DE4238884A1

DE4238884A1 - Device with blood@ oxygenator - is for use in cases of acute cardiac insufficiency and has attached hose system, being filled with infusion soln.

Info

Publication number: DE4238884A1
Application number: DE4238884A
Authority: DE
Inventors: Bernd Beck; Reinhard Ruff; Juergen Dr Graf; Hartmut Dr Goos
Original assignee: Jostra Medizintechnik AG
Current assignee: Maquet Cardiopulmonary GmbH
Priority date: 1992-11-19
Filing date: 1992-11-19
Publication date: 1994-05-26

Abstract

The hose system (12, 13, 20, 22, 24) has two free hose ends for connection of a patient, and a pump connection (16, 17) together with a gas connection are provided on the oxygenator (10). The hoses (12, 13, 20, 22,24) are connected to one another in a germ-tight manner. The free hose ends (20, 22) for connection of a patient are adhered or welded. To the oxygenator is connected a heat exchanger (11) and a pump. In the hose system a venous blood reservoir (14), pref. of flexible material and an arterial blood filter (15) are arranged. The complete equipment is sterilised by gamma radiation. The oxygenator has gas-permeable membranes of silicon, which are fitted on several spaced porous metal plates. USE/ADVANTAGE - Used as a blood oxygenator. Is used in cases of acute cardia insufficiency and is easy to operate.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem Blut-Oxygenator, insbesondere für den Einsatz bei akuter Herzinsuffizienz, mit einem an den Oxygenator angeschlossenen Schlauchsystem, das zwei freie Schlauchenden zum Anschluß eines Patienten aufweist, und mit einem Pumpenanschluß und einem Gasanschluß am Oxygenator.The invention relates to a device with a blood oxygenator, especially for use in acute heart failure, with a hose system connected to the oxygenator, the two free hose ends for connecting a patient has, and with a pump connection and a gas connection on the oxygenator.

Blut-Oxygenatoren mit Anschlußschläuchen sind von Herz-Lungen- Maschinen her bereits bekannt. Bislang sind die Oxygenatoren und die Schläuche vor dem Gebrauch noch mit Luft gefüllt, die unmittelbar vor dem Einsatz entfernt und durch eine Infusionslösung ersetzt wird. Dies hat den Nachteil, daß die bekannten Vorrichtungen erst nach einigen Minuten einsatzfähig sind. Sie sind damit für den Notfalleinsatz, z. B. bei Herzinsuffizienz durch Komplikationen nach Ballondilatationen von Gefäßen oder anderen Kathetereingriffen, nicht geeignet. Selbst wenn diese Eingriffe im Operationstrakt eines Krankenhauses durchgeführt werden, muß die Zeit, bis eine herkömmliche Herz-Lungen-Maschine an dem Patienten angeschlossen werden kann, durch Reanimationsversuche überbrückt werden. Während dieser Übergangszeit tritt eine Unterversorgung der Organe des Patienten mit Sauerstoff auf, was zu Organschädigungen oder sogar zum Tode führen kann.Blood oxygenators with connecting tubes are from heart-lung Machines already known. So far, the oxygenators and the hoses are filled with air before use removed immediately before use and through an infusion solution is replaced. This has the disadvantage that the known Devices can only be used after a few minutes. they are thus for emergency use, e.g. B. in heart failure due to complications after balloon dilatation of vessels or other catheter procedures, not suitable. Even if this Interventions carried out in the operating wing of a hospital must be the time until a conventional heart-lung machine can be connected to the patient through resuscitation attempts be bridged. During this transition period there is an undersupply of the patient's organs with oxygen on what leads to organ damage or even to the Can lead to death.

