NL1028471C2

NL1028471C2 - Pump for vulnerable fluid, use of such pump for pumping blood.

Info

Publication number: NL1028471C2
Application number: NL1028471A
Authority: NL
Inventors: Peter Alexander Henkemans
Original assignee: Hemodynamics Holding B V
Priority date: 2005-03-07
Filing date: 2005-03-07
Publication date: 2006-09-11
Also published as: WO2006096049A1

Description

Korte aanduiding: Pomp voor kwetsbaar fluïdum, gebruik van dergelijke pomp voor pompen van bloed.Brief indication: Pump for vulnerable fluid, use of such pump for pumping blood.

De uitvinding heeft betrekking op een pomp voor een kwetsbaar fluïdum, volgens de aanhef van conclusie 1. Bij dergelijke pompen is het van belang grote schuifspanningen in de vloeistof zoveel mogelijk te vermijden, om te voorkomen dat het fluïdum beschadigt. Een voor-5 beeld van een dergelijk kwetsbaar fluïdum is bloed. De bloedcellen in het bloed dienen bij het verpompen zo min mogelijk beschadigd te worden, terwijl tevens trombosevorming zoveel mogelijk voorkomen dient te worden.The invention relates to a pump for a vulnerable fluid, according to the preamble of claim 1. With such pumps, it is important to avoid large shear stresses in the fluid as much as possible, in order to prevent the fluid from being damaged. An example of such a vulnerable fluid is blood. The blood cells in the blood should be damaged as little as possible during pumping, while at the same time thrombosis formation should be prevented as much as possible.

DE-2.20>Ό. 599 toont in figuur 7 een bloedpomp met vier trompet-10 vormige rotoren. Deze rotoren zijn onderling concentrisch verbonden door middel van stutten. Eén rotor is eveneens door middel van stutten verbonden met een aandrijfas, die op zijn beurt aangedreven wordt door een elektromotor. De vier rotoren zijn opgenomen in één pompka-mer, die begrensd wordt door een behuizing. Elk van de rotoren is 15 rond zijn hartlijn voorzien van een opening voor het doorlaten van bloed. De pompkamer is voorzien van een aanvoeropening en een afvoer-opening. De aanvoeropening bevindt zich aan één zijde van de behuizing, op één lijn met de openingen van de rotoren. De afvoeropening is nabij de radiale buitenzijde van de pompkamer voorzien. De naar de 20 aanvoer toegewende zijde van de rotoren wordt hierna aangeduid als de voorzijde, de van de aanvoer afgewende zijde als de achterzijde.DE-2.20> Ό. 599 shows in figure 7 a blood pump with four trumpet-shaped rotors. These rotors are mutually concentrically connected by means of struts. One rotor is also connected by means of struts to a drive shaft, which in turn is driven by an electric motor. The four rotors are accommodated in one pump chamber, which is bounded by a housing. Each of the rotors is provided with an opening for the passage of blood around its axis. The pump chamber is provided with a supply opening and a discharge opening. The supply opening is located on one side of the housing, in line with the openings of the rotors. The discharge opening is provided near the radial outside of the pump chamber. The side of the rotors facing the feed is hereinafter referred to as the front, the side facing away from the feed as the rear.

In gebruik zal bloed de pompkamer intreden via de aanvoer, en zich verspreiden door de pompkamer, waarbij het zich dankzij de openingen in de rotoren zowel aan de voor-, als de achterzijde van de 25 rotoren bevindt. Dankzij adhesie zullen de roterende rotoren bloed meenemen in een rotatiebeweging, waardoor-het overige bloed in de pompkamer eveneens zal roteren. Ten gevolge van de centrifugaal krachten, zal de druk in het bloed in de pompkamer aan de radiale buitenzijde hiervan groter zijn dan bij de aanvoer. Hierdoor zal 30 bloed uit de afvoer treden.In use, blood will enter the pump chamber via the supply, and spread through the pump chamber, whereby it is located at the front as well as the rear of the rotors thanks to the openings in the rotors. Thanks to adhesion, the rotating rotors will carry blood in a rotational movement, as a result of which the remaining blood in the pump chamber will also rotate. As a result of the centrifugal forces, the pressure in the blood in the pump chamber on the radial outside thereof will be greater than at the supply. This will cause blood to drain from the drain.

Nadelig bij de bekend bloempomp is, dat er bij de openingen in de rotoren turbulentie kan ontstaan. Dit risico is het grootst bij de rotor die zich in stromingsrichting gezien achteraan bevindt, dat wil zeggen de rotor die verbonden is met de aandrijfas. De achterzijde 35 van deze rotor is naar de pompbehuizing gewend. Bloed dat door de 1028471 - 2 - doorstroomopening van deze rotor stroomt, zal tegen deze - niet roterende - behuizing aanstromen. Daarom is er een risico dat het bloed tussen deze rotor en de behuizing minder in rotatie wordt gebracht dan het bloed tussen de rotoren.A drawback of the known flower pump is that turbulence can occur at the openings in the rotors. This risk is greatest with the rotor which, viewed in the direction of flow, is at the rear, i.e. the rotor which is connected to the drive shaft. The rear side 35 of this rotor faces the pump housing. Blood that flows through the 1028471-2 flow-through opening of this rotor will flow into this non-rotating housing. Therefore, there is a risk that the blood between this rotor and the housing will be rotated less than the blood between the rotors.

5 Snelheidsverschillen van het roterende bloed tussen de rotoren en tussen een rotor en de behuizing, leveren een risico van ongewenste turbulentie bij de randen van de rotoren. Daarnaast geven ook de openingen in de rotoren, en met name de opening in de achterste rotor die een relatief grote hoek ten opzichte van de aanstroomrich-10 ting van het bloed heeft, een extra risico op turbulentie.Speed differences of the rotating blood between the rotors and between a rotor and the housing provide a risk of undesired turbulence at the edges of the rotors. In addition, the openings in the rotors, and in particular the opening in the rear rotor, which has a relatively large angle with respect to the flow direction of the blood, also give an additional risk of turbulence.

De voorliggende uitvinding heeft als doel bovengenoemde nadelen ten minste gedeeltelijk op te heffen, of althans een alternatief te verschaffen.The present invention has for its object to at least partially eliminate the abovementioned disadvantages, or at least to provide an alternative.

