DE1196326B

DE1196326B - Vorrichtung zur Handhabung von Blut

Info

Publication number: DE1196326B
Application number: DEB71240A
Authority: DE
Inventors: Leonard Francis Waldman Jun
Original assignee: Baxter Laboratories Inc
Current assignee: Baxter International Inc
Priority date: 1962-04-06
Filing date: 1963-03-21
Publication date: 1965-07-08
Also published as: BE630073A; US3171475A; GB965873A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

A 61m

Deutsche Kl.: 30 k-1/02

Nummer: 1196 326

Aktenzeichen: B 71240IX d/30 k

Anmeldetag: 21. März 1963

Auslegetag: 8. Juli 1965

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Handhabung von Blut für die Anwendung bei der Veränderung der Körpertemperatur eines lebenden Tieres oder eines Menschen in Form eines Wärmeaustauschers mit einem Durchgangsweg für Blut und einem diesen umgebenden äußeren Mantel als Durchgangsweg für ein Medium zur Regulierung der Körpertemperatur.

Wegen der physiologischen Veränderungen, die bei erhöhten oder erniedrigten Temperaturen eintreten, besteht insbesondere auf dem Gebiet der Chirurgie der Wunsch nach einer Möglichkeit, nach Belieben die Körpertemperatur eines lebenden Tieres zu verändern. Die Erniedrigung der Körpertemperatur eines Körpergliedes kann beispielsweise die Durchführung einer sogenannten »blutlosen« Operation ermöglichen. Die Erniedrigung der Körpertemperatur kann es ebenfalls dem Herzchirurgen ermöglichen, durch Anwendung einer künstlichen Herz-Lunge-Maschine das Herz zu immobilisieren und zu umgehen, wodurch es möglich gemacht wird, Operationen am Herzen selbst auszuführen. Ferner ist es natürlich der anaesthesieartige Effekt, der die Erniedrigung der Körpertemperatur begleitet, als Ziel bei chirurgischen Arbeiten oftmals erwünscht.

In der Vergangenheit sind verschiedene Versuche zur Entwicklung von Einrichtungen angestellt worden, die es ermöglichen, die Körpertemperatur eines lebenden Tieres schnell und genau zu verändern. Obwohl solche einleuchtenden Wege, wie Eintauchen des Tieres in heiße oder kalte Bäder angewendet worden sind, bestand der am meisten versprechende Weg bei diesem Problem darin, einen Wärmeaustauscher, der außerhalb des Körpers des Tieres angeordnet ist, in das Kreislaufsystem des Tieres einzuschalten bzw. damit zu verbinden, das Blut durch den Wärmeaustauscher in Umlauf zu bringen, um dessen Temperatur zu verändern, und danach das Blut zum Tier auf dem Wege über dessen Kreislaufsystem zurückzuleiten. Das ausgedehnte Netzwerk von Adern, Arterien und kleineren Blutgefäßen des tierischen Kreislaufsystems ermöglicht es, daß man durch Umlaufenlassen des erwärmten oder gekühlten Blutes schnell und wirksam die Körpertemperatur des Tieres erniedrigt oder erhöht. Jedoch ist die Anwendung von außerkörperlichen Wärmeaustauschern wegen ernstlicher, für die angewendeten Wärmeaustauscher eigentümlicher Nachteile nicht vollständig zufriedenstellend gewesen. Die Wärmeaustauscher, die in der Vergangenheit bei der Behandlung von Blut angewendet worden sind, waren wegen zu geringer Handlichkeit schwierig zu sterili-

Vorrichtung zur Handhabung von Blut

Anmelder:

Baxter Laboratories, Inc.,
Morton Grove, JIl. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. rer. nat. D. Thomsen, Patentanwalt,

München 25, Schmuzerstr. 3

Als Erfinder benannt:
Leonard Francis Waldman jun.,
Niles, JlL (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 6. April 1962 (185 600) - -

sieren, pyrogen, nicht für einmaligen Gebrauch vorgesehen, wegen zu komplizierten Aufbaus schwierig zu säubern, darüber hinaus leicht zerbrechlich, nicht transparent, unhandlich, gaben Anlaß zur Hämolyse, schlossen Luftblasen ein oder waren technisch unwirksam. In vielen Fällen wiesen diese Einrichtungen Kombinationen von wenigstens zwei oder mehreren dieser Fehler auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung eingangs genannter Art zu schaffen, die die aufgezeigten Nachteile der bekannten Geräte nicht aufweist und mit wenigen Handgriffen für erneuten Einsatz vorbereitet werden kann.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß der äußere Mantel an den beiden Enden mit auswechselbaren Abdichtungsteilen mit zwei Paaren von Durchgangs-Öffnungen, einer zentralen, sich durch den Mantel in Längsrichtung erstreckenden Führungsstange und mit einem im Mantel einsetz- und auswechselbaren Kunststoffdurchflußkörper für das Blut versehen ist, wobei die Durchgangsöffnungen zur Schaffung einer Verbindung mit dem Einsatzkörper und zur Herstellung eines Anschlusses mit dem Inneren des Mantels außerhalb des Einsatzkörpers vorgesehen sind.