Für solche Fälle ist daher ein Gerät wünschenswert, das sofort einsetzbar und einfach zu bedienen ist und die geforderte Sauerstoffversorgung der Organe ermöglicht.In such cases, a device is therefore desirable that immediately is usable and easy to use and the required Allows oxygen supply to the organs.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, bei der der Oxygenator und das Schlauchsystem erfindungsgemäß bereits mit einer Infusionslösung vorgefüllt sind, erfüllt diese Anforderungen. Die Vorrichtung ist sofort über je einen venösen und einen arteriellen Katheter an den Patienten anschließbar. Dabei können die Schläuche der Vorrichtung mit den Systemkomponenten und untereinander fest und keimdicht verbunden sein. Außerdem können die freien Schlauchenden zum Anschließen eines Patienten zweckmäßigerweise verklebt oder verschweißt sein. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die Gesamtvorrichtung auch bei längerer Lagerungszeit absolut dicht ist und keine Keime eindringen können. Diese Vorsichtsmaßnahme ist insbesondere bei mit wäßrigen Lösungen gefüllten Systemen geboten.A device of the type mentioned, in which the oxygenator and the hose system according to the invention already with a solution for infusion fulfills these requirements. The device is immediately over a venous and an arterial catheter can be connected to the patient. The hoses of the device with the system components can and be connected to each other firmly and germ-tight. In addition, the free hose ends for connecting a Expediently be glued or welded to the patient. In this way it is ensured that the overall device is absolutely leak-proof even with long storage times and none Germs can penetrate. This precaution is special in systems filled with aqueous solutions.

An den Oxygenator kann auch ein Wärmetauscher angeschlossen sein. Auf diese Weise kann die Vorrichtung auch für den allgemeinen Notdienst eingesetzt werden. Die Erwärmung des Patientenblutes durch den Wärmetauscher bietet insbesondere bei der Versorgung von stark unterkühlten Patienten nach Lawinenunglücken oder Schiffbrüchen Vorteile. Für den allgemeinen Notfall-Einsatz ist es außerdem vorteilhaft, wenn eine Pumpe fest am Oxygenator angeschlossen ist und im Schlauchsystem ein venöses Blutreservoir, vorzugsweise aus flexiblem Material, sowie ein arterielles Blutfilter angeordnet sind. Das Blutreservoir dient hierbei als Puffer. Dadurch werden Probleme mit der Dichtigkeit bei Temperaturschwankungen, z. B. während der späteren Sterilisation, vermieden und die Lebensdauer der Vorrichtung erhöht. Das Blutfilter dient der Elimination von eventuell auftretenden Luftblasen im Flüssigkeitskreislauf, die vor allem beim Anschluß des Patienten auftreten können, sowie dem Zurückhalten von Blutkonglomeraten.A heat exchanger can also be connected to the oxygenator his. In this way, the device can also be used for general Emergency service can be used. Warming up the patient's blood through the heat exchanger offers in particular the care of hypothermic patients after avalanche accidents or shipwreck benefits. For the general Emergency use is also beneficial when using a pump is firmly connected to the oxygenator and in the hose system venous blood reservoir, preferably made of flexible material, and an arterial blood filter are arranged. The blood reservoir serves as a buffer. This will cause problems with the tightness with temperature fluctuations, e.g. B. during the later sterilization, avoided and the life of the device elevated. The blood filter is used to eliminate any air bubbles that may occur in the liquid circuit, which can occur especially when connecting the patient, as well as the retention of blood conglomerates.

Der Oxygenator und das vormontierte Schlauchsystem müssen vom Hersteller in vorgefülltem und sterilisiertem Zustand bereitgestellt werden. Hierbei können für die Sterilisation zweckmäßigerweise Gamma-Strahlen eingesetzt werden.The oxygenator and the pre-assembled hose system must be from Manufacturer provided in pre-filled and sterilized condition become. This can be expedient for sterilization Gamma rays are used.