In het bijzonder heeft de uitvinding als doel om een pomp voor 15 een kwetsbaar fluïdum te verschaffen, waarbij het risico van het beschadigen van het fluïdum kleiner is dan in de stand van techniek.In particular, the invention has for its object to provide a pump for a vulnerable fluid, wherein the risk of damaging the fluid is smaller than in the prior art.

De uitvinding bereikt dit doel door middel van een pomp voor een kwetsbaar fluïdum, volgens conclusie 1. De pomp volgens de uitvinding omvat een pompkamer, een eerste aanvoer voor het in de pomp-20 kamer voeren van het fluïdum, en een afvoer, voor het uit de pompkamer voeren van het fluïdum. De pomp omvat verder een pomprotor, die draaibaar rond een hartlijn voorzien is in de pompkamer. Verder is een tweede aanvoer voorzien, voor het in dezelfde pompkamer voeren van het fluïdum.The invention achieves this object by means of a pump for a vulnerable fluid, according to claim 1. The pump according to the invention comprises a pump chamber, a first supply for feeding the fluid into the pump chamber, and a discharge, for discharging the fluid from the pumping chamber. The pump further comprises a pump rotor which is rotatably provided around the axis in the pump chamber. A second supply is further provided for feeding the fluid into the same pumping chamber.

25 Dankzij de tweede aanvoer kan er fluïdum naar beide zijden van de pomprotor aangevoerd worden, zonder dat hiertoe gaten in de pomprotor gemaakt hoeven te worden. Aldus wordt het risico van het beschadigen van fluïdum bij de gaten in de pomprotor vermeden. Verder is het voordeling dat de tweede aanvoer het fluïdum zo kan richten, 30 dat het zoveel mogelijk naar de pomprotor toe stroomt, terwijl in de stand van de techniek het fluïdum dat docrr het gat in de pomprotor treedt in eerste instantie van de pomprotor afstroomt.Thanks to the second supply fluid can be supplied to both sides of the pump rotor without having to make holes in the pump rotor for this. Thus, the risk of damaging fluid at the holes in the pump rotor is avoided. Furthermore, it is an advantage that the second supply can direct the fluid in such a way that it flows towards the pump rotor as much as possible, while in the prior art the fluid entering the hole in the pump rotor initially flows away from the pump rotor.

Opgemerkt wordt, dat in DE-2.200.599 in figuur 3 een uitvoeringsvorm getoond wordt van een bloedpomp, waarvan de laatste pompro-35 tor geen gat heeft. Deze pomprotor heeft echter een groot zogenoemd dood oppervlak, dat wil zeggen oppervlak waar zich wel bloed bevindt, zonder dat dit bloed daadwerkelijk verpompt wordt. Dit dode oppervlak strekt zich aan de radiale buitenzijde van de rotor uit, alsmede aan de achterkant van de rotor. De ruimte in de pompkamer die begrensd 40 wordt door het dode oppervlak en de pompbehuizing is te beschouwen 1 028471 - 3 - als dode ruimte. Bloed dat zich in deze dode ruimte bevindt en dus in contact staat met een bewegende rotor zonder daadwerkelijk verpompt te worden, loopt een vergroot risico op beschadiging en trombosevor-ming. Dankzij de tweede aanvoer volgens de uitvinding, is het moge-5 lijk dergelijke dode ruimtes te vermijden, en bij voorkeur het in hoofdzaak gehele oppervlak van de pomprotor als pompend oppervlak te benutten, zonder dat hiertoe een gat in de pomprotor voorzien hoeft te worden.It is noted that in DE-2,200,599 in Fig. 3 an embodiment of a blood pump is shown, the last pump motor of which has no hole. However, this pump rotor has a large so-called dead surface, that is, surface where blood is present, without this blood actually being pumped. This dead surface extends on the radial outside of the rotor, as well as on the rear of the rotor. The space in the pump chamber that is bounded by the dead surface and the pump housing can be considered as dead space. Blood that is in this dead space and therefore in contact with a moving rotor without actually being pumped runs an increased risk of damage and thrombosis. Thanks to the second supply according to the invention, it is possible to avoid such dead spaces, and preferably to use the substantially entire surface of the pump rotor as a pumping surface, without having to provide a hole in the pump rotor for this purpose.

Voordelige uitvoeringsvormen van de voorliggende uitvinding 10 zijn vastgelegd in de onderconclusies.Advantageous embodiments of the present invention are defined in the subclaims.

In een uitvoeringsvorm is de tweede aanvoer in hoofdzaak diametraal voorzien tegenover de eerste aanvoer in de pompkamer. Dit heeft als voordeel dat de pomprotor door de twee stromen aangevoerd fluïdum in meer of mindere mate in een evenwichtspositie gehouden kan worden, 15 zodat een eventuele lagering van de pomprotor minder krachten hoeft op te vangen, of zelfs geheel achterwege kan blijven.In one embodiment, the second supply is provided substantially diametrically opposite the first supply in the pump chamber. This has the advantage that the pump rotor supplied by the two streams of fluid can be held to a greater or lesser extent in an equilibrium position, so that any bearing of the pump rotor need to absorb fewer forces, or can even be omitted altogether.

Met voordeel omvat de drukkamer een drukgebied dat zich rond de pomprotor uitstrekt en dat in verbinding staat met de afvoer. Het drukgebied strekt zich uit ter plaatse van de grootste diameter van 20 de pomprotor. Door het fluïdum in een drukgebied te verzamelen dat bij de grootste diameter van de pomprotor is voorzien, wordt het risico van grote drukverschillen in het fluïdum en/of wervelingen verder verkleind.The pressure chamber advantageously comprises a pressure region which extends around the pump rotor and which is connected to the discharge. The pressure area extends at the location of the largest diameter of the pump rotor. By collecting the fluid in a pressure area provided at the largest diameter of the pump rotor, the risk of large pressure differences in the fluid and / or swirls is further reduced.

