DE102023103518A1 - Cardiac catheter pump - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Herzkatheterpumpe umfassend eine vorzugsweise flexible Kanüle (1), die an ihrem distalen Ende einen Einlaßbereich (2) aufweist und an ihrem proximalen Ende ein Pumpengehäuse (3) mit einem Impeller (4) und einem Auslaßbereich (5) aufweist, insbesondere wobei durch Rotation des Impellers (4) Blut vom Einlaßbereich (2) zum Auslaßbereich (4) förderbar ist, und einen mit dem Pumpengehäuse (3) verbundenen Antrieb (6), mit dem der Impeller (4) im Pumpengehäuse (3) in Rotation versetzbar ist, wobei der Antrieb (6) eine Hintereinanderanordnung von mehreren Antriebseinheiten (6a, 6b, 6c, 6d) umfasst, die flexibel miteinander verbunden sind.The invention relates to a cardiac catheter pump comprising a preferably flexible cannula (1) which has an inlet region (2) at its distal end and a pump housing (3) with an impeller (4) and an outlet region (5) at its proximal end, in particular wherein blood can be conveyed from the inlet region (2) to the outlet region (4) by rotation of the impeller (4), and a drive (6) connected to the pump housing (3) with which the impeller (4) can be set in rotation in the pump housing (3), wherein the drive (6) comprises a series arrangement of several drive units (6a, 6b, 6c, 6d) which are flexibly connected to one another.
Description
Die Erfindung betrifft eine Herzkatheterpumpe umfassend eine Kanüle, vorzugsweise ein flexible Kanüle, die an ihrem distalen Ende einen Einlaßbereich aufweist und an ihrem proximalen Ende ein Pumpengehäuse mit einem Impeller und einem Auslaßbereich aufweist, insbesondere wobei durch Rotation des Impellers Blut vom Einlaßbereich zum Auslaßbereich förderbar ist, und einen mit dem Pumpengehäuse verbundenen Antrieb, mit dem der Impeller im Pumpengehäuse in Rotation versetzbar ist.The invention relates to a cardiac catheter pump comprising a cannula, preferably a flexible cannula, which has an inlet region at its distal end and a pump housing with an impeller and an outlet region at its proximal end, in particular wherein blood can be conveyed from the inlet region to the outlet region by rotation of the impeller, and a drive connected to the pump housing, with which the impeller can be set in rotation in the pump housing.
Die Orts- bzw. Richtungsangaben, wie z.B. „distal“ (Einlass) oder „proximal“ (Auslass) sind dabei aus der Sicht eines behandelnden Arztes angegeben.The location or direction information, such as “distal” (inlet) or “proximal” (outlet), are given from the perspective of a treating physician.
Solche Herzkatheterpumpen sind im Stand der Technik allgemein bekannt, z.B. aus der Publikation
Diese Art von Pumpen werden eingesetzt um Blut im Herzen anzusaugen und in die Aorta zu fördern und so das Herz zu unterstützen. Um die Herzkatheterpumpe in eine entsprechende Position zu bringen, muss sie eine ausreichende Biegsamkeit aufweisen, um den Aortenbogen passieren zu können. Diese geforderte Biegsamkeit begrenzt daher die maximal mögliche rigide Länge von Pumpengehäuse und Antrieb, wobei weiterhin die Länge des Antriebs dessen Antriebsleistung beeinflusst. Unter rigider Länge wird dabei die Länge der Herzkatheterpumpe verstanden über welche die Herzkatheterpumpe nicht gekrümmt / gebogen werden kann.This type of pump is used to suck blood from the heart and pump it into the aorta, thereby supporting the heart. In order to position the cardiac catheter pump correctly, it must be sufficiently flexible to be able to pass through the aortic arch. This required flexibility therefore limits the maximum possible rigid length of the pump housing and drive, with the length of the drive also influencing its drive power. Rigid length is understood to be the length of the cardiac catheter pump over which the cardiac catheter pump cannot be bent.
Daher begrenzen sich gegenseitig die Parameter von Antriebsleistung und rigider Länge.Therefore, the parameters of drive power and rigid length limit each other.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Herzkatheterpumpe zur Verfügung zu stellen, die eine erhöhte Biegsamkeit bei gleichzeitig hoher Leistung des Antriebs zur Verfügung stellt. Vorzugsweise ist es auch eine Aufgabe eine Herzkatheterpumpe zu schaffen, die aufgrund erhöhter Biegsamkeit über alternative Zugangswege bis zum Herzen vorgeschoben werden kann.Against this background, it is an object of the invention to provide an improved cardiac catheter pump that offers increased flexibility while at the same time providing high drive performance. Preferably, it is also an object to create a cardiac catheter pump that can be advanced to the heart via alternative access routes due to increased flexibility.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Antrieb eine Hintereinanderanordnung von mehreren Antriebseinheiten umfasst, die flexibel miteinander verbunden sind.This object is achieved according to the invention in that the drive comprises a series arrangement of several drive units which are flexibly connected to one another.
Die Erfindung nutzt dabei aus, dass sich die Antriebdrehmomente der einzelnen Antriebseinheiten zu einem Gesamtdrehmoment summieren, so dass alle Antriebseinheiten gemeinsam den Impeller antreiben.The invention takes advantage of the fact that the drive torques of the individual drive units add up to a total torque, so that all drive units together drive the impeller.
Es kann so eine hohe Antriebsleistung erschlossen werden, ohne dass sich die rigide Länge der Herzkatheterpumpe vergrößert, denn die flexible Verbindung der Antriebseinheiten untereinander ermöglicht es, die Herzkatheterpumpe auch im Bereich des Antriebs zu krümmen, so dass die Herzkatheterpumpe der natürlichen Krümmung von Gefäßen, wie z.B. dem Aortenbogen folgen kann, ohne die Gefäße bei der Implantation zu verletzen. Die rigide Länge der Herzkatheterpumpe ist dabei nur durch die Länge des starren / rigiden Bereiches einer jeweiligen Antriebseinheit bzw. der längstens aller Antriebseinheiten beschränkt. Vorzugsweise haben alle Antriebseinheiten dieselbe rigide Länge.In this way, a high drive power can be achieved without increasing the rigid length of the cardiac catheter pump, because the flexible connection of the drive units to one another makes it possible to bend the cardiac catheter pump in the area of the drive, so that the cardiac catheter pump can follow the natural curvature of vessels, such as the aortic arch, without damaging the vessels during implantation. The rigid length of the cardiac catheter pump is only limited by the length of the rigid/rigid area of a particular drive unit or the longest of all drive units. Preferably, all drive units have the same rigid length.
Ebenso kann es vorgesehen sein, dass zumindest einige der mehreren Antriebseinheiten unterschiedliche rigide Länge aufweisen. Z.B. können Antriebseinheiten mit einer kürzeren rigiden Länge in Vergleich zu anderen Antriebseinheiten in der genannten Hintereinanderanordnung an Positionen angeordnet sein, an denen später im Einsatz der Pumpe eine stärkere Krümmung benötigt wird als in anderen Bereichen der Hintereinanderanordnung.It can also be provided that at least some of the multiple drive units have different rigid lengths. For example, drive units with a shorter rigid length compared to other drive units in the said series arrangement can be arranged at positions where a greater curvature is required later in the use of the pump than in other areas of the series arrangement.
Die flexible Verbindung zwischen den einzelnen Antriebseinheiten des Antriebs ist dabei derart ausgeführt, dass die Hintereinanderanordnung von Antriebseinheiten aus einer exakt geradlinigen Ausrichtung heraus gebogen / gekrümmt werden kann. So kann nicht nur die flexible Kanüle eine Krümmung einnehmen, sondern es kann auch die Hintereinanderanordnung der Antriebseinheiten einen gekrümmten Verlauf einnehmen. So kann die Hintereinanderanordnung der Krümmung des Lumens eines Körpergefäßes, z.B. des Aortenbogens folgen.The flexible connection between the individual drive units of the drive is designed in such a way that the sequential arrangement of drive units can be bent/curved from an exact straight line. This means that not only can the flexible cannula take on a curve, but the sequential arrangement of the drive units can also take on a curved course. This means that the sequential arrangement can follow the curvature of the lumen of a body vessel, e.g. the aortic arch.
Vorzugsweise ist dabei die jeweilige flexible Verbindung zwischen den Antriebseinheiten so ausgeführt, dass Bereiche der Hintereinanderanordnung vor und hinter einer jeweiligen flexiblen Verbindung, insbesondere zwei benachbarte Antriebseinheiten um einen Punkt oder Bereich innerhalb des Bereiches von deren flexibler Verbindung herum bewegbar sind.Preferably, the respective flexible connection between the drive units is designed such that areas of the series arrangement in front of and behind a respective flexible connection, in particular two adjacent drive units, are movable around a point or area within the area of their flexible connection.
Die Erfindung kann dabei in einer möglichen Ausführung vorsehen, dass die distale Antriebseinheit der Hintereinanderanordnung aller Antriebseinheiten das Pumpengehäuse umfasst oder rigide mit dem Pumpengehäuse verbunden ist.In one possible embodiment, the invention can provide that the distal drive unit of the series arrangement of all drive units comprises the pump housing or is rigidly connected to the pump housing.
Hierdurch kann sich eine rigide Länge der Herzkatheterpumpe ergeben, die größer ist als die Länge einer einzelnen Antriebseinheit, insbesondere die Länge der distalen Antriebseinheit, nämlich vergrößert ist um die starre / rigide Länge des Pumpengehäuses. Dennoch kann diese Ausführung aufgrund einer vereinfachten Konstruktion bei der Kopplung zwischen Antriebseinheit und Pumpengehäuse bevorzugt sein.This can result in a rigid length of the cardiac catheter pump that is greater than the length of a single drive unit, in particular the length of the distal drive unit, namely increased by the rigid length of the pump housing. Nevertheless, this design can be used due to a simplified construction in the Coupling between drive unit and pump housing is preferred.
Die Erfindung kann vorzugsweise auch vorsehen, dass die distale Antriebseinheit der Hintereinanderanordnung aller Antriebseinheiten flexibel mit dem Pumpengehäuse verbunden ist.The invention can preferably also provide that the distal drive unit of the series arrangement of all drive units is flexibly connected to the pump housing.
Bei der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Antrieb wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei, weiter bevorzugt wenigstens vier hintereinander angeordnete und flexibel verbundene Antriebseinheiten umfasst. Vorzugsweise haben alle Antriebseinheiten identische Leistung und/oder identisches Drehmoment und/oder identische rigide Länge.In the invention, it can be provided that the drive comprises at least two, preferably at least three, more preferably at least four drive units arranged one behind the other and flexibly connected. Preferably, all drive units have identical power and/or identical torque and/or identical rigid length.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Antriebseinheiten einer erfindungsgemäßen Herzkatheterpumpe lösbar miteinander verbunden bzw. verbindbar sind. Hierfür kann die flexible Verbindung und die elektrische Verbindung zwischen den Antriebseinheiten lösbar ausgestaltet sein. Es besteht so die Möglichkeit je nach benötigter Leistung mehr oder weniger Antriebseinheiten zu einem Antrieb der erfindungsgemäßen Herzkatheterpumpe zu kombinieren.It can also be provided that the drive units of a cardiac catheter pump according to the invention are or can be connected to one another in a detachable manner. For this purpose, the flexible connection and the electrical connection between the drive units can be designed to be detachable. Depending on the required power, it is thus possible to combine more or fewer drive units to drive the cardiac catheter pump according to the invention.
