DE1963319C - Künstliche Lunge - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus γοη einer künstlichen und vermeidet Komplikationen durch Ausfall schwie-Lunge, bestehend aus einem von Sauerstoff oder riger Konstruktionsteile einfach durch deren Elimieinem sauerstoffreichen Gasgemisch durchströmbaren nation.

Gehäuse, in welchem eine Vielzahl von in einem Auch die Bedienung des vorgeschlagenen Wärme-

Bündel nebeneinander angeordneten Schläuchen aus 5 tauschers während des Betriebes ist denkbar einfach, einem gasdurchlässigen Material vorgesehen ist, die Die bei üblichen Wärmetauschern problematische sich durch das Gehäuse hindurch erstrecken und an Entfernung des Blutes und seiner Reste nach Verihren einen Enden an einen Einlaß für das venöse wendung des Gerätes entfällt, da eineirseits mit der Blut und an ihren anderen Enden an einen Auslaß Reinigung der Lunge auch der Wärmetauscher ohne für das mit Sauerstoff angereicherte arterielle Blut ίο zusätzlichen Aufwand gereinigt ist und da andereranschließbar sind, so wie aus einem Wärmetauscher seits die Konstruktion die Ausführung wegwerfbarer zur Erwärmung des arteriellen Blutes auf die Körper- Einheiten begünstigt. Dadurch wird in Zukunft die temperatur. schwierige Reinigung vollständig wegfallen.

Eine künstliche Lunge dieses Aufbaus ist bereits Das Sauerstoffgas bzw. das sauerstoffreiche Gasbekannt. Bei dieser bekannten künstlichen Lunge, 15 gemisch löst sich bei einer künstlichen Lunge gemäß die so betrieben wird, daß die Schläuche sich genau der Erfindung physikalisch in dem erwärmten Öl horizontal erstrecken, ist das diese Schläuche um- vollständig auf, derart, daß es in Form von feinen schließende Gehäuse ausschließlich mit dem Sauer- Perlen in molekularer Größenordnung in dem öl entstoffgas oder sauerstoffreichem Gasgemisch gefüllt, halten ist.

wobei dieses Gas das Gehäuse in Richtung von oben 20 Als öl kann vorteilhafterweise ein Silikon-Öl oder nach unten durchströmt. Der Wärmeaustauscher die- Fluor-, Carbon-Flüssigkeiten verwendet werden,
ser künstlichen Lunge ist dabei als getrennte Bau- Vorteilhafterweise ist zum Erwärmen des Öles

einheit dem Auslaß für das mit Sauerstoff angerei- innerhalb des Gehäuses der künstlichen Lunge eine cherte arterielle Blut nachgeschiiltet, vgl. z. B. die das Schlauchbündel umschließende Heizspirale vordeutschen Auslegeschriften 1238 621 und 1291857. 25 gesehen.

Diese Anordnung und Ausbildung des Wärmeaus- Wenn diese Heizspirale dem auslaßseitigen Ende

tauschers bringt den Nachteil mit sich, daß das Füll- des Schlauchbündels benachbart angeordnet ist, kann volumen des ex"akorporalen Blutkreislaufes sehr zweckmäßig zusätzlich zu dieser Heizspirale eine hoch ist, was zur Folpe hat, daß man also sehr viel weitere, dem einlaßseitigen Ende des Schlauchbün-Blut benötigt, um die LebensfunKtionen des Patien- 30 dels benachbarte Spirale vorgesehen werden, die das ten zu erhalten. Schlauchbündel gleichfalls umschließt und zum an-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine fänglichen Abkühlen des Blutes auf eine Temperatur, künstliche Lunge zu scharfen, mit der eine wesent- bei der das Blut mehr Sauerstoff als bei höherer liehe Verringerung des Füllvolumens des extrakor- Temperatur aufnimmt, von einem Kühlfluid durchporalen Blutkreislaufes erreicht wird. 35 strömt ist. Diese Anordnung erbringt den Vorteil,

Diese Aufgabe ist, ausgehend von einer künstlichen daß das Blut anfänglich optima! mit Sauerstoff an-Lung"e der eingangs beschriebenen Art, dadurch gelöst, gereichert wird und zusätzlich auch dann noch auf daß das flüssigkeitsdicht ausgebildete Gehäuse mit die richtige Körpertemperatur erwärmt wird,
einem auf eine bestimmte Temperatur erwärmbareu Wie bereits weiter oben erwähnt, wird die zum

öl gefüllt ist, welches das durch das Schlauchbündel 40 Stand der Technik zählende künstliche Lunge enthindurchfiießende Blut entsprechend temperiert und weder mit einer horizontalen Lage des Schlauchdurch das der unter Druck stehende Sauerstoff bzw. bündeis oder von oben nach unten betrieben. Bei das unter Druck stehende sauerstoffreiche Gas- diesen Betriebsstellungen hat sich herausgestellt, daß gemisch hindurchlcitbar ist. das venöse Blut am ein'aßseitigen Ende des Schlauch-

Dic erfindungsgemäßc künstliche Lunge hat den 45 bündeis nicht wie gewünscht in im wesentlichen Vorteil, daß die Erwärmung des arteriellen Blutes gleichmäßigen Mengen durch sämtliche Schläuche auf die Körpertemperatur direkt innerhalb der dieses Schlauchbündels hindurchtritt, sondern durch künstlichen Lunge tfcschieht, wenn sich das Blut Ix-vorzugte, in der Mitte des Schlauchbiindcls liegennoch in dem Schlauchbündel befindet. Dadurch den Schläuchen durchfließt, d"> die anderen ausliebraucht kein getrennter Wärmetauscher dem auslaß- so i;enden Schläuche nur durch Überwindung zusätzseitigen Schlauchbündelcnde nuchgeschaltet werden, licher Strömungswiderstände zu erreichen sind. Es wodurch das Füllvolumun des extrakorporalen Blut- wurde nun diesseits gefunden, daß dieser Nachteil Kreislaufes hier gegenüber der bekannten künstlichen üich in besonders einfacher Weise dadurch beheben Lunge wesentlich herabgesetzt wird. läßt, wenn eine erfindungsgemiiß ausgebildete künst-

Ein^ Schädigung des Blutes findet während des 55 liehe Lunge in einer Lage betrieben wird, in der Kontaktes mit körperfremden Oberflächen statt. Eine sich das Schlauchbündel in einem Winkel, vorzugs-Verminderung dieser Oberflächen vermindert somit weise im wesentlichen senkrecht zur Horizontalen auch unabhängig vom Material die Schädigung des erstreckt und der Einlaß für das venüsii Blut unten Blutes. Dadurch, daß gemäß der Erfindung der angeordnet ist. In dieser Lage gilt nämlich für die Wärmeaustausch an der gleichen Stelle stattfindet, 60 Strömung des Blutes, das mittels einer Pumpe von wo auch der StofTaustausch durchgeführt wird, wird unten her durch das Schlauchbündel nach oben keine zusätzliche künstliche Oberfläche vom Blut gedrückt wird, das Gesetz der kommunizierenden benetzt, also keine zusätzliche Schädigung durch Röhren, welches sicherstellt, daß im Falle, in dem einen gesonderten Wärmetauscher erzielt. Daneben beispielsweise bestimmte außenliegende Schläuche im wird das zur Füllung eines Wärmetauschers notwen· 65 Schlauchbündel nicht von dem Blut durchsetzt wer* dige Blutvolumen vollständig eingespart, indem das den, das in den mit Blut gefüllten Schläuchen ent· Blut direkt in der künstlichen Lunge temperiert wird. haltene Blut ein Hochdrücken von Blut auch in diesen Die neue Konstruktion ist ferner denkbar einfach noch nicht gefüllten Schläuchen bewirkt, so daß

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schließlich die gesamten Schläuche des Schlauch- ohne daß es notwendig ist, wie bei den bisher be-

bündels gleichmäßig von dem Blut durchsetzt sind. kannten Herz-Lungen-Maschinen der künstlichen

Dadurch kann der durch die gasdurchlässigen Lunge als getrennte Baueinheit eine Pumpe zuzu-

Schlauchwände hindurchtretende Sauerstoff in jedem ordnen, die das Blut im Rhythmus der Herzschläge

einzelnen Schlauch eine Anreicherung des Blutes mit 5 in Umlaufbewcgung setzt. Durch die Einsparung

Sauerstoff bewirken. einer derartigen Herzpumpe erhält man mit der er-

Um das Schlauchbündel an den Schlauchenden findungsgemäßen Herz-Lungen-Maschine eine weifest zusammenzuhalten, sind die Schläuche gemäß tere Verminderung des FUllvolumens des extrakorpoeiner vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung an ralen Kreislaufs. Ferner bringt das rhythmische Zuihren in den Einlaß bzw. in den Auslaß ausmünden- io sammenpressen der flexiblen Schläuche noch den den Enden Wand an Wand miteinander verklebt. Vorteil mit sich, dal^! das Blut innerhalb dieser Diese Verklebung etmöglicht die Einsparung von Schläuche auch quer zur axialen Richtung bewegt Halteflanschen und hält den benötigten Querschnitt wird, was den Sauerstofftransport in das Blut an den Schlauchbündelenden klein." erleichtert.

Ein weiterer Vorteil einer gemäß der Erfindung 15 Die Ausführungsbeispielc der Erfindung werden

ausgebildeten künstlichen Lunge besteht darin, daß im folgenden unter Bezugnahme auf die Zcichnun-

man diese künstliche Lunge gleichzeitig auch als gen ncch näher erläutert.

Herz-Lungen-Maschine verwenden kann, wenn das Fig. 1 zeigt eine künstlich.. Lunge gemäß der ErGehäuse eine zur Außenatmosphäre hin nusmün- findung in senkrechter Betriebsstr'.lung;
dende öffnung besitzt, die durch ein von Hand oder 20 F i g. 2 zeigt eine für die Verwendung als Herzautomatisch betätigbares Steuerventil abwechselnd Lungen-Maschine vorgesehene künstliche Lunge gcim Rhythmus der Herzschläge schließbar und offen- maß der Erfindung, wobei das die eine Gehäusebar ist, und wenn der an das eine Ende der flexiblen öfft.ung steuernde Steuerventil sich in der Offenstel-Schläuche angeschlossene Einlaß ein bei geschlos- lung befindet, während

senem Steuerventil gleichfalls geschlossenes Einlaß- 25 Fig. 3 die Herz-Lungen-Maschine mit in der

Rückschlagventil und der an das andere Schlauch- Schließstellung befindlichem Steuerventil zeigt,

ende angeschlossene Auslaß ein bei geschlossenem Gemäß Fig. 1 weist die künstliche Lunge ein

Steuerventil offenes Auslaß-Rückschlagventil auf- flüssigkeitsdicht ausgebildetes Gehäuse 1 auf, in wel-

weist, welches mit dem öffnen des Steuerventils, ehern eine Vielzahl von in einem Bündel nebenein-

mit dem das Einlaß-Rückschlagventil in die Offen- 30 ander angeordneten Schläuchen 2 aus einem gas-

stellung gelangt, selbsttätig schließt. durchlässigen Material vorgesehen ist, die sich durch

Diese Anordnung erbringt nämlich den Vorteil, das Gehäuse 1 hindurch erstrecken und an ihren einen

daß im geschlossenen Zustand des Steuerventils der Enden an einen Einlaß 3 für das venöse Blut und

Druck des in das Öl eingeleiteten Sauerstoffgases an ihren anderen Enden an einen Auslaß 4 für das

oder sauerstoffreichen Gasgemisches im Gehäuse- 35 arterielle Blut angeschlossen sind. Das Gehäuse 1 ist

inneren ansteigt und die aus einem flexiblen, nach- mit einem auf eine bestimmte Temperatur erwärmten

giebigcn Material bestehenden Schläuche zusammen- öl gefüllt und weist außerdem einen Einlaß 6 für ein

drückt. Dadurch wird das in diesen Schläuchen ent- sauerstoffreiches Gasgemisch auf, der sich wie der

haltene Blut zum auslaßseitigen Ende herausgedrückt, Einlaß 3 am unteren stirnseitigen Gehäuseende be-

da das Einlaß-Rückschlagventil sich in diesem Fall 40 findet. Über den Einlaß 6 wird das Gasgemisch in

in der Schließstellung befindet. Um diese Schließ- das öl geleitet, so daß es durch die Wandung der

stellung zu gewährleisten, muß natürlich der Druck gasdurchlässigen Schläuche 2 hindurchtreten und das

des Sauerstoffgases oder sauerstoffreichen Gas- durch diese Schläuche hindurchfließenc Blut mit

gemisches in der Größe so gewählt werden, daß der Sauerstoff anreichern kann. Um aus dem Gehäuse-

über das Blut in den zusammengepreßten Schläuchen 45 inneren kohlendioxydhaltigcs Gas zu entfernen, ist

auf das Einlaß-Rüc'/schlagventil ausgeübte Druck am oberen stirnscitigen Gehüusccnde neben dem

größer als der Druck ist, mit dem das Blut von Auslaß 4 ein Gasaustritt 7 vorgesehen, welcher sich

unten he- in die einlaßseitigen Enden des Schlauch- durch die obere Stirnwandung des Gehäuses 1 hin-

bündels hineingepreßt wird. Wird im Gegensatz dazu du^ch erstreckt und das kohlendioxydhaltige Gas

das Steuerventil in die Offcnstcllung gebracht, hört 50 abführt.

der starke Druck auf die flexiblen Schläuche auf, Das in dem Gehäuse 1 enthalten-· Öl dient dabei und dies bewirkt, daß das Einlaß-Rückschlagventil zur Schaffung eines Wärmetauschers für die Erwärauf Grund des Druckes, den das zu der künstlichen mung des aus dem Auslaß 4 austretenden arteriellen Lunge hinströmende venöse Blut nuf dieses Ventil Blutes auf die Körpertemperatur. Zur Anheizung des ausübt, in die Offcnstellung gelangt. Gleichzeitig 55 Öles ist dabei innerhalb des Gehäuses 1 eine das schließt das Auslaß-Rückschlagventil, denn der durch Schlauchbündel umschließende Heizspirale 8 vorgedas in den flexiblen Schläuchen befindliche Blut auf sehen, die dem auslaßseitigen Ende des Schlauchdieses Ventil ausgeübte Druck ist jetzt kleiner als die bündeis benachbart angeordnet ist und durch deren Vorspannkraft, die den Ventilkörper dieses Auslaß- Inneres Warmwasser hindurchgeleitet wird. Rückschlagventils fortwährend in Richtung zur 60 Da das durch den Einlaß 3 in die Schläuche 2 cin-Schließstellung hin vorspannt. Auf Grund dessen' tretende venöse Blut bei tiefer liegenden Temperasaugt also die künstliche Lunge bei offenem Steuer- türen mehr Sauerstoff als bei höheren Temperaturen ventil das venöse Blut durch das einlaßseitige aufnimmt, ist neben der Heizspirale 8 im Inneren Schlauchende an und gibt das mit Sauerstoff ange- des Gehäuses 1 eine weitere, dem einlaßseitigen Ende reicherte Blut in der rar.hfolgenden Periode, während 63 des SchiauchbUndels benachbarte Spirale 9 vorgcsedcr tias Steuerventil geschlossen ist, auslaßseitig ab. hen, welche das Schlauchbündel gleichfalls um* Durch das öffnen und Schließen des Steuerventils schließt und durch deren Inneres Kaltwasser hinwird also eine kunstliche Merztätigkeit nachgeahmt, durchgeleitct wird.

Um die Schläuche, die sich im wesentlichen koaxial durch das vorzugsweise zylindrisch ausgebildete Gehäuse 1 hindurch erstrecken, an ihren Enden zusammenzuhalten, sind dieselben zweckmäßigerweise an diesen Endbcrcichcn Wand an Wand miteinander S verklebt in die betreuenden AnschluIJstutzen des Einlasses 3 bzw. Auslasses 4 eingeführt. Als Öl, durch das das siiuersloflrcichc Gasgemisch in feinst verteilter Form unter Druck hindurchströmt, kann ein Silikon-Öl oder Fluor-Carbon-Flüssigkcitcn verwendet werden.

Bei der als Herz-Lungen-Maschine verwendbaren künstlichen lunge gemäß den Fig. 2 und 3 ist dem in F i g. 1 mit dem Bezugsszcichcn 7 bezeichneten Gasablaß ein Steuerventil 11 zugeordnete, das von Hand oder automatisch betätigbar ist und abwechselnd im Rhythmus der Herzschläge den Ablaß 7 schließt und ölTnet. Ferner weist der an das eine Ende der flexiblen Schläuche 2 angeschlossene Einlaß 3 ein bei geschlossenem Steuerventil 11 gleich- ao falls geschlossenes Einlaß-Rückschlagventil 12 und der an das andere Schlauchende angeschlossene Auslaß 4 ein bei geschlossenem Steuerventil offenes Auslaß-Rückschlagventil 13 auf, welches mit dem öftnen des Steuerventils 11, mit dem das Einlaß-Rückschlagventil 12 in die Offenstellung gelangt, scltjstitndig schließt. Durch dieses von der Stellung des Steuerventils 11 abhängige Schließen bzw. öffnen der Ventile 12 und 13 wird bewirkt, daß das in den Schläuchen 12 enthaltene Blut rhythmisch stoßweise in den Auslaß 4 abgegeben wird. In entsprechender Weise strömt das unter Druck stehende venöse Blut pulsierend über das Ventil 12 in das Innere der Schläuche 2 ein. Wenn daher Einlaß 3 und Auslaß 4 an den Kreislauf eines Patienten angeschlossen werden, können dessen Herzfunktionen künstlich aufrechterhalten werden.

Selbstverständlich sind auch bei der in den F i g. 2 und 3 gezeigten künstlichen Lunee eine Heizspirale 8 sowie eine Kaltwasserspirale 9 vorgesehen. Der Einfachlich halber wurden diese Spiralen jedoch in diesen Figuren nicht dargestellt.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Künstliche Lunge, bestehend aus einem von Sauerstoff oder einem sauerstoffreichen Gasgemisch durrhströmbaren Gehäuse, in welchem eine Vielzahl von in einem Bündel nebeneinander angeordneten Schläuchen aus einem gasdurchlässigem Material vorgesehen ist, die sich durch das Gehäuse hindurch erstrecken und an ihren einen Enden an einen Einlaß für das venöse Blut und an ihren anderen Enden an einen Auslaß für das mit Sauerstoff angereicherte arterielle Blut anschließbar sind, sowie aus einem Wärmetauscher zur Erwärmung des arteriellen Blutes auf die Körpertemperatur, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssigkeitsdicht ausgebildete Gehäuse (1) mit einem auf eine bestimmte Temperatur erwärmbaren Öl (5) gefüllt ist, welches das durch tins Schlauchbündcl (2) hindurchfließende Blut entsprechend temperiert und durch das der unter Druck stehende Sauerstoff bzw. das unter Öruck stehende sauerstoffreiche Gasgemisch hindurchleitbar ist.

2. Künstliche Lunge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gehäuses (1) eine das Schlauchbündel (2) umschließende Heizspirale (8) vorgesehen ist.

3. Künstliche Lunge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizspirale (8) dem auslaßscitigcn linde des Schlauchbündcls (2) benachbart angeordnet ist.

4. Künstliche Lunge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu der Heizspirale (8) eine weitere, dem cinlaßseitigen Ende des Schlauchbündels (2) benachbarten Spirale (9) vorgesehen ist, die das Schlauchbündel gleichfalls umschließt und zum anfänglichen Abkühlen des Blutes auf eine Temperatur, bei der das Blut mehr Sauerstoff als bei höherer Temperatur aufnimmt, von einem Kühlfluid durchströmt ist.

5. Künstliche Lunge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als öl ($) ein Silikon-Öl oder Fluor-Carbon-Flüssigkeiten vorgesehen sind.

6. Künstliche Lunge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe in einer Lage betrieben wird, in der sich das Schlauchbündel (2) in einem Winkel, vorzugsweise im wesentlichen senkrecht zur Horizontalen erstreckt und der Einlaß (3) für das venöse Blut sich auf einem tieferen Niveau als der Auslaß (4) für das arterielle Blut befindet.

7. Künstliche Lunge nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schläuche (2) an ihren in den Einlaß (3) bzw. in den Auslaß (4) ausmündenden Enden Wand an Wand miteinander verklebt sind.

8. Künstliche Lunge nach einem der Ansprüche 1 bis 7 für die gleichzeitige Verwendung als Herz-Lungen-Maschine, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) eine zur Außenatmosphäre hin ausmündende Öffnung (7) besitzt, die durch ein von Hand oder automatisch betätigbares Steuerventil (11) abwechselnd im Rhythmus der Herzschläge schließbar und offenbar ist, und daß der an das eine Ende der flexiblen Schläuche (2) angeschlossene Einlaß (3) ein bei geschlossenem Steuerventil (11) gleichfalls geschlossenes Einlaß-Rückschlagventil (12) und dei an das andere Schlauchende angeschlossene Auslaß (4) ein bei geschlossenem Steuerventil offene; Auslaß-Rückschlagventil (13) aufweist, das mil dem Öffnen des Steuerventils (11), mit dem da: Einlaß-Rückschlagventil (12) in die Offenstcllunt gelangt, selbsttätig schließt (F i g. 2 und 3).

9. Künstliche Lunge für die Verwendung al: Herz-Lungen-Maschine nach Anspruch 8, da durch gekennzeichnet, daß der Druck des duret das öl (5) hindurchleitbaren Gases oder Gas gemisches regelbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen