DE2046813A1

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Info

Publication number: DE2046813A1
Application number: DE19702046813
Authority: DE
Priority date: 1969-10-06
Filing date: 1970-09-23
Publication date: 1971-04-15
Also published as: IL35386A0; CA941701A; NL7014674A; BE755423A; AT314070B; IE34562L; IL35386A; AU2072370A; US3738914A; DK129435B; DK129435C; FR2064151B1; IE34562B1; JPS4923427B1; ZA705855B; GB1314279A; FR2064151A1

Description

PATENTANWÄLTE

dr. W. Schalk · dipl.-ing. P. Wirth ■ dipl.-ing. G. Dannenberg

DR.V. SCHMIED-KOWARZIK · DR. P. WEINHOLD · DR. D. GUDEL

6 FRANKFURT AM MAIN GR. ESCHENHEIMER STRASSE 39

Gu/Ar 22. September 1970

Baxter Laboratories, Inc.

Morton Grove, Illinois 60053 /USA

Verfahren und Vorrichtung zum Durchströmen von Organen

Die Erfindung bezieht sich auf die Behandlung von Organen und insbesondere auf die klinische und labormässige Konservierung und das Durchströmen lebender Organe.

Die Konservierung lebender Organe beispielsweise zum Zwecke chirurgischer Verpflanzungen und dergleichen ist immer bedeutender geworden. Von besonderer Wichtigkeit ist dabei die Erhaltung des Organes in dem Zustand, der so nahe wie möglich an den des natürlichen, physiologischen Stadiums angenähert ist, so dass das Organ optimal konserviert wird und auch Trauma bzw. Verletzungen des Organes vermieden werden.

Bekannte Vorrichtungen zur Konservierung bzw. zum Durchströmen lebender Organe machen in erster Linie von rotierenden Pumpsystemen mit positiver Verschiebung Gebrauch. Diese Systeme werden dabei durch Elektromotore angetrieben. Dabei wird also der Vorteil verwendet, den die Elektrizität im allgemeinen gibt, jedoch arbeiten die bekannten Vorrichtungen nicht vollständig zufriedenstellend, weil die hindurchgeleitete Strömung und deren Druck nicht pulsierend ist. Das Durchströmen des Organes ist daher unphysiologisch. Der Fluss des durch-

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strömenden Mediums in das Organ ist konstant, und zwar unabhängig vom Druck. Der Druck ist daher eine Funktion des Widerstandes des Organs und das Organ kann leicht beschädigt werden, wenn es sich selbst physiologisch zusammenzieht, so dass es einem wachsenden Druck ausgesetzt wird.

Ferner ist mit der Verwendung der Elektrizität bei den bekannten Systemen die Gefahr verbunden, dass das Organ unbeabsichtigt geschockt oder dem elektrischen Strom ausgesetzt wird.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Ihr liegt die Aufgabe., zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Durchströmenlassen und zur Konservierung lebender Organe vorzuschlagen, die soweit wie möglich natürliche physiologische Zustände nachahmen. Gemäss der Erfindung wird der pulsierende Fluss des durchströmenden Mediums durch ein Organ in einer Weise aufrechterhalten, die so naturganäss wie möglich die Fluss- und Druckbedingungen natürlichen, physiologischen Blutes nachahmt. Ferner gestattet eine neue Kontroll- bzw. Steuereinrichtung eine ausgewählte Regulierung der Pulsrate und der systolischen Periode.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei ergeben sich weitere wichtige Merkmale der Erfindung aus der folgenden Beispielsbeschreibung. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 und 3 Schaltdiagramme, von denen ,Jedes eine bevorzugte Steuereinheit wiedergibt, die einen feil der Vorrichtung nach Fig. 1 bildet und

Fig. 4 ein weiteres Schaltdiagramm einer anderen, bevorzugten Steuereinheit, die ebenfalls zusammen mit dem System

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der Pig. 1 verwendet werden kann.

Das in der perspektivischen Darstellung der Fig. 1 als Ganzes mit 20 bezeichnete Konservierungssystem für Organe wird' durch eine pneumatische Quelle 22 betrieben, die vorzugsweise aus komprimiertem Sauerstoff besteht. Hierzu kann eine herkömmliche Gasquelle für Laborzwecke benutzt werden, die Drücke in der Grössenordnung von etwa 1,4 bier 1,75 Kp/cm erzeugt. Der komprimierte Sauerstoff wird durch eine Leitung 24 einer Steuereinheit 26 zugeführt. Diese Steuereinheit besitzt eine Anzahl von Einstellknöpfen 28, 34 und 36, sowie Messknöpfe 30 und 31, die eine selektive Justierung und Überwachung des über die Leitung 24 zugeführten Sauerstoffs ermöglichen. Ferner pulsiert die Steuereinheit " 3^n zugeführten Sauerstoff und gibt in pulsiert an einen Ausga.^g 32 der Einheit 26 ab. Die Einstellknöpfe 34 und 36 können flazu verwendet werden, die Pulsationsrate bzw. die Periode der Systole am Ausgang der Steuereinheit zu steuern. Ferner ist ein Ein-Ausschalter 27 sowie Meßschalter 134 und 138 vorgesehen. Diese Steuereinheit 26 wird im nachstehenden noch unter Bezugnahme auf Fig. 2 näher beschrieben.

Der pulsierte Ausgangsdruck, als eystolischer Druck bezeichnet, gelangt von der Steuereinheit 26 durch eine Leitung 38 zu einer Pumpe 40. Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieser Pumpe 40 besitzt diese eine zylindrische, flexible Pumpenblase (nicht dargestellt), die mit Silikon-Gummi versehen ist, und zwar vom tricuspidalen Typ, ferner ebenfalls nicht dargestellte Prüfventile an beiden Enden, die sicherstellen, dass das Medium nur in der erwünschten Richtung fliesst. Ein starres Pumpengehäuse 46 schliesst die Blase ein und dichtet sie an beiden Enden ab. Der pulsierende pneumatische Druck wird von der Steuereinheit 26 in den Raum zwischen der Pumpenblase und dem Inneren des Pumpengehäuses 46 weitergeleitet.

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Ein Perfusionsmedium, beispielsweise im ganzen erhaltenes Blut, das sich innerhalb der Blase der Pumpe 40 befindet, wird durch eine Leitung 42 einer simulierten Aorta 44 zugeführt, und zwar zusammen mit jedem Hochdruckimpuls, der durch die leitung 38 ankommt. Die simulierte Aorta 44 ist eine durchströmte oder Blut aufnehmende Kammer und besitzt eine rohrförmige Silikonblase (nicht dargestellt), die in einem starren Zylindergehäuse 48 eingeschlossen ist. Das Innere des Zylindergehäuses 48 steht in Verbindung mit einem konstanten, einseitig überwiegenden Druck durch eine Leitung 50, die ihrerseits mit der Steuereinheit 26 in Verbindung steht. Dieser Druck ist also eine Art von Vorspanndruck. Der Druck in der Leitung 50 weist eine vorgewählte Grosse auf, die auf das Blut in.der Aorta 44 eine Vorspannung ausübt. Dieser Vorspanndruck ist vorzugsweise wählbar im Bereich von etwa O bis 200 Millimeter Quecksilber oberhalb der Umgebung einstellbar. Der Vorspanndruck auf dem Blut dient daher als Mindestdruck oder diastolischer Druck.

Das durch die Aorta 44 mittels der Pumpe 40 gepresste Blut wird durch eine Leitung 52 einem Temperaturbad 54 zugeführt. Eine bevorzugte Ausführungsform dieses Temperaturbades besteht aus einer oder mehreren Windungen der Leitung 52, die in einem Wasserbad mit konstanter Temperatur angeordnet ist.

Das aus dem Temperaturbad 54 ausströmende Blut wird dann durch eine Öffnung 56 dem Inneren eines Organbehälters 58 zugeführt. Dieser Organbehälter ist vorzugsweise aus einem transparenten Material, beispielsweise Acrylharz, hergestellt, so dass das ■ nicht dargestellte Organ betrachtet werden kann. Der Behälter 58 ist so konstruiert, dass er einen höheren Innendruck, beispielsweise in der Grössenordnung von 3 Atmosphären (3 atü) aushalten kann. Ferner wird das Innere des Behälters 58 vorzugsweise temperaturreguliert, und zwar durch einen herkömmlichen Wärmetauscher 238 (vgl. Fig. 4). Der Behälter 58 hält

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daher ein Organ bei einer bestimmten Temperatur und einem vorgegebenen Druck.

Vorzugsweise ist eine Leitung 60 mit dem nicht dargestellten Organ verbunden, so dass ausgeschiedene Produkte der Organdurchspülung, beispielsweise Urin oder Galle (wenn das Organ eine Niere bzw. eine Leber ist) aufgenommen werden können. Diese Sekrete werden einem Sammelbehälter 62 zugeführt, durch den sie für weitere Untersuchungen zur Verfügung stehen. Diese Abscheidungen können je nach den klinischen Erfordernissen dem System als Perfusionsmedium wieder zugeführt werden. Dies hängt von den Erfordernissen des einzelnen Organs ab.

Nachdem das pulsierte Blut durch das Organ geströmt ist, wird es dann vom Organ durch eine Leitung 64- einem Oxygenator 66 zugeführt. Der Oxygenator 66 ist herkömmlicher Art. Beispielsweise wird ein Membranoxygenator verwendet. Frischer Sauerstoff wM dem Oxygenator 66 durch eine Leitung 68 von der Steuereinheit 26 zugeführt. Im Oxygenator 66 wird im Blut befindliches Kohlendioxyd durch Sauerstoff ersetzt. Dabei wird eine mit Kohlendioxyd angereicherte Flüssigkeit vom Oxygenator 66 durch eine Leitung 70 der Steuereinheit 26 zugeführt.

Das den Oxygenator 66 verlassende, mit Sauerstoff angereicherte Blut wird durch eine Leitung 72 dem simulierten Atrium 74 zugeleitet. Vorzugsweise steht ein zusätzliches Reservoir an Blut oder anderem Perfusionsmedium ebenfalls in Verbindung mit dein Atrium 74» und zwar durch eine Leitung 76. Diese Zufuhr wird in einem Reservoir 78 aufrechterhalten, so dass eine mögliche Verringerung des im System zirkulierenden Blutvolumens kompensiert wird. Eine derartige Verringerung könnte von der Abscheidung von Flüssigkeit durch die Leitung 60 in den Sammelbehälter 62 herrühren.

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Der Behälter 58 ist ferner in vertikaler Richtung an einem höheren Niveau angeordnet als der Oxygenator 66, der seinerseits sich wiederum höher befindet als das Atrium 74. Hierdurch wird erreicht, dass der Blutfluss vom Organ im Behälter 58 durch den Oxygenator 66 und zum Atrium 74 durch Schwerkraft aufrechterhalten wird.

Das Atrium 74 ist eine flexible ^ufnahmekaumer aus Silikongummi, die das Blut oder anderes Perfusionsmediiun aus dem Oxygenator 66 und dem Reservoir 78 aufnimmt. Das Atrium 74 trägt einen beträchtlichen Blutstrom und stellt daher einen ununterbrochenen venösen Zustrom des Blutes zur Pumpe 40 dar. Es liefert ebenfalls einen verhältnismässig gleichförmigen Druckkopf zum passiven Füllen der Pumpe 40. Das Atrium 74 arbeitet daher mit der Pumpe 40 zusammen und erzeugt sehr naturgetreue physiologische Bedingungen.

Zusammengefasst kann gesagt werden, dass zum Konservieren eines Organs im Behälter 58 das System mit einem Perfusionsmedium, wie natürlichem Blut, angefüllt und von Luft odärvanderen Gasbeimengungen im Kreislauf gereinigt wird, Pneumatischer Druck, beispielsweise durch komprimierten Sauerstoff, wird durch die Steuereinheit 26 pulsiert, die bzw. der die Pumpe 40 betätigt. Dadurch wird das Blut in die Aorta 44 und anschliessend durch das Temperatürbad 54 für die Temperaturkonirolle in das nicht dargestellte Organ geleitet. Ein vorspannender Druck auf der Aorta 44» der durch die Steuereinheit 26 reguliert wird, stellt einen diastolischen Mindestdruck im System sicher.

Jeder Abfall oder dergleichen, der von dem Organ im Behälter während der Perfusion und Konservierung erzeugt wird, wird durch Sekretleitungen der Leitung 60 zugefünrt, die diese Produkte einem Sammler 62 zuführen. Die Sekretion kann an-

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schliessend leicht getestet werden. Auch kann sie dem System als Perfusionsmedium wieder zugeführt werden. Ein Reservoir .78 für Perfüsionsmedium reguliert und hält ein festes Blutvolumen innerhalb des Systems aufrecht und kompensiert daher das durch die Leitung 60 als Sekret abgezogene Medium.

Ein Druckkopf wird am Oxygenator 66 und dem Atrium 74 dadurch entwickelt» dass der Organbehälter 58 sich höer befindet als der Oxygenator 66, der seinerseits höher aufgehängt ist als das Atrium 74. Der sich entwickelnde Druckkopf reicht aus, das Blut durch den Oxygenator 66 zu treiben. Die Steuereinheit 26 wird von Hand so eingestellt, dass die Umwandlungsrate des Sauerstoffs derart reguliert bzw. gesteuert wird, wie es das betreffende Organ verlangt.

Das in das Atrium 74 eintretende Blut wird der Pumpe 40 kontinuierlich und ununterbrochen zugeführt, so dass die Pumpe wirksam mit Blut gefüllt werden kann, wenn die pneumatische Leitung 38 dem Umgebungsdruck ausgesetzt ist, wie es zwischen aufeinander folgenden systolischen Druckimpulsen der Fall ist· Ist die pneumatische Leitung 38 mit dem Umgebungsdruck verbunden, so öffnet der Druckkopf im Atrium 74 das nicht dargestellte obere Pumpenventil, so dass die Pumpe wieder aufgefüllt werden kann» worauf ein weiterer Pumpenzyklus beginnen kann.

Gemäss Fig. 2 besitzt die Steuereinheit 26 eine Druckquelle 22, die, wie im vorstehenden dargelegt wurd, komprimierten Sauerstoff enthalten kann. Es wird bevorzugt, dass der Druck von der Quelle 22 am Eingang der Steuereinheit 26 bei etwa 1,4 atü liegt. Dieser Druck wird durch eine Leitung 90 einem Oszillatorkreis 92 weitergeleitet. Der Oszillatorkreis 92 besitzt ein ODER/OBER-NICHT-Gatter 94. Eine Seite dieses Gatters steht mit Leitungen 90 in Verbindung. Die andere Seite dieses Gatters 94 steht über eine Leitung 96 mit einem pneumatischen Konden-

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sator 98 in Verbindung. Ein Nadelventil 100 steuert den Fluss des Mediums vom Kondensator 98 zu einem Festwiderstand 102 und ebenfalls zu einem ODER/ODER-NICHT-Gatter 104.

Der dem Gatter 94 zugeführte regulierte Druck passiert frei durch das Gatter, bis sich im Kondensator 98 ein hinreichender Steuerdruck aufbaut, der das Gatter 94 ausschaltet. Ist das Gatter 94 ausgeschaltet, so entlädt der Kondensator 98 durch das Nadelventil 100 und entlüftet durch den Widerstand 102. Erreicht der Druck im pneumatischen Kondensator 98 ein vorbestimmtes Mindestniveau, so schaltet das Gatter 94 wieder ein und leitet den Druck von 1,4 atü durch die Leitung 106 zum Gatter 104. Diener Druck von 1,4 atü wird also alternativ dem Gatter 104 zugeführt und durch den Widerstand 102 nach aussen gegeben. Die Rate des Alternierens wird Pulsrate genannt. Diese wird durch die Einstellung des Nadelventils 100 bestimmt. Dieses Nadelventil steuert die Rate des Ladens und Entladens des Kondensators 98. Das Nadelventil 100 kann durch den Einstellknopf 34 (Fig. 1) von Hand eingestellt werden.

Ein Druckregulierer 108 reduziert den Eingangsdruck von 1,4 atü auf 0,7 atü. Anschliessend leitet er den reduzierten Druck durch eine Leitung 110 dem Gatter 104 zu. Ein Hochdruckimpuls in der Leitung 106 schaltet das Gatter 104 ein, so dass der Druck von 0,7 atü durch die Leitung 110 und eine Leitung 112 als Impuls einem Schaltventil Oder Flüssigkeitsventil 116 zugeleitet wird.

Dieses Flüssigkeitsventil 116 spricht auf den Druckimpuls vom Gatter 104 durch Öffnung der Verbindung zwischen der Leitung 118 und dem Ausgang 32 der Steuereinheit 26 an (vgl. auch Fig. 1). Die Leitung 118 leitet den Druck von der Quelle 22 weiter, wobei in Regulator 120 in die Leitungen geschaltet ist, der eine wahlweise Regulierung des der Pumpe 40 (Fig. 1) weitergeleiteten Druckes ermöglicht.

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Wird das Gatter 104 ausgeschaltet, d.h.. falls der Oszillator 92 durch den Festwiderstand 102 entlüftet, so wird das Ventil 116 betätigt und lüftet den wachsenden, in der Pumpe 40 entwickelten Druck. Das Flüssigkeitsventil 116 wird in die Lüftungsposition vorgespannt, und zwar durch den in der Leitung 122 bestehenden Flüssigkeitsdruck. Ein Druckregulierer 124 befindet sich in der Leitung 122 und/steuert den Betrag des der rechten Seite des Flüssigkeitsventils 116 zugeführten Druckes. Eine Einstellung am Regulator 120 bestimmt also den Druck, der notwendig ist, um das Ventil 116 von der äussersten linken Lage in die äusserste rechte Lage zu bewegen, wodurch der antreibende Flüssigkeitsdruck dem Auslass 32 zugeleitet wird. Die Zeitperiode, während derer die antreibende Flüssigkeit durch den Ausgang 32 verbunden wird, wächst dadurch, dass die Druckeinstellung am Regulator 124 ansteigt. Der Regulator 124 bestimmt also die Periode bzw. Dauer des systolischen Druckes.

Ein pneumatischer Kondensator 126 befindet sich zwischen dem Regulator 124 und der Druckquelle 22 und dämpft kleinere Druekschwankungen, die in der Leitung durch den Oszillator 92 hervorgerufen werden.

Der Flüssigkeitsdruck von der Quelle 22 wird durch eine Leitung 128 der Aorta 44 (Fig. 1) wie im vorstehenden beschrieben zugeführt. Ein Regulator 130 befindet sich in der Leitung 128. Er wird vom Knopf 28 (Fig. 1) eingestellt. Er bestimmt den vorspannenden Flüssigkeitsdruck in der Leitung 128 zu einem vorbestimmten diastolischen Mindestdruck.

Der Messknopf 30 ist mit einem Schalter 134 (vgl. auch Fig. 1) verbunden, der sich in der Leitung 136 befindet. Steht der Schalter 134 in einer Lage, so wird der,antreibende Druck für die Pumpe 40 im Anzeige- bzw. Messgerät 30 registriert. Befindet sich der Schalter in der anderen Position, so wird der

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Vorspanndruck für die Aorta 44 am Gerät 30 angezeigt. Das andere Gerät 31 ist mit einem Schalter 138 verbunden, der sich in der leitung 140 befindet. In einer Lage dieses Schalters 138 registriert das Gerät 31 den Zuführungsdruek von der Druckquelle 22 und in der anderen Lage den Druck an der rechten Seite des Flüssigkeitsventils 116.

Die in Fig. 3 dargestellte Steuereinheit, die als Ganzes die Ziffer 144 trägt, stimmt in vieler Beziehung mit der Steuereinheit 26 überein. Dabei besitzen einander entsprechende:-Teile gleiche Bezugaziffern. Die Steuereinheit 144 weist ein Untersystem zur Kontrolle des Flüssigkeitsventils auf, das als Ganzes mit 149 bezeichnet ist. Es schliesst ein Flüssigkeitsventil 146 ein, welches durch eine Feder 148 in die Entlüftungslage vorgespannt wird. Falls also kein systolischer Hochdruckimpuls an der linken Seite des Flüssigkeitsventils 146 anliegt, wird die Pumpe 40 durch das Ventil 146 entlüftet. Die vorspannende Feder macht eine regulierte Flüssigkeitsdruckquelle, die das Flüssigkeitsventil entlüften soll, überflüssig (beispielsweise um den systolischen Ausgang zu beenden).

Die Periode des systolischen Ausgangs wird durch die ODER/ODER-NIGHT-Gatter 150 und 152 kontrolliert. Im folgenden wird das Nadelventil 154 beschrieben. Die pulsierenden Signale des Oszillators 92 schalten das Gatter 150 ein, wodurch die Flüssigkeit in der Leitung 156 durch das Gatter 150 und durch einen Widerstand 158 zum Eingang 160 des Gatters 152 geleitet wird. Die Flüssigkeit in der Leitung 156 wird von einem pneumatischen Kondensator 162 kommuniziert, der seinerseits mit einer Eingangsleitung 164 in Verbindung steht. Der Kondensator 162 führt dem Oszillatorkreis 92 einen konstanteren Druck zu. Die Eingangsleitung 164 steht mit der Flüssigkeitsquelle 22 in Verbindung, wenn sich der Schalter 166 in der dargestellten Einschaltstellung befindet. Der Schalter 166 gestattet eine Regulierung

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des Zufuhrdrucks, "bevor die Steuereinheit 144 sich, in der Einschaltlage befindet. Die Druckregulierung wird durch einen !Regulator 168 ermöglicht "bzw. erleichtert. Die von der Flüssigkeitszelle kommende Flüssigkeit wird anfänglich durch ein Filter 170 filtriert. Befindet sich der Schalter 166 in der dargestellten geschlossenen Lage, so wird der regulierte Flüssigkeitsdruck durch die Leitung 164 dem Kondensator 162 zugeführt und steht dann am Gatter 150 an.

Befindet sich dieses Gatter 150 in der Einschaltlage, so erscheint, wie es im vorstehenden beschrieben wurd^ am Gatter 152 ein Druckimpuls, der das Gatter 152 in die Einschaltlage bringt. Das Gatter 150 isoliert also das Untersystem 149 zur Kontrolle der Systole vom Oszillatorkreis 92.

Befindet sieh das Gatter 152 in der Einschaltlage, so wird die Flüssigkeit in der Leitung 156 durch eine Leitung 172 mit der linken Seite des Flüssigkeitsventils 146 verbunden, wodurch der Flüssigkeitsdruck in der Leitung 118 über das Ventil mit der Pumpe am Ausgang 32 (vgl. Fig. 1) verbunden wird. Vorzugsweise wird der benötigte Druck, der das Gatter 152 in die Einschaltlage bringt, durch das Nadelventil 154 überwacht. Das Nadelventil 154 wird also justiert und regelt die Periode des systolischen Ausganges des Flüssigkeitsventils 146. Wird das Gatter 152 wiederum in die abschaltende Lage geschaltet, so bringt die Feder 148 das Flüssigkeitsventil 146 in die Entlüftungsposition, wobei die Flüssigkeit in der linken Seite des Ventils 146 durch einen Widerstand bzw. eine Drossel 174 entlüftet wird.

Bei der Steuereinheit 144 ist die Messeinrichtung 31 und der Schalter 138 so verbunden, dass in einer Lage dieEinrichtung 31 den Druck überwacht, wie er vor dem Schalten des Schalters 166 in die eingeschaltete Lage reguliert wird. In der anderen

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Lage überwacht er den dem Oszillatorkreis zugeführten Druck. Die Steuereinheit 144 besitzt den Vorteil, dass die Schaltbewegung des Flüssigkeitsventils 146 eindeutiger kontrolliert werden kann.

Die in Fig. 4 dargestellte Steuereinheit ist im ganzen mit der Ziffer 180 bezeichnet. Sie arbeitet ähnlich wie die Einheiten 26 und 144, die im vorstehenden beschrieben wurde. Dabei besitzen einander entsprechende Teile dieselben Bezugsziffern. Die Steuereinheit 180 unterscheidet sich dadurch, dass ein paralleler Kreis vorgesehen ist, der zwei Flüssigkeitspumpen bzw. fluide Pumpen gleichzeitig steuert. Ferner ist die Einheit 180 so konstruiert, dass sie unter Überdruck arbeiten kann.

Die meisten Komponenten der Steuereinheit 180 befinden sich innerhalb einer Überdruckkammer 182, die beispielsweise aus Acrylharz besteht. Sie ist so konstruiert, dass in ihr ein Überdruck aufrechterhalten werden kann. Die Kammer 182 enthält ebenfalls den Organbehälter 58. Dieser ist in Fig. 4 nicht dargestellt.

Die Einheit 180 umfasst einen Oszillatorkreis 184, der im wesentlichen ähnlich dem Oszillatorkreis 92 aufgebaut ist. Der Kreis 184 umfasst ein Gatter 94, einen Fluidkondensator 98 und ein Nadelventil 100. (Im vorstehenden wie im folgenden werden die Ausdrücke "Fluid" und "Flüssigkeit" synonym gebraucht, falls nichts Gegenteiliges erwähnt wird.) Die Steuereinheit 180 unterscheidet sich von der Steuereinheit 92 dadurch, dass eine Drossel 186 zwischen der Leitung 106 und einer Drossel 102 vorgesehen ist. Die Drossel 186 verringert das Volumen des pneumatischen Mediums, das von der Einheit 180 benötigt wird. Dadurch kann der Kondensator 98 sehr klein ausfallen. Die Arbeitsweise des Oszillators 184 ist im wesentlichen der des Oszillators 92, welcher im vorstehenden beschrieben wurde, gleich.

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Der Ausgang des Oszillators 184 zur Leitung 106 wird gleichzeitig beiden von zwei Kontroll-Untersystemen 149 für Flüssigkeitsventile zugeführt, die im wesentlichen mit dem früher be- · schriebenen Untersystem 149 identisch sein können, welches in Fig. 3 beschrieben wurde. Die Untersysteme 149 sind einander parallel geschaltet und über eine Leitung 192 miteinander verbunden. Diese Leitung 192 gleicht den Flüssigkeitsdruck zwischen den Gattern 150 und auch zur Leitung 194 aus, die die Flüssigkeit bzw. das Fluid mit der Leitung 156 gleichzeitig den Gattern 152 zuführt. Jedes der Fluidventile 146 ist mit einer getrennten Pumpe 196 und 198 verbunden.

Fluid aus der Quelle 22 (vgl. Fig. 4) wird durch das Filter 170 dem Regulator 168 wie vorstehend beschrieben zugeführt (Fig. 3)· Das Syatem wird betätigt, wenn der Schalter 166 aus der ausgeschalteten Lage, die in Fig. 4 dargestellt ist, in die Einschal tlage gebracht wird, die der dargestellten Lage entgegengesetzt ist. In dieser Einschaltlage wird der Oszillator 184 betätigt bzw. unter Leistung gesetzt und ein pulsierendes Signal wird durch die Unterkreise 149 erzeugt, wodurch die Pumpen 196 und 198 angetrieben werden. Der Eingangsdruck durch den Regulator 168 wird ebenfalls durch die Leitung 200 dem Schalter 202 zugeführt, so dass das Gerät 204 den durch die Leitung 206 dem Oxygenator 66 zugeführten Druck misst. Eine Drossel 208 dämpft Druckschwankungen in der Leitung, die zum Tor 204 führt, wodurch dieses vor einer Beschädigung durch Schockwellen geschützt wird.

Der Druck von der Quelle 22 wird ebenfalls Regulatoren 210 und 212 zugeführt, die den Pumpendruck für die Pumpen 198 bzw. 196 steuern. Ein Schalter 214 ist vorgesehen, der selektiv die Pumpe 198 ein- bzw. ausschaltet, so dass, falls es erwünscht wird, auch eine einzelne Pumpe betrieben werden kann. In einer Position des Schalters 216 kann der für die Pumpe 196 zur Yer-

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fügung stehende Druck auch im Gerät 218 gemessen werden. In der anderen Lage kann der Druck in der Pumpe 198 mit dem Gerät 218 überwacht werden.

Das Messgerät 218 ist mit dem Schalter 220 verbunden, der in
der dargestellten Lage den Druck an der von den Pumpen 198 und 196 ausgewählten Pumpe überwacht. In der anderen Lage wird der der Aorta zugeführte Druck kontrolliert. Ein Regulator 222
steuert den dem Oxygenator 66 zugeführten Druck und ein Durchflussmesser 224 überwacht und steuert die Plussrate zum Oxygenator. Dioden 226 und 228 verhindern die Anwendung eines negativen Druckes am Tor 218, so dass dieses nicht beschädigt werden kann.

Ein Regulator 230 stellt den Druck in der Überdruckkaamer 182
ein und steuert ihn. Ein Überströmventil 232 wirkt als Sicherheitsventil und verhindert die Entwicklung eines Überdrucks in der Kammer 182.

Der Druck in der Kammer 182 wird durch ein Messgerät 234 überwacht, welches von Druckschwankungen durch eine Drossel 236
geschützt ist.

Die Überdruckkammer 182 kann einen Wärmetauscher 238 besitzen, falls dies gewünscht wird. Dadurch wird eine konstante, vorbestimate Temperatur innerhalb der Kammer 182 und/oder des Perfusionsmediums aufrechterhalten.

Die Arbeitsweise der Steuereinheit 180 ist im wesentlichen der der Einheit 144 (Pig. 3) gleich. Die Einheit 180 treibt jedoch gleichzeitig zwei Pumpen, die mit den gleichen oder verschiedenen Organen verbunden sein können. Dieses Syatem gestattet die Konservierung eines Organ», wobei die natürlichen physiologischen Bedingungen sowie die sonatigen Umweltbedingungen sehr nahe
erreicht werden. Dabei besteht eine groese Anzahl von Kontrollmöglichkeiten, so dass eine optimale Kon»ervi ertrag erreicht wird.

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Claims

22. September 1970 ig* Baxter Laboratories, Inc. Gu/Ar

Patentansprüche

1.) Vorrichtung zum Durchströmen von Organen mit einem Aufnahmebehälter für ein Organ, einer Abgabeeinrichtung für ein dieses durchströmendes Medium, einer Anordnung zur Erzeugung eines pulsierenden Drucks im Medium und einer Einrichtung zum Oxygenieren des vom Organ abgezogenen Mediums, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (44) zur Erzeugung eines einseitig überwiegenden Mindestdrucks zwischen den Druckimpulsen auf das durch das Organ strömende Medium sowie eine Steueranordnung (26) zur Bestimmung der Ausgangsleistung einer Pumpe vorgesehen ist, wobei die Steueranordnung auch die Periode der Hochdruckimpulse bestimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmebehälter (58) sich innerhalb einer Kammeranordnung befindet, die eine bestimmte Temperatur und Druck aufrechterhält und das Durchströmen unter Überdruck erleichtert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgabeeinrichtung eine Einrichtung (54) zur .Regulierung der Temperatur des Mediums vor dessen Zufuhr zum Organ aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Oxygenieren (66) niedriger als der Aufnahmebehälter (58, 54) angeordnet ist.

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-2.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Einrichtung zum Oxygenieren (66) und der Abgabeeinrichtung zusätzlich ein Atrium vorgesehen ist, das ein Reservoir aufweist, das das Medium der Abgabeeinrichtung . kontinuierlich aber nicht notwendigerweise konstant zuführt^

6. Vorrichtung nach -"-nspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Abgabeeinrichtung und dem Organ zusätzlich eine (künstliche) Aorta (44) vorgesehen ist, die eine variable Aufnahmekapazität für das Medium sowie eine Druckeinrichtung besitzt, die auf die Aorta einen einseitig überwiegenden Druck ausübt und dadurch auf das Medium einen diastolischen Mindestdruek ausübt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Sammeleinrichtung (62) vorgesehen ist, die mit dem Aufnahmebehälter verbunden ist.

8. Vorrichtung zur Erzeugung eines pulsierenden Stromes eines Perfusionsmediums zu einem lebenden Organ unter Nachahmung einea natürlichen, physiologischen Flusses und Drucks zur Konservierung des Organs, gekennzeichnet durch

a) eine von Hand betätigbare Kontrollvorrichtung (26), die Temperatur und Druck des dem Organ zugeführten Mediums einstellt und ändert,

b) eine Pumpeinrichtung (40), die Perfusionsmedium pulsierend durch das Organ zirkulieren lässt,

c) eine Regulierung (26) für die Pulsrate und die systolische Periode eines jeden von der Pumpeneinrichtung (40) entwickelten Impulses,

d) eine simulierte Aorta (44), die das von der Pumpeneinriehtung (40) abgegebene Perfusionsmedium aufnimmt,

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e) einen Oxygenator (66), der das Perfusionsmedium vom Organ aufnimmt, und der eine Einrichtung zum Entfernen überschüssigen Kohlendioxyds vom Perfusionsmedium und zur Ersetzung durch Sauerstoff aufweist,

f) einen Organbehälter (58), der das Organ unter vorbestimmter Temperatur unter Druck aufnimmt und eine Betrachtung des Organs gestattet, sowie eine Einrichtung aufweist, durch die eine Perfusion des Organs unter Überdruck möglich ist,

g) einen Wärmetauscher (54), der die Temperatur des Perfusionsmediums, das von der Aorta dem innerhalb des Behälters befindlichen Organ zugeführt wird, reguliert,

h) eine Sammeleinrichtung (62) für Sekrete und eine Verbindung dieser Sammeleinrichtung mit dem Organ, so dass die Sekrete des Organs durch die Sammeleinrichtung gesammelt werden,

i) ein Reservoir (78) für Perfusionsmedium, das mit einem ein Medium aufnehmenden Atrium in Verbindung steht, welches mit der Pumpeneinrichtung (26) verbunden ist, wobei das Reservoir (78) ein vorbestimmtes Volumen des Perfusionsmediums reguliert und aufrechterhält, und

j) eine Quelle (22) für das Medium mit einer Stromquelle zur Steuereinrichtung und einer Säuerstoffquelle für den Oxygenator (66).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie kompakt und tragbar ausgerüstet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie bei der Verwendung von vollständigem Blut als Perfusionsmedium atraumatisch ist.

11. Steuereinrichtung für den Druck eines fluiden Mediums, insbesondere nach einem der Ansprüche 1-10, gekennzeichnet durch eine Quelle (22) für fluiden Druck, eine Oszillator-

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einrichtung (92), die in fluider Verbindung mit dem fluiden Druck steht, und die an ihrem Ausgang einen pulsierenden fluiden Druck erzeugt, und durch eine auf diesen pulsieren«* den, fluiden Druck ansprechende Einrichtung, die wahlweise das antreibende Fluid mit dem Ausgang der Steuereinrichtung für die Dauer jedes Impulses verbindet.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle (22) für fluiden Druck zusätzlich eine Filtereinrichtung aufweist.

13. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Oszillator (92) einen Druckverstärker aufweist, der abwechselnd ein- und ausgeschaltet ist, sowie einen fluiden Akkumulator, der seine Kapazität zyklisch füllt, wenn der Verstärker eingeschaltet ist, und der bei Erreichen seiner Kapazität den Druckverstärker ausschaltet, Ms der Druck im Akkumulator ein vorbestimmtes niedriges tfiveau erreicht, worauf der Druckverstärker wiederum eingeschaltet wird und ein weiterer Zyklus beginnt.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ventileinrichtung zusätzlich vorgesehen ist, die die Füllrate des Akkumulators steuert und die Oszillationsfrequenz bestimmt.

15· Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ansprecheinrichtung ein ODER/ODER-IICHT-Gatter umfasst, das die Ausgangsimpulse des Oszillators empfängt und einen Hochdruckimpuls vom Oszillator (92) isoliert, sowie eine Ventileinrichtung für das Fluid, die auf den Ausgang des ODER/ODER-NICHT-Gatters anspricht und das Antreibende Fluid mit dem Ausgang der Steuereinrichtung verbindet·

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16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine variable Justierung vorgesehen ist, die die Zeitperiode reguliert, während derer die fluide Ventileinrichtung das antreibende Fluid mit dem Ausgang der Steuereinrichtung verbindet.

17. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass ,das KLuidventil durch 'eine äussere Kraft aus der Lage vorgespannt ist, in der die Verbindung hergestellt wird.

18. Verfahren zum künstlichen Konservieren lebender Organe, dadurch gekennzeichnet, dass das Organ in einen Behälter (58) gelegt wird, dass ein Perfusionsmedium pulsierend in das Organ gepumpt wird, wobei jeder Puls eine vorbestimmte Länge "besitzt, die durch ein Steuersystem für das Medium bestimmt wird, wobei das Perfusionsmedium gleichförmig vom Organ abgezogen wird, dass das abgezogene Peffusionsmedium in einem Oxygenator mit Sauerstoff angereichert wird, und dass die Temperatur und die Pulsationsrate des dem Organ zugeführten Perfusionsmediums gesteuert bzw. kontrolliert wird.

19. Verfahren nach -Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein konstanter, vorspannender Druck auf das gepumpte Perfusionsmedium ausgeübt wird, so dass ein positiver Mindestdruck zwischen den Hochdruckimpulsen besteht.

20. Verfstiren zum Steuern des Ausgangs eines Mediums, insbesondere nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flüssigkeitsdruck einem Oszillator zugeführt wird, dass der Flüssigkeitsdruck pulsiert wird, dass die vom Pulsieren resultierenden Impulse isoliert werden, und dass^ein Flüssigkeitsventil mit jedem Impuls

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betätigt wird, das das Anstehen des Mediums am Ausgang steuert.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass beim Pulsieren ein Akkumulator für das Medium abwechselnd gefüllt und entladen wird, und zwar in Verbindung mit einem Druckverstärker und einem Entladeregler, und dass die Rate des Ladens und Entladens des Akkumulators reguliert wird, wodurch die Pulsationsrate bestimmt wird.

22. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass beim Betätigen des Ventils dieses vorgespannt wird, so dass am Ausgang kein Medium ansteht, bis ein hoher, entgegengesetzt wirkender Impuls vom fluiden Ventil empfangen wird.

Der Patentanwalt:

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