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Die Erfindung betrifft eine peristaltische Kreiselpumpe ohne Ständer und mit zwei Pumpenkörpern und einer einzigen motorisch angetriebenen Welle, wobei jeder Pumpenkörper aus einem biegsamen Schlauch besteht, der sich unter Spannung um seinen Rotor herumlegt und dessen Kanal einen Querschnitt aufweist, der durch Biegen der Wandung in einem Bereich der vorbestimmten inneren Drucke zwischen seinem Minimum und seinem Maximum regelmässig variierbar ist. Diese Kreiselpumpe eignet sich insbesondere für einen ausserhalb des Körpers angeordneten Blutkreis, beispielsweise eine Blutoxygenatorvorrichtung.
Es sind bereits Pumpen dieser Type bekannt, insbesondere aus denUSA-PatentschriftenNr. 3, 172, 367und Nr. 3,502, 034. Die in diesen Patentschriften beschriebenen Pumpen sind Messpumpen, also vom volumetrischen Typ.
Die peristaltischen Pumpen eignen sich im allgemeinen nicht für ausserhalb des Körpers angeordnete Blutkreise, da der volumetrische Charakter der Pumpen mit einer für den Patienten gefährlichen Saugwirkung verbunden ist. Aus diesem Grunde war man bestrebt, selbstregulierende peristaltische Pumpen mit begrenztem Durchsatz und begrenzter Saugwirkung zu schaffen, welche z. B. in der franz. Patentschrift Nr. 2. 063. 677 beschrieben sind.
Bei bestimmten, ausserhalb des Körpers angeordneten Blutkreisen, wie sie früher beschrieben wurden, ist es notwendig, den Blutdruck innerhalb des Apparates zur Blutbehandlung, beispielsweise in einem Oxygenator, auf einem vorbestimmten Wert zu halten.
Zu diesem Zweck kann man eine erste Pumpe zwischen einem Entnahme-Katheter und dem Eintritt in den Apparat und eine zweite Pumpe zwischen dem Austritt aus dem Apparat und der Vorrichtung zur Wiedereinführung anordnen. Die USA-Patentschriften Nr. 2,927, 582 und Nr. 3,017, 885 beschreiben derartige Vorrichtungen, bei welchen die Pumpendurchsätze durch komplizierte, im allgemeinen zerbrechliche und in der Anwendung heikle Einrichtungen geregelt werden.
Aus der brit. Patentschrift Nr. 1, 122, 275 ist eine peristaltische Pumpe ohne Stator mit einer einzigen Antriebswelle geoffenbart, welche zwei biegsame, unter Druck stehende und in Serie geschaltete Schläuche aufweist, deren Funktion jedoch nicht unterschiedlich ist ; jeder Schlauch spielt die gleiche Rolle und gewährleistet die gleiche Funktion. Der Patentschrift ist zu entnehmen, dass die Schläuche untereinander identisch sind. In der USA-Patentschrift Re 27 376 ist eine peristaltische Pumpe mit Schläuchen beschrieben, die unter Druck praktisch und schnell angeschlossen werden können. Die Schläuche können unterschiedliche Durchmesser aufweisen und gleichzeitig verschiedene Fluide mit unterschiedlichem Durchsatz pumpen.
Sie sind jedoch jeweils voneinander unabhängig.
Aufgabe der Erfindung ist es, die eingangs erwähnte Kreiselpumpe so auszubilden, dass man einen kompakten, einfachen, robusten und sicher arbeitenden Pumpensatz erhält.
Die Erfindung besteht daher darin, dass bei einem Innendruck, der im wesentlichen dem Atmosphärendruck gleich ist, der Querschnitt des ersten Schlauches im wesentlichen bei seinem Maximum liegt und der Querschnitt des zweiten Schlauches im wesentlichen bei seinem Minimum liegt. Die Motordrehzahl kann unveränderlich oder verstellbar sein. Damit der Durchschnittswert des Blutdruckes zwischen zwei Pumpenkörpern innerhalb eines vorbestimmten Bereiches aufrechterhalten bleibt, ist es notwendig, dass die maximale Durchsatzmenge des zweiten Pumpenkörpers grösser ist als jene des ersten. Um dies zu erreichen, kann man für den zweiten Pumpenkörper einen Rotor verwenden, dessen Rollen einen Kreis mit einem grösseren Durchmesser beschreiben als jene des ersten Pumpenkörpers, wobei die beiden Pumpenkörper nahezu gleiche innere Umfänge aufweisen.
