DE1491658B1 - Vorrichtung zum Behandeln von Blut - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Behandeln von Blut mit einem Kunststoffgehäuse, das in einer Kammer einen mit Einlassen für Blut und Sauerstoff versehenen Oxygenator aufweist.

Bei bestimmten Operationen oder anderen Behandlungen des Körpers ist es erforderlich, ein körperfremdes Kreislaufsystem vorzusehen, welches vorübergehend die Funktion des Herzens und der Lunge des Patienten übernimmt, wobei als Lunge ein sogenannter Oxygenator arbeitet. Dabei ist es erwünscht oder sogar erforderlich, in diesem System die Bluttemperatur zu erhöhen oder zu senken oder beides in verschiedenen Teilen des Systems zu bewirken.

Dieser Forderung werden die bisher bekannten Oxygenatoren nicht oder jedenfalls nur mit unvertretbarem Aufwand gerecht. So ist z. B. in der deutschen Patentschrift 1078 288 ein Oxygenator beschrieben, welcher aus einem aufblähbaren Plastikbeutel besteht, der so aufgebaut ist, daß eine Schleusenkammer zum Ablassen des Luft- bzw. Sauerstoffüberschusses und der Abgase des Bluts gebildet wird. Diese Vorrichtung muß bis zum Gebrauch steril verpackt aufbewahrt werden und wird nach Gebrauch weggeworfen. Dieser Oxygenator weist keine Vorrichtung zum Erwärmen des durchfließenden Bluts auf und besitzt darüber hinaus den Nachteil, daß er aus nachgiebigem Plastik- bzw. Kunststoffmaterial hergestellt ist, so daß er keine große Widerstandsfähigkeit gegenüber Stößen oder bei unsachgemäßer Behandlung besitzt und die sich in seinem Innern befindlichen Kammern und Durchgänge verändert werden können, was die genaue Dosierung des Blutstroms beeinträchtigt. Weiterhin ist ein Oxygenator bekannt (»Thorax«, 1957, S. 1 ff.), welcher aus zwei dünnen Plastikschalen zusammengesetzt ist, jedoch zusätzlich eine thermostatisch regulierte Heizeinrichtung zur Erwärmung des Bluts beinhaltet. Bei anderen bekannten Oxygenatoren (»Der Chirurg«, 1958, S. 299 ff.) sind in den Wänden der Blutaufnahmekammern elektrische Heizschlangen eingebettet, welche die Erwärmung des Bluts ermöglichen, oder wird die blutführende Wendel in ein warmes Wasserbad gelegt. Diese Oxygenatoren müssen, da sie aus mehreren Teilen bestehen, vor dem Gebrauch zusammengesetzt und sterilisiert werden. Dies kann unter Umständen sehr zeitraubend sein und eine schnelle Inbetriebnahme verhindern. Sehr umständlich ist auch eine ein Röhrensystem aufweisende Oxygenatoranordnung (USA.-Patentschrift 3 103 928) zu handhaben, welche zusätzlich zum eigentlichen Oxygenerator, getrennt von diesem, zwei Wärmetauscher aufweist.

Schließlich ist noch in der französischen Patentschrift 1283 603 ein Oxygenator beschrieben, dessen Gehäuse aus zwei steifen Schalenhälften hergestellt ist, die an ihren Rändern miteinander verschweißt sind. Zur Erwärmung des Bluts wird die gesamte Vorrichtung in ein warmes Wasserbad getaucht. Aus Kunststoffmaterial hergestellte Oxygenatoren, die zur Erwärmurng des Bluts in ein Wasserbad getaucht werden müssen, sind jedoch keine effektive Lösung des anstehenden Problems, weil durch dieses Eintauchen nicht nur der notwendige Überblick über die Vorrichtung eingeschränkt wird, sondern auch noch eine größere Verweilzeit für das Blut in dieser Vorrichtung vorgesehen werden muß, um eine ausreichende Wärmeübertragung zu gewährleisten, da Kunststoffe gewöhnlich schlechte Wärmeleiter sind. Damit verbunden ist eine notwendige Erhöhung des Vorfüllvolumens.

Demgegenüber ist es die Aufgabe der Erfindung, einen Mittel zur Temperaturregelung des Bluts aufweisenden Oxygenator zu schaffen, der aus einer Einheit besteht, ein verhältnismäßig kleines Vorfüllvolumen besitzt und mit beträchtlicher Steifheit aufgebaut ist, so daß die gewünschten Konfigurationen und Abmessungen der inneren Kanäle und Kammern in jedem Fall erhalten bleiben.

