DE10140214A1 - Pumpeneinrichtung zum Pumpen einer Flüssigkeit, insbesondere einer einem menschlichen oder tierischen Körper zuzuführende Flüssigkeit sowie medizinische Behandlungseinrichtung zum Zuführen einer Flüssigkeit zum menschlichen oder tierischen Körper - Google Patents
Pumpeneinrichtung zum Pumpen einer Flüssigkeit, insbesondere einer einem menschlichen oder tierischen Körper zuzuführende Flüssigkeit sowie medizinische Behandlungseinrichtung zum Zuführen einer Flüssigkeit zum menschlichen oder tierischen KörperInfo
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Abstract
Pumpeneinrichtung zum Pumpen einer Flüssigkeit, insbesondere einer einem menschlichen oder tierischen Körper zuzuführenden Flüssigkeit, insbesondere von Blut, mit wenigstens einen die Flüssigkeit führenden schlauchartigen Leitungsabschnitt mit einem ballonartigen, elastisch komprimierbaren Abschnitt sowie ein Mittel zum zeitweisen Komprimieren des ballonartigen Abschnitts zur Verringerung seines Volumens.
Description
Die Erfindung betrifft eine Pumpeneinrichtung zum Pumpen einer Flüssigkeit, ins
besondere einer einem menschlichen oder tierischen Körper zuzuführenden Flüs
sigkeit, insbesondere von Blut.
Pumpeneinrichtungen zum Pumpen einer Flüssigkeit werden manigfaltig verwen
det. Bekannt sind dabei u. a. sogenannte Rollenpumpen, die im medizinischen Be
reich insbesondere zum Pumpen von Blut, z. B. in einem Dialysegerät, verwendet
werden. Solche Pumpen umfassen einen im Wesentlichen U-förmig geführten, an
einem Gehäuseabschnitt gelagerten Schlauch, in dem die zu fördernde Flüssig
keit, also beispielsweise Blut geführt ist, sowie zwei oder mehrere Roller, die sich
in dem U-förmigen Schlauchabschnitt drehen, an dem elastischen Schlauch von
außen angreifen und ihn mit einstellbarer Geschwindigkeit kontinuierlich in einer
Richtung komprimieren. Durch dieses Komprimieren wird die Flüssigkeitsmenge
gefördert. Nachteilig bei dieser Einrichtung ist aber beim Pumpen von Blut, dass
durch das Zusammendrücken des relativ dünnen elastischen Schlauchs die Blut
zellen zwischen den dicht zusammenkommenden Schlauchwänden gequetscht
und erheblich geschädigt werden können. Dies kann im schlimmsten Fall zur Hä
molyse und Anämie führen. Solche Probleme sind jedoch nicht nur beim Einsatz
auf medizinischem Sektor gegeben, sondern überall dort, wo sensible Stoffe mit
tels derartiger Pumpen gefördert werden. Exemplarisch ist hierbei z. B. der Arz
neimittelsektor zu nennen, wo ebenfalls häufig sehr sensible Stoffe gefördert wer
den.
Der Erfindung liegt dabei das Problem zugrunde, eine Pumpeneinrichtung an
zugeben, die hier Abhilfe schafft.
Zur Lösung dieses Problems ist eine Pumpeneinrichtung der eingangs genannten
Art durch wenigstens einen die Flüssigkeit führenden schlauchartigen Leitungsab
schnitt mit einem ballonartigen, elastisch komprimierbaren Abschnitt sowie durch
ein Mittel zum zeitweisen Komprimieren des ballonartigen Abschnitts zur Verringe
rung seines Volumens gekennzeichnet.
Die Erfindung sieht mit besonderem Vorteil einen ballonartigen, elastisch kompri
mierbaren Abschnitt innerhalb des die Flüssigkeit fördernden Schlauchs vor, der
im Vergleich zum Durchmesser des Schlauches deutlich größer ist. Dieser mit der
Flüssigkeit, also beispielsweise Blut gefüllte ballonartige Abschnitt wird über ein
Komprimiermittel zusammengedrückt, wodurch sich sein Volumen verringert und
die darin befindliche Flüssigkeit aus ihm herausgedrückt wird. Da das Volumen
des ballonartigen Abschnitts in unkomprimiertem Zustand wesentlich größer ist als
das Volumen eines entsprechend langen, geradlinigen Schlauchabschnitts, ist es
im Vergleich zum Stand der Technik problemlos möglich, dis gleiche oder eine
größere Menge zu fördern, ohne dass der ballonartige Abschnitt sehr stark komp
rimiert werden muss. Die Fördermenge lässt sich durch entsprechend starkes
Komprimieren selbstverständlich hinreichend erhöhen. Eine sensible Flüssigkeit
kann nun unter Verwendung der erfindungsgemäßen Pumpeneinrichtung gefahr
los gefördert werden, da zum Fördern einer hinreichenden Menge der ballonartige
Abschnitt nicht allzu sehr verformt werden muss, d. h. die Abschnittswände müs
sen nicht allzu nah zueinander geführt werden während des Komprimierens. Eine
Beeinträchtigung der sensiblen Blutkörperchen oder anderer Flüssigkeitsbe
standteile ist unter Verwendung der erfindungsgemäßen Pumpeneinrichtung mit
hin ausgeschlossen.
Im Hinblick auf eine hohe Fördermenge ist es zweckmäßig, wenn erfindungsge
mäß zwei schlauchartige Leitungsabschnitte mit je einem ballonartigen, elastisch
komprimierbaren Abschnitt vorgesehen sind, die von einer gemeinsamen Zufuhr
leitung abgehen und die in eine gemeinsame Ableitung münden. Dabei kann vor
gesehen sein, dass den beiden elastisch komprimierbaren Abschnitten je ein se
parates Komprimiermittel zugeordnet ist. Alternativ dazu können auch beide über
ein gemeinsames Komprimiermittel betätigt werden. Die beiden Abschnitte können
dabei nach einer ersten Erfindungsausgestaltung über das oder die Komprimier
mittel gleichzeitig betätigt werden, d. h. die Abschnitte werden gleichzeitig zusam
mengedrückt. Um eine im Wesentlichen kontinuierliche Förderung zu erzielen ist
es demgegenüber möglich, die Abschnitte auch wechselweise oder alternierend
zu komprimieren.
