Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
CENTRIFUGAL PUMP FOR PUMPING BLOOD AND OTHER SHEAR-SENSITIVE LIQUIDS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/004834
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a centrifugal pump, consisting of a pump head and a drive, for pumping blood and other shear-sensitive liquids, such as dialytic suspensions containing cells in haemodialysis equipment. It is characterized by the drive (2) having a drive rotor (64) with a rotor disk (8) that are provided with permanent drive magnets (7); permanent magnets (33) located on the pump rotor (3) being allocated to these for magnetic coupling, and to the magnetizing coils (4) of a stator in the drive for generating the rotary motion; and the pump rotor shaft (61) extending into the pump intake (11) and being magnetically centered in the pump intake (11).

Inventors:
SCHIMA HEINRICH (AT)
SCHMALLEGGER HELMUTH (AT)
Application Number:
PCT/AT1997/000173
Publication Date:
February 05, 1998
Filing Date:
July 23, 1997
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SCHIMA HEINRICH (AT)
SCHMALLEGGER HELMUTH (AT)
International Classes:
A61M60/113; A61M60/232; A61M60/37; A61M60/422; A61M60/538; A61M60/82; A61M60/825; F04D13/02; F04D29/04; F04D29/046; F04D29/048; (IPC1-7): F04D13/02; F04D29/04
Domestic Patent References:
WO1995000185A11995-01-05
WO1992003181A11992-03-05
WO1992003181A11992-03-05
Foreign References:
DE4240718A11993-06-09
DE19613388A11996-10-10
EP0401761A21990-12-12
Other References:
YAMANE ET AL: "Design of a Centrifugal Blood Pump with Magnetic Suspension", ARTIFICIAL ORGANS, vol. 19, no. 7, 1995, pages 625 - 630, XP002047871
SCHIMA ET AL: "An Implantable Seal-less Centrifugal Pump with Integrated Double-Disk Motor", ARTIFICIAL ORGANS, vol. 19, no. 7, 1995, BOSTON, pages 639 - 643, XP002047872
Attorney, Agent or Firm:
Puchberger, Rolf (Postfach 55, Wien, AT)
Download PDF:
Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. Zentrifugalpumpe bestehend aus einem Pumpenkopf und einem Antrieb zur Förderung von Blut und anderen scher empfindlichen Flüssigkeiten wie z.B. zellhältigen Reini¬ gungssuspensionen in Blutreinigungsgeräten, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Antrieb (2) einen Antriebsrotor (64) mit einer Rotorscheibe (8) aufweist, die mit Permanent Antriebsmagneten (7) versehen sind, denen am Pumpenrotor (3) angebrachte Permanentmagnete (33) zur magnetischen Kupplung und im Antrieb den Magnetspulen (4) eines Stators zur Erzeugung der Drehbewegung zugeordnet sind und daß die Pumpenrotorachse (61) sich in den Pumpeneinlauf (11) hinein erstreckt und im Pumpeneinlauf (11) magnetisch zentriert ist.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur magnetischen Zentrierung der Pumpenrotorachse (61) diese einen Permanentmagnet (34) und der Pumpeneinlauf (11) ein oder mehrere ringförmig angeordnete Magnete (35) mit gleichsinniger Polung aufweisen.
3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete (35) Permanentmagnete sind.
4. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete (35) Elektromagnete sind.
5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Magnete (35) in der Wand (62) des Pumpen¬ einlaufes (11) angeordnet sind und zwischen Pumpenrotorach¬ se (61) und der Wand des Pumpeneinlaufs (11) ein ringförmi¬ ger Strömkanal (63) gebildet ist.
6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Permanentmagnet (34) in der Pumpenrotor achse (61) des Pumpenrotors (3) gegenüber den ringförmig angeordneten Magneten (35) des Pumpeneinlaufs (11) in Achs¬ richtung versetzt ist, um die Zentrierwirkung zu erhöhen.
7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß an der Wand (62) des Pumpeneinlaufs (11) oder an der Pumpenrotorachse (61) Leitwerke (54, 58) angeordnet sind, wobei gegebenenfalls die Magnete (34 oder 35) oder deren Joche in den Bereich der Leitwerke (54, 58) hineinra gen.
8. Pumpe nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeich¬ net, daß einer oder beide Magnete (34, 35) des Pumpenein¬ laufs an ihrer einander zugekehrten Seite schräge oder fas sonierte Flächen (65) aufweisen.
9. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Magnetisierungsrichtung der Magnete (33) am Pumpenrotor (3) quer zur Magnetisierungsrichtung der AntriebsMagnete (7) ausgerichtet ist (Fig. 2a bis 3) .
10. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Lager (66) des Pumpenrotors (3) an der Rückwand (20) des Pumpenkopfes (1) als magnetisches Lager ausgebildet ist, wobei dieses Lager aus einem oder mehreren Permanentmagneten (39) in der hinteren Rotorspitze (36) an der Rückseite des Rotors (3) und Permanentmagneten (47) und/oder Elektromagneten (46) in der von der Rückwand (20) gebildeten Lagerschale besteht. (Fig.5).
11. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der Lagersitz (52) der Pumpenrückwand (20) für die hintere Rotorspitze (36) mit einer ebenen mittleren Fläche ausgeführt ist, die seitliche Exkursionen der hinteren Rotorspitze in einem beschränkten Bereich von typischerweise 0,5 bis 3 mm Durchmesser zuläßt. (Fig.10).
12. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der Pumpenrotor (3) an seiner Rückseite Flügel (27) aufweist, die durch eine unterschiedliche Nei¬ gung der Flügelflächen auf der Anstromseite (30) und Ab stromseite (31) bei Rotation einen Staudruck erzeugen und dadurch ein Abheben des Pumpenrotors (3) von der Rückwand (20) erleichtern und/oder bedingen. (Fig.7,8).
13. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der Pumpenrotor (3) mit freigestellten Rotorflügeln (51) ausgeführt ist, in den Magnete (50) ein¬ gelassen sind, deren Magnetisierung quer zur Drehachse der Pumpenrotorachse (61) verläuft (Fig. 2b, c) .
14. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß an der Unterseite der Rotorflügel (51) Tragflächen (57) vorgesehen sind, die bei Rotation in Flüs¬ sigkeit eine axiale Kraft verursachen (Fig. 17) .
15. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß an der Oberseite der Rotorflügel (51) Tragflächen (67) vorgesehen sind, die bei Rotation in Flüs¬ sigkeit eine axiale Kraft verursachen (Fig.17).
16. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Rotorflügel unterschiedliche Flächen (68) und/oder Anstellwinkel aufweisen und dadurch eine asymetrische Strömung an der Rückwand der Pumpe verursachen (Fig. 18) .
17. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der Antriebsrotor (64) eine obere und eine untere Rotorscheibe (8,5) umfaßt, und die Magnetspulen (4) des Stators zwischen diesen beiden Rotorscheiben (5,8) liegen.
18. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß zur Verringerung der magnetischen Streu¬ felder die untere Rotorscheibe (5) des Antriebs (2) einen magnetischen Rückschluß in Form einer magnetisch leitfähi¬ gen Scheibe oder Ring (6) beispielsweise aus Weicheisen aufweist.
19. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch ge kennzeichent, daß zur Verbesserung des Wirkungsgrades des Antriebs die Spulen (14,15,16) in mehreren versetzten Lagen angeordnet und/oder geneigt zur Ebene des Spulenkörpers (13) gewickelt sind. (Fig.2,3).
20. Pumpe nach einem der Ansrpüche l bis 19, dadurch ge kennzeichent, daß der Antriebsrotor (64) eine obere Rotor¬ scheibe (8) umfaßt und anstelle der unteren Rotorscheibe ein magnetisches Joch (53) im Stator vorgesehen ist, das die Eisenkerne (45) der Magnetspulen (4) des Stators mit einander verbindet (Fig. 11) .
21. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß in der Rückwand der Pumpe oder im Falle von trennbarer Pumpe und Antrieb auch an der Deckwand des Antriebs kreisförmige und/oder radiale Vertiefungen (59, 60) oder Schlitze angebracht sind (Fig. 15, 16) .
22. Pumpe nach den Ansprüchen 1 bis 21, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß beiderseits des Antriebs (2) in axialer Richtung je ein Pumpenkopf (1) vorzugsweise zur gleichzei¬ tigen Unterstützung/Substitution von linker und rechter Herzhälfte angebracht ist, wobei zur Erzielung einer dem physiologischen Bedarf angepaßten Pumpleistung die Größe und Rotorgestaltung der beiden Pumpenköpfe unterschiedlich sein kann.
23. Pumpe nach den Ansprüchen 1 bis 22, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Pumpenkopf (1) und der Antrieb (2) von¬ einander trennbar sind, um einen Austausch des Pumpenkopfes (1) oder des Antriebs (2) allein zu ermöglichen.
Description:
Zentrifugalpumpe zur Förderung von Blut und anderen scherempfindliehen Flüssigkeiten

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrifugalpumpe bestehend aus einem Pumpenkopf und einem Antrieb zur För¬ derung von Blut und anderen scherempfindlichen Flüssigkei¬ ten wie zB. zellhältigen Reinigungssuspensionen in Blutrei- nigungsgeräten.