Der besondere Vorteil der Vorrichtung liegt einmal in der Verwendung eines wegwerfbaren Kunststoffdurchflußkörpers, der zweckmäßig blutabstoßend und nicht pyrogen ist. Dieser kann bei erneutem Einsatz der Vorrichtung durch einen neuen, sterilen

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Kunststoffdurchflußkörper ersetzt werden, so daß die Gefahr einer Berührung zwischen neuem Blut und Verunreinigungen ausgeschaltet ist. Die mit dem Blut in Berührung kommenden Teile der Vorrichtung sind somit keiner einzelnen Reinigungsoperation im Labor usw. zu unterwerfen, sondern können steril und in dieser sterilen Form einsetzbar gesondert angeliefert werden. Zum· anderen ist das Problem des Austauschens in sehr glücklicher Weise gelöst. Es braucht lediglich die beim Zusammensetzen der Vorrichtung als Zentrierung dienende Führungsstange zum Verspannen der Abdichtungsteile gegen den äußeren Mantel herangezogen zu werden, so daß durch Löse» beispielsweise einer der Verspannung dienenden Flügelschraube die ganze Vorrichtung auseinandergenommen werden kann.

Zweckmäßig ist der Mantel ein transparenter Behälter. Hierdurch können durch einen Blick eventuelle Schäden, z. B. Undichtigkeiten, festgestellt und rechtzeitig eine Gefahr für die behandelte Person oder das behandelte Tier abgewendet werden.

Vorteilhaft befinden sich die auf der Führungsstange im Mantel angeordneten Endglieder in dichtem bzw. festem Eingriff mit dem Mantel.

Zur besseren Handhabung ist die Führungsstange als inneres, Befestigungsglied wenigstens an einem Ende außerhalb des Mantels als Aufhängeglied ausgebildet, so daß die Vorrichtung im Sichtfeld angehängt werden kann.

Zu einer besonders einfachen Ausführungsform für den Kunststoffdurchfiußkörper kommt man, wenn der Blutdurchgangsweg zwischen zwei Bahnen von Kunststoffmaterial angeordnet ist und Zickzackform aufweist. Hierdurch ist einmal die Herstellung sehr erleichtert, zum anderen ergibt sich ein sehr langer Durchlaufweg, so daß ein guter, gründlicher Wärmeaustausch möglich ist.

Zur Stützung des Kuaststoffdurchflußkörpers in dem Mantel kann er mit einem Material zum Abstandhalten verbunden werden, das vorzugsweise aus Schaumstoff besteht. Dieser wird zweckmäßig zusammen mit dem Bltrtdurchgangsweg rund um die innere zentrale Führungsstange im Mantel gewickelt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 im Aufriß von vorne in auseinandergezogeuer Darstellung eine Vorrichtung nach der Erfindung,

F i g. 2 in schaubildlicher Darstellung einen Kunststoffdurchiußköipef nach der Erfindung und

F i g. 3 einen Axialschnitt durch die Vorrichtung nach der Erfindung in gebrauchsfertigem Zustand.

In den Fig. ist mit 10 allgemein ein Wärmeaustauscher nach der Erfindung bezeichnet. Der Wärmeaustauscher umfaßt einen hohlen, vorzugsweise transparenten Zylinder 11, der durch Stöpsel oder Verschlußkappen 12 waa 12' am oberen bzw. unteren Ende verschließbar fet, wobei eine Kammer gebildet wird. Der. Stöpsel 12 und 12' sind jeweils mit einer zentralen öffnung 13 und 13' und einem Paar von Rohrfittings bzw. Rohrbeschlägen 14 und 14' bzw. 15 und 15' versehen.

Zur Sicherstellung einer dichten bzw. tropfsicheren Verbindung zwischen dem Zylinder 11 und den Stöpseln 12 und ΛΧ sind Dichtungen 16 und 16' vorgesehen, die aus einem zusajomendriickbaren Material bestehen, beispielsweise Neopren, Gummi od. dgl.

Durch die Stöpsel 12 und 12' und den hohlen Zylinder 11 erstreckt sich axial eine Führungsstange, die an dem einen Ende mit einem Haken 18 und an dem anderen Ende mit einem Gewindeabschnitt 19 versehen ist. Die Führungsstange besitzt ferner überstehende Neoprenabdichtungsringe 20 und 2ff sowie Ringe 21 und 21'. Der Ring 21 ist entlang dem Stab 17 vertikal verstellbar und mit einer Madenschraube 22 versehen, so daß er an erwünschter Stelle entlang

ίο dem Stab festgelegt werden kann. Zur Befestigung des Stöpsels 12 in dichter bzw. tropfsicherer Stellung am Zylinder 11 ist eine Flügelmutter 23 vorgesehen, die in Gewindeeingriff mit dem Abschnitt 19 des Kompressionsstabes steht.

