DD232824A5 - Blutpumpe - Google Patents

Abstract

Eine Blutpumpe weist eine Atriumkammer und eine Ventrikelkammer auf, welche durch flexible Waende gebildet werden und einen Einlass und einen Auslass haben, einen Durchgang, der den Atriumkammerauslass mit dem Ventrikelkammereinlass verbindet, ein erstes Einwegeventil im Durchgang, welches die Blutstroemung nur von der Atriumkammer zur Ventrikelkammer erlaubt. Ein zweites Einwegeventil im Ventrikelkammerauslass gestattet der Blutstroemung den Auslass nur aus der Ventrikelkammer. Die Kammern sind beweglich in einem Gehaeuse gehaltert, wobei der Atriumkammereinlass an einer ersten Oeffnung und der Ventrikelkammerauslass an einer zweiten Oeffnung befestigt ist. Eine Antriebsvorrichtung bewegt zyklisch die Ventrikelkammerwaende, um Blut aus ihr herauszutreiben, waehrend gleichzeitig die Atriumkammerwaende derart bewegt werden, dass ihr Volumen nach der Bluteinstroemung in den Einlass in diese erhoeht werden kann. Die Antriebsvorrichtung weist einen Antriebsring auf, welcher den Durchgang verbindend umgibt, seine Oberflaeche ist mit den Ventrikelkammerwaenden ueber eine ausgewaehlte Flaeche derart in Eingriff bringbar, dass der Druck des in die Kammern eintretenden Blutes den Blutpumpenausgang steuert. Fig. 1

Description

Nun kann erläutert werden, wie das Herz während der Diastole gefüllt wird, d. h. welche Kraft eine Veränderung des Herzvolumens hervorruft. Tatsache ist, daß der Herzmuskel in der Weise aufgebaut ist, daß er eine Kontraktionsfähigkeit hat, daß er aber nach der Kontraktion mit Hilfe einer anderen Kraft gestreckt werden muß. Gemäß den Feststellungen des Erfinders ist diese Kraft eine hydrodynamische Kraft vom Aufpralltyp, welche durch kinetische Energie hervorgerufen ist, welche dem Blut im Herz während der Systole erteilt wird, welche am Ende der Systole und beim Schließen der Aorta-und Lungenventile zu einem Druck transformiert wird, welcher die Tendenz hat, das Ventrikelvolumen u. a. dadurch zu erhöhen, daß die Ventilebene nach

oben gedrückt wird. . — -

Zur Lösung der vorstehenden Aufgaben ist erfindungsgemäß eine Blutpumpe vorgesehen mit einer Atriumkammer, welche durch flexible Wände gebildet ist und einen Einlaß sowie einen Auslaß hat, ferner mit einer Ventrikelkammer, welche durch flexible Wände gebildeet ist und einen Einlaß und einen Auslaß hat, einem den Auslaß der Atriumkammer mit dem Einlaß der Ventrikelkammer verbindenden Durchgang, einem ersten Einwegeventil in dem Durchgang, welches geeignet derart ausgestaltet ist, daß es den Blutstrom nur von der Atriumkammer zur Ventrikelkammer erlaubt, und einem zweiten Einwegeventil im Auslaß aus der Ventrikelkammer, welches geeignet derart ausgestaltet ist, daß es den Blutstrom durch den Auslaß nur aus der Ventrikelkammer heraus erlaubt. Die Kammern sind beweglich in einem Gehäuse gehaltert, welches erste und zweite Öffnungen hat, wobei Atriumkammereinlaß an der Öffnung befestigt und der Ventrikelkammerauslaß an der Öffnung befestigt ist. Eine Antriebsvorrichtung bewegt die Wände der Ventrikelkammer periodisch und wahlweise, um ihr Volumen zu verringern und das Blut herauszudrücken, während sie gleichzeitig die Wände der Atriumkammer derart bewegt, daß ihr Volumen nach dem Einströmen des Blutes in den Einlaß hinein zunehmen kann. Die Antriebsvorrichtung weist einen Antriebsring auf, der den Durchgang umgibt und mit dem Durchgang zusammengefügt bzw. verbunden ist sowie eine Oberfläche aufweist, die mit den Wänden der Ventrikelkammer über einen ausgewählten Bereich derart in Eingriff bringbar ist, daß der Druck des in die Kammern zwischen Antriebshüben der Antriebsvorrichtung eintretenden Blutes den Ausgang der Blutpumpe dadurch steuert, daß die Größe des Rückhubes des Antriebsringes als eine Funktion einer Druckkraft eingerichtet wird, welche über den Eingriffsbereich zwischen dem Antriebsring und den Wänden der Ventrikelkammer wirkt. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung weist die folgenden zusätzlichen Merkmale einzeln oder in Kombinaten auf:

1. Die Antriebsvorrichtung tritt mit dem Antriebsring nur während des angetriebenen Hubes der Pumpe in Eingriff und kommt während des Rückhubes der Pumpe vom Antriebsring außer Eingriff und bewegt sich zu einer zurückgezogenen Position.

2. Das Gehäuse ist hermetisch abgedichtet und enthält außerhalb der Kammern ein Gas, dessen Druck sich als Funktion der Veränderung des augenblicklichen Gesamtvolumens der Kammern verändert und dadurch die Einströmung des Blutes während des Rückhubes beeinflußt. Ein Drucksteuerventil steuert den Gasdruck im Gehäuse.

3. Das Gehäuse und alle Bestandteile des Antriebes sind in einem Verschluß oder Mantel enthalten, und das Innere das Gehäuses steht mit dem Verschluß über ein Drucksteuerventil in Verbindung.

4. Die Atriums- und Ventrikelkammern und der Durchgang sind Teile eines einstückigen, schlauchartigen Gliedes aus flexiblem und im wesentlichen nicht ausdehnbarem Material.

5. Der Einlaß zur Atriumkammer und der Auslaß aus der Ventrikelkammer befinden sich auf im wesentlichen gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses und auch im allgemeinen gegenüber dem Durchgang quer zu den entsprechenden Kammern.

6. Die Kammern und der Durchgang sind im wesentlichen rotationssymmetrisch um eine Symmetrieachse, welche durch eine Linie definiert wird, die den Einlaß zur Atriumkammer mit dem Auslaß aus der Ventrikelkammer verbindet. In ähnlicher Weise sind das Gehäuse und der Antriebsring im wesentlichen rotationssymmetrisch um eine Symmetrieachse, die mit der Symmetrieachse der Kammern und des Durchganges zusammenfällt.