Wie beschrieben ist es dabei zweckmäßig, wenn ein Abschnitt über das Kompri
miermittel derart komprimierbar ist, dass die einander gegenüberliegenden Ab
schnittswände auch bei starker Kompression nicht aneinandergedrückt werden.
Um dem Rechnung zu tragen ist es besonders vorteilhaft, wenn ein Komprimier
mittel ein am ballonartigen Abschnitt außenseitig angreifendes bewegbares
Druckstück aufweist, dessen Außenform im am Abschnitt angreifenden Bereich im
Wesentlichen der Form des gegenüberliegenden Wandabschnitts des ballonarti
gen Abschnitts entspricht. Ist also der ballonartige Abschnitt kugelartig ausgebil
det, so ist die Außenform des Druckstücks halbkugelartig.
Bei zwei schlauchartigen Leitungsabschnitten mit je einem ballonartigen elastisch
komprimierbaren Abschnitt sind diese zweckmäßigerweise einander gegenüber
liegend angeordnet, wobei zwischen ihnen ein oder zwei bewegbare Druckstücke
angeordnet sind. Ist ein bewegbares Druckstück vorgesehen, so ist ein wechsel
weises Komprimieren der ballonartigen Abschnitte möglich, sind zwei vorgesehen,
so ist sowohl ein gleichzeitiges wie auch ein wechselseitiges Komprimieren je
nach gewählter Ansteuerungsart denkbar.
Zum Steuern des Betriebs des oder der Komprimiermittel ist zweckmäßigerweise
eine entsprechende Steuerungseinrichtung vorgesehen, über die die Frequenz
und/oder Amplitude (= Komprimierung) der Komprimierbewegungen des oder der
Komprimiermittel variierbar ist. An der Steuerungseinrichtung können ferner Mitte(
zum Wählen und Einstellen der Betriebsparameter des oder der Komprimiermittel
und/oder von für den Betrieb des oder der Komprimiermittel relevanten Parame
tern, insbesondere des Körpergewichts des Menschen oder des Tieres vorgese
hen sein. Die Eingabe eines oder mehrerer derartiger Parameter ist insbesondere
hinsichtlich einer Bestimmung der zu fördernden Menge, z. B. bei der Dialyse der
zu fördernden Blutmenge zweckmäßig, was wiederum Einfluss auf die Frequenz
sowie gegebenenfalls auch auf die Amplitude der Komprimierbewegung, also auf
den Weg, um den ein ballonartiger Abschnitt zusammengedrückt wird, haben
kann.
Ein Leitungsabschnitt samt einem ballonartigen Abschnitt ist zweckmäßigerweise
aus PVC gebildet, wobei dieses Kunststoffmaterial eine hinreichende Elastizität
bietet.
Um den Fluss der zu pumpenden Flüssigkeit hinsichtlich der Förderrichtung steu
ern zu können ist es zweckmäßig, wenn vor und/oder hinter dem ballonartigen
Abschnitt Mittel zum reversiblen, zumindest teilweisen Schließen und Öffnen des
Leitungsabschnitts vorgesehen sind. Diese Mittel, die synchron mit den Kompri
miermitteln arbeiten, ermöglichen es zu entsprechenden Zeitpunkten den Lei
tungsabschnitt je nach Bedarf vor oder hinter dem Ballonabschnitt zu sperren. Soll
beispielsweise der ballonartige Abschnitt komprimiert werden muss verhindert
werden, dass die Flüssigkeit entgegen der eigentlichen Förderrichtung zurückge
drängt werden kann. In diesem Fall wird hinter dem ballonartigen Abschnitt der
Leitungsabschnitt weitgehend verschlossen. Ist der ballonartige Abschnitt kompri
miert, so muss verhindert werden, dass beim Lösen des Komprimierdrucks und
beim folglich eintretenden selbsttätigen Entspannen des Abschnitts die bereits in
die gewünschte Förderrichtung geförderte Flüssigkeit während dieser Entspan
nungsbewegung zurückgesaugt wird. In diesem Fall wird der Leitungsabschnitt vor
dem ballonartigen Abschnitt zumindest teilweise geschlossen.
Bei zwei Leitungsabschnitten mit je einem ballonartigen Abschnitt sind zweckmä
ßigerweise vor und hinter dem jeweiligen ballonartigen Abschnitt derartige Mittel
vorgesehen. Im Falle einer wechselseitigen Komprimierung der beiden ballonarti
gen Abschnitte ist die Steuerung der Komprimiermittel sowie der Verschlussmittel
über die Steuerungseinrichtung derart, dass das dem zu komprimierenden Ab
schnitt vorgeschaltete Mittel und das dem nicht zu komprimierenden Abschnitt
nachgeschaltete Mittel zumindest teilweise geschlossen und die jeweils anderen
Mittel geöffnet werden. Hierdurch wird vorteilhaft vermieden, dass die über den
einen Leitungsabschnitt, der auch als Leitungsast bezeichnet werden kann, durch
das Komprimieren gepumpte Flüssigkeit in den anderen Leitungsabschnitt umge
pumpt wird, der über das dem nicht zu komprimierenden Abschnitt nachgeschal
tete Mittel geschlossen ist. Dabei sind die Begriffe vor- und nachgeschaltet jeweils
bezogen auf die eigentliche Förderrichtung zu verstehen.
Im Falle einer gleichzeitigen Komprimierung der beiden Abschnitte erfolgt der Be
trieb über die Steuerungseinrichtung derart, dass die den Abschnitten vorge
schalteten Mitteln beim Komprimieren geschlossen und die nachgeschalteten
Mittel geöffnet werden. Werden die beiden Abschnitte entlastet, so werden die
nachgeschalteten Mittel geschlossen, um ein Rücksaugen zu verhindern, und die
vorgeschalteten Mittel geöffnet.
Die Verschließmittel umfassen zweckmäßigerweise ein von außen auf den Lei
tungsabschnitt drückendes bewegbares Drückelement, das erfindungsgemäß eine
im Wesentlichen keilförmige Form im Bereich seines am Leitungsabschnitt an
greifenden Endes aufweisen kann. Diese Keilform ist dahingehend von Vorteil, als
beim Verschließen nur ein sehr schmaler Bereich des Leitungsabschnitts zusam
mengedrückt wird, so dass die Gefahr einer Beschädigung von sensiblen Flüssig
keitsbestandteilen weitestgehend vermieden wird.
Aus Reinigungs- und Wartungsgesichtspunkten ist es vorteilhaft, wenn der oder
die Leitungsabschnitte sowie das oder die Komprimiermittel in einem separaten
Gehäuse untergebracht sind, an dem Anschlüsse für von außerhalb des Gehäu
ses zugeführte Zufuhr- und Abfuhrleitungen für die zu pumpende Flüssigkeit vor
gesehen sind. Die zentrale Pumpeneinrichtung ist also in einem separaten Ge
häuse angeordnet und kann lösbar mit den Zufuhr- und Abfuhrleitungen gekoppelt
werden, so dass sie auf einfache Weise dem eigentlichen Pumpeneinrichtungsge
häuse entnommen und gereinigt oder gewartet werden kann. Dabei sind der oder
die Leitungsabschnitte ebenfalls zweckmäßigerweise lösbar in dem Gehäuse an
geordnet, so dass auch sie entnommen werden können und gegebenenfalls steri
lisiert oder sonst wie gereinigt und behandelt werden können.
Weiterhin kann ein Einrichtungsgehäuse vorgesehen sein, in dem das die Lei
tungsabschnitte und die Komprimiermittel enthaltende Gehäuse lösbar angeordnet
und mit dort vorgesehenen Zufuhr- und Abfuhrleitungen verbindbar ist, und in dem
die Steuerungseinrichtung angeordnet ist, die an am Gehäuse vorgesehene Steu
erungsanschlüsse anschließbar ist.
Neben der Pumpeneinrichtung betrifft die Erfindung ferner eine medizinische Be
handlungseinrichtung zum Zuführen einer Flüssigkeit zum menschlichen oder tie
rischen Körper, insbesondere eine Dialyse- oder eine Infusionseinrichtung, die
sich durch eine Pumpeneinrichtung der vorbeschriebenen Art auszeichnet.
Eine solche Behandlungseinrichtung, z. B. in Form einer Dialyseeinrichtung, er
möglicht ein Fördern des Blutes ohne die Gefahr, dass die Blutkörperchen oder
andere sensible Flüssigkeitsbestandteile beschädigt werden können. Ein Nachteil
einer solchen Behandlungseinrichtung ist jedoch, dass mitunter durch den Pump
betrieb ein zu hoher Unterdruck am Eingang des Fördersystems anliegen kann, so
dass ein Alarm ausgelöst wird und das System angehalten wird. Um hier Abhilfe
zu schaffen ist vorgesehen, dass in der Zufuhrleitung der Flüssigkeit zu der Pum
peneinrichtung eine Einrichtung zum Einstellen und Begrenzen eines durch den
Betrieb der Pumpeneinrichtung am Einlass der Zufuhrleitung entstehenden Unter
drucks vorgesehen oder in diese einschaltbar ist. Hierüber wird vorteilhaft der
Unterdruck begrenzt, so dass die genannten Nachteile, die durch den Betrieb der
erfindungsgemäßen Pumpeneinrichtung - die natürlich ein relativ großes Volumen
pro Zeiteinheit pumpen kann, da der ballonartige Abschnitt ein deutlich größeres
Fördervolumen darstellt als z. B. bei bekannten Rollerpumpen - vorteilhaft vermie
den werden. Hierzu ist es zweckmäßig, wenn die Unterdruckeinstell- und -begren
zungseinrichtung ein mit einer biokompatiblen Flüssigkeit, z. B. einer antikoagulie
renden Lösung wie Heparin gefülltes Behältnis umfasst, das über eine Zuleitung
mit der Zufuhrleitung in Verbindung steht und das an einer Position unterhalb der
Pumpeneinrichtung angeordnet oder anbringbar ist. Der eingestellte zulässige
Unterdruck wird hierbei durch die Höhendifferenz zwischen der Pumpeneinrich
tung und dem Behältnis bestimmt, aus dem zwangsläufig dann die Flüssigkeit
nachgesaugt wird, wenn der Unterdruck den aus der Höhendifferenz sich erge
benden zulässigen Druck übersteigt. Dabei ist es zweckmäßig, wenn ein Sensor
mittel zum Erfassen des Füllstands des Behältnisses vorgesehen ist, das ein Er
fassungssignal liefert, in dessen Abhängigkeit ein Alarmsignal über die Steue
rungseinrichtung gebbar und/oder der Betrieb der Pumpeneinrichtung steuerbar
ist. Geht der Flüssigkeitspegel im Behältnis zur Neige, so wird zweckmäßigerwei
se ein Signal gegeben, so dass das Behältnis ausgetauscht wird.
