DE19702098B4

DE19702098B4 - Mobile Herz-Lungenmaschine

Info

Publication number: DE19702098B4
Application number: DE19702098A
Authority: DE
Inventors: Beate Meißner
Original assignee: HORUS MEDIZINISCHE ARTIKEL und; Horus Medizinische Artikel und Gerate
Current assignee: HORUS MEDIZINISCHE ARTIKEL und; Horus Medizinische Artikel und Gerate
Priority date: 1997-01-22
Filing date: 1997-01-22
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2017-01-23
Also published as: DE19702098A1

Abstract

Mobile Notfall-Herz-Lungen-Maschine mit einem Schlauchset, die stationär und während eines Patiententransportes einsetzbar ist, bestehend aus
einer Schlinge zur Zuführung zu einer Arterie, einer zweiten Schlinge zur Abführung aus einer Vene,
einem Oxigenator,
einer Blutpumpe und
einem Sauerstoffspender,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Blutpumpe (8) und der Sauerstoffkonzentrator (1) mittels eines gemeinsamen Motors (29) angetrieben werden und ein Anschluß (2) an eine dezentrale Elektroenergieversorgung und ein zweiter Anschluß (4) für einen Elektroenergiespeicher vorhanden sind, wobei die Pumpe (8) eine Rollenpumpe ist und der durch die Pumpe (8) geführte Teil (16) des Schlauchsets aus einem flexibleren Material besteht als das für die Schlingen (6, 14) verwendete Material.

Description

Die Erfindung betrifft eine mobile Herz-Lungen-Maschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Dabei soll die Erfindung die Mobilität von Herz-Lungen-Maschinen gewährleisten, die insbesondere bei akuter Herz-Kreislauf-Insuffizienz durch Schock, durch akutes Herzversagen (Myokardinfarkt, Herzklappenausrisse, Kammerseptumdefekt, Hyptertone Krise) akute Dilatationszwischenfälle, Erfrierungen, Ertrinken im Eiswasser, Verkehrsunfälle mit Kreislaufversagen, bei akuter, medikamentös nicht beeinflußßbarer Herz-Kreislaufinsuffiziens im Stadium der Reanimationspflichtigkeit – Schock etc., ausgedehnte Infektionen, Sepsis, Vergiftungen mit Herz-Kreislauf-Versagen, großflächige Verbrennungen mit Schocklunge während des Transportes des betroffenen Patienten eingesetzt werden können.

Aus DE 42 38 884 A1 ist eine Vorrichtung mit einem Blut-Oxygenator, insbesondere für den Einsatz bei akuter Herz-Insuffizienz, bekannt. Dabei wird mit dem Oxygenator ein Schlauchsystem, das freie Schlauchenden zum Anschluß an einen Patienten aufweist, verwendet. Zur Verringerung der Einsatzzeit sollen sowohl der Oxygenator als auch das Schlauchsystem mit einer Infusionslösung vorgefüllt sein. Außerdem sollen ein Pumpenanschluß und ein Gasaschluß am Oxygenator vorgesehen sein.

Für einen mobilen Einsatz soll die Pumpe batteriebetrieben ausgeführt werden und ein zusätzlicher Sauerstoffgenerator und ein Wärmetauscher Verwendung finden.

Bei dieser vorbekannten Lösung treten jedoch Nachteile dadurch auf, daß ein hoher Energiebedarf vorhanden ist, der nur mit Batterien relativ hoher Kapazität gesichert werden kann. Entsprechende Akkumulatoren verfügen aber auch über eine sehr große Masse und ein entsprechend großes Volumen und schränken dadurch die gewünschte Mobilität ein. Mit solch großen und schweren Akkumatoren ausgestattete Vorrichtungen bereiten beispielsweise beim Transport über Treppen Probleme. Außerdem ist es bei dieser bekannten Lösung nachteilig, daß ein Langzeiteinsatz nicht möglich ist und daß die Verwendung dieser vorbekannten Vorrichtung über einen längeren Zeitraum eine Patientengefährdung darstellen kann.

Eine weitere Lösung für eine Herz-Lungen-Maschine ist in US 5,069,661 beschrieben. Dabei werden ein Oxygenator und eine Rollenpumpe verwendet. Im an und für sich bekannten Oxygenator wird eine Sauerstoffanreicherung und eine Abtrennung von Kohlendioxid aus dem Blut bewirkt, und das je nach Anordnung von Pumpe und Oxygenator entsprechend vor- oder nachbereitete Blut dem jeweiligen Patienten als artielles Blut wieder zugeführt. Die Rollenpumpe verwendet mehrere Rollen, die an einer Drehscheibe befestigt sind und um die ein flexibler Schlauch gelegt ist, durch den bei Drehung der einzelnen Rollen mit der Drehscheibe eine Blutförderung erreicht wird. Zur Vermeidung von Gasblasenbildung in der Pumpe soll der Querschnitt des Schlauches in der Pumpe bevorzugt relativ flach ausgebildet werden. Möglichkeiten für einen mobilen Einsatz einer solchen Herz-Lungen-Maschine sind in keiner Weise angedeutet und auch nicht vorgesehen.

In US 4,540,399 ist eine andere Variante beschrieben, bei der in allgemeiner Form die Verwendung einer Pumpe in Verbindung mit einem Oxygenator und einer Gasblasenfalle beschrieben ist.

Ein anderes Beispiel einer Herz-Lungen-Maschine ist aus der DE 31 33 498 zu entnehmen. Dort wird neben einer Pumpe auch ein Oxygenator verwendet und außerdem vorgeschlagen, eine Vorrichtung zur Überwachung der Blutkonzentration einzusetzen, mit der insbesondere ein erhöhter Wasseranteil aus dem Blut entfernt werden soll.

In US 4,174,955 ist allein ein Membranoxygenator in seinem Aufbau und seiner Funktion beschrieben, DE 42 21 379 A1 beschreibt eine Pumpkammer für medizinische Zwecke, die anstelle der Rollenpumpen eingesetzt werden soll.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Herz-Lungen-Maschine vorzuschlagen, die mit einem einfachen Aufbau in der Lage ist, sowohl während eines Patiententransportes, wie auch stationär eingesetzt werden zu können und dabei auch eine Langzeitanwendung ermöglicht. Hierbei wurde zur Verdeutlichung die Reihenfolge Patiententransport und mögliche stationäre Anwendung getauscht, um zu verdeutlichen, daß mit der Erfindung erstmals eine mobil voll einsetzbare auch für bei Notfällen geeignete Herz-Lungen-Maschine zur Verfügung gestellt worden ist.

Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausfürungsarten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei der beanspruchten mobilen Herz-Lungen-Maschine wird ein Schlauchset verwendet, wie es aus der DE 42 38 884 A1 zumindest teilweise bekannt ist und bei dem eine Schlinge zur Zuführung zu einer Arterie und eine zweite Schlinge zur Abführung aus einer Vene vorhanden sind.

Das Blut wird über einen Plattenxygenator (künstliche Lunge), der vorteilhaft mit einem artiellen Filter und einem venösen Reservoir gekoppelt sein kann, über eine Pumpe geführt. Außerdem soll ein als Sauerstoffspender dienender Sauerstoffkonzentrator verwendet werden, der antriebsseitig mit der Pumpe verbunden ist. Die Verwendung von Plattenoxygenatoren bietet eine höhere Gasaustauschkapazität und blasenfreie Füllung und ist gegenüber üblicherweise verwendeten Membran- oder Hohlfaseroxygenatoren günstiger.

Je nach spezifischem Einsatzort kann der gemeinsame Antrieb für Pumpe und Sauerstoffkonzentrator mit Elektroenergie über einen Anschluß an eine dezentrale Elektroenergieversorgung oder einen zweiten Anschluß für einen Elektroenergiespeicher gesichert sein, der ein aufladbarer Akkumulator oder eine andere Batterie sein kann.

Die antriebsseitige Kopplung von Pumpe und Sauerstoffkonzentrator führt dazu, daß die Größe der erforderlichen Elektroenergie verringert wird und dem zufolge die Kapazität des Elektroenergiespeichers kleiner gehalten werden kann, so daß die bereits genannten Nachteile zumindest verringert werden können.

Vorteilhaft soll eine Pumpe verwendet werden, deren Pumpleistung kontinuierlich regelbar ist und gewährleistet, daß ein Volumenstrom von 10 l/min erreicht wird.

Ein günstiges Beispiel für eine solche Pumpe ist eine Rollenpumpe.

Die Pumpe kann mit einem Sauerstoffkonzentrator kombiniert eingesetzt werden, der die Möglichkeit bietet, den Sauerstoffvolumenstrom und die Sauerstoffkonzentration zu regeln. Ein solcher Sauerstoffkonzentrator sollte auf dem Filtrationsprinzip beruhen, und mindestens ein Stickstoffmoleküle bindender und Sauerstoffmoleküle durchlassender Prozeßfilter sollte vorhanden sein.

Vorteilhaft wird ein Sauerstoffkonzentrator mit zwei parallel vorhandenen Prozeßfiltern verwendet, die alternierend genutzt werden. So kann an einem Prozeßfilter die Trennung dieser beiden Elemente durchgeführt werden, während gleichzeitig der zweite Prozeßfilter mit einem Teil des erzeugten Sauerstoffes gespült wird.

Mit einem solchen Sauerstoffkonzentrator kann ein Gasgemisch hergestellt werden, das bei einem Volumenstrom mit ca. 10 l/min zu 84 Masse-% aus Sauerstoff und 16 Masse-% aus normaler Umgebungsluft besteht. Bei kleineren Volumenströmen kann der Sauerstoffanteil erhöht werden.

Ein weiterer vorteilhafter Einfluß auf die erforderliche zuzuführende Elektroenergie für die Antriebe wird durch die Verwendung eines Schlauchmaterials erreicht, das flexibler als die anderen Teile des Schlauchsets (Schlingen) ist, die nicht durch die Pumpe und dabei insbesondere durch das Pumpengehäuse geführt werden.

Die daraus resultierende relativ große Verringerung der erforderlichen Kraft, die durch die Pumpe aufgebracht werden muß, wirkt sich in der gewünschten Form aus. Selbstverständlich können auch der gesamte Antrieb der Pumpe und auch das Gehäuse entsprechend geringer dimensioniert werden, was ebenfalls zur Massereduzierung führt. Durch die Verwendung eines solchen flexibleren Materials kann die erforderliche durch die Pumpe aufzubringende Anpreßkraft auf mindestens 20 % gegenüber herkömmlichen Materialien reduziert werden. Man kann diesen Teil, der aus dem flexibleren Material gebildet wird, auch als Gefäßprothese bezeichnen. Ein hierfür geeignetes Material ist PTFE.

Zur Sicherung einer Langzeitanwendung kann parallel zur Pumpe ein künstliches Herzventrikel in den Blutkreislauf geschaltet sein und bei Bedarf durch Umschalten eines Zweiwegeventils das Blut über das künstliche Herzventrikel geführt werden und die Blutversorgung auf Pulsation umgeschaltet werden.

Ein zusätzlicher Anschluß, der mit einem Ventil verschließbar ist oder geöffnet werden kann, dient als Anschluß für Kohlendioxid, das beispielsweise aus einer entsprechenden Druckflasche zuführbar ist. Dabei wird die CO₂-Zufuhr ebenfalls nur bei einer Lang zeitanwendung (über drei Stunden) erforderlich sein.

Die Herz-Lungen-Maschine kann zu einer relativen Einheit zusammengefügt sein und auf einer mobilen Einheit befestigt werden.

Die mobile Einheit ist bevorzugt als Wagen ausgebildet, an dem mindestens zwei Räder vorhanden sind. Der Durchmesser der Räder sollte dabei mindestens 500 mm, bevorzugt 1000 mm groß sein, um auch größere Unebenheiten und Treppen bewältigen zu können, ohne daß ein unvertretbarer Kraftaufwand erforderlich wird.

Die übrigen Teile des Schlauchsets und dabei insbesondere die bereits genannten Schlingen können im Vorfeld eines jeden Einsatzes mit einer sterilen bzw. im Nachgang sterilisierbaren Flüssigkeit gefüllt und verschlossen sein, die bei Einführung in den Blutkreislauf für den jeweiligen Patienten unbedenklich ist. Eine solche Flüssigkeit ist z.B. eine Kochsalzlösung.

Der Sauerstoffkonzentrator, die Pumpe, der Oxygenator, der artielle Filter und ein venöses Reservoir sind feste Einheiten.

Vorteilhaft können Teile des Schlauchsets oder das Gehäuse so ausgestaltet sein, daß eine formschlüssige Verbindung erreicht wird und während des Einsatzes und Transportes ein gewisses Maß an Halt gesichert ist. Hierfür können entsprechend ausgebildete Halterungen oder Sicken verwendet werden.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden.

Es zeigen:

1 den schematischen Aufbau einer mobilen Herz-Lungen-Maschine,

2 die Anordnung einer Herz-Lungen-Maschine auf einer mobilen Einheit und

3 ein Blockschaltbild der Anordnung der einzelnen Komponenten der mobilen Herz-Lungenmaschine.

Bei dem in 1 gezeigten Beispiel einer mobilen Herz-Lungen-Maschine sind die einzelnen Komponenten, die wiederverwendbar bzw. zum Teil austauschbar sind, fest in einem Gehäuse 10 aufgenommen bzw. an diesem befestigt angeordnet. Die antriebsseitige Verbindung der Pumpe 8 mit dem Sauerstoffkonzentrator 1 ist dabei nicht erkennbar.

Der hierfür verwendete Elektromotor hat eine maximale Leistungsaufnahme von ca. 500 W und treibt gemeinsam den mit einem Druckpendel arbeitenden Sauerstoffkonzentrator 1 und die Antriebswelle der Pumpe 8 an.

Die Pumpe 8 ist bei. diesem Ausführungsbeispiel vorteilhaft als Rollenpumpe ausgebildet, durch deren Pumpengehäuse ein flexibler Schlauchbereich 16 geführt ist, der bei Drehung der Rollen der Rollenpumpe 8 zusammengepreßt wird. Dadurch wird die im Schlauch enthaltene Flüssigkeit (physiologische Kochsalzlösung) oder Blut durch den arteriellen Filter 5 zur Schlinge 6 des Schlauchsets in eine Arterie des Patienten gefördert. Die Schlinge 14 des Schlauchsets führt von einer Vene des Patienten das Blut über ein venöses Reservoir in den Oxygenator 9, in dem auch die Sauerstoffanreicherung des Blutes erfolgt. Der Sauerstoff bzw. ein mit Sauerstoff angereichertes Luftgemisch gelangt dabei aus dem Sauerstoffkonzentrator 1 über nicht dargestellte Leitungen zum Oxigenator.

Des weiteren sind Anschlüsse 2 für einen Elektroenergieanschluß an ein dezentrale Elektroenergieversorgung vorhanden, wie ein Stromnetz und ein Elektroenergiespeicher 4, der in elektrisch leitender Verbindung mit dem Elektromotor für den Antrieb des Sauerstoffkonzentrators 1 und der Pumpe 8 steht.

Für einen eventuell erforderlichen stationären Einsatz ist ein Anschluß 3 für die Zufuhr von Sauerstoff aus einem zentralen Versorgungsnetz, wie es in Kliniken üblich ist, vorhanden.

An der Stirnseite befinden sich Schalter oder Regler für die Einstellung der Förderleistung und/oder der Sauerstoffkonzentration. So ist 11 beispielsweise ein Regler für den Sauerstoffkonzentrator 1, mit dem die Sauerstoffmenge und/oder die Sauerstoffkonzentration eingestellt werden kann. Mit dem Regler 12 kann die Förderleistung der Pumpe 8 stufenlos beeinflußt werden. Mit dem Schalter 13 kann das Gerät ein- und ausgeschaltet werden.

In 1 sind jedoch die Anschlüsse und die Anordnung eines zur Pumpe parallel schaltbaren künstlichen Herzventrikels und ein zusätzlicher Kohlendioxid-Anschluß nicht dargestellt. Für die Anordnung bestehen verschiedene Möglichkeiten, diese günstig in das Gehäuse zu integrieren bzw. an diesem zu befestigen.

In 1 sind aber die Halterungen 7 für eine gegebenenfalls erforderliche Befestigung einer Kohlendioxidflasche erkennbar.

In 2 ist die Anordnung einer erfindungsgemäßen mobilen Herz-Lungen-Maschine auf einer mobilen Einheit 20 dargestellt, die als ein bewegbarer Wagen ausgebildet ist.

Der Wagen verfügt über mindestens zwei Räder 22, die aus Stabilitätsgründen mit einer Vollgummibereifung versehen sein können. Günstigerweise können die Räder 22 zumindest teilweise mit einem Spritzschutz überdeckt sein, mit dem die empfindlichen Teile der Herz-Lungen-Maschine auch bei widrigen Witterungsbedingungen geschützt werden.

Die auf dem Wagen – und dort auf einer Ablage 24 – befestigte mobile Herz-Lungen-Maschine 28 und ein das Ganze umgebender und in gewissem Maße auch schützender Rahmen sind so dimensioniert, daß dieser mit einer Krankentrage über Sicherungshalterungen 27 gemeinsam verwendet werden kann.

Es besteht aber auch die Möglichkeit, Größe und Form der bestückten mobilen Einheit 20 so auszubilden, daß sie unterhalb herkömmlicher mobiler Krankentragen angeordnet und gemeinsam genutzt werden kann.

An mindestens einer Seite des Wagens 20 können ausklappbare Ständer 25 vorhanden sein, die in Richtung auf den Erdboden über die Ablage 24 hinausragen, auf der die mobile Herz-Lungen-Maschine 26 befestigt ist, und den sicheren Stand gewährleisten. Selbstverständlich können solchen Ständer 25 auch an allen vier Ecken des Wagens 20 angeordnet sein.

In der 3 ist ein Blockschaltbild der Anordnung der einzelnen Komponenten der erfindungsgemäßen mobilen Herz-Lungenmaschine dargestellt.

Über die Schlinge 14 gelangt venöses Blut über das venöse Reservoir 15, den Plattenoxigenator 9, durch die Pumpe 8 gefördert, weiter über den arteriellen Filter 5 durch die Schlinge 6 des Schlauchsets zu einer Arterie des Patienten.

Der Sauerstoffkonzentrator 1 und die Pumpe 8 werden dabei, wie schematisch dargestellt, von einem gemeinsamen Motor 29 angetrieben, der vorteilhaft auch ein künstliches Herzventrikel 30 nach getrennter Zuschaltung antreiben kann. Dabei ist der flexiblere Teil des Schlauchsets 16 durch das Gehäuse der Pumpe 8 im Einflußbereich der nichtdargestellten Rollen geführt.

Der Sauerstoffkonzentrator 1 ist über die Leitung 31 mit dem Plattenoxigenator 9 verbunden, durch die Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft zuführbar ist.

Parallel zur Pumpe 8 kann an das Schlauchset in den Blutkreislauf das künstliche Herzventrikel 30 angeschlossen werden. Dabei kann dieser Teil des Kreises über nicht dargestellte Ventile gesperrt oder geöffnet werden. Das künstliche Herzventrikel 30 wird an stelle der Pumpe 8 benutzt, wenn eine Langzeitanwendung erforderlich wird. Dabei liegen die Anschlüsse des künstlichen Herzventrikels 30 zwischen Oxigenator 9 und arteriellem Filter 5.

Claims

Mobile Notfall-Herz-Lungen-Maschine mit einem Schlauchset, die stationär und während eines Patiententransportes einsetzbar ist, bestehend aus einer Schlinge zur Zuführung zu einer Arterie, einer zweiten Schlinge zur Abführung aus einer Vene, einem Oxigenator, einer Blutpumpe und einem Sauerstoffspender, dadurch gekennzeichnet, daß die Blutpumpe (8) und der Sauerstoffkonzentrator (1) mittels eines gemeinsamen Motors (29) angetrieben werden und ein Anschluß (2) an eine dezentrale Elektroenergieversorgung und ein zweiter Anschluß (4) für einen Elektroenergiespeicher vorhanden sind, wobei die Pumpe (8) eine Rollenpumpe ist und der durch die Pumpe (8) geführte Teil (16) des Schlauchsets aus einem flexibleren Material besteht als das für die Schlingen (6, 14) verwendete Material.
Mobile Herz-Lungen-Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (8) eine kontinuierlich regelbare Pumpleistung mit einem Volumenstrom bis zu 10 l/min aufweist.
Mobile Herz-Lungen-Maschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Sauerstoffkonzentrator (1) der Sauerstoffvolumenstrom und die Sauerstoffkonzentration regelbar sind.
Mobile Herz-Lungen-Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffkonzentrator (1) auf dem Filtrationsprinzip beruht und mindestens ein Stickstoffmoleküle bindender und Sauerstoffmoleküle durchlassender Prozeßfilter vorhanden ist..
Mobile Herz-Lungen-Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flexiblere Material im Pumpenbereich PTFE ist..
Mobile Herz-Lungen-Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderliche Kraft zum Zusammendrücken des flexibleren Materials bei maximal 20 % der Kraft zum Zusammemdrücken des übrigen Schlauchsetmaterials liegt.
Mobile Herz-Lungen-Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Pumpe (8) ein künstliches Herzventrikel (30), durch das mittels eines Zweiwegeventils die Blutversorgung auf Pulsation umschaltbar ist.
Mobile Herz-Lungen-Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher mit einem Ventil verschließbarer CO₂-Anschluß vorhanden ist.
Mobile Herz-Lungen-Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf einer mobilen Einheit (20) befestigt ist, deren mindestens zwei Räder (23) einen Mindestdurchmesser von 500 mm aufweisen.
Mobile Herz-Lungen-Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente des Schlauchsets (14) oder ein Gehäuse (10) so geschaltet sind/ist, daß eine formschlüssige Verbindung herstellbar ist.
Mobile Herz-Lungen-Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Halterungen oder Sicken ausgebildet sind.
Mobile Herz-Lungen-Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Oxygenator (9) ein Plattenoxygenator ist.