Als Oxygenator kann kein herkömmlicher Kapillar-Oxygenator mit poröser Membranstruktur eingesetzt werden. Statt dessen ist der Einsatz eines Membran-Oxygenators mit dichten Membranen vorgesehen. Bei einem vorzugsweise einsetzbaren solchen Membran- Oxygenator sind diese nicht-porösen, gasdurchlässigen Membranen auf der Ober- und Unterseite von porösen Metallscheiben aufgebracht, wobei die Metallscheiben der Gaszufuhr und der Stabilisierung der Membranen dienen.No conventional capillary oxygenator can be used as an oxygenator porous membrane structure can be used. Instead it is Use of a membrane oxygenator with dense membranes provided. With such a membrane These non-porous, gas-permeable membranes are oxygenators on the top and bottom of porous metal discs applied, the metal discs of the gas supply and the Stabilize the membranes.

Der Membranoxygenator beschriebener Bauart ist so aufgebaut, daß die mit der Membran beschichteten Metallscheiben mit definiertem Abstand voneinander zu einem Stapel mit für den Gastransport ausreichender Membranfläche angeordnet sind.The membrane oxygenator of the type described is constructed in such a way that the metal discs coated with the membrane with defined Distance from each other to a stack with for gas transport sufficient membrane area are arranged.

Die herkömmlichen Kapillar-Oxygenatoren mit einer Vielzahl von Kapillaren aus einem hydrophoben Material haben den Nachteil, daß über einen längeren Zeitraum keine absolut dichte Trennung von Gas- und Flüssigkeitsbereich des Oxygenators möglich ist. Würden solche Oxygenatoren bereits vorgefüllt, würde bei längerer Lagerung Flüssigkeit in den Gasbereich eindringen. Dieser Effekt ist bereits bei länger dauernden Operationen zu beobachten, bei denen Blutplasma beginnt, durch die Poren der Kapillaren des Oxygenators hindurchzudringen. Diese Probleme bestehen aus dem o.g. Membran-Oxygenator nicht, wobei sich der Einsatz von Silikon-Membranen als besonders vorteilhaft erwiesen hat.The conventional capillary oxygenators with a variety of Capillaries made of a hydrophobic material have the disadvantage that that there is no absolutely tight separation over a longer period of time of the gas and liquid area of the oxygenator is possible. If such oxygenators were already pre-filled, it would take longer Storage Liquid penetrate into the gas area. This Effect is already too long operations observe where blood plasma begins through the pores of the To penetrate capillaries of the oxygenator. These problems consist of the above Membrane oxygenator not, the Use of silicone membranes has proven to be particularly advantageous Has.

Für den mobilen Einsatz kann die Vorrichtung auch mit einer batteriegetriebenen Pumpe und einem Sauerstoffgenerator ausgerüstet sein. Eine derartig ausgerüstete Vorrichtung kann dann auch in einem Notarztwagen oder einem Rettungshubschrauber mitgeführt werden und die Versorgungslücke des Patienten zwischen Notfall-Eintritt und definitiver Versorgung schließen.For mobile use, the device can also be used with a battery-powered pump and an oxygen generator his. A device equipped in this way can then also in an ambulance or an ambulance be carried and the patient's care gap between Close emergency admission and definitive care.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der Zeichnung näher erläutert.Below is an embodiment of an inventive Device with reference to the drawing explained.

Im einzelnen zeigtIn detail shows

Fig. 1 eine schematische Kreislaufdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 1 is a schematic circuit diagram of an apparatus according to the invention,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Oxygenator mit Wärmetauscher, Fig. 2 is a longitudinal section through an oxygenator with heat exchanger,

Fig. 3 eine gegenüber Fig. 2 vergrößert dargestellte Detailansicht des Oxygenators. Fig. 3 is a detailed view of the oxygenator shown enlarged compared to FIG. 2.

