DE69631453T2 - Blutpumpe und ihre Anwendung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Blutpumpensystem, röhrenförmig geformt, bestimmt durch Vakuum, in welchem sich die Vortriebsrichtung ergibt durch Stenisatoren einer externen Röhre, und welches betrieben wird durch eine Konsole, welche alle seine Funktionen steuert.
• GEBIET DER ERFINDUNG
• Diese Erfindung kann angewandt werden in Industriezweigen, welche auf die Herstellung von medizinischen Gerätschaften gerichtet sind.
• HINTERGRUND DER ERFINDUNG
• Es gibt verschiedene Situationen in der Medizin, wo es nötig ist, Blut mittels eines künstlichen Apparats zu pumpen.
• 1. Während einer Operation am offenen Herzen mittels dem, was als extrakorporale Zirkulation (ECC) bezeichnet wird.
• 2. Bei akutem Herz- oder Atemversagen, wobei der sog. extrakorporale Membranoxygenator (ECMO) verwendet wird.
• 3. Bei Patienten mit schweren ventrikularen Schäden, bei welchen die sog. künstlichen Ventrikel benutzt werden können.
• 4. In einer Hämodialyse mit der sog. künstlichen Niere und in neuen Apheresesystemen.
• Alle diese Fälle erfordern die Verwendung eines Geräts, welches Blut pumpt, mit den folgenden Merkmalen:
• 1. Effizienz aus hämodynamischer Sicht, d.h., sie müssen in der Lage sein, einen geeigneten Blutstrom unter allen Bedingungen, welche innerhalb der spezifischen Anwendung auftreten können, zur Verfügung zu stellen.
• 2. Die mechanischen Belastungen, welchen die blutbildenden Elemente unterworfen sind, insbesondere die roten Blutkörperchen, müssen minimal sein, d.h., eine Hämolyse darf nicht auftreten.
• 3. Sie dürfen keinerlei Bildung von zusätzlichen Ablagerungen oder Thromben erzeugen, welche abgegeben werden können und zu Embolien in dem Patienten führen können.
• Eine Optimierung der Blutpumpen hängt von vier Lösungstypen ab.
• A. Lösungen, welche die Bildung von zusätzlichen Ablagerungen zu reduzieren helfen, im Wesentlichen ausgerichtet darauf, so gestaltet zu sein, dass sie Bereiche von Blutstagnation verhindern.
• B. Lösungen, welche darauf abzielen, Läsionen, welche in den blutbildenden Elementen erzeugt werden, zu reduzieren.
• C. Lösungen, welche darauf abzielen, die Kosten des Geräts zu verringern, um dessen Anwendungsfeld zu erweitern.
• D. In einigen Anwendungen, wie bei der Verwendung von künstlichen Ventrikeln, bedarf es dort Lösungen, um das Auffüllen der Blutkammer zu verbessern.
• Die vorgelegte Vorrichtung bietet neue Lösungen bezüglich dieser vier Aspekte. Sie kann als röhrenförmig geformte Blutpumpe definiert werden, betrieben durch Vakuum, in welcher die Vortriebsrichtung durch Stenisatoren einer aktiven äußeren Röhre (auch Zangenventile genannt) erreicht wird anstatt durch klassische Ventile, und welche betreiben wird durch eine Konsole, welche alle ihre Funktionen steuert. In einigen Anwendungen, insbesondere in denen, welche mit künstlichen Ventrikeln zu tun haben, kann eine zweite, komplementäre Kammer hinzugefügt werden, um ein Befüllen am Pumpeneingang zu optimieren.
• Der Großteil der Blutpumpengeräte im Stand der Technik basiert heute auf der Kompression einer Kammer, entweder mittels eines Gases oder mittels Rollen, um die Abmessungen zu verringern und einen Liquid-Vortrieb auszulösen. In dieser Vorrichtung wird ein neues Konzept verwendet. Die Vortriebskammer ist eine elastische Röhre mit dünnen Wänden, welche sich an der Innenseite einer festen Kammer befinden, in welcher es möglich ist, ein Vakuum aufzubringen dank einer Verbindung mit der Steuerkonsole. Ähnliche röhrenförmig geformte Membranblutpumpensysteme, wie das, welches hier beschrieben ist, sind offengelegt worden in US 3,007,416 und US 4,552,552 . Jedoch werden diese Blutpumpen des Standes der Technik durch die Kombination von Druck oder positivem Druck und Vakuum betrieben, wobei das