DE20213693U1

DE20213693U1 - Vorrichtung zur Elimination von Luftblasen

Info

Publication number: DE20213693U1
Application number: DE20213693U
Authority: DE
Original assignee: Jostra AG
Current assignee: Maquet Cardiopulmonary GmbH
Priority date: 2002-09-05
Filing date: 2002-09-05
Publication date: 2002-11-07
Anticipated expiration: 2012-09-06

Description

G 11014 DE

JOSTRA AG

Hechinger Straße 3 8
72145 Hirrlingen

Vorrichtung zur Elimination von Luftblasen

Während chirugischer Eingriffe wird das Blut des Patienten häufig über einen extrakorporalen Kreislauf geführt. Dabei können mit dem Blut auch Knochenstücke, Gewebeteilchen, Fetttröpfchen, Blutgerinnsel und auch Luft in den extrakorporalen Kreislauf gelangen, insbesondere dann, wenn eine Blutabsaugung aus dem Operationsfeld erfolgt. Diese Fremdstoffe müssen aus dem Blut ausgefiltet werden, bevor das Blut wieder in den Körper des Patienten zurückgeführt wird. Während feste und flüssige Fremdstoffe relativ leicht durch ein Filter aus dem Blut entfernt werden können, stellt die Elimination von Luftblasen im Blut häufig ein Problem dar. Durch die im extrakorporalen Kreislauf vorhandene Blutpumpe kann es zu einer Zerkleinerung von im Blut vorhandenen Luftblasen zu Mikroblasen kommen, die unentdeckt durch manche arterielle Blutfilter in den Körper des Patienten gelangen und dort Embolien auslösen können. Es ist daher in der EP 02014146.1 eine Blasenfalle zur Anordnung vor der Blutpumpe vorgeschlagen worden. Diese führt luftfreies und lufthaltiges Blut über getrennte, parallele Wege zu einer Blutpumpe und einem Oxygenator. Über einen Blasendetektor wird lufthaltiges Blut detektiert und zu einem kleinen Blutreservoir umgeleitet, wo die Luft durch eine Vakuumabsaugung eliminiert wird. Luftfreies Blut fließt da-

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gegen durch einen absperrbaren Bypass direkt zur Pumpe und zum Oxygenator. Diese Vorrichtung hat den Vorteil, dass im Bypass ein großer Teil des Blutes mit einer weit geringeren Fremdoberfläche in Berührung kommt als in einem herkömmlichen Blutreservoir. Nachteilig ist, dass sie sehr aufwändig ist. Sie benötigt einen hochempfindlichen Luftblasendetektor, mehrere Ventile, Hydraulik, eine aufwändige Steuervorrichtung und eine Energieversorgung, die nicht ausfallen darf. Durch die Umlenkungen bedingte Stagnationen des Blutes können ebenso wie die Schlauchpressungen zu Blutschädigungen führen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Elimination von Luftblasen zu schaffen, die konstruktiv einfach und blutschonend ist und mit der eine zuverlässige Elimination von im Blut enthaltenen Luftblasen möglich ist unter Ausnutzung von Kräften wie Auftrieb und Luftdruck, die auch bei einem Energieausfall des Systems wirksam bleiben.

Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung zur Elimination von Luftblasen in extrakorporalen Flüssigkeitskreisläufen gelöst, die gekennzeichnet ist durch mindestens ein Flüssigkeitsreservoir mit einer mindestens bereichsweise weichen, folienartigen Wandung, das mindestens einen Flüssigkeitseinlauf und mindestens einen Flüssigkeitsablauf und in seinem oberen Bereich einen Vakuumanschluss aufweist, wobei der mindestens eine Flüssigkeitsablauf im unteren Bereich des Flüssigkeitreservoirs mit einer weichen, folienartigen Wandung angeordnet ist. Durch den im Flüssigkeitsreservoir herrschenden Unterdruck werden im Blut enthaltene Luftblasen nach oben gesaugt, wobei sie sich beim Aufsteigen im Blut zunehmend vergrößern. Oberhalb des Blutspiegels im Flüssigkeitsreservoir werden sie dann durch den Vakuumanschluss nach außen abgesaugt, wie in der EP 02014146.1 beschrieben. Das solchermaßen von Luftblasen befreite Blut fließt durch den Flüssigkeitsablauf im unteren

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Reservoirbereich wieder ab. Sollten im nach unten zum Blutauslass strömenden Blut dennoch Luftblasen vorhanden sein, so würde es durch die weiche, folienartige Wandung und den herrschenden Außendruck zu einem Kollabieren der Reservoirwandung kommen, sodass der Abfluss des Blutes gesperrt würde. Die noch enthaltene Luft könnte dann durch den im oberen Bereich des Reservoirs herrschenden Unterdruck nach oben abgezogen und aus dem Reservoir herausgeleitet werden. Im Gegensatz zu bekannten Blasenfallen kann das Flüssigkeitsreservoir bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kleinvolumig sein. Das Blut kommt also nur mit relativ kleinen Fremdflächen in Kontakt, sodass auch nur geringfügige durch Oberflächenkontakte bedingte Blutschädigungen zu erwarten sind.

Der mindestens eine Flüssigkeitseinlauf kann ein Steigrohr aus einem eigensteifen Material sein, das in einen ausgesteiften Bereich des Flüssigkeitsreservoirs mündet. Dadurch ist gewährleistet, dass genug Blut in das Reservoir nachströmen kann und gegebenenfalls im Blut vorhandene Luftblasen durch den herrschenden Unterdruck ungestört im Reservoir nach oben steigen können. Zur Erleichterung der Elimination der Luftblasen kann das Steigrohr sich in seinem Mündungsbereich im Durchmesser erweitern und/oder mit radialen Öffnungen versehen sein.

Vorzugsweise kann das Steigrohr aus PVC gefertigt sein. Selbstverständlich können hier jedoch auch andere Materialien eingesetzt werden.

Die Vakuumerzeugung kann durch mindestens einen Füllstandssensor im Flüssigkeitsreservoir auslösbar sein. Fällt der Flüssigkeitsspiegel im Reservoir unter einen bestimmten Schwellwert ab, so wird die Vakuumerzeugung eingeschaltet, damit im Reservoir wieder ein ausreichender Unterdruck zur Elimination von im Blut vorhandenen Luftblasen erzeugt wird.

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Das Flüssigkeitsreservoir kann vorzugsweise ein Folienbeutel sein, der in seinem mittleren und oberen Bereich mit einer Aussteifung versehen ist. Hierzu kann beispielsweise im mittleren Bereich des Flüssigkeitsreservoirs eine ringförmige Aussteifung oder ein Siebeinsatz vorgesehen sein. Bei einer solchen Ausführung der Vorrichtung ist es zweckmäßig, wenn der mindestens eine Flüssigkeitseinlauf bis oberhalb der ringförmigen Aussteifung oder des Siebeinsatzes geführt ist. Dadurch ist genügend Abstand zum Flüssigkeitsauslass vorhanden, sodass auch genügend Zeit zur Verfügung steht, im Blut vorhandene Luftblasen durch den Unterdruck abzusaugen. Ist im mittleren Bereich außerdem ein Siebeinsatz vorhanden, so stellt dieser zusätzlich noch eine Barriere für Luftblasen dar. Der Siebeinsatz hält außerdem im Blut gegebenenfalls vorhandene feste Fremdstoffe wie Knochensplitter, Gewebeteilchen und dergleichen zurück.

Zusätzlich oder auch alternativ zum Siebeinsatz kann das Flüssigkeitsreservoir in seinem mittleren und/oder unteren Bereich mit einem Filtergewebe versehen sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wirkt somit wie eine Kombination aus einer Blasenfalle und einem Blutfilter. Dabei kann das Filtergewebe vorzugsweise mit einer Beschichtung versehen sein, die vorzugsweise Heparin enthalten kann. Dadurch wird die Hämokompatibilität des Filtermaterials deutlich erhöht. Ein solches heparinbeschichtetes Filtergewebe ist beispielsweise in der EP 0 219 053 A2 offenbart. Durch die Heparinisierung wird das Rückhaltevermögen des Filtergewebes für Luftblasen vermindert. Da bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Funktionen "Luftblasenelimination" und "Fest- oder Flüssigpartikelfiltration" voneinander getrennt sind, bringt dieses durch die Heparinisierung verminderte Luftblasenrückhaltevermögen jedoch keine Nachteile.

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Um den Vakuumerzeuger vor Beschädigungen durch Blutschaum zu schützen, kann vor ihm vorteilhafterweise ein Entschäumer angeordnet sein. Als Entschäumer kommen Gewebe, Non-woven oder offenzellige Polyurethanschäume in Frage.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das Flüssigkeitsreservoir durch eine Längswand, die als Schweißnaht ausgestaltet sein kann, in zwei Teilreservoire aufgeteilt sein, wobei in jedem Teilreservoir ein Flüssigkeitszulauf und ein Flüssigkeitsablauf mündet. Im oberen Bereich der Teilreservoire können wieder Vakuumanschlüsse vorgesehen sein, wobei beide Vakuumanschlüsse zu einem gemeinsamen Vakuumerzeuger geführt sind. Mit einer einzigen Vakuumeinrichtung lässt sich somit in beiden Teilreservoiren der gewünschte Unterdruck einstellen. Dazu können in beiden Teilreservoiren separate Füllstandssensoren vorgesehen sein.

Diese Aufteilung des Flüssigkeitsreservoirs in zwei Teilreservoire ermöglicht es, eines der Teilreservoire mit venösem Blut und das andere Teilreservoir mit arteriellem Blut zu beschicken. Auf engstem Raum sind somit eine Blasenfalle für das vom Patienten kommende venöse Blut und eine Blasenfalle für das zum Patienten geleitete arterielle Blut realisierbar. Eine solche doppelte Blasenfalle bietet eine Gewährleistung dafür, dass keinerlei Luft mehr in den Körper des Patienten gelangt und dort zu Embolien führen kann.

Im Teilreservoir für das venöse Blut kann ein Filtergewebe mit einer Maschenweite von vorzugsweise 185 &mgr;&tgr;&eegr; und im Teilreservoir für das arterielle Blut ein Filtergewebe mit einer Maschenweite von vorzugsweise 40 &mgr;&pgr;&igr; angeordnet sein. Beim venösen Blut wird die Maschenweite größer gewählt, um Blutschädigungen des in großem Durchsatz durch das Filtergewebe fließenden Blutes zu vermeiden. Auf der arteriellen Seite, wo eine

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höhere Sicherheitsstufe erforderlich ist, kann die Maschenweite kleiner als im venösen Teil gewählt werden. Durch das Filtergewebe wird mit dieser Vorrichtung neben einer Blasenfalle auch ein Blutfilter für venöses und arterielles Blut realisiert .

Nachfolgend werden bevorzugte Ausgestaltungen erfindungsgemäßer Luftblasen-Eliminationsvorrichtungen anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines ersten

Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer zweiten

Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die Vorrichtung 10 zur Luftblasenelimination gemäß Fig. 1 besteht aus einem Folienbeutel 11 mit einem kollabierbaren Auslass 12. Im oberen Bereich des Beutels 11 ist eine Luftabsaugung 13 angeordnet. An diesem Anschluss 13 kann beispielsweise ein Vakuumerzeuger angeschlossen werden. Das zu behandelnde Blut gelangt durch einen Bluteinlass in Form eines Steigrohres 14 aus einem eigensteifen Material, beispielsweise aus PVC in einen oberen Bereich 11.1 des Folienbeutels 11, der durch einen Einsatz 15 ausgesteift ist, also nicht kollabieren kann. Der Einsatz 15 kann beispielsweise ein Gewebe, ein Nonwoven oder dergleichen sein. Der Einsatz 15 erfüllt dann auch die Funktion eines Entschäumers, das heißt einer Schutzvorrichtung für den an den Anschluss 13 anschließbaren Vakuumerzeuger vor dem Eindringen von Blutschaum. Das Steigrohr 14 erweitert sich nach oben hin und kann radiale Öffnungen 16

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aufweisen. Durch den im oberen Bereich 11.1 des Folienbeutels 11 herrschenden Unterdruck können sich im Steigrohr 14 aufsteigende Luftblasen im Blut ausdehnen, wodurch sie sicher nach oben abgesaugt werden können und nicht in Richtung des Blutauslasses 12 gelangen. Als weitere Sicherheitsmaßnahme ist im Bereich der Mündung des Steigrohres 14 ein Siebeinsatz 17 angeordnet, der ein Kollabieren des Weichbeutels 11 in diesem Bereich verhindert und außerdem dafür sorgt, dass oberhalb vorhandene Luftblasen nicht in den unteren Bereich gelangen können. Der Siebeinsatz 17 hält außerdem im Blut vorhandene Knochenteilchen, Gewebepartikel, Blutgerinnsel und dergleichen zurück. Der Siebeinsatz 17 kann auch heparinbeschichtet sein, sodass aufgrund der guten Hämokompatibilität seiner Oberfläche das Blut beim Durchtritt weniger geschädigt wird.

Sollte trotz der verschiedenen Sicherheitsvorrichtungen Luft in den unteren, kollabierbaren Bereich des Folienbeutels 11 gelangen, so wird der Außendruck die Beutelflächen zusammenpressen und somit den Auslass von Luft in Richtung 2 0 einer Pumpe oder eines Oxygenators bzw. in Richtung des Patienten verhindern.

Im oberen Bereich 11.1 ist außerdem ein Sensor 18 zur Messung des Flüssigkeitsspiegels 19 vorgesehen. Fällt der Flüssigkeitsspiegel 19 unter einen bestimmten Schwellwert ab, so löst der Sensor 18 das Einschalten des Vakuumerzeugers aus, um den im oberen Bereich 11.1 des Beutels 11 erforderlichen Unterdruck wieder herzustellen.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung 10 arbeitet ausgesprochen zuverlässig und stellt für das Blut eine relativ geringe Belastung dar, da der Folienbeutel kleinvolumig gewählt werden kann.

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Die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung 21 besteht ebenfalls aus einem Folienbeutel, der jedoch durch eine zentrale Schweißnaht 22 in zwei Flüssigkeitsreservoir-Hälften 23 und 23' aufgeteilt ist. In jedes Teilreservoir 23, 23' mündet wieder ein Steigrohr 24, 24' für einströmendes Blut. Jedes Teilreservoir 23, 23' weist außerdem einen Blutauslass 25, 25' auf. Die Steigrohre 24, 24' erweitern sich im oberen Bereich kelchförmig und dienen gleichzeitig als Fixierung eines Ringeinsatzes 26, 26' zur Aussteifung des oberen Bereiches der Teilreservoire 23, 23'. Jedes Teilreservoir 23, 23' ist im oberen Bereich mit einer Luftabsaugung 2 7 versehen, wobei beide Luftabsaugungen 27, 27' zu einem gemeinsamen Reservoir 28 geführt sind, an das an einem Anschluss 29 ein hier nicht näher dargestellter Vakuumerzeuger anschließbar ist. Im Reservoir 28 ist ein Entschäumer 3 0 angeordnet, der den Vakuumerzeuger vor Blutschaum schützt. Das sich im Reservoir 28 ansammelnde, vom Entschäumer 3 0 abgeschiedene Blut kann entweder aus dem System heraus oder wieder in den venösen Blutkreislauf zurückgeführt werden.

Zur Kontrolle des Flüssigkeitsspiegels in beiden Teilreservoiren 23 und 23' sind im oberen Bereich der Teilreservoire 23 und 23' Füllstandssensoren 32, 32' angeordnet.

Im in Fig. 2 gezeigten linken Teilreservoir 23 ist im unteren Bereich ein relativ grobmaschiges Filtergewebe 33 angeordnet, während im rechten Teilreservoir 23' ein relativ feinmaschiges Filtergewebe 33' vorgesehen ist. Beide Filtergewebe 33, 33' haben die Aufgabe, nach der Entfernung der Luftblasen aus dem einströmenden Blut im oberen Bereich der Teilreservoire 23 und 23' gegebenenfalls im Blut vorhandene Fremdstoffe wie Knochensplitter, Gewebeteilchen, Gerinnsel oder dergleichen auszufiltern. Der linke Folienbeutelteil kann dabei zur Behandlung von venösem Blut eingesetzt werden. Dieses ist in der Regel mit mehr und auch mit größeren Verunreinigungen durchsetzt, insbesondere wenn eine Absaugung aus dem Operationsfeld statt-

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findet. Deswegen und auch, um den Blutwiderstand nicht zu sehr zu erhöhen, ist das Gewebe 33 relativ grobmaschig gewählt. Das rechte Teilreservoir 23' kann dagegen zur Behandlung von arteriellem Blut verwendet werden. Im arteriellen Blut sind allenfalls noch kleine Luftblasen und Verunreinigungen lediglich mit kleinen Partikelgrößen vorhanden. Aus diesem Grund ist der Filtereinsatz 33' hier engmaschiger. Es kann dann sichergestellt werden, dass wirklich alle Verunreinigungen und alle Luft entfernt sind, bevor das Blut wieder zurück in den Körper des Patienten geleitet wird.

