NL1014329C2

NL1014329C2 - Bloedpomp met magnetisch opgehangen stator- en rotorelement en axiale positieactuator.

Info

Publication number: NL1014329C2
Application number: NL1014329A
Authority: NL
Inventors: Edward K Prem
Original assignee: Vascor Inc
Priority date: 1999-02-09
Filing date: 2000-02-09
Publication date: 2002-12-10
Also published as: DE10005432A1; FR2789316B1; NL1014329A1; ITRM20000058A1; GB2347085B; IT1315823B1; ITRM20000058A0; US6293901B1; GB0002408D0; FR2789316A1; JP2000229125A; GB2347085A

Description

Bloedpomp met magnetisch opgehangen stator- en rotorelement en axiale positie-actuator

De uitvinding is gebaseerd op de provisionele Amerikaanse octrooiaanvrage se-5 rienummer 60/119.356, ingediend op 9 februari 1999, de Amerikaanse octrooiaanvrage serienummer 08/978.670, ingediend op 26 november 1997 en de Amerikaanse octrooiaanvragen serienummers 09/273.384 en 09/288.413 respectievelijk ingediend op 22 maart 1999 en 8 april 1999, beide afsplitsingen van de eerdergenoemde aanvrage nr. 08/978.670. De beschrijvingen van de bovengenoemde octrooiaanvragen worden hier-10 bij als referentie opgenomen.

ACHTERGROND

Terrein van de uitvinding 15

De uitvinding heeft betrekking op pompen die gebruik maken van magnetische ophanging en rotatiemiddelen om bloed te verpompen, en heeft meer in het bijzonder betrekking op een magnetisch opgehangen en magnetisch roteerbare bloedpomp die geen mechanische lagers of afdichtingen heeft en voorzien is van een pompmiddel dat 20 magnetisch wordt ondersteund zowel radiaal als axiaal.

BESCHRIJVING VAN DE STAND DER TECHNIEK

Het gebruik van rotatiepompen (d.w.z. axiale, centrifugale of gemengde stro-25 ming) voor het verpompen van vloeistoffen en in het bijzonder bloed is uit de stand der techniek bekend. Een rotatiepomp bestaat in het algemeen uit een buitenbehuizing met een inlaatpoort en een uitlaatpoort, en een impeller die gemonteerd is op een as (met mechanische lagers en afdichtingen) in de buitenbehuizing voor rotatie rond een as. Mechanische lagers zijn onderhevig aan slijtage en vroegtijdige uitval en kunnen vol-30 doende warmte en mechanische spanningen genereren om aan het bloed een onacceptabele schade toe te brengen. Asafdichtingen zijn ook onderhevig aan slijtage en hitte-generatie hetgeen kan leiden tot lek, het vormen van bloedstolsels, uitval van lagers en het groeien van bacteriën. Voorbeelden van rotatiepompen die gebruik maken van op tö14329 2 een as gemonteerde impellers met lagers en afdichtingen zijn te vinden in US-4.135.253 van Rech e.a., US~4.403.911 van Possell, US-4.704.121 van Moise en US-4.927.407 van Dorman.

Er zijn al talloze pompen ontworpen om de bovengenoemde problemen te om-5 zeilen door gebmik te maken van een smerende stroming voor de mechanische lagers van de rotatiepomp. Voorbeelden van dergelijke pompen zijn omschreven in US-4.944.722 van Carriker e.a. en US-4.846.152 van Wampler e.a. Deze typen pompen kunnen diverse problemen hebben zoals het niet volledig implanteerbaar zijn als gevolg van de noodzaak om gebmik te maken van een percutane toevoerleiding en een extern 10 reservoir voor het realiseren van de lagerspoelstroom. Ook het potentiële gevaar van infectie en lekkage bestaat als gevolg van de spoelvloeistof en de percutane leidingen. Bovendien kan het nog steeds nodig zijn om de mechanische lagers na een zekere tijd te vervangen omdat ze tijdens bedrijf direct in contact komen met andere pompstructu-ren.

15 Door een rotatievloeistofpomp te gebruiken met een magnetisch opgehangen im peller, kunnen alle bovengenoemde problemen worden vermeden. Voorbeelden van dergelijke pompen zijn beschreven in US-5.326.344 van Bramm e.a., US-4.688.998 van Olsen e.a. en US-4.779.614 van Moise. Een probleem dat kan samenhangen met al deze geciteerde uitvindingen is het feit dat een enkele opening wordt gebruikt zowel als 20 doorgang voor de bloedstroom door de pomp en voor de magnetische ophanging en rotatie van de impeller. Deze twee functies stellen direct tegenstrijdige vereisten aan de afmetingen van de opening. Als doorstroomweg voor de bloedstroming moet de opening groot zijn om beschadiging van het bloed te voorkomen. Als opening voor magnetische ophanging en rotatie moet de opening klein zijn om de afmetingen van de 25 magnetische ophanging en de rotatiecomponenten te minimaliseren en een efficiënt energiegebruik bij het realiseren van de impellerophanging en -rotatie mogelijk te maken. Als gevolg daarvan kan iedere geselecteerde openingsgrootte resulteren in een ongewenst compromis tussen bloedbeschadiging, afmetingen van de inrichting en energievereisten. Een ander probleem dat kan samenhangen met alle geciteerde uitvin-30 dingen is dat de magnetische velden, gecreëerd door de permanente magneten in de beschreven pompen met de tijd kunnen wijzigen, kunnen variëren met de temperatuur, en als gevolg van de invloed van externe ferromagnetische objecten. Deze wijzigingen in het magnetische veld kunnen ertoe leiden dat het evenwichtspunt van de pomprotor 1014329 3 verandert en kunnen er mogelijk toe leiden dat de rotor contact maakt met de stator. Contact tussen pomprotor en stator kan resulteren in een beschadiging van het bloed, beschadiging van de pomp en een niet adequate pompfunctie.

Voorbeelden van pompen met afzonderlijke openingen voor de primaire bloed-5 stroom en voor de impellerrotatie zijn beschreven in US-5.324.177 van Golding en US-5.049.134 van Golding. Deze pompen maken echter ook gebruik van een rotatieope-ning voor het implementeren van hydrodynamisch dragende lagers voor de rotor. Dergelijke hydrodynamische lagers kunnen het bloed onderwerpen aan bovenmatige af-schuivingskrachten die de fragiele componenten van het bloed op onacceptabele wijze 10 kunnen beschadigen. Bovendien plaatsen de pompen volgens Golding e.a. de stationaire magnetische componenten binnen een centrale boring van een roterende samenstelling. Dergelijke configuraties zorgen er in het algemeen voor dat de massa en de rotationele inertie van de roterende samenstelling groter is dan die in een systeem waarin de stationaire magnetische componenten zijn geplaatst rond het buitenoppervlak 15 van de roterende samenstelling. Roterende samenstellingen met een grote massa en rotationele inertie kunnen dus ongewenst zijn vanwege het feit dat de axiale en radiale lagerelementen relatief groot moeten zijn om de correcte uitlijning van de roterende samenstelling als gevolg van schokken, vibraties en versnellingen te handhaven.

De stroomsnelheid van bloedpompen die in staat zijn om een negatieve inlaatdruk 20 te creëren moeten dynamisch worden afgeregeld als aanpassing aan de bloedstromings-snelheid in de ventrikel van het hart, kenmerkend de linker ventrikel. Indien er door de bloedpomp een te kleine stroming wordt geproduceerd dan worden weefsels en organen van het lichaam op onadequate wijze doorstroomd en zal de bloeddruk in de linker ventrikel toenemen waardoor potentieel een bovenmatige pulmonaire druk en congestie 25 wordt veroorzaakt. Als anderzijds de stromingssnelheid van de bloedpomp te hoog wordt, dan kan een excessieve negatieve druk worden opgewekt in de linker ventrikel en in de inlaat van de pomp. Een excessieve negatieve bloeddruk is ongewenst vanwege de volgende redenen: 1) onacceptabele niveaus van bloedbeschadiging kunnen worden veroorzaakt door cavitatie; 2) de pomp kan worden beschadigd door cavitatie; 30 3) de wanden van de ventrikel kunnen inklappen en worden beschadigd; en 4) de wan den van de ventrikel kunnen invallen en de bloedstroomweg naar de pomp blokkeren.

Door gebruik te maken van een besturingsstelsel voor het dynamisch besturen van de stromingssnelheid van de pomp teneinde een excessieve negatieve bloeddruk te 1014329 4 vermijden, kunnen de bovengenoemde problemen worden vermeden. Een voorbeeld van een dergelijk besturingsstelsel is beschreven in US-5.326.344 van Bramm e.a. Bramm beschrijft een werkwijze voor het dynamisch regelen van de stroomsnelheid van een pomp gebaseerd op een signaal afgeleid van een enkele druksensor gelokali-5 seerd in de pomp-inlaat. Een probleem dat samen kan hangen met een dergelijk detecterend stelsel is de moeilijkheid om een lange termijn stabiliteit bij een dergelijke sensor te bereiken, in het bijzonder in het licht van de relatief lage drukken (0 tot 20 mm kwik) waarmee men te maken krijgt en de vijandige omgeving waarin de sensor moet opereren. Een ander probleem dat kan samenhangen met een dergelijk druk waame-10 mend stelsel is het effect van wijzigende atmosferische druk waardoor een onnauwkeurige waarneming kan ontstaan van de dmk die nodig is om de pomp op de juiste wijze te besturen.

Het natuurlijke hart creëert normaal een pulserende bloedstroming. Kunstmatige bloedpompen die geen pulserende stroming opwekken kunnen trombose veroorzaken 15 en zullen de organen en weefsels van het lichaam op niet adequate wijze doorstromen. De snelheid van de roterende bloedpompen kan worden gevarieerd voor het creëren van een pulserende stroming. Voorbeelden van pompen die hun snelheid kunnen variëren teneinde een pulserende stroming te creëren zijn beschreven in US-5.211.546 van Isaacson e.a., US-5.174.726 van Findlay en US-4.135.253 van Reich e.a. Eén probleem 20 dat kan samenhangen met het variëren van de snelheid van pompen zoals geciteerd in alle uitvindingen is: indien de snelheidsvariatie excessief is, kan de bloedstroming in de pomp te laag en/of verkeerd gericht zijn. Als de bloedstroming in de pomp te laag wordt, kan het bloed worden beschadigd door constante afschuiving van de bloedpool in de pomp. Als de bloedstroming in de pomp van richting verandert dan kan de ventri-25 kei niet op adequate wijze worden ontladen.

Er bestaat derhalve een behoefte aan een bloedpomp die de bovengenoemde problemen, die samen kunnen hangen met conventionele bloedpompen, te overwinnen en aan een stelsel voor het dynamisch besturen van een dergelijke bloedpomp teneinde de bovenbeschreven problemen, die kunnen optreden bij besturingsstelsels die gebruik 30 maken van bloedpompen, te voorkomen.

1014329 5

KORT OVERZICHT VAN DE UITVINDING

Daartoe voorziet de uitvinding in een, in een patiënt implanteerbare bloedinrichting, omvattende: 5 a. een statorelement; b. een rotorelement dat aangrenzend gepositioneerd is aan het genoemde statorelement ter rotatie ten opzichte van het statorelement; c. een magnetische ophanging van een magnetisch statordeel dat door het genoemde statorelement wordt gedragen en een magnetisch rotordeel dat door het ge- 10 noemde rotorelement wordt gedragen, welke magnetische stator- en rotordelen samenwerken teneinde het genoemde rotorelement radiaal dusdanig te ondersteunen dat een ringvormige magnetische ondersteuningsspleet gecreëerd wordt tussen het rotordeel en het statordeel; d. waarbij ten minste een van het genoemde magnetische statordeel en het 15 genoemde magnetische rotordeel beweegbaar is in axiale richting met betrekking tot het element dat het magnetische deel draagt; e. een axiale positieactuator die samenwerkt met ten minste een van het beweegbare magnetische statordeel en magnetische rotordeel welke axiale positieactuator bestuurbaar is voor het bewegen van het genoemde beweegbare magnetische 20 statordeel en magnetische rotordeel ten opzichte van het element dat het magnetische deel draagt, teneinde de axiale uitlijning tussen de stator en de magnetische rotordelen na te regelen; en f. een magnetische aandrijving met een statormotordeel gedragen door het genoemde statordeel en rotormotordeel gedragen door het genoemde rotordeel, welke 25 statormotordeel en rotormotordeel samenwerken teneinde op magnetische wijze het rotordeel te doen roteren ten opzichte van het statordeel teneinde bloed te verpompen door de genoemde stator- en rotorpompdelen.

Er wordt dus een bloedpompinrichting verschaft die voorzien kan zijn van een statorelement waarmee een magnetisch opgehangen en roterend rotorelement wordt 30 gehandhaafd. De rotor kan bij voorkeur magnetisch opgehangen zijn binnen de stator, zowel in radiale als in axiale richting. De bloedpomp kan ook een bijbehorend magnetisch ophangingsbesturingssysteem hebben en een stuursysteem voor de stroomsnelheid door de bloedpomp. De bloedpomp kan bij voorkeur een centrifugale f014329 6 pomp zijn waarin een impeller bloed onttrekt uit de linker ventrikel van het hart en dit levert aan de aorta waarbij de druk, die moet worden gegenereerd in de linker ventrikel, wordt gereduceerd. De bloedpomp kan ook relatief kleine afmetingen bezitten zodanig dat ze compleet kan worden ingeplant in het menselijk lichaam. Als bi-ventriculaire 5 cardische hulp nodig is, kan een tweede bloedpomp worden geïmplanteerd teneinde de rechter ventrikel te assisteren. De impeller van de centrifugale pomp kan een integraal deel uitmaken van een rotorsamenstelling. De rotorsamenstelling kan bij voorkeur worden opgehangen via permanente magnetische radiale lagers en een op Lorentz-kracht werkend axiaal lager. Het Lorentz-kracht axiale lager kan bidirectionele axiale 10 krachten genereren in responsie op een aangeboden stroom. De bloedpomp kan een axiale positiesensor bevatten en een axiale positieregelaar. De axiale positiesensor kan de axiale positie van de rotor bewaken en een terugkoppelsignaal leveren aan de regelaar teneinde de axiale positie van de rotor te handhaven. De axiale positieregelaar kan ook de axiale positie van de rotor nastellen zodanig dat axiale belastingen in de 15 normale bedrijfstoestand als gevolg van gravitatie, versnelling of de impeller van de centrifugale pomp worden tegenwerkt door inherente axiale krachten gegenereerd door de permanent magnetische radiale lagers. Door het tegenwerken van deze axiale krachten in de bedrijfstoestand gebruikmakend van de axiale positieregelaar wordt het vermogen, dat vereist wordt door het met Lorentz-kracht werkende axiale lager 20 geminimaliseerd. De rotorsamenstelling kan worden geroteerd door een elektrische motor. De bloedpomp kan ook voorzien zijn van een actuator om de axiale positie van de magnetische lagering en rotatiecomponenten in de stator na te regelen, bijvoorbeeld met betrekking tot de stator zelf. Dergelijke mechanismen kunnen veranderingen in de magnetische velden van de permanente magneten, die worden gebruikt in de 25 bloedpomp, compenseren.

Een primaire bloedstromings-ingangsweg verloopt bij voorkeur door de relatief grote centrale boring in de rotor. Een eerste bloedstromingsweg in terugrichting kan verlopen via een ringvormige spleet die gevormd is tussen de rotor en de stator van de pomp als resultaat van de radiale magnetische ophanging. Teneinde de afmetingen van 30 de inrichting als geheel te minimaliseren kunnen alle magnetische ophangings- en rota-tiekrachten worden geleverd over de relatief smalle ringvormige spleet. Een tweede bloedstromingsweg in teruggaande richting kan verlopen via een axiale spleet die verschaft is tussen de impellerwand en de slakkenhuiskamer. Alle oppervlakken van de 1014329 7 pomp die met bloed in contact komen, worden continu omspoeld teneinde neerslag van bloedstolsels en proteïne te voorkomen.

De snelheid van de centrifugale pomp kan dynamisch worden geregeld teneinde een overmatige negatieve druk in de linker ventrikel te vermijden. Het regelstelsel voor 5 de stroomsnelheid van de bloedpomp kan een elektronische hartpasser omvatten. De hartpasser kan bedrijfsmatig gekoppeld zijn met het buitenoppervlak van het hart en een terugkoppelsignaal leveren aan het besturingsstelsel voor het besturen van de doorstroomsnelheid van de bloedpomp. De hartpasser kan worden gebruikt voor het bewaken van de uitwendige afmeting van de linker ventrikel. Het besturingssysteem voor de 10 bloedpompstroomsnelheid kan bij voorkeur in twee modussen werken, continu en pulserend. In de continue bedrijfsmodus kan de pompsnelheid zodanig worden geregeld dat de waargenomen linker ventrikelafmeting op een eerste vooraf ingesteld setpoint worden gehouden. In de pulserende bedrijfsmodus kan de pomp dynamisch worden nageregeld zodanig dat de waargenomen linker ventrikelafmeting wisselt tussen een 15 eerste vooraf bepaald instelpunt en een tweede vooraf bepaald instelpunt. Een stro-mingssensor kan worden gebruikt om een excessief lage of omgekeerde stroming door de bloedpomp te vermijden wanneer deze in pulserende modus wordt bedreven.

Andere details, doelstellingen en voordelen van de uitvinding zullen duidelijk worden uit de navolgende gedetailleerde beschrijving en bijgaande figuren van be-20 paalde getoonde voorkeursuitvoeringsvormen daarvan.

1014329 8

KORTE AANDUIDING VAN DE FIGUREN

Een meer compleet begrip van de uitvinding kan worden verkregen met verwijzing naar de bijgaande gedetailleerde beschrijving in samenhang met de begeleidende 5 figuren waarin:

Fig. la een doorsnedenaanzicht is van een uitvoeringsvorm van een bloedpomp met magnetisch opgehangen en roterende rotorsamenstelling en een mechanisme voor het nastellen van de axiale positie van de magnetische ophangingscomponenten en ro-10 tatiecomponenten gemonteerd in de stator;

Fig. lb een doorsnedenaanzicht is van een andere uitvoeringsvorm van de bloedpomp die getoond is in fig. la;

Fig. 2 een aanzicht is van de bloedpomp in fig. la volgens de lijn II-II;

Fig. 3a een aanzicht is op een uitvoeringsvorm van de permanente magnetische 15 arrays die worden gebruikt voor de radiale ophanging en de axiale voorinstelkracht;

Fig. 3b een aanzicht is van een tweede voorkeursuitvoeringsvorm van de permanente magnetische arrays die worden gebruikt voor radiale ophanging en axiale voorinstelkracht;

Fig. 4 een perspectiefaanzicht is van de bloedpomp volgens de fig. la en lb ge-20 koppeld met een circulatiesysteem;

Fig. 5 een schematisch diagram is van een schakeling voor het waarnemen van de axiale positie van de magnetisch opgehangen rotorsamenstelling;

Fig. 6 een vereenvoudigd schematisch diagram is van een axiale positieregelaar;

Fig. 7 een grafische illustratie is van een axiale positieregelwerkwijze werkend 25 met minimum vermogen;

Fig. 8a een gedeeltelijk aanzicht is van een hartpasser bevestigd aan een opgezwollen ventrikel;

Fig. 8b een deelaanzicht is van een hartpasser bevestigd aan een samengetrokken ventrikel; 30 Fig. 9 een vergroot deelaanzicht is van een inrichting voor het elektronisch meten van de hoek tussen de twee passerarmen getoond in de fig. 8a en 8b;

Fig. 10a een deelaanzicht is van een op sonomicrometrie gebaseerde hartpasser bevestigd aan een opgezwollen ventrikel; f014329 9

Fig. 10b een deelaanzicht is van een op sonomicrometrie gebaseerde hartpasser bevestigd aan een samengetrokken ventrikel;

Fig. 11 een grafische illustratie is van een werkwijze voor het besturen van de stroomsnelheid van de bloedpomp in de bedrijfstoestand; en 5 Fig. 12 een grafische illustratie is van een werkwijze voor het besturen van de stroomsnelheid van de bloedpomp in een pulserende bedrijfswijze.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN DE VOORKEURSUITVOERINGSVORMEN

10

Verwezen wordt nu naar de figuren in de tekening waarin gelijke referentienum-mers soortgelijke delen aanduiden in alle figuren waarbij de huidige voorkeursuitvoeringsvormen van een bloedpompinrichting zijn getoond in de fig. la en lb en voorzien zijn van een statorsamenstelling 1 en een rotorsamenstelling 2.

15 De statorsamenstelling 1 kan voorzien van een buitenste statoromhulling 3, een slakkenhuis 4, een eindkap 5 en een dunwandige statorbekleding 6. De statoromhulling 3, het slakkenhuis 4, de eindkap 5 en de statorbekleding 6 zijn elk vervaardigd uit titanium. De statorbekleding 6 kan een dikte hebben van ongeveer 0,005 tot 0,015 inch (0,0127 cm tot 0,0381 cm) en bij voorkeur ongeveer 0,010 inch (0,0254 cm). De bui-20 tenste statoromhulling 3, het slakkenhuis 4 en de statorbekleding 6 kunnen bij voorkeur aan elkaar gesoldeerd zijn om een hermetisch afgesloten ringvormige statorkamer 54 te vormen. De stationaire magnetische ophanging en de motorcomponenten kunnen bij voorkeur in de statorkamer 54 ondergebracht zijn.

De rotorsamenstelling 2 kan een relatief grote boring 20 hebben hetgeen de pri-25 maire bloedstromingsweg 20' door de pomp kan zijn. Bij voorkeur is de centrale boring 0,50 inch. De rotorsamenstelling 2 kan een inwendige rotorsteunhuls 7, een rotoreind-kap 8 en een dunwandige rotorbekleding 9 omvatten. De binnenste rotorsteunhuls 7, de rotoreindkap 8 en de rotorbekleding 9 kunnen ook vervaardigd zijn uit titanium. De rotorbekleding 9 kan een dikte hebben tussen ongeveer 0,005 en 0,015 inch (0,0127 cm 30 tot 0,0381 cm) en kan bij voorkeur ongeveer 0,010 inch (0,0254 cm) zijn. De rotorsteunhuls 7, de rotoreindkap 8 en de rotorbekleding 9 kunnen bij voorkeur aan elkaar gesoldeerd zijn teneinde een hermetisch gesloten ringvormige rotorkamer 55 te vormen. De magnetische rotorophanging en de motorcomponenten kunnen bij voorkeur 1014329 ► 10 ondergebracht zijn in de rotorkamer 55. De inwendige rotorsteunhuls 7 kan gefabriceerd zijn met een integrale impeller 10, of als alternatief kan de impeller 10 onafhankelijk gefabriceerd zijn en gesoldeerd of gehecht zijn aan de rotorsteunhuls 7.

De met bloed in contact komende oppervlakken van de bloedpomp 10 kunnen 5 chemisch worden gepolijst of mechanisch worden gepolijst door een polijstende slurrie door de pomp te pompen. De met bloed in contact komende oppervlakken van de bloedpomp kunnen ook worden bekleed met een op diamant gelijkende koolstoffilm of een keramische film. Dergelijke films verlengen de lange duur biocompatibiliteit van de oppervlakken door de oppervlakteafwerking en de weerstand tegen slijtage te ver-10 beteren. Bedrijven die in staat zijn om dergelijke films te verschaffen, zijn onder andere Diamonex Performance Products, Allentown, PA, en Implant Sciences Corporation, Wakefield, MA.

De impeller 10 kan een gesloten impeller zijn met een bovenwand 56 en een onderwand 57 die de impellerbladen 36 opsluiten.

15 De primaire bloedstromingsweg 20' kan verlopen door de centrale boring 20 van de inwendige rotorsteunhuls 7, door de gesloten impeller 10 naar de uitgangsstro-mingspoort 38.

Teneinde de formatie van bloedproppen te minimaliseren kan de bloedstroming langs alle met bloed in contact komende oppervlakken worden gehandhaafd. Een eerste 20 teruggaande bloedstromingsweg 21' kan verlopen door de radiale magnetische onder-steuningsspleet 21, hetgeen de radiale magnetische ondersteuningsspleet tussen de sta-torbekleding 6 en de rotorbekleding 9 is. De radiale magnetische ondersteuningsspleet 21 kan bij voorkeur ongeveer 0,010 inch zijn. Een tweede bloedstromingsweg 59 in teruggaande richting kan verlopen door een axiale spleet 60 aangebracht tussen de on-25 derste impellerwand 57 en de eindkap 5, en door een opening 67 in de onderwand 57 van de impeller 10. De axiale spleet 60 kan bij voorkeur ongeveer 0,005 inch (0,0127 cm) zijn.

Indien gepolariseerd zoals getoond in fig. 3 a worden de radiale magnetische re-pulsiekrachten gegenereerd tussen permanente magnetische array 11, gemonteerd in de 30 statorkamer 54, en de permanente magnetische array 12, gemonteerd in de rotorkamer 55. De permanente magnetische array 11 bestaat uit de ringmagneten 64, 65 en 66. De ringmagneet 64 is radiaal gepolariseerd van zijn buiten- naar zijn binnendiameter, de ringmagneet 66 is radiaal gepolariseerd in tegengestelde richting vanaf zijn binnen- i014329 11 naar zijn buitendiameter en de ringmagneet 65 is axiaal gepolariseerd van rechts naar links. Met de ringmagneten 64, 65 en 66 gepolariseerd als beschreven, is de magnetische flux in hoofdzaak gericht in de radiale richting naar de permanente magnetische array 12, die gemonteerd is in de rotorkamer 55. Op soortgelijke wijze bestaat de per-5 manente magnetische array 12 uit ringmagneten 61, 62 en 63. De ringmagneet 63 is radiaal gepolariseerd van zijn buiten- naar zijn binnendiameter, de ringmagneet 61 is radiaal gepolariseerd in tegengestelde richting vanaf zijn binnen- naar zijn buitendiameter en de ringmagneet 62 is axiaal gepolariseerd van rechts naar links. Als de ringmagneten 61, 62 en 63 zijn gepolariseerd als beschreven dan is de magnetische flux in 10 hoofdzaak gericht in radiale richting naar de permanente magnetische array 11 die gemonteerd is in de statorkamer 54.

In de fig. la en lb zal, als de rotorsamenstelling 2 radiaal wordt bewogen ten opzichte van de statorsamenstelling 1, de repulsiekracht tussen het onderste deel van de permanente magnetische arrays 11 en 12 toenemen terwijl de repulsiekracht tussen het 15 bovenste deel van de permanente magnetische arrays 11 en 12 afiieemt. Een netto opwaartse kracht wordt dus gecreëerd die de neiging heeft om de rotorsamenstelling 2 terug te brengen naar een radiaal uitgelijnde positie. Op dezelfde wijze zal, indien de rotorsamenstelling 2 radiaal opwaarts wordt bewogen ten opzichte van de statorsamenstelling 1 de repulsiekracht tussen de bovenste delen van de permanente magnetische 20 arrays 11 en 12 toenemen terwijl de repulsiekracht tussen de onderste delen van de permanente magnetische arrays 11 en 12 afneemt. Er wordt dus een netto neerwaartse kracht gecreëerd die de neiging heeft om de rotorsamenstelling 2 terug te brengen naar zijn radiaal uitgelijnde positie. De beschreven radiale repulsiekrachten hebben de neiging om de rotorsamenstelling 2 radiaal opgehangen te handhaven met betrekking tot 25 de statorsamenstelling 1. De ringmagneten 61, 62, 63, 64, 65 en 66 zijn bij voorkeur vervaardigd uit een magnetisch hard materiaal met een relatief hoog energieproduct zoals neodymium-ijzer-borium. De ringmagneten 61, 62 en 63 kunnen aan elkaar gehecht worden teneinde een permanente magnetische array 12 te vormen die verlijmd kan worden met de rotorsteunhuls 7. De ringmagneten 64, 65 en 66 kunnen aan elkaar 30 worden gelijmd teneinde de permanente magnetische array 12 te vormen die vastgelijmd kan worden aan de statorsteunhuls 68.

Bovendien kunnen meer dan drie aangrenzende ringmagneten worden gebruikt. Zoals bijvoorbeeld getoond is in fig. 3b kunnen de twee permanente magnetische arrays 1014329 12 11' en 12' elk worden gemaakt uit vijf aan elkaar gelijmde ringmagneten. De magnetische array 11' omvat de ringen 664-668 elk met polariteiten die door pijlen zijn aangegeven. Op soortgelijke wijze omvat de magnetische array 12' de ringen 659-663 elk met een polariteit die door de pijlen is aangegeven. In de getoonde samenstelling wor-5 den twee afzonderlijke magnetische fluxwegen gerealiseerd. De ringen 664-666 en 659-661 richten de magnetische flux op dezelfde wijze als tevoren beschreven is voor de ringen 64-66 en 61-63 getoond in fig. 3. Daarnaast creëren de ringen 66-668 en 661-663 een tweede magnetische fluxweg die de magnetische flux op dezelfde wijze richt als boven is beschreven met uitzondering van de tegengestelde richting daarvan.

10 Het zal duidelijk dat andere permanente magneetsamenstellingen kunnen worden gebruikt om een radiaal lager te implementeren. Een dergelijke alternatieve uitvoeringsvorm is door Wasson beschreven in US-4.072.370 die hierbij als referentie wordt opgenomen.

Een samenstelling van permanente magneten 13, 14, 15, spoelen 16, 17 en een 15 daarmee samenwerkend ijzeren achterelement 18 vormen samen een Lorentz-kracht actuator die kan worden gebruikt als een axiaal lager voor het axiaal ondersteunen van de rotorsamenstelling 22. De permanente magneten 13, 14 en 15 zorgen ervoor dat de magnetische flux 19 radiaal stroomt vanaf het buitenoppervlak van de magneet 13, radiaal door de secundaire bloedstromingsweg 21, radiaal door de spoel 16, axiaal door 20 het stationaire ijzeren achterelement 18 van de actuator, radiaal door de spoel 17, radiaal door de secundaire bloedstromingsweg 21, radiaal door de magneet 15, axiaal door de magneet 14 en radiaal door de magneet 13. De permanente magneten 13,14 en 15 zijn bij voorkeur vervaardigd uit een magnetisch hard materiaal met een relatief hoog maximum energieproduct zoals neodymium-ijzer-borium en kunnen bijvoorbeeld 25 aangehecht zijn aan de rotorsteunhuls 17. Het stationaire ijzeren achterelement 18 van de actuator kan bij voorkeur vervaardigd zijn uit een magnetisch zacht materiaal met een hoge verzadigingsfluxdichtheid. Een dergelijk materiaal is 48% ijzer - 48% kobalt -2% vanadium, verkrijgbaar onder de benaming HIPERCO® 50A bij Carpenter Technology Corporation, Reading PA. De spoelen 16 en 17 kunnen vervaardigd zijn uit 30 koper- of zilverdraad en kunnen bijvoorbeeld aangehecht zijn aan het ijzeren achterelement 18 van de stationaire actuator, welke op zijn beurt vastgehecht kan zijn aan de statorsteunhuls 68. Het zal duidelijk zijn dat de spoelen 16 en 17 kunnen worden vervaardigd uit ronde draad, vierkante draad, rechthoekige draad of platte band. Indien de 1014329 13 spoelen 16 en 17 zodanig worden bekrachtigd dat de stromen gaan lopen in de klok-richting in de spoel 16 en in de tegen-de-klokrichting in de spoel 17, gezien vanaf de pompinlaat 20, dan wordt er een netto axiale Lorentz-kracht gegenereerd die de neiging heeft om de rotorsamenstelling naar rechts te doen bewegen. Als de richting van de 5 stromen in de spoelen 16 en 17 wordt omgedraaid, zodat de stroom in tegen-de-klokrichting loopt door de spoel 16 en in de klokrichting in de spoel 17, gezien vanaf de pompinlaat 20, dan wordt een netto axiale Lorentz-kracht gegenereerd die de neiging heeft om de rotorsamenstelling 2 naar links te doen bewegen. Een Lorentz-kracht actuator als beschreven, wordt bij voorkeur gebruikt bij aantrekkende ferromagnetische 10 actuators omdat een enkele Lorentz-kracht actuator in staat is om bidirectionele krachten te produceren; de uitgangskracht is een lineaire functie van de ingangsstroom; de bandbreedte is breder; de radiale aantrekkende kracht tussen de bewegende en stationaire delen van de actuator is relatief laag; en de gegenereerde kracht loopt parallel aan de luchtspleet die wordt gevormd tussen de bewegende en stationaire delen van de ac-15 tuator.

Een permanente magneet 31, ankerwindingen 32 en een ijzeren achterelement 33 werken samen om een sleufloze en borstelloze gelijkspanningsmotor te vormen met een kernloos anker. Dergelijke sleufloze, kernloze motoren zijn bekend voor de deskundige op dit terrein en worden beschreven in US-4.130.769 welke hierin als referentie wordt 20 opgenomen. Een tweepolige permanent magnetische ring 31 zorgt voor een magnetische flux radiaal vanaf zijn noordpool 34, door de radiale magnetische ophangings-spleet 21, radiaal door de ankerwikkeling 32, rondlopend door het ijzeren achterelement 33 van de stator, radiaal door de ankerwikkeling 32, radiaal door de radiale magnetische ophangingsspleet 21 naar de zuidpool 35 van de permanente magnetische ring 25 31. Interactie tussen de axiale stroom die loopt door de ankerwikkeling 32 en de radiale magnetische flux produceert een moment tussen de rotorsamenstelling 2 en de statorsamenstelling 1. De permanente magnetische ring 31 kan bij voorkeur vervaardigd zijn uit een magnetisch hard materiaal met een relatief hoog magnetisch energieproduct zoals neodymium-ijzer-borium. Alhoewel de permanente magnetische ring 31 kan 30 worden verplaatst door een permanent magnetische ringsamenstelling met meer dan twee polen teneinde de afmetingen te reduceren en/of het rendement van de motor te verhogen. De ijzeren achtersamenstelling 33 van de stator kan worden gefabriceerd uit een stapel magnetisch zachte laminatieringen die bij voorkeur een hoge resistiviteit i 01 4329 14 hebben en een hoge verzadigingsfluxdichtheid. Een dergelijk materiaal is 48% ijzer -48% kobalt - 2% vanadium en wordt geleverd onder de benaming HIPERCO® 50A door Carpenter Technology Corporation, Reading PA.

Elektrisch geïsoleerde laminaten worden gebruikt in de ijzeren achterelementsa-5 menstelling 33 teneinde vermogensverliezen veroorzaakt door wervelstromen, die worden geïnduceerd door het roterende magnetische veld van de permanente magnetische ring 31 te minimaliseren. Het zal duidelijk zijn dat een conventionele borstelloze ge-lijkstroommotor met uitspringende polen kan worden gebruikt in plaats van de beschreven motor, een sleufloze en kernloze motor kan echter de voorkeur verdienen om-10 dat in sleufloze motoren het schoksgewijs verlopende koppel kan worden geëlimineerd waardoor een gelijkmatiger stiller bedrijf mogelijk is in vergelijking met borstelloze gelijkstroommotoren met vooruitstekende polen, en sleufloze, kernloze motoren hebben in het algemeen een grotere radiale afstand tussen de permanente magneten in de rotor en het achterijzerelement in de stator resulterend in lagere radiale aantrekkende 15 krachten. Radiale aantrekkende krachten gegenereerd door de motor kunnen onwenselijk zijn omdat zij de neiging hebben om de repulsieve radiale ophangkrachten, gegenereerd door de permanent magnetische radiale lagermagneten tegen te werken resulterend in gereduceerde radiale ophangstijfheid. Dergelijke sleufloze, borstelloze en kernloze gelijkstroommotoren worden geleverd door bedrijven als Electric Indicator 20 Company, Inc., Norwalk CT; Portescap U.S., Inc., Hauppauge NY; Maxon Precision Motors, Inc., Fall River MA; en MicroMo Electronics, Inc., Clearwater FL.

Een samenstelling van spoelen 23, 24 en ferromagnetische ringen 25, 26 werkt samen teneinde een axiale positiesensor te vormen die gebruikt wordt voor het bewaken van de axiale positie van de rotorsamenstelling 2 met betrekking tot de statorsa-25 menstelling 1. De twee spoelen 23, 24 kunnen worden vervaardigd uit koperdraad. Een eerste ferromagnetische ring 25 zorgt ervoor dat de inductantie van een eerste spoel 23 wordt verhoogd en de inductantie van de tweede spoel 24 wordt verminderd als ze naar links beweegt. Op soortgelijke wijze wordt de inductantie van de eerste spoel 23 verminderd en de inductantie van de tweede spoel 24 verhoogd als de eerste ferromagneti-30 sche ring 25 naar rechts beweegt. Een tweede ferromagnetische ring 26 kan zowel dienst doen voor het magnetisch afschermen als voor het verhogen van de Q van de spoelen 23, 24. De twee ferromagnetische ringen 25, 26 kunnen bij voorkeur vervaardigd zijn uit een ferrietmateriaal met een hoge permeabiliteit bij de excitatiefrequentie 1014329 15 van de spoelen 23, 24. Een dergelijk materiaal is MATERIAL-W® verkrijgbaar bij Magnetics, Division of Spang & Co., Butler PA. Een paar afstandsringen 27, 28 kan worden gebruikt voor het radiaal lokaliseren van de twee ferromagnetische ringen 25, 26.

5 Zoals getoond is in fig. 2 roteert de impeller 10 binnen een slakkenhuis 4. Een reeks impellerbladen 36 drijft het bloed centrifugaal rond de slakkenhuispassage 37 en naar buiten via de uitstroompoort 38.

Het is duidelijk dat ook andere impeller-slakkenhuisgang-samenstellingen kunnen worden ontwikkeld door de deskundige op dit terrein en de uitvinding is derhalve 10 niet beperkt tot de specifieke configuraties die hierin zijn geïllustreerd en beschreven.

In fig. 4 is schematisch een werkwijze voor het verbinden van de bloedpomp 51 met het circulatiesysteem geïllustreerd. Diverse canules 44, 46, 49, 90 kunnen nodig zijn om de pomp 51 aan te sluiten tussen de linker hartventrikel en de aorta. In de top van de linker ventrikel is op de plaats 43 een opening gemaakt en een canule 44 geleidt 15 het bloed van de linker ventriculaire holte naar de stromingssensor 91. De stromings-sensor 91 is bij voorkeur aanwezig om de bloedstroming door de pomp te bewaken gedurende de lage stromingsfase van de pomp indien de pomp wordt gebruikt om een pulserende bloedstroming te verschaffen. Een pompstromingssnelheidregelaar 92 kan het uitgangssignaal van de stromingssensor 91 gebruiken om de rotatiesnelheid van de 20 bloedpomp zodanig aan te passen dat de voorwaartse bloedstroming door de pomp 51 wordt gehandhaafd. Excessieve beschadiging van het bloed kan optreden indien de bloedstroom door de pomp te laag wordt. De bloedstromingssensor 91 kan een elektromagnetische sensor zijn of een ultrasone sensor. De constructie en de werking van elektromagnetische stromingssensoren wordt voor de deskundige bekend verondersteld 25 en wordt bijvoorbeeld beschreven in US-2.149.847 van Kolin, welke hier als referentie wordt ingelast. De constructie en de werking van ultrasone stromingssensors wordt voor de deskundige op dit terrein bekend verondersteld en bijvoorbeeld beschreven door Drost in US-4.227.407, welke hierbij als referentie wordt ingelast. De canule 90 geleidt het bloed vanaf de stromingssensor 91 naar de inlaat 45 van de pomp. Een an-30 dere canule 46 geleidt het bloed vanaf de uitgang 47 van de pomp naar een in-lijn geplaatste klepsamenstelling 48. Als alternatief kan een door een solenoïde geactueerde klep worden gebruikt in plaats van de klepsamenstelling 48. De klepsamenstelling 48 kan bij voorkeur aangebracht zijn om een terugstroom van bloed vanuit de aorta door 1014329 16 de pomp naar de linker ventrikel te voorkomen in het geval de bloedpomp of een bijbehorend regelsysteem defect raakt. Vanaf de uitgang van de klepsamenstelling 48 geleidt een canule 49 het bloed naar de opgaande aorta 50. De pompstromingssnelheidsrege-laar 92 kan eveneens een uitgangssignaal verschaffen aan de hartpasser 400/500 voor 5 het naregelen van de rotatiesnelheid van de bloedpomp zodanig dat een excessieve uitzetting of contractie van de ventrikel wordt voorkomen. Een excessieve uitzetting van de ventrikel kan gebeuren indien de pompsnelheid en de resulterende stromingssnelheid te laag is. Een excessieve contractie van de ventrikel kan optreden indien de pompsnelheid en de resulterende stromingssnelheid te hoog is. Voor biventriculaire 10 assistentie van het hart kan een tweede pomp op soortgelijke wijze worden aangesloten tussen de rechter ventrikel en de pulmonaire arterie.

In sommige patiëntentoepassingen is het hoogst wenselijk om een pulserende stroomsnelheid te verschaffen. Alhoewel het getoonde pompmechanisme kan functioneren als een continue pomp bij willekeurig variërende snelheid, geschikt voor gebruik 15 in een patiënt, kan het wenselijk zijn om een cyclische of pulserende stroomsnelheid te realiseren. Op die manier kan de pomp de variërende stroom die voor sommige patiënten wenselijk kan zijn nabootsen. De stroomsnelheidsregelaar 92 als getoond in fig. 4 kan van diverse constructie zijn. Ze kan gelokaliseerd zijn afzonderlijk van de pomp zoals getoond in fig. 4 of kan in feite binnen de pomp 51 geïntegreerd zijn. Een andere 20 plaatsing of andere uitvoeringsvormen van de stroomsnelheidsregelaar kunnen worden gebruikt bij het in praktijk brengen van de uitvinding. De stroomsnelheidsregelaar is bij voorkeur gebaseerd op een microprocessor die gebmik maakt van teruggekoppelde regelsystemen via de stromingssensoren. In andere stelsels is een teruggekoppelde sturing van de stroming niet nodig en kunnen andere modulatietechnieken worden ge-25 bruikt. Iedere modulatie van de snelheidsregeling van een elektrische motor kan worden toegepast in de stroomsnelheidsregelaar 92. Deze systemen kunnen gebruik maken van een open lus of kunnen gebruik maken van combinaties van stromingssensoren, druksensoren of beide. Zoals getoond, is de sensor 91 gelokaliseerd extern van de pompbehuizing. In andere uitvoeringsvormen kan het wenselijk zijn om de positiesen-30 soren in of aangrenzend te plaatsen aan de elementen die het bloed transporteren of het hart zelf. De stroomsnelheidsregelaar 92 kan een software-programmering bevatten die zorgt voor het reguleren van een verschillend aantal sensoren zodanig dat regulatie en modulatie optreedt bij de ene groep van sensoren terwijl een andere groep van sensoren f014329 17 zoals een stroomsnelheidssensor of een andere sensor die indicatief is voor de prestaties in het circulaire systeem wordt gebruikt als begrenzingsregelaar. Deze sensoren kunnen ook worden opgeslagen binnen de bloedpomp 51.

Een axiaal positiewaameemsubsysteem 141 kan een schakeling hebben als ge-5 toond in fig. 5. Het subsysteem 141 kan gebruik maken van de verhouding tussen de inductanties van de spoelen 23 en 24 voor het meten van de axiale positie van de rotor-samenstelling 2. Het subsysteem 141 kan ook voorzien zijn van een in amplitude gestabiliseerde sinus-oscillator 100, die gebruikt wordt om de spoelen 23 en 24 in een halve-brugschakeling 101 te exciteren, en een synchrone demodulator 102. Synchrone demo-10 dulatie wordt gebruikt voor het detecteren van de relatief lage amplitudesignalen aan de uitgang van de halve-brugschakeling 101 omdat synchrone demodulatie technisch gezien de elektrische ruis effectief uitfiltert op alle frequenties behalve die, gecentreerd rond de excitatiefrequentie. Een oscillator 103 genereert een blokgolf 104 welke wordt gebruikt voor het besturen van de analoge schakelaar 105. Het uitgangssignaal 106 van 15 de analoge schakelaar 105 is een blokgolf die wisselt tussen de uitgangsspanning 107 van de operationele versterker 108 en aarde. Een condensator 109 en een weerstand 110 vormen een hoogdoorlatend filter dat de gelijkspannings-offset van het signaal 106 verwijdert. Een laagdoorlatend filter 111 verzwakt de hogere harmonischen in het ingangssignaal 112 resulterend in een sinusvormig uitgangssignaal 113. Het laagdoorla-20 tende filter 111 is van voldoende orde en type om de derde harmonische van de in-gangsblokgolf 112 met 40 dB of meer te verzwakken. Een mogelijke uitvoeringsvorm van het laagdoorlatende filter 111 is een vijfde orde Butterworth-type. Een condensator 114 verwijdert iedere gelijkspannings-offset van de uitgang 113 van het laagdoorlatende filter 111. Een sinusvormige wisselspanning 115 wordt gebruikt voor het excite-25 ren van het halve-brugnetwerk 101. Een paar weerstanden 116, 117 en een operationele versterker 118 vormen een inverterende schakeling met een versterkingsfactor van -1. Een comparator 119 detecteert het teken van het sinusvormige excitatiesignaal 115. Het uitgangssignaal 120 van de comparator 119 wordt gebruikt voor het besturen van een analoge schakelaar 121. Als het teken van de sinusgolf 115 negatief is, dan is de uit-30 gang 122 van de analoge schakelaar 121 gekoppeld met het niet inverterende sinussignaal 115. Indien het teken van de sinus 115 positief is dan is de uitgang 122 van de analoge schakelaar 121 gekoppeld met de geïnverteerde sinus 123. Het uitgangssignaal 122 is dus het geïnverteerde en dubbelzijdig gelijkgerichte representatie van het sinus- 1014329 18 vormige excitatiesignaal 115. Een operationele versterker 108, een paar weerstanden 124, 144 en een condensator 125 vormen een integrerende verschilversterker. Het uitgangssignaal 107 van de operationele versterker 108 neemt toe indien de gemiddelde dubbelzijdig gelijkgerichte representatie van het sinusvormige excitatiesignaal 115 5 kleiner is dan de aangeboden nauwkeurige referentiespanning 126. Op soortgelijke wijze neemt het uitgangssignaal 107 van de operationele versterker 108 af indien de gemiddelde dubbelzijdig gelijkgerichte representatie van het sinusvormige excitatiesignaal 115 groter is dan de aangeboden nauwkeurige referentiespanning 126. Door de beschreven integrerende actie wordt de amplitude van het wisselspanningssignaal 106 10 bestuurd als nodig is voor het handhaven van de gemiddelde dubbelzijdig gelijkgerichte representatie van het sinusvormige excitatiesignaal 115 gelijk aan de aangeboden nauwkeurige referentiespanning 126. Zoals eerder is beschreven, is de verhouding van de inductanties van de spoelen 23 en 24 een functie van de axiale positie van de rotor-samenstelling 2 getoond in de fig. la en lb. De amplitude van het uitgangssignaal 127 15 van de halve-brugschakeling 101, gevormd door de spoelen 23 en 24, varieert dus met de axiale positie van de rotorsamenstelling 2. Een paar weerstanden 128, 129 en een operationele versterker 130 vormen een inverterende schakeling met een versterkings-factor van -1. Het uitgangssignaal 120 van de comparator 119 wordt gebruikt voor het besturen van een analoge schakelaar 131. Als het teken van de sinusgolf 115 negatief is 20 dan wordt het uitgangssignaal 132 van de analoge schakelaar 131 gekoppeld met het niet-inverterende uitgangssignaal 127 van de halve-bruggelijkrichter 101. Indien het teken van de sinusgolf 115 positief is dan wordt het uitgangssignaal 132 van de analoge schakelaar 131 gekoppeld met het geïnverteerde uitgangssignaal 133 van de halve-brugschakeling 101. Het uitgangssignaal 132 is dus de geïnverteerde dubbelzijdig ge-25 lijkgerichte representatie van het uitgangssignaal 127 van de halve-brugschakeling 101. Een laagdoorlaatfilter 134 verzwakt de wisselspanningscomponenten van het uitgangssignaal 132. Een mogelijke configuratie voor het laagdoorlaatfilter 134 is een achtste orde Butterworth-type. Diverse weerstanden 135, 136, 137 zorgen tezamen met een operationele versterker 138 en een nauwkeurige referentiespanning 126 voor het ver-30 schuiven en herschalen van het uitgangssignaal 139 van het laagdoorlaatfilter 134 zoals voor de daaropvolgende schakelingen vereist is. Het uitgangssignaal 140 van de operationele versterker 138 is dus een representatie van de axiale positie van de rotorsamenstelling 2. Veranderingen in het uitgangssignaal 140 vormen derhalve een maat voor de 1014329 19 axiale beweging van de rotorsamenstelling 2. Het circuit dat geïllustreerd is in fig. 5 is slechts één voorbeeld van een schakeling die kan worden gebruikt voor het detecteren van veranderingen in de verhouding van de inductanties van de spoelen 23 en 24. Het zal duidelijk zijn dat ook andere aanvaardbare schakelingen door deskundigen kunnen 5 worden ontworpen.