In een uitvoeringsvorm omvat de pomprotor een tolvormig li-25 chaam. Een dergelijk tolvormig lichaam is eenvoudig en goedkoop te vervaardigen en kan goed vanaf twee tegenover elkaar gelegen punten aangestroomd worden.In one embodiment, the pump rotor comprises a spindle-shaped body. Such a spindle-shaped body is simple and inexpensive to manufacture and can be flown in well from two opposite points.

In het bijzonder heeft het tolvormig lichaam een in hoofdzaak progressief toenemende straal, gezien vanaf een uiteinde van het tol-30 vormig lichaam naar de grootste diameter van het tolvormige lichaam toe. Een dergelijk progressief toenemende'straal resulteert in een holle kromming waardoor abrupte wijzigingen van de stromingsrichting van het fluïdum vermeden worden en er een geleidelijk toenemende cen-trifugaalkracht op het fluïdum uitgeoefend kan worden.In particular, the spinning-shaped body has a substantially progressively increasing radius as seen from one end of the spinning-shaped body toward the largest diameter of the spinning-shaped body. Such a progressively increasing radius results in a hollow curvature whereby abrupt changes in the direction of flow of the fluid are avoided and a gradually increasing centrifugal force can be exerted on the fluid.

35 Meer in het bijzonder is het tolvormige lichaam symmetrisch ten opzichte van een denkbeeldig vlak, dat zich loodrecht op de hartlijn van de pomprotor uitstrekt. Een dergelijke symmetrie maakt het eenvoudiger de tweezijdige aanvoer van fluïdum zo te regelen, dat de pomprotor in axiale richting in evenwicht wordt gehouden door de 40 beide fluïdumstromen.More particularly, the spinning-shaped body is symmetrical with respect to an imaginary plane extending perpendicular to the axis of the pump rotor. Such a symmetry makes it easier to control the double-sided supply of fluid in such a way that the pump rotor is balanced in the axial direction by the two fluid flows.

1 02 84 71 - 4 -1 02 84 71 - 4 -

In een variant is de poraprotor voorzien van een cirkelvormig vlak waarvan de inwendige straal overeenkomt met de uitwendige straal van het tolvormige lichaam. Het cirkelvormige vlak vergroot de effectieve diameter van de pomprotor. Een dergelijke vergroting levert een 5 meer dan evenredige vergroting op van de effectiviteit van pomp.In a variant, the pora rotor is provided with a circular surface whose internal radius corresponds to the external radius of the spinning-shaped body. The circular surface increases the effective diameter of the pump rotor. Such an increase provides a more than proportional increase in the effectiveness of the pump.

In een uitvoeringsvorm is het aan de pompkamer grenzende oppervlak van de pomprotor in hoofdzaak hydrofiel. Een hydrofiel oppervlak vergroot de adhesie tussen fluïdum en pomprotor, waardoor de effectiviteit van de pomp toeneemt.In one embodiment, the surface of the pump rotor adjacent to the pump chamber is substantially hydrophilic. A hydrophilic surface increases the adhesion between fluid and pump rotor, thereby increasing the effectiveness of the pump.

10 Met voordeel wordt de pompkamer begrensd door een behuizing die in hoofdzaak hydrofoob is. Een hydrofobe begrenzing van de pompkamer zorgt ervoor dat het fluïdum zich relatief minder hecht aan de niet roterende behuizing. Hierdoor neemt de effectiviteit van de pomp toe.Advantageously, the pump chamber is delimited by a housing that is substantially hydrophobic. A hydrophobic boundary of the pumping chamber ensures that the fluid adheres relatively less to the non-rotating housing. This increases the effectiveness of the pump.

De uitvinding heeft verder betrekking op het gebruik van een 15 pomp, voor het pompen van bloed. In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op het gebruik van een pomp voor het pompen van bloed dat zich niet in een menselijk, of dierlijk, lichaam bevindt, volgens conclusie 10. Dankzij de hierboven beschreven eigenschappen van de pomp, is deze bijzonder geschikt voor het pompen van bloed. Gebruik 20 van de pomp voor het verpompen van bloed verkleint het risico van beschadigingen van het bloed en van trombosevorming, vergeleken met pompen volgens de stand van de techniek.The invention further relates to the use of a pump for pumping blood. In particular, the invention relates to the use of a pump for pumping blood that is not in a human or animal body, according to claim 10. Thanks to the characteristics of the pump described above, it is particularly suitable for pumping blood. Use of the pump for pumping blood reduces the risk of damage to the blood and of thrombosis, compared to pumps according to the prior art.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de bijgevoegde tekening, waarin: 25 fig. 1 een doorsnede in zijaanzicht is van een eerste uitvoe ringsvorm van een pomp volgens de uitvinding; fig. 2 een doorgesneden aanzicht is volgens lijn II-II uit fig.The invention will be further elucidated with reference to the appended drawing, in which: fig. 1 is a sectional side view of a first embodiment of a pump according to the invention; Fig. 2 is a sectional view along the line II-II of Fig.

1; fig. 3 een doorsnede in zijaanzicht is van een tweede uitvoe-30 ringsvorm van de pomp; en fig. 4 een doorsnede in zijaanzicht'is van een derde uitvoeringsvorm van een pomp volgens de uitvinding.1; Fig. 3 is a sectional side view of a second embodiment of the pump; and FIG. 4 is a cross-sectional side view of a third embodiment of a pump according to the invention.

Fig. 1 toont een uitvoeringsvorm van een pomp 100 voor het pompen van een kwetsbaar fluïdum, zoals bloed. De pomp 100 omvat een 35 behuizing 102, die is gebouwd uit een buitenwand 104 en een binnenwand 106. De pompbehuizing 102 is rotatiesymmetrisch rond een hartlijn 108. De binnenwand 106 van de behuizing 102 begrenst een pompkamer 110. De pomp omvat verder een eerste 112 en een tweede 114 aanvoer, in de vorm van respectievelijke openingen in de behuizing 102, 40 waardoor de pompkamer 110 van buiten de behuizing 102 uit van fluïdum 1028471 - 5 - kan worden voorzien. De pompkamer 110 is verder voorzien van twee afvoeren 116, 118, zie ook fig. 2, voor het afvoeren van verpompt fluïdum.FIG. 1 shows an embodiment of a pump 100 for pumping a vulnerable fluid, such as blood. The pump 100 comprises a housing 102, which is built from an outer wall 104 and an inner wall 106. The pump housing 102 is rotationally symmetrical about an axis 108. The inner wall 106 of the housing 102 defines a pump chamber 110. The pump further comprises a first 112 and a second 114 supply, in the form of respective openings in the housing 102, 40 through which the pump chamber 110 can be supplied from outside the housing 102 with fluid 1028471-5. The pump chamber 110 is further provided with two outlets 116, 118, see also Fig. 2, for the removal of pumped fluid.