Aus F i g. 2 ist der wegwerfbare Kunststoffdurchflußkörper 24 mit seinen Einlaß- und Auslaßrohren 25 und 26 und offenzelligen Mitteln 27 zum Abstandhalten ersichtlich.
Zur Schaffung einer einheitlichen Wärmeaustau-

ao schervorrichtung wird der Kunststoffdurchöußkörper 24 mit dem Mittel zum Abstandhalten 27 unter Bildung einer zylindrischen Form um die Führungsstange 17 herumgerollt und dann in den Zylinder 11 eingesetzt. Die Einlaß- und Auslaßrohre 25 und 26 des Kunstoffdurchflußkörpers werden anschließend durch die Rohrfittings 14 und 14' verlängert und in dichter bzw. tropfsicherer Weise darin befestigt. Die verschiedenen, zuvor beschriebenen Komponenten, die in F i g. 1 veranschaulicht sind, werden dann unter Bildung der vollständigen, einheitlichen, dichten bzw. tropfsicheren Wärmeaustauschereinheit zusammengesetzt, wie aus F i g. 3 im Schnitt ersichtlich ist. Die Einrichtung wird durch das Zusammenwirken der Führungsstange 17, der Abdichtungsringe 20 und 20', der Ringe 21 und 2Γ, der Madenschraube 22 und der Flügelmutter 23 dicht bzw. tropfsicher zusammengehalten.

Im Betrieb wird der Wärmeaustauscher im allgemeinen mit dem Haken 18 an einem Ständer aufgehängt. Für den Betrieb werden die Rohrfittings 15 und 15' mittels flexibler Verbindungsschläuche mit der Quelle für ein kühlendes oder wärmendes Medium verbunden, das aus einem Vorratsbehälter gepumpt wird, in den es wieder zurückgeführt werden kann. Die Rohrfittings 14 und 14', die mit den Einlaß- und Auslaßrohren des Kunststoffdurchflußkörpers verbunden sind, sind an ein außerkörperliches Zirkulationssystem angeschlossen, beispielsweise eine künstliche Herz-Lungeeinrichtung (nicht dargestellt).

Allgemein wird das Blut am oberen Ende des Wärmeaustausehers eingeführt und am Boden abgezogen. Hierdurch wird die Wahrscheinlichkeit vermindert, daß sich durch nichterforderliches Pumpen des Blutes nach oben durch den Kunststoffdurchflußkörper eine Hämolyse des Blutes ergeben könnte.

Obwohl Kunststoff kein besonders guter Leiter ist,

ist gefunden worden,, daß durch Anwendung eines erfindtangsgemäßen Wärmeaustauschers mit einem umlaufenden Eiswasserbad die 37° C betragende normale Temperatur des Blutes bei Fließgeschwindigkeiten bis zu 5Q0 ccm/Minute bis auf 22° C erniedrigt werden kann. Wenn höhere Fließgeschwindigkeiten erforderlich sind, können mehrere dieser Wärmeaustauscher in Parallelanordnung benutzt werden.

In der nachstehenden Tabelle sind die Ergebnisse veranschaulicht, die mit der bevorzugten Ausführungsform des Wärmeaustauschers unter Anwendung

eines Einswasserbades und bei verschiedenen Fließgeschwindigkeiten erhalten wurden:

	Temperatur	Bad	End	Eintropf
Fließ	des Blutes	tempe	temperatur	temperatur
geschwin	beim Eintritt	ratur	des Blutes	des Blutes
digkeit	in den Wärme
	austauscher	⁰C	⁰C	⁰C
Minute	⁰C	1	3	36
100 ml	39	1	6,5	32,5
200 ml	39	1	10	29
300 ml	39	1	17	22
500 ml	39

Dieser Temperaturbereich schließt sämtliche Temperaturvariationen ein, die bei fast allen der zahlreichen Vorschläge zur Anwendung von hypothermischen und hyperthermischen Strömen als erwünscht bezeichnet worden sind. Beispielsweise tritt eine Herzhemmung ein, wenn die Temperatur des Blutes weniger als 12° C beträgt. Die bevorzugte Form eines Wärmeaustauschers leistet ebenfalls mehr als genug, wenn es erwünscht ist, die Temperatur des Blutes zu erhöhen. Jedoch sind Erhöhungen der Bluttemperatur selten angezeigt, da die Bluttemperatür nur wenige Grade über 30° C hinausgehend gesteigert werden kann, bevor das Protein koaguliert.

