DE10020546A1 - Antriebsvorrichtung für einen künstlichen Ventrikel - Google Patents
Antriebsvorrichtung für einen künstlichen VentrikelInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für einen künstlichen
Ventrikel gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Bekannte Antriebsvorrichtungen für künstliche Ventrikel, die in der Regel
als Membranpumpen ausgebildet sind, weisen den Nachteil auf, dass
insbesondere bei Kindern und Jugendlichen zur Überbrückung der Zeit
bis zu einer Herztransplantation mit einem solchen Kreislaufunterstüt
zungssystem kein Einfluss auf das Schlagvolumen des Ventrikels genom
men werden kann, da die bekannten Ventrikel in einer Betriebsart be
nutzt werden, in der sie jeweils von einer vollständigen Füllung (full) im
mer zu einer kompletten Entleerung (empty) gebracht werden müssen
(Full-Empty-Modus). Das Schlagvolumen ist daher konstant und kann
nicht an die aktuellen Bedürfnisse der Patienten angepasst werden, was
bei einer längeren Überbrückungszeit von einigen Wochen oder Mona
ten insbesondere bei Säuglingen oder Kleinkindern erforderlich ist. Da
eine Membranpumpe bei einem Einsatz in herkömmlichen Geräten in
dem so genannten Full-Empty-Modus betrieben werden muss, kann die
zu pumpende Blutmenge nur über die Frequenz bestimmt werden, die
gegenüber der Herzfrequenz eines Kleinkindes jedoch erheblich redu
ziert ist. Der Körper eines Menschen reagiert auf eine solche Situation
zumeist regulativ mit einer Steigerung des Blutdruckes, was jedoch zu ei
ner unnötig hohen Belastung durch überhöhte Spitzendrücke des Gefäß
systems führt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebsvorrichtung für einen künstli
chen Ventrikel zur Blutkreislaufunterstützung zur Verfügung zu stellen, die
die Einstellung des Schlagvolumens ermöglicht und den aktuellen Be
dürfnissen der jeweiligen Patienten angepasst werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe wird in Verbindung mit den Oberbegriffs
merkmalen erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des
Patentanspruches 1 angegebene technische Lehre vermittelt.
Dadurch, dass als Arbeitsfluid eine hydraulische Flüssigkeit verwandt wird,
lässt sich die Regelung der Pumpleistung bzw. des zeitlichen Verlaufs der
Pumpaktion in Abhängigkeit von Vor- oder Nachlast in idealer Weise ver
wirklichen. Auch die mechanische Beanspruchung des Ventrikels lässt sich
damit auf ein notwendiges Maß begrenzen. Der in seinem Hubvolumen
veränderbare Arbeitsraum ermöglicht es, einen Ventrikel in einem so ge
nannten Filled-Empty-Modus zu betreiben, in dem ein Ventrikel nicht voll
ständig, sondern nur teilweise gefüllt (filled), aber vollständig wieder ent
leert (empty) werden kann. Weiterhin kann der Betrieb pulsatorisch erfol
gen, das heißt, es können hohe Herzfrequenzen bei geringem Hubvolu
men erzeugt werden, sodass das Schlagvolumen ideal auf den Kreislauf
eines Menschen, insbesondere Säuglings oder Kleinkinds angepasst wer
den kann. Dieser Vorteil bietet insbesondere die Option, beide Parameter,
Schlagvolumen oder Herzfrequenz, im Verlauf einer längeren zu überbrü
ckenden Wartephase auf ein Spenderherz den jeweiligen speziellen Ge
gebenheiten anzupassen. Ein solcher, im Filled-Empty-Modus betriebener
Ventrikel beliebiger Bauart wird dabei zur Vermeidung von Thromben
auch aus einem jeweils nur teilweise gefüllten Zustand (filled) am Ende der
Systole stets wieder vollständig entleert (empty).
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung
ergeben sich mit und in Kombination aus den nachfolgenden Unteran
sprüchen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der Arbeitsraum von
einem Zylinder und einem Hubkolben gebildet, wobei der Hubkolben
mit einem Hubmechanismus gekoppelt ist. Mit einem solchen System las
sen sich pro Pumpzyklus auch geringe Flüssigkeitsmengen mit hohem
Wirkungsgrad zyklisch beschleunigen und wieder abbremsen, sodass bei
einem Ventrikelunterstützungssystem für Kinder ein Herzzeitvolumen von
bis zu 2 Liter pro Minute ohne Schwierigkeiten gefördert werden kann.
Die Änderung der Menge des bewegten Arbeitsfluids wird vorteilhafter
weise dadurch erzeugt, dass der Antriebsmotor mit einer Arbeitsspindel
verbunden ist, auf der ein Schlitten längs verfahrbar gelagert ist, an dem
der Hubkolben befestigt ist. Über die Umdrehungszahl der Arbeitsspin
del lässt sich damit der Hub des Hubkolbens beeinflussen.
Zur Regelung sind im Verfahrweg des Schlittens Lichtschranken oder an
dere elektrische oder mechanische Kontaktgeber installiert, sodass über
eine einfache Dateneingabe in eine Regelungselektronik das Schlagvo
lumen eingestellt oder geändert werden kann. Um eine größtmögliche
Betriebssicherheit der Antriebsvorrichtung zu gewährleisten, können auch
mehrere Kontakte und Logikabfragen in der Regelungselektronik vorge
sehen werden.
Vorteilhaft ist weiterhin die Anordnung eines Reservoirs für das Arbeits
fluid, welches über Verbindungsleitungen und ein zwischengeschaltetes
Ventil mit dem Arbeitsraum der Antriebsvorrichtung verbunden ist, so
dass eine schnelle und einfache Kopplung der Antriebsvorrichtung an
einen Ventrikel erfolgen kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Arbeitsvorrichtung ist
deren Antriebsmotor als Schrittmotor ausgebildet, sodass der Hub und
die Hubgeschwindigkeit unmittelbar durch die Ansteuerung des Schritt
motors eingestellt werden können. Bei dieser vorteilhaften Verwendung
eines Schrittmotors als Antriebsmotor lässt sich über dessen elektronische
Ansteuerung weiterhin die Art und Weise der Beschleunigung des Hub
kolbens und damit des Arbeitsfluids vorherbestimmen, sei es durch eine
lineare oder exponenzielle Drehbeschleunigung des Antriebsmotors.
Somit lässt sich die Antriebsvorrichtung noch besser an die physiologi
schen Bedingungen anpassen. Eine solche Anpassung könnte ebenfalls
durch eine über einen Hub wechselnde Steigung der Arbeitsspindel er
reicht werden.
Bei einer anderen vorteilhaften Variante der Antriebsvorrichtung wird der
Arbeitsraum von einer elastischen Membran begrenzt, an deren Außen
seite der Hubmechanismus angeordnet ist, sodass auch eine mit einer
Membranpumpe versehende Antriebsvorrichtung mit variablem Hub und
variabler Hubfrequenz ausgebildet werden kann.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der
Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine Antriebsvorrichtung für einen künstlichen Ventrikel zur
Blutkreislaufunterstützung.
Die Antriebsvorrichtung 1 besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuse
14, an das ein Antriebsmotor 3 angeflanscht ist, welcher über eine
Kupplung 15 fest mit einer Arbeitsspindel 7 verbunden ist, auf der ein
Schlitten 8 längs verschieblich gelagert ist, an dem ein Hubkolben 6 an
geordnet ist, der sich in einen Zylinder 5 erstreckt, wobei der Hubraum
den Arbeitsraum 2 bildet, welcher mit einem Arbeitsfluid gefüllt ist, wel
ches aus einem Reservoir 9 über Verbindungsleitungen 10 und ein Ventil
11 eingelassen werden kann. Dem Arbeitsraum 2 schließt sich ein An
schluss 4 für das Aufsetzen von Verbindungsleitungen eines Ventrikels
an.
Im Gehäuse 14 der Antriebsvorrichtung 1 sind Lichtschranken 12 und
Grenzwertschalter 13 angeordnet, die der Lagebestimmung des Schlit
tens 8 und als Sicherheitsendschalter dienen.
Claims (10)
1. Antriebsvorrichtung für einen künstlichen Ventrikel zur Blutkreislaufun
terstützung mit einem Arbeitsfluid in einem Arbeitsraum, der ein von
einem Antriebsmotor periodisch zwischen zwei Extremlagen wech
selndes Arbeitsvolumen und einen Anschluss für Verbindungsleitungen
zu einem als Membranpumpe ausgebildeten Ventrikel aufweist, da
durch gekennzeichnet, dass das Arbeitsfluid eine hydraulische Flüssig
keit ist und der Arbeitsraum (2) an einen von dem Antriebsmotor (3)
angetriebenen Hubmechanismus angrenzt, welcher einen in seinen
Endlagen veränderbaren Hub aufweist.
2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der Arbeitsraum (2) von einem Zylinder (5) und einem Hubkolben (6)
gebildet ist, wobei der Hubkolben (6) mit dem Hubmechanismus ge
koppelt ist.
3. Antriebsvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, dass der Hubmechanismus aus einem An
triebsmotor (3) und einer fest damit verbundenen Arbeitsspindel (7)
besteht, auf der ein Schliffen (8) längs verfahrbar angeordnet ist, an
dem der Hubkolben (6) befestigt ist.
4. Antriebsvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, dass an ihr ein Reservoir (9) für die hydrauli
sche Flüssigkeit angeordnet ist, welches über Verbindungsleitungen
(10) und ein zwischengeschaltetes Ventil (11) mit dem Arbeitsraum (2)
verbunden ist.
5. Antriebsvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, dass im Verfahrweg des Schlittens (8) Licht
schranken (12) zu dessen Lagebestimmung angeordnet sind.
6. Antriebsvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, dass in den Endbereichen eines möglichen
Verfahrweges des Schlittens (8) zwei Grenzwertschalter (13) vorgese
hen sind.
7. Antriebsvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (3) als Schrittmotor
ausgebildet ist und die Antriebsvorrichtung eine Regelungselektronik
für diesen aufweist.
8. Antriebsvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, dass die Hubfrequenz unabhängig von dem
Hubvolumen veränderbar ist.
9. Antriebsvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, dass die Beschleunigung des Arbeitsfluids wäh
rend eines Arbeitshubes des Hubkolbens (6) in Abhängigkeit von der
vorher bestimmbaren Drehbeschleunigung des Antriebsmotors (3) va
riabel einstellbar ist.
10. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der Arbeitsraum (2) von einer elastischen Membran begrenzt wird, an
deren Außenseite der Hubmechanismus angeordnet ist.
Priority Applications (1)
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DE10020546A DE10020546C2 (de) | 2000-04-27 | 2000-04-27 | Antriebsvorrichtung für einen künstlichen Ventrikel |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE10020546A1 true DE10020546A1 (de) | 2001-11-08 |
DE10020546C2 DE10020546C2 (de) | 2002-07-11 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE10020546A Expired - Fee Related DE10020546C2 (de) | 2000-04-27 | 2000-04-27 | Antriebsvorrichtung für einen künstlichen Ventrikel |
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---|---|
DE (1) | DE10020546C2 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2388028A1 (de) * | 2010-05-20 | 2011-11-23 | Berlin Heart GmbH | Verfahren zum Betrieb eines Pumpensystems |
FR3137842A1 (fr) * | 2022-07-18 | 2024-01-19 | Bypa Medical Solutions | Dispositif d’assistance ou de suppléance du cœur. |
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CZ304230B6 (cs) * | 2009-08-11 | 2014-01-15 | Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství | Pístové čerpadlo, zejména čerpadlo na krev |
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DE4221379A1 (de) * | 1992-07-02 | 1994-01-05 | Flechsig Rudolf Prof Dipl Ing | Pumpkammer für medizinische Zwecke |
-
2000
- 2000-04-27 DE DE10020546A patent/DE10020546C2/de not_active Expired - Fee Related
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WO2024017840A1 (fr) * | 2022-07-18 | 2024-01-25 | Bypa Medical Solutions | Dispositif d'assistance ou de suppléance du cœur |
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---|---|
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