CH551741A - Verfahren zur erhaltung menschlicher und tierischer organe und apparat zur ausfuehrung des verfahrens. - Google Patents

Description

  
 



   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhaltung menschlicher und tierischer Organe durch Perfusion mit einem gekühlten und durch   ein    Atemgas angereicherten Perfusat sowie einen Apparat zur Ausführung des Verfahrens.



   Diese, in der Medizin als  Organperfusion  bereits bekannte Konservierungsmethode, verwendet bisher umfangreiche und teure Apparaturen mit elektrisch betriebenen Rollerpumpen oder pneumatischen Perfusionspumpen mit elektrischem Kontroll- und Kühlsystem und einer Energielieferung aus dem Lichtnetz oder aus Akkumulatoren oder aus   Gasdruckflaschen.    Die Kosten der Herstellung und des Betriebes sind sehr hoch, und wegen ihres schweren Gewichts können diese Apparate im allgemeinen nur stationär verwendet werden. Ausserdem passt sich die Förderleistung der Perfusionspumpen nicht automatisch an den variablen Gefässwiderstand im Organ an, so dass dieses zerstört wird.



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bisherigen Verfahren und Apparate zu beseitigen durch Herstellung einer tragbaren, einfach aufgebauten und stromunabhängigen Perfusionsapparatur mit organschonender Pumpleistung, die auch alle erforderlichen Regelmöglichkeiten besitzt.



   Die Erfindung ist   gekennzeichhet    durch eine automatische Steuerung der Perfusion in Abhängigkeit vom Durchflusswiderstand im Organ, unter Verwendung einer durch Gas betriebenen Pumpe.



   Der Apparat zur Ausführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen Behälter mit einem Pumpenraum und einem Organraum, wobei im Pumpenraum ein Eingangsventil und ein Ausgangsventil für das Perfusat vorgesehen sind, und das Gas durch einen Gaseinlass zugeführt und durch ein druck- oder volumgesteuertes Auslassventil abgegeben wird, derart, dass letzteres bei einem bestimmten Druck oder Volumen plötzlich öffnet und der Druck in der Pumpe infolge Entweichen des Gases auf den Ausgangswert abfällt, wodurch das Perfusat durch den vorher erzeugten Gegendruck in die Pumpe nachfliesst, ferner gekennzeichnet durch Regler zur Einstellung der Pulsform, der Pulsfrequenz, des Fördervolumens und des maximalen Perfusionsdrucks für eine pulsatile oder kontinuierliche Organperfusion sowie zur Erzielung eines hyperbaren Zustandes im Organraum.



   Das Verfahren wird insbesondere angewendet zur Erhaltung einer menschlichen Niere während der Lagerung und des Transportes.



   Vorzugsweise wird zum Betrieb der Pumpe das Atemgas verwendet. Letzteres kann auch zur Kühlung des Perfusates dienen.



   In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Verfahrens schematisch dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Perfusionsapparat mit druckgesteuertem Gasauslassventil,
Fig. 2 einen Perfusionsapparat mit anderer Anordnung des Gasauslassventils,
Fig. 3 einen Schnitt durch den Pumpenraum eines Perfusionsapparates mit volumgesteuertem Gasauslassventil.



   Der in Fig. 1 dargestellte Perfusionsapparat besteht aus einem Behälter 1 mit Thermoisolation 2. Der Behälter 1 ist in einem Pumpenraum 3 und einem Organraum 4 aufgeteilt.



  Im Pumpenraum 3 befinden sich das passive Eingangsventil 5 und das passive Ausgangsventil 6 für das Perfusat, der Gaseinlass 7 und der Gasauslass 8 sowie das druckgesteuerte Gasauslassventil 9. Letzteres setzt sich aus einem beweglichen Teil in Gestalt einer vorgespannten monostabilen Membran 10 mit einer Gasdurchtrittsöffnung 11 und einem feststehenden Teil 12 dem Ventilsitz zusammen. Unter monostabiler Membran wird eine Membran verstanden, welche beim Ausbiegen nach einer Seite, von selbst wieder in die Ausgangslage zurückkehrt.