De pomp 100 omvat verder een pomprotor 120, die aan twee zijden 5 door het fluïdum kan worden omstroomd. De pomprotor 120 is rotatie-symmetrisch gevormd rond zijn hartlijn 122, die in gebruik in hoofdzaak samenvalt met de hartlijn 108 van de behuizing 102. De pomprotor 120 is roteerbaar om zijn hartlijn 122, waartoe het in deze uitvoeringsvorm draaibaar wordt ondersteund via een as 124 en een eerste 10 126 en een tweede 128 lager. De as 124 is concentrisch met de hart lijn 122 verbonden met de pomprotor 120. Het eerste 126 en het tweede 128 lager zijn nabij de betreffende instroomopeningen 112 en 114 voorzien in de behuizing 102.The pump 100 further comprises a pump rotor 120, which can be circulated by the fluid on two sides 5. The pump rotor 120 is formed rotationally symmetrically about its axis 122, which in use substantially coincides with the axis 108 of the housing 102. The pump rotor 120 is rotatable about its axis 122, for which in this embodiment it is rotatably supported via a shaft 124 and a first 10 126 and a second 128 lower. The shaft 124 is connected concentrically with the center line 122 to the pump rotor 120. The first 126 and the second 128 bearing are provided in the housing 102 near the respective inflow openings 112 and 114.

De pompkamer 110 strekt zich rond de gehele pomprotor 120 uit 15 en omvat een drukgebied 130 dat zich rond ten minste een deel, in het bijzonder het middelste deel van de pomprotor 120 uitstrekt. Het drukgebied 130 is dat deel van de drukkamer 110, dat de radiaal grootste afstand heeft ten opzichte van de hartlijn 108. Het drukge-bied 130 staat in open verbinding met de afvoeren 116 en 118. In axi-20 ale richting gezien bevindt het drukgebied 130 zich in dit uitvoe-ringsvoorbeeld halverwege de aanvoeren 112 en 114, en - in gebruik -ter plaatse van de grootste doorsnede van de pomprotor 120.The pumping chamber 110 extends around the entire pump rotor 120 and comprises a pressure region 130 which extends around at least a portion, in particular the middle portion of the pump rotor 120. The pressure region 130 is that part of the pressure chamber 110 which has the radially greatest distance with respect to the axis 108. The pressure region 130 is in open communication with the outlets 116 and 118. Viewed in axial direction, the pressure region is 130, in this exemplary embodiment, is located halfway between the inputs 112 and 114, and - in use - at the location of the largest cross-section of the pump rotor 120.

De afvoeren 116 en 118 bevinden zich in hoofdzaak diametraal tegenover elkaar, ten opzichte van de hartlijn 108 van het pomphuis 25 102.The drains 116 and 118 are substantially diametrically opposite each other, relative to the center line 108 of the pump housing 102.

De eerste 112 en tweede 114 aanvoeren bevinden zich diametraal tegenover elkaar. De aanvoeren 112 en 114 hebben een cirkelvormige doorsnede, waarvan het middelpunt in hoofdzaak samenvalt met de hartlijn 108 van het pomphuis 102. De eerste aanvoer 112 bevindt zich ter 30 plaatse van een eerste axiaal uiteinde 132 van de pomprotor 120, terwijl de tweede aanvoer 114 zich nabij een*tweede axiaal uiteinde 134 van de pomprotor 120 bevindt.The first 112 and second 114 feeds are diametrically opposite each other. The feeders 112 and 114 have a circular cross-section, the center of which substantially coincides with the center line 108 of the pump housing 102. The first feeder 112 is located at a first axial end 132 of the pump rotor 120, while the second feeder 114 is located near a * second axial end 134 of the pump rotor 120.

De pomprotor 120 omvat een tolvormig lichaam 140 en een cirkelvormig vlak 142. Het tolvormig lichaam 140 is symmetrisch ten op-35 zichte van een denkbeeldig vlak 144 dat zich loodrecht op de hartlijn 108 uitstrekt. Het tolvormig lichaam 140 heeft een in hoofdzaak progressief toenemende straal, gezien vanaf zowel het eerste 132, als het tweede 134, axiale uiteinde naar het symmetrievlak 144 toe. Dit resulteert in een dubbel gekromd hol oppervlak in de vorm van de be-40 ker van een trompet. Het cirkelvormige vlak 142 is voorzien langs deThe pump rotor 120 comprises a spinning body 140 and a circular surface 142. The spinning body 140 is symmetrical with respect to an imaginary surface 144 extending perpendicular to the axis 108. The spinning body 140 has a substantially progressively increasing radius, seen from both the first 132 and the second 134 axial end toward the plane of symmetry 144. This results in a double curved hollow surface in the shape of the trumpet cup. The circular surface 142 is provided along the

1 0284 7 J1 0284 7 J

- 6 - rand van het tolvormig lichaam 140. De inwendige straal van het cirkelvormige vlak 142 komt daarbij overeen met de uitwendige straal van het tolvormig lichaam 140.- 6 - edge of the spinning body 140. The inner radius of the circular surface 142 corresponds to the outer radius of the spinning body 140.

De pomprotor 120, in het bijzonder het tolvormig lichaam 140, 5 is voorzien van een viertal permanente magneten 150, 152, 154, 156.The pump rotor 120, in particular the spinning-shaped body 140, 5 is provided with four permanent magnets 150, 152, 154, 156.

De permanente magneten 150-156 werken samen met een viertal elektromagneten 160, 162, 164, 166. De permanente 150-156 en elektromagneten 160-166 vormen een magnetische aandrijving, ofwel een elektromotor.The permanent magnets 150-156 cooperate with four electromagnets 160, 162, 164, 166. The permanent 150-156 and electromagnets 160-166 form a magnetic drive, or an electric motor.