Die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung hat den Vorteil, dass sie auf engstem Raum eine Blasenfalle und ein Blutfilter sowohl auf der venösen als auf der arteriellen Seite eines extrakorporalen Kreislaufs in sich vereinigt. Dies ermöglicht kürzere Schlauchleitungsverbindungen im extrakorporalen Kreislauf. Dadurch entsteht für das Blut, für das jeder Kontakt mit einer körperfremden Oberfläche zu einer Abstoßungsreaktion und damit zu Schädigungen von Blutbestandteilen führt, eine geringere Belastung als bei bekannten extrakorporalen Kreislaufsystemen. Die Vorfiltration auf der venösen Seite reduziert für das engmaschige Filter auf der arteriellen Seite das Risiko, dass es sich rasch durch große Partikel zusetzt. In beiden Kombinationen aus Gasblasenfalle und Partikelfilter sind diese Funktionen streng getrennt.

Claims

1. Vorrichtung zur Elimination von Luftblasen in extrakorporalen Flüssigkeitskreisläufen, gekennzeichnet durch mindestens ein Flüssigkeitsreservoir (11, 23, 23') mit einer mindestens bereichsweise weichen, folienartigen Wandung, das mindestens einen Flüssigkeitseinlauf (14, 24, 24') und mindestens einen Flüssigkeitsablauf (12, 25, 25') und in seinem oberen Bereich (11.1) einen Vakuumanschluss (13, 27, 27') aufweist, wobei der mindestens eine Flüssigkeitsablauf (12, 25, 25') im unteren Bereich des Flüssigkeitreservoirs (11, 23, 23') mit einer weichen, folienartigen Wandung angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Flüssigkeitseinlauf (14, 24, 24') ein Steigrohr aus einem eigensteifen Material ist, das in einen ausgesteiften Bereich (11.1) des Flüssigkeitsreservoirs (11, 23, 23') mündet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steigrohr (14, 24, 24') sich in seinem Mündungsbereich im Durchmesser erweitert und/oder mit radialen Öffnungen (16) versehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steigrohr (14, 24, 24') aus PVC gefertigt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumerzeugung durch mindestens einen Füllstandssensor (18, 32, 32') im Flüssigkeitsreservoir (11, 23, 23') auslösbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitsreservoir (11, 23, 23') ein Folienbeutel ist, der in seinem mittleren und oberen Bereich (11.1) mit einer Aussteifung (15, 17, 26, 26') versehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitsreservoir (11) in seinem mittleren Bereich durch eine ringförmige Aussteifung (26, 26') oder einen Siebeinsatz (17) ausgesteift ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Flüssigkeitseinlauf (14, 24, 24') bis oberhalb der ringförmigen Aussteifung (26, 26') oder des Siebeinsatzes (17) geführt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitsreservoir (23, 23') im mittleren und/oder unteren Bereich mit einem Filtergewebe (33, 33') versehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtergewebe (33, 33') mit einer Beschichtung, die vorzugsweise Heparin enthält, versehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Vakuumerzeuger zum Schutz vor Blutschaum ein Entschäumer (15, 30) im Flüssigkeitsreservoir (11, 28) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitsreservoir durch eine Längswand (22) in zwei Teilreservoire (23, 23') aufgeteilt ist, wobei in jedem Teilreservoir (23, 23') ein Flüssigkeitseinlauf (24, 24') und ein Flüssigkeitsablauf (25, 25') mündet.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass im oberen Bereich der Teilreservoirs (23, 23') jeweils ein Vakuumanschluss (27, 27') vorgesehen ist, wobei beide Vakuumanschlüsse (27, 27') zu einem gemeinsamen Vakuumerzeuger geführt sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Teilreservoire (23) mit venösem Blut und eines der Teilreservoire (23') mit arteriellem Blut beschickbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in den Teilreservoiren (23, 23') Filtergewebe (33, 33') mit gleichen oder ungleichen Maschenweiten angeordnet sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Teilreservoir (23) für das venöse Blut ein Filtergewebe (33) mit einer Maschenweite von vorzugsweise 185 µm und im Teilreservoir (23') für das arterielle Blut ein Filtergewebe (33') mit einer Maschenweite von vorzugsweise 40 µm angeordnet ist.