   Der Gaseinlass 7 erfolgt an einem Rohr 13, das den festen Teil 12 des Gasauslassventils 9 trägt und das mit einem Aussengewinde 13a in eine Gewindebohrung des Behälters 1 eingesetzt ist. Durch Drehung des Rohres 13 kann die Lage des Teiles 12 und damit die Spannung der Membran 10 ver ändert werden. Über dem Gasauslass 8 ist ein   tJberdruckven-    til 14 angeordnet.



   Der Organraum 4 enthält das zu konservierende Organ 15, welches mit seiner Arterie 16 an der Perfusatzusatzleitung 17 angeschlossen ist. Die Vene 18 ist nach dem Organraum 4 offen. Ein Abschnitt der Perfusatzuleitung 17 enthält eine elastische Erweiterung 19. Das im Organraum 4 eingeschlossene Organ 15 steht unter dem Druck eines Luftkissens 20.



  Die Perfusatflüssigkeit oder kurz Perfusat 21 genannt hat im Pumpenraum 3 und im Organraum 4 verschieden hohes Niveau. In den Perfusatkreislauf ist ein Filter 22 eingebaut.



   Der Perfusionsapparat arbeitet in der Weise, dass das aus einer in der Zeichnung nicht dargestellten Druckflasche ausströmende Atemgas durch den Gaseinlass 7 in das Rohr 13 und von da in den Pumpenraum 3 gelangt, wo es durch das Perfusat 21 sprudelt, welches dabei mit dem Gas angereichert wird. Das Gas sammelt sich über dem Perfusat an, wodurch bei geschlossenem Gasauslassventil 9 im Pumpenraum 3 ein Druck entsteht, welcher das Perfusat durch das passive Ausgangsventil 6 über die Perfusatzuleitung 17 in die Arterie 16 des Organs 15 fördert. Das Organ in Richtung der Pfeile durchströmt und aus der Vene 18 in den Organraum 4 abfliessen lässt, wo es sich am Boden sammelt Mit zunehmendem Perfusatvolumen im Organraum wird das darüber befindliche Luftkissen 20 komprimiert.



   Wenn im Pumpenraum 3 der gewünschte Solldruck herrscht, so wird die vorgespannte Membran 10 plötzlich vom feststehenden Teil 12 des Gasauslassventils 9 abgehoben und nimmt die Stellung 10a ein. Das Gas zieht durch die Öffnung 11 und den Gasauslass 8 nach aussen ab, wodurch der Druck im Pumpenraum 3 fällt. Nun drückt das vorher komprimierte Luftkissen im Organraum 4 das Perfusat durch das Eingangsventil 5 zurück in den Pumpenraum 3, wobei es beim Durchlaufen des Filters 22 gereinigt wird. Sobald der Druck im Organraum 4 und im Pumpenraum 3 auf den Ausgangswert gefallen ist, so schnellt die Membran 10 in ihre Ruhelage zurück und schliesst das Gasauslassventil 9 wieder. Das Gas strömt wieder durch den Gaseinlass 7 nach, und es beginnt ein neuer Zyklus.



   Durch Drehen des Gewinderohres 13 kann die Spannung der Membran 10 verändert werden. Wird der feststehende Teil 12 des Gasauslassventils 9 gehoben, so öffnet das Ventil schon bei niedrigerem Solldruck. Auf diese Weise kann der maximale Pulsdruck erniedrigt, das Fördervolumen verringert, die Pulsfrequenz erhöht werden und in Abhängigkeit davon die Pulsform und die Perfusionsmenge pro Zeiteinheit gesteuert werden. Diese Werte lassen sich auch in gleicher Weise durch Regelung des   Gaszuflusses    ändern.



   Entsteht im Organ 15 ein   Durchflusswiderstand,    so ist bei konstanter   Gasflussmenge    der Solldruck im Pumpenraum 3 schon früher und nach kleinerem Fördervolumen pro Pumpvorgang vorhanden. Mittels der druckabhängigen Membran 10 steuert die Pumpe also wie ein Herz   autpmatisch    Pulsfrequenz und Fördervolumen in Anpassung an den Durch   flusswiderstand    im Organ 15, wobei der maximale Pulsdruck pro Pumpvorgang unverändert bleibt. Dadurch wird die Gefahr der Zerstörung des Organs 15 infolge Perfusionsüberdruck mit Sicherheit vermieden. Ferner ergibt sich der Vorteil, dass die dem Organwiderstand am besten entsprechende Perfusionsgrösse ständig erhaltenbleibt.