Blut heraus vorangetrieben wird durch die Wirkung des Drucks oder positiven Drucks, welcher das röhrenförmig geformte Teil zusammendrückt. In der Erfindung führt das auf die röhrenförmige Kammer aufgebrachte Vakuum dazu, dass diese sich homogen ohne irgendwelche Falten ausdehnt, was die Ausbildung von zusätzlichen Ablagerungen und Blutgerinseln fördern könnte. Darüber hinaus ist die eigentliche röhrenförmige Form der Kammer aufgrund dieses Umstands bevorzugt. Wenn das Vakuum unterbrochen wird und die feste Kammer mit atmosphärischem Druck verbunden wird, löst die elastische Rückbewegung der Membran einen Blutvortrieb aus.
• Eine Verwendung von Vakuum bietet auch einen weiteren Vorteil, falls die Membran löchrig werden sollte, wird Gas niemals ins Innere der Blutkammer eindringen, da der Druck in dieser immer höher ist als der in der externen Kammer, wodurch die Möglichkeit von Gasembolien im Patienten vermieden wird.
• Die Verwendung von aktiven, externen Stenisatoren verringert dramatisch die Kosten der Vorrichtung verglichen mit denen, welche Ventile verwenden, da Ventile, welche für diese Anwendungen verwendet werden, sehr teuer sind und die Kosten dieser Vorrichtungen prohibitiv machen, insbesondere bei Anwendungen, wie der Hämodialyse oder extrakorpraler Zirkulation. Darüber hinaus bedeutet die Verwendung von Stenisatoren, dass die Eintritts- und Austrittsdurchmesser der Pumpenventile vollständig einheitlich sind und an jeglichen Typ von Anwendung anpassbar sind, da die kleinsten, auf dem Markt existierenden Ventile von etwa 16 mm Durchmesser sind, obwohl in einigen Anwendungen, wie in der Pädiatrie oder Dialyse, die verwendeten Ventile von viel geringerem Durchmesser sind.
• Läsionen von bildenden Blutelementen sind in dieser Vorrichtung minimiert, da die einzige Quelle einer Läsion vom Schließen der Stenisatoren herrühren würde, was nur in zwei spezifischen Punkten gemacht wird, im Vergleich mit der Rollenpumpe, welche den Inhalt der Röhre kontinuierlich quetscht und im Gegensatz zu klassischen Ventilen, welche, wenn offen, immer irgendeinen Oberflächenbereich aufweisen, über welchen das Blut zu zirkulieren hat. In der vorgeschlagenen Lösung ist, wenn der Stenisator sich öffnet, der Röhrenabschnitt vollständig homogen.
• Bei einigen Anwendungen, vor allem bei denen, bei welchen es nötig ist, hohe Flüsse zu steuern, wie bei der Verwendung von künstlichen Ventrikeln, kann es nötig sein, eine komplementäre Kammer in der Einlassdüse hinzuzufügen, um ein Befüllen zu fördern. Diese Kammer würde vom gleichen Typ sein wie die Vortriebskammer, in einer solchen Art und Weise, dass ihre Nachgiebigkeit modifiziert wäre, wodurch der Vakuumgrad, welcher auf diese aufgebracht wird, abhängend von ihren Betriebskonditionen variiert.
• In dieser Art von Anwendungen ist auch Sicherheit ein essentieller Faktor.
• Die Gestaltung dieser Pumpe erlaubt eine Verbindung von zweien in paralleler An und Weise, so dass eine von ihnen als Sicherheitsmechanismus wirken kann, mit ihren zwei Stenisatoren geschlossen, während sie nicht aktiv ist, wobei sie in der Lage ist, automatisch zu operieren, sollte das Erfordernis auftreten, falls die Hauptpumpe ausfällt.
• Die Gestaltung der Pumpe erlaubt auch eine Fluidinversion, einfach durch Invertieren der Abfolge der Öffnung der Stenisatoren, was in den Vorrichtungen nicht möglich ist, welche passive mechanische Ventile verwenden.
• BESCHREIBUNG
• Die vorliegende Erfindung bezieht auf eine röhrenförmig geformte Blutpumpe, betrieben mit Vakuum, in welcher die Vortriebsrichtung erreicht wird durch Stenisatoren aktiver äußerer Röhren, anstelle von Ventilen, und welche betrieben wird durch eine Konsole, um alle ihre Funktionen zu steuern.
• Die einzige Zeichnung gibt einen transversalen Querschnitt der Vorrichtung wieder.