Het buitenoppervlak van de pomprotor 120, dat wil zeggen het 10 naar de pompkamer 110 toegekeerde oppervlak van het tolvormig lichaam 140 en het cirkelvormige vlak 142, omvat een hydrofiel materiaal. Het naar de pompkamer 110 toegewende oppervlak van de binnenwand 106 van het pomphuis 102 omvat een hydrofoob materiaal.The outer surface of the pump rotor 120, that is, the surface of the spinning body 140 and the circular surface 142 facing the pump chamber 110, comprises a hydrophilic material. The surface of the inner wall 106 of the pump housing 102 facing the pump chamber 110 comprises a hydrophobic material.

*1, De pomprotor 120 is dooiS^Riiddel van spuitgieten uit een kunst- 15 stof vervaardigd en is in het getoonde voorbeeld hol. Het kan echter ook massief zijn. Ook het pomphuis 102 is uit een kunststof vervaardigd.The pump rotor 120 is a mold injection molding means made of a plastic and is hollow in the example shown. However, it can also be massive. The pump housing 102 is also made of a plastic.

Fig. 2 toont de eerste uitvoeringsvorm van fig. 1 in bovenaanzicht, langs een doorsnede II-II uit fig. 1. Omwille van de duide-20 lijkheid is hierbij de buitenwand 104 van het pomphuis 102 weggelaten .FIG. 2 shows the first embodiment of fig. 1 in top view, along a section II-II from fig. 1. For the sake of clarity, the outer wall 104 of the pump housing 102 has been omitted here.

In gebruik zullen de elektromagneten 160-166 een wisselend magnetisch veld opwekken. Dit wisselende magnetische veld resulteert via de permanente magneten 150-156 in een draaimoment op de pomprotor 25 120. Dit draaimoment resulteert in een roterende beweging, schema tisch aangegeven door middel van pijl 170. Via de eerste 112 en tweede 114 aanvoer wordt een kwetsbaar fluïdum, zoals bloed, aangevoerd. Deze stroomt toe naar de beide zijden van de pomprotor 120. Door middel van adhesie, in dit geval versterkt door het hydrofiele 30 oppervlak van de pomprotor 120, zal het bloed in een roterende beweging worden meegenomen, schematisch aange^even door middel van pijlen 172. Naarmate het bloed op een grotere radiale afstand van de hartlijn 108 contact maakt met de pomprotor 120, ervaart het een grotere lokale snelheid de pomprotor 120. Aldus zal het bloed dat langs het 35 oppervlak van de pomprotor 120 stroomt een steeds grotere snelheid meekrijgen. Dankzij de holle, trompetachtig gevormde, vorm van de beide zijden van de pomprotor 120 neemt deze vergroting van de snelheid geleidelijk toe en wordt de bloedstroom van een in hoofdzaak axiale oriëntatie, dat wil zeggen parallel aan de hartlijn 108, omge-40 bogen naar een combinatie van een in hoofdzaak radiale en een in 1028471 - 7 - hoofdzaak tangentiële richtingscomponent. Het roterende fluïdum ervaart schijnbaar een middelpuntvliedende kracht, hoewel er fysisch in feite sprake is van het ontbreken van een middelpuntzoekende kracht, waardoor het bloed naar de radiale buitenzijde van de pompkamer 110 5 stroomt en zich aldaar verzamelt in het drukgebied 130. Vanuit het drukgebied 130 stroomt het bloe'd de pompkamer 110 uit via de eerste 116 en tweede 118 afvoer, schematisch aangegeven door middel van pijlen 174.In use, the electromagnets 160-166 will generate a varying magnetic field. This alternating magnetic field results in a torque on the pump rotor 120 via the permanent magnets 150-156. This torque results in a rotating movement, schematically indicated by arrow 170. A vulnerable fluid becomes via the first 112 and second 114 feed , such as blood supplied. This flows to both sides of the pump rotor 120. By means of adhesion, in this case reinforced by the hydrophilic surface of the pump rotor 120, the blood will be carried in a rotating movement, schematically indicated by arrows 172 As the blood makes contact with the pump rotor 120 at a greater radial distance from the center line 108, the pump rotor 120 experiences a higher local speed. Thus, the blood flowing along the surface of the pump rotor 120 will have an increasing speed. Thanks to the hollow, trumpet-like shape of the two sides of the pump rotor 120, this increase in speed gradually increases and the blood flow is reversed from a substantially axial orientation, i.e. parallel to the axis 108, to a combination of a substantially radial and a tangential directional component, which is substantially 1028471-7. The rotating fluid apparently experiences a centrifugal force, although physically there is in fact a lack of a centrifugal force, whereby the blood flows to the radial outside of the pump chamber 110 and collects there in the pressure region 130. From the pressure region 130 the blood flows out of the pump chamber 110 via the first 116 and second 118 outlets, schematically indicated by arrows 174.

Hoewel het in rotatie komen van het bloed in principe tegenge-10 gaan wordt door de stilstaande binnenwand 106 van het pomphuis 102, wordt dit effect verminderd dankzij het hydrofobe, dat wil zeggen waterafstotende, oppervlak van de binnenwand 106. Bovendien wordt ! niet de stilstaande binnenwand 106 van het pomphuis 102 rechtstreeks aangestroomd/^zoals*in de stand van de techniek, maar stroomt het 15 instromende bloed primair tegen de roterende pomprotor 120 aan.Although the rotation of the blood is in principle prevented by the stationary inner wall 106 of the pump housing 102, this effect is reduced thanks to the hydrophobic, i.e. water-repellent, surface of the inner wall 106. Moreover, not the stationary inner wall 106 of the pump housing 102 directly flown in as in the prior art, but the inflowing blood primarily flows against the rotating pump rotor 120.