Man kann auch identische Rotoren oder einen einzigen Rotor, der beiden Pumpenkörpern gemeinsam ist, verwenden, und in diesem Fall wählt man einen zweiten Pumpenkörper, dessen Querschnitt einen inneren Umfang aufweist, der grösser ist als jener des ersten Pumpenkörpers. Selbstverständlich kann man diese beiden Anordnungen kombinieren.
Ebenso ist es notwendig, dass der minimale Nutzdurchsatz des zweiten Pumpenkörpers kleiner ist als jener des ersten. Um dies zu erreichen, kann man den zweiten Pumpenkörper mit einer Wandung ausstatten, die biegsamer ist (im allgemeinen dünner) als jene des ersten Pumpenkörpers. Man kann dem Kanal des zweitenPumpenkörpers einen Querschnitt mit einer Oberfläche verleihen, die kleiner ist als jene des ersten und kann für den zweiten Pumpenkörper beispielsweise einen Schlauch verwenden, der bei Fehlen eines äusseren Zwanges bereits merklich abgeplattet ist, und für den ersten Pumpenkörper einen Schlauch mit kreisförmigem Durchschnitt verwenden. Man kann auch beim zweiten Pumpenkörper eine ebene Form und eine biegsamer Wandung kombinieren.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen einerseits schematisch ohne bestimmten Massstab eine Ausführungsform der erfindungsgemässenpumpe und anderseits die charakteristischen Kurven der verwendeten Pumpe. Es zeigen Fig. 1 eine schematische Ansicht eines ausserhalb des Körpers angeordneten Blutkreises, der eine erfindungsgemässe Pumpe enthält ; Fig. 2 die Fördermenge/Druck-Kennlinie eines Pumpenkörpers, der in der erfindungsgemässen Pumpe verwendbar ist, und Fig. 3 einen Satz von Fördermenge/Druck-Kennlinien von zwei Pumpenkörpern.
Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass der ausserhalb des Körpers angeordnete Kreis für Blut einen Blutoxyge-
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--1-- üblicher Bauart,im folgenden wird mit Pm und PM der minimale Nutzdruck bzw. der maximale Nutzdruck am Eingang des Pumpenkörpers bezeichnet. Ebenso werden mit Qm und QM die entsprechenden minimalen und maximalen Nutzdurchsätze bezeichnet.
Der minimale Nutzdurchsatz Qm wird erhalten, wenn der Druck am Eingang so gering ist, dass der Schlauch zusammenfällt, wobei die einander gegenüber liegenden Wandungen einander anliegen. Der Schnitt des Schlauchs nimmt die Form einer Hantel an. Darunter plattet sich unter der Einwirkung von viel geringe- ren Saugdrucken am Eingang des Pumpenkörpers der Querschnitt des Schlauchs noch mehr ab, was einer rapiden Änderung der Neigung der Kurve entspricht. Der maximale Nutzdurchsatz QM wird erhalten, wenn der Druck am Eingang des Pumpenkörpers genügend hoch ist, so dass der Schlauch einen kreisförmigen Quer schnitt annimmt. Darüber hinaus kann sich der Schlauch nicht ausweiten, was beträchtlich höhere Drucke erfordert und ebenfalls einer rapiden Änderung der Neigung der Kurve entspricht.
In dem in Fig. 1 dargestellten, ausserhalb des Körpers befindlichen Blutkreis variiert der Durchsatz des Pumpenkörpers--6-- für ein gegebenes Niveau von --6--inbezug aufdieEntnahmestelle-3- je nach demve- nösen Druck. Da der venöse Druck in der Höhe von --3-- in der Nähe von atmosphärischem Druck liegt und da der Blutdruck am Eingang des Pumpenkörpers--6-- von diesem durch die Strömungswiderstände der Zwi- schenleitung-7-abweicht, wobei er teilweise durch den Unterschied der Höhe der Kanüle --3-- und des Pumpenkörpers --6-- kompensiert wird, ist der Druck im allgemeinen geringer als Atmosphärendruck.
Man wählt im allgemeinen einen Pumpenkörper-6-, dessen Durchsatz/Druck-Kennlinie in einem Bereich von vorzugsweise niedrigeren Drucken als atmosphärischem Druck liegt.