Ebenso besteht die Möglichkeit Sets von wenigstens zwei Herzkatheterpumpen der erfindungsgemäßen Art bereitzustellen, bei denen jede Herzkatheterpumpe eine andere Anzahl von Antriebseinheiten aufweist. Es kann so ein Nutzer je nach Bedarf eine geeignete Herzkatheterpumpe aus dem Set auswählen kann.It is also possible to provide sets of at least two cardiac catheter pumps of the type according to the invention, in which each cardiac catheter pump has a different number of drive units. This allows a user to select a suitable cardiac catheter pump from the set as required.
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass jede Antriebseinheit ein Gehäuse umfasst mit einem im Gehäuse drehfest angeordneten Stator und einem im Gehäuse drehbar gelagerten Rotor, wobei die Gehäuse aller Antriebseinheiten untereinander drehfest und flexibel verbunden sind und die Rotoren aller Antriebseinheiten untereinander drehfest und, insbesondere zumindest außerhalb der Gehäuse, flexibel verbunden sind.Preferably, it is provided that each drive unit comprises a housing with a stator arranged in the housing in a rotationally fixed manner and a rotor rotatably mounted in the housing, wherein the housings of all drive units are connected to one another in a rotationally fixed and flexibly manner and the rotors of all drive units are connected to one another in a rotationally fixed manner and, in particular at least outside the housings, flexibly.
Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass Stator und Rotor zum Antrieb des Rotors elektromagnetisch zusammenwirken. Jede Antriebseinheit bildet so vorzugsweise einen Elektromotor.It is preferably provided that the stator and rotor work together electromagnetically to drive the rotor. Each drive unit thus preferably forms an electric motor.
Die Erfindung kann dabei vorsehen, dass jede Antriebseinheit mit demselben wenigstens einen elektrischen Steuersignal, z.B. von einer Steuereinheit beaufschlagt ist, so dass alle Antriebseinheiten synchron arbeiten. Mit dem Steuersignal kann z.B. die Leistung der Antriebseinheiten gesteuert werden, z.B. diskret (im einfachsten Fall an oder aus) oder auch stufenlos. Hierfür kann wenigstens eine gemeinsame Steuersignalleitung von einer Steuereinheit nacheinander zu jeder der Antriebseinheiten geführt sein, vorzugsweise wobei die Antriebseinheiten alle elektrisch parallel an die wenigstens eine Steuersignalleitung angeschlossen sind. Vorzugsweise ist dabei die wenigstens eine Steuersignalleitung von der Steuereinheit kommend an der proximalen Antriebseinheit angeschlossen und wird von dieser sukzessive bis zur distalen Antriebseinheit von Antriebseinheit zu Antriebseinheit weitergeführt.The invention can provide that each drive unit is supplied with the same at least one electrical control signal, e.g. from a control unit, so that all drive units work synchronously. The control signal can be used to control the power of the drive units, e.g. discretely (in the simplest case on or off) or continuously. For this purpose, at least one common control signal line can be routed from a control unit to each of the drive units in succession, preferably with the drive units all being electrically connected in parallel to the at least one control signal line. Preferably, the at least one control signal line coming from the control unit is connected to the proximal drive unit and is successively routed from drive unit to drive unit as far as the distal drive unit.
Die einzelnen Antriebseinheiten können auch dadurch synchronisiert betrieben werden, dass die einzelnen Antriebseinheiten mit einem Drehfeld identischer Frequenz angesteuert werden, wobei sich durch die mechanische Kopplung der Rotor-Elemente bei allen Antriebseinheiten ein identischer Schlupf einstellt.The individual drive units can also be operated synchronously by controlling the individual drive units with a rotating field of identical frequency, whereby the mechanical coupling of the rotor elements results in identical slip in all drive units.
Die Synchronisation kann ebenso durch eine Regelung erfolgen, die in die einzelnen Antriebseinheiten ein unabhängiges Steuersignal speist. Jede Antriebseinheit hat somit vorzugsweise ein eigenes Steuersignal erhalten. Dabei kann es vorzugsweise vorgesehen sein, dass ein möglicher mechanischer Schlupf durch einen individuellen Phasenversatz zwischen den einzelnen Steuersignalen ausgeglichen wird. Insbesondere kann eine Eingangsgröße für die Regelung der Steuersignale hierbei beispielsweise die Spannungen einer gegenwirkenden elektromotorischen Kraft im sensorlosen Motorbetrieb oder die gemessene Drehzahl sein.Synchronization can also be achieved by a control system that feeds an independent control signal into the individual drive units. Each drive unit therefore preferably has its own control signal. It can preferably be provided that a possible mechanical slip is compensated by an individual phase offset between the individual control signals. In particular, an input variable for the control of the control signals can be, for example, the voltages of a counteracting electromotive force in sensorless motor operation or the measured speed.
Eine mögliche bevorzugte Ausführung der Erfindung kann es vorsehen, dass die Rotoren benachbarter Antriebseinheiten jeweils eine eigene rigide Rotorwelle aufweisen und die Rotorwellen benachbarter Antriebseinheiten flexibel verbunden sind, insbesondere durch einen Abschnitt einer flexiblen Welle oder durch Gelenke, insbesondere Kardangelenke, als flexibles Verbindungselement, miteinander verbunden sind. Diese jeweilige rigide Rotorwelle, aber auch die Rotorwellen der nachfolgend noch zu beschreibenden Ausführungen kann vorzugsweise im Gehäuse der Antriebseinheit drehbar gelagert sein, insbesondere am Ort der sich gegenüberliegenden Stirnwände des jeweiligen Gehäuses.A possible preferred embodiment of the invention can provide that the rotors of adjacent drive units each have their own rigid rotor shaft and the rotor shafts of adjacent drive units are flexibly connected, in particular by a section of a flexible shaft or by joints, in particular cardan joints, as a flexible connecting element. This respective rigid rotor shaft, but also the rotor shafts of the embodiments to be described below, can preferably be rotatably mounted in the housing of the drive unit, in particular at the location of the opposite end walls of the respective housing.