Die Aufgabe wird erfindungsgmeäß dadurch gelöst, daß der Oxygenator mit einer unter der Kammer in dem Kunststoffgehäuse ausgebildeten zweiten Kammer zum Absetzen und Blasenfreimachen des Bluts verbunden ist, daß im Kunststoffgehäuse unter der zweiten Kammer eine dritte Kammer vorgesehen ist, in welcher ein mit einem Einlaß und einem Auslaß für ein Wärmeaustauschermedium ausgestatteter Behälter vorgesehen ist, dessen Außenfläche einen solchen Abstand von der Wand dieser dritten Kammer besitzt, daß mindestens ein enger Durchlaß für das Blut vom Boden der zweiten Kammer zum Auslaß ' des Kunststoffgehäuses gebildet wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist mit einem Mindestmaß an Anschlüssen ausgestattet und erfordert nur geringe Vorbereitungsarbeiten, so daß sie schnell in Betrieb gesetzt werden kann. Durch die erfindungsgemäße Konstruktion wird nicht nur eine Änderung der Blut-Durchflußmenge unter Berücksichtigung der Körpergröße der Patienten ermöglicht, sondern es wird auch durch die enge Zuordnung des Wärmetauschers zum Oxygenator die Blut-Vorfüllmenge auf ein Minimum reduziert. Die Einheit kann durch ihre zweiteilige Anordnung sowie durch Verwendung von Kunststoff wirtschaftlich und billig hergestellt und deswegen nach Gebrauch weggeworfen werden, wodurch die Sterilisierung nach dem Gebrauch entfällt.

In den Figuren ist ein bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein perspektivische Ansicht einer Oxygenator-Wärmetauscher-Einheit mit den Merkmalen der Erfindung,

F i g. 2 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, in welcher die eine Gehäuseschale sowie andere Teile weggebrochen sind,

Fi g. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 2, in vergrößertem Maßstab,

F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 2, in vergrößertem Maßstab,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 2, in vergrößertem Maßstab und

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 in Fig. 2.

Wie am besten aus F i g. 6 ersichtlich ist, sind der Oxygenator und der Wärmetauscher in zwei sie tragenden, komplementären, im Vakuum gegossenen Kunststoffschalen A und B angeordnet, welche die linke bzw. rechte Hälfte eines äußeren Gehäuses bilden. Diese beiden Schalen besitzen einander ähnliche Konfiguration und sind in einer lotrecht durch den Mittelabschnitt der Vorrichtung verlaufenden Verbindungsebene zusammengepaßt. Im Oberteil weisen die Schalen einander komplementäre schrägliegende, im Schnitt halbzylindrische Vertiefungen auf, die gemeinsam eine schräge Oxygenatorkammer 10 bilden, während die Schalen im Unterteil mit einander komplementären schrägliegenden, im Schnitt halb-

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zylindrischen Vertiefungen versehen sind, welche Außerdem kann auch ein Seitenwandanschluß 29 gemeinsam eine zylindrische Wärmetauscherkammer zur Entnahme von Blutproben an diesem Punkt vor-11 festlegen. gesehen sein. Die Blasenkammer kann mit schräg-

Zwischen diesen beiden zylindrischen Kammern gestellten, perforierten Leitwänden 28 zur Führung ist eine kegelförmige Absetz- und Blasenbefreiungs- 5 des Blut-Sauerstoff-Gemisches ausgestattet sein, kammer 12 vorgesehen, die auf ähnliche Weise durch Der Oxygenator 22 ist von einem Material 30 aus

zwei in den beiden Schalen ausgebildete komplemen- grobmaschigem Maschengewebe aus Polypropylentäre Vertiefungen festgelegt wird. Kleinere komple- Kunststoff oder dergleichen Material umgeben, das mentäre Vertiefungen in den beiden Schalen bilden mit einem ungiftigen, eine Schaumbildung verhineinen vom Boden der Oxygenatorkammer 10 zur io dernden Material, wie einem medizinischen, han-Oberseite der Absetzkammer 12 führenden Durch- delsüblichen Silicon-Antischäumstoff, imprägniert gang 13 sowie einen länglichen Schlitz 14 vom ist. Das Material zur Verhinderung von Schaumbil-Boden der Absetzkammer 12 zur Wärmetauscher- dung 30 wird durch eine vorzugsweise aus Nylon-Kammer 11. Alle diese Kammern und Durchgänge gewebe bestehende poröse Hülle 31 umschlossen, werden zur Hälfte von der Schale A und zur Hälfte 15 die mit Hilfe einer Ziehschnur 32 am unteren Endvon der Schale B gebildet. abschnitt des Rohrs 22 befestigt ist, so daß das ganze