In Fig. 3 ist die Kennlinie des Pumpenkörpers --6-- gezeigt. Der Nutzbereich der Kurve liegt zwischen den Punkten Bm und BM, wobei die Nutzdruckgrenzen, die Pm6 und PM6 entsprechen, beispielsweise in diesem Falle alle beide kleiner als atmosphärischer Druck (Punkt 0 der Abszisse) sind. Der Durchsatz ist dem Druck und der Drehgeschwindigkeit des Rotors, der mit dem Punpemkörper-6-- verbunden ist, proportional.
Es ist vorteilhaft, dass der maximale Nutzdruck PM6 etwas geringer als atmosphärischer Druck ist, im allgemeinen weniger als 20 mm Hg und vorzugsweise weniger als 10 mm Hg unterhalb des atmosphärischen Drucks. Man realisiert diese Bedingung mit einem Pumpenkörper, der aus einem dünnen Schlauch gebildet
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mal und ermöglicht einen maximalen Nutzdurchsatz Qg. Für einen Blutdruck Pss am Eingang des Pumpen- körpers --6-- zwischen Pm6 und PM6 und unterhalb atmosphärischem Druck hat der Schlauch einen nahezu elliptischen Querschnitt, dessen innere Oberfläche kleiner als die des kreisförmigen Querschnitts von gleichem Umfang ist, was einem Durchsatz Q6 entspricht.
Wenn der Druck P6 dem minimalen Nutzdruck Pm6 gleich wird, plattet sich der Schlauch noch weiter ab, und sein Querschnitt wird fast Null : Der Durchsatz vermindert sich auf den minimalen Nutzdurchsatz Q g'
Der zweite Pumpenkörper --10--, der in Serie mit dem ersten Pumpenkörper --6-- geschaltet ist, lie- fert genau den gleichen durchschnittlichen Durchsatz. Der Durchsatz des Pumpenkörpers --10-- wird daher von demjenigen des Pumpenkörpers-6-- bestimmt, der seinerseits von dem venösen Druck abhängt.
Die Pumpe --6, 12, 10-- wird im allgemeinen im wesentlichen in der gleichen Höhe wie der Oxygenator angeordnet. Die Baugruppe, die aus der Pumpe und dem Oxygenator besteht, wird im allgemeinen unterhalb des Patienten in einstellbarer Höhe angeordnet, um zum Teil die Strömungswiderstände stromauf von - zu kompensieren und so den Blutdurchsatz auf den gewünschten mittleren Wert einzustellen.
Es ist erforderlich, den Blutdruck in dem Oxygenator in einem vorbestimmten Druckbereich zu halten, um zu ermöglichen, dass der Blutfilm im wesentlichen konstante Dicke im Kontakt mit den Membranen und einen eingestellten Druckgradienten durch die Dicke der Membranen beibehält.
So kann man für einen Blutoxygenator, der aus einem Stapel von abwechselnd Membranen und Zwischenstücken besteht, die Wahl treffen, in diesem Oxygenator den relativen Blutdruck, gemessen mittels des Manometers --14--, in einem vorbestimmten Bereich, beispielsweise zwischen 0 und 200 mm Hg, oberhalb des Atmosphärendruckes zu halten.
Wenn man tatsächlich den Sauerstoffdruck in diesem Oxygenator unterhalb des atmosphärischen Drucks hält, so bleibt die Druckdifferenz zwischen dem Blut und dem Sauerstoff stets positiv, was die Verwendung von mikroporösen Membranen mit erhöhtem Gasdurchsatz ermöglicht. Die in der franz. Patentschrift Nr. 1568. 130 beschriebenen Membranen eignen sich besonders gut zu diesem Zweck. Ausserdem ermöglicht die Aufrechterhaltung dieses Druckunterschieds, zu vermeiden, dass die Membranen zufällig miteinander verkleben, eine Verklebung, die schwierig aufzuheben ist.
Wenn dagegen der Druck des Blutes viel höher als derjenige des Sauerstoffs ist, beispielsweise in der Grössenordnung von 800 mm Hg, so kann das Blut die Membran zerreissen oder ihre Hydrophobie überwinden und diese durchdringen.
Der Blutdruck in dem Oxygenator kann in einem gewählten Bereich mittels eines Pumpenkörpers --10-- gehalten werden, dessen Durchsatz/Druck-Kennlinie sich in einem Bereich von im wesentlichen über At-
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