Die Befestigung zwischen rigider Rotorwelle und einen Abschnitt einer flexiblen Welle kann vorzugsweise formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig ausgebildet sein, z.B. durch Kleben oder Schweißen.The fastening between the rigid rotor shaft and a section of a flexible shaft can preferably be designed to be positively locking and/or non-positively locking and/or materially locking, e.g. by gluing or welding.
Insbesondere bei form- und oder kraftschlüssige Befestigungen können Ausführungen vorgesehen sein, bei denen die Antriebseinheiten lösbar aneinander koppelbar sind.Particularly in the case of form-fitting and/or force-fitting fastenings, designs can be provided in which the drive units can be detachably coupled to one another.
Eine andere mögliche bevorzugte Ausführung der Erfindung kann es vorsehen, dass die Rotoren benachbarter Antriebseinheiten alle eine gemeinsame Rotorwelle, vorzugsweise einstückige Rotorwelle aufweisen, wobei die gemeinsame Rotorwelle in einem jeweiligen Abschnitt innerhalb einer Antriebseinheit rigide ausgebildet ist und in einem jeweiligen Abschnitt zwischen benachbarten Antriebseinheiten flexibel ausgebildet ist.Another possible preferred embodiment of the invention can provide that the rotors of adjacent drive units all have a common rotor shaft, preferably a one-piece rotor shaft, wherein the common rotor shaft is designed to be rigid in a respective section within a drive unit and is designed to be flexible in a respective section between adjacent drive units.
Vorzugsweise ist die gemeinsame Rotorwelle durch ein Rohr, insbesondere wenigstens ein Rohr ausgebildet, dass in einem jeweiligen Abschnitt zwischen benachbarten Antriebseinheiten durch Materialbearbeitung flexibel, insbesondere als flexibles Verbindungselement ausgebildet ist. Die Rotorwelle kann auch durch zwei oder mehr solche ineinanderliegende Rohre ausgebildet sein, vorzugsweise die sich in radialer Richtung kontaktieren.Preferably, the common rotor shaft is formed by a tube, in particular at least one tube, which is designed to be flexible in a respective section between adjacent drive units by material processing, in particular as a flexible connecting element. The rotor shaft can also be formed by two or more such nested tubes, preferably which contact each other in the radial direction.
Durch eine solche Materialbearbeitung ist vorzugsweise wenigstens ein Einschnitt oder sind vorzugsweise Einschnitte, besonders bevorzugt spiralförmig oder schraubenförmig verlaufende Einschnitte bzw. wenigstens ein spiralförmig oder schraubenförmig verlaufender Einschnitt in das Rohr eingebracht, was so zu einer Flexibilität des Rohres im Bereich der Einschnitte bzw. des wenigstens einen Einschnitts führt.By means of such material processing, preferably at least one incision or incisions, particularly preferably spiral or helical incisions or at least one spiral or helical incision, is introduced into the pipe, which thus leads to flexibility of the pipe in the region of the incisions or of the at least one incision.
Bei einer derart eingeschnittenen Rotorwelle können Bereiche der Rotorwelle auf beiden Seiten des wenigstens einen Einschnitts formschlüssig miteinander verbunden, insbesondere ineinander verzahnt sein, z.B. durch einen hinterschnittenen Vorsprung in der Rotorwelle auf der einen Seites des Einschnittes, der in eine korrespondierend, insbesondere negativ dazu geformte Ausnehmung auf der anderen Seite des Einschnittes einliegt. Die Verbindung aus Vorsprung und Ausnehmung kann z.B. als Schwalbenschwanzverbindung ausgebildet sein. Vorzugsweise sind mehrere derartige Verbindungsbereiche entlang eines Einschnitts äquidistant angeordnet. Hierdurch kann eine axiale und/oder rotatorische Stabilisierung der Rotorwelle erzielt werden. Es können auch wenigstens zwei Gruppen von mehreren axial beabstandeten Einschnitten in der Rotorwelle angeordnet werden, wobei die jeweiligen Einschnitte sich zumindest bereichsweise in Umfangsrichtung um die Rotorwellenachse erstrecken, insbesondere hierbei eine Steigung in axialer Richtung haben, wobei durch axialen Versatz der Gruppen zueinander die Enden von Einschnitten einer Gruppe zwischen den Enden von Einschnitten einer anderen Gruppe liegen. Die Einschnitte einer jeden Gruppe können sich vorzugsweise von den beiden Enden ausgehend in Richtung zur Mitte des jeweiligen Einschnittes verbreitern.With a rotor shaft cut in this way, areas of the rotor shaft on both sides of the at least one cut can be positively connected to one another, in particular interlocked, e.g. by an undercut projection in the rotor shaft on one side of the cut, which lies in a corresponding, in particular negatively shaped recess on the other side of the cut. The connection of projection and recess can be designed, for example, as a dovetail connection. Preferably, several such connection areas are arranged equidistantly along a cut. This can achieve axial and/or rotational stabilization of the rotor shaft. At least two groups of several axially spaced cuts can also be arranged in the rotor shaft, the respective cuts extending at least partially in the circumferential direction around the rotor shaft axis, in particular having a slope in the axial direction, the ends of cuts in one group lying between the ends of cuts in another group due to the axial offset of the groups to one another. The incisions of each group may preferably widen from the two ends towards the centre of the respective incision.