Bei der dargestellten Ausführungsform bestehen Blut durch sie hindurchströmen muß. Das Material die Schalen A und B aus einem durchscheinenden, 30 ist zylindrisch und besitzt nur geringfügig kleineungiftigen Kunststoff, der sich für das Vakuumgie- ren Durchmesser als die Kammer 10 und ist so ausßen eignet und durch Wärmeverklebung oder ehe- 20 gelegt, daß sie ein entsprechendes Filtervermögen mische Verklebung, wie mit Hilfe eines Epoxyharzes bietet.

oder eines mit dem Kunststoff verträglichen Lösungs- Das obere Ende der Kammer 10 ist an ihrem

mittels, vereinigt werden kann. Für das Verkleben höchsten Punkt über einen Entlüftungskanal 35 entsind die Randabschnitte der Schalen sowie die zwi- lüftet, welcher in eine am höchsten Punkt an der sehen den Kammern liegenden Abschnitte, wie durch 25 Hinterkante 17 vorgesehene äußere Entlüftungsöffdie Linie 15 in den F i g. 3 und 6 angedeutet, in einer nung 36 einmündet. Von der Entlüftungsöffnung 36 gemeinsamen mittleren Ebene angeordnet. Nach geht in Abwärtsrichtung ein weiterer Entlüftungsdem Zusammenpassen und Verbinden der beiden kanal 37 ab, der mit dem höchsten Punkt der Kam-Schalen sind daher die vorgenannten Kammern und mer 12 in Verbindung steht. Mit dem Entlüftungs-Durchgänge mit Ausnahme gewisser, noch zu erläu- 30 kanal 37 stehen über die Hinterkante 17 des Gehäuternder Öffnungen vollständig abgeschlossen. ses mehrere äußere Öffnungen und Anschlüsse 38 in

Die Schalen sind so steif, daß die die beschriebe- Verbindung.

nen Kammern und Durchgänge bildenden Gieß- Die Wärmeaustauscherkammer 11 enthält einen

konturen der Vertiefungen sich selbst aufrechtzuer- zylindrischen Behälter 40 zum Erwärmen oder Kühhalten vermögen und nicht unter dem Gewicht der 35 len des Bluts. Das mit einem Wulst versehene Inneninneren Bauteile und des die Kammern im Gebrauch ende dieser Hülse ist durch einen Ringsteg 41 in den teilweise füllenden Bluts durch Eindrücken, Aus- Kunststoffschalen gehaltert, während ihre Seitenbeulen oder Zusammenziehen ihre Form verlieren. wand zwischen die die Kammer 11 bildenden Scha-Im Gebrauch wird das Gehäuse mit praktisch lot- len Vertiefungen eingeklemmt ist. Das Außenende rechter Hinterkante 17 mit Hilfe von Aufhäng- 40 dieser Hülse ist bei 42 an den Wänden der Schalenlöchern 16 in aufrechter Lage aufgehängt. Vertiefungen abgedichtet. Der Behälter 40 und die

Das untere Ende der Oxygenatorkammer 10 ist an Innenwand 45 des Gehäuses legen zwischen sich der Vorderkante 18 des Gehäuses durch eine aus einen engen Blut-Durchflußkanal fest, und die Kunststoff bestehende Einlaßplatte 20 mit einem zy- Schalenvertiefungen sind mit lotrechten Nuten verlindrischen Umfangsrand 21 verschlossen, der an 45 sehen, so daß dieser Kanal in flache, um den Behälden Schalen A und B angeklebt und abgedichtet ist. ter herum verlaufende Kanäle bzw. Durchgänge An einem an der Innenseite der Platte 20 vorgesehe- unterteilt wird. Das Blut tritt über den Schlitz 14 nen Ansatz 19 ist ein eine zylindrische Blasenkam- unmittelbar über der Oberseite des Behälters 40 in mer bildendes Kunststoffrohr 22 konzentrisch zur die Kammer 11 ein und fließt in Form eines dünnen Kammer 10 angebracht, das an seinem verschlösse- 50 Films um beide Seiten des Behälters herum durch nen oberen Ende mit zwei einander diametral gegen- die Kanäle zu einem schrägen, am Boden vorgeseheüberliegenden Öffnungen 23 sowie einer kleinen Ab- nen Sumpfdurchgang 44.

lauf öffnung 23 α versehen ist. Durch Kippen des Ge- F i g. 2 zeigt an der rechten unteren Ecke des Gehäuses gemäß F i g. 2 im Uhrzeigersinn kann das häuses nur einen kleinen Abschnitt der Außenseite Blut gewünschtenfalls zum Auslaufen aus der BIa- 55 der Schale/?, während der Rest der SchaleB zur senkammer gebracht werden. Die Blasenkammer Darstellung des Innenaufbaus und der Innenseite wird über einen in der Platte 20 vorgesehenen Blut- der Schale A weggebrochen ist. Die Schraffierung an einlaß 24 mit Venenblut beschickt. der Schale A deutet die aufgebrochene Verbindung

An der Innenseite der Platte 20 ist außerdem ein zwischen den beiden Schalen und die Erstreckung aus Kunststoff bestehendes Blasenrohr 25 mit einem 60 der Verbindungs- bzw. Verklebungsbereiche in der geschlossenen oberen Ende und einer perforierten gemeinsamen Ebene 15 an.

Seitenwand 26 angebracht. Dieses Blasenrohr er- Temperaturgeregeltes Wasser wird über einen

streckt sich nur ein kurzes Stück in das untere Ende Boden-Einlaßanschluß 52 in das Vorderende des des Oxygenators 22 hinein und wird über einen Behälters 40 eingeführt. Das Wasser verläßt die Sauerstoffeiniaßanschluß 27 beschickt. Gemäß Fig. 1 65 Hülse in ständiger Zirkulation über einen Auslaßkann der Bluteinlaß 24 ein gegabelter Anschluß anschluß 50 und ein Rohr 51, welches das Wasser sein, der gewünschtenfalls an zwei verschiedene von der oberen Rückseite der Hülse abnimmt. Das Venenblutquellen angeschlossen werden kann. mit Sauerstoff angereicherte und temperaturgeregelte

Blut verläßt den Sumpfdurchgang 44 über einen Auslaßanschluß 55, der ebenfalls gabelförmig ausgebildet sein kann, um zwei getrennte Zufuhrquellen für mit Sauerstoff angereichertes Blut zur Verfügung zu stellen. Dieser Anschluß kann mit einem Thermometer oder einem Thermoelementrohr 56 zur Überwachung der Temperatur des ausströmenden Bluts versehen sein.

Wenn das Gehäuse gemäß F i g. 2 in lotrechter Stellung aufgehängt ist und die verschiedenen Außenanschlüsse auf die beschriebene Weise hergestellt worden sind, fließt Venenblut ständig durch den Blut-Einlaß 24 in die schräge Kammer 22, wobei über das Rohr 25 ständig Sauerstoff in das Blut eingeleitet wird. Die Blut-Durchflußmenge hängt von der Größe des Patienten ab. Um ein schnelles Ansprechen auf den Wärmetauscher aufrechtzuerhalten, sollte der Blutspiegel in der Kammer 12 vorzugsweise nicht unter die Linie 61 abfallen, da bei einem niedrigeren Blutspiegel das obere Ende des Wasserbehälters 40 nicht mit dem Blut kontaktiert wird.

Die erfindungsgemäße Konstruktion ermöglicht eine Änderung der Blut-Durchflußmengen zwecks Berücksichtigung der Körpergröße des Patienten, die zwischen der eines Kindes und der eines großen Erwachsenen liegen kann. Bei mittleren bzw. durchschnittlichen Durchflußmengen ist die genaue lotrechte Ausrichtung des Gehäuses nicht kritisch. Der Blutspiegel in den verschiedenen Kammern und der Durchfluß durch die Kanäle kann ohne weiteres infolge des durchscheinenden Materials der Gehäuseschalen beobachtet werden.