 

   Die in der Perfusatzuleitung nach dem Ausgangsventil angebrachten elastischen Wandteile 19 dämpfen die Pulsschläge, und es kann bei grosser Elastizität, trotz pulsatiler Pumpwir  kung, sogar ein pulsloser, kontinuierlicher Perfusatdurchfluss im Organ erreicht werden.



   Da der Behälter 1 mit einer Thermoisolation 2 versehen ist, so kann die beim Ausströmen des Gases entstehende Expansionskälte zur Kühlung des Perfusats nutzbar gemacht werden. Dies geschieht durch das aus dem Rohr 13 durch das Perfusat sprudelnde Gas.



   Am Gasauslass 8 ist ein Überdruckventil 14 vorgesehen.



  Durch dieses lässt sich eine Perfusion im hyperbaren Zustand erzielen.



   Der in Fig. 2 dargestellte Perfusionsapparat unterscheidet sich von der ersten Ausführung dadurch, dass das Gas nach seinem Austritt aus dem Rohr 13 durch eine elastische Membran 23 vom Perfusat getrennt ist. Das Gas sammelt sich zwischen der Membran -10 und der elastischen Membran 23, bis der Druck das Gasauslassventil 9 öffnet und das Gas durch den Gasauslass 8 a nach Durchströmen des Perfusats in den Organraum 4 entlässt. Der Gegendruck wird durch die sich zusammenziehende elastische Membran 23 erzielt. Unter dem Druck des Gases wird das Perfusat aus dem Pumpenraum 3 durch das Filter 22, das Ausgangsventil 6a, die elastische Erweiterung 19 der Perfusatzuleitung 17 in die Arterie 16 des Organs 15 gefördert.

  Nach Durchströmen des Organs 15 in Richtung der Pfeile, fliesst das Perfusat durch die Vene 18 in den Organraum 4 und von da über das Eingangsventil   5 a    in den Pumpenraum 3.



   An der Membran 10 ist ein zusätzliches Gaseinlassventil 24 angeordnet, welches am Ende des Pumpvorganges mit der sich öffnenden Membran 10 bewegt wird und die Gaszufuhr am Rohr 13 schliesst. Dadurch wird die Gaszufuhr bis zum nächsten Pumpvorgang unterbrochen und ein Verlust an Treibgas vermieden.



   Der Perfusionsapparat nach Fig. 3 besitzt ein volumgesteuertes Gasauslassventil 9, das durch einen Schwimmer 25 betätigt wird. Der Schwimmer 25 ist an einer längsbeweglichen Stange 26 geführt, die am oberen Ende das Ventil 9 trägt und Anschläge 27 und 28 besitzt. Das untere Ende des Schwimmers 25 ist gelenkig mit einem Kipphebel 29 verbunden, der unter der Wirkung einer Zugfeder 30 steht. Wenn das Perfusat 21 im Pumpenraum 3 das obere Niveau 30b einnimmt, so ist das Gasauslassventil 9 geschlossen, da der Schwimmer 25 den Anschlag 27 nach oben drückt. Durch den Gaseinlass 7 kann das Gas einströmen, wodurch das aus dem Ausgangsventil 6   abfliessende    Perfusat 21 auf das Niveau 30a sinkt. Hierbei senkt sich der Schwimmer 25 unter Mitnahme des Kipphebels 29 nach unten.