Diese jeweilige Ausführung mit wenigstens einem Einschnitt hat den Vorteil, dass durch die durch alle Antriebseinheiten verlaufende gemeinsame Rotorwelle Kopplungsstellen und damit einhergehende mechanische Anfälligkeiten zwischen den Antriebseinheiten, insbesondere an den Komponenten-Schnittstellen, vermieden werden.This respective design with at least one incision has the advantage that the common rotor shaft running through all drive units avoids coupling points and the associated mechanical vulnerabilities between the drive units, in particular at the component interfaces.
Eine andere mögliche bevorzugte Ausführung der Erfindung kann es vorsehen, dass die Rotoren benachbarter Antriebseinheiten alle eine gemeinsame Rotorwelle, insbesondere einstückige Rotorwelle aufweisen, wobei die gemeinsame Rotorwelle durchgängig flexibel, insbesondere als flexibles Verbindungselement, ausgebildet ist und in einem jeweiligen Rotor, vorzugsweise in einer hohlen Rotorwelle des Rotors, formschlüssig und/oder stoffschlüssig aufgenommen ist.Another possible preferred embodiment of the invention can provide that the rotors of adjacent drive units all have a common rotor shaft, in particular a one-piece rotor shaft, wherein the common rotor shaft is designed to be flexible throughout, in particular as a flexible connecting element, and is received in a respective rotor, preferably in a hollow rotor shaft of the rotor, in a form-fitting and/or material-fitting manner.
Durch die formschlüssige und / oder stoffschlüssige Aufnahme der flexiblen Rotorwelle innerhalb des jeweiligen Rotors erfolgt dabei eine Aussteifung der flexiblen Rotorwelle, d.h. diese verliert hierdurch ihre Flexibilität am Ort innerhalb des Rotors.The form-fitting and/or material-fitting mounting of the flexible rotor shaft within the respective rotor results in the flexible rotor shaft being stiffened, i.e. it loses its flexibility at the location within the rotor.
Auch hierdurch werden Kopplungsstellen und/oder Komponenten-Schnittstellen und damit einhergehende mechanische Anfälligkeiten zwischen den Antriebseinheiten vermieden. Weiterhin kann direkt auf kommerziell erhältliche flexible Wellen zurückgegriffen werden.This also avoids coupling points and/or component interfaces and the associated mechanical vulnerabilities between the drive units. Furthermore, commercially available flexible shafts can be used directly.
Bevorzugt kann es dabei weiterhin vorgesehen sein, dass in einem Bereich der gemeinsamen flexiblen Rotorwelle, der in einem Rotor, z.B. dessen hohlen Rotorwelle formschlüssig aufgenommen ist, die gemeinsame Rotorwelle ausgefüllt ist. Z.B. kann hierfür vorzugsweise ein Stift in diese formschlüssig und/oder stoffschlüssig eingesetzt ist. Auch kann der hohle Bereich der gemeinsamen flexiblen Rotorwelle innerhalb des Rotor mit einem Vergussmittel ausgefüllt / vergossen sein.Preferably, it can also be provided that the common rotor shaft is filled in an area of the common flexible rotor shaft that is positively received in a rotor, e.g. its hollow rotor shaft. For this purpose, for example, a pin can preferably be inserted into it in a positively locking and/or materially locking manner. The hollow area of the common flexible rotor shaft inside the rotor can also be filled/cast with a casting agent.
Eine bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass die Gehäuse benachbarter Antriebseinheiten jeweils durch ein flexibles, flüssigkeitsdichtes hohles Element drehfest verbunden sind. Ein solches Element kann vorzugsweise ein flexibles rohrförmiges oder schlauchförmiges, flüssigkeitsdichtes Element sein. Bevorzugt hat dieses Element einen kleineren Querschnitt als das Gehäuse der Antriebseinheit. Das flüssigkeitsdichte Element kann z.B. durch einen Kunststoff, insbesondere ein Elastomer ausgebildet sein. Das flüssigkeitsdichte Element kann mit dem Gehäuse, insbesondere mit einer jeweiligen Stirnwand des Gehäuses verbunden sein, z.B. stoffschlüssig.A preferred development provides that the housings of adjacent drive units are each connected in a rotationally fixed manner by a flexible, liquid-tight hollow element. Such an element can preferably be a flexible tubular or hose-shaped, liquid-tight element. This element preferably has a smaller cross-section than the housing of the drive unit. The liquid-tight element can be formed, for example, from a plastic, in particular an elastomer. The liquid-tight element can be connected to the housing, in particular to a respective end wall of the housing, e.g. by means of a material bond.
Eine andere bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass die Gehäuse benachbarter Antriebseinheiten durch ein gemeinsames durchgängig flexibles, flüssigkeitsdichtes hohles Element, insbesondere rohr- oder schlauchförmiges hohles Element drehfest verbunden sind, welches die Gehäuse radial außen umgibt. Als Material für das Element kann beispielsweise wieder ein Kunststoff, z.B. Elastomer gewählt sein. Alle Antriebseinheiten liegen vorzugsweise im Inneren dieses Elements. Durch die Verbindung des Elementes radial außen mit dem jeweiligen Gehäuse verliert das Element vorzugsweise im Bereich dieser Verbindung lokal die Wirksamkeit seiner Flexibilität.Another preferred development provides that the housings of adjacent drive units are connected in a rotationally fixed manner by a common, continuously flexible, liquid-tight hollow element, in particular a tubular or hose-shaped hollow element, which surrounds the housings radially on the outside. The material chosen for the element can again be a plastic, e.g. elastomer. All drive units are preferably located inside this element. By connecting the element radially on the outside to the respective housing, the element loses the effectiveness of its flexibility, preferably locally in the area of this connection.