7. Teile der Wände jeder Kammer sind während Teilen jedes Betriebszyklus zwischen einer Oberfläche des Antriebsringes und einer Innenwandoberfläche des Gehäuses in Eingriff bringbar, und die mit den entsprechenden Kammerwänden in Eingriff bringbaren Oberflächen sind scheibenförmig und haben im allgemeinen komplementäre Gestaltungen. Vorzugsweise ist die Oberfläche des Antriebsringes, welcher mit einer der Kammern in Eingriff kommt, konvex, und die Oberfläche des Antriebsringes, welcher mit der anderen Kammer in Eingriff tritt, ist konkav. Die Oberfläche des Antriebsringes, welche mit der Ventrikelkammer in Eingriff ist, ist erheblich größer als die Oberfläche des Antriebsringes, welche mit der Atriumkammer während eines wesentlichen Teils des Pumpenrückhubes in Eingriff ist, wodurch das Volumen des in die Pumpe zwischen angetriebenen Hüben eingeführten Blutes eine Funktion der dynamischen und statischen Kräfte desjenigen Blutes ist, welches während des Rückhubes in die Kammern eintritt.

Wie oben erwähnt, ist es erwünscht, die die Kammern bildenden Wände nicht nur flexibel, sondern auch nicht dehnungsfähig zu machen, indem man z. B. verstärkte Kunststoffe verwendet. Sie sollten innen auch glatt sein, um Gerinnungs- bzw. Ausflockungserscheinungen zu vermeiden, und sollten selbstverständlich aus einem Material hergestellt sein, welches sich inert verhält, z. B. Silikonkautschuk oder Polyurethan.

Die Erfindung ist eine Einzelpumpe, während das anatomische Herz eine Doppelpumpe ist. In vielen Fällen ist es jedoch möglich, eine Einzelpumpe in das Blutzirkulationssystem einzusetzen, welches im wesentlichen aus einer geschlossenen Schleife mit zwei unterschiedlichen Pumpen besteht, die unter Zusammenwirken arbeiten. Dir Schleife in den Zirkulations- bzw. Umwälzsystemen, welche über die Lungenarterie, Lungenflügel und Lungenvene geht, hat selbstverständlich einen recht geringen Druckabfall im Vergleich zum Hauptumwälzsystem, Aorta-Blutgefäße des Körpers — venöses System.

Unter anderem wird die Möglichkeit angeboten, eine Pumpe gemäß der Erfindung zu implantieren, wobei das Herz im Körper verbleibt, wobei ihr Einlaßschlauch in die linke Ventrikel eingesetzt wird und ihr Auslaßschlauch mit der Aorta verbunden ist.

Hierdurch kann die Herzbelastung reduziert werden, und es besteht eine Möglichkeit, später nach einer Heilperiode für das insuffiziente Herz die Herprothese zu entfernen. Wegen des geringen Druckabfalles in den Lungen schafft sogar ein insuffizientes Herz das Pumpen in diesem Teil des Umwälzsystems.

Die Herzprothese ist in diesem Fall in geeigneter Weise in der abdominalen Höhlung implantiert und wird von einem linearen oder Drehelektromotor angetrieben, der von einer wiederauf ladbaren Speicherbatterie versorgt wird, welche während der Schlafzeiten des Patienten aufgeladen werden kann, und zwar durch Elektroden, welche die Haut durchdringen, oder durch eine transformatorartige Wirkung auf eine implantierte Empfängerspule.

Wegen der Selbstregulierung des Verdrängungsvolumens durch die Pumpe ist es erfindungsgemäß auch möglich, eine Doppelpumpenvorrichtung zur Durchführung der Funktionen sowohl der linken als auch der rechten Herzabschnitte

lerzustellen. Zwei Vorrichtungen der erwähnten Art, die parallel oder getrennt angetrieben werden, können zu diesem Zweck Denutzt werden, wobei das wesentliche Erfordernis darin besteht, daß die pro Zeiteinheit gepumpten Mengen für beide Pumpen gleich sind.

Λ/enn zwei Pumpen der oben beschriebenen Art benutzt werden, die im Schritt oder außer Schritt und mit demselben oder äinem anderen Motor arbeiten können, wird eine Kopplung der Pumpen über die Strömung erreicht. Die Selbstregulierung der ^erdrängungsvolumina durch die Pumpen, die eine Funktion der Fülldrücke ist, erfüllt das Erfordernis, daß die Fülldrücke zweier Systeme von den zuvor eingestellten Werten nicht merklich abweichen, um eine Ansammlung von Blut im venösen System und dem Umwälzsystem in den Lungen zu vermeiden. Die Fließwiderstände in den Umwälzsystemschleifen bestimmen, welche Wirkung während der Arbeitshübe der Pumpen ausgeübt wird.

Ausführungsbeispiel

Für ein besseres Verständnis der Erfindung wird auf die folgende Beschreibung einer beispielsweisen Ausführungsform sowie Varianten dieser Ausführungsform Bezug genommen, die „zweite" und „dritte" Ausführungsformen genannt werden und in Verbindung mit den Figuren der anliegenden Zeichnungen beschrieben werden. Fig. 1: ist eine Seitenschnittansicht der Ausführungsform entlang einer Rotationssymmetrieachse, wobei einige Bestandteile schematisch gezeigt sind;

Fig.2: ist eine auseinandergezogene Ansicht der Ausführungsform;

Fig.3Abis3D: sind Darstellungen der Ausführungsform bei unterschiedlichen Betriebsstufen; Fig.4: ist eine bildliche Darstellung eines Teils einer zweiten Ausführungsform; Fig. 5: ist ein Seitenschnitt durch eine dritte Ausführungsform entlang einer Rotationssymmetrieachse, wobei einige Bestandteile schematisch gezeigt sind.

Die in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Ausführungsform, welche die dem Erfinder zur Zeit beste bekannte Betriebsart ist, ist ein Laboratoriumsprototyp, der gebaut und geprüft worden ist. Er basiert bzw. sitzt auf einem schlauchartigen Teil 6, welches aus einem Material hergestellt ist, welches flexibel, aber im wesentlichen nicht dehnungsfähig ist, und ist in einem Gehäuse 1 angebracht, welches aus Teilen 1 a und 1 b zusammengesetzt ist. Das Teil 6, dessen allgemeine Form, wie man am besten in Fig. 1 sieht, ein Rohr oder Schlauch ist mit einem kleineren Wulst 6a und einem größeren Wulst 6v, jeder im allgemeinen glockenförmig, ist auf folgende Weise hergestellt worden — zuerst wurde eine Paraffinform auf einer Drehbank gedreht und dann durch Wärmeeingang poliert; sie wurde mit einem Elastomeren beschichtet, in diesem Falle Silikonkautschuk, in verschiedenen Schichten, wobei Verstärkungsmaterial eingelegt wurde (Gazestoff in Laboratoriumsvorrichtung), und man hat es sich aushärten lassen.