Die Mittel zum Abstandhalten 27, die bei dem Wärmeaustauscher gemäß der Erfindung angewendet werden, sind vorzugsweise aus mit Poren versehenem Material hergestellt, z. B. offenzelligem Polyurethan, Polyvinylschaum od. dgl. Allgemein wird eine Bahn von offenzelligem Polyurethanschaum mit einer Dicke von 25,4 mm bevorzugt. Jedoch können, falls erwünscht, fast jedes beliebige bahnartige flexible Material oder irgendwelche zylindrisch gestalteten perforierten Mittel zum Abstandhalten verwendet werden. Die Fließgeschwindigkeit der kühlenden oder wärmenden Medien für eine Pumpe mit konstantem Fassungsvermögen kann in wirksamer Weise dadurch verändert werden, daß man die Größe der öffnungen oder offenen Zellen der Mittel zum Abstandhalten variiert.

Der angewendete Kunststoffdurchflußkörper 24 gemäß F i g. 2 besteht vorzugsweise aus einem wegwerfbaren heißgesiegelten blutabstoßenden, sterilisierbaren, nicht pyrogenen Kunststoff. Bei Bedarf kann jedoch ein steriles, wegwerfbares, verhältnismäßig dünnwandiges Rohr oder ein Schlauch aus Kunststoff angewendet werden, z. B. ein Polyvinylschlauch von etwa 15,24 m Länge, 6,35 mm Durchmesser und einer Wandstärke von 0,635 bis 0,889 mm. Der Schlauch wird einfach um die Mittel zum Abstandhalten gewickelt und mit den Enden mit den Rohrfittings 14 und 14' verbunden.

Durch den neuen Mantel gemäß der Erfindung wird ein einfacher, kompakter Wärmeaustauscher zur Veränderung der Temperatur von Körperflüssigkeiten geschaffen. Außerdem wird dadurch ein vorteilhafter Dialysebadmantel zur Anwendung mit einer Dialysemembran als künstliche Niere geschaffen. Ferner erhält man durch den transparenten Zylinder die Möglichkeit, jeden Schaden oder Verlust an Blut in die Dialyse-, Kühl- oder Wärmemedien hinein schnell festzustellen. Es werden durch die Anwendung eines wegwerfbaren sterilen, nicht pyrogenen Einsatzstückes, welches mechanisch und bakteriologisch geprüft und durch ein Pharmaziehaus geliefert werden kann, umständliche und kostspielige Reinigungsarbeiten und die Notwendigkeit erneuter Sterilisierung der Blutdurchgangswege für die biologischen Flüssigkeiten ausgeschaltet. Ferner wird eine eigene Aufhängeeinrichtung zum Aufhängen und noch wichtiger eine Anordnung zur geometrischen Abstandssicherung für die Verteilung des Flusses des Mediums nach der Dialyse- oder Wärmeaustauschoberfläche geschaffen.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Handhabung von Blut für die Anwendung bei der Veränderung der Körpertemperatur eines lebenden Tieres oder eines Menschen in Form eines Wärmeaustauschers mit einem Durchgangsweg für Blut und einem diesen umgebenden äußeren Mantel als Durchgangsweg für ein Medium zur Regulierung der Körpertemperatur, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Mantel an den beiden Enden mit auswechselbaren Abdichtungsteilen (12, 12') mit zwei Paaren von Durchgangsöffnungen (14, 14', 15, 15'), einer zentralen, sich durch den Mantel (11) in Längsrichtung erstreckenden Führungsstange (17) und mit einem im Mantel einsetz- und auswechselbaren Kunststoffdurchflußkörper (24) für das Blut versehen ist, wobei die Durchgangsöffnungen zur Schaffung einer Verbindung mit dem Einsatzkörper und zur Herstellung eines Anschlusses mit dem Inneren des Mantels außerhalb des Einsatzkörpers vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (11) ein transparenter Behälter ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die auf der Führungsstange (17) im Mantel (11) angeordneten Abdichtungsteile (12,12') in dichtem bzw. festem Eingriff mit der Außenwand befinden.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstange (17) als inneres Befestigungsglied wenigstens an einem Ende außerhalb des Mantels (11) als Aufhängeglied (18) ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Blutdurchgangsweg des Kunststoffdurchflußkörpers (24) zwischen zwei Bahnen von Kunststoffmaterial angeordnet ist und Zickzackform hat.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Blutdurchgangsweg mit einem Material (27) zum Abstandhalten verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Material (27) zum Abstandhalten aus Schaumstoff besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Blutdurchgangsweg mit dem Material zum Abstandhalten rund um die innere zentrale Führungsstange (17) im Mantel (11) gewickelt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 114 281.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen