 이는 로터의 제작 이후에, 더 상세하게는 사출 성형 과정이 일단 완전히 종료된 이후에 임펠러 부재의 커버면(83) 부분이 신장되거나 커버면(85) 부분이 수축되기 때문에 가능하다.

이는 예를 들어 사출성형 과정 중 또는 이후에, 예를 들어 사출 금형이 만충됨으로써 코팅면(86)이 커버면(85)에 형성되고, 추가적인 공정, 특히 조사 가교, UV 가교, 또는 열처리에 의하여 건조 또는 가교되는 동안 코팅면이 수축됨으로써 가능하다. 조사 가교는 예를 들어 적어도 하나의 레이저 빔에 의하여 이루어질 수도 있으며, 따라서 국부적으로 매우 집중된 영역에 행해질 수 있다.

그러나, 커버층(86)에 부가하거나 커버층(86)을 대신하여, 섬유의 중성면 중 커버층(85)을 향하는 면상에서 임펠러 부재(82)의 재료가 예를 들어 열처리 또는 가교/중합에 의하여 수축되고, 임펠러 부재의 다른 측면에는 이러한 수축이 일어나지 않거나 상대적으로 수축이 적게 일어나는 것을 고려해볼 수도 있다.

도 14a와 14b에서는 섬유에 의하여 형성된 직물을 예시적으로 나타내고 있다. 여기서, 섬유(90)는 섬유 번들의 일부로서 추가적인 섬유 번들(91)에 대하여 하나의 각도를 이루면서 전개되는데, 섬유 번들(91)은 본 도면이 그려진 면을 기준으로 수직으로 배치되고, 상기 섬유(90)는 섬유 번들(91)의 좌측과 우측을 교번하여 통과한다. 도 14a에서는 로터의 이완된 상태를 나타내었는데, 섬유 번들(91)은 간격 a를 이루면서 순차적으로 배열되며, 섬유(90)는 전후로 굴곡되면서 전개된다. 도 14b에서는 작동중인 로터의 상태를 나타내었는데, 섬유 번들(91)은 보다 더 큰 간격 a'을 이루면서 순차적으로 배열되며, 섬유(90)는 보다 적은 규모로 굴곡되면서 전개된다. 도 14a와 14b로부터 명확히 알 수 있는 바와 같이, 이러한 유형의 시스템은 섬유(90)가 완전히 신장되기 이전에 이미 실질적으로 안정화된다. 이는, 도 14b의 상태와는 달리, 섬유 번들(91)이 기본 재료 내에서 섬유(90)에 대하여 적절한 각도로 이동되어야 하기 때문이다.

도 15a는 외력이 가해지지 아니하여 팽창된 상태의 로터에 대한 사시도로서, A-A 부분의 평면이 표시되었다. 도 15b는 동일한 로터의 상기 A-A 부분의 평면을 따라서 절단한 절단면을 나타낸 것이다. 쇄선(101,102)은 중성의 섬유 또는 각각의 블레이드의 표면을 나타낸다. 섬유들(103,104)은 예를 들어 도시된 평면 부분에 2개의 섬유가 전개된 상태로 표현된다. 이 상태에서는 섬유들은 굴곡되어 있다. 하중이 존재하는 구동상태에서는 유체로 인하여 도시된 화살표의 방향으로 블레이드에 압력이 인가되며, 이로써 상기 블레이드는 추가적으로 팽창된다. 충분한 작동 하중 하에서, 섬유들(103,104)은 적어도 도면부호 105와 106으로 표현된 영역에서 신장되며, 이로써 블레이드의 추가적인 팽창이 방지되는데, 이는 크게 인장된 섬유들이 그들의 축의 규모로 신장되어야 하기 때문이다. 이와 같은 설계의 잇점은 최소 회전 속도 이상에서 블레이드의 형태가 실제적으로 일정하다는 데에 있다.

도 16a는 외력이 가해지지 아니하여 팽창된 상태의 로터에 대한 사시도로서, B-B 부분의 평면이 표시되었다. 도 16b는 동일한 로터의 상기 B-B 부분의 평면을 따라서 절단한 절단면을 나타낸 것이다. 쇄선(111,112)은 중성의 섬유 또는 각각의 블레이드의 표면을 나타낸다. 섬유들(113,114)은 예를 들어 도시된 평면 부분에 2개의 섬유가 전개된 상태로 표현된다. 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 섬유들은 이미 상당수준으로 신장된 상태이다. 섬유들이 매우 강하게 인장되어있기 때문에 섬유의 추가적인 신장이 거의 불가능하다. 심지어 도 16b에서 화살표로 표시된 작동 상태에서의 흐름 압력에 기인하여 블레이드에 작용하는 하중하에서도, 이와 같은 블레이드는 더 이상 추가적으로 크게 변형되지 않으려 하며, 따라서 블레이드 형태가 실질적으로 전 범위의 회전속도에서 실제적으로 변화되지 않은 상태로 남게 되는 잇점이 있다.

도 17a는 외력이 가해지지 아니하여 팽창된 상태의 로터로서, C-C 부분의 평면과 함께 측면도로 나타낸 것이다. 도 17b는 동일한 로터의 상기 C-C 부분의 평면을 따라서 절단한 절단면을 나타낸 것이다. 쇄선(121,122)은 중성의 섬유 또는 각각의 블레이드의 표면을 나타낸다. 섬유들(123,124)은 예를 들어 2개의 섬유가 도시된 평면 부분에 전개된 상태로 표현된다. 도시된 바와 같이, 예시된 섬유들은 이미 넓은 영역에 걸쳐서 신장되어 있다. 섬유들이 매우 강하게 인장되어있기 때문에 섬유의 추가적인 신장이 거의 불가능하다. 심지어 작동 상태에서 발생되며 도 17b에서 화살표로 표시된 흐름 압력에 기인하여 블레이드에 작용하는 하중하에서도, 이와 같은 블레이드는 더 이상 추가적으로 크게 변형되지 않으려 한다.

전술한 양태의 결과, 특히 로터의 설계와 적절한 보강 부재/섬유의 도입의 결과에 따라서, 고도의 형태 정확도를 갖는 로터를 안정적으로 설계할 수 있으며, 이는 심지어 부분적으로 과신장되거나, 빈번한 교번하중이 가해지거나, 또는 굽힘하중이 일정하게 가해지는 경우에도 그러하다. 본 발명에 따른 제조 방법 및 제시된 사출 금형에 따라서, 본 발명에 따른 로터를 제조할 수 있는 방편 및 유리한 가능성이 입증되었다.

본 발명은 추가적으로 하기의 양태를 포함하며, 이들은 각각 개별적으로 그리고 독립적으로 보호될 수 있다.

제1양태: 압축 유체 펌프, 특히 환자의 혈관을 통하여 체내로 도입될 수 있는 혈액 펌프를 위한 로터로서, 상기 로터는 적어도 하나의 임펠러 부재(15)를 구비하고, 제1의 압축된 상태와 제2의 방사상으로 팽창된 상태 사이에서 방사방향으로 압축 및 팽창이 가능하며, 적어도 플라스틱의 일부분이 가닥 형태(strand-like)의 보강 부재, 특히 섬유에 의하여 강화되고, 회전축에 대하여 회전하기 위한 것이며, 상기 로터는 제1의 압축된 상태에서 장력이 작용되고, 제2의 팽창된 상태에서 외력의 작용이 배제되며, 제3의 상태가 존재하는데, 이 때 상기 로터(42)는 하중이 존재하는 작동 상태에서 로터를 이루는 다양한 물질들과 그들의 분포가 서로 작용한다. 이는 로터의 제2의 상태에서 재료의 응력들이 선택적으로 생성되어 보강 부재에 장력을 부여하고(거나) 보강부재를 신장시키도록 하는 것과 같은 방법이다.

제2양태: 제1양태에 따른 로터에서, 상기 로터에는 보강 부재가 더 마련되며, 상기 보강 부재는 로터의 주요 재료인 플라스틱에 혼입되되, 상기 플라스틱은 적어도 보강 부재 표면의 90%, 특히 보강 부재 표면의 99%, 더욱 특정적으로는 보강 부재 표면을 완전하게 둘러싸도록 구성된다.

제3양태: 제1양태 또는 제2양태에 따른 로터에서, 보강 부재가 내재되는 플라스틱 재료는 적어도 국부적으로 물성이 서로 다른데, 상기 물성의 차이는 작동과정 중에서 유체 배압이 작용하지 않는 임펠러 부재의 일면, 특히 굽힘하중의 작용하에 펌프가 작동될 때 좌굴되는 중성 섬유 또는 평면으로 구성되는 섬유 또는 표면과 관련된 임펠러 부재의 일면과, 이에 대하여 유체 배압에 의한 하중이 작용하는 임펠러 부재의 다른 일면에 의해서 생성되며, 특히 다른 일면에는 유체 배압에 의한 하중이 작용하지 않는 부분에서 가교정도가 매우 크거나 수축이 일어나거나, 임펠러 부재상에서 수축되는 지지체가 그 표면상에 내재되며, 상기 지지체는 적어도 하나의 필름, 코팅면 또는 섬유의 형태로 제작된다.

제4양태: 제1, 2 또는 3양태에 따른 로터에서, 로터의 적어도 하나의 임펠러 부재는 팽창된 상태에서 보강 부재가 동시에 첨가되는 사출 성형 방법에 의하여 제조되며, 상기 보강 부재는 그 모든면이 사출 성형 재료에 의해서 둘러싸이고, 로터가 팽창된 상태에서 적어도 부분적으로 신장된 형태로 존재하며, 특히, 상기 신장된 형태는 적어도 90%, 더 바람직하게는 95%, 더욱 더 바람직하게는 99%의 비중으로 존재한다.

제5양태: 제1, 2, 3 또는 4양태에 따른 로터에서, 유체 배압이 없이 로터가 팽창된 상태인 제2의 상태에서 보강 부재들은, 유체 배압이 존재하는 작동상태를 이루는 제3의 상태로 전환될 때 5% 미만으로, 특히 1% 미만으로 길어지도록 하는 정도로 신장된 형태로 존재하고, 상기 신장 정도는 특히 보강 부재의 양 단부간의 거리에 기초하여 산정된다.

제6양태: 제1, 2, 3, 4 또는 5양태에 따른 로터에서, 로터가 팽창된 제2의 상태 및/또는 보강 부재가 적어도 부분적으로, 특히 적어도 10%, 더욱 특징적으로는 적어도 30%의 분율에 대하여 유체 배압이 작용하는 제3의 작동상태에서, 보강 부재는 상기 임펠러 부재가 굴곡된 상태로 존재하는 영역 중 적어도 어느 한 영역에서는 신장된 직선의 형태로 전개된다.

제7양태: 유체 펌프용 로터를 제조하는 특히 제1양태에 따른 방법에서, 사출 성형 과정 이후의 로터는 작동과정 중에 대향되는 일면과 비교하여 유체 배압에 의한 하중을 많이 받는 임펠러 부재의 일면은 수축 및/또는 가교정도가 상이하게 되도록 처리된다.

제8양태: 유체 펌프용 로터를 제조하는 특히 제1양태에 따른 사출성형에 의한 방법에서, 작동 중에 유체 배압에 노출되는 임펠러 부재의 일면에 대향되는 일면상의 임펠러 부재 중 적어도 하나에 수축층이 마련된다.

제9양태: 제1양태에 따른 임펠러 부재를 포함하는 유체펌프용 로터를 제조하기 위한 금형에서, 상기 금형에는 적어도 두개의 서로 다른 사출공이 마련된다.

제10양태: 전술한 양태들 중 어느 하나에 양태에 따른 로터에서, 보강 부재가 2차원적 크기를 가지며, 예를 들어 상기 보강 부재는 필름 조각 또는 서로 교차구성되는 섬유의 그룹을 포함하는 직물이다(도 14a, 14b 참조).

Claims (28)

1. 압축가능한 유체 펌프, 특히 혈액펌프용 로터로서, 상기 혈액펌프는 혈관을 통하여 환자의 체내에 인입되고, 로터는 적어도 하나의 임펠러 부재(15)를 구비하여 압축된 상태와 팽창된 상태 사이에서 방사방향으로 압축 및 팽창될 수 있으며, 가닥 모양의 보강 부재, 특히 적어도 섬유(10,11,13,18,19)에 의해 강화된 플라스틱의 일부분을 포함하고, 회전축(14)에 대하여 회전하기 위한 것이며, 상기 플라스틱은 100D 미만의 쇼어 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 로터.
2. 제1항에 있어서,
   로터(42)가 팽창된 상태에서 보강 부재, 특히 섬유(10,11,13,18,19)의 30% 이상, 특히 50% 이상의 제1분율이 상기 섬유의 회전축과 가장 가까이 배치되는 일부분(10a,11a,13a)으로부터, 회전축으로부터 이격되어 배치되는 제2의 부분(10b,11b,13b)을 향하여 실질적으로 신장되는 방법으로 전개되는 것을 특징으로 하는 로터.
3. 압축가능한 유체 펌프, 특히 혈액펌프용 로터로서, 상기 혈액펌프는 혈관을 통하여 환자의 체내에 인입되고, 로터는 적어도 하나의 임펠러 부재(15)를 구비하여 압축된 상태와 팽창된 상태간 방사방향으로 압축 및 팽창될 수 있으며, 가닥 모양의 보강 부재, 특히 적어도 섬유(10,11,13,18,19)에 의해 강화된 플라스틱의 일부분을 포함하고, 회전축(14)에 대하여 회전하기 위한 것이며, 보강 부재, 특히 섬유(10,11,13,18,19)의 30% 이상, 특히 50% 이상의 제1분율이 로터(42)가 팽창된 상태에서, 회전축과 가장 가까이 배치되는 일부분(10a,11a,13a)으로부터, 회전축으로부터 이격되어 배치되는 제2의 부분(10b,11b,13b)을 향하여 실질적으로 신장되는 방법으로 전개되고, 상기 보강 부재, 특히 섬유의 상기 제1분율은 임펠러 부재의 최대 높이의 적어도 30, 특히 적어도 50%에 상응하는 길이를 가지며, 상기 길이는 로터가 팽창된 상태에서 로터의 방사방향으로 측정되는 것을 특징으로 하는 로터.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   특히 팽창된 상태에서, 제1분율의 각 보강 부재/각 섬유(10,11,13,18,19)는 로터 축에 대하여 방사방향으로 정렬된 하나의 위치로부터 축방향 및/또는 방위방향으로 최대 45°의 각도만큼 벗어나는 것을 특징으로 하는 로터.
5. 제2항 또는 그에 후속하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
   특히 팽창된 상태에서 제1분율의 각 보강 부재/각 섬유(10,11,13,18,19)는 회전축에 대하여 실질적으로 수직으로 전개되는 것을 특징으로 하는 로터.
6. 제2항 또는 그에 후속하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
   특히 팽창된 상태에서 제1분율의 각 보강 부재/각 섬유(10,11,13,18,19)는 회전축(14)에 대하여 방사방향으로 전개되는 것을 특징으로 하는 로터.
7. 제2항 또는 그에 후속하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
   제1분율의 각 보강 부재/각 섬유(10,11,13,18,19)는 임펠러 부재의 세로축(44)을 따라서 전개되는 것을 특징으로 하는 로터.
8. 제2항 또는 그에 후속하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
   보강 부재, 특히 섬유(10,11,13,18,19)의 특히 제1분율의 길이는 로터의 반경의 적어도 10%, 특히 적어도 30%인 것을 특징으로 하는 로터.
9. 제1항 또는 그에 후속하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
   보강 부재, 특히 섬유(10,11,13,18,19)의 특히 제1분율의 직경은 40㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 로터.
10. 제1항 또는 그에 후속하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    임펠러 부재(15)는 폼(foam) 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 로터.
11. 제1항 또는 그에 후속하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    로터가 팽창된 상태에서보강 부재/섬유의 어느 하나의 분율은 제1부분의 보강 부재/섬유를 교차하여 전개되되, 특히 적어도 평균 30°의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 로터.
12. 제1항 또는 그에 후속하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    보강 부재/섬유는 적어도 부분적으로 길이방향과 교차방향으로 전개되는 섬유를 구비하는 직물부(fabric portion)의 형태인 것을 특징으로 하는 로터.
13. 제1항 또는 그에 후속하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    보강 부재는 필름 조각의 형태로 존재하고, 그 길이는 그 폭에 비하여 적어도 3배, 특히 적어도 5배, 더욱 특징적으로 적어도 10배 더 큰 것을 특징으로 하는 로터.
14. 제1항 또는 그에 후속하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    보강 부재는 로터의 대부분을 제조하는 재료인 플라스틱에 의하여 둘러싸이되, 그 표면의 적어도 90%의 분율이, 특히 99%의 분율이, 더욱 특징적으로 완전히 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 로터.
15. 제1항 또는 그에 후속하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    보강 부재가 내재되는 플라스틱 재료에서, 유체배압이 인가되는 임펠러 부재의 일면과 비교하여 작동과정 중에 유체 배압이 인가되지 않는 임펠러 부재의 일면은 적어도 국부적으로 서로 물성이 상이하며, 특히 상기 플라스틱 재료는 유체 배압이 인가되지 않는 일면에서 보다 가교 또는 수축 정도가 크거나, 임펠러 부재(82)상에서 수축되는 지지체(86)가 표면에 구비되고, 상기 지지체는 적어도 하나의 필름, 코팅체 또는 섬유의 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 로터.
16. 제1의 압축 상태와 제2의 팽창상태 사이에서 방사방향으로 팽창 및 수축될 수 있는 압축가능한 유체 펌프용 로터로서, 로터의 적어도 하나의 임펠러 부재는 팽창된 상태에서 보강 부재의 즉각적인 첨가로써 사출성형에 의하여 제조되며, 상기 보강 부재는 그 모든면이 사출 성형 재료에 의하여 둘러싸이고, 팽창된 상태에서 적어도 국부적으로 신장된 형태로 존재하되, 특히 적어도 90%, 더욱 특징적으로 95%, 더욱 특징적으로 99%의 규모까지 신장된 형태로 존재하는 것을 특징으로 하는 로터.
17. 제1항 또는 그에 후속하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    유체 배압 없이 로터가 팽창되는 제2의 상태에서, 보강 부재는 제3의 상태로 전이될 때 5% 미만, 특히 1% 미만으로 범위까지 신장되는 형태로 존재하며, 상기 신장정도는 특히 보강 부재의 양 단부간의 거리에 기초하여 측정되고, 제3의 상태는 유체 배압이 작용하는 작동 상태로 구성되는 것을 특징으로 하는 로터.
18. 제1항 또는 그에 후속하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    로터가 팽창된 제2의 상태 및/또는 유체 배압이 존재하는 제3의 작동상태에서, 적어도 어떤 분율, 특히 적어도 10%, 더욱 특징적으로는 적어도 30% 분율의 보강 부재는, 임펠러 부재가 좌굴된 상태에서 상기 임펠러 부재의 적어도 하나의 영역에서 신장되고 직선의 상태로 전개되는 것을 특징으로 하는 로터.
19. 제18항에 있어서,
    좌굴된 임펠러 부재의 어느 하나의 영역에서,
    적어도 두가지 분율의 보강 부재가 신장되고 직선의 상태로 전개되며, 상기 분율들의 보강 부재가 전개되는 방향들은, 동일 분율 내에서는 서로 평행을 이루고, 서로 다른 분율들 간에는 상이한 것을 특징으로 하는 로터.
20. 제1항 또는 그에 후속하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    보강 부재의 적어도 30%, 특히 적어도 50%의 경우에서 보강 부재의 길이는 임펠러 부재의 평균 두께보다 크며, 특히 적어도 2배 크고, 더욱 특징적으로는 적어도 5배 또는 10배 큰 것을 특징으로 하는 로터.
21. 제1항 또는 그에 후속하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    특히 섬유인 보강 부재는, 사출 성형 방법에 의하여 상기 보강 부재가 내재되는 플라스틱 내로 도입되며, 로터가 사출 금형 내에 배치되어 있는 시간 동안 플라스틱의 사출 금형 내로의 흐름을 따라서 부분적으로 만곡된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 로터.
22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 따른 로터(42)를 제조하는 방법에서,
    임펠러 부재(15)의 재료가 임펠러 부재의 용적 내로, 그리고 로터 축(14)에 대하여 방사 방향으로 도입되도록 하는 성형방법, 특히 사출 성형 방법에 의하되, 사출 성형 재료가 임펠러 부재의 용적 내로 방사방향(30,31,32,33)으로 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 로터의 제조방법.
23. 제22항에 있어서,
    사출 성형 재료는 로터의 축과 최근접한 영역으로부터 또는 로터의 축으로부터 가장 멀리 이격된 영역으로부터 방사방향(30,31,32,33)으로 임펠러 부재(15)의 용적 내로 사출되는 것을 특징으로 하는 로터의 제조방법.
24. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 따른 로터를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 로터는 성형, 특히 사출 성형방법으로 제조되며, 상기 사출 성형 방법은, 서로 다른 사출 방향 및/또는 서로 다른 두개의 사출 지점으로부터 두개의 연속된 단계로 수행되는 것을 특징으로 하는 로터의 제조방법.
25. 제22항, 제23항 또는 제24항에 있어서,
    사출 성형 후 상기 로터는, 작동 과정 동안 유체 배합이 인가되는 임펠러 부재의 일면과 그 대향면이 서로 다른 수축률 및/또는 성형 재료의 서로 다른 가교정도를 갖도록 처리되는 것을 특징으로 하는 로터의 제조방법.
26. 제22항, 제23항, 제24항 또는 제25항에 있어서,
    임펠러 부재의 적어도 하나에 수축 가능한 층이 마련되되, 작동 과정 동안 유체 배압에 노출되는 임펠러 부재의 일면에 대한 대향면 상에 마련되는 것을 특징으로 하는 로터의 제조방법.
27. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 따른 로터(42)용 금형에 있어서,
    임펠러 부재(15)의 용적 중 방사방향의 단부 모서리(40,41)에 마련되어, 성형 재료가 방사 방향으로 장애없이 흐르는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 로터용 금형.
28. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 따른 로터용 금형에 있어서,
    적어도 두개의 서로 다른 사출공을 구비하는 것을 특징으로 하는 로터용 금형.

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