  Letzterer kippt nach Überschreiten der Kippstellung unter Wirkung der Feder 30 in die untere Stellung, wobei der Schwimmer 25 in die untere Lage 25a gelangt. Der Anschlag 28 wird in die Stellung 28a mitgenommen und damit auch die Stange 26, wlche das Gasauslassventil 9 ruckartig öffnet, so dass dieses die Stellung 9a einnimmt. Das Gas kann nun durch den Gasauslass 8 entweichen und der Gasdruck verschwindet, wodurch das Perfusat 21 durch das Eingangsventil 5 nachfliessen kann, bis es wieder das Niveau 30b erreicht hat und das Gasauslassventil 9 wieder geschlossen ist. Auf diese Weise wiederholt sich der Pumpvorgang automatisch, und das Perfusat 21 wird, wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen beschrieben, durch das Organ 15 gefördert.

 

   Das einfache Verfahren, die geringe Anzahl der verwendeten Teile, die völlig automatische und betriebssichere Funktion sowie der geringe Energiebedarf ermöglichen die Herstellung eines kompakten und leichten Perfusionsapparates, der leicht transportiert und daher überall eingesetzt werden kann. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   I. Verfahren zur Erhaltung menschlicher und tierischer Organe durch Perfusion mit einem gekühlten und durch ein Atemgas angereicherten Perfusat, gekennzeichnet durch eine automatische Steuerung der Perfusion in Abhängigkeit vom Durchflusswiderstand im Organ (15), unter Verwendung einer durch Gas betriebenen Pumpe.

   II. Apparat zur Ausführung des Verfahrens, gekennzeichnet durch einen Behälter (1) mit einem Pumpenraum (3) und einem Organraum (4), wobei im Pumpenraum ein Eingangsventil (5) ujid ein Ausgangsventil (6) für das Perfusat (21) vorgesehen sind, und das Gas durch einen Gaseinlass (7) zugeführt und über ein druck- oder volumgesteuertes Auslassventil (9) abgegeben wird, derart, dass letzteres bei einem bestimmten Druck oder Volumen plötzlich öffnet und der Druck in der Pumpe infolge Entweichen des Gases auf den Ausgangswert abfällt, wodurch das Perfusat durch den vorher erzeugten Gegendruck in die Pumpe nachfliesst, ferner gekennzeichnet durch Regler zur Einstellung der Pulsform, der Pulsfrequenz, des Fördervolumens und des maximalen Perfusionsdruckes für eine pulsatile oder pulslose,

   kontinuierliche Organperfusion sowie zur Erzielung eines hyperbaren Zustandes im Organraum (4).

   III. Anwendung des Verfahrens zur Erhaltung einer menschlichen Niere während der Lagerung oder des Transportes.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass zum Betrieb der Pumpe das Atemgas verwendet wird.

   2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionskälte des Betriebsgases zur Kühlung des Perfusates verwendet wird.

   3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass dieses innerhalb eines thermostatisch geregelten Behälters durchgeführt wird.

   4. Apparat nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass im Pumpenraum (3) ein Gasauslassventil (9) vorgesehen ist, das einen beweglichen Teil in Gestalt einer vorgenannten monostabilen Membran (10) enthält, die im gespannten Zustand mit einer Öffnung (11) am feststehenden Teil anliegt und das Ventil schliesst.

   5. Apparat nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasauslassventil (9) vom Perfusat durch eine elastische Membran (23) getrennt ist.

   6. Apparat nach Unteranspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der Membran (10) ein zusätzliches Ventil (24) angeordnet ist, welches die Gaszufuhr nach Öffnung des Gasauslassventils (9) schliesst.

   7. Apparat nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaseinlass (7) durch ein Rohr (13) erfolgt, das den feststehenden Teil (12) des Gasauslassventils (9) trägt und durch axiale Verschiebung eine Anderung der Vorspannung der Membran (10) ermöglicht.

   8. Apparat nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsform, die Pulsfrequenz und der maximale Perfusionsdruck durch Änderung der Vorspannung der Membran (10) oder durch Änderung des Gasdruckes einstellbar ist.

   9. Apparat nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass alle erforderlichen Teile einschliesslich des Organs (15) und der Betriebsgasquelle in einem transportier- und tragbaren Behälter eingebaut sind.

   10. Anwendung nach Patentanspruch III, dadurch gekennzeichnet, dass der Perfusionsapparat auch während des Transportes betrieben werden kann, um damit eine Konservierung des Organs vom Spender zum Empfänger zu ermöglichen.