DE1501134A1 - Device for changing the blood temperature - Google Patents
Device for changing the blood temperatureInfo
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Description
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT P 15 01 134.4SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT P 15 01 134.4
Berlin und MünchenBerlin and Munich
PLA 66/1059 Soe/RdPLA 66/1059 Soe / Rd
Vorrichtung zur Veränderung der Bluttemperatur.Device for changing the blood temperature.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Veränderung der Bluttemperatur unter Verwendung eines Peltierblock^, der eine Warm- und eine Kaltseite besitzt, wobei ein als Wärmeaustauscher wirkender Durchflußkühler thermisch leitend und elektrisch isoliert mit einer der Seiten verbunden ist.The invention relates to a device for changing the blood temperature using a Peltier block ^, the one Has a warm side and a cold side, with a throughflow cooler acting as a heat exchanger, thermally conductive and electrically insulated is connected to one of the pages.
Die moderne Operationstechnik strebt seit lär^ -rem eine Operation in Hypothermie an, bei der die Temperatur des OperationsfeldesModern surgical technique has been striving for an operation for a long time in hypothermia, at which the temperature of the surgical field
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bis auf Werte unter 30° C gesenkt wird. In einem solchen unterkühlten Zustand wird das Sauerstoffbedürfnis und der Stoffwechsel aller Gewebe in gleichem Ausmaß gedrosselt, die Sauerstoffversorgung der Gewebe bleibt daher normal. Um den Zustand der Unterkühlung im Operationsfeld herbeizuführen, ist es bekannt, die Gesamttemperatur des Körpers zu vermindern. Hierzu wird der Körper von außen durch Eispackungen, Kühlschlangen oder durch flüssigkeitsdurohatrömte Kühlmatten abgekühlt. Mit diesen Methoden wurden Unterkühlungen auf 15 bis 20° C durchgeführt. Das kritischen Stadium bsi dieser Behandlung ist die Wiederaufwärmung. Ss sind bleibende Körperschädigungen oder ein letaltr Operationsausgang nicht auszuschließen.is reduced to values below 30 ° C. In such a hypothermic state, the need for oxygen and the metabolism of all tissues throttled to the same extent, the oxygen supply the tissue therefore remains normal. In order to bring about the condition of hypothermia in the operating field, it is known that the To decrease the overall temperature of the body. For this purpose, the body is externally through ice packs, cooling coils or through liquid-durometer-flowed cooling mats cooled. With these methods subcooling to 15 to 20 ° C was carried out. The critical one The stage of this treatment is rewarming. Ss are permanent physical injuries or a lethal outcome of the operation cannot be ruled out.
Diese Nachteile könnten weitgehend vermieden werden, wenn zur Unterkühlung des Operationsfeldes nicht die Gesamtte»üperatur des Körpers auf die im Operationsfeld gewünschte Temperatur abgesenkt werden müßte. Man würde hierzu eine Kühlmöglichkeit benötigen t dit nur in dem Teil des Blutkreislaufes wirksam ist, mit dem das Operationsfeld versorgt wird. Hiermit könnte man eine Unterkühlung erreiohen, die nur im Operationsfeld wirksam ist, und mit der der Stoffwechsel des Organs an dem die Operation durchgeführt wird, herabgesetzt werden könnte. Dabei würde sich die Gesamttemperatur dee Körpers Höchstfalls um einige Grad erniedrigen, da die Menge des gekühlten Blutes nur gering zu sein braucht.These disadvantages could largely be avoided if the overall temperature of the body did not have to be lowered to the temperature desired in the operating field in order to undercool the operating field. One would require an cooling ability t dit only in the part of the blood circulation is effective, that is supplied to the surgical site. With this one could achieve hypothermia, which is only effective in the surgical field, and with which the metabolism of the organ on which the operation is carried out could be reduced. The total temperature of the body would be reduced by a few degrees at most, since the amount of cooled blood only needs to be small.