Im in Fig. 1 dargestellten Kreislauf ist ein Oxygenator 10 mit einem Wärmetauscher 11 enthalten, der über Schläuche 12 und 13 mit einem venösen Blutreservoir 14 und einem arteriellen Blutfilter 15 verbunden ist. Die Schläuche 12 und 13 sind dabei mehrteilig ausgebildet, wobei die einzelnen Teile durch Verbindungsstücke 16-19 miteinander verbunden sind. Mit dem Oxygenator 10, dem Wärmetauscher 11, dem Blutreservoir 14 und dem Blutfilter 15 sind die Schläuche jeweils durch Verkleben fest verbunden. In das Blutreservoir 14 mündet außerdem ein freies Schlauchende 20, dessen Endstück 21 verschweißt ist. An dieses Endstück 21 kann ein Katheter angeschlossen werden, der in eine Vene eines Patienten eingeführt werden kann. Im Blutreservoir 14 wird dieses venöse Blut zwischengespeichert. Das Blutreservoir 14 besteht aus einem flexiblen Beutel und kann dadurch Druckschwankungen im Kreislauf gut ausgleichen. Vom Blutreservoir 14 gelangt das venöse Blut über die Schlauchleitung 12, wobei zwischen den Verbindern 16 und 17 der Anschluß einer Umwälzpumpe einer Herz-Lungen-Maschine vorgesehen ist, in den Wärmetauscher 11 und anschließend in den Oxygenator 10, wo dem Blut Sauerstoff zu- und Kohlendioxid abgeführt wird. Anschließend verläßt das nun sauerstoffangereicherte Blut den Oxygenator 10 über die Schlauchleitung 13 und wird dem Blutfilter 15 zugeführt, das eventuell im Blut enthaltene Luftblasen oder trombogene Blutbestandteile zurückhält. An das Blutfilter 15 ist ebenfalls ein freies Schlauchende 22 angeschlossen, dessen Endstück 23 wiederum verschweißt ist. An dieses Endstück 23 wird ein Katheter angeschlossen, der in eine Arterie des Patienten eingeführt wird und durch den das mit Sauerstoff angereicherte und temperierte Blut dem Patienten wieder zugeführt wird. Zwischen dem Blutfilter 15 und dem Blutreservoir 14 ist außerdem eine Kurzschlußschlauchleitung 24 zu einer bedarfsweisen Entlüftung des Blutfilters 15 während des Einsatzes am Patienten vorgesehen, wobei möglicherweise auftretende Luftbläschen über einen in der Leitung 24 eingebauten Dreiwegehahn 39 oder direkt in das Blutreservoir 14 abgeführt werden. Über das Schlauchende 22 wird das sauerstoffangereicherte Blut wieder dem Körper des Patienten zugeführt.In the in Fig. 1 illustrated circuit, an oxygenator 10 is included with a heat exchanger 11 which is through tubes 12 and 13 connected to a venous blood reservoir 14 and an arterial blood filter 15. The hoses 12 and 13 are formed in several parts, the individual parts being connected to one another by connecting pieces 16-19 . The tubes are each firmly connected to the oxygenator 10 , the heat exchanger 11 , the blood reservoir 14 and the blood filter 15 by gluing. A free hose end 20 , the end piece 21 of which is welded, also opens into the blood reservoir 14 . A catheter can be connected to this end piece 21 and can be inserted into a patient's vein. This venous blood is temporarily stored in the blood reservoir 14 . The blood reservoir 14 consists of a flexible bag and can thus compensate for pressure fluctuations in the circuit. From the blood reservoir 14 , the venous blood passes through the hose 12 , with the connection of a circulating pump of a heart-lung machine being provided between the connectors 16 and 17 , into the heat exchanger 11 and then into the oxygenator 10 , where oxygen is added to the blood Carbon dioxide is removed. Then the oxygen-enriched blood then leaves the oxygenator 10 via the hose line 13 and is fed to the blood filter 15 , which retains any air bubbles or thrombogenic blood components contained in the blood. A free hose end 22 is also connected to the blood filter 15 , the end piece 23 of which is in turn welded. A catheter is connected to this end piece 23 , which is inserted into an artery of the patient and through which the oxygen-enriched and tempered blood is returned to the patient. Between the blood filter 15 and the blood reservoir 14 , a short-circuit hose line 24 is also provided for a necessary ventilation of the blood filter 15 during use on the patient, air bubbles which possibly occur being discharged via a three-way valve 39 installed in the line 24 or directly into the blood reservoir 14 . The oxygen-enriched blood is returned to the patient's body via the hose end 22 .

Im ungebrauchten Zustand sind der Oxygenator 10, der Wärmetauscher 11, das Luftfilter 15 und das Blutreservoir 14 sowie sämtliche Schlauchleitungen 12, 13, 20, 22 und 24 mit einer Infusionsflüssigkeit vorgefüllt und sterilisiert. Nach Abtrennen der beiden verschweißten Endstücke 21 und 23 der Schläuche 20 und 22 und Anordnung von Kathetern an diese Schlauchenden 20, 22 ist die Vorrichtung damit sofort zur Sauerstoffversorgung des Blutes des Patienten einsatzbereit.In the unused state, the oxygenator 10 , the heat exchanger 11 , the air filter 15 and the blood reservoir 14 as well as all hose lines 12, 13, 20, 22 and 24 are prefilled with an infusion liquid and sterilized. After the two welded end pieces 21 and 23 of the tubes 20 and 22 have been separated and catheters arranged on these tube ends 20, 22 , the device is thus immediately ready for use to supply the patient's blood with oxygen.

Der Aufbau eines für eine solche vorgefüllte Vorrichtung einsetzbaren Oxygenators 10 mit angeschlossenem Wärmetauscher 11 ist in Fig. 2 im Längsschnitt dargestellt. Der Wärmetauscher 11 besteht aus einem zylindrischen Körper 25, in dem eine Vielzahl von Kapillaren 26 in Achslängsrichtung eingesetzt sind. In seinem oberen Bereich weist der zylindrische Körper 25 eine Bluteinlaßöffnung 27 auf, an die das Schlauchstück 12 nach Fig. 1 angeschlossen ist. Von dort gelangt das Blut durch die Kapillaren 26 zu einem Verteiler 28 im Oxygenator 10. In einem Hohlraum 29 zwischen der Innenwandung des zylindrischen Körpers 25 und den Außenflächen der Kapillaren 26 wird dabei vorgewärmtes Wasser umgewälzt, das über einen Einlaßstutzen 30 zugeführt und über einen Auslaßstutzen 31 wieder aus dem zylindrischen Körper 25 abgeführt wird. Das durch dieses vorgewärmte Wasser ebenfalls angewärmte Blut gelangt anschließend im Oxygenator 10 vom Verteiler 28 aus in aus Fig. 3 besser ersichtliche Zwischenräume 32 zwischen membranbespannten Metallplatten 33. Die Metallplatten 33 bestehen dabei aus einem porösen Material, das damit gasdurchlässig ist. Die Membranen sind ebenfalls gasdurchlässig aber flüssigkeitsdicht. Die einzelnen Membranplatten 33 sind parallel zueinander und übereinander an einem in einer Bohrung 35 geführten Dreikantstift 36 befestigt. In die Bohrung 35 mündet außerdem ein Anschluß 34, über den Sauerstoff in den Hohlraum zwischen Bohrung 35 und Dreikantstift 36 und von dort seitlich in die Membranplatten 33 geleitet wird. Von dort diffundiert der Sauerstoff über die Membranoberflächen der Platten 33 in das Blut. Gleichzeitig diffundiert Kohlendioxid aus dem Blut ins Innere der Membranplatten 33 und wird von dort über einen zweiten Anschluß 37 am Oxygenator wieder abgeführt. Nach diesem Gasaustausch gelangt das mit Sauerstoff angereicherte Blut über einen Auslaß 38, an den das Schlauchstück 13 der Vorrichtung nach Fig. 1 angeschlossen ist, wieder aus dem Oxygenator heraus. Die Membranplatten 33 des Oxygenators 10 zeichnen sich dabei durch absolute Dichtigkeit gegenüber Flüssigkeiten aus, so daß auch bei längeren Lagerzeiten der vorgefüllten Vorrichtung nach Fig. 1 kein Eindringen von Infusionsflüssigkeit ins Innere der Platten 33 und damit in den Gasbereich des Oxygenators 10 zu befürchten ist. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können somit in größeren Stückzahlen bevorratet werden.The construction of an oxygenator 10 with a connected heat exchanger 11 that can be used for such a prefilled device is shown in longitudinal section in FIG. 2. The heat exchanger 11 consists of a cylindrical body 25 in which a large number of capillaries 26 are inserted in the longitudinal direction of the axis. In its upper region, the cylindrical body 25 has a blood inlet opening 27 to which the tube piece 12 according to FIG. 1 is connected. From there, the blood passes through the capillaries 26 to a distributor 28 in the oxygenator 10 . In a cavity 29 between the inner wall of the cylindrical body 25 and the outer surfaces of the capillaries 26 , preheated water is circulated, which is supplied via an inlet connection 30 and is discharged again from the cylindrical body 25 via an outlet connection 31 . The blood, which has also been warmed by this preheated water, then arrives in the oxygenator 10 from the distributor 28 into spaces 32 between the membrane-covered metal plates 33, which can be seen more clearly in FIG. 3. The metal plates 33 consist of a porous material which is therefore gas-permeable. The membranes are also gas-permeable but liquid-tight. The individual membrane plates 33 are fastened parallel to one another and one above the other on a triangular pin 36 guided in a bore 35 . A connection 34 also opens into the bore 35 , via which oxygen is passed into the cavity between the bore 35 and the triangular pin 36 and from there laterally into the membrane plates 33 . From there, the oxygen diffuses into the blood via the membrane surfaces of the plates 33 . At the same time, carbon dioxide diffuses from the blood into the interior of the membrane plates 33 and is discharged from there via a second connection 37 on the oxygenator. After this gas exchange, the oxygen-enriched blood comes out of the oxygenator again via an outlet 38 , to which the tube piece 13 of the device according to FIG. 1 is connected. The membrane plates 33 of the oxygenator 10 are characterized by absolute tightness against liquids, so that no infiltration of infusion liquid into the interior of the plates 33 and thus into the gas area of the oxygenator 10 is to be feared even when the prefilled device according to FIG . The devices according to the invention can thus be stored in large numbers.

Claims

1. Device with a blood oxygenator, in particular for use in acute cardiac insufficiency, with a tube system ( 12, 13, 20, 22, 24 ) connected to the oxygenator ( 10 ), which has two free tube ends ( 20, 22 ) for connecting a patient, and with a pump connection ( 16, 17 ) and a gas connection ( 34, 37 ) to the oxygenator ( 10 ), characterized in that the oxygenator ( 10 ) and the hose system ( 12, 13, 20, 22, 24 ) are pre-filled with an infusion solution.

2. Device according to claim 1, characterized in that the hoses ( 12, 13, 20, 22, 24 ) with the system components ( 10, 11, 14, 15 ) and with each other are firmly and germ-tightly connected.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the free hose ends ( 20, 22 ) are glued or welded for connecting a patient.

4. Device according to one of claims 1-3, characterized in that a heat exchanger ( 11 ) is connected to the oxygenator ( 10 ).

5. Device according to one of claims 1-4, characterized in that a pump is firmly connected to the oxygenator ( 10 ).

6. Device according to one of claims 1-5, characterized in that a venous blood reservoir ( 14 ), preferably made of flexible material, and an arterial blood filter ( 15 ) are arranged in the tube system ( 12, 13, 20, 22, 24 ).

7. Device according to one of claims 1-6, characterized in that the overall arrangement using gamma rays is sterilized.

8. Device according to one of claims 1-7, characterized in that the oxygenator has gas-permeable membranes which are applied to a plurality of spaced-apart porous metal disks ( 33 ), the metal disks ( 33 ) serving for the gas supply and the stabilization of the membranes .

9. The device according to claim 8, characterized in that the membranes are made of silicone.

10. Device according to one of claims 1-9, characterized in that they are for mobile use with a battery powered pump and an oxygen generator is equipped.