In der Einschnürung 9 zwischen den Wulsten 6a und 6v ist ein tellerartiger starrer Antriebsring 10 angebracht (zwecks eines geringen Gewichtes besteht er aus zwei dünnen Blechtellern, die zusammen befestigt sind und mit Löchern versehen sind). Der Antriebsring 10 ist im Gehäuse 1 zusammen mit Einwegeventilen 4 und 5 angebracht, in diesem Falle Herzventile bekannter Machart, sogenannte Bjork-Shiley-Ventile. Es ist auch möglich, andere Ventile zu verwenden, 2. B. die nach Sant-Jude. Wie sich klar aus den Zeichnungen ergibt, ist das schlauchartige Teil 6 an anderen Teilen der Anordnung an drei Stellen befestigt, nämlich am Einwegeventil 5 in der Einschnürung 9 und auch an Öffnungen 7 und 8 im Gehäuse 1. Im Falle der Gehäuseöffnung 7 wird ein Ring 20 mit einer Außennut in das schlauchartige Teil 6 eingeführt, und ein Elastischer O-Ring 21 wird außen placiert. Ein Rückhaltering 30, welcher durch Schrauben 31 am Gehäuse 1 befestigt ist, klemmt den O-Ring 21 und den O-Ring am Platz ein. Die Einwegeventile4und 5 unterstützen neben ihrer Ventilfunktion auch die Befestigung des schlauchartigen Teils 6 am Antriebsring 10 bzw. der Gehäuseöffnung 8. Jedes Einwegeventil 4; 5 hat eine Umfangsnut, die einen elastischen O-Ring 13; 14 aufnimmt, wobei das schlauchartige Teil 6 am Einwegeventil 4 durch den O-Ring 14 festgeklemmt wird. Die Platten des Antriebsringes 10 werden am O-Ring 13 um das Einwegeventil 5 herum geklemmt und werden durch Schrauben 32 zusammengehalten. Der O-Ring 14 des Einwegeventils 4 ist an der Gehäuseöffnung 8 durch einen Rückhaltering 33 festgeklemmt, der durch Schrauben 34 im Gehäuse 1 befestigt ist.

Die gesamte Anordnung ist in Fig. 1 im montierten Zustand gezeigt. Der Antriebsring 10 läuft frei in dem starren Gehäuse 1 nach oben und unten, wobei Nuten auf den inneren Oberflächen des Gehäuses 1 vorgesehen sind, so daß Luft frei zwischen den Gehäuseabschnitten auf jeder Seite des Antriebsringes 10 vorbeigeführt werden kann.

Der kleinere Wulst 6a des schlauchartigen Teils 6 bildet eine Atriumkammer (mit A bezeichnet), und der größere Wulst 6ν eine Ventrikelkammer (mit „V" bezeichnet). Die Einlaßöffnung zur Atriumkammer A ist mit dem Gehäuse 1 an der Gehäuseöffnung 7 verbunden.

Die Einschnürung 9 zwischen den zwei Wulsten 6a und 6v ist ein Durchgang, durch weichen Blut nur aus der Atriumkammer A zur Ventrikelkammer V über das Einwegeventil 5 strömen kann. Die Öffnung 8, welche das Einwegeventil 4 enthält, ist der Auslaß aus der Pumpe, durch welche das Blut in Impulsen unter Druck abgegeben wird.

Die Volumina in der jeweiligen Atrium- und Ventrikelkammer der Pumpe werden während jedes Betriebszyklus bei einigen Stufen durch Eingriff der Wulste 6a und 6v gesteuert, welche sie zwischen den unteren und den oberen Wänden 25 und 26 des Gehäuses 1 sowie den unteren und oberen Oberflächen 28 und 27 des Antriebsringes 10 definieren bzw. bilden. Insbesondere ist die untere Wand 25 des Gehäuses 1 konkav (z. B. im allgemeinen konisch), während die obere Oberfläche 28 des Antriebsringes 10 konvex ist. In ähnlicher Weise steht der Wulst 6a (wobei man statt Wulst auch zwiebeiförmiges Teil bzw. Ballon oder Kugel sagen könnte) während eines Teils jedes Pumpenzyklus in Eingriff zwischen einer konvexen oberen Wand 26 des Gehäuses 1 und einer konkaven unteren Oberfläche 27 des Antriebsringes 10. Mit anderen Worten befindet sich jeder Wulst zwischen komplementären, im allgemeinen tellerförmigen Wänden 25; 26 des Gehäuses 1 und den Oberflächen 27; 28 des Antriebsringes 10 in Eingriff. Möglicherweise sind beide Oberflächen 27; 28 des Antriebsringes 10 konvexe Oberflächen, wobei in diesem Falle die Wand des Gehäuses 1, die mit dem Wulst 6a in Eingriff ist, konkav Wäre, aber dies ist nicht bevorzugt, weil die Einschnürung 9 zwischen den Kammern A und B lang würde und einen unerwünschten Druckverlust einführen würde. Es ist auch möglich aber nicht bevorzugt, daß das schlauchartige Teil 6, das Gehäuse 1 und der Antriebsring 10 asymmetrisch sind. Auf der anderen Seite ist es durchaus für die Einlaß- und Auslaßteile des schlauchartigen Teils 6 möglich, unter schiefen Winkeln oder senkrecht zu einer (imaginären) Linie angeordnet zu sein, welche die Gehäuseöffnung 7 und 8 verbindet. Ein solches schlauchartiges Teil 38 mit Gehäuseöffnungen 39 und 40 für den Einlaß und Auslaß ist in Fig. 4 gezeigt. Der untere Teil des Gehäuses 1 wird dann im Vergleich zu dem entsprechenden Teil 1 bin Fig.2 eine andere Form haben. Bei dieser Art schlauchartigem Teil 38 ist es vorteilhaft, die Antriebsvorrichtung neben dem flachen Teil 42 des Teils 41 anzuordnen.

Es ist auch möglich, alle oder einige dieser Teile des flexiblen schlauchartigen Teils 6 wegzulassen, die während des gesamten Pumpenzyklus fortlaufend mit den unteren und oberen Wänden 25 und 26 des Gehäuses 1 und mit den unteren und oberen Oberflächen 28 und 27 des Antriebsringes 10 in Eingriff sind. Es ist bevorzugt, dasjenigeTeil des flexiblen Teils 6, welches laufend mit der unteren Wand 25 in Eingriff steht, sowie dasjenige Teil des flexiblen schlauchartigen Teils 6 wegzulassen, welches laufend mit der oberen Oberfläche 28 des Antriebsringes 10 in Eingriff steht.

Fig. 5 zeigt eine zweite entsprechend modifizierte Ausführungsform. Die Enden der übrigen Teile des flexiblen schlauchartigen Teils 6 sind an den Oberflächen 27 und 25 durch konzentrische Befestigungen bzw. Spannvorrichtungen 44; 45 angebracht, die mit einer Anzahl von konzentrisch angeordneten Schrauben 46 und 47 versehen sind, sowie an der Umfangsnut in Einwegeventilen 4und 5 sowie im O-Ring 20 durch Quetschen über die Tätigkeit von O-Ringen 14; 13 und 21. Die weggelassenen Teile des flexiblen schlauchartigen Teils 6 sind somit durch einen Teil der unteren Wand bzw. Oberfläche 25 und 27 ersetzt worden. Diese neuen Oberflächen müssen aus nicht thromboseerzeugendem Material hergestellt sein oder müssen modifiziert werden, um sie nicht thromboseerzeugend zu machen. Diese zweite Ausführungsform ist bezüglich der Herstellung derflexiblen Teile des schlauchartigen Teils 6 vorteilhaft.

