AT389229B - Vorrichtung zur beschleunigung der fuellphase in pneumatisch angetriebenen blutpumpen - Google Patents

Vorrichtung zur beschleunigung der fuellphase in pneumatisch angetriebenen blutpumpen

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Description


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   Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beschleunigung der Füllphase in pneumatisch angetriebenen Membran-Blutpumpen durch Anlegen eines Unterdrucks an der Gasseite der Membran-Blutpumpe. 



   Für die Unterstützung des Kreislaufs beziehungsweise den Ersatz des Herzens werden unter anderem pneumatisch angetriebene Blutpumpen verwendet. Diese bestehen aus einem Hohlkörper, der durch eine flexible Membran in eine gas-und eine blutgefüllte Seite getrennt wird. Durch Anlegen eines Überdrucks an der Gasseite wird die Einstromklappe geschlossen und das Blut aus der Pumpe durch die Ausstromklappe herausgepresst (Systole). Die Füllung der Blutkammer (Diastole) durch die Einstromklappe geschieht passiv durch den Druck des einströmenden Blutes und kann durch Anlegen eines Unterdrucks beschleunigt werden. 



   Für die Erzeugung des notwendigen Wechseldrucks sind unterschiedliche Antriebsaggregate entwickelt worden. Grundsätzlich ist dabei zwischen geschlossenen und offenen Systemen zu unterscheiden :
Bei geschlossenen oder halb geschlossenen Systemen wird das während der Systole in den Ventrikel gepumpte Treibgas während der Diastole wieder in das Antriebssystem rückgeführt und dort für neuerliche Systolen aufbereitet. Dies kann entweder durch einen Kolbenmotor oder durch eine geregelte Turbine, deren Ansaugleitung mit einer Unterdruckkammer verbunden ist, erfolgen. 
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 eine Vorrichtung zur Erzeugung dieses Unterdrucks in offenen Antriebssystemen. 



   Die Möglichkeit der Füllungserleichterung durch Anlegen eines Unterdrucks ist in den meisten Antriebssystemen   gegeben : Die   verwendeten Methoden sind von der Art des Antriebs abhängig. 



   Bei Antrieben mit Kolbenmotoren wird der Unterdruck durch die auf den Kolben aufgebrachte Rückstellkraft erzeugt, bei geschlossenen Systemen mit Turbinen wird der Unterdruck durch die Ansaugleistung der Turbine bzw. über ein Hilfsventil vorgegeben. Bei all diesen geschlossenen Systemen ist eine elektronische Regelung der Unterdruckerzeugung notwendig. 



   Für die Unterdruckerzeugung in offenen Antrieben werden üblicherweise elektrisch angetriebene Ventilatoren oder Turbinen verwendet. In einem weiteren System wird ein sehr geringer Primärdruck (0. 5 bar) über ein weitlumiges Venturisystem geleitet, dessen Sauganschluss mit dem Ventrikel verbunden ist. Der Wechseldruck wird durch eine elektrisch gesteuerte Membran erzeugt, die den Auslass aus diesem System kontrolliert verschliesst und so während der Systole einen Druckrückstau in den Ventrikel erzeugt. Dieses System bietet den Vorteil einer stufenlosen Regelung des Drucks, hat aber einen sehr hohen Primärluftverbrauch und neigt bei raschen Übergängen zu Druckoszillationen. 



   Die neue Erfindung ermöglicht die rationelle und ausfallsichere Erzeugung eines Unterdrucks unter alleiniger Verwendung von Druckluft für die besonderen Anforderungen eines Blutpumpenantriebs. Sie ist   erfindungsgemäss   dadurch gekennzeichnet, dass die während der Füllphase über ein Umschaltventil an die Gasseite der MembranBlutpumpe anschliessbare Vorrichtung ein Venturisystem beinhaltet, wobei die Mischkammer des Venturirohres einen lichten Querschnitt von mindestens 4 mm und maximal 7 mm aufweist, um den durch die Einstellung des Treibluftflusses vorgegebenen Unterdruck weitgehend unabhängig von der Förderleistung der MembranBlutpumpe aufrecht zu erhalten und zugleich einen übermässigen Verbrauch von Primärluft zu verhindern. 



   Die Erfindung wird in 6 Zeichnungen beschrieben. 



   Fig. 1 zeigt den Aufbau eines pneumatischen Pumpenantriebes mit offenem System und wurde bereits oben erläutert. 



   Fig. 2 zeigt die wesentlichen Baugruppen der Erfindung : Die abzusaugende Druckluft aus der Blutpumpe kommt vom Dreiwegventil über die Leitung (7) in die Vorrichtung. Zur Pufferung des Drucks und zur Dämpfung von auf die Pumpmembran rückwirkenden Schwingungen, die zu Zerstörungen von Blutbestandteilen führen könnten, kann eine Dämpfungskammer (11) vorgesehen sein, deren Pufferwirkung durch Auskleidung mit Dämmaterial oder durch ein Labyrinth (12) verstärkt sein kann. Die Leitung (13) führt zur Einstromkammer (14) des Venturisystems. Die Treibluft des Systems wird über die Leitung (17) zugeführt. 



  Der Luftstrom und damit die Intensität des erzeugten Unterdrucks wird mit einem Regelventil (16) vorgegeben, das händisch oder elektrisch proportional oder elektrisch getaktet eingestellt werden kann. Dabei kann zur Minderung des Luftverbrauchs eine zur Systole synchrone oder leicht zeitverschobene Abschaltung vorgesehen sein. Die Treibluft wird über eine Düse (15) in das System eingebracht und vermischt sich-wie von Venturisystemen allgemein bekannt - mit der anzusaugenden Luft in einer Mischkammer (18). Der Durchmesser der Mischkammer für diese Vorrichtung ist dabei relativ gross   ( >    4 mm), um einen von der Saugleistung weitgehend unabhängigen Unterdruck zu gewährleisten, aber nicht mehr als 7 mm, um einen übermässigen Verbrauch von Primärluft zu verhindern.

   In einem Diffusor (19) wird die Strömungsgeschwindigkeit des Gasgemisches langsam gesenkt. Zur Senkung der Betriebsgeräusche kann ein Schalldämpfer (20) vor dem Gasauslass (9) vorgesehen sein. 

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   Um den notwendigen Arbeitsdruck nach den spezifischen Anforderungen des Patienten in weiten Bereichen einstellen zu können und gleichzeitig Instabilitäten durch Turbulenz-Übergänge zu vermeiden, sind folgende in Fig. 3 bis 6 dargestellte Massnahmen möglich :
Fig. 3 zeigt die Hintereinanderschaltung von zwei oder mehreren Venturirohren, wobei die jeweiligen Treibluftdüsen (15) je nach erforderlichem Unterdruck zugeschaltet werden können. 



   Fig. 4 zeigt den Querschnitt durch eine Einstromdüse (15), die in einem weiten Bereich des Treibluftflusses eine gleichmässige Abstromcharakteristik aufweist : Nach einer Zuführung (21), die zur Vermeidung von Druckverlusten grosslumig gehalten ist, strömt das Gas durch einen kurzen (Verhältnis Länge : Durchmesser 3 : 1 bis   7 : 1)   geraden Austrittskanal (22), dessen Ausstromkante (23) einen sehr kleinen Krümmungsradius aufweist. Diese Gestaltung verhindert Strömungsablösungen, wie sie in den üblicherweise verwendeten Laval-Düsen auftreten können und gestattet bei Verwendung eines kleinen Austrittsdurchmessers die Verwendung von mittel bis hoch komprimierter Druckluft   ( >    0. 8 bar) bei niedrigem Luftverbrauch.