Eine andere bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass die Gehäuse benachbarter Antriebseinheiten durch ein gemeinsames, im Bereich der Antriebseinheiten, insbesondere im Bereich von deren Gehäusen, abschnittsweise rigide und im Bereich zwischen den Antriebseinheiten, insbesondere von deren Gehäusen abschnittsweise flexibles hohles Element, insbesondere rohrförmiges Element drehfest verbunden sind, welches die Gehäuse radial außen umgibt oder im rigiden Bereich einen Teil der Gehäuse bildet.Another preferred development provides that the housings of adjacent drive units are connected in a rotationally fixed manner by a common hollow element, in particular a tubular element, which is partially rigid in the area of the drive units, in particular in the area of their housings, and partially flexible in the area between the drive units, in particular between their housings, and which surrounds the housings radially on the outside or forms part of the housings in the rigid area.
Das gemeinsame hohle Element ist vorzugsweise durch ein radial außen flüssigkeitsdicht beschichtetes Rohr ausgebildet, das in einem jeweiligen Abschnitt zwischen benachbarten Antriebseinheiten durch Materialbearbeitung, z.B. wenigstens einen Einschnitt, vorzugsweise spiralförmigen / schraubenförmigen Einschnitt oder mehrere Einschnitte, flexibel ausgebildet ist, insbesondere wie zuvor zur Rotorwelle beschrieben.The common hollow element is preferably formed by a tube with a liquid-tight coating on the radial outside, which is made flexible in a respective section between adjacent drive units by material processing, e.g. at least one incision, preferably a spiral/helical incision or several incisions, in particular as previously described for the rotor shaft.
Vorzugsweise ist dementsprechend vorgesehen, dass die flüssigkeitsdichte Beschichtung den durch Materialbearbeitung flexibel ausgestalteten Bereich des Rohres, insbesondere den mit wenigstens einem Einschnitt, insbesondere Einschnitten versehenen Bereich des Rohres, flüssigkeitsdicht überdeckt.Accordingly, it is preferably provided that the liquid-tight coating covers the region of the pipe which has been made flexible by material processing, in particular the region of the pipe provided with at least one incision, in particular incisions, in a liquid-tight manner.
In diesen vorgenannten Ausführungen ist vorzugsweise vorgesehen, dass ein jeweilig benachbarte Rotoren verbindendes flexibles Verbindungselement durch das hohle Element hindurchgeführt ist.In these aforementioned embodiments, it is preferably provided that a flexible connecting element connecting respectively adjacent rotors is passed through the hollow element.
Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass elektrische Verbindungsleitungen zwischen den Statoren benachbarter Antriebseinheiten durch das hohle Element geführt sind, insbesondere innerhalb von dessen Wandung. Diese elektrischen Verbindungleitungen dienen vorzugsweise als Steuersignalleitungen, um die Statoren elektrisch anzusteuern und die Antriebe in Rotation zu versetzen. Die Verkabelung der einzelnen Antriebseinheiten untereinander kann auch so durchgeführt sein, dass die Leitungen im Inneren des gemeinsamen äußeren flexiblen rohrförmigen Elements verlaufen und stirnseitig die vorherige Antriebseinheit verlassen und stirnseitig in die nachfolgende Antriebseinheit eintreten. Insbesondere ist dabei die Lagerstelle wie in
In den Ausführungen der Erfindung mit dem hohlen Element, in welchem wenigstens einige, vorzugsweise alle Antriebseinheiten des Antriebs angeordnet sind, ist es bevorzugt vorgesehen, dass eine drehfeste Verbindung zwischen dem gemeinsamen hohlen Element und dem jeweiligen Gehäuse ausgebildet ist durch einen Stoffschluss und/oder Formschluß und/oder Kraftschluß zwischen der radial außen liegenden Wand des jeweiligen Gehäuses und der Innenwand des gemeinsamen Elements.In the embodiments of the invention with the hollow element, in which at least some, preferably all drive units of the drive are arranged, it is preferably provided that a rotationally fixed connection between the common hollow element and the respective housing is formed by a material connection and/or positive connection and/or frictional connection between the radially outer wall of the respective housing and the inner wall of the common element.
Ein Stoffschluß ist vorzugsweise ausgebildet durch eine Verklebung zwischen der radial außen liegenden Wand des Gehäuses und der Innenwand des gemeinsamen hohlen Elements.A material bond is preferably formed by an adhesive bond between the radially outer wall of the housing and the inner wall of the common hollow element.
Ein Kraftschluß ist vorzugsweise dadurch ausgebildet, dass das gemeinsame hohle Element auf das Gehäuse aufgeschrumpft ist.A force-locking connection is preferably formed by shrinking the common hollow element onto the housing.
Ein Formschluß ist vorzugsweise ausgebildet durch Vorsprünge oder Taschen/Ausnehmungen auf der radial außen liegenden Wand des Gehäuses, die in das gemeinsame hohle Element, insbesondere dessen Innenwandung, zumindest teilweise eindringen oder durch Ausnehmungen in der radial außen liegenden Wand des Gehäuses, in die das gemeinsame flüssigkeitsdichte Element zumindest teilweise eindringt.A positive connection is preferably formed by projections or pockets/recesses on the radially outer wall of the housing, which at least partially penetrate into the common hollow element, in particular its inner wall, or by recesses in the radially outer wall of the housing, into which the common liquid-tight element at least partially penetrates.
Unter rigide bzw. starr wird vorzugsweise bei dieser Erfindungsbeschreibung verstanden, dass das betreffende als rigide bezeichnete Element unter üblichen Einsatzbedingungen nicht biegbar bzw. verformbar ist, also seine geometrische Ausgestaltung beibehält.In this description of the invention, rigid or stiff is preferably understood to mean that the element referred to as rigid is not bendable or deformable under normal conditions of use, i.e. it retains its geometric design.
Unter flexibel wird vorzugsweise verstanden, dass das betreffende als flexibel bezeichnete Element, z.B. ein flexibles Verbindungselement, unter üblichen Einsatzbedingungen verformbar ist, insbesondere biegbar ist, vorzugsweise beliebig oft reversibel verformbar ist.Flexible is preferably understood to mean that the element referred to as flexible, e.g. a flexible connecting element, is deformable under normal conditions of use, in particular is bendable, preferably is reversibly deformable as often as desired.
