DE2217915A1

DE2217915A1 - Druckmodulator für einen künstlichen Blutkreislauf

Info

Publication number: DE2217915A1
Application number: DE19722217915
Authority: DE
Inventors: Alain Lesigny; Lissot Jean Brie-Comte-Robert; Seine et Marne; Sausse Andre Dr. Sceaux Hauts de Seine; Granger (Frankreich)
Original assignee: Rhone Poulenc SA
Current assignee: Rhone Poulenc SA
Priority date: 1971-04-13
Filing date: 1972-04-13
Publication date: 1972-10-19
Also published as: LU65153A1; IT951342B; NL7204542A; SE7204740L; BR7202129D0; GB1378701A; US3864248A; FR2131144A5; BE782009A

Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Accmann Dr. R. Koenigsbarger - Dipl. Phys. R. Hslzbauor

Dr. F. Zumstein jun.

Patentanwälte

8 Mönchen 2, Bräuhauistraßo 4/IiI

ν/Μ
SC 3896

RHOEE-POULENC S.A., Paris 8e, Frankreich

Druckmodulator für einen künstlichen Blutkreislauf

Die Erfindung betrifft einen Druckmodulator für einen künstlichen Blutkreislauf.

Unter einem "künstlichen Blutkreislauf" soll ein außerhalb des Körpers liegender Blutkreislauf verstanden werden, dessen beiden Enden mit einem Patienten verbunden sind, oder ein Kreislauf von. natürlichem oder künstlichem Blut oder Serum, das ein Kultur- oder Konservierungsgefäß für lebende Zellen versorgt. 209843/0839

Der Modulator ermöglicht es, diesem Kreislauf eine Pulsierung jeder Art zu geben, insbesondere mit großer Genauigkeit die natürliche Pulsfrequenz zu reproduzieren.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, das Blut mit Hilfe von Membranpumpen zu fördern, die einerseits eine Blutkammer aufweisen, die in den Blutkreislauf eingesetzt ist und eine verformbare Wand besitzt, und die andererseits eine Pulsierungskammer umfassen, die die verformbare Wand steuert und mit einem Pulsgenerator verbunden ist (siehe beispielsweise PR-PS 1 499 305).

Es ist ebenfalls bekannt,· das Blut duroh einen Plattenaustaurscher, insbesondere eine künstliche liiere, mit Hilfe einer Blutpumpe von im allgemeinen peristalitscher Porm hindurchzuleiten (siehe beispielsweise PR-PS 1 597 874).

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Druckmodulator, der eine Blutkammer mit einer verformbaren Wand und eine Pulsierungskammer, die die verformbare Wand steuert, umfaßt, und der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Blutkammer die Kammer eines Austauschers mit starren Platten, wie eines Hämodialysegerätes, einer künstlichen Lunge oder eines Wärmetauschers ist.

Im folgenden wird die Beschreibung dadurch vereinfacht, daß lediglich auf ein Hämodialysegerät Bezug genommen wird.

Die Platten des Hämodialysegerätes bestehen im allgemeinen aus starrem Material, wie Polystyrol, und es ist bekannt, daß der Druck des Blutes zwischen den Platten dazu führt, diese um einen sehr geringen, jedoch nicht vernachlässigbaren Wert auseinanderzudrücken. Diese Spreizung ist unterschiedlich und umso größer, je weiter der jeweils betrachtete Punkt von dem Wirkungsbereich des mechanischen Klemmrahmens entfernt ist, und sie führt zu einer ungleichmäßigen Verteilung des Blutstromes in dem Dialysegerät. Es ist vorgeschlagen worden, diese störende Ver-

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formung auszuschalten, indem der Druck des Blutes durch, einen gleichen, von außen auf die Platten mit Hilfe einer weichen, mit einem Druckfluid gefüllten Tasche erzeugten Druck ausgeglichen wird (vergl. FR-PS 1 597 874).

Es hat sich jetzt gezeigt, daß die Platten die durch den Modulator erzeugten Druckveränderungen auf das Blut übertragen, wenn die weiche Tasche mit einem Druckmodulator verbunden ist.

Es ist jedenfalls möglich, Pulsierungen in einem Dialysegerät und stromabwärts dieses Gerätes zu schaffen, selbst wenn dieses durch eine Pumpe mit etwa konstantem Ausgangsdruck versorgt wird.

Wenn keine Pumpe vorgesehen ist, können die geringen Spreizbewegungen der Platten des Dialysegerätes zur Förderung des Blutes ausgenutzt werden. Es reicht dazu aus, das Dialysegerät mit Ansaug- und Ausstoßventilen zu versehen.

Die flexible Tasche kann unter Druck mit einer Flüssigkeit (beispielsweise Wasser) gefüllt sein, insbesondere, wenn das Dialysegerät in geneigter Stellung verwendet wird. Die Tasche kann mit Gas (beispielsweise Luft oder CO₂) aufgeblasen sein. Dadurch wird der Anschluß eines Druckluft-Pulsgenerators erleichtert.

Der Pulsgenerator kann als solcher bekannt sein. Er kann einen Kolben aufweisen, der das Gas eines hermetisch abgeschlossenen Gefässes, das mit der flexiblen Tasche verbunden ist, entsprechend den durch eine Steuereinrichtung erteilten Modula-= tionen zusammendrückt. Dabei kann es sich um eine Elektroventil-Anordnung für sauberes Druckgas handeln, die mit den Druckkontakten durch eine Programmsteuerung oder durch einen Herzrhythmus-Detektor verbunden ist. Diese Beispiele sind jedoch nicht einschränkend zu verstehen.

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Die Modulation über die Platten führt nur zur Ausübung von Druckkräften auf die Dialysemembranen in Höhe des Ansätzbereiches der angrenzenden Platten. Die Verschiebungen der Platten sind gering und reproduzierbar. Ferner erfolgen diese Verschiebungen senkrecht zu der Förderrichtung des Blutes und stören diese Förderung nicht.

Im Gegensatz dazu würde eine Modulierung über die Dialyseflüssigkeit zu erheblichen und unregelmäßigen, auf die Membranen ausgeübten Biegekräften führen, und ein Gegenstrombetrieb wäre nur schwer durchführbar.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der vorliegenden Erfindung.

Beispiel 1 - Durchströmung eines isolierten Organs.

Ein isoliertes Organ wird durchströmt, indem in dem "arteriellen Zweig" eines Strömungskreises ein mittlerer, konstanter Druck der Durchstr'ömungsflüssigkeit aufrechterhalten wird und in dem der Flüssigkeit ein Puls erteilt wird, der soweit wie möglich an die physiologischen Bedingungen angepaßt ist. DIe₄, Elemente dieses Strömungskreises sind in Fig. 1 dargestellt.

Die in der Pig. 1 verwendeten Bezugsziffern beziehen sich auf folgende Elemente:

1 ist eine Pumpe, deren Durchsatz so eingestellt ist, daß bei 12 ein konstanter, mittlerer Druck aufrechterhalten wird;

2 ist ein Austauschgerät (Dialysegerät oder Membran-Sauerstoffgerät), das durch die flexiblen, aufblasbaren Taschen 2a eingeklemmt ist;

3 ist das zu durchströmende Organ mit dem arteriellen Einlaß 12 und dem venösen Auslaß 13;

4 ist ein Druckgerät, das es einerseits ermöglicht, den Durchsatz der Pumpe 1 auf einen vorbestimmten, mittleren Druck

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zu steuern, und andererseits die Form der Druckwelle der Durchströmflüssigkeit zu registrieren;

5 ist eine gesteuerte Druckgasquelle (200 mm Quecksilber über Atmoshphärendruck);

6 ist der Atmosphärendruck oder eine gesteuerte Unterdruckquelle ;

7 ist ein' Druckkontakt für Maximaldruck, der über das Elektro-Dreiwegeventil 10"die flexiblen Taschen 2a des Austauschgerätes 2 mit dem Atmosphärendruck oder dem Unterdruck verbindet;

8 ist ein Druckkontakt für Minimaldruck, der über das Elektroventil 10 die Taschen des Austauschgerätes 2 mit der Druckquelle verbindet;

9 und 11 sind veränderliche Drosseln für Fluide, die es ermöglichen, den Eintritt oder Austritt der Gase zu steuern.

Diese Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Das Organ ist eine Schweineniere. Die Durchströmungsflüssigkeit ist Blut, und die Pumpe 1 ist so eingestellt, daß sie bei 4 einen mittleren Druck von 100 mm Quecksilber erzeugt. Wenn die Taschen des Austauschgerätes 2 in Verbindung mit der Atmosphäre (6) stehen, drückt der Druck des Blutes die Halteplatten für die Membranen des Austauschgerätes 2 auseinander, und das Volumen des Blutes 2c im Inneren zwischen den Platten vergrößert sich, wie es in Pig. 2 gezeigt ist. Wenn der Druck bei 4 den vorbestimmten Minimalwert erreicht (hier 65 mm Hg), kehrt der Druckkontakt 8 oder ein elektrisches Signal, das vom Punkt 4 ausgeht, die Stellung des Elektroventils 10 um und setzt die Taschen des Austauschgerätes 2 mit der Vers:orgungsquelle 5 in Verbindung. Der in die Taschen eingeleitete Druck nähert die Halteplatten der Membranen des Austauschgerätes 2 einander an, wie es in Pig. 3 gezeigt ist. Ein bestimmtes Blutvolumen wird in die Arterie des Organes gedruckt, wobei die Pumpe 1 als Rückschlagventil wirkt. Wenn der festgelegte Maximaldruck (hier

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140 mm Hg) erreicht ist, kehrt der Druckkontakt 7 oder ein von dem Punkt 4 ausgehendes elektrisches Signal wiederum das System um.

Es ist möglich, die Form der erhaltenen Welle zu verändern, indem mehr oder weniger der Einlaß oder Auslaß des Gases durch die Drosseln 9 und 1.1 begrenzt wird, oder indem das Volumen der Taschen des Austauschgerätes 2 verändert, wird. Es ist insbesondere möglich, eine Blutdruckkurve zu erhalten, die der physiologischen Kurve einer Ader im Bereich der Oberfläche sehr nahe kommt und die wie diese eine systolische Spitze aufweist, der ein diastolischer Abfall folgt.

Diese Anordnung ermöglicht es, eine isolierte liiere 15 stundenlang in einem Organ-Konservierungskreislauf am Leben zu erhalten, der im übrigen mit einer künstlichen Lunge und einem Thermostaten versehen ist. Wenn in demselben Kreislauf, aber ohne Pulsierung gearbeitet wird, ist es nicht möglich, die Niere mehr als 7 Std. zu erhalten.

Beispiel 2 - Hämodialyse am Patienten.

Ein Dialysegerät mit denselben pneumatischem Steuersystem kann über einen kurzgeschlossenen Arterien-Venen-Kreis oder eine Querleitung mit einem Kranken verbunden werden. Die Blutpumpe kann nun fortgelassen werden, wenn am Einlaß und Auslaß des Dialysegerätes ein Ventil bekannter Art (Klappenventil, Kugelventil, Tellerventil usw.) vorgesehen ist, wie es Fig. 4 zeigt.

ρ Bei einem Dialysegerät mit einer Membranoberfläche von 1 m und einem Blutvolumen im Bereich von 200 cm (einer mittleren Blutdicke von 400μ) ermöglicht eine Pulsfrequenz von 60 Schlägen/Min., einen Durchsatz von 200 cnr/Min. > d.h. 3,3 cnr/Puls.

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Claims

Patentansprüche

1. ) Druckmodulator für einen künstlichen Blutkreislauf, der

einerseits eine Blutkammer, die in den Blutkreislauf eingeschaltet ist und eine verformbare Wand aufweist, und andererseits eine Pulskammer aufweist,- die die verformbare Wand steuert und mit einem Pulsgenerator verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Blutkammer die Kammer eines Austauschgerätes mit starren Platten, wie eines Hämodialysegerätes, einer künstlichen Lunge oder eines Wärmeaustauschers ist.

2. Druckmodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator an einer stromaufwärts angeordneten Blutpumpe vorgesehen ist.

3. Druckmodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator zwischen einer Ansaugklappe und■einer Ausstoßklappe vorgesehen ist.

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