   Neben der bisher beschriebenen zentrisch angeordneten Düse können noch folgende Vorrichtungen Verwendung finden :
Fig. 5 zeigt die Verwendung mehrerer Einstromdüsen (15), deren Zuleitungen (24) wahlweise angesteuert werden können. 



   Fig. 6 zeigt die Verwendung eines ringförmig um die Einstromkammer (14) angelegten Kanals (25), wodurch eine gleichmässige Vermischung von Treibluft und anzusaugender Luft in Wandnähe erfolgen kann. 



   Gegenüber bestehenden Systemen bietet die beschriebene Erfindung folgende Vorteile : - Hohe Ausfallsicherheit durch die Vermeidung bewegter Teile und einfache Konstruktion ; - Bei Ausfall   der Primärluft   und damit der Vakuumerzeugung kommt es zu keiner Behinderung des Abstrom ; - Bei geringem Dämpfungsaufwand sehr niedrige Geräuschentwicklung ; - kleine Bauweise möglich ; - unabhängig von elektrischer Energie ; - geringe Herstellungskosten. 



   PATENTANSPRÜCHE 1. Vorrichtung zur Beschleunigung der Füllphase in pneumatisch angetriebenen   Membran-Blutpumpen   durch Anlegen eines Unterdrucks auf der Gasseite der Membran-Blutpumpe, dadurch gekennzeichnet, dass die während der Füllphase über ein Umschaltventil (4) an die Gasseite der Membran-Blutpumpe (6) anschliessbare Vorrichtung ein Venturisystem (14,15, 18,19) aufweist, wobei die Mischkammer (18) des Venturirohres (14,18, 19) einen lichten Querschnitt von mindestens 4 mm und maximal 7 mm aufweist, um den durch die Einstellung des Treibluftflusses vorgegebenen Unterdruck weitgehend unabhängig von der Förderleistung der Membran-Blutpumpe (6) aufrecht zu erhalten und zugleich einen übermässigen Verbrauch von Primärluft zu verhindern.

Claims (1)

  1. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Einstellung des Treibluftflusses ein Regelventil (16) vorgesehen ist, das manuell oder elektrisch proportional oder digital getaktet einstellbar ist, wobei zur Minderung des Treibluftverbrauchs eine Abschaltung synchron oder phasenverschoben zur Systole vorgesehen sein kann.
    3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstromdüse (15) zur Erreichung einer gleichmässigen Abstromcharakteristik am austrittseitigen Ende einer grosslumigen Zuführung (21) eine Lochblende oder einen kurzen geraden Austrittskanal (22) kleineren Durchmessers aufweist, dessen Ausströmkante (23) einen sehr kleinen Krümmungsradius aufweist. <Desc/Clms Page number 3>
    4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Einstromkammer (14) des Venturisystems (14,15, 18,19) mehrere Einstromdüsen (15) vorgesehen sind, die zur Änderung des Unterdrucks wahlweise zugeschaltet werden können.
    5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung des Unterdrucks mehrere Venturirohre (14,18, 19) in Serie geschaltet sind.
    6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2,4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein an der Wand der Einstromkammer (14) oder der Mischkammer (18) angebrachter Kanal (25) für den Einstrom der Treibluft vorgesehen ist.
    7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Venturirohr (14,18, 19) und Blutpumpe (6) eine Dämpfungskammer (11) zur Minimierung der auf die Pumpmembran zurückwirkenden Schwingungen angebracht ist, wobei diese Dämpfungskammer (11) vorzugsweise mit Dämmaterial ausgekleidet ist und/oder ein Labyrinth (12) enthält.
    8. Vorrichtung nach den Ansprüchen l und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungskammer (11) ein Volumen aufweist, welches grösser ist als das Füllvolumen der Blutpumpe (6), sodass sie als Unterdruckspeicher wirkt.
    9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Venturisystem (14,15, 18,19) ein Schalldämpfer (20) zur Minimierung der Betriebsgeräusche nachgeschaltet ist.
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