Die Beeinflussung des Blutes in einem extracorporalen Kreislauf ist von der Herz-Lungen-Maschine her bekannt. Beim vorliegenden Problem darf jedoch nicht der gesamte Blutkreislauf beeinflußt werden. Es ist ein extracorporaler Teilkreislauf vorzusehen, mitInfluencing the blood in an extracorporeal circuit is known from the heart-lung machine. However, the problem at hand must not affect the entire blood circulation will. An extracorporeal partial circuit is to be provided, with
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dein Blut nur aus der Arterie abgezapft wird, die das Operationsfeld versorgt und nach Kühlung dieser Arterie wieder zugeführt wird. Zur technischen Lösung bietet sich ein Durchflußkühler an, der in dem extracorporalen Teilkreislauf eingeschaltet ist. Von der medizinischen Seite sind an diesen Durchflußkühler einige technische Forderungen zu stellen. Der Durchfluß im Kühler muß öhre Stauungen in toten Winkeln erfolgen, um eine Koagulation des Blutes zu vermeiden. Zu vermeiden sind ebenfalls mikroskopisch kleine, scharfe Unebenheiten in den Oberflächen des Durchflußraumes, damit keine mechanische Schädigung von Blutbestandteilen auftritt. Außerdem muß die Bluttemperatur nach dem Durchfluß «Öglichat konstant sein. Man muß daher möglichst verhindern, daß während der Kühlung inne.^halb der Strömung Temperaturgradienten auftreten. Schließlich muß dei Durchflußraum gut abgedichtet sein, u» Austauschvorgänge mit der Umgebung auszuschließen. Das Material, aus dem der DurchflußkUhler hergestellt ist, muß korrosionsfest, eterilieierbar und kochfest sein.your blood is only drawn from the artery that supplies the operating field and, after cooling, is returned to this artery will. A flow-through cooler, which is switched on in the extracorporeal partial circuit, offers a technical solution. from on the medical side, there are a few with these flow-through coolers to make technical demands. The flow in the cooler must There are congestions in blind spots to avoid coagulation of the blood. Also microscopic are to be avoided small, sharp bumps in the surface of the flow space, thus no mechanical damage to blood components occurs. In addition, the blood temperature must be constant after the Öglichat flow. One must therefore prevent as much as possible that during cooling inside. ^ half of the flow temperature gradient appear. Finally, the flow space must be well sealed, u »to exclude exchange processes with the environment. The material, from which the flow-through cooler is made must be corrosion-resistant, can be etched and boil-proof.
lin alt Wasser oder einer anderen Flüssigkeit gekühlter Durchfluß kann diese Forderungen nicht erfüllen. Wegen des geringen Wärmeaustausches müßte eine lange Kühlschlange verwendet werden, in der eich Staupunkte und damit Koagulationen nicht vermeiden lassen. Auch bei Verwendung eines Peltierblockes zur Kühlung des Durchflusses, sind sämtliche angeführten Bedingungen nur einzuhalten, wenn gewisse technische Maßnahmen berücksichtigt werden. In einen Peltierblock sind viele Thermoelemente so vereinigt, daß jeweils ihre kalten und warmen Lötstellen in einer Ebene, nämlich der Kalt- oder Warmseite des Peltierblockes liegen. Eine Flüssig-lin old water or other liquid cooled flow cannot meet these requirements. Because of the low heat exchange, a long cooling coil would have to be used, Do not avoid stagnation points and thus coagulation in the calibration permit. Even when using a Peltier block to cool the flow, all of the conditions listed must only be observed if certain technical measures are taken into account. Many thermocouples are combined in a Peltier block in such a way that each of their cold and warm soldering points lie in one plane, namely the cold or warm side of the Peltier block. A liquid
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BAD OR|Q|NAL BAD OR | Q | NAL
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keit kann in einem Durchflußraum, der mit der Kaltseite des Blockes verbunden ist, gekühlt werden. Zur Blutkühlung muß jedoch der Durchflußraum so ausgeführt sein, daß er den gestellten Bedingungen entspricht«speed can be cooled in a flow space which is connected to the cold side of the block. Must be used to cool the blood however, the flow space must be designed in such a way that it corresponds to the specified conditions «
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Blut den Durchflußraum des Durchflußkühlers durchströmt, daß der Durchflußraum sich bandförmig über mindestens annähernd die gesamte Fläche des Peltierblocks erstreckt und sehr flach bezüglich seiner Breite ist," daß der Durchflußraum fächerförmig divergierend von dem Zu- und Abfluß weg verläuft, wobei Ecken abgerundet sind und die Steigung der fächerförmig verlaufenden Begrenzungswand so gewählt ist, daß tote Winkel im Strömungsverlauf vermieden sind und daß die Oberflächen des Durchflußraumes poliert sind.According to the invention, this object is achieved in that the blood flows through the flow space of the flow cooler that the flow space extends in the form of a band over at least approximately the entire surface of the Peltier block and is very flat with regard to its width is "that the flow space runs in a fan-shaped diverging manner away from the inflow and outflow, wherein Corners are rounded and the slope of the fan-shaped boundary wall is chosen so that dead angles are avoided in the flow and that the surfaces of the flow space are polished.
Außerdem ist es noch möglich, das vom Operationsfeld zurückfließende, gekühlte Blut oder wenigstens einen Teil desselben in einen zweiten, extracorporalen Kreislauf über die Warmseite des Blockes zu leiten und dort wieder zu erwärmen. Die öeeamttemperatur des Körpers bleibt damit von der Unterkühlung des Operationsfeldes praktisch unabhängig. Erfindungsgemäß kann daher an der Warmseite des Peltierblocks anstelle wenigstens eines Teils der Kühlfahnen zur Erwärmung des Blutes ein zweiter Wärmeaustauscher mit einem Durchflußraum, der die oben angegebenen Merkmale aufweist, vorgesehen sein. Die Wärmeaustauscher können aus korrosionsfestem Metall hergestellt sein. Der Durchflußraum in jedem Wärmeaustauscher kann mittels einer kochbeständigen Dichtung abgedichtet und die Wärmeaustauscher können abnehmbar sein. Schließlich kann eine Regeleinrichtung vorgesehen sein, die eine bestimmte, konstante Temperatur des Blutes nach dem Durchfluß gewährleistet.In addition, it is still possible to use the flowing back from the operating field, cooled blood or at least part of it into a second, extracorporeal circuit via the warm side of the block and reheat there. The office temperature the body remains practically independent of the hypothermia in the operating field. According to the invention can therefore, on the warm side of the Peltier block, instead of at least some of the cooling tabs for heating the blood, a second one Heat exchangers with a flow space which has the features indicated above can be provided. The heat exchangers can be made of corrosion-resistant metal. The flow space in each heat exchanger can by means of a Sealed boil-resistant gasket and the heat exchanger can be detachable. Finally, a control device can be provided that maintains a specific, constant temperature of the blood guaranteed after the flow.
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Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielhaft anhand der Figuren 1 bis 3 näher erläutert. Es wird eine Ausführung beschrieben, die ungefähr 1/2 1 Blut/min auf 15 G abkühlt und in einer zweiten, abgewandelten Ausführungsforra die gleiche Menge Blutes auch wieder bis zur Körpertemperatur erwärmt.In the following, the device according to the invention is explained in more detail by way of example with reference to FIGS. 1 to 3. It will be a Described embodiment, which cools about 1/2 1 blood / min to 15 G and in a second, modified embodiment the same amount of blood is also warmed back to body temperature.
Figur 1 zeigt einen Peltierblock, der aus p- und n-leitenden Halbleiterkörpern 1, den Kontaktbrüoken 2 und den Wärmeaustauschplatten 3, besteht. Auf die Wärmeaustauschplatte der Warmseite sind Kühlfahnen 10 aufgesetzt, die mittels eines Ventilators belüftet werden. Auf die kalte Wärmeaustauschplatte des Blockes ist ein Wärmeaustauscher 4 aufgesetzt, dessen Durchflußraum 6 durch einen Deckel 5 abgeschlossen ist. Mit den Nummern 7 und sind die Zu- und Abflußöffnungen gekennzeichnet. Mit der Dichtung 9 wird der Durchflußraum abgedichtet. Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf den Wärmeaustauscher der Figur 1 bei abgenommenem Deckel 5. Aus beiden Figuren ist ersichtlich, daß tote Winkel im Strömungsverlauf vermieden worden sind, durch die bandförmige Gestalt des Durchflußraumes, durch Abrundung der Ecken und durch die fächerförmige Verbreiterung des Durchflußraumes nach bez. vor den Öffnungen 7 und 8. Durch die flache Ausgestaltung'des Durchflußraumes 6 wird außerdem das Auftreten eines Temperaturgradienten quer zur Strömungsrichtung vermieden.Figure 1 shows a Peltier block, which consists of p- and n-conducting Semiconductor bodies 1, the contact bridge 2 and the heat exchange plates 3, consists. On the heat exchange plate of the warm side cooling tabs 10 are placed, which by means of a fan be ventilated. A heat exchanger 4 is placed on the cold heat exchange plate of the block, its flow space 6 is completed by a cover 5. The inlet and outlet openings are marked with the numbers 7 and. With the seal 9 the flow space is sealed. FIG. 2 shows a plan view of the heat exchanger of FIG. 1 with it removed Lid 5. From both figures it can be seen that blind spots in the flow path have been avoided by the band-like shape of the flow space, by rounding the corners and by the fan-shaped widening of the flow space after or before the openings 7 and 8. Due to the flat design of the flow space 6, the occurrence of a temperature gradient across the direction of flow is also avoided.
Figur 3 zeigt eine zweite Ausführungsform. Die Kühlfahnen 10 der Figur 1 sind durch einen zweiten Wärmeaustauscher ersetzt. Dieser zweite Wärmeaustauscher besteht ebenfalls aus einer Platte 4\Figure 3 shows a second embodiment. The cooling fins 10 of the Figure 1 are replaced by a second heat exchanger. This second heat exchanger also consists of a plate 4 \
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dem Durchflußraum 6'und den Ein- und Ausflußöffnungen 7' und
8* und dem Deckel 5'· Die Figur 2 zeigt auch diesen Wärmeaustauscher
in der Draufsicht bei abgenommenem Deckel 5'· In
diesem zweiten Wärmeaustauscher wird das vom Operationsfeld
zurückfließende Blut oder zumindest'ein Teil desselben wieder
erwärmt, bevor es in den Gesamtkreislauf zurückgeleitet wird. Eine Schädigung des Gesamtorganismusses aufgr.und der Unterkühlung
eines Operationsfeldes, ist bei Anwendung dieser Vorrichtung kaum mehr zu erwarten.the flow space 6 'and the inflow and outflow openings 7' and 8 * and the cover 5 '. FIG. 2 also shows this heat exchanger in a plan view with the cover 5'. In removed
this second heat exchanger is used by the operating field
returning blood or at least a part of it is reheated before it is returned to the overall circulation. Damage to the entire organism due to the hypothermia of an operating field is hardly to be expected when using this device.
6 Patentansprüche 3 Figuren6 claims 3 figures
- 7 - Schö/Kn- 7 - Schö / Kn
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Claims (6)
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Also Published As
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| GB1110638A (en) | 1968-04-24 |
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