ES2334633T3 - Bomba sanguinea rotatoria. - Google Patents
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Abstract
Una bomba sanguínea centrífuga rotatoria que comprende: un alojamiento de bomba (10); un rotor (32) dentro de dicho alojamiento y que comprende un impulsor (36); al menos un rodamiento de empuje hidrodinámico axial definido por un intersticio (88) entre el impulsor (36) y el alojamiento (10); al menos un rodamiento radial hidrodinámico definido por un intersticio (96) entre el impulsor (36) y una extensión hacia adentro (92) del alojamiento para proveer soporte radial del impulsor; comprendiendo el impulsor (36) (i) una pluralidad de cuchillas espaciadas (106, 108, 110, 112) teniendo cada uno sobre una cara que define el rodamiento de empuje hidrodinámico axial, una superficie afilada (132, 134, 136, 138) sobre el extremo de cada cuchilla que es de máxima profundidad en el borde de guía de la cuchilla (106, 108, 110, 112) y disminuye gradualmente en profundidad, y (ii) paredes extremas (140) en la periferia de las superficies afiladas (132, 134, 136, 138); donde las superficies afiladas (132, 134, 136, 138) y las paredes extremas (140) están adaptadas para canalizar la sangre hacia adentro y a través del rodamiento de empuje hidrodinámico axial.
Description
Bomba sanguínea rotatoria.
La invención se relaciona en general con el
campo de las bombas sanguíneas. Más específicamente la invención es
pertinente al diseño de bombas rotatorias adecuadas para la
implantación en humanos.
Los dispositivos de asistencia ventricular
("VAD"), con base en bombas sanguíneas rotatorias sin sellos,
no tienen ejes de transmisión para la transmisión del torque. La
transmisión del torque puede ser lograda fácilmente mediante el uso
de acoplamientos magnéticos o electromagnéticos, pero el soporte del
impulsor plantea retos debido a las propiedades únicas de la
sangre. La sangre puede ser utilizada para el soporte hidrodinámico
y la lubricación de las superficies en las bombas rotatorias sin
sellos. Pero el uso de la sangre para la lubricación plantea muchos
retos que no se encuentran con los lubricantes convencionales tales
como aceite, grafito, etc. La sangre está compuesta de elementos
celulares que pueden ser afectados adversamente o destruidos por
fuerzas mecánicas y calor. Además, la sangre transporta moléculas
grandes, tales como proteínas, enzimas y precursores de la
coagulación que pueden ser deteriorados, desnaturalizados o
activados como resultado del calor, el rozamiento, las superficies
de los materiales o los espacios
en los rodamientos encontrados en las bombas sanguíneas rotatorias. También, la sangre puede formar coágulos.
en los rodamientos encontrados en las bombas sanguíneas rotatorias. También, la sangre puede formar coágulos.
Así, el uso de la sangre para el soporte
hidrodinámico y la lubricación de la superficie imponen un rango
muy estrecho de condiciones de operación. Para evitar el daño a las
células, solo pueden producirse niveles de rozamiento muy bajos.
Para evitar la desnaturalización de las proteínas, el calor local no
debe exceder los 45°C. Para evitar la formación de coágulos, las
superficies deben ser hechas de materiales compatibles con la
sangre y debe asegurarse un intercambio rápido de la sangre dentro
de los espacios estrechos.
WO-A-94-9274
y WO-A-99-12587
describen bombas sanguíneas rotatorias centrífugas sin ejes.
De acuerdo con lo anterior, es un objeto de la
presente invención proveer una bomba sanguínea rotatoria como se
define en la reivindicación 1 y posiblemente utilizando rodamientos
hidrodinámicos, rodamientos magnéticos, rodamientos híbridos
hidrodinámicos/magnéticos o combinaciones de los mismos. Otros
objetivos y ventajas serán evidentes a medida que avance la
descripción.
La presente invención proporciona una bomba
sanguínea centrífuga rotatoria son ejes de acuerdo con las
reivindicaciones 1 y 6.
De acuerdo con las realizaciones ilustrativas de
la presente invención, una bomba rotatoria sanguínea incluye un
alojamiento para bomba y un rotor que comprende un impulsor dentro
del alojamiento.
El rotor puede estar suspendido dentro del
alojamiento mediante fuerzas magnéticas e hidrodinámicas o una
combinación de fuerzas magnéticas e hidrodinámicas de manera que
bajo condiciones normales no hay o hay muy poco contacto de
frotamiento entre el alojamiento y el rotor. Con ese fin, la bomba
puede estar provista con rodamientos hidrodinámicos, rodamientos
magnéticos rodamientos híbridos hidrodinámicos/magnéticos y
combinaciones de estos tipos de rodamientos.
Se describe una bomba sanguínea rotatoria como
se define en la reivindicación 1 que tiene un alojamiento y un
rotor dentro del alojamiento.
Una porción de una cara del alojamiento y una
porción de una cara del impulsor pueden tener superficies
conformadas de manera complementaria y ser separados por un
intersticio con suficiente espacio libre de manera que no se provea
soporte hidrodinámico radial pequeño o ninguno.
En otras alternativas, el rodamiento magnético
radial en el área de la bomba es eliminado. En algunas de estas
alternativas, una bomba sanguínea rotatoria tiene un alojamiento de
bomba y un rotor dentro del alojamiento. El rotor incluye un
impulsor y un eje. Un rodamiento de empuje hidrodinámico se define
por un espacio entre el impulsor y el alojamiento. Un rodamiento
radial hidrodinámico en el impulsor está definido por un intersticio
entre el impulsor y una extensión hacia adentro del
alojamiento.
Un rodamiento de empuje hidrodinámico es
definido por un intersticio entre el impulsor y el alojamiento.
En ciertas realizaciones, el espacio libre del
rodamiento radial magnético es reducido de manera que el rodamiento
proporciona soporte hidrodinámico adicional. En otras alternativas,
la bomba rotatoria incluye más de un rodamiento radial magnético
comprendiendo cada uno o más magnetos transportados por el impulsor
y uno o más magnetos trasportados por una extensión hacia el
interior del alojamiento.
En realizaciones preferidas de la presente
invención, los magnetos y los estatores del motor pueden ser
compensados uno con respecto al otro, por ejemplo axialmente,
radialmente, o ambos para proveer fuerzas para sostener el rotor y
sus partes en relación apropiada con el alojamiento, para amortiguar
o prevenir el movimiento excéntrico del rotor, o para precargar los
rodamientos para contrarrestar la presión hidrodinámica. En algunas
de estas realizaciones preferidas, los magnetos o los estatores del
motor en una parte de la bomba son compensados de tal manera que
proporcionan fuerzas opuestas a los magnetos o a los estatores del
motor compensando en otra parte de la bomba.
Las realizaciones de la presente invención
incorporan nuevos descubrimientos relacionados con formas no
intuitivas para soportar el rotor de una bomba sanguínea. Un
descubrimiento especialmente significativo se relaciona con las
mejoras en los cojinetes de empuje. Se ha encontrado que precargando
los cojinetes de empuje hidrodinámicos balanceando magnetos o
estatores del motor con aproximadamente 2.2 a 3.3N (½ a ¾ lb) de
fuerza, empleando una superficie de rodamiento grande, y
proporcionando un flujo alto a través del rodamiento se logran
beneficios sustanciales. Con estas mejoras, el cojinete de empuje
hidrodinámico proporciona una cantidad inesperada de fuerzas axial
y restauradora del momento para soportar el rotor en la dirección
axial y para prevenir la inclinación y el movimiento excéntrico del
rotor. La cantidad de soporte y estabilidad es tan sustancial que
es posible eliminar los rodamientos magnéticos hacia adelante en el
área de la entrada de la bomba, y el eje, vástago, cabilla y cubo
de la bomba mostrados en la patente de los Estados Unidos No.
5,840,070. Así el diseño de la bomba puede ser simplificado, pueden
reducirse los costos de manufactura, y las áreas potencialmente
estancables de la bomba pueden ser eliminadas.