Das als flexibel bezeichnete Element kann vorzugsweise in einem relaxierten Zustand, also wenn keine Kräfte auf dieses wirken, geradlinig erstreckt sein. Aufgrund der Flexibilität kann das Element aus diesem Zustand durch wirkende Kräfte herausgebogen / gekrümmt werden, wobei es vorzugsweise selbsttätig in den relaxierten Zustand zurückkehrt, wenn die Kräfte entfallen.The element described as flexible can preferably be straight in a relaxed state, i.e. when no forces act on it. Due to the flexibility, the element can be bent / curved out of this state by acting forces, whereby it preferably automatically returns to the relaxed state when the forces are removed.
Ein flexibles Element kann aber auch in jedem möglichen Formzustand eigenstabil oder indifferent sein, insbesondere also beliebige unbestimmte Formen haben.However, a flexible element can also be inherently stable or indifferent in any possible form state, in particular it can have any indeterminate shape.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass zumindest einige insbesondere alle als flexibel bezeichneten Elemente in einem relaxierten Zustand, also wenn keine Kräfte auf dieses wirken, so geformt sind, dass die gesamte Herzkatheterpumpe in dem relaxierten Zustand eine Form, insbesondere gekrümmte Form, annimmt, die der Form im späteren Einsatz, z.B. im Aortenbogen entspricht. Insbesondere können so im Einsatz Kräfte auf die Gefäßwände reduziert/eliminiert werden. Es kann hierbei dann vorgesehen sein, dass die Herzkatheterpumpe zum Einführen in ein Gefäß und zum Propagieren in einem Gefäß aus der relaxierten Form in eine zumindest im Wesentlichen gerade oder der Gefäßkrümmung folgenden Form verformt werden muss.In particular, it can be provided that at least some, in particular all, elements referred to as flexible are shaped in a relaxed state, i.e. when no forces act on them, such that the entire cardiac catheter pump in the relaxed state assumes a shape, in particular a curved shape, that corresponds to the shape in later use, e.g. in the aortic arch. In particular, forces on the vessel walls can be reduced/eliminated in this way during use. It can then be provided that the cardiac catheter pump must be deformed from the relaxed shape into a shape that is at least essentially straight or follows the curvature of the vessel in order to be inserted into a vessel and to propagate in a vessel.
Um eine für die gesamte erfindungsgemäß Herzkatheterpumpe geeignete Biegelinie zu erreichen, die eine Bewegung der Herzkatheterpumpe durch den Aortenbogen ermöglicht, kann es vorgesehen sein, dass rigide Anteile und flexible Anteile der Rotorwellen bzw. der diese verbindenden Wellen in einem bestimmten Verhältnis zueinanderstehen.In order to achieve a bending line suitable for the entire cardiac catheter pump according to the invention, which enables movement of the cardiac catheter pump through the aortic arch, it can be provided that rigid parts and flexible parts of the rotor shafts or the shafts connecting them are in a certain ratio to one another.
Der bisherige Stand der Technik und Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher beschrieben.The current state of the art and embodiments of the invention are described in more detail with reference to the following drawings.
Die
Diese Herzkatheterpumpe umfasst eine flexible Kanüle 1, die an ihrem distalen Ende einen Einlaßbereich 2 aufweist, durch den Blut aus der Herzkammer in die Kanüle 1 eintreten kann. Am proximalen Ende der Kanüle 1 befindet sich ein Pumpengehäuse 3, in welchem ein Impeller 4 drehbar gelagert angeordnet ist. Das Pumpengehäuse 3 weist weiterhin einen Auslaßbereich 5 auf, aus dem heraus der Impeller das Blut aus der Kanüle 1 in den Aortenbogen fördern kann, wenn der Impeller durch den an das Pumpengehäuse angrenzenden Antrieb 6 in Rotation versetzt ist.This cardiac catheter pump comprises a
Anhand der leichten Krümmung in der
Hieraus ergibt sich unmittelbar, dass auch der Antrieb 6 eine bestimmte Länge nicht überschreiten darf, was bedeutet, dass die maximale mögliche elektrische Leistung des Antriebs ebenso beschränkt ist.This directly means that the
Die hier zur
Die
Die Hintereinanderanordnung von Antriebseinheiten 6a-d kann also nicht nur eine geradlinige Konfiguration einnehmen, wie es bei dem Antrieb des Standes der Technik der Fall ist, sondern kann gebogen werden. Die Hintereinanderanordnung von Antriebseinheiten 6a-d kann also an den gekrümmten Verlauf des Aortenbogens oder auch anderen Lumen von Gefäßen angepasst werden.The sequential arrangement of
Durch aus Aufteilung des gesamten Antriebs auf mehrere flexibel verbundene Antriebseinheiten erschließt sich die Möglichkeit den Antrieb länger zu gestalten, als es bislang im Stand der Technik der Fall ist, weil hierdurch nicht die rigide Länge der Herzkatheterpumpe vergrößert wird.By dividing the entire drive into several flexibly connected drive units, it is possible to make the drive longer than is currently the case with the state of the art, because this does not increase the rigid length of the cardiac catheter pump.