1

Eingangsstenisatoren

2

Ausgangsstenisatoren

3

feste Kammer

4

elastische röhrenförmige Membran

5

Düsenverbindungsstücke

6

elastische Eingangsdüse

7

elastische Ausgangsdüse

8

Verbindung für ein Vakuum

• Betrieb
• Die Verbindung für das Vakuum verbindet den abgedichteten Raum, welcher zwischen der Membran und der Kammer besteht, mit der Steuerkonsole (einzige Zeichnung).
• Wenn sich die Pumpe auffüllt, führt die Steuerkonsole ein Ansaugen durch die Verbindung (8) durch, die Expansion der Membran (4) auslösend, gleichzeitig wie der Schließbefehl des Ausgangsstenisators (2) und das Öffnen des Eingangs (1), was dazu führt, dass das Blut durch die Eingangsdüse durchtritt, die Kammer füllend.
• Während eines Vortriebs verbindet die Steuerkonsole die Vakuumverbindung (8) mit der Atmosphäre, gleichzeitig mit dem Geben des Befehls, den Eingangsstenisator (1) zu schließen und den Ausgang (2) zu öffnen, wobei zu dieser Zeit die elastische Rückbewegung der Membran (4), befreit von dem Vakuum, welches während der Auffüllzeitdauer ausgeübt wurde, das Blut durch die Ausgangsdüse (7) vorantreibt.

Claims (8)

1. Röhrenförmig geformte Blutpumpenvorrichtung, welche als Hauptenergiequelle ein Vakuum verwendet, aufweisend Eingangs-(6) und Ausgangs(7)-Düsen, aktive Ventile, welche angepasst sind, um als aktive, äußere Röhrenstenisatoren (1, 2) zu arbeiten, und welche an den Eingangs-(6) und Ausgangs-(7)-Düsen sich befinden, eine röhrenförmige, elastische Membran, welche eine anfängliche Form mit einem homogenen Abschnitt über die Länge der Membran aufweist, angeordnet im Inneren einer festen Kammer (3), eine Kommandokonsole sowohl zur Zufuhr der nötigen Energie und zur Steuerung der Pumpe, wobei die Kommandokonsole angepasst ist, um den Ausgangsstenisator (2) zu schließen, den Eingangsstenisator (1) zu öffnen und die feste Kammer (3) mit einem Vakuum zu verbinden, wobei das Vakuum die röhrenförmige elastische Membran aufweitet, um einen Bluteinlass zu erlauben, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommandokonsole angepasst ist, um den Eigangsstenisator (1) zu schließen, den Ausgangsstenisator (2) zu öffnen, die feste Kammer von dem Vakuum abzukoppeln und die Kammer mit der Atmosphäre zu verbinden, wobei Blut durch das Auslassventil nur durch die elastische Rückbewegung der röhrenförmigen Membran herausgetrieben wird, wenn die Kammer mit der Atmosphäre verbunden ist.
2. Röhrenförmig geformte Blutpumpenvorrichtung gemäß dem vorherigen Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Röhrensteni satormittel (1, 2) pneumatisch, elektrisch, elektromagnetisch oder mechanisch sein können.
3. Röhrenförmig geformte Blutpumpenvorrichtung gemäß den obigen Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Kommandokonsole besitzt, welche die nötige Energie zuführt, die Verbindung und Trennung des Vakuums befehligt, und ein Öffnen und Schließen der Stenisatoren in exakten Augenblicken des Zyklus befehligt.
4. Verwendung der röhrenförmig geformten Blutpumpenvorrichtung der Ansprüche 1 bis 3 als eine Pumpeneinheit in Hämodialyse-, Hämofiltration- und Apheresesystemen.
5. Verwendung der röhrenförmig geformten Blutpumpenvorrichtung der Ansprüche 1 bis 3 als Pumpeneinheit in Sauerstoffanlagerungssystemen durch extrakorporale Membrane.
6. Verwendung der röhrenförmig geformten Blutpumpenvorrichtung der Ansprüche 1 bis 3 als Pumpe in extrakorporalen Zirkulationssystemen.
7. Verwendung der röhrenförmig geformten Blutpumpenvorrichtung der Ansprüche 1 bis 3 als künstliches Ventrikel in Systemen mechanischer Zirkulationsunterstützung.
8. Verwendung gemäß den Ansprüchen 4 bis 7 von zumindest zwei röhrenförmig geformten Blutpumpenvorrichtungen gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, welche parallel verbunden sind.