Dankzij de aanwezigheid van twee aanvoeren 112 en 114 stroomt het bloed toe naar de beide zijden van de pomprotor 120. Dit resulteert erin dat in hoofdzaak het gehele oppervlak van de pomprotor 120 als effectief pompend oppervlak werkzaam is en dat er geen zogenoemde 20 dode ruimtes en dode oppervlakken aanwezig zijn, waar bloed beschadigd kan worden. Dankzij het vloeiende, holle, verloop van de pomprotor 120 en het overeenkomstige bolle verloop van de binnenwand 106, ontstaat een vloeiend verlopende pompkamer 110. Ook hierdoor worden grote snelheidsverschillen in het bloed vermeden. Dankzij de symme-25 trie van de pomprotor 120 zal het bloed dat vanaf de eerste en tweede zijde van de pomprotor 120 naar de drukgebied 130 vloeit in hoofdzaak dezelfde snelheid hebben. Hierdoor worden drukverschillen en wervelingen bij de rand van de pomprotor vermeden.Thanks to the presence of two inputs 112 and 114, the blood flows to both sides of the pump rotor 120. This results in that substantially the entire surface of the pump rotor 120 acts as an effective pumping surface and that there are no so-called dead spaces and dead surfaces are present where blood can be damaged. Thanks to the smooth, hollow course of the pump rotor 120 and the corresponding convex course of the inner wall 106, a smoothly running pump chamber 110 is created. This also prevents large speed differences in the blood. Thanks to the symmetry of the pump rotor 120, the blood flowing from the first and second side of the pump rotor 120 to the pressure region 130 will have substantially the same speed. This avoids pressure differences and swirls at the edge of the pump rotor.

Een verder effect van de symmetrie van de pomprotor 120, is dat 30 de axiale krachten die het bloed, dat via de aanvoer 112 toetreedt tot de pompkamer 110, uitoefent op de pomprotor 120, in hoofdzaak opgeheven worden door de overeenkomstige axiale krachten van het bloed dat toetreedt via de aanvoer 114. Aldus behoeven de lagers 126 en 128 in axiale richting geen, of althans een zeer geringe rest-, 35 kracht op te vangen.A further effect of the symmetry of the pump rotor 120 is that the axial forces exerted by the blood entering the pump chamber 110 via the supply 112 on the pump rotor 120 are substantially eliminated by the corresponding axial forces of the blood this enters via the supply 114. Thus, the bearings 126 and 128 need not absorb, or at least a very small, residual force in the axial direction.

Fig. 3 toont in zijaanzicht een tweede uitvoeringsvorm van een pomp voor een kwetsbaar fluïdum, in het bijzonder een bloedpomp 200.FIG. 3 shows in side view a second embodiment of a pump for a vulnerable fluid, in particular a blood pump 200.

De uitvoeringsvorm volgens fig. 3 omvat diverse onderdelen, die vergelijkbaar zijn met die van de eerste uitvoeringsvorm. Deze onderde-40 len worden niet alle in detail toegelicht, en hebben een referentie- 1028471 - 8 - cijfer gekregen dat met 100 is opgehoogd ten opzichte van de overeenkomstige onderdelen van de eerste uitvoeringsvorm.The embodiment according to Fig. 3 comprises various components that are comparable to those of the first embodiment. These parts are not all explained in detail, and have been given a reference 1028471-8 which has been incremented by 100 with respect to the corresponding parts of the first embodiment.

De bloedtol 220 van de bloedpomp 200 is in deze tweede uitvoeringsvorm niet gelagerd. Dit betekent dat afgezien kan worden van een 5 rotatieas. In plaats daarvan loopt het eerste 232 en tweede 234 uiteinde van de pomprotor 220 spits toe, waarbij de punt van het betreffende spitse uiteinde is afgerond. Dankzij de symmetrie van de pomprotor 220 alsmede die van de aanvoer 212 en 214 zal de pomprotor 220 in gebruik gecentreerd zijn in axiale richting. In radiale richting 10 wordt de pomprotor 220 gecentreerd ten opzichte van de hartlijn 208 van het pomphuis 202 dankzij de in het bijzonder conische vorm, in dit geval holle conische vorm, van de pomprotor 220.The blood spigot 220 of the blood pump 200 is not mounted in this second embodiment. This means that a rotation axis can be dispensed with. Instead, the first 232 and second 234 ends of the pump rotor 220 are tapered, the tip of the relevant pointed end being rounded. Thanks to the symmetry of the pump rotor 220 as well as that of the feed 212 and 214, the pump rotor 220 will in use be centered in the axial direction. In the radial direction 10, the pump rotor 220 is centered with respect to the center line 208 of the pump housing 202 thanks to the particularly conical shape, in this case hollow conical shape, of the pump rotor 220.

Om een eventuele instabiliteit van de uiteinden 232 en 234 van de pomprotor 220 te vermijden, kunnen de betreffende axiale uiteinden 15 232 en 234 zijn voorzien van een permanente magneet, die samenwerkt met magneten die op een geschikte positie nabij de binnenwand van de behuizing 202 zijn voorzien.In order to prevent any instability of the ends 232 and 234 of the pump rotor 220, the relevant axial ends 232 and 234 may be provided with a permanent magnet which cooperates with magnets which are in a suitable position near the inner wall of the housing 202. to provide.

Indien de pompkamer 210 voorzien wordt van slechts één afvoer 216, dan kan dit ten koste gaan van het centreren van de pomprotor 20 220 rond de hartlijn 208 van de pompkamer 210. Dit nadelige effect kan vermeden worden door in de pompbehuizing een extra drukkanaal (niet getoond) te voorzien, concentrisch met het drukgebied 230.If the pump chamber 210 is provided with only one outlet 216, this can be at the expense of centering the pump rotor 220 around the center line 208 of the pump chamber 210. This adverse effect can be avoided by having an extra pressure channel in the pump housing (not shown) concentric with the pressure region 230.