Für die Förderung empfindlicher Flüssigkeiten, die durch überhöhte Reibung und Scherbeanspruchung in ihrer Zusammen¬ setzung geändert werden können, werden in zunehmendem Aus- maß Zentrifugalpumpen verwendet. Insbesondere in medizini¬ schen und biologischen Anwendungen werden derartige Pumpen beispielsweise für Herz-Lungen-Maschinen, für die Unter¬ stützung des versagenden Herzens sowie für Zwecke der Blut- Aufbereitung und für Suspensionen von Zellen oder biolo- gisch aktiver Teilchen eingesetzt. Dabei wird der Rotor der Pumpe meist über einen konventionellen Motor angetrieben, wobei die Einkopplung der Energie entweder über eine zu¬ sätzliche Magnetscheibe des Antriebs in die Magnete des Pumpenrotors erfolgt, oder wobei die Magnete des Pumpenro- tors in axialer Richtung verlängert und damit als Rotor des Elektromotors im Drehfeld des Stators angeordnet sind. Auch Kombinationen von Scheibenläufermotoren mit magneti¬ schen Kupplungen wurden beschrieben (z.B. EP-401 761- A2, Ebara Corp.), die aber ebenfalls eine konstruktive Trennung zwischen den Magnetkreisen des Motors und der Pumpe vorse¬ hen. Diese Anordnungen bedingen eine erhebliche Bauhöhe

der Pumpe, was nachteilig ist.

Besonders bei Blutpumpen zur Herzunterstützung, die implan¬ tierbar oder körpernahe angebracht sind, aber auch bei bettseitig montierten Geräten zur Blutreinigung und in an¬ deren Anwendungen ist eine Pumpe-Antriebs-Kombination mit niedriger Bauhöhe und geringem Volumen und Gewicht anzu¬ streben.

Eine Pumpe niedriger Bauart wird in der PCT-Anmeldung WO- 92/03 181-A1, Baylor College vorgeschlagen. Bei dieser Pum¬ pe wird die durch den Scheibenläuferstator angetriebene Ma¬ gnetscheibe zugleich zur magnetischen Kopplung des Rotors verwendet. Bei einem Motor dieser Bauform wird aber ein be- trächtliches Volumen an Eisen für den magnetischen Rück¬ schluß benötigt und zugleich eine relativ geringe magneti¬ sche Sättigung erreicht.

Durch (Schima et al., Artificial Organs 19:7 (1995), Seite 639-43) ist eine Pumpe bekannt geworden, bei der eine Kopp¬ lung der magnetischen Kreise von Motor und Pumpenrotor er¬ folgt. Allerdings wird bei dieser Anordnung der Rotor durch drei Stützpunkte auf dem Pumpenboden stabilisiert, was bei der Förderung von Blut zu einer erhöhten Blut- Traumatisierung führen kann. Weiters wurde eine Pumpe be¬ kannt (Yamane et al: Artificial Organs 19:7 (1995), Seite 625-630) bei der eine magnetische Aufhängung des Rotors an der dem Einlauf zugewandten Spitze vorliegt, wobei dort al¬ lerdings aufgrund der ungünstigen Verteilung der magneti- sehen Kräfte eine relativ große Bauhöhe erforderlich ist und der Einlauf gestört ist. Schließlich ist eine Zentrifu¬ galblutpumpe anzuführen (Akamatsu et al: Artificial Organs 19:7 (1995), Seite 631-634), bei der zusätzlich zu der ma¬ gnetischen Einkopplung der Rotationsenergie über zusätzli- ehe Magnetscheibe eine elektromagnetische Stabilisierung des Rotors für e: vollkommenes F]-tieren im Gehäuse vorge-

sehen ist. Allerdings wird zu dieser Stabilisierung ein re¬ lativ großer Spulenapparat am Umfang der Pumpe benötigt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Pumpe der eingangs beschriebenen Art und einen Antrieb da¬ für zu schaffen, bei der die vorstehenden Nachteile vermie¬ den sind. Insbesondere soll die Pumpe geringe Bauhöhe, ge¬ ringes Volumen und Gewicht sowie hohe Betriebssicherheit aufweisen. Die ungünstigen mechanischen Wirkungen auf das geförderte Medium, wie hohe Scherkräfte, sollen vermieden werden.

Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb einen Antriebsrotor mit einer Rotorscheibe aufweist, die mit Permanent-Antriebsmagneten versehen sind, denen am Pumpenrotor angebrachte Permanentmagnete zur magnetischen Kupplung und im Antrieb den Magnetspulen eines Stators zur Erzeugung der Drehbewegung zugeordnet sind und daß die Pumpenrotorachse sich in den Pumpeneinlauf hinein erstreckt und im Pumpeneinlauf magnetisch zentriert ist.

Nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung weisen zur magnetischen Zentrierung der Pumpenrotorachse diese einen Permanentmagnet und der Pumpeneinlauf ein oder mehrere ringförmig angeordnete Magnete mit gleichsinniger Polung auf. Die Magnete können Permanentmagnete oder Elektromagne- te sein. Die Magnete können bevorzugt in der Wand des Pum¬ peneinlaufs angeordnet sein, wobei zwischen Pumpenrotorach¬ se und der Wand des Pumpeneinlaufs ein ringförmiger Ström- kanal gebildet ist. Der Permanentmagnet in der Pumpenrotor¬ achse des Pumpenrotors kann gegenüber den ringförmig ange¬ ordneten Magneten des Pumpeneinlaufs in Achsrichtung ver¬ setzt sein, um die Zentrierwirkung zu erhöhen. An der Wand des Pumpeneinlaufs oder an der Pumpenrotorachse können Leitwerke angeordnet sein, wobei gegebenenfalls die Magnete oder deren Joche in den Bereich der Leitwerke hineinragen.

Einer oder beide Magnete des Pumpeneinlaufs können an ihren einander zugekehrten Seiten schräge oder fassonierte Flä¬ chen aufweisen.

Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung ist die Ma¬ gnetisierungsrichtung der Magnete am Pumpenrotor quer zur Magnetisierungsrichtung der Antriebsmagnete ausgerichtet. Das Lager des Pumpenrotors an der Rückwand des Pumpenkopfes kann als magnetisches Lager ausgebildet sein, wobei dieses Lager aus einem oder mehreren Permanentmagneten in der hin¬ teren Rotorspitze an der Rückseite des Rotors und Perma¬ nentmagneten und/oder Elektromagneten in der von der Rück¬ wand gebildeten Lagerschale besteht. Alternativ kann der Lagersitz der Pumpenrückwand für die hintere Rotorspitze mit einer ebenen mittleren Fläche ausgeführt sein, die seitliche Exkursionen der hinteren Rotorspitze in einem be¬ schränkten Bereich von typischerweise 0,5 bis 3 mm zuläßt.

Nach weiteren Merkmalen weist der Pumpenrotor an seiner Rückseite Flügel auf, die durch eine unterschiedliche Nei¬ gung der Flügelflächen auf der Anstromseite und Abstromsei- te bei Rotation einen Staudruck erzeugen und dadurch ein Abheben des Pumpenrotors von der Rückwand erleichtern und/oder bedingen. Der Pumpenrotor kann mit freigestellten Rotorflügeln ausgeführt sein, in den Magnete eingelassen sind, deren Magnetisierung quer zur Drehachse der Pumpenro¬ torachse verläuft. An der Unterseite der Rotorflügel können Tragflächen vorgesehen sein, die bei Rotation in Flüssig¬ keit eine axiale Kraft verursachen. Auch an der Oberseite der Rotorflügel können Tragflächen vorgesehen sein, die eine solche axiale Kraft verursachen.

Die Rotorflügel können asymmetrisch unterschiedliche Flä¬ chen und/oder Anstellwinkel aufweisen und dadurch eine asymmetrische Strömung an der Rückwand der Pumpe verursa¬ chen.

