DE2217787A1

DE2217787A1 - Peristaltik-schlauchpumpe vorzugsweise fuer blutkreislaeufe

Info

Publication number: DE2217787A1
Application number: DE19722217787
Authority: DE
Inventors: Siegfried Klusch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-04-13
Filing date: 1972-04-13
Publication date: 1973-10-25

Description

Peristaltik-Schlauchpumpe vorzugsweise für Blutkreisläufe.
Die Erfindung betrifft eine Peristaltik-Schlauchpumpe vorzugsweise für Blutkreisläufe.
Derartige Blutpumpen werden in extracorporalen Blutkreisläufen eingesetzt Dazu gehören Kreisläufe der Hämodialyse, der Strahlenbehandlung des Blutes und die Herz-Lungen-Maschine. In Notfällen kann auch an einen zeitweiligen Ersatz des ganzen Herzens oder oiner Herzkammer gedacht werden.
Bei den bisher bekannten Blutpumpen wird ein dickwandiger Peristaltikschlauch aittels zwei oder mehrerer Druckrollen an ein kreisförmiges Schlauchbett gepresst, und durch die kreisende Bewegung der Druckrollen gemolkn.
Wegen der sehr unterschiedlichen Flächenpressung im Bereich der Dichtstellen, verursacht durch die unterschiedliche Materialhaufung und der unterschiedlich gekrümmten Auflageflächen, werden die Erytrozytenmembranen verletzt. Dieser Vorgang wird als mechanische Hämolyse bezeichnet.
Je größer der Querschnitt des Peristaltikschlauches'desto dicker muß die Wandstärke sein, damit durch die Rückstellkraft des Schlauches die Saugarbeit der p Pulpe geleistet werden kann. Damit steigen aber auch die Probleme der uneinheitlichen Materialhäufung in der Dichtzone und die Schließkraft muß erhöht werden. Bei Herzoperationen, die sich oft über 4 Stunden hinaus erstrecken'sinken aber infolge der Hämolyse die Überlebenschancen.Da über die Entstehung der Hämolyse und der Schädigung auch der anderen Blutteilchen im Bereich der Blutpumpen zu wenig bekannt was, hat sich der Erfinder nachstehend heschriebener Blutpumpen, mit der Urforschung der Ursachen für die Entstehung der Hämolyse in Blutpumpen und deren Saugleitungen eingehend befasst. In einer gleichzeitig abgegebenen Patentanmeldung über Peristaltikschläuche sind diese Erkenntnisse festgehalten worden.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die Hämolyse-Rate der Blutpumpen entscheidend zu senen, und damit möglicherweise auch einen Weg zu einem künstlichen Herzen zu zeigen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Peristaltik-Schläuche und das die Peristaltik bewirkende Drucksystem sowie die Schlauchbetten in einer luftdichten Kammer mit einen einregelbaren konstanten Unterdruck zusammenwirken, dergestalt, daß auch ein großkalibriger dünnwandiger Peristaltikschlauch mit geringen Formrückstellkräften vermittels konstantem Unterdruck erweitert wird,und so die erforderliche Saugarbeit leisten kann, während die Druckarbeit mit Hilfe elastisch wirkender motorisch bewegter und abwälzender Drucksysteme wie Druckrollen, Wälzkörper, umschlingende Bänder oder Ringe in peristaltischer Art erzielt wird, und die Leistung der Blutpumpe sowohl von der Geschwindigkeit des peristaltischen Systems, als auch vom einstellbaren Unterdruck her geregelt werden kann, wobei dieser eingestellte Unterdruck auch gleichzeitig den Unterdruck in der Saugleitung begrenzen kann.
Der Dichtdruck kann sowohl über Federn, als auch über eine Druckdose, die mit dem atmosphärischen Dreck über eine Hohlwelle in Verbindung STENT, oder elastisch gelagerten Druckrollen sowie elastischen Ringen auf ein unschädliches MaB begrenat werden. Aber auch durch die Verwendung von Peristaltik-Schläuchen mit Dichtlippen bei sonst starren Drucksystem, ist der Dichtdruck auf ein Minimum begrenzt.
Die Enden der herausgeftihrten Peristaltik-Schläuche, werden mittels Dichtringen, und Verschraubungen abgedichtet. Bei Ausführungen, bei denen der Antrieb außerhalb der Kammer liegt, wird die Antriebswelle mittels stiel Gleitdichtung abgedichtet. Bei einer Verwendung als ktlnstliches Herz, liegt der Antrieb, der aus einem Elektronikmotor mit Planetengetrieben besteht, im Mittelpunkt der Blutpumpe, kann aber auch über magnetische Kupplung von augen her wirksam werden.
AusfUhrungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen teilweise schematisch dargestellt und werden im folgenden naher beschrieben.
Es zeigen Fig.l eine Ausführungsform einer Blutpumpe mit dflhnwandigem innen glatten Peristaltikschlauch, der in einer kreisrunden Kammer 4 luftdicht eingesetzt ist, in der auch die beiden peristaltischen Drucksystemem 2, kreisend angeordnet sind. Ein dichtender abnehmbarer und durchsichtiger Deckel 33 erlaubt das Auswechseln des sterilisierten Elamal-Perlstaltik-Schlauches. Die Druckrollen 5 der Drucksysteme 2 sind von einem endlosen Band 6 umschlungen und ergeben eine breit angelegte Dichtsono, die durch den gewählten Anstellwinkel einen sehr geringen Fahrwiderstand erbringen. Der Antrieb erfolgt hier von außen über eine Welle mit Bohrung 14,und die Gleitdichtung 15 hilft einen mit gseigneten Mitteln erzeugten Unterdruck in der Kammer 4 aufrecht su erhalten.Durch diesen Unterdruck weitet sich der dünnwandige, nicht formstabile Peristaltikschlauch auf und erbringt die Saugwirkung der Pumpe, während die Druckwirkung durch das kreisende peristaltische System erzeugt wird, Der Dichtdruck kann mit den Federn 7,oder mittels der über die Hohlwelle 14 mit den atmosphärischen Luftdruck in Verbindung stehenden Druckdose 8 geregelt werden. Das Problem der AbdiChtung an der Einführung der Peristaltikschläuchell in die Kammer 4 wird mit Hilfe des Reduzierstückes 13, eines 0-Ringe und einer Verschraubung 18 gelöst.
Damit der Peristaltikschlauch 1 seine Lage zum Schlauchbett 3 einhält, ist ein Wulst 10 und eine entsprechende Nut im Schlauchbett 3 vorgesehen.
Fig.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer zwei-bahnigen Blutpumpe mit Antriebs-Getriebemotor 21 innerhalb der Kammer 4.
Die Peristaltikschläuche 1 besitzen Dichtlippen 20, die breitflächig aufeinander passende Dichtstellen ergeben.Diese Peristaltikschläuche sind in einer getrennten Patentanmeldung beschrieben. Die Enden der Peristaltikschläuche sind mit Nähwülsten ausgestattet. Die Abdichtung zur Kammer 4 geschiebt über Ringwülste 17 und mittels Verschraubungen 18 Der erforderliche Dichtdruck kann hier durch die elastischen Dichtlippen 20 noch weiter verringert werden,sodaß die erforderlich Antriebsleistung herabgesetzt werden kann. Die Druckrollen 5 sind wie in Fig.1 von einem endlosen Band umschlungen. Diese Ausführung soll den Anforderungen an ein künstliches Herz näher kommen.
Fig.3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer weiteren zwei-bahnigen Blutpumpe mit Zielrichtung zum künstlichen Herzen. Der kompakt Aufbau des Motorgetriebes wirkt platzsparend. An einer feststehenden Achse 27 ist der mit der Wicklung 25 und den Hallgeneratoren ausgerüstete Stator 26 befestigt.Der mit permaneten Magneten bestückte Rotor 24 treibt über ein Ritzel die Planetenräder des mehrstufigen Planetengetriebes an,Der Getriebe-Rotor 23,der von den letzten Planetenrädern 30 über einen Innenzahnkranz angetrieben wird, trägt eine Art ovalen Nadelkäfigs 19,der bein Drehen einen flexiblen Ring 6 peristaltisch verformt und diese Peristaltik auf dem Schlauch schonend überträgt. Dieser Ring 6 kann gegen Verdrehen durch Befestigung an neutraler Stelle gesichert sein, kann aber auch als offeness Band und gleichfalls befestigt eingesetzt werden. Es ist aber auch ein echter flexibler Nadelkäftg mit einer Relativbewegung zu einer ovalen Lauffläche denkbar. Um die Reibungswiderstände der Nadeln 22 noch weiter zu verringern können dieselben mehrfach bonbiert, also nit wenigen berührenden Stellen für die Laufflächen ausgeführt werden.
Da bei den vorstehend beschriebenen Pumpensystemen, dank der dünnwandigen Peristaltikschläuche und der Dichtlippen, keine großen Reibungsverluste zu erwarten sind, außerdem dreifahrwiderstände durch das endlose Band oder Ring 6, und den Ansteliwinkel gering bleiben'kann Bit geringen Antriebsleistungen gerechnet werden. Bei den geringen Dichtdrücken ist mit einer geringen Hämolyse-Rate zu rechnen. Bei den großen Querschnitten der Peristaltikschläuche, ergeben sich geringe Blutgeschwindigkeiten und Turbulenzen. Die Saugwirkung tritt nur in Abhängigkeit vom gewählten Unterdruck i der Kammer 4 auf.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E:

1) Peristaltik-Schlauchpumpe vorzugsweise für Blutkreisläufe dadurch gekennzeichnet, daß die Peristaltik-Schläuche 1 und das die Peristaltikbewirkende bewegliche Drucksystem 2, sowie die Schlauchbetten 3 in einer luftdichten Kammer 4 mit einem einregelbaren konstanten Unterdruck zusammenwirken, dergestalt, daß auch ein großkalibriger dünnwandiger Peristaltik-Schlauch mit gerigen Formrückstellkräften vermittels konstantem Unterdruck erweitert wird, und s0 die erforderliche Saugarbeit leisten kann, während die Druckarbeit mit Hilfe elastisch wirkender motorisch bewegter und abwälzender Drucksysteme wie Druckrollen 5, Wälzkörper 22, umschlingende Bänder oder Ringe 6 in peristaltischer Art erzielt wird, und die Leistung der Blutpumpe sowohl von der Geschwindigkeit des peristaltischen Systeas,als auch vom einstellbaren Unterdruck her geregelt werden kann, wobei dieser eingestellte Unterdruck auch gleichseitig den Unterdruck in der Saugleitung begrenzen kann.

2) Peristaltik-Schlauchpumpe nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Kaiser 4 dichtende Anschluß-Öffnungen für die Peristaltik-Schläuche aufweist, sowie einen leicht zu Öffnenden und dichtenden Verschlußdeckeckel 33 vornehmlich aus durchsichtigem Material, und das der für die Kaiser 4 erforderliche Unterdruck vorzugsweise mittels des gleichen Antriebsmotors, und mit Hilfe einer anderen Peristaltikpumpe, deren Saugende mit der Kaiser 4 verbunden ist erzeugt wird, wobei die Druckreglung für die Kaiser 4 durch entsprechende Regelsysteme einstellbar wird.

3) Peristaltik-Schlauchpumpe nach den Ansprüchen 1 und2 dadurch gekennzeichnet, daß neben einer kreisförmigen Periszaltikbahn aucg eine geradlinige Bahn angewendet werden kann, um Probleme der Formgebung des Peristaltik-Schlauches besser lösen zu können.

4) Peristaltik-Schlauchpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die die peristaltische Bewegung erzeugenden Drucksysteme für jede Dichtstelle auch mehrere elastisch gelagerte Druckrollen 5 aufweisen können, die außerdem zur Erzielung eines günstigen Wälzwiderstandes gruppenweise oder gemeinsam von einem endlosen Band oder elastischen fling 6 umschlungen werden, wobei der Dichtdruck dieser Systeme einzeln oder gemeinsam durch Federn 7 oder pneumatischen Druckdossen 8, im letzteren Falls mit Hilfe des Differenzdruckes erzeugt wird.

5>Peristaltik-Schlauch für Schlauchpumpen nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet,daß zur Uberleitung aus dem Peristaltik-Schlauch und zum Anschluß an einen formstabilen Leitungsschlauch 12, ein Reduzierstück 13 verwendet wird'dessen innere Form den Gesetzen der Strömungsdynamik entspricht und dessen äußere Form Dichtringe aufnehmen kann,die eine ausreichende Abdichtung der Anschlußöffnungen von Kammer 4 gewährleisten.

6)Peristaltik-Schlauchpumpe nach den Ansprechen 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet,daß die in die Kammer eingeführte Antriebswelle 14 eine axiale Bohrung erhält, die zum Anschluß der Druckdose 8 an den atmosphärischen Druck dient,während die Abdichtung der Antriebswelle 14 mit Hilfe einer Gleitdichtung 15 erfolgt.

7)Peristaltik-Schlauchpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß sowohl glatte dünnwandige Peristaltik-Schläuche, als auch Schläuche mit im Inneren angebrachten Dichtlippen 20 eingesetzt werden'die Gegenstand einer weiteren Patentanmeldung sind.

8)Peristaltik-Schlauchpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß eine derartige Blutpumpe als künstliches Herz verwendet werden kann,wobei der Betrieb mit einer oder 2 Sammlern möglich ist,und der Antrieb mittels eines Elektronikmotors mit Außenläufer und Planetengetrieben zentral eingebettet ist, während die Enden der Peristaltik-Schläuche 1 Nähwülste 16 aufweisen, die für die direkte Verbindung mit den Blutgefäßen bestimmt sind.

L e e r s e i t e