Fig. 4 toont in zijaanzicht een doorsnede van een derde uitvoeringsvorm van een bloedpomp 300. Onderdelen van deze bloedpomp 300 25 die overeenkomen met onderdelen van de eerste uitvoeringsvorm, zijn voorzien van referentiecijfers die ten opzichte van die van de eerste uitvoeringsvorm met 200 zijn verhoogd. De pomprotor 320 is draaibaar voorzien op een as 324. In tegenstelling tot de eerste uitvoeringsvorm steekt de as 324 slechts aan één axiaal uiteinde uit de pomp-30 rotor 320. Het eerste axiale uiteinde 332 is op vergelijkbare wijze als bij de tweede uitvoeringsvorm voorzien van een afgerond spits uiteinde. De as 324 is draaibaar gelagerd in een lager 328 die op zijn beurt voorzien is in de behuizing 302 en tevens als vloeistofdichte doorvoer fungeert.FIG. 4 is a side view of a third embodiment of a blood pump 300. Parts of this blood pump 300 corresponding to parts of the first embodiment are provided with reference numerals which are increased by 200 relative to those of the first embodiment. The pump rotor 320 is rotatably provided on a shaft 324. In contrast to the first embodiment, the shaft 324 projects only at one axial end from the pump rotor 320. The first axial end 332 is provided in a similar manner to the second embodiment. a rounded pointed end. The shaft 324 is rotatably mounted in a bearing 328 which in turn is provided in the housing 302 and also functions as a liquid-tight feed-through.

35 De bloedtol 320 wordt via de as 324 aangedreven door middel van een schematisch weergegeven elektromotor 380.The blood cell 320 is driven via the shaft 324 by means of a schematically shown electric motor 380.

De pomp volgens de uitvinding kan gebruikt worden bij het verpompen van bloed. Zo kan het de functie van het hart van een patiënt overnemen tijdens een operatie. Ook kan het los van het lichaam wor-40 den toegepast, bijvoorbeeld voor het verpompen van bloed in een 1028471 - 9 - bloedbank, of bij onderzoek aan bloed dat reeds uit een lichaam is verwijderd.The pump according to the invention can be used in pumping blood. For example, it can take over the function of a patient's heart during surgery. It can also be used separately from the body, for example for pumping blood into a blood bank, or for testing blood that has already been removed from a body.

De pomp voor een kwetsbaar fluïdum is niet beperkt tot de getoonde uitvoeringsvormen. Zo zijn diverse varianten, alsmede extra 5 elementen mogelijk. In plaats van uit kunststof, kunnen onderdelen j van de pompbehuizing en de pomprotor ook vervaardigd worden uit metalen, keramische materialen, glas en natuurlijke materialen, zoals rubber.The pump for a vulnerable fluid is not limited to the embodiments shown. Various variants, as well as extra elements, are thus possible. Instead of plastic, parts of the pump housing and the pump rotor can also be made from metals, ceramics, glass and natural materials such as rubber.

De pomprotor kan voorzien zijn van ribbels. Hoewel dergelijke 10 ribbels de belasting op het fluïdum doen toenemen, en dus niet geschikt zullen zijn voor de meest kwetsbare fluïda, hebben dergelijke ribbels als voordeel dat zij de effectiviteit van de pomp doen toenemen. Bij voorkeur werkt de pomprotor in hoofdzaak volledig op basis van adhesie.The pump rotor can be provided with ridges. Although such ridges increase the load on the fluid, and will therefore not be suitable for the most vulnerable fluids, such ridges have the advantage that they increase the effectiveness of the pump. Preferably, the pump rotor operates substantially entirely on the basis of adhesion.

15 Ook kan de pomprotor voorzien worden van twee extra trompetvor mige vlakken, die zich in hoofdzaak evenwijdig aan het oppervlak van de pomprotor in de pompkamer uitstrekken. Zij kunnen met de pomprotor verbonden zijn door middel van steunen, bij voorkeur steunen die een . , geringe belasting op de vloeistof uitoefenen, en voorzien zijn nabij 20 de betreffende aanvoer. De extra trompetvormige vlakken zijn naar de aanvoer toe open, terwijl de trompetvormige vlakken in de nabijheid van het drukgebied een doorstroomopening definiëren. Aldus kan fluïdum tussen de betreffende trompetvormige vlakken, en het overeenkomstige oppervlak van de pomprotor doorstromen. Doordat deze fluïdum-25 stroom aan beide zijden een roterende wand ervaart, wordt de opbrengst van de pomp verhoogd. Eventuele extra trompetvormige vlakken kunnen zich halverwege de pomprotor en de binnenwand van de behuizing uitstrekken. In dat geval zijn beide zijden van de trompetvormige vlakken werkzaam, hetgeen een relatief hoge pompopbrengst 30 geeft. Alternatief kunnen de trompetvormige vlakken dicht tegen de binnenwand van de behuizing aan liggen en' eventueel voorzien zijn van geschikte afdichtingen, waardoor zich geen fluïdum tussen de trompetvormige vlakken en de binnenwand kan bevinden. Dit heeft als voordeel dat het fluïdum uitsluitend door roterende wanden wordt omgeven. Dit 35 resulteert in een meer uniforme snelheidverdeling van het fluïdum.The pump rotor can also be provided with two additional trumpet-shaped surfaces, which extend substantially parallel to the surface of the pump rotor in the pump chamber. They may be connected to the pump rotor by means of supports, preferably supports which are one. , exert a small load on the liquid, and be provided near the relevant supply. The additional trumpet-shaped surfaces are open towards the supply, while the trumpet-shaped surfaces define a flow opening in the vicinity of the pressure area. Fluid can thus flow between the relevant trumpet-shaped surfaces and the corresponding surface of the pump rotor. Because this fluid flow experiences a rotating wall on both sides, the yield of the pump is increased. Any additional trumpet-shaped surfaces may extend halfway between the pump rotor and the inner wall of the housing. In that case both sides of the trumpet-shaped surfaces are active, which gives a relatively high pump output. Alternatively, the trumpet-shaped surfaces may be close to the inner wall of the housing and may optionally be provided with suitable seals, as a result of which no fluid can be present between the trumpet-shaped surfaces and the inner wall. This has the advantage that the fluid is only surrounded by rotating walls. This results in a more uniform velocity distribution of the fluid.

Hoewel de trompetvormige vlakken voorzien zijn van aanvoerope-ningen, is ook in een dergelijke variant de centrale pomprotor gesloten. Met centrale pomprotor wordt hier de pomprotor bedoeld die zich in hoofdzaak halverwege de aanvoeren bevindt. Bij voorkeur is dit 1028471 - 10 - tevens de aangedreven pomprotor, waar de trompetvormige vlakken via de centrale pomprotor worden aangedreven.Although the trumpet-shaped surfaces are provided with supply openings, the central pump rotor is also closed in such a variant. With central pump rotor is here meant the pump rotor which is located substantially halfway up the supply lines. This is preferably also the driven pump rotor, where the trumpet-shaped surfaces are driven via the central pump rotor.