Der Antrieb selbst kann in mehreren Varianten vorteilhaft ausgebildet sein. Nach einer Variante umfaßt der Antriebs¬ rotor eine obere und eine untere Rotorscheibe, und die Ma- gnetspulen des Stators liegen zwischen diesen beiden Ro¬ torscheiben. Zur Verringerung der magnetischen Streufelder kann die unteren Rotorscheibe des Antriebs einen magneti¬ schen Rückschluß in Form einer magnetisch leitfähigen Scheibe oder Ring beispielsweise aus Weicheisen aufweisen. Zur Verbesserung des Wirkungsgrades des Antriebs können die Spulen in mehreren versetzen Lagen angeordnet und/oder ge¬ neigt zur Ebene des Spulenkörpers gewickelt sein. Alterna¬ tiv kann der Antriebsrotor eine obere Rotorscheibe umfas¬ sen, wobei anstelle der unteren Rotorscheibe ein magneti- sches Joch im Stator vorgesehen ist, das die Eisenkerne der Magnetspulen des Stators miteinander verbindet. Zur Verhin¬ derung oder Verminderung von Wirbelströmen können in der Rückwand der Pumpe oder im Falle von trennbarer Pumpe und Antrieb auch an der Deckwand des Antriebs kreisförmige oder radiale Vertiefungen oder Schlitze angebracht sein.

Nach einem weiteren Merkmal ist vorgesehen, daß beiderseits des Antriebs in axialer Richtung je ein Pumpenkopf vor¬ zugsweise zur gleichzeitigen Unterstützung / Substitution von linker und rechter Herzhälfte angebracht ist, wobei zur Erzielung einer dem physiologischen Bedarf angepaßten Pumpleistung die Größe und Rotorgestaltung der beiden Pum¬ penköpfe unterschiedlich sein kann. Bevorzugt sind der Pum¬ penkopf und Antrieb voneinander trennbar, um einen Aus- tausch des Pumpenkopfes oder des Antriebes allein zu ermög¬ lichen.

Die vorteilhaften Merkmale und Verbesserungen betreffen so¬ wohl die Pumpe selbst als auch deren Antrieb und stellen sowohl getrennt voneinander als auch in Kombination eine vorteilhafte Erfindung dar.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen nä¬ her erläutert.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsge¬ mäßen Pumpe, und die Figuren 2a, 2b und 3 sind Schnitte entlang der Linie A-A durch die Pumpe, mit unterschiedli¬ cher Ausführung des Rotors und der Statorwicklungen , wobei zur Erhöhung der Übersichtlichkeit die Gehäuseteile wegge- lassen sind. Fig. 2c zeigt beispielhaft die Rückansicht eines Rotors ohne geschlossene Hinterwand mit freigestell¬ ten Flügeln und darin integrierten Magneten. Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform mit Elektromagneten, wobei in Fig. 5 eine Detailansicht zur Lagerung der Rotorspitze in der Hin- terwand der Pumpe ausgeführt ist. Fig. 6 zeigt eine Ausfüh¬ rung mit einem Motor und zwei Pumpenköpfen. Fig. 7 stellt eine Detail-Seitenansicht der Seite eines Rotors mit Hin¬ terwand, Fig. 8 die Rückansicht dieser Hinterwand dar. Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform der Elektromagneten an der Ro- torspitze für Fig.4. Fig.10 zeigt eine Ausführungsform der hinteren Rotorspitze in einem Lager ohne Zentrierfunktion. DieFig.ll bis Fig.14 zeigen Ausführungsformen zum magneti¬ schen Lager der Rotorspitze mit Anordnungen von Leitwerken entweder im Pumpengehäuse oder im Einstrombereich des Ro- tors und eine mögliche Modifikation der Magneten im Ein¬ strombereich. Fig. 15 und 16 zeigen die Aufsicht auf die Rückseite der Rückwand des Pumpenkopfes und einen zugehöri¬ gen Querschnitt mit angeordneten Eintiefungen zur Minimie¬ rung der Wirbelstromverluste. Fig. 17 zeigt die Ausführung eines Rotorflügels mit Tragfläche in Bodennähe. Schließlich zeigt Fig. 18 schematisch einen Rotor mit ungleich gestal¬ teten Flügeln zur Erzielung eines Strömungs-Wirbels mit Mittelpunkt außerhalb der Rotorachse.

Wie Fig.l im Querschnitt zeigt, enthält der Pumpenkopf l einen Pumpenrotor 3 mit Rotorblättern 32, der die durch den

Pumpeneinlauf 11 in den Pumpenkopf kommende Flüssigkeit in Rotation versetzt und durch die durch die Rotation entste¬ hende Zentrifugalkraft durch den Pumpenauslaß 12 preßt.

Die Rotationsbewegung des Pumpenrotors 3 wird über ein ma¬ gnetisches Feld eingekoppelt. Sowohl der Pumpenrotor 3 wie auch die beiden Rotorscheiben 5,8 des Antriebsrotors 64 des Antriebs 2 weisen Permanentmagnete (Antriebsmagnete 7,33) auf, wobei die Antriebsmagnete 7 der Motor-Rotorscheiben 5,8 jeweils abwechselnd verschieden gepolt sind. Dabei wer¬ den vorzugsweise 6,12,18 oder 24 Magnete pro Scheibe ver¬ wendet. Die Rotorscheiben 5,8 des Antriebs 2 sind drehbar angeordnet, wobei entweder die Achse 9 drehbar ist, oder die beiden Rotorscheiben 5,8 über ein oder mehrere Lager 10 an eine feststehende Achse 9 montiert sind. Zwischen den beiden Rotorscheiben 5,8 ist ein Stator bzw. Spulenkörper 13 mit Magnetspulen 4 angeordnet, die über die Zuleitung 41 an ein elektrisches Drehfeld angeschlossen werden und da¬ durch das elektromagnetische Motor-Drehfeld erzeugen. Die notwendige Kommutierung des elektrischen Feldes erfolgt vorzugsweise mit einer elektronischen Schaltung in bekann¬ ter Art durch Auswertung der rückwirkenden elektromotori¬ schen Kraft (Backward EMF) , wobei diese Schaltung auch in den Antrieb selbst integriert sein kann.

Die Magnete 33 im Pumpenrotor können entweder parallel zu den Antriebsmagneten 7 des Antriebs 2 angeordnet sein oder, bevorzugt wie in Figur 2 dargestellt ist, zur Verringerung der seitlich auf den Pumpenrotor 3 wirkenden Kräfte quer zu den Antriebsmagneten 7 angeordnet sein. Die magnetischen- Feldlinien 44 und damit die Kräfte wirken dann zu einem beträchtlichen Teil quer zur Lagerachse, wodurch das Kipp¬ moment wesentlich reduziert wird.

Die in den Fig. 2a und 2b und 3 gezeigten Spulen 14,15,16 des Spulenkörpers 13 können entweder nebeneinander liegen,

oder wie in Figur 2a gezeigt ist, in mehreren Lagen ver¬ setzt übereinander, oder wie in Figur 3 schräg überlappend angeordnet sein. Zur Erhöhung des magnetischen Flusses kön¬ nen Eisenkerne oder Einbettungen von Eisenkernen 45 vorge- sehen sein.

Um eine möglichst hohe Feldstärke des von den Permanentma¬ gneten 7 erzeugten Feldes und damit einen guten Wirkungs¬ grad des Motors zu gewährleisten, kann, wie in Figur 1 dar- gestellt, unter den Permanentmagneten der unteren Rotor¬ scheibe 5 eine Scheibe oder Ring 6 aus Weicheisen angeord¬ net sein, die die Streufelder an der Rückseite des Antriebs 2 und über dem Pumpenrotor 3 minimieren. Sind die Magnete 33 des Pumpenrotors in gleicher Richtung wie die Antriebs- magnete 7 angeordnet, kann auch über ihnen eine Weicheisen¬ scheibe oder -ring zum magnetischen Rückschluß angeordnet sein.

Wie in Figur 2b und 2c dargestellt ist, kann der Pumpenro- tor 3 aber auch mit freigestellten Flügeln 51 ausgeführt sein, in die Magnete 50 mit Magnetisierung quer zur Achse eingearbeitet sind.

Der Pumpenrotor 3 ist im Einlauf magnetisch gelagert. Dazu ist in seiner Pumpenrotorachse 61 oder deren Rotorspitze 49 ein Permanentmagnet 34 untergebracht, dem um den Einlauf 11 eine ringförmige Magnetanordnung 35 im wesentlichen gleich¬ sinnig gepolt gegenübersteht. Wie in Figur l dargestellt, wird dieser Magnet 35 vorzugsweise als reiner Permanent- Magnet ausgeführt. Wie in Figur 4 und Figur 9 gezeigt ist, können aber zur Verbesserung der Stabilisierung auch zu¬ sätzlich, elektromagnetische Spulen 42 mit Eisenjochen 43 vorgesehen sein. Die Magnete 35 sind bevorzugt in der Wand 62 des Pumpeneinlaufs 11 angeordnet, um den Einlauf durch den ringförmigen Strömkanal 63 nicht zu behindern.

Das Lager an der Rückwand 20 des Pumpenkopfes kann als Spitzenlager ausgeführt sein. (Figl) . Um die Reibung und damit die entstehende Wärme und Blutzerstörung an der La¬ gerspitze 36 in der Lagerschale 37 zu senken, kann darüber hinaus eine teilweise oder vollständige magnetische Lage¬ rung 48 vorgesehen sein. Figur 5 zeigt eine Ausführungsmög- lichkeit dieser magnetischen Lagerung, die einen Permanent¬ magneten 39 in der hinteren Rotorspitze aufweist und in der Lagerschale elektromagnetische Spulen 46 aufweist und zu- sätzlich einen Permanentmagnet 47 aufweisen kann. Die Rück¬ meldung der Magnetposition kann dabei entweder aus der Im¬ pedanz der Spulen 46 oder durch Positionssensoren ermittelt werden.

wie Fig. 10 zeigt, kann das untere Rotorlager auch mit einem flachen Lagersitz 52 ausgeführt sein, in dem die La¬ gerspitze 36 der Rotor-Rückseite innerhalb eines gewissen Bereiches ohne mechanische Einschränkung transversale Bewe¬ gungen ausführen kann, um eine Selbstreinigung des Lager- sitzes von Blutbestandteilen zu ermöglichen, wobei ein ebe¬ ner Bereich von typischerweise 0,5 bis 3mm Durchmesser vor¬ gesehen ist. Der Lagersitz 52 kann dabei vorzugsweise aus Keramik oder hochverdichtetem Kunststoff ausgeführt sein.

wie Fig. 7 in Seitenansicht und Fig. 8 in Aufsicht der

Rotor-Rückseite zeigen, können auf der Rückseite des Pum¬ penrotors 3 Flügel 27 angebracht sein, deren Formgebung ein kontrolliertes Abheben des Rotors von der Pumpenrückwand 20 und deren Mittelstück erleichert. Die anströmende Flüssig- keit 29, die an den Flügeln 27 auftrifft, erzeugt aufgrund der Drehung 28 des Pumpenrotors 3 an der flach geneigten Anstromseite 30 einen Staudruck, während an der steil ge¬ stellten Rückseite 31 der Flügel kein entsprechender Gegen¬ druck aufgebaut wird. Dadurch wird ein Auflaufen des Ro- tors auf einer Flüssigkeitsschicht kontrollierter Dicke

(abhängig von der Drehzahl, dem Gegendruck, der Viskosität

der Flüssigkeit und dem Abstand der Flügel 27 von der Rück¬ wand 20 des Pumpenkopfes 1) erleichtert und die von den Ma¬ gnetlagern zu übernehmende Kraft minimiert. Dieser Aus¬ gleich der unterschiedlichen Drücke auf der Rotorunterseite und Oberseite kann darüber hinaus durch Ausnehmungen 18 im Pumpenrotor beziehungsweise durch Gestaltung des Rotors in freitragenden Flügeln erfolgen.

Weiters kann zum Ausgleich der Kräfte am Umfang des Rotors, die bei einem Auslaß exzentrisch wirken, entweder eine as- symetrische Gestaltung des Permanentmagnet 47 (Fig.5) oder, ein zweigeteilter Auslaß vorhanden sein.

Um eine Mehrfachverwendung des Antriebs bei nur einmal zu verwendenden Pumpenköpfen beziehungsweise einen Austausch des Pumpenkopfs zu ermöglichen, können Pumpenkopf und An¬ trieb voneinander trennbar ausgeführt sein, wie in Fig.l dargestellt. Für die Verwendung mit zellhältigen Flüssig¬ keiten wie beispielsweise Blut und anderen gegen innere Reibung empfindliche Flüssigkeiten ist der Pumpenkopf so auszulegen, daß Zonen höherer Scherkräfte weitestgehend vermieden werden.

Schließlich kann, wie in Fig. 6 dargestellt, die Pumpe mit zwei Pumpenköpfen 1 ausgestattet sein, um eine Unterstüt¬ zung sowohl der linken wie auch der rechten Herzkammer mit einem System zu ermöglichen. Zur Anpassung an die unter¬ schiedlichen benötigten Förderleistungen der beiden Herz¬ kammern können dann die Pumpenköpfe und Rotoren in unter- schiedlichem Durchmesser und/oder mit unterschiedlicher Ro¬ torgestaltung ausgeführt sein.

Zur Vergrößerung des hydrodynamisch wirksamen Spalts zwi¬ schen Rotor und Gehäuse und zur Erhöhung des Wirkungsgrades können im Einstrombereich der Pumpe Leitwerke 5 , 58 ange¬ ordnet sein, wie in den Fig. 11 bis 14 dargestellt. Diese

Leitwerke sind vorzugsweise, wie in Abbildung 11 in seitli¬ cher Ansicht und in Abbildung 12 in Aufsicht gezeigt, an der Innenseite der Wand 62 des Pumpeneinlaufs 11 ange¬ bracht, wobei zur Verkürzung des magnetisch wirksamen Luft¬ spaltes der Magnet 35 bis in die Leitwerke vorgezogen sein kann oder Eisenjoche 55 zur Weiterleitung des magnetischen Feldes in den Flügel vorgesehen sein können. Diese Leitwer¬ ke 54 können dabei zur Verbesserung der hydrodynamischen Eigenschaften auch schräggestellt oder gekrümmt sein.

Darüber hinaus ist in Fig. 11 dargestellt, daß der Antrieb auch nur mit einer einzigen oberen Rotorscheibe 8 ausge¬ führt sein kann, wobei in diesem Fall die magnetische Rück¬ führung an der Motorhinterseite über ein ringförmiges Ma¬ gnetjoch 53 erfolgt, das die Eisenkerne 45 der Motorspulen 14-16 (siehe auch Fig.2a bis 3) miteinander verbindet.

Ferner können, wie in Fig.11 dargestellt, die Magnete 34,35 anstelle einer geraden achsparallelen Wand eine schrägge- stellte oder fassonierte Wand aufweisen, um bei einem Abhe¬ ben des Rotors eine kontrollierte Veränderung der Luft¬ spaltbreite und damit der magnetisch erzeugten Rückstell¬ kraft zu erreichen. Bei fassonierter Wand kann der Magnet 34 zB. kuppeiförmig sein (strichliert in Fig.11 angedeu- tet) .

Anstelle stillstehender Leitwerke 54 am Pumpengehäuse kann auch eine Anordung von Leitwerken 58 am Pumpenrotor 3 selbst vorgesehen sein, wie in den Fig. 13 und 14 darge- stellt ist, wobei auch in diesem Fall zur Verringerung des magnetisch wirksamen Luftspalts eine Ausdehnung des Magnets 34 in diese Leitwerke 58 oder Eisenjoche 55 vorgesehen sein können.

im Falle einer metallischen Rückwand 20 der Pumpe, die ja gleichzeitig die Deckwand des Antriebs darstellt, entstehen

durch das bewegte magnetische Feld zwischen Antriebs- Rotorscheibe 8 und Permanentmagneten 33 des Pumpenrotors Wirbelströme. Zur Verringerung dieser Wirbelströme kann eine Erhöhung des elektrischen Widerstandes der Rückwand 20 durch Vertiefungen 59,60 erreicht werden, die in Fig.15 und 16 dargestellt sind. Diese Vertiefungen können in kreisför¬ miger Anordung 59 und/oder in radialer Anordnung 60 ausge¬ führt sein, wobei bei der Zahl und Formgebung auf die me¬ chanische Festigkeit der Pumpe und des Antriebs Rücksicht genommen werden muß. Sind Rückwand der Pumpe 20 und Deck¬ wand des Antriebs getrennt ausgeführt, um eine leichtere Trennung von Pumpe und Antrieb zu ermöglichen, dann können die Vertiefungen in der Deckwand des Antriebs auch als Schlitze ausgeführt sein.

Wie in Fig. 17 gezeigt ist, können die Pumpenrotorflügel auch mit einer Tragfläche 57 in der Nähe des Pumpenbodens 20 ausgestattet sein, um eine aufgrund der Rotation hydro¬ dynamisch bedingte Verringerung der Anpreßkraft im Lager oder ein Abheben des Rotors zu ermöglichen. Es können auch Tragflächen 67 an der anderen Seite des Pumpenrotors ange¬ ordnet werden.

In Fig. 18 ist schließlich dargestellt, daß zur Erzielung einer asymmetrischen Strömung in Bodennähe und damit einer Erhöhung der Auswaschung in Achsnähe die Flügel des Rotors unterschiedlich (asymmetrisch) ausgeführt sein können, wo¬ bei eine unterschiedliche Höhe des Flügels, aber auch eine unterschiedliche Neigung der Flügel vorgesehen sein kann, siehe die unterschiedliche Form der Flächen 68.