Die Anschlüsse 38 ermöglichen verschiedene chemische Behandlungen des Bluts, die in einigen Fällen erforderlich sein können. Die Entlüftungsöffnung 36 ermöglicht das Austreten von Kohlendioxyd und überschüssigem Sauerstoff sowohl aus der Oxygenatorkammer 10 als auch aus der Absetz- und Blasenbefreiungskammer 12. Diese Entlüftungsöffnung 36 ist verhältnismäßig groß und trichterförmig ausgeführt, um die schnelle Zugabe einer größeren Blutmenge zu ermöglichen, falls dies in einem Notfall erforderlich werden sollte. Aus der vorstehenden Beschreibung ist es ersichtlich, daß die Größe, die An-Ordnung und die enge Zuordnung der veschiedenen Kammern zueinander sämtlich dazu beitragen, daß die zum Vorfüllen der Vorrichtung benötigte Blutmenge auf einem Mindestmaß gehalten wird.

Anstatt aus zwei Schalen A und B könnte das Gehäuse auch aus zwei Folien biegsamen Kunststoffs bestehen, die zwecks Festlegung der verschiedenen Kammern und Durchgänge bzw. Kanäle längs ausgewählter Linien durch Wärmeverklebung miteinander verbunden sind. Ebenso könnte auch der Behälter 40 für den Wärmetauscher ein biegsamer bzw. nachgiebiger Kunststoffbehälter sein, der in die untere Gehäusekammer eingesetzt und zwecks Festlegung der Blut-Durchflußkanäle längs ausgewählter Linien mit dem Gehäuse verbunden ist.

Claims (16)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Behandeln von Blut mit einem Kunststoffgehäuse, das in einer Kammer einen mit Einlassen für Blut und Sauerstoff versehenen Oxygenator aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Oxygenator (22) mit einer unter der Kammer (10) in dem Kunststoffgehäuse (A, B) ausgebildeten zweiten Kammer (12) zum Absetzen und Blasenfreimachen des Bluts verbunden ist, daß im Kunststoffgehäuse unter der zweiten Kammer eine dritte Kammer (11) vorgesehen ist, in welcher ein mit einem Einlaß (52) und einem Auslaß (50) für ein Wärmeaustauschermedium ausgestatteter Behälter (40) vorgesehen ist, dessen Außenfläche einen solchen Abstand von der Wand dieser dritten Kammer besitzt, daß mindestens ein enger Durchlaß für das Blut vom Boden (14) der zweiten Kammer zum Auslaß (55) des Kunststoffgehäuses gebildet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffgehäuse aus zwei im wesentlichen komplementären, miteinander verbundenen steifen Schalenhälften besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche des Gehäuses zur Bildung von streifenförmigen Durchlässen zwischen Kammerwand und Behälterwand mit Nuten (45) versehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (40) eine zylindrische Hülse ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende des Behälters

(40) zwischen die Ränder der Schalen (A, B) eingeklemmt und an ihnen abgedichtet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende des Behälters (40) mit einem Wulst versehen ist, der in einen im Gehäuseinneren ausgebildeten Steg

(41) eingreift.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Kammer (10) über einen in ihrem Boden ausgebildeten Durchgang (13) mit der zweiten Kammer (12) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden der zweiten Kammer (12) aus einem länglichen Schlitz (14) besteht.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Kammer (10) und die zweite Kammer (12) mit einer gemeinsamen Gas-Entlüftungsöffnung (36) verbunden sind.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Kunststoffgehäuse (A, B) ein oder mehrere mit der zweiten Kammer (12) kommunizierende Anschlüsse (38) zum Einbringen von Chemikalien vorgesehen sind.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Oxygenator ein Rohr (22) aufweist, mit dessen Innerem Blut- und Sauerstoffeinlässe (24, 27) verbunden sind, das von einem eine Schaumbildung verhindernden Material (30) umgeben ist und das Öffnungen (23) zum Durchlassen des Bluts vom Rohrinneren zu dem eine Schaumbildung verhindernden Material (30) aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (22) aufwärts geneigt, mit gegenüber der Rohrachse schräg-

gestellten inneren perforierten Leitwänden (28) versehen und an seinem oberen Ende mit öffnungen (23) versehen ist und daß die Blut- und Sauerstoffeinlässe (24, 27) an das untere Ende des Rohrs (22) angeschlossen sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich in das Rohr (22) ein perforiertes Rohr (25) zum Einleiten von Sauerstoff erstreckt.

14, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Schaumbildung verhindernde Material (30) von

einer Hülle (31) aus Filtermaterial umschlossen ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (22) an einer Tragplatte (20) aus Kunststoff angebracht ist, die unter Abdichtung in das Gehäuse (A, B) eingesetzt ist und die Einlasse (24, 27) für Blut und Sauerstoff enthält.

16. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (A, B) aus durchscheinendem Material besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen COPY

009 550/29