Die Pumpe kann durch eine beliebige Vielzahl von elektrischen oder pneumatischen Antriebsvorrichtungen 17 angetrieben werden, wie schematisch in Fig. 1 dargestellt ist. Die einseitige Antriebskraft wird bei der Ausführungsform durch einen Stoßring 12 b auf den Antriebsring 10 aufgebracht, wobei der Stoßring 12b von einem Paar von diametral angeordneten Stoßstangen 12a getragen wird, die aus dem Gehäuse 1 durch Öffnungen in der Oberwand herausragen und durch geeignete (nicht gezeigte) Gleitdichtungen derart abgedichtet sind, daß das Gehäuse 1 hermetisch abgedichtet ist. Die Stoß- bzw. Schiebestangen 12a werden über ein geeignetes Gelenk durch einen pneumatischen oder elektrischen Motor betrieben. Bei der Laboratoriumspumpe ist der Motor ein pneumatischer Zylinder mit eingebauter Rückholfeder. Impulse komprimierter Luft, welche dem Zylinder zugeführt werden, und durch die Gelenkverbindung wirken, stoßen den Stoßring 12b nach unten in Eingriff mit dem Antriebsring 10 auf dem angetriebenen bzw. Antriebshub jedes Pumpenzyklus. Am Ende des Antriebshubes treten die Stoß-bzw. Schiebestangen 12a und der Stoßring 12 b vom Antriebsring 10 außer Eingriff und werden nach oben am Gehäuse 1

durch die Rückholfeder des pneumatischen Zylinders zurückgezogen.

Während jedes Abwärtshubes des Stoßringes 12b und des Antriebsringes 10 wird das Volumen der Ventrikelkammer V verringert, wodurch der Druck des Blutes in der Ventrikelkammer erhöht wird und das Einwegeventil 5 veranlaßt wird zu schließen, wobei das Einwegeventil 4 veranlaßt wird zu öffnen, so daß das Blut aus der Ventrikelkammer V gepumpt wird. Inzwischen steigt das Volumen der Atriumkammer A, so daß das Blut fortlaufend während des Antriebshubes der Pumpe in die Kammer hineinfließt, d. h. während der systolischen Phase. Am Ende des Abwärtshubes wird der Stoßring 12b zurückgezogen, so daß der Druck nicht langer auf die Ventrikelkammer V aufgebracht ist. Nichtsdestoweniger strömt das Blut weiter durch die Gehäuseöffnung 8 aus der Ventrikelkammer V heraus, und zwar infolge des Moments, welches dem Blut während des Abwärtshubes des Antriebsringes erteilt wird. Das Einwegeventil 5 öffnet, wenn der Druck in der Ventrikelkammer V abfällt, und das Blut beginnt, aus der Atriumkammer A in die Ventrikelkammer V zu strömen. Wenn das Moment bzw. die kinetische Energie oder Betriebskraft, welche die Strömung durch das Einwegeventil 4 unterhält bzw. stützt, sinkt, schließt das Einwegeventil. Der Druck des hereinkommenden Blutes erzeugt zusammen mit der Betriebskraft des Blutes, welches dan aus der Atriumkammer A durch das Einwegeventil 5 zur Ventrikelkammer V verläuft, aufwärtsgerichtete Nettokräfte, welche von dem größeren Wulst 6 ν gegen die obere Oberfläche 28 des Antriebsringes 10 ausgeübt werden, wobei die Eingriffsfläche (normiert durch Projektion auf eine imaginäre Ebene senkrecht zur Bewegungsrichtungsachse des Antriebsringes 10) zwischen dem Wulst 6v und der unteren Oberfläche 27 des Antriebsringes 10 größer als die Eingriffsfläche (normiert wie oben) zwischen dem Wulst 6a und der unteren Oberfläche 27 des Antriebsringes ist. Deshalb wird der Antriebsring 10 nach oben gehoben, und einiges des hereinkommenden Blutes geht in die Ventrikeikammer V vorbei, dessen Volumen zunimmt, wie der Antriebsring 10 sich hebt. Das Füllmaß der Ventrikelkammer V beim Rückhub der Pumpe unterhalb dem Ausgang der Pumpe hängen vom Druck des hereinkommenden Blutes ab.

Die Erfindung sieht die Eignung und Fähigkeit für die Selbstregulierung des Ausganges entsprechend dem Druck des hereinkommenden Blutes vor. Diese Eignung oder Fähigkeit besteht darin, daß jeder Antriebshub beginnt, bevor die Pumpenkammern ihr maximales Volumen erreichen. Nachdem das maximale Volumen erreicht ist, kann kein Blut mehr in die Pumpe hineinfließen, der Druck des hereinkommenden Blutes steigt, und ein Zustand von Hypertonie wird erhalten. Demgemäß ist die Frequenz der Treiberimpulse der Antriebsvorrichtung 17 für die Pumpe eingerichtet, um sicherzustellen, daß die Kammern der Pumpe zwischen den getriebenen Hüben nicht maximales Volumen erreichen. Eine gegebene Treiber- bzw. Antriebsfrequenz kann jedoch die Selbstregulierfunktion der Pumpe über einen Bereich von Einströmungsdrücken und Ausströmungsgeschwindigkeiten aufnehmen oder sich an diese anpassen.

Das Ausmaß, bis zu welchem die Kammern der Pumpe während jedes Betriebszyklus der Pumpe gefüllt werden, wird auch durch den Gasdruck im Gehäuse 1 und außerhalb der Pumpenkammern beeinflußt. Während jedes getriebenen Hubes der Pumpe nimmt das vom Gas eingenommene Volumen zu, und der Druck des Gases fällt entsprechend. Der Gasdruckabfall außerhalb der Kammern erhöht die Nettodruckdifferenz zwischen dem hereinkommenden Blut und dem äußeren Gasdruck, welcher dazu neigi, dem hereinströmenden Blut Widerstand entgegenzusetzen. Während des Rückhubes der Pumpe nimmt das Gesamtvolumen der Kammern zu, das Volumen des Gases im Gehäuse 1 nimmt ab, und der Druck des Gases im Gehäuse 1 steigt entsprechend. Sobald der Gasdruck den Druck des hereinkommenden Blutes erreicht, nimmt die Rate bzw. Geschwindigkeit des Füllens der Kammern ab. Es ist deshalb ersichtlich, daß die Druckveränderungen, die im Gas im Gehäuse 1 auftreten, einen regulierenden Effekt auf das Füllen der Pumpe über jeden Zyklus haben. Die im Gehäuse 1 vorherrschenden Gasdrücke werden erstens einmal durch das Verhältnis zwischen dem Verdrängungsvolumen der Pumpe und demjenigen Volumen bestimmt, welches vom Gas in dem Gehäuse 1 an einer gegebenen Stelle im Betriebszyklus eingenommen wird, welches eine Sache der geometrischen Ausgestaltung der Pumpe ist. Die Menge des Gases im Gehäuse 1 kann durch ein Drucksteuerventil reguliert werden, welches aus zwei Einwegeventilen 4; 5 zusammengesetzt ist, die eingestellt sind, um hohe und niedrige Grenzen für den Gasdruck im Gehäuse vorzusehen.

Die Fig. 3 A bis 3 D zeigen die bevorzugte Ausführungsform schematisch an vier Stellen oder Punkten in einem Betriebszyklus. Fig. 3 A zeigt die Pumpe am Ende des angetriebenen Hubes, d. h. an derjenigen Stelle, wo der Stoßring 12 b sich am Ende seines Abwärtslaufes unter der einseitigen Antriebskraft befindet, die auf den Antriebsring 10 ausgeübt wird, wie durch die Pfeile D dargestellt ist. Während des Abwärtshubes des Stoßringes drückt der Antriebsring 10 eine Ventrikelkammer V zusammen,

vodurch Druck auf das Blut aufgebracht wird und Blut aus der Ventrikelkammer V an dem offenen Einwegeventil 4 vorbei durch lie Gehäuseöffnung 8 herausgepumpt wird. Der auf das Blut in der Ventrikelkammer V während des angetriebenen Hubes lufgebrachte Druck hält das Einwegeventil 5 geschlossen. Der Abwärtshub des Antriebsringes 10 verändert die Geometrie der ttriumkammer A derart, daß sich ihr Volumen vergrößern kann, wodurch die Möglichkeit gegeben ist, daß Blut durch die Behäuseöffnung 7 während des Abwärtshubes eintritt. Das Gesamtvolumen der Kammern A und V nimmt während des \bwärtshubes (angetriebener Hub) ab, wodurch das Gasvolumen innerhalb des Gehäuses 1 vergrößert wird mit dem Ergebnis sines Gasdruckabfalles im Gehäuse 1. ...

'«Jach Fig. 3 b zieht die Antriebsvorrichtung den Stoßring 12 b am Ende des angetriebenen Hubes zurück. Eine kurze Zeitlang nach Jem Rückzug des Stoßringes 12 b hält die Betriebskraft des durch die Gehäuseöffnung 8 strömenden Blutes das Einwegeventil 4 jffen, und eine zusätzliche Ausströmung erfolgt. Der hydrostatische Druck in der Ventrikelkammer V fällt jedoch abrupt ab, und das Einwegeventil 5 öffnet sowohl wegen des hydrodynamischen als auch des hydrostatischen Druckes des Blutes, welches in die Atriumkammer A eintritt. Deshalb wird eine Kraft infolge des Druckes von den flexiblen Wänden der größeren Wulst 6 ν der i/entrikelkammer V auf die obere Oberfläche 28 des Antriebsringes 10 ausgeübt. (Selbstverständlich wird eine ähnliche Druckkraft auf alle Oberflächen der Ventrikelkammer aufgebracht). Eine Kraft infolge des Druckes, aber geringerer Größe, wird durch die Wände des kleineren Wulstes 6a der Atriumkammer A auf die untere Oberfläche 27 des Antriebsringes 10 ausgeübt, aber die Geometrie der Bulben bzw. Wülste und der Oberflächen des Antriebsringes 10, der mit den Bulben und den Oberflächen 27; 28 des Antriebsringes 10 in Eingriff steht, welcher von den Bulben bzw. Wulsten ergriffen ist, ist derart, daß es eine Nettobzw, resultierende Aufwärtskraft infolge desjenigen Druckes gibt, der während des Teils der Periode zwischen angetriebenen Hüben auf den Antriebsring 10 aufgebracht wird, wodurch der Antriebsring 10 zu steigen veranlaßt wird. Die konvexe Oberfläche 26 beeinträchtigt zunehmend das benachbarte Teil der kleineren Wulst 6a, nähert sich der Differentialzunahme des Volumens der größeren Wulst 6v. An einer gewissen Stelle sind beide gleich. Die Aufwärtsbewegung des Antriebsringes 10 hört dann auf, unbeachtlich davon, wie groß der Druckunterschied zwischen den Kammern A und V einerseits ist und der außerhalb dieser Kammern vorherrschende andererseits ist. Diese Anordnung der Oberflächen, welche die Kammern A und V in einer Weise beeinträchtigen, daß ein Maximum an Gesamtvolumen erhalten wird, bevor der Antriebsring 10 an seine Grenze in Richtung zum Einlaß hin gelaufen ist, hat einen Schutzeffekt auf das flexible Material im schlauchartigen Teil 6, der insbesondere bei der fortlaufenden Benutzung in einer Pumpe wichtig wird, die nicht hermetisch abgedichtet ist und z. B. bei Atmosphärendruck arbeitet. Wenn der Antriebsring 10 als Herzunterstützungsvorrichtung oder dergleichen benutzt wird, wird seine Bewegung durch die statischen und dynamischen Kräfte des hereinkommenden Blutes unter Wechselwirkung mit dem sich verändernden Druck außerhalb der Kammern A und V in dem hermetisch abgedichteten Gehäuse 1 gesteuert, vorausgesetzt, daß der Druck innerhalb des Gehäuses 1 auf eine Weise eingestellt ist, daß das maximale Gesamtvolumen der Kammern A und V und deshalb der Punkt des Maximaldruckes innerhalb des Gehäuses 1 nicht erreicht zu werden erlaubt ist. Wie in Fig.3C gezeigt ist, hebt die Aufwärtskraft, welche auf den Antriebsring 10 wirkt, diesen an und erlaubt ein Ansteigen des Volumens der Ventrikel V. Die Größe und die Geometrie der zwei Kammern A und V sind derart, daß trotz der Verringerung der Größe der Atriumkammer A das Gesamtvolumen von Atriumkammer A und Ventrikelkammmer V fortlaufend ansteigt, sobald Blut in die Pumpenkammem hineinfließt. Die Wirkung des Druckes des hereinkommenden Blutes verringert sich aber, je höher die Stellung des Antriebsringes 10 ist und je größer das Gesamtvolumen der Kammern A und V ist, sofern die Flächen des von den Wänden der jeweiligen Kammern in Eingriff stehenden Antriebsringes 10 sich ändern (siehe Fig. 3 C) und der Gasdruck im Gehäuse 1 abnimmt. Ferner nehmen die Einflüsse der Betriebskraft des hereinkommenden Blutes ab. Bevorder Antriebsring 10 auf eine Position steigt, wo das Gesamtvolumen der Kammern A und V maximal ist (der Druck innerhalb des Gehäuses 1 konstant), oder wenn der Druck in der Kammer A und V und der Druck in dem Raum zwischen diesen Kammern und das hermetisch abgedichtete Gehäuse 1 gleich werden (Druck innerhalb des Gehäuses 1 beeinflußt durch die Veränderung des Gesamtvolumens von A und V in Abhängigkeit von den statischen und dynamischen Kräften des hereinkommenden Blutes), wird der nächste angetriebene Hub durch die Abwärtsbewegung des Stoßringes 12b durch die Kraft der Antriebsvorrichtung 17 begonnen (die Pfeile D), wie in Fig.3D gezeigt ist. Bei höheren Hubfrequenzen, wenn die dynamischen Kräfte noch wichtiger werden und das Gleichgewicht nicht länger erreicht werden kann, ist der Ausgang noch proportional zum Druck des hereinkommenden Blutes.

Für die Anwendung in vivo können das Gehäuse 1 und die Antriebsvorrichtung 17 in einer Ummantelung oder einem Gehäuse angeordnet sein, vorzugsweise einem Beutel 35 aus z. B. Silikonkautschuk, und zwar mit einem solchen Volumen, daß das Ganze eine Dichte von etwa 1 g/ccm hat, entsprechend der Dichte des Körpers, wobei das Gewicht des Ganzen veranlaßt wird, dem Gewicht des ersetzten Volumens zu entsprechen. Ein solcher Beutel 35 ist schematisch in Fig. 1 in gestrichelten Linien dargestellt, wie mit 35 bezeichnet. Das Drucksteuerventil 16, ζ. B. zwei Einwegeventile eines in jeder Richtung, sehen eine Verbindung vor zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Gehäuses 1 mit vorbestimmten Öffnungsdrücken für eine vorteilhafte Druckregulierung.

Für die Überwachung der höchsten Stellung des Antriebsringes 10 während eines Hubes kann eine Sensorvorrichtung vorgesehen sein. Wenn der Patient wegen Anstrengung oder dergleichen mehr Blut durch eine zunehmende Strömung verbraucht, wird dies merklich, weil der Antriebsrng 10 höher steigt bis zum Maximalvolumen. Dann ist es möglich, einen _/·. Steuerschaltkreis anzuordnen, welcher die Hubfrequenz der Antriebsvorrichtung steigert, und somit wird eine vollständig natürliche Regulierung erhalten.

Es ist sehr wahrscheinlich, daß der Umfangswiderstand für den Herzausgang nicht kritisch ist, daß aber der Regulierfaktor in erster Linie der Zufluß bzw. die Einströmung ist. Diese Feststellung verändert wahrscheinlich die Auffassungen bei der Kardiologie in einer weitreichenden und entscheidenden Weise.

Eine Laboratoriumspumpe, die gemäß den Zeichnungen aufgebaut ist, mit einem Außendurchmesser von 90 mm, einer Höhe des kreisförmigen zylindrischen Teils des Gehäuses von 32 mm und einem Durchmesser der Ventile von 27 mm ergab die folgenden Ergebnisse. Bei einer konstanten Hubfrequenz von 250 Schlägen pro Minute und einem Einströmdruck entsprechend einer 6cm-Wassersäule: 13,31 pro Minute wurden erhalten. Bei einem Einströmdruck von 6,5cm-Wassersäule wurden 15,81 pro Minute erhalten. Am Auslaß wurden 350 mm Hg (systolisch) und 60 mm Hg (diastolisch) erhalten. Das Prüfen erfolgte mit Wasser. Das berechnete Verschiebungsvolumen betrug 60ecm für die Ventrikelkammer (großer Bulbus 6v) und 28ccm für die Atriumkammer (kleiner Bulbus 6a).

Deshalb schafft die Erfindung eine Pumpe, bei welcher die Ventilebene nicht durch ihre eigene Kraft steigt, sondern wegen der Flüssigkeit, die je nach Druck der Flüssigkeit und Betriebskraft eingegossen ist, die sich während der systolischen Phase aufbaut.

Wenn die Ventilebene sich erst einmal maximal nach unten bewegt hat und beim Zurücklaufen ist, arbeitet das Ventil wie eine zusammenklappbare oder faltbare Wand, denn die Flüssigkeit versucht, unvermindert fortzudauern, wobei die Stellung der zusammenklappbaren Wand sich gegen die Einströmung bewegt, bis der nächste Antriebshub beginnt. Das dem aortischen Ventil entsprechende Ventil schließt, wenn die Strömung durch dieses Ventil hindurch aufhört, was je nach der Geschwindigkeit später als der Augenblick sein kann, bei welchem die Ventilebene innerhalb der Pumpe die unterste Stellung erreicht hat. Es ist sogar denkbar, daß das Gegenstück des aortischen Ventils während eines Teils der diastolischen Phase offen bleibt, welche kürzer und kurzer wird, je höher die Frequenz ist.

Claims (7)

— I - #tO OV Erfindungsanspruch:

1. Blutpumpe mit einer Atriumkammer, welche durch flexible Wände gebildet ist, mit einem Einlaß und einem Auslaß, einer Vertrikelkammer, welche durch flexible Wände gebildet ist und einen Einlaß und Auslaß hat, einem Durchgang, welcher den Auslaß der Atriumkammer mit dem Einlaß der Ventrikelkammer verbindet, einem ersten Einwegeventil in dem Durchgang, welches geeignet derart ausgestaltet ist, daß es die Blutströmung nur von der Atriumkammer zur Ventrikelkammer erlaubt, einem zweiten Einwegeventil im Auslaß von der Ventrikelkammer, welches geeignet derart ausgestaltet ist, daß es die Strömung des Blutes durch den Auslaß nur aus der Ventrikelkammer erlaubt, einem Gehäuse mit ersten und zweiten Öffnungen, Einrichtungen zum Verbinden des Atriumkammereinlasses mit der ersten Öffnung und des Ventrikelkammerauslasses mit der zweiten Öffnung, derart, daß die flexiblen Wände, welche die Kammern bilden, in dem Gehäuse beweglich unterstützt sind, und mit Antriebseinrichtungen für die periodische Bewegung der Wände der Ventrikelkammer zur Verringerung ihres Volumens und Austreiben des Blutes aus dieser, während gleichzeitig die Wände der Atriumkammer derart bewegt werden, daß ihr Volumen auf das Einströmen des Blutes in den Einlaß in diese hinein ansteigen kann, wobei die Antriebseinrichtung einen Antriebsring aufweist, welcher den Durchgang umgibt und mit diesem verbunden ist, und eine Oberfläche aufweist, die mit den Wänden der Ventrikelkammer in Eingriff bringbar ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Oberfläche über eine ausgewählte Fläche derart in Eingriff bringbar ist, daß der Druck des in die Ventrikelkammer (V) zwischen angetriebenen Hüben der Antriebsvorrichtung (17) eintretenden Blutes den Ausgang bzw. die Ausgangsmenge der Blutpumpe dadurch steuert, daß die Größe des Rückhubes des Antriebsringes (10) als eine Funktion derjenigen Druckkraft eingerichtet ist, welche über die Eingriffsfläche zwischen dem Antriebsring (10) und den Wänden der Ventrikelkammer (V) wirkt.

2. Blutpumpe nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Antriebseinrichtung (17) mit dem Antriebsring (10) nur während des Antriebshubes der Pumpe in Eingriff bringbar und von dem Antriebsring (10) außer Eingriff bringbar ist und sich während des Rückhubes der Pumpe zu einer zurückgezogenen Position bewegt.

3. Blutpumpe nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Gehäuse (1) hermetisch abgedichtet ist und ein Gas außerhalb der Kammern (A; V) enthält, dessen Drucksich als Funktion der Veränderung des augenblicklichen Gesamtvolumens der Kammern (A; V) verändert und dadurch die Einströmung des Blutes beeinflußt.

4. Blutpumpe nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß sie Drucksteuerventileinrichtungen (16) aufweist für das Steuern des Druckes des Gases im Gehäuse (1).

5. Blutpumpe nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß sie eine Ummantelung bzw. Einschließung aufweist, welche das Gehäuse (1) und alle Bestandteile der Antriebsvorrichtung (17) und der Drucksteuerventileinrichtungen aufweist, die das Innere des Gehäuses (1) mit der Einschließung verbinden.

6. Blutpumpe nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Atrium- und Ventrikelkammer (A; V) und der Durchgang Teile eines einstückigen, schlauchförmigen Teils (6) aus flexiblem und im wesentlichen nicht dehnbarem Material sind.

7. Blutpumpe nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Einlaß zur Atriumkammer (A) und der Auslaß aus der Ventrikelkammer (V) im allgemeinen an gegenüberliegenden Enden des Gehäuses (1) vorgesehen und im allgemeinen auch gegenüber dem Durchgang durch die entsprechenden Kammern (A; V) vorgesehen sind.

8. Blutpumpe nach Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Kammern (A; V) und der Durchgang im wesentlichen rotationssymmetrisch um eine Symmetrieachse sind, welche durch eine Linie gebildet ist, die den Einlaß zur Artriumkammer und den Auslaß aus der Ventrikelkammer verbindet.

9. Blutpumpe nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch, daß das Gehäuse (1) und der Antriebsring (10) im wesentlichen rotationssymmetrisch um eine Symmetrieachse sind, die mit der Symmetrieachse der Kammern (A; V) und des Durchganges zusammenfällt.

10. Blutpumpe nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Einlaßdurchgang, die Atriumkammer (A), der Durchgang zwischen der Atrium- und Ventrikelkammer und der Teil der Ventrielkammer, der am Durchgang zwischen der Artrium- und Ventrikelkammer angrenzt und der während eines vollständigen Betriebszyklus nicht fortlaufend mit einer Innenwandoberfläche in Eingriff verbleibt, im wesentlichen rotationssymmetrisch um eine Achse sind, die von einer Linie gebildet ist, welche den Einlaß zur Artriumkammer (A) und der Durchgang zwischen der Artriumkammer (A) und der Ventrikelkammer (V) verbindet, und daß der Auslaß aus der Ventrikelkammer (V) unter einem schrägen oder rechtwinkligen Winkel zu dieser Achse angeordnet ist.

11. Blutpumpenach Punkt 10, gekennzeichnet dadurch, daß die Antriebsvorrichtung (17) neben dem Teil der Ventrikelkammer (V), der am Gehäuse (1) angrenzt, angeordnet ist.

12. Blutpumpe nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß Teile der Wände jeder Kammer (A; V) während Teilen jedes Betriebszyklus zwischen einer Oberfläche des Antriebsringes (27; 28) und einer inneren Wandoberfläche des Gehäuses (1) in Eingriff bringbar sind und daß die Oberflächen, die mit den entsprechenden Kammerwänden in Eingriff bringbar sind, tellerförmig sind und im allgemeinen komplementäre Gestalt haben.

13. Blutpumpe nach Punkt 10, gekennzeichnet dadurch, daß die Oberfläche des Antriebsringes 610), welcher mit einer der Kammern in Eingriff ist, konvex ist und die Oberfläche des Antriebsringes (10), welche mit der anderen Kammer in Eingriff tritt, konkav ist.

14. Blutpumpe nach Punkt 10, gekennzeichnet dadurch, daß die Oberfläche (28) des Antriebsringes (10), die mit der Ventrikelkammer (V) in Eingriff tritt, merklich größer ist als die Oberfläche (27) des Antriebsringes (10), die während eines erheblichen Teils des Pumpenrückhubes in Eingriff ist, wodurch das Volumen des in die Pumpe zwischen angetriebenen Hüben hereingeführten Blutes eine Funktion des Druckes des Blutes ist, welches während des Rückhubes in die Kammern ;A; V) eintritt.

15. Blutpumpe nach Punkt 10, gekennzeichnet dadurch, daß die Teile der Wände jeder Kammer, die während eines vollständigen Betriebszyklus mit einer Oberfläche des Antriebsringes (10) oder einer Innenwandoberfläche des Gehäuses (1) in Eingriff verbleiben, vollständig oderteilweise durch die Oberflächen des Antriebsringes (10) oder der Gehäuseinnenwand ersetzt sind.

16. Blutpumpe nach Punkt 15, gekennzeichnet dadurch, daß die Teile der Wände der Atrium- und Ventrikelkammer (A; V), die zu ersetzen sind, vorzugsweise der Teil der Atriumkammer (A) sind, der mit der Oberfläche des Antriebsringes in Eingriff ist, oderderTeM der Ventrikelkammer, der mit der Wand des Gehäuses in Eingriff ist, oder beide.