A través de la presente invención, se
proporcionan también mejoras y beneficios sustanciales en los
cojinetes radiales o lisos en el área del impulsor.
En efecto, el soporte y restauración de las
fuerzas estabilizantes proporcionado por la presente invención es
tan sustancial que se considera posible ajustar esta fuerzas para
proveer un rotor con movimiento que tiene una cantidad controlada
de excentricidad radialmente, axialmente o ambas. Si el movimiento
del rotor no es perfectamente circular, pueden alcanzarse
incrementos adicionales en el intercambio de sangre en los
rodamientos. Una explicación más detallada de la invención se
proporciona en la siguiente descripción y reivindicaciones y se
ilustra en los dibujos acompañantes.
La Figura 1 es una perspectiva frontal izquierda
de una disposición ilustrativa de la bomba sanguínea de la presente
invención;
la Figura 2 es una representación simplificada,
fragmentaria, de un corazón humano, que representa la bomba
implantada dentro del ventrículo izquierdo del corazón;
la Figura 3 es una vista longitudinal,
transversal de una representación esquemática, simplificada de una
disposición ilustrativa de la bomba;
la Figura 3A es una vista agrandada de la
porción encerrada en un círculo 3Ade la Figura 3;
la Figura 4 es una vista del extremo transversal
de la bomba de la Figura 3 con el extremo del alojamiento retirado
para claridad;
la Figura 5 es una vista en perspectiva,
parcialmente cortada por claridad, de la bomba sanguínea de la
Figura 3;
la Figura 5A es una vista en perspectiva de una
porción de la Figura 5, mostrando el estator de motor con
ranuras;
la Figura 5B es una vista en perspectiva,
similar a la Figura 5A pero mostrando un estator de motor sin
ranuras;
la Figura 6 es otra vista en perspectiva,
cortada parcialmente para claridad, de la bomba sanguínea de la
Figura 3;
la Figura 7 es una vista longitudinal,
transversal de otra disposición de la bomba;
la Figura 7A es una vista agrandada de la
porción 7A en un círculo de la Figura 7.
la Figura 8 es una vista transversal
longitudinal de otra disposición de la bomba;
la Figura 8A es una vista agrandada de la
porción 8A en círculo de la Figura 8;
la Figura 9 es una vista longitudinal,
transversal de otra disposición de la bomba;
la Figura 9A es una vista agrandada de la
porción 9A en círculo de la Figura 9;
la Figura 10 es una vista longitudinal,
transversal de otra realización de la bomba;
la Figura 10A es una vista agrandada de la
porción 10A en círculo de la Figura 10;
la Figura 11 es una vista longitudinal,
transversal de otra realización de la bomba;
la Figura 11A es una vista agrandada de la
porción 11A en círculo de la Figura 11;
la Figura 12 es una vista longitudinal,
transversal de otra realización de la bomba;
la Figura 12A es una vista agrandada de la
porción 12A en círculo de la Figura 12;
la Figura 13 es una vista longitudinal,
transversal de otra disposición de la bomba;
la Figura 13A es una vista agrandada de la
porción 13A en círculo de la Figura 13;
la Figura 14 es una vista frontal, en
perspectiva de un rotor que tiene un eje y un impulsor;
la Figura 15 es una vista del extremo de un
rotor que tiene un eje y un impulsor; y
la Figura 16 es una vista agrandada fragmentaria
del extremo final del impulsor.
Algunas características de la reivindicación 1
se ven solamente en las Figuras 14-16.
\vskip1.000000\baselineskip
Las realizaciones ilustrativas de esta invención
representan actualmente mejoras y avances preferidos sobre los
dispositivos descritos y reivindicados en la patente de los Estados
Unidos No. 5,840,070 concedida el 24 de noviembre de 1998. Ciertas
porciones de la divulgación de la US 5,840,070 serán repetidas más
abajo con el fin de ayudar en el entendimiento de la descripción de
las presentes realizaciones de la presente invención.
Con referencia a la Figura 1 de los dibujos, una
bomba sanguínea rotatoria 10 incluye un alojamiento que tiene un
tubo de entrada elongado 12 y un armazón o voluta del impulsor 14.
Un tubo de descarga 16 se extiende a través del alojamiento para
comunicarse con el interior del armazón del impulsor 14. El tubo de
descarga 16 tiene una orientación tangencial.
Una disposición actualmente preferida para la
colocación anatómica de la bomba 10 se muestra en la Figura 2. La
representación simplificada de un corazón 18 incluye un ventrículo
izquierdo 20 y una aorta 22. El tubo de entrada 12 sirve como
cánula de flujo entrante y está colocado en el ápice del ventrículo
izquierdo 20. Un injerto vascular arterial 24 se conecta a un
extremo del tubo de descarga 16 y en el otro extremo de la aorta 22
a través de una anastomosis lateral. La bomba 10 es conectada por
medio de un cable aislado 26 a un controlador 28 y a una fuente de
alimentación 30. Se contempla que el controlador 28 y la fuente de
alimentación 30 pueden ser usados externamente o, alternativamente,
pueden ser impactados. En vez de usar alambres, podrían usarse un
controlador y transmisores de potencia transcutáneos.
Con referencia a las Figuras 3, 3A, 4, 5 y 6, el
rotor de la bomba 32 incluye un eje o vástago cilíndrico, elongado
34 unido al impulsor 36. El rotor 32 está montado para rotación
alrededor de un eje longitudinal que se extiende a través del eje
34 y el impulsor 36. Esta disposición incluye un rodamiento
magnético hacia adelante 38. El rodamiento magnético hacia adelante
38 incluye una pluralidad de anillos de magnetos permanentemente
polarizados axialmente 40 soportados sobre el tubo de entrada 12 del
alojamiento y una pluralidad de anillos de magnetos permanentes 42
polarizados axialmente, en forma de disco, soportados sobre el eje
34 del rotor 32.
En la realización de las Figuras
3-6, se localiza un primer estator de motor 44 que
comprende alambres conductores o serpentinos de motor 46 en la
parte posterior del armazón 14. Un anillo de chapa posterior 48 está
localizado por detrás de los serpentinos 46. El primer estator de
motor 44 y la chapa posterior 48 están fijados entre la pared
exterior del alojamiento 50 y la pared interior del alojamiento
52.
Un segundo estator de motor 54 que comprende
serpentinos 56 está localizado en la parte delantera del armazón14.
Los serpentinos 56 están fijados a la pared interior del alojamiento
52 del armazón impulsor 14 y un anillo de chapa posterior 58 está
posicionado hacia adelante de los serpentinos 56. Como se ilustra en
las Figuras 5, 5A y 6, la chapa posterior 48 y la chapa posterior
58 tienen dientes 60 que se extienden hacia los serpentinos del
estator a partir de la chapa del estator. Así los serpentinos 56 se
envuelven alrededor de los dientes 60 en las ranuras interpuestas
62 (véase Figura 5). En la disposición de la Figura 5B, se ilustra
un estator de motor sin ranuras. En esta disposición, los
serpentinos 46 se fijan a la chapa posterior 48 y no hay dientes
que se extienden hacia los serpentinos del estator.
Puede verse que los estatores de motor 44 y 54
están colocados en lados opuestos del armazón 14 de manera tal que
cada uno es adyacente a las caras polares de los magnetos del rotor
del motor 64. La chapa posterior 48 y la chapa posterior 58 sirven
para completar un circuito magnético. Los serpentinos 46 y 56 de los
estatores 44, 54 pueden estar en serie o cada estator 44, 54 puede
ser conmutado independientemente del otro. Hay diversas ventajas en
esta modalidad.
Primero, en tanto que las caras polares de los
magnetos del rotor del motor están centradas entre las caras de los
estatores del motor, la fuerza axial neta será relativamente baja.
En segundo lugar, la fuerza de restauración radial que resulta de
la fuerza atractiva de los magnetos del rotor del motor a los
estatores del motor será casi dos veces tan grande como la fuerza
de restauración con solamente un estator. El volumen y peso total
del motor será más pequeño que un diseño de estator individual.
Tercero, el diseño del estator doble es adaptado
para proveer redundancia del sistema en un modo de seguridad ante
fallos, puesto que cada estator puede hacerse operar
independientemente del otro en el caso de un fallo en el
sistema.
Cuarto, los rodamientos hidrodinámicos pueden
ser localizados sobre la superficie del impulsor para constreñir el
rodamiento axial y para proveer un soporte radial en caso de
movimiento excéntrico o choques sobre el dispositivo. Con
referencia a las Figuras 3 y 3A en particular, los rodamientos
hidrodinámicos en la forma de almohadillas elevadas 66, 68 y
superficies de contacto 70 y 72 se ilustran claramente. Tales
rodamientos hidrodinámicos están localizados asimétricamente
alrededor del impulsor como se ilustra en la Figura 5 en la cual se
muestran las almohadillas elevadas 66.
Las almohadillas elevadas pueden tener forma
rectangular o forma de cuña y están formadas preferiblemente a
partir de materiales endurecidos o resistentes al desgaste tales
como cerámica, recubrimientos de diamante o nitruro de titanio.
Alternativamente, las almohadillas elevadas pueden formarse a partir
de un material diferente que tenga un recubrimiento o inserto de
alúmina u otra cerámica.
Las almohadillas elevadas son portadas bien por
el impulsor o por la armazón, o una unión a la armazón. En la
disposición de las Figuras 3 y 3A, las almohadillas elevadas 66
están portadas por el impulsor y las almohadillas elevadas 68 están
portadas por un miembro en forma de copa 74 que está asegurado al
armazón del área de rodamiento de la bomba. El miembro en forma de
copa 74 se utiliza como refuerzo para la armazón la cual puede no
ser lo suficientemente estable estructuralmente para portar las
almohadillas elevadas por sí misma.
Los rodamientos hidrodinámicos están formados
por una almohadilla elevada espaciada desde una superficie de
contacto por el intersticio de sangre. Aunque en el resto puede
haber un contacto entre el impulsor y la armazón, una vez que
comienza la rotación cada rodamiento hidrodinámico está estructurado
de manera que durante el movimiento relativo entre la almohadilla
elevada y la superficie de contacto, la acción hidrodinámica de la
película de fluido produce una presión incrementada dentro del
intersticio de rodamiento lo cual fuerza que la almohadilla elevada
y la superficie de contacto se separen.
Dependiendo de la localización de los
rodamientos hidrodinámicos, pueden ayudar en el soporte axial,
soporte radial o soporte axial y radial. Por ejemplo, si los
rodamientos son perpendiculares al eje rotacional, ayudan
primariamente en el soporte axial pero si están en un ángulo con
respecto al eje rotacional, ayudan tanto en el soporte radial como
en el axial. En la disposición de las Figuras 3-6,
los rodamientos hidrodinámicos están posicionados por fuera del eje
de rotación, tal como se ilustra.
Con referencia a la Figura 4 se muestra un
impulsor 36 en el mismo que tiene un número de sectores de cuchillas
76, 78 y 80. Los sectores de cuchilla 76 y 78 están separados por
la ranura 82; los sectores de cuchilla 78 y 80 están separados por
la ranura 84; y los sectores de cuchilla 80 y 76 están separados por
la ranura 86. Utilizando los sectores de cuchilla 76, 78 y 80 que
son relativamente gruesos en la dirección axial, se forman caminos
de flujo de sangre en el impulsor, estrechos y profundos mediante
las ranuras 82, 84 y 86 entre los bordes adyacentes de los sectores
de cuchilla. Incrementando el espesor de los sectores de cuchilla y
estrechando la vía de paso de la sangre, la relación entre el área
de la superficie de trabajo de las cuchillas y el volumen del
camino de paso se incrementa. También la distancia promedio del
líquido en el camino de paso desde la superficie de trabajo de las
cuchillas se disminuye. Estos dos resultados benéficos permiten que
una bomba pequeña para sangre tenga menos cuchillas que puedan
producir un daño potencial a la sangre, a la vez que la bomba
pequeña mantiene una eficiencia aceptable. Otro beneficio del
impulsor grueso es la capacidad para utilizar piezas magnéticas 64
que se insertan de manera tal que permite que los estatores estén en
los lados opuestos del impulsor.
Otra disposición de la bomba sanguínea 10 se
muestra en las Figuras 7 y 7A. Esta disposición incluye rodamientos
magnéticos hacia adelante 38 que incluyen una pluralidad de
magnéticos 40 portados sobre el tubo de entrada 12 del alojamiento
y una pluralidad de magnetos 42 portados sobre el eje 34. Como se
muestra mejor en la Figura 7A, esta disposición incluye por lo
menos un rodamiento de empuje hidrodinámico definido por un
intersticio 88 entre el impulsor 36 y el alojamiento. Esta
disposición también incluye por lo menos un rodamiento radial
definido por un intersticio 90 entre el impulsor 36 y una extensión
hacia adentro del alojamiento en el área de rodamiento. El espacio
libre mínimo en el intersticio 88 es aproximadamente 0.127 - 0.038
mm (0.0005 - 0.0015 pulgadas) y en el intersticio 90 es
aproximadamente 0.154 - 0.508 mm (0.006 - 0.020 pulgadas).
El alojamiento incluye una superficie dura,
suave cerámica 92 en el área del impulsor 36 que se extiende hacia
adelante en el área del eje 34. La superficie cerámica 92 previene
el contacto entre la sangre y las partes metálicas montadas sobre
el alojamiento tales como, por ejemplo, magnetos, alambre de motor y
chapas posteriores y protege el alojamiento en caso de contacto
entre el rotor y el alojamiento. En ciertas disposiciones, puede
ser preferible hacer todo el alojamiento completo de cerámica o
hacer todas las superficies exteriores e interiores completas del
alojamiento en cerámica.
Otra disposición de la bomba sanguínea 10 se
muestra en las Figuras 8 y 8A. Esta disposición difiere de la
disposición de las Figuras 7 y 7A en que el intersticio 92 entre las
superficies de forma complementaria sobre una porción posterior de
la cara interna del alojamiento y una porción de la cara posterior
del impulsor 36 en el área de rodamiento tiene espacio libre
suficiente de manera que este intersticio no provee, bajo
condiciones de operación normales, soporte radial hidrodinámico. El
espacio libre mínimo en el intersticio 92 es al menos
aproximadamente 0.254 mm (0.010 pulgadas).
Otra disposición de la bomba sanguínea 10 se
muestra en las Figuras 9 y 9A. En esta disposición, el eje 34 del
rotor 32 es acortado y no hay rodamientos radiales hacia adelante o
magnetos relacionados. En esta disposición, un rodamiento de empuje
hidrodinámico está definido por un intersticio 88 entre el impulsor
y el alojamiento. Un rodamiento hidrodinámico, radial está definido
por un intersticio 96 entre el impulsor 36 y una extensión hacia
adentro del alojamiento en el área de rodamiento. Los espacios
libres mínimos en el intersticio 88 y en el intersticio 96 son
aproximadamente 0.0127 a 0.0381 mm (0.0005 - 0.0015 pulgadas).
Otra realización de la bomba sanguínea 10 se
muestra en las Figuras 10 y 10A. En esta realización, el eje del
rotor ha sido eliminado. Por lo tanto, el rotor que comprende el
impulsor 36 es un anillo. Tal como en la realización de las Figuras
9 y 9A, un rodamiento de empuje hidrodinámico está definido por un
intersticio 88 entre el impulsor y el alojamiento y un rodamiento
radial hidrodinámico está definido por un intersticio 96 entre el
impulsor 36 y una extensión hacia adentro del alojamiento en el área
de rodamiento. Los espacios libres mínimos en los intersticios 88 y
96 son aproximadamente 0.0127 a 0.0381 mm (0.0005 - 0.0015
pulgadas).