In weiterer vorteilhafter Erfindungsausgestaltung ist vorgesehen, dass in der Zu
fuhrleitung zur Pumpeneinrichtung eine Luftfalle und dieser nachgeschaltet ein
Sensorelement zum Ermitteln von Luft in der Flüssigkeit angeordnet ist. Vor allem
im Falle eines Dialysegeräts ist es in jedem Fall zu vermeiden, dass das dem Pa
tienten zugeführte Blut Luft enthält, da dies verheerende Folgen wie eine Embolie
oder dergleichen zur Folge haben kann. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, wenn
der Pumpeneinrichtung vorgeschaltet eine Luftfalle und dieser nachgeschaltet
wiederum ein Sensorelement, z. B. ein fotometrischer Sensor, der extern zur Flüs
sigkeitsleitung angeordnet ist, vorgesehen ist, wobei über das Sensorelement et
waige in der Flüssigkeit vorhandene Luft erfasst wird. Liefert der Sensor ein Erfas
sungssignal, so wird selbstverständlich der Betrieb der Pumpeneinrichtung und
damit der Behandlungseinrichtung gestoppt und ein Alarmsignal generiert. Das
Anordnen des Sensorelements nach der Luftfalle ist dahingehend zweckmäßig,
als das Sensorelement die in der Luftfalle bereits von Luft befreite Flüssigkeit
nochmals überprüft. Da in der Regel in der Luftfalle sämtliche in der Flüssigkeit
vorhandene Restluft abgezogen werden kann, wird auf diese Weise vermieden,
dass es zu häufigen Alarmen kommt. Die der Luftfalle zugeführte Flüssigkeit wird
dabei zweckmäßigerweise über einen von unten her in die Luftfalle, bei der es sich
um ein größeres vertikal stehendes Behältnis handelt, in dem sich oberseitig die
mitgeführte Luft sammelt, von wo sie auch abgezogen werden kann, führende
Zuführleitungsabschnitt zugeführt und über einen nach unten von der Luftfalle ab
gehenden Abfuhrleitungsabschnitt abgeführt wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den
im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnun
gen. Dabei zeigen:
Fig. 1 u. 2 die erfindungsgemäße Pumpeinrichtung als Prinzipskizze in
zwei unterschiedlichen Pumpzuständen,
Fig. 3 eine erfindungsgemäße medizinische Behandlungseinrichtung
in Form eines Dialysegeräts, und
Fig. 4 eine erfindungsgemäße Behandlungseinrichtung in Form ei
nes Infusionsapparats.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Pumpeneinrichtung 1 umfassend einen ersten
Leitungsabschnitt 2 und einen zweiten Leitungsabschnitt 3, die in der gezeigten
Prinzipskizze mit Wesentlichen parallel zueinander verlaufen und über eine ge
meinsame Zufuhrleitung 4 sowie eine gemeinsame Abfuhrleitung 5 miteinander
verbunden sind. An der Zufuhrleitung 4 ist ein Anschlussmittel 6 zum Anschließen
an eine externe Flüssigkeitszufuhrleitung und an der Abfuhrleitung 5 ein An
schlussmittel 7 zum Anschließen an eine von der Pumpeneinrichtung abgehende
externe Abfuhrleitung vorgesehen. Weiterhin sind an den Flüssigkeitszufuhr- und
abfuhrleitungen 4, 5 Fixierelemente 8, 9 vorgesehen, mittels denen die Leitungs
konfiguration in einem Gehäuse 10 (siehe Fig. 3) lösbar befestigt werden kann.
Wie die Fig. 1 und 2 zeigen besitzt jeder Leitungsabschnitt 2, 3 einen ballonar
tigen, elastisch komprimierbaren Abschnitt 11, 12, der im gezeigten Ausführungs
beispiel eine im Wesentlichen eiförmige Form im dekomprimierten Zustand auf
weist. Ein solcher ballonartiger Abschnitt 11, 12 ist elastisch komprimierbar, wobei
zweckmäßigerweise die gesamte Leitungskonfiguration aus PVC gebildet ist, ei
nem Werkstoff, der eine hinreichende Elastizität bietet.
Den beiden ballonartigen Abschnitten 11, 12 ist ein gemeinsames Komprimier
mittel 13 zugeordnet, das zwischen den beiden Abschnitten 11, 12 angeordnet ist
und zum wechselseitigen Komprimieren der Abschnitte 11, 12 dient. Das Kompri
miermittel ist an seiner Außenseite im Wesentlichen der Form eines der Ab
schnitte 11, 12 entsprechend geformt. Es kann über eine nicht näher gezeigte Me
chanik nach oben und unten bewegt werden, wie in den Fig. 1 und 2 ersicht
lich. Hierzu wird z. B. ein kleiner Elektromotor oder dergleichen verwendet. Die
Steuerung erfolgt über eine Steuerungseinrichtung 14 (siehe Fig. 3), die im ge
zeigten Ausführungsbeispiel extern zum Gehäuse 10 angeordnet ist.
Ferner sind den jeweiligen Leitungsabschnitten 2, 3 vor und hinter den ballonarti
gen Abschnitten 11, 12 Mittel 15, 16 zum bedarfsabhängigen Öffnen und Ver
schließen des jeweiligen Leitungsabschnitts 2, 3 vorgesehen. Diese Mittel 15, die
ebenfalls über eine geeignete Mechanik und von der gemeinsamen Steuerungs
einrichtung 14 gesteuert betätigt werden und synchron zum Komprimiermittel 13
arbeiten, sind an ihren freien, von außen am jeweiligen Leitungsabschnitt angrei
fenden Ende im Wesentlichen keilförmig ausgebildet. Jedes Mittel 15, 16 kann aus
zwei separat steuerbaren keilförmigen Teilen bestehen, von denen je einer einem
Leitungsabschnitt 2, 3 zugeordnet ist. Beide Mittel können aber auch aus einem
einstückigen Teil bestehen, das an den Enden keilförmig ist.