7. Blutpumpe nach Punkt 13, gekennzeichnet dadurch, daß der konvexe Teil der Innenwandoberfläche des Gehäuses (1), welcher mit dem Teil der Atriumkammerwand in Eingriff kommt, so hergestellt ist, daß zwischen Antriebshüben das Volumen der Atriumkammer in solcher Weise beeinflußt ist, daß ein Maximum im Gesamtvolumen der Atrium- und Ventrikelkammern (A; V) sich einstellt, im wesentlichen bevor der Antriebsring (10) seine mechanische Bewegungsgrenze in Richtung der Atriumkammer (A) erreicht.

iierzu 5 Seiten Zeichnungen
Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Blutpumpe, die entweder für den zeitweiligen Gebrauch außerhalb des Körpers (z. B. als Teil einer Herz-Lungen-Maschine) oder als zeitweilige Herzprothese geeignet ist, welche im Körper implantiert ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die US-Patentschrift 3097066 beschreibt eine Herzpumpe mit zwei elastischen Beuteln, die durch ein Einwegeventil verbunden sind und in einem Gehäuse enthalten sind. Der Ventrikelbeutel wird periodisch zwischen einer angetriebenen Platte und der Gehäusewand zusammengedrückt, um das Blut zu pumpen. Der Ventrikelbeutel ist an der angetriebenen Platte anzementiert, die federnd in einer Richtung gedrückt wird, um den Ventrikelbeutel zwischen getriebenen Impulsen für ein erzwungenes Nachfüllen zu expandieren. Der Atriumbeutel ist größer als der Ventrikelbeutel, so daß der Einlauf während des Pumpenhubes wegen des teilweisen Zusammenfallens des Atriumbeutels während jedes Ausströmimpulses erfolgen kann. Der einzige Weg, diese Herzpumpe zu regulieren, besteht darin, die Geschwindigkeit des Antriebes (Impulses) zu verändern. Die Herzpumpe nach der US-PS 3656873, die für die vorübergehende Verwendung in der Herzchirurgie gedacht ist, weist auch zwei beutelähnliche flexible Behälter mit einem Einwegeventil am Auslaß des Beutels auf, welcher als Ventrikel dient. Jeder flexible Behälter ist in einem getrennten starren Behälter angebracht, so daß die Außenseite dieses flexiblen Behälters zyklisch dem pneumatischen bzw. Luftdruck ausgesetzt werden kann. Der Ventrikelbehälter wird intermittierend zusammengepreßt, um einen pulsierenden Strom zu ergeben.

Der Atriumbehälter wird dem Druck oder Vakuum ausgesetzt, der bzw. das den Bluteinlauf bestimmt. Um dasjenige Maß, um welches der Druck des hereinkommenden Blutes den Druck außerhalb des Atriumbehälters übersteigt, wird Blut hereingenommen. Der Druck außerhalb des Ventrikelbehälters wird verändert, und das Blut wird vom Atrium zugelassen, wenn der Druck im Ventrikel geringer als im Atrium ist, in welchem Falle das Einwegeventii den Durchlauf des Blutes solange gestattet, bis das Pulsieren den Druck im Ventrikelvolumen veranlaßt, den Atriumdruck zu übersteigen. Es ist klar, daß dieser Aufbau dadurch reguliert werden kann, daß die Frequenz und der Druck der pneumatischen Impulse verändert wird, er kann aber nicht auf eine konstante Einstellung der Eingabegeschwindigkeit eingestellt werden, weil das Atriumvolumen vom Volumen des Ventrikels unabhängig ist.

Die sowjetische Patentschrift 944815 (1981) beschreibt und zeigt.eine Blutpumpe mit entweder einer Ventrikelkammer oder sowohl einer Ventrikelkammer als auch einer Atriumkammer, die jeweils kugel- bzw. knollenförmig ist und flexible Wände hat und in einem Gehäuse aufgenommen ist. Die Ventrikelkammer wird periodisch und wiederholt durch die Bewegung des Rotors eines linearen Elektromotors zusammengedrückt, der über einen konvex gekrümmten Ringantriebsschuh arbeitet, welcher mit einerVentilplatte am Einlaß zur Ventrikelkammer verbunden ist. Der Rückhub wird durch eine Feder vorgesehen. Die Anordnung ist derart, daß der Einlaßhub von der Feder stark beeinflußt wird. Die Vorrichtung ist deshalb im wesentlichen eine wirkliche Verdrängungspumpe, deren Ausgang nur durch Veränderung der Impulsrate oder-geschwindigkeit verändert werden kann.

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, eine selbstregulierende Blutpumpe vorzusehen, die einen pulsierenden Ausstrom, aber eine im wesentlichen konstante Druckeinströmung erzeugt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Pumpe mit einem wirksamen Verdrängungsvolumen, welches in Abhängigkeit vom Nachfülldruck variiert. Eine weitere andere Aufgabe ist die Schaffung einer Pumpe, die für das Ersetzen oder Unterstützen der Funktion des natürlichen Herzens in vivo geeignet ist. Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, daß sie geeignet ist, von einer im wesentlichen konstanten Kraft angetrieben zu werden, z. B. einem getakteten, gestreiften bzw. willkürlichen autologen (autologous) Muskel, um die Herzprothese mit einer vom Körper erzeugten Kraftquelle zu versehen.

Der Erfinder hat festgestellt, daß das menschliche Herz nicht in der Weise arbeitet, wie man im allgemeinen glaubt. Weil dies Teil des technischen Hintergrundes der Erfindung darstellt, wird hier eine kurze Erläuterung gegeben, um die Erfindung leichter verständlich zu machen.

Ausgehend von der Beobachtung, die — unter anderem — bei Ultraschallprüfungen vorgenommen wurde, daß das Volumen des Herzens während eines Schlages oft nur um weniger als 10% variiert, zusammen mit der Beobachtung, daß das hereinkommerde Blut nicht gut bzw. richtig pulsiert und das hei auskommende Blut kräftig bzw. lebhaft pulsiert, ist es möglich gewesen vorauszusagen und klinisch festzustellen, daß das, was beim Schlagen des Herzens passiert, darin besteht, daß der Herzmuskel bei der Kontraktion die Trennwände am Atrium, einschließlich der Herzventile, nach unten zur Herzspitze hinzieht. Wenn der Herzmuskel danach entspannt, wird die Ebene der Ventile nach oben gedrückt, aber nicht durch Muskelkraft, sondern durch die dynamischen und statischen Kräfte des hereinfließenden Blutes sowie durch elastische Komponenten innerhalb und außerhalb des Herzens. Deshalb nehmen während der systolischen Phase die Volumina der Ventrikel ab, und die Volumina des Atriums nehmen zu, und die Summe dieser Volumina nimmt etwas ab, wodurch die äußere Gestalt des Herzens in der systolischen Phase abnimmt. Somit wird mehr Blut als hereinkommt während der Systole herausgepumpt. Der Einlaufstrom in das Atrium hält jedoch während der Systole durch die Vergrößerung des Atriums an. Während der Diastole schließen die Ventile in der Aorta und der Lungenarterie, und die Einlaufströmung in die Arterie hält an, weil das Gesamtherzvolumen sich etwas erhöht. Die Ebene der Ventile kehrt je nach dem Nachfüllvolumen mehr oder weniger nach oben zurück, wodurch das Verdrängervolumen in der nachfolgenden Ventrikelsystole durch diejenige Blutmenge bestimmt wird, welche sowohl während der Systole als auch der Diastole in das Herz fließt. Diese Feststellungen in Verbindung mit einer weiteren Entdeckung bezüglich der Regulierfunktion der Herzscheidewand muß als Überraschung erachtet werden und kann innerhalb der relevanten Wissenschaften als richtiges Musterbeispiel einen Wechsel bringen.