Ook de getoonde magnetische aandrijving en de magnetische lage-ring kunnen op diverse manieren worden uitgevoerd. Zo kunnen meer of 5 minder dan vier permanente en vier elektromagnetische magneten, alsmede ringvormige magneten worden toegepast.The shown magnetic drive and the magnetic low ring can also be designed in various ways. Thus, more or less than four permanent and four electromagnetic magnets, as well as annular magnets can be used.

Verder is het mogelijk om twee bloedpompen in serie met elkaar te schakelen, ondergebracht in één gezamenlijke, of twee afzonderlijke behuizingen. Hierbij kan een eerste bloedpomp stationair 10 draaien en aldus een basisdebiet verschaffen. De tweede pomp kan een variabele rotatiesnelheid hebben voor het regelen van de druk en/of opbrengst van de pompen.Furthermore, it is possible to connect two blood pumps in series with each other, housed in one joint, or two separate housings. A first blood pump can hereby run stationary and thus provide a basic flow. The second pump can have a variable rotation speed for controlling the pressure and / or delivery of the pumps.

Ook zijn er alternatieve pomprotoren mogelijk. Zo kan het tol-vormige lichaam platter zijn dan getoond,waarbij de axiale hoogte 15 kleiner is dan de grootste radiale doorsnede. De pomprotor kan ook een in hoofdzaak vlakke schijf omvatten, die volgens de uitvinding vanaf beide zijden wordt aangestroomd. Ter verbetering van de doorstroming en ter vermijding van de wervels kan op zo'n vlak in het midden een kegel zijn voorzien.Alternative pump protectors are also possible. The toll-shaped body can thus be flatter than shown, wherein the axial height is smaller than the largest radial cross-section. The pump rotor can also comprise a substantially flat disc, which according to the invention is supplied from both sides. In order to improve the flow and to avoid the vertebrae, a cone can be provided on such a surface in the middle.

20 Het tolvormige lichaam, alsmede de eventuele kegel op een vlakke schijf, kunnen hol gekromd zijn, zoals hierboven beschreven. Alternatief kunnen deze vlakken ook rechte kegeldelen zijn, of een vlak dat beschreven wordt door een S-kromme.The spherical body, as well as any cone on a flat disc, may be concave as described above. Alternatively, these planes can also be straight cone parts, or a plane described by an S-curve.

Verder is het mogelijk dat de pomprotor niet volledig symme-25 trisch is ten opzichte van een vlak loodrecht op de hartlijn. Ook de beide aanvoeren kunnen van elkaar afwijken, en de hoeveelheid door de aanvoeren toestromend fluïdum kan ook op andere wijze geregeld worden, waarbij het aanbeveling verdient ervoor de a-symmetrie van pomprotor en aanvoer zo op elkaar af te stemmen, dat er geen grote 30 snelheidsverschillen optreden bij het bij elkaar komen van de twee fluïdumstromen in het drukgebied.Furthermore, it is possible that the pump rotor is not completely symmetrical with respect to a plane perpendicular to the center line. The two feeds can also differ from each other, and the amount of fluid flowing through the feeds can also be regulated in a different way, whereby it is recommended that the asymmetry of the pump rotor and the supply be coordinated in such a way that no large speed differences occur when the two fluid flows come together in the pressure area.

Aldus verschaft de uitvinding een pomp voor een kwetsbaar fluïdum, die bijzonder geschikt is om gebruikt te worden als bloedpomp. Dankzij de tweezijdige aanstroming, worden zowel wervels, als dode 35 ruimtes vermeden, waardoor de kans op beschadiging van het bloed en trombosevorming afneemt. De pompkamer heeft een vloeiend verlopend oppervlak, met geen of weinig obstakels, hetgeen wederom de kans op beschadiging verkleint. De pomp is eenvoudig, kan uit weinig onderdelen opgebouwd worden, en is relatief goedkoop te vervaardigen.The invention thus provides a pump for a vulnerable fluid, which is particularly suitable for use as a blood pump. Thanks to the double-sided approach, both vertebrae and dead spaces are avoided, reducing the risk of blood damage and thrombosis formation. The pump chamber has a smooth surface, with no or few obstacles, which in turn reduces the risk of damage. The pump is simple, can be assembled from few parts, and is relatively inexpensive to manufacture.

102847J102847J

Claims

A vulnerable fluid pump comprising a pumping chamber (110), a first supply (112) for carrying the fluid into the pumping chamber, an outlet for carrying the fluid out of the pumping chamber (110) , a pump rotor (120) rotatable about an axis (122) provided in the pump chamber (110), characterized by a second feed (114) for feeding the fluid into the same pump chamber (110).

The pump of claim 1, wherein the second feed is provided substantially diametrically opposite the first feed (112) in the pump chamber (110). 15

The pump of claim 1 or 2, wherein the pump chamber (110) comprises a pressure region (13) that extends around the pump rotor (120) at the location of the largest diameter of the pump rotor (120) and communicates with the drain. 20

The pump of any one of the preceding claims, wherein the pump rotor (120) comprises a spinning body (140).

5. Pump according to claim 4, wherein the spinning-shaped body (140) has substantially a progressively increasing radius, from one end to the largest diameter.

6. Pump according to claim 4 or 5, wherein the spinning-shaped body (140) is symmetrical with respect to an imaginary plane (144) perpendicular to the axis (122) of the pump rotor (120).

7. Pump according to claims 4, 5 or 6, wherein the pump rotor (120) is provided with a circular surface (142), the internal radius of which corresponds to the external radius of the toll-shaped body (140). 1028471 - 12 -

The pump of any one of the preceding claims, wherein the surface of the pump rotor (120) adjacent to the pump chamber (110) is substantially hydrophilic.

The pump of any one of the preceding claims, wherein the pump chamber (110) is delimited by a housing that is substantially hydrophobic.

Use of a pump according to any one of the preceding claims, for pumping blood that is not in a human, or animal, body. 1 028471