[发明专利]泵送装置、一次性使用装置和用于操作泵送装置的方法

说明书

提出了一种用于输送流体的泵送装置，具有一次性使用装置和可重复使用装置，其中，一次性使用装置被设计成插入到可重复使用装置中，并且包括串联布置的两个泵单元，其中，每个泵单元包括用于输送流体的转子，其中，每个转子被设计为无轴承电机的转子，并且可无接触地磁性悬浮，并且可无接触地驱动，用于围绕轴向方向旋转，其中，可重复使用装置被设计用于插入一次性使用装置，并且对于每个转子包括定子，定子与转子形成用于使转子围绕轴向方向旋转的电磁旋转驱动器，其中，每个定子被设计为轴承和驱动器定子，通过轴承和驱动器定子，转子可无接触地磁性驱动，并且可相对于定子无接触地磁性悬浮，并且其中，为每个定子提供独立的控制装置。

技术领域

本发明涉及用于输送流体的泵送装置，涉及用于此类泵送装置的一次性使用（single-use）装置，并且涉及用于操作泵送装置的方法。

背景技术

在生物技术或医学技术应用中，通常需要泵，通过所述泵可输送非常敏感的物质，例如血液或细胞培养物或蛋白质，由此使这些物质尽可能少地被泵损坏是非常重要的。为此目的，一方面已知的是蠕动泵，并且另一方面已知的是离心泵，在其中，具有叶片的旋转转子（叶轮）作用在待输送的流体上。

已知的是离心泵，其包括电磁旋转驱动器，所述电磁旋转驱动器根据无轴承电机的原理来设计和操作。在这方面，术语“无轴承电机”是指以下电磁旋转驱动器：在其中，转子相对于定子完全地磁性悬浮，其中，未设置单独的磁轴承。为此目的，定子被设计成轴承和驱动器定子，其是电驱动器的定子和磁悬浮的定子两者。借助于定子的电气绕组可产生旋转磁场，该旋转磁场一方面施加转矩到转子上，这影响转子的旋转，并且该旋转磁场另一方面施加可根据期望设置的剪切力到转子上，使得转子的径向位置可主动地控制或调节。因此，转子的三个自由度可主动地调节，即，其旋转和其径向位置（两个自由度）。对于另外三个自由度，即，其在轴向方向上的位置和相对于与期望的旋转轴线相垂直的径向平面的倾斜（两个自由度），转子通过磁阻力被动地磁性悬浮或稳定，即它不能被激活。特性是缺少单独的磁轴承，单独的磁轴承具有完全磁悬浮的转子，这就向无轴承电机给予了它的名称。

同时，无轴承电机对于本领域技术人员已经变得充分地众所周知，并且被用来用于许多不同的应用。一些基本描述可例如在EP-A-0 860 046和EP-A-0 819 330中找到。

根据无轴承电机的原理设计的离心泵已在大量应用中证明了它们自己。

由于缺少机械轴承，根据无轴承电机的原理设计的离心泵特别适于此类应用：在其中，在开头处提到的非常敏感的物质被输送，例如，用作血液泵，或者作为在其中关于纯度做出非常高要求的泵，例如，在制药行业中或在生物技术行业中，或者还用于以下应用：其中磨蚀性或腐蚀性物质被输送，磨蚀性或腐蚀性物质会非常快速地破坏机械轴承，例如用于半导体行业中的浆或酸性流体的泵。

此类应用的示例是体外膜氧合（ECMO），在其中血液通过膜氧合器连续地输送，所述膜氧合器代替肺中的气体交换，从血液去除二氧化碳，并使血液中充满氧气。此外，还有机器在手术期间承担着肺的功能，作为心肺机器（CPB，体外循环）。在生物技术中，例如，需要泵来使营养液体循环通过生物反应器，或使流体移动通过过滤器单元，其中，待产生的基质在过滤器单元中被提取。

在这些应用中，特别是在医疗技术和生物技术应用中，当然必须提供冗余，因为如果泵送装置失效，则当然必须确保不会危及患者或待产生的物质。因此，通常的做法是保持第二个通常相同的泵送装置准备好来更换故障的泵送装置，并如果其失效的话则接管其功能。

在所有这些应用中，根据无轴承电机的原理设计的离心泵已被证明是成功的，特别是因为此处未提供机械轴承，机械轴承可对工艺的纯度产生负面影响。

无轴承电机的原理的另一个优点是将转子设计为整体转子，所述整体转子是电磁驱动器的转子和离心泵的转子两者。除了无接触的磁悬浮以外，此处的优点是非常紧凑且节省空间的设计。