Zum Pumpen werden nun mittels des Komprimiermittels 13, das entsprechend der
gestrichelten Pfeile A und D bewegbar ist, die beiden Abschnitte 11, 12 wechsel
seitig zusammengedrückt. Fig. 1 zeigt dabei die Ausgangssituation, in der gerade
der Abschnitt 11 zusammengedrückt wurde und nun nachfolgend der Abschnitt 12
komprimiert werden soll. Zu diesem Zweck ist zum einen das dem Abschnitt 12
vorgeschaltete Mittel 15 geschlossen, d. h. der Leitungsabschnitt 3 vor dem bal
lonartigen Abschnitt 12 ist weitgehend zu, während das nachgeschaltete Mittel 16
offen ist und den Leitungsabschnitt 3 nach dem Abschnitt 12 freigibt. Im Gegenzug
ist, siehe Fig. 1, der dem im Moment noch komprimierten ballonartigen Abschnitt
11 nachgeschaltete Leitungsabschnitt 2 über das Mittel 16 geschlossen, während
der vorgeschaltete Leitungsabschnitt 2 über das Mittel 15 geöffnet ist. Wird nun
das Komprimiermittel 13 bzw. das Druckstück nach oben in Richtung des Pfeils A
in Fig. 1 gedrückt, so wird mit zunehmender Bewegung der ballonartige Abschnitt
12 immer weiter komprimiert und die sich in ihm befindliche Flüssigkeit, z. B. Blut
aus ihm heraus in die Abfuhrleitung 5 gedrückt, wie durch den gestichelten Flüs
sigkeitsweg B dargestellt ist. Die Flüssigkeit kann nur in diese Richtung, da ein
Rückfluss durch das Verschließen des Leitungsabschnitts 3 über das Mittel 15
ausgeschlossen ist. Auch kann ein Umpumpen in den zunehmend dekomprimier
ten Abschnitt 11 nicht erfolgen, da der Leitungsabschnitt 2 über das Mittel 16 ge
schlossen ist. Der ballonartige Abschnitt 11 wird wie beschrieben dekomprimiert,
d. h. er entspannt sich und saugt, wie durch den gestrichelten Pfeil C dargestellt
ist, über die offene Flüssigkeitszufuhrleitung 4 neue Flüssigkeit nach, d. h. er füllt
sich wieder.
Ist nun der ballonartige Abschnitt 12 maximal zulässig komprimiert, d. h. befindet
sich das Komprimiermittel 13 in seiner Endstellung, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, so
werden die Stellungen der Mittel 15, 16 wie in Fig. 2 gezeigt geändert. Das Mittel
15 schließt die Zufuhrleitung 2 und öffnet die Zufuhrleitung 3, das nachgeschaltete
Mittel 16 öffnet die Zufuhrleitung 2 und schließt die Zufuhrleitung 3. Das Kompri
miermittel 13 wird nun, siehe Pfeil D in Fig. 2, nach unten bewegt, wodurch der
nun gefüllte ballonartige Abschnitt 11 komprimiert und die in ihm befindliche Flüs
sigkeit aus ihm heraus in Richtung des gestrichelten Pfeils E gefördert wird.
Gleichzeitig vergrößert und entspannt sich der bis dato komprimierte Abschnitt 12
wiederum und saugt Flüssigkeit über die Zufuhrleitung 4 nach, siehe den gestri
chelten Pfeil F. Die Mittel 15, 16 können den jeweiligen Abschnitt vollständig
schließen. Jedoch ist auch ein weitgehendes, jedoch nicht gänzliches Zudrücken
ausreichend.
Durch wechselweises Komprimieren und Dekomprimieren der Abschnitte 11, 12
und entsprechendes Schalten der Verschlussmittel 15, 16 kann also ein kontinu
ierlicher Pumpbetrieb erfolgen. Dabei ist, siehe die Fig. 1 und 2, unter ande
rem auch durch die gewählte Form des Komprimiermittels 13 bzw. des dieses bil
denden Druckstücks, sowie durch eine entsprechende Steuerung des Bewe
gungswegs desselben sichergestellt, dass die Abschnitte 11, 12 nicht zu weit
komprimiert werden. Vielmehr verbleibt in der jeweiligen Endstellung, die in den
Fig. 1 und 2 gezeigt ist, stets noch ein hinreichend großes Restvolumen, die
einander gegenüberliegende Abschnittswände werden ersichtlich nicht direkt an
einandergedrückt. Hierdurch wird vermieden, dass sensible Flüssigkeitsbestand
teile wie z. B. Blutkörperchen oder dergleichen beim Zusammendrücken beschä
digt werden. Im Übrigen kann mittels der erfindungsgemäßen Pumpeneinrichtung
1 bedingt durch das beachtlich große Volumen eines Abschnitts 11, 12 eine be
achtlich große Flüssigkeitsmenge pro Zeiteinheit gepumpt werden, wobei die
Menge natürlich auch abhängig von der eingestellten Frequenz und dem Hub des
Komprimiermittels 13 ist.
Fig. 3 zeigt in Form einer Prinzipskizze eine erfindungsgemäße medizinische Be
handlungseinrichtung 17 in Form eines Dialysegeräts. Das Dialysegerät umfasst
das Gehäuse 10 mit der Pumpeneinrichtung nebst zugeordneter Steuerungsein
richtung 14, die in einem gemeinsamen größeren Pumpeneinrichtungsgehäuse 18
angeordnet sind. In dem Pumpeneinrichtungsgehäuse 18 sind ferner verschiede
ne Bedienelemente 19 in Form von Knöpfen oder Drehreglern vorgesehen, über
die z. B. die entsprechende Betriebsart der medizinischen Behandlungseinrichtung
gewählt werden kann, z. B. "Hämofiltration". Ferner kann hierüber das Körperge
wicht des Patienten eingegeben werden, über welches dann die Steuerungsein
richtung 14 die erforderliche Blutflussrate errechnet und den Betrieb des Kompri
miermittels 13 sowie der Verschlussmittel 15, 16 entsprechend steuert. An einem
Display 20 können die entsprechenden Angaben abgelesen oder entsprechende
Informationen entnommen werden.
Über ein Anschlussmittel 21 ist die Behandlungseinrichtung 17 mit dem Patienten
verbunden, über die Zufuhrleitung 22 wird das vom Patienten kommende Blut dem
Pumpengehäuse 18 zugeführt. Über eine entsprechende Rückfuhrleitung 23 wird
das gepumpte und filtrierte Blut wiederum dem Patienten zugeführt. Beim Betrieb
der Pumpeneinrichtung 1 entsteht am Eingang 21 ein Unterdruck, der vom Wider
stand des zum Patienten führenden, dort angeschlossenen Gefäßkatheters sowie
der Flussrate der Pumpeneinrichtung 1 abhängig ist. Um den Unterdruck im Lei
tungssystem auf einen maximal zugelassenen Unterdruck begrenzen zu können,
ist eine Einrichtung 24 zum Einstellen und Begrenzen des Unterdrucks vorgese
hen. Diese Einrichtung umfasst ein flaschenartiges Behältnis 25, in dem im Falle
eines Dialysegeräts eine heparinhaltige Flüssigkeit enthalten ist. Dieses Behältnis
25 hängt ca. 50-60 cm unterhalb der Pumpeneinrichtung, wobei über die Höhen
differenz der maximal zulässige Unterdruck definiert und bestimmt wird. Über
schreitet der durch den Pumpbetrieb resultierende Unterdruck diesen Maximal
wert, so wird automatisch diese heparinhaltige Lösung aus dem Behältnis 25 an
gesaugt und der Unterdruck ausgeglichen. Über ein Sensorelement 26 wird er
fasst, ob noch ein ausreichender Füllstand in dem Behältnis 25 gegeben ist. Falls
nicht wird ein Alarmsignal zum Austausch desselben generiert. Weiterhin ist ein
Heparinperfusor 27 vorgesehen, über den kontinuierlich Heparin über einen ent
sprechenden Anschluss in die Zufuhrleitung 22 gegeben wird, um eine Verstop
fung des Schlauchsystems mit Blut zu vermeiden. Eine solche Verstopfung kann
bei dem erfindungsgemäßen Gerät infolge der Verwendung der erfindungsgemä
ßen Pumpeneinrichtung jedoch weitgehend ausgeschlossen werden, da die Fließ
geschwindigkeit in den Leitungen, in denen Blut transportiert wird, relativ hoch ist,
weil infolge der Verwendung der beachtlich großdimensionierten ballonartigen Ab
schnitte eine relativ hohe Fließgeschwindigkeit erreicht wird. Zudem sollten mög
lichst dünne Leitungen innerhalb des gesamten Leitungssystems verwendet wer
den, was einer hohen Fließgeschwindigkeit ebenfalls zuträglich ist.
Das aufgrund des Pumpbetriebs vom Patienten geförderte Blut wird über die Zu
fuhrleitung 22 in eine Luftfalle 28 gefördert, wo etwaige im Blut befindliche Luft
abgeschieden und über ein entsprechendes Ablassventil 29 im Bedarfsfall abge
zogen werden kann. Die Zufuhrleitung 22 mündet ersichtlich von unten in die
Luftfalle 28 und verlässt diese von oben nach unten laufend, es ergibt sich also im
Wesentlichen die Form eines "umgekehrten Y". Da Luft bekanntermaßen nach
oben steigt wird hierdurch vermieden, dass die Luft in irgendeiner Form erneut in
das Leitungssystem gelangen kann. Über ein der Luftfalle nachgeschaltetes Sen
sorelement 30, z. B. einen fotometrischen Sensor wird überprüft, ob im Blut noch
Luft vorhanden ist. Falls ja wird sofort ein Alarmsignal gegeben und der Betrieb
der Pumpeneinrichtung gestoppt. Das Sensorelement 30 ist extern zur Leitung 22
angeordnet und erfasst den Luftgehalt durch die Leitung hindurch.
Anschließend mündet die Zufuhrleitung 22 in der Pumpeneinrichtung 1 bzw. an
dem entsprechenden Anschlussmittel 6. Die abgehende Abfuhrleitung 31, die am
Anschlussmittel 7 angeschlossen ist, mündet anschließend in einem Hämofiltrati
onsfilter 32, der an einer drehbaren Filterhaltung 33 angeordnet ist. Im Dialysebe
trieb wird der Hämofiltrationsfilter 32 in eine im Wesentlichen horizontale Position
gedreht, zur Vorbereitung der Einrichtung und zur Entlüftung des Filters wird er in
eine senkrechte Position gebracht. Die horizontale Position ist für einen gleichmä
ßigen Pumpbetrieb, eine gleichmäßige Belastung des Filters und einen niedrigen
Pumpendruck zweckmäßig.
Im Hämofiltrationsfilter 32 abgefilterter Urin gelangt über eine Leitung 34 in einen
Urinsammelbeutel 35. Ferner ist ein Behältnis 36 mit einer Substitutionslösung
vorgesehen, die über eine Pumpe 37 dem filtrierten Blut zugeführt werden kann
und die abgeschiedene Flüssigkeitsmenge, die der gesammelte Urin bildet, er
setzt. Schließlich ist ein weiteres Behältnis 38 mit einer Dialisatlösung vorgesehen,
die über eine Pumpe 39 in Gegenrichtung des Blutflusses zugeführt werden kann.
Nach dem Vorfüllen und Entlüften der Leitungen des Dialysegeräts gemäß Fig. 1
und insbesondere des Hämofiltrationsfilters 32 mit heparinhaltiger Lösung, was
durch Betätigen einer der Bedientasten 19 erfolgt, wird die Einrichtung über die
Anschlüsse 21, 23 mit großlumigen Kathetern verbunden, welche in entsprechen
den Gefäßen des Patienten angebracht sind. Während des Vorfüll- oder Lüftungs
prozesses ist das Sensorelement 30 deaktiviert, es werden keine Alarme ausge
löst. Nach Anbringen der Unterdruckkompensationseinrichtung 24, die zweckmä
ßigerweise mit 0,9% NaCl und Heparin gefüllt ist, wird über eines der Betäti
gungselemente 19 die gewünschte Betriebsart, also z. B. "Hämofiltration" gewählt
und das Körpergewicht des Patienten eingegeben. Möchte man eine geringere
oder größere Blutflussrate haben, so wird ein entsprechend geringeres oder grö
ßeres Körpergewicht eingestellt.