Otra realización de la bomba 10 se muestra en
las Figuras 11 y 11A. En esta realización, el rotor no tiene eje y
el rotor comprende un impulsor en forma de anillo 36. Un rodamiento
radial magnético comprende uno o más magnetos 98 portados sobre el
impulsor 36 y uno o más magnetos 100 portados sobre una extensión
hacia el interior 102 del alojamiento en el área de rodamiento. En
la Figura 11, el rodamiento radial magnético y los magnetos 98 y
los magnetos 100 se muestran adyacentes al extremo posterior del
impulsor 36. Este rodamiento magnético podría, desde luego, ser
colocado en el centro del impulsor, adyacente al extremo delantero
del impulsor o en cualquier otro lugar en tanto el soporte radial
para el rotor esté provisto. El intersticio 104 entre el impulsor 36
y la extensión hacia adentro 102 del alojamiento tiene un espacio
libre mínimo de 0.0762 mm (0.003 pulgadas) y un espacio libre
preferido de 0.1524 a 0.508 mm (0.0060 - 0.020 pulgadas). Un
rodamiento de empuje hidrodinámico está definido por el intersticio
88 por un espacio libre de 0.0127 a 0.0381 mm
(0.0005-0.0015 pulgadas).
Una alternativa contemplada actualmente a la
realización mostrada en las Figuras 11 y 11A tiene un intersticio
con un espacio libre de 0.0508 a 0.2032 mm (0.002 - 0.008 pulgadas)
entre el impulsor 36 y la extensión hacia adentro 102 del
alojamiento en la localización del intersticio 104. Con este espacio
libre, el intersticio definiría un rodamiento radial magnético en
el área de rodamiento.
Otra alternativa actualmente contemplada a la
realización mostrada en las Figuras 11 y 11A se muestra en las
Figuras 12 y 12A. En esta alternativa, el rodamiento hidrodinámico
definido por el intersticio 88 es adyacente al lado frontal (esto
es, la dirección de la bomba de entrada) del impulsor 36. Se cree
que la colocación del rodamiento hidrodinámico en esta posición
hacia adelante podría ser beneficiosa en las otras realizaciones
aquí mostradas.
Otra realización de la bomba sanguínea 10 se
muestra en las Figuras 13 y 13A. Esta realización no tiene eje y
hay dos rodamientos radiales magnéticos que comprenden dos juegos de
magnetos 98 portados sobre el impulsor 36 y dos juegos de magnetos
100 portados sobre una extensión hacia adentro del alojamiento en el
área de rodamiento. El intersticio 104 entre el impulsor 36 y la
extensión hacia adentro 102 del alojamiento tiene un espacio libre
mínimo de 0.0762 mm (0.003 pulgadas). Un rodamiento de empuje
hidrodinámico está definido por un intersticio 88 con un espacio
libre de 0.0127 a 0.0381 mm (0.0005 - 0.0015 pulgadas).
Debe entenderse que los espacios libres para los
intersticios definidos en esta solicitud son espacios libres
aproximados anticipados durante la operación normal de las bombas de
la presente invención y por lo tanto representan el espesor mínimo
de película. Cuando una bomba no está funcionando, está arrancando,
y otras condiciones anormales, el espacio libre en los intersticios
serán diferentes. Cuando los magnetos o estatores del motor se
balancean para proveer una fuerza de precarga sobre un rodamiento,
puede haber espacio libre cero entre las partes del rotor y el
alojamiento cuando la bomba no está en funcionamiento.
Las Figuras 14, 15 y 16 proporcionan detalles de
realizaciones preferidas del rotor 32, incluyendo el eje 34 y el
impulsor 36 con el fin de mostrar características que son
incorporadas para asegurar un movimiento efectivo de la sangre. En
esta realización particular, el impulsor 36 tiene cuatro sectores de
cuchilla 106, 108, 110 y 112. Los sectores de cuchilla 106, 108,
110 y 112 están separados por ranuras 114, 116, 118 y 120. Como se
muestra mejor en la Figura 15, el eje 34 incluye pasos de flujo 122,
124, 126 y 128. Además, se proporciona un canal para conducción de
fluido 130 en el eje 34. Las ranuras 122, 124, 126, 128 y el canal
130 están diseñados con el fin de evitar que la sangre se estanque
y coagule en áreas cercanas y alrededor del eje 34. En las
realizaciones sin eje, estas características no estarían presentes y
habría un agujero circular recto a través del centro del
impulsor.
El impulsor 36 incluye, sobre las caras de sus
cuchillas que definen el rodamiento de empuje hidrodinámico,
superficies afiladas 132, 134, 136 y 138 en el extremo de cada
cuchilla 106, 108, 110 y 112. Las superficies afiladas 132, 134,
136 y 138 son de máxima profundidad en los bordes delanteros de las
cuchillas y gradualmente disminuyen en profundidad. Estas
superficies afiladas 132, 134, 136 y 138 están diseñadas para
asegurar que la sangre se mueve a través del intersticio 88 hacia
adentro y alimenta el rodamiento de empuje hidrodinámico creado en
este intersticio 88. En la periferia de las superficies afiladas
132, 134, 136 y 138, el impulsor 36 está provisto de coronas o
paredes extremas 140 para canalizar la sangre dentro de y a través
de los rodamientos de empuje hidrodinámicos.
Se han descrito diversas combinaciones
específicas de rodamientos hidrodinámicos, magnéticos e híbridos
hidrodinámicos/magnéticos. Se contempla que otras combinaciones
serian útiles y deberían ser consideradas dentro del alcance de la
invención.
Aunque se han mostrado y descrito realizaciones
ilustrativas de la invención, debe entenderse que diversas
modificaciones y sustituciones pueden hacerse por aquellos expertos
en la técnica sin apartarse del alcance de las
reivindicaciones.
Claims (4)
1. Una bomba sanguínea centrífuga rotatoria que
comprende:
un alojamiento de bomba (10);
un rotor (32) dentro de dicho alojamiento y que
comprende un impulsor (36);
al menos un rodamiento de empuje hidrodinámico
axial definido por un intersticio (88) entre el impulsor (36) y el
alojamiento (10);
al menos un rodamiento radial hidrodinámico
definido por un intersticio (96) entre el impulsor (36) y una
extensión hacia adentro (92) del alojamiento para proveer soporte
radial del impulsor;
comprendiendo el impulsor (36) (i) una
pluralidad de cuchillas espaciadas (106, 108, 110, 112) teniendo
cada uno sobre una cara que define el rodamiento de empuje
hidrodinámico axial, una superficie afilada (132, 134, 136, 138)
sobre el extremo de cada cuchilla que es de máxima profundidad en el
borde de guía de la cuchilla (106, 108, 110, 112) y disminuye
gradualmente en profundidad, y (ii) paredes extremas (140) en la
periferia de las superficies afiladas (132, 134, 136, 138);
donde las superficies afiladas (132, 134, 136,
138) y las paredes extremas (140) están adaptadas para canalizar la
sangre hacia adentro y a través del rodamiento de empuje
hidrodinámico axial.
2. La bomba sanguínea centrífuga rotatoria de la
reivindicación 1 donde el intersticio 88 que define dicho rodamiento
de empuje hidrodinámico tiene un espacio libre mínimo de
aproximadamente 0.013-0.038 mm
(0.0005-0.0015 pulgadas).
3. La bomba sanguínea centrífuga rotatoria de la
reivindicación 1 donde el intersticio 96 que define el rodamiento
radial hidrodinámico tiene un espacio libre mínimo de
aproximadamente 0.013-0.038 mm
(0.0005-0.0015 pulgadas).
4. La bomba sanguínea centrífuga rotatoria de la
reivindicación 1, que comprende adicionalmente uno o más magnetos
(98) y uno o más estatores de motor (100) que son balanceados uno
con respecto al otro.
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