Gebruikmakend van het uitgangssignaal 140 van het axiale positiewaamemersub-systeem 141 kan een axiale positieregelaar 200, getoond in fig. 6, worden gebruikt om zowel de axiale positie van de rotor op een gedefinieerd instelpunt voor deze axiale positie te handhaven en het instelpunt voor de axiale positie na te regelen teneinde de 10 vermogendissipatie in de Lorentz-krachtactuator te minimaliseren. De axiale positieregelaar 200 kan basisschakeling bezitten als getoond in fig. 6 met inbegrip van de schakeling 201, die de rotor handhaaft op een instelpunt voor een gedefinieerde axiale positie en schakeling 202 die het axiale positie-instelpunt naregelt om een minimale ver-mogensdissipatie in de Lorentz-krachtactuatorspoelen 16, 17 te bereiken. Het onder-15 houdscircuit 201 voor het axiale positie-instelpunt is opgebouwd uit het eerdergenoemde axiale positiewaamemersubsysteem 141, een versterkingsfactor en servocom-pensatieschakeling 203, een schakelende vermogensversterker 204, de Lorentz-krachtactuator 205 en de rotorsamenstelling 2. Het axiale positiewaameemsubsysteem 141 geeft een signaal 140 af dat proportioneel is aan de axiale positie 215 van de rotorsa-20 menstelling 2. Verschillende weerstanden 207, 208, 209 tezamen met een condensator 210 en een operationele versterker 211 vormen een versterkend en voorijling compenserend netwerk 203, waarmee de versterking en de fase van het signaal 140 worden gemodificeerd als nodig is om onstabiele oscillatie van de rotorsamenstelling 2 te voorkomen. Het ontwerpen van een dergelijke versterkingsfactor en voorijlingcompensatie-25 netwerk wordt binnen het terrein van een deskundige op dit gebied geacht. De uit-gangsspanning 212 van het versterking en voorijling compenserende netwerk 203 wordt ingevoerd in de schakelende vermogensversterker 204. De schakelende vermogensversterker 204 geeft een stroomsignaal 213 af dat evenredig is aan de ingangs-spanning 212. De ontwerpen van dergelijke transconductantie-schakelende versterkers 30 is bekend bij de deskundige. Het stroomsignaal 213 wordt toegevoerd aan de spoelen 16, 17 van de Lorentz-krachtactuator 205. De Lorentz-krachtactuator 205 produceert een axiale kracht 214 evenredig aan het aangeboden stroomsignaal 213. De axiale kracht 214 wordt aangeboden aan de rotorsamenstelling 2. De axiale positie 215 van de 1014329 20 rotorsamenstelling 2 verandert in respons op de aangeboden axiale kracht 214. De totale polariteit van de beschreven servolus 201 is zodanig dat de kracht, geproduceerd door de Lorentz-krachtactuator, de verplaatsing van de rotorsamenstelling vanaf het gedefinieerde instelpunt tegengaat. De deskundige zal hierin herkennen dat de functie 5 van de analoge, versterkingsfactor en servo compenserende schakeling 203 kan worden geïmplementeerd door software die draait op een microprocessor of door een digitale signaalprocessor.

In fig. 7 is de beschreven axiale besturingswerkwijze voor het realiseren van een minimum vermogen geïllustreerd. De x-as 300 van de grafiek vertegenwoordigt de 10 axiale positie van de rotorsamenstelling 2 ten opzichte van de statorsamenstelling 1. De y-as 301 van de grafiek vertegenwoordigt de axiale kracht die uitgeoefend wordt op de rotorsamenstelling 2. De lijn 302 vertegenwoordigt de inherente axiale krachten gegenereerd door de permanente magnetische arrays 11, 12 voor kleine axiale verplaatsingen van de rotorsamenstelling 2. Op punt 303 van de grafiek zijn de permanente mag-15 neten 11, 12 magnetisch uitgelijnd en genereren geen axiale kracht. De helling van de curve 302 is afhankelijk van het ontwerp van de permanent magnetische arrays 11, 12 en kan liggen tussen 0,2 lb/0,001 inch tot 1,0 lb/0,001 inch (35.716 gram/cm tot 178.580 gram/cm). Lijn 304 van fig. 7 vertegenwoordigt de axiale belasting die in de stabiele toestand wordt aangeboden aan de rotorsamenstelling 2. De axiale belasting 20 304 in de stabiele toestand kan worden veroorzaakt door de zwaartekracht, versnelling, de centrifugale pomp-impeller, enz. De lijn 305 van fig. 7 vormt de optelling van de lijnen 302 en 304 en vertegenwoordigt de netto kracht ten opzichte van de axiale positie van de rotorsamenstelling 2 wanneer de belasting 304 in stabiele toestand wordt aangeboden. Het punt 306 definieert de axiale positie van de rotorsamenstelling 2 wan-25 neer de stabiele toestand belastingkracht wordt geëlimineerd door de axiale kracht die geproduceerd wordt door de permanente magneten 11, 12. Door naregelen van het instelpunt van de axiale positie van de rotorsamenstelling 2 naar de axiale positie die gedefinieerd wordt door punt 306, wordt de stabiele toestand-actuatoruitgangskracht die vereist is om het axiale instelpunt te handhaven gelijk aan nul. Omdat het vermogen, 30 gedissipeerd door de Lorentz-krachtactuator, evenredig is aan het kwadraat van deze uitgangskracht wordt ook het netto vermogen, gedissipeerd door de actuator, geminimaliseerd indien de rotorsamenstelling wordt bedreven op de axiale positie gedefinieerd door punt 306. Wanneer er geen belastingskrachten voor de stabiele toestand f014329 21 worden aangeboden dan wordt het netto vermogen, gedissipeerd door de actuator, geminimaliseerd indien de rotorsamenstelling wordt bedreven bij de axiale positie die gedefinieerd wordt door punt 303.

De schakeling die getoond is in fig. 6 kan worden gebruikt om effectief het in-5 stelpunt voor de axiale positie van de rotorsamenstelling 2 in te stellen voor minimale vermogensdissipatie in de Lorentz-krachtactuator 205 gebruikmakend van de boven beschreven werkwijze. Het instelpunt van de stabiele toestand van de axiale positie kan worden geregeld door middel van de uitgangsspanning 216 van de operationele versterker 217 en de weerstand 218. De schakeling, gevormd door de weerstand 219, de 10 condensator 220 en de operationele versterker 217 inverteert en integreert de uitgangsspanning 212 van het versterkingsfactor en voorijling compenserende netwerk 203. Het signaal 212 is direct evenredig met de stroom die loopt door de Lorentz-krachtactuator-spoelen 16,17. Als de gemiddelde spanning van het signaal 212 positief is, aangevende dat een netto positieve stroom loopt door de actuatorspoelen 16, 17, dan neemt het uit-15 gangssignaal 216 van de operationele versterker 217 af en verschuift het axiale positie-instelpunt van de rotorsamenstelling 2 totdat de gemiddelde stroom door de actuatorspoelen 16, 17 nul is. Als op dezelfde wijze de gemiddelde spanning van het signaal 212 negatief is, aangevende dat een netto negatieve stroom loopt in de actuatorspoelen 16,17, dan zal het uitgangssignaal 216 van de operationele versterker 217 toenemen en 20 het axiale instelpunt van de rotorsamenstelling 2 verschuiven totdat de axiale stroom die loopt door de spoelen 16, 17 nul is. Het axiale positie-instelpunt yoor de stabiele toestand van de rotorsamenstelling 2 wordt dus geregeld als nodig is voor een minimale vermogensdissipatie in de Lorentz-krachtactuator 205. De deskundige zal hierin herkennen dat de functie van de analoge automatische instelpuntregelschakeling 202 kan 25 worden geïmplementeerd met software die draait op een microprocessor of met een digitale signaalprocessor.

De magnetische velden, gecreëerd door de permanente magneten die gelokaliseerd zijn in de statorsamenstelling 1 en de rotorsamenstelling 2 kunnen veranderen met de tijd, met variaties in de temperatuur en als gevolg van de invloed van externe 30 ferromagnetische objecten. Als de verandering in de magnetische velden ertoe leidt dat het de voorkeur verdienende axiale werkpunt 306 (fig. 7) valt buiten de axiale positie-begrenzing van de rotorsamenstelling 2 dan kan er contact optreden tussen de rotorsamenstelling 2 en het slakkenhuis 4 of de eindkap 5 op de punten 71 en 72. Om een der- 1014329 22 gelijk contact tussen rotor en stator te voorkomen kan een axiale positieregelactuator 70 als getoond in fig. la worden gebruikt. De permanente magnetische array 11, de Lorentz-krachtactuatorcomponenten 16, 17 en 18 en de motorcomponenten 32 en 33 kunnen aangehecht zijn aan de statorsteunhuls 68. De statorsteunhuls 68 kan in axiale 5 richting ten opzichte van de statorhuls 3, het slakkenhuis 4, de eindkap 5 en de stator-bekleding 6 bewegen. De naregeling van de axiale positie van de axiaal beweegbare statorsteunhuls 68 kan derhalve worden uitgevoerd gebruikmakend van de axiale posi-tie-actuator 70 voor het naregelen van de positie van de huls 68 en dus van de magneet-array 11 die gedragen wordt binnen de huls 68. Een uitvoeringsvorm van de axiale po-10 sitienaregelactuator 70, die op dit moment de voorkeur verdient, is in meer detail getoond in fig. lb waarin de actuator 70 bij voorkeur een uitgangsas 74 van een motor-versnellingsbakcombinatie 73 die bevestigd is aan de schroef 75. De schroef 75 past bij de schroefdraad 76 in de statorsteunhuls 68. De motor-versnellingsbakcombinatie 73 kan bij voorkeur voorzien zijn van een stappenmotor alhoewel andere typen motoren 15 zoals een gelijkspanningsborstelmotor of een borstelloze gelijkspanningsmotor kunnen worden toegepast. Combinaties van een miniatuurstappenmotor en een versnellingsbak zijn verkrijgbaar bij bedrijven zoals Donovan Micro-Tek, Inc., Simi Valley, CA. Een c-klem 77 kan worden gebruikt teneinde axiaal de schroef 77 vast te houden. Een tand 78 op de statorsteunhuls 68 past bij een sleuf 79 in de statoromhulling 3 teneinde de rotatie 20 van de statorsteunhuls 68 binnen de statoromhulling 3 te begrenzen. De axiale positie van de statorsteunhuls 68 en de daarop aangrijpende magnetische ophangings- en rota-tiecomponenten kunnen nageregeld worden ten opzichte van de statoromhulling 3, het slakkenhuis 4, de eindkap 5 en de statorbekleding 6 door het elektrisch besturen van de motor-versnelling 73. Door het regelen van de axiale positie van de statorsteunhuls 68 25 en van de magnetische ophanging- en rotatiecomponenten kan het de voorkeur verdienende werkpunt 306 (fig. 7) worden gehandhaafd binnen de axiale positiebegrenzingen van de rotorsamenstelling 2 teneinde contact tussen de rotorsamenstelling 2 en het slakkenhuis 4 of de eindkap 5 in de punten 71 en 72 te voorkomen. Het zal duidelijk zijn dat extra lineaire, roterende en slaglagers kunnen worden gebruikt voor het verbe-30 teren van de nauwkeurigheid, de effectiviteit en de betrouwbaarheid van het beschreven axiale nastelmechanisme. Een magneet 80 en hall-effectsensoren 81 en 82 kunnen worden gebruikt door een regelaar voor het bewaken en begrenzen van de beweging van de statorsteunhuls 68. Het zal duidelijk zijn dat andere mechanismen kunnen worden ge- 10 7 43 29 23 bruikt voor het naregelen van de axiale positie van de magnetische ondersteunende componenten. Deze mechanismen kunnen gebruik maken van elektromagnetische lineaire actuators, piëzo-elektrische actuators, magnetostrictieve actuators of actuators die gebaseerd zijn op gevormde geheugenlegeringen.

5 De bloedstroom van een willekeurige bloedpomp die in staat is om een negatieve inlaatdruk te creëren moet dynamisch worden nageregeld als aanpassing aan de bloed-stroomsnelheid in de linker ventrikel. Indien een te kleine stroming wordt geproduceerd door de bloedpomp, kunnen de weefsels en organen van het lichaam op niet voldoende wijze worden doorstroomd en zal de bloeddruk in de linker ventrikel toenemen hetgeen 10 potentieel een excessieve pulmonaire druk en congestie kan veroorzaken. Als anderzijds de stroomsnelheid van de bloedpomp te hoog is dan kan een bovenmatige negatieve druk worden gecreëerd in de linker ventrikel en in de inlaat van de pomp. Een excessieve negatieve bloeddruk is onwenselijk om de volgende redenen: 1) onacceptabele niveaus van bloedbeschadiging veroorzaakt door cavitatie, 2) de pomp kan worden 15 beschadigd door cavitatie, 3) de wanden van de ventrikel kunnen instorten en worden beschadigd en 4) de wanden van de ventrikel kunnen instorten en de bloedstroomdoor-gang naar de pomp blokkeren. Bij voorkeur wordt de stroomsnelheid van de pomp dynamisch zodanig geregeld dat deze problemen worden voorkomen.

Zoals getoond is in fig. 4 kan de bloedstroomsnelheidregelaar 92 voor de bloed-20 pomp de pomp zodanig bedrijven dat de stroomsnelheid zorgt voor een niet overdreven samentrekken of uitzetten van de ventrikel. Bij voorkeur kan een hartmeetapparaat de stroomsnelheidregelaar 92 voorzien van informatie omtrent de afmetingen van de ventrikel tijdens normale samentrekking en opzwelling. Een dergelijk hartmeetapparaat kan een elektronische hartpasser zijn waarvan er in fig. 8a-10b twee typen zijn geïllu-25 streerd.

In fig. 8a is een dwarsdoorsnede door een hart geïllustreerd omvattende een rechter ventrikel 405 en een linker ventrikel 404 die maximaal is opgezwollen door de daarin heersende bloeddruk. In fig. 8b is de linker ventrikel 404 gedeeltelijk van druk ontlaten. Als bloed wordt onttrokken uit de linker ventrikel 404 dan wordt de radiale 30 afmeting van het buitenoppervlak 418 van het hart gereduceerd. Door de stroomsnelheid van de bloedpomp dynamisch na te regelen wordt een excessieve opzwelling of samentrekking van de linker ventrikel voorkomen zoals wordt aangeduid door de radiale dimensie van het buitenoppervlak van de linker ventrikel, op grond waarvan de 1014329 24 gemiddelde bloedpompstroomsnelheid kan worden bestuurd als aanpassing aan de stroomsnelheid van het bloed in de linker ventrikel. Een uitvoeringsvorm van een elektronische hartpasser 400 is getoond die toegepast kan worden voor het meten van de radiale dimensie van het buitenoppervlak 418 van het hart. De hartpasser 400 bevat 5 twee armen 401 en 402 die op geschikte wijze zijn bevestigd aan het buitenoppervlak 418 van het hart en scharnieren rond een punt dat bij voorkeur gepositioneerd is binnen een hermetisch gesloten omhulling 403. Een maat voor de radiale dimensie van de linker ventrikel 404 kan worden bereikt door het elektronisch meten van de hoek tussen de passerarmen 401, 402. Een hoekmeetapparaat dat kan worden gebruikt voor het 10 meten van de boek tussen de armen 401, 402 is geïllustreerd in fig. 9. Het hoekmeetapparaat kan bij voorkeur opgenomen zijn binnen een hermetisch afgesloten omhulling 403 teneinde de inwendige componenten te beschermen tegen de weefsels en vloeistoffen van het lichaam. Een balg 407 en eindkappen 408. 409 kunnen bij voorkeur aan elkaar gelast zijn teneinde een hermetisch gesloten kamer te vormen. De balg 407 en de 15 eindkappen 408, 409 zijn bij voorkeur vervaardigd uit titanium. Een hermetische elektrische doorvoer 410 waarvoor glas of een gesoldeerde keramische isolator 411 kan worden gebruikt, kan geïnstalleerd zijn in de titaniumeindkap 409. De passerarmen 401, 402 kunnen effectief gekoppeld zijn met een schamierelement 415 via de respectieve eindkappen 408, 409 en de respectieve stuurarmen 416, 417. De passerarm 401, 20 de eindkap 408 en de stuurarm 416 kunnen vervaardigd zijn uit een enkel stuk titanium of kunnen individueel zijn geconstrueerd en aan elkaar zijn gelast of gelijmd. Op soortgelijke wijze kunnen de passerarm 402, de eindkap 409 en de stuurarm 414 uit een enkel stuk titanium zijn vervaardigd of individueel zijn geconstrueerd en aan elkaar zijn gelast of gelijmd. Een scharnier 415 begrenst de beweging van de passerarmen 401, 25 402 tot een boog binnen een enkel vlak. Omdat de passerarmen 401, 402 bewegen als gevolg van de samentrekking of opzwelling van de linker ventrikel beweegt de uitbreiding 419 van de stuurarm 416 naar respectievelijk van een op wervelstromen gebaseerde positiesensor 417 die aan de stuurarm 414 gelijmd kan zijn. De op wisselstroom gebaseerde positiesensor 417 kan worden gefabriceerd uit een miniatuur ferrietpotkem 30 412 en een koperen spoel 413. Een dergelijke miniatuur potkem is verkrijgbaar bij

Siemens Components, Inc., Iselin, NJ. De wervelstroomsensorspoel kan aangesloten worden tussen twee elektrische doorvoeren (waarvan een van de twee doorvoeren 410 in fig. 9 is geïllustreerd). Als de metalen stuurarmuitbreiding 419 dichter naar de op 1014329 25 wervelstroom gebaseerde positiesensor 417 beweegt, neemt de effectieve resistieve belasting van de spoel toe waardoor een reductie van de Q van de spoel wordt veroorzaakt (Q is gedefinieerd in de techniek als de verhouding tussen de reactantie en de effectieve serieweerstand van een spoel). Een elektronische schakeling kan worden 5 gebruikt voor het meten van de veranderingen in de Q van de spoel en levert een signaal dat correspondeert met de relatieve positie van de passerarmen 401, 402. Dergelijke elektronische schakelingen, zoals beschreven voor het meten van veranderingen in de Q, zijn uit de stand der techniek bekend.

Een alternatieve uitvoeringsvorm van een elektronische hartpasser 500 is geïllu-10 streerd in de fig. 10a en 10b. Op soortgelijke wijze als in de fig. 8a en 8b toont fig. 10 een linker ventrikel die maximaal is uitgezet als gevolg van de daarin aanwezige bloeddruk en fig. 10b toont een linker ventrikel die gedeeltelijk van druk ontlaten is. De hartpasser 500 kan een paar armen 501, 502 hebben die op geschikte wijze zijn bevestigd aan het buitenoppervlak van het hart en scharnieren rond een punt dat bij voorkeur 15 gelokaliseerd kan zijn binnen een hermetisch gesloten omhulling 503. Een maat voor de radiale dimensie van de linker ventrikel kan worden verkregen door de tijd te meten die een ultrasone puls nodig heeft om te propageren van een sonomicrometertransducer 504 op één passerarm 501 naar een tegenoverliggende sonomicrometertransducer 505 op de andere passerarm 502. Sonomicrometertransducers die geschikt zijn voor een 20 dergelijke hartpasser zijn verkrijgbaar bij bedrijven zoals Triton Technology, Ine., San Diego CA en Etalon Inc., Lebanon IN. De details van sonomicrometrie zijn voor de deskundige bekend. Het zal duidelijk zijn dat andere geschikte methoden voor het meten van de relatieve opzwelling en samentrekking van de ventrikels, zoals impedantie en conductantiemetingen van de ventrikel kunnen worden gebruikt voor de deskundige 25 en dat de uitvinding niet begrensd is tot de hier in het bijzonder beschreven werkwijzen.

Een manier om de stroomsnelheidregelaar 92 te implementeren teneinde de stroomsnelheid van de bloedpomp zodanig te regelen dat een excessieve uitzetting of contractie van de linker ventrikel wordt voorkomen, is grafisch geïllustreerd in fig. 11. 30 De x-as 600 vertegenwoordigt de tijd. De lijn 601 vertegenwoordigt een radiaal dimen-sie-instelpunt van de linker ventrikel dat gedefinieerd wordt bij het initieel implanteren van het systeem en periodiek kan worden bijgewerkt op non-invasieve wijze gebruikmakend van ultrasone overdracht. De curve 602 vertegenwoordigt de radiale dimensie 1014329 26 van de linker ventrikel als waargenomen door een van de eerder beschreven elektronische hartpassers 400, 500. De curve 603 vertegenwoordigt de hoeksnelheid van de beschreven centrifugale pompimpeller. De stroomsnelheid van de beschreven centrifugale pomp varieert met de hoeksnelheid van zijn impeller. Als de waargenomen radiale di-5 mensie groter is dan het radiale dimensie-instelpunt als geïllustreerd door punt 604, dan kan de hoeksnelheid van de centrifugale pomp toenemen als geïllustreerd door punt 605. De toegenomen hoeksnelheid van de centrifugale pomp zorgt ervoor dat zijn stromingssnelheid toeneemt en dat er sneller bloed wordt verwijderd uit de linker ventrikel, die op zijn beurt ervoor zorgt dat de radiale afmeting van de linker ventrikel wordt ge-10 reduceerd in de richting van het radiale dimensie-instelpunt 601. Als op soortgelijke wijze de waargenomen radiale afmeting kleiner is dan het radiale dimensie-instelpunt als geïllustreerd door punt 606 dan kan de hoeksnelheid van de centrifugale pomp lager worden als geïllustreerd door punt 607. De afgenomen hoeksnelheid van de centrifugale pomp zorgt ervoor dat de stroomsnelheid afneemt en reduceert de snelheid waar-15 mee het bloed uit de linker ventrikel wordt weggehaald, hetgeen op zijn beurt ervoor zorgt dat de radiale afmetingen van de linker ventrikel toenemen in de richting van het radiale dimensie-instelpunt 601.

Een andere wijze om de stroomsnelheidregelaar 92 te implementeren zodanig dat de stroomsnelheid van de bloedpomp wordt geregeld teneinde een excessieve samen-20 trekking of uitzetting van de linker ventrikel te voorkomen en ook om een pulserende bloedstroming te creëren, is grafisch geïllustreerd in fig. 12. Een pulserende stroomsnelheid benadert veel dichter de eigenschappen van de bloedstromingkarakteristieken van een natuurlijk hart. In fig. 12 vertegenwoordigt de x-as 608 de tijd. De lijnen 609 en 610 vertegenwoordigen respectievelijk de bovenste en onderste radiale dimensie-25 instelpunten van de ventrikel die gedefinieerd zijn toen het systeem initieel werd ingeplant en die periodiek kunnen worden bijgewerkt op non-invasieve wijze gebruikmakend van ultrasone overdracht. De curve 611 vertegenwoordigt de radiale afmetingen van de linker ventrikel als waargenomen door een van de eerder beschreven elektronische hartpassers 400, 500. De curve 612 vertegenwoordigt de hoeksnelheid van de be-30 schreven centrifugale pompimpeller. De hoeksnelheid van de centrifugale pomp kan periodiek worden verhoogd zoals aangeduid is gedurende de tijdsperiode 613. De verhoogde hoeksnelheid van de pomp gedurende de periode 613 zorgt ervoor dat het bloed sneller uit het hart wordt verwijderd, hetgeen er op zijn beurt voor zorgt dat de radiale f014329 27 ft afmetingen van de linker ventrikel worden gereduceerd in de richting van het onderste radiale dimensie-instelpunt 610. De gereduceerde hoeksnelheid van de pomp gedurende de tijdsperiode 615 zorgt ervoor dat de snelheid waarmee het bloed uit de linker ventrikel wordt verwijderd wordt gereduceerd, hetgeen op zijn beurt ervoor zorgt dat de 5 radiale afmetingen van de linker ventrikel toenemen in de richting van het bovenste radiale dimensie-instelpunt 609. De hoeksnelheid van de centrifugale pomp kan opnieuw worden vergroot als aangegeven gedurende de tijdsperiode 616 zodra de waargenomen radiale afmeting van de linker ventrikel nagenoeg gelijk wordt aan het bovenste radiale dimensie-instelpunt 609. De beschreven pulserende pompstroomsnelheid 10 doet dienst voor het nabootsen van de bloedstroomkarakteristieken van het natuurlijke hart. Het kan wenselijk zijn om een voorwaartse bloedstroom door de pomp te handhaven teneinde bloedbeschadiging veroorzaakt door constante afschuiving van bloedpools in de nabijheid van de impellerbladen te voorkomen. Een stromingssensor 91 in fig. 4 kan worden gebruikt voor het besturen van de pompsnelheid gedurende de tijdsperiode 15 615 in fig. 12 zodanig dat een adequate voorwaartse bloedstroming in de pomp wordt gehandhaafd.

Alhoewel zekere uitvoeringsvoorbeelden van de uitvinding in detail zijn beschreven, zal het voor de deskundige duidelijk zijn dat diverse modificaties van de details daarvan kunnen worden ontwikkeld binnen het kader van deze omschrijving. Bepaalde 20 uitvoeringsvormen die hierin zijn beschreven, zijn uitsluitend illustratief bedoeld en zijn niet beperkend voor het kader van de uitvinding dat blijkt uit de volledige breedte van de navolgende conclusies en alle mogelijke uitvoeringsvormen daarvan.

1014329

Claims

1. In een patiënt implanteerbare bloedpompinrichting, omvattende: a. een statorelement; 5 b. een rotorelement dat aangrenzend gepositioneerd is aan het genoemde statorelement ter rotatie ten opzichte van het statorelement; c. een magnetische ophanging van een magnetisch statordeel dat door het genoemde statorelement wordt gedragen en een magnetisch rotordeel dat door het genoemde rotorelement wordt gedragen, welke magnetische stator- en rotordelen samen- 10 werken teneinde het genoemde rotorelement radiaal dusdanig te ondersteunen dat een ringvormige magnetische ondersteuningsspleet gecreëerd wordt tussen het rotordeel en het statordeel; d. waarbij ten minste een van het genoemde magnetische statordeel en het genoemde magnetische rotordeel beweegbaar is in axiale richting met betrekking tot 15 het element dat het magnetische deel draagt; e. een axiale positieactuator die samenwerkt met ten minste een van het beweegbare magnetische statordeel en magnetische rotordeel welke axiale positieactuator bestuurbaar is voor het bewegen van het genoemde beweegbare magnetische statordeel en magnetische rotordeel ten opzichte van het element dat het magnetische 20 deel draagt, teneinde de axiale uitlijning tussen de stator en de magnetische rotordelen na te regelen; en f. een magnetische aandrijving met een statormotordeel gedragen door het genoemde statordeel en rotormotordeel gedragen door het genoemde rotordeel, welke statormotordeel en rotormotordeel samenwerken teneinde op magnetische wijze het 25 rotordeel te doen roteren ten opzichte van het statordeel teneinde bloed te verpompen door de genoemde stator- en rotorpompdelen.

2. Bloedpompinrichting volgens conclusie 1, verder omvattende: a. een huisorgaan dat verschuifbaar in het genoemde statorelement is gepo- 30 sitioneerd en voorzien is van een flensgedeelte; b. waarbij het magnetische statordeel gekoppeld is met de genoemde huls; en 1014329 ♦ c. waarbij een axiale positieactuator samenwerkt met het genoemde flensgedeelte, welke axiale positieactuator het genoemde flensgedeelte axiaal ten opzichte van het statorelement op bestuurbare wijze zodanig beweegt dat de axiale positie van het hulsgedeelte en het daaraan gekoppelde magnetische statordeel wordt bestuurd. 5

3. Bloedpompinrichting volgens conclusie 2, verder voorzien van een axiale positiesensor die de axiale positie van het genoemde huisorgaan detecteert.

4. Bloedpompinrichting volgens conclusie 2, met als verder kenmerk, dat 10 a. de genoemde axiale positieactuator een elektrisch bestuurde motor is met een uitgangsas; b. een schroeforgaan roteerbaar gepositioneerd is in het genoemde stator-orgaan, welk schroeforgaan een eerste uiteinde en een van schroefdraad voorzien tweede uiteinde heeft, welk eerste uiteinde gekoppeld is met de uitgangsas en wordt 15 beperkt tegen axiale beweging in het genoemde statororgaan; en c. het genoemde flensdeel een van schroefdraad voorziene opening heeft waarin het van schroefdraad voorziene tweede uiteinde is vastgezet zodanig dat rotatie van het genoemde schroeforgaan zorgt voor een axiale beweging van het genoemde flensorgaan en dus van het huisorgaan ten opzichte van het statorelement waardoor de 20 axiale positie van het magnetische statordeel wordt nageregeld.

5. Bloedpompinrichting volgens conclusie 3, verder omvattende een axiale positiesensor voor het detecteren van een axiale positie van het genoemde huisorgaan.

6. Bloedpompinrichting volgens conclusie 5, waarin de axiale positiesensor verder omvat: a. een eerste sensordeel dat gedragen wordt door het genoemde huisorgaan; en b. een tweede sensordeel dat gedragen wordt door het genoemde statordeel, 30 waarbij de eerste en tweede sensordelen zodanig zijn gepositioneerd dat het tweede sensordeel veranderingen in de axiale positie van het eerste sensordeel ten opzichte van het tweede sensordeel detecteert. 1014329 , 30

7. Bloedpompinrichting volgens conclusie 6, verder gekenmerkt doordat: a. het genoemde eerste sensordeel een magnetisch deel is dat gekoppeld is met de genoemde flens; en b. het genoemde tweede sensordeel bestaat uit een paar sensoren die beves- 5 tigd zijn aan het genoemde statordeel dan wel een van het paar sensoren gepositioneerd is op tegengestelde axiale zijkanten van het genoemde magnetische orgaan zodanig dat een axiale verplaatsing van het genoemde magnetische orgaan tussen het paar sensoren wordt gedetecteerd.

8. Bloedpompinrichting volgens conclusie 1, waarin het magnetische statordeel en het magnetische rotordeel verder voorzien zijn van eerste en tweede arrays uit permanente magneten respectievelijk elk van de genoemde eerste en tweede permanente magnetische arrays voorzien van: a. een aantal aangrenzende permanente magneten; 15 b. waarbij elk van de hoeveelheid aangrenzende permanente magneten een vooraf gedefinieerde polariteit bezit; en c. de genoemde vooraf gedefinieerde polariteit van elk van de hoeveelheid aangrenzende permanente magneten zodanig is georiënteerd dat om de eerste en tweede permanente magnetische arrays radiaal te polariseren de magnetische flux gericht is in 20 radiale richting tussen de eerste en tweede permanente magnetische arrays.

9. Bloedpompinrichting volgens conclusie 8, verder omvattende: a. een axiaal Lorentz-krachtlager met een axiaal statorlagerdeel dat gedragen wordt door het statororgaan en een axiaal rotorlagerdeel dat gedragen wordt door 25 het rotororgaan, waarbij het axiale statorlagerdeel en het axiale rotorlagerdeel met elkaar samenwerken teneinde magnetisch het genoemde rotorelement axiaal te ondersteunen ten opzichte van het genoemde statordeel; en b. de axiale stator- en rotorlagerdelen voorzien zijn van derde en vierde permanente magnetische arraydelen respectievelijk elk van de derde en vierde perma- 30 nente magnetische arraydelen bestaat uit een aantal aangrenzende magnetische ringen, waarbij elk van het aantal aangrenzende, permanente magnetische ringen een vooraf gedefinieerde oriëntatie heeft om het axiale rotorlagerdeel zodanig te polariseren dat de 10 14329 * magnetische flux gericht is in de radiale richting tussenbet axiale rotorlagerdeel en het axiale statorlagerdeel. 5 1014329