Anfallende Luft kann wie bereits beschrieben aus der Luftfalle 28 abgezogen wer
den. Wird vom Sensorelement 30 jedoch Luft festgestellt, so wird der Pumpenbe
trieb sofort gestoppt und ein Daueralarm ausgelöst. Das Leitungssystem muss
dann bis zum Anschluss an den Hämofiltrationsfilter 32 erneut entlüftet werden,
die Entlüftung kann aber auch über einen entsprechenden Anschluss 40 erfolgen.
Fig. 4 zeigt schließlich eine weitere erfindungsgemäße medizinische Behand
lungseinrichtung 41 in Form einer Infusionsapparatur. Eine Flasche 42 mit einer
zuzuführenden Flüssigkeit, z. B. einer Ernährungslösung zur enteralen oder pa
renteralen Ernährung oder für die Zufuhr in den Kreislauf, in die Bauchhöhle oder
in Gelenke wird in einer Position oberhalb der Pumpeneinrichtung aufgehängt.
Auch hier ist ein Füllstandssensorelement 43 vorgesehen, das einen entspre
chenden Austausch der Flasche signalisiert. Nach Vorfüllen des Systems wird ü
ber ein geeignetes Bedienelement die Betriebsart "kontinuierliche oder intermetie
rende Ernährung" gewählt, und schließlich die Flussrate oder die Bolusmenge
eingestellt.
Im Falle einer Betriebsart "Bauchlavage" wird statt einer Flasche 42 ein mehrere
Liter enthaltender Beutel mit einer Lösung verwendet. Über eines der Bedienele
mente wird die entsprechende Betriebsart "Bauchlavage" eingestellt und die
Flussrate eingegeben.
Im Falle einer Arthroskopie beispielsweise zur Spülung des Kniegelenks, der
Bauchhöhle oder anderer Höhlen während der Operation wird ein System wie bei
einer Bauchlavage verwendet. Jedoch wird hier der Start und der Stopp der Pum
peneinrichtung über ein entsprechendes beispielsweise mit dem Fuß zu betäti
gendes Pedal, das kabellos oder über ein Kabel mit der Steuerungseinrichtung der
Pumpeneinrichtung gekoppelt ist, gesteuert.
Claims (28)
1. Pumpeneinrichtung zum Pumpen einer Flüssigkeit, insbesondere einer ei
nem menschlichen oder tierischen Körper zuzuführenden Flüssigkeit, ins
besondere von Blut, gekennzeichnet durch wenigstens einen die Flüssigkeit
führenden schlauchartigen Leitungsabschnitt (2, 3) mit einem ballonartigen,
elastisch komprimierbaren Abschnitt (11, 12) sowie ein Mittel (13) zum
zeitweisen Komprimieren des ballonartigen Abschnitts (11, 12) zur Verrin
gerung seines Volumens.
2. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei
schlauchartige Leitungsabschnitte (2, 3) mit je einem ballonartigen, ela
stisch komprimierbaren Abschnitt (11, 12) vorgesehen sind, die von einer
gemeinsamen Zufuhrleitung (4) abgehen und die in eine gemeinsame Ab
leitung (5) münden.
3. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass den
beiden elastisch komprimierbaren Abschnitte (11, 12) je ein separates
Komprimiermittel zugeordnet ist, oder dass beide über ein gemeinsames
Komprimiermittel (13) betätigbar sind.
4. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden Abschnitte (11, 12) über das oder die Komprimiermittel (13)
gleichzeitig oder wechselweise komprimierbar sind.
5. Pumpeneinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Abschnitt (11, 12) über das Komprimiermittel (13)
derart komprimierbar ist, dass die einander gegenüberliegenden Ab
schnittswände nicht aneinander gedrückt werden.
6. Pumpeneinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Komprimiermittel (13) ein am ballonartigen Ab
schnitt (11, 12) außenseitig angreifendes bewegbares Druckstück aufweist.
7. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die
Außenform des Druckstücks im am Abschnitt (11, 12) angreifenden Bereich
im Wesentlichen der Form des gegenüberliegenden Wandabschnitts des
ballonartigen Abschnitts (11, 12) entspricht.
8. Pumpeneinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass zwei schlauchartige Leitungsabschnitte (2, 3) mit je
einem ballonartigen elastisch komprimierbaren Abschnitt (11, 12) vorgese
hen sind, die einander gegenüberliegend angeordnet sind und zwischen
denen ein oder zwei bewegbare Druckstücke angeordnet sind.
9. Pumpeneinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Steuerungseinrichtung (14) zum Steuern des
Betriebs des oder der Komprimiermittels (13) vorgesehen ist.
10. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass über
die Steuerungseinrichtung (14) die Frequenz und/oder die Amplitude der
Komprimierbewegungen des oder der Komprimiermittel (13) variierbar ist.
11. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet,
dass an der Steuerungseinrichtung (14) Mittel zum Wählen und Einstellen
der Betriebsparameter des oder der Komprimiermittel (13) und/oder von für
den Betrieb des oder der Komprimiermittel (13) relevanten Parametern,
insbesondere des Körpergewichts des Menschen oder des Tiers vorgese
hen oder zugeordnet sind.
12. Pumpeneinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Leitungsabschnitt (2, 3) samt dem ballonartigen
Abschnitt (11, 12) aus PVC ist.
13. Pumpeneinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass vor und/oder hinter dem ballonartigen Abschnitt (11,
12) Mittel (15, 16) zum reversiblen, zumindest teilweisen Verschließen und
Öffnen des Leitungsabschnitts (2, 3) vorgesehen sind.
14. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei
zwei Leitungsabschnitten (2, 3) mit je einem ballonartigen Abschnitt (11, 12)
jedem Leitungsabschnitt (2, 3) vor und hinter dem jeweiligen ballonartigen
Abschnitt (11, 12) ein solches Mittel (15, 16) zugeordnet ist.
15. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei
einer wechselweisen Komprimierung der beiden Abschnitte (11, 12) das
dem zu komprimierenden Abschnitt vorgeschaltete Mittel (15) und das dem
nicht zu komprimierenden Abschnitt nachgeschaltete Mittel (16) zumindest
teilweise geschlossen und die jeweils anderen Mittel (15, 16) geöffnet wer
den.
16. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei
einer gleichzeitigen Komprimierung der beiden Abschnitte die den ihnen
vorgeschalteten Mittel geschlossen und die nachgeschalteten Mittel geöff
net werden.
17. Pumpeneinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekenn
zeichnet, dass ein Mittel (15, 16) ein von Außen auf den Leitungsabschnitt
(2, 3) drückendes bewegbares Druckelement umfasst.
18. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein
Druckelement eine im Wesentlichen keilförmige Form im Bereich seines am
Leitungsabschnitt (2, 3) angreifenden Endes aufweist.
19. Pumpeneinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekenn
zeichnet, dass der Betrieb der Mittel (15, 16) über die Steuerungseinrich
tung (14) steuerbar ist.
20. Pumpeneinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der oder die Leitungsabschnitte (2, 3) sowie das oder
die Komprimiermittel (13) in einem separaten Gehäuse (10) untergebracht
sind, an dem Anschlüsse (6, 7) für von außerhalb des Gehäuses (10) zu
geführte Zufuhr- und Abfuhrleitungen (22, 31) für die zu pumpende Flüssig
keit vorgesehen sind.
21. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der
oder die Leitungsabschnitte (2, 3) lösbar in dem Gehäuse (10) angeordnet
sind.
22. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Einrichtungsgehäuse (18) vorgesehen ist, in dem das Gehäuse
(10) lösbar angeordnet und mit dort vorgesehenen Zufuhr- und Abfuhrlei
tungen (22, 31) verbindbar ist, und in dem die Steuerungseinrichtung (14)
angeordnet ist, die an am Gehäuse (10) vorgesehene Steuerungsanschlüs
se anschließbar ist.
23. Medizinische Behandlungseinrichtung zum Zuführen einer Flüssigkeit zum
menschlichen oder tierischen Körper, insbesondere Dialyse- oder Infusi
onseinrichtung, umfassend eine Pumpeneinrichtung nach einem der An
sprüche 1 bis 22.
24. Behandlungseinrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass
in der Zufuhrleitung (22) der Flüssigkeit zu der Pumpeneinrichtung (1) eine
Einrichtung (24) zum Einstellen und Begrenzen eines durch den Betrieb der
Pumpeneinrichtung (1) am Einlass (21) der Zufuhrleitung (22) entstehenden
Unterdrucks vorgesehen oder in diese einschaltbar ist.
25. Behandlungseinrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass
die Einrichtung (24) ein mit einer biokompatiblen Flüssigkeit gefülltes Be
hältnis (25) umfasst, das über eine Leitung mit der Zufuhrleitung (22) in
Verbindung steht und das an einer Position unterhalb der Pumpeneinrich
tung (1) angeordnet oder anbringbar ist.
26. Behandlungseinrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Sensormittel (26) zum Erfassen des Füllstands des Behältnisses (25)
vorgesehen ist, das ein Erfassungssignal liefert, in dessen Abhängigkeit ein
Alarmsignal über die Steuerungseinrichtung (14) gebbar und/oder der Be
trieb der Pumpeneinrichtung (1) steuerbar ist.
27. Behandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch ge
kennzeichnet, dass in der Zufuhrleitung (22) zur Pumpeneinrichtung (1) ei
ne Luftfalle (28) und dieser nachgeschaltet ein Sensorelement (30) zum
Ermitteln von Luft in der Flüssigkeit angeordnet ist.
28. Behandlungseinrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass
die der Luftfalle (28) zugeführte Flüssigkeit über einen von unten her in die
Luftfalle (28) führenden Zufuhrleitungsabschnitt zugeführt und über einen
nach unten von der Luftfalle (28) abgehenden Abfuhrleitungsabschnitt ab
geführt wird.
Priority Applications (4)
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---|---|---|---|
DE10140214A DE10140214A1 (de) | 2000-12-12 | 2001-08-16 | Pumpeneinrichtung zum Pumpen einer Flüssigkeit, insbesondere einer einem menschlichen oder tierischen Körper zuzuführende Flüssigkeit sowie medizinische Behandlungseinrichtung zum Zuführen einer Flüssigkeit zum menschlichen oder tierischen Körper |
AT01128566T ATE344065T1 (de) | 2000-12-12 | 2001-11-30 | Pumpeneinrichtung für eine medizinische flüssigkeit sowie medizinische behandlungseinrichtung zum zuführen einer flüssigkeit zum menschlichen oder tierischen körper |
EP01128566A EP1214954B1 (de) | 2000-12-12 | 2001-11-30 | Pumpeneinrichtung für eine medizinische Flüssigkeit sowie medizinische Behandlungseinrichtung zum Zuführen einer Flüssigkeit zum menschlichen oder tierischen Körper |
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DE20021033U DE20021033U1 (de) | 2000-12-12 | 2000-12-12 | Einrichtung zum Einbringen von Blut, Blutkomponenten, Nahrungsmitteln und anderen Lösungen insbesondere in den menschlichen Körper |
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2001
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