Durch den verlängerten Antrieb kann demnach auch eine größere elektrische Leistung bzw. ein größeres Drehmoment im Antrieb erschlossen werden, weil die rigide Länge, die nunmehr nur noch durch die Länge des Gehäuses einer jeweiligen Antriebseinheit bzw. der längsten aller Antriebseinheiten gegeben ist, die Gesamtlänge des Antriebs nicht mehr beschränkt. Die elektrischen Leistungen und/oder Drehmomente aller einzelnen Antriebseinheiten 6a-d summieren sich insgesamt auf.The extended drive therefore also allows for greater electrical power or greater torque to be achieved in the drive, because the rigid length, which is now only given by the length of the housing of a respective drive unit or the longest of all drive units, no longer limits the overall length of the drive. The electrical power and/or torque of all
Insbesondere kann im Wesentlichen die Konstruktion vom Pumpengehäuse ausgehend in Richtung zum distalen Ende der Kanüle 1 den bislang im Stand der Technik bekannten Konstruktionen entsprechen.In particular, the construction starting from the pump housing in the direction of the distal end of the
Die
Die Antriebseinheit 6a und das Pumpengehäuse 3 könne hier in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein oder sind alternativ zumindest starr verbunden. In dieser Ausbildung kann die Einheit aus Antriebseinheit 6a und Pumpengehäuse 3 die maximale rigide Länge der Herzkatheterpumpe definieren.The
Demgegenüber zeigt die
Die rigide Länge dieser Ausführung kann hierdurch gegenüber der Ausführung der
Für alle möglichen gezeigten und auch nicht gezeigten Ausführungen gilt bevorzugt, dass jede Antriebseinheit 6a-d ein Gehäuse 7 umfasst mit einem im Gehäuse 7 drehfest angeordneten Stator 8 und einem im Gehäuse drehbar gelagerten Rotor 9, insbesondere wobei Stator 8 und Rotor 9 zum Antrieb des Rotors 9 elektromagnetisch zusammenwirken, wobei die Gehäuse 7 aller Antriebseinheiten 6a, 6b, 6c, 6d untereinander drehfest und axial flexibel verbunden sind und die Rotoren 9 aller Antriebseinheiten 6a, 6b, 6c, 6d untereinander drehfest und, insbesondere zumindest außerhalb der Gehäuse 7, axial flexibel verbunden sind. Stator und Rotor bilden somit bevorzugt einen Elektromotor, wobei der Stator bestrombare Spulenwicklungen aufweisen kann. Zwischen Stator und Rotor könne grundsätzlich aber auch andere Antriebsprinzipien realisiert sein. Für die Erfindung ist die Wirkungsart des Antriebs nicht essentiell.For all possible embodiments shown and not shown, it is preferred that each
Die
In dieser Ausführung weist jede Antriebseinheit 6a-d jeweils eine eigene rigide Rotorwelle 10) auf. Eine solche rigide Rotorwelle 10 kann aus einem Vollmaterial oder auch aus einem starren Rohr ausgebildet sein. Die Rotorwelle 10 ist - insbesondere wie bei allen möglichen Ausführungen - an den beidseitigen Rotorenden drehbar gelagert.In this design, each
Diese rigiden Rotorwellen 10 benachbarter Antriebseinheiten 6a-d sind in der
Die
Die
In der gezeigten Ausführung ist die gemeinsame Rotorwelle 13 vorzugsweise durch ein Rohr ausgebildet, das in einem jeweiligen Abschnitt 13b zwischen benachbarten Antriebseinheiten 6a, 6b, 6c, 6d durch Materialbearbeitung, hier durch Einschnitte, besonders bevorzugt spiralförmig verlaufende Einschnitte 13c, flexibel, ausgebildet ist, so dass der flexible Abschnitt wie ein flexibles Verbindungselement wirkt.In the embodiment shown, the
Die
In einem Bereich der gemeinsamen Rotorwelle 13, der in einem Rotor 9 formschlüssig aufgenommen ist, ist die gemeinsame Rotorwelle 13 bevorzugt ausgefüllt, z.B. durch einen Stift 13d, der in diese formschlüssig und/oder stoffschlüssig eingesetzt ist. Alternativ kann die gemeinsame Rotorwelle mit einem Vergussmittel gefüllt sein. Innerhalb des Rotors ist die flexible Wirkung der eigentlich durchgängig flexiblen gemeinsamen Rotorwelle somit lokal aufgehoben.In an area of the
Die Ausführungen der
Für alle Ausführungen der
Das jeweilige benachbarte Rotoren 9 verbindende flexible Verbindungselement 11, 12, 13, 13b ist hierbei durch das hohle Element 15 hindurchgeführt, was auch für nachfolgende Ausführungen der anderen Figuren gilt.The flexible connecting
Die
Gemäß der
Die
Das gemeinsame hohle Element 15 ist hier durch ein radial außen flüssigkeitsdicht beschichtetes Rohr ausgebildet, das vorzugsweise aus einem ursprünglich durchgängig rigiden Rohr gebildet sein kann, das in einem jeweiligen Abschnitt zwischen benachbarten Antriebseinheiten 6a-d durch Materialbearbeitung, insbesondere Einschnitte 15a, vorzugsweise spiralförmige Einschnitte 15a, flexibel ausgebildet ist. Durch die Beschichtung sind die ansonsten durchgängigen Einschnitte 15a abgedichtet.The common
Die Beschichtung ist zumindest über den Einschnitten 15a bzw. allgemein über dem Bereich der Materialbearbeitung angeordnet, um diesen Bereich zu dichten, kann aber auch über die gesamte Länge des Elements 15 ausgeführt sein.The coating is arranged at least over the
Die
Die
Die
Alle Ausführungen der flexiblen Rotorverbindungen, die in den
Für alle Ausführungen gilt weiterhin gemeinsam, dass - wie in den
Insgesamt erschließen alle Ausführungen eine Flexibilität innerhalb des Antriebs, der erfindungsgemäß durch mehrere axial hintereinander angeordnete Antriebseinheiten gebildet ist. Hintereinander bedeutet dabei in der Verbindungsrichtung, insbesondere in der Richtung von proximal nach distal, aufeinander folgend.Overall, all designs provide flexibility within the drive, which according to the invention is formed by several drive units arranged axially one behind the other. One behind the other means one after the other in the connection direction, in particular in the direction from proximal to distal.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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