DE2237858A1 - PERFUSION SAFETY VALVE FOR A SYSTEM FOR LOADING THE BLOOD WITH OXYGEN - Google Patents
PERFUSION SAFETY VALVE FOR A SYSTEM FOR LOADING THE BLOOD WITH OXYGENInfo
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Description
Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Veickmann, 2237858Patent attorneys Dipl.-Ing. F. Veickmann, 2237858
Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. HuberDipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A. Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber
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EICHARD ALLISON DEWALL, 247 Forthview Road, Dayton, Ohio,EICHARD ALLISON DEWALL, 247 Forthview Road, Dayton, Ohio,
V.St.A.V.St.A.
Perfusionssicherheitsventil für ein System zum Beladen
des Blutes mit Sauerstoff.Perfusion safety valve for a system for loading
of the blood with oxygen.
Die Erfindung betrifft Perfusionssicherheitsventile, die besondere Anwendung in Systemen zur Sauerstoffbeladung
von Blut finden.The invention relates to perfusion safety valves which have particular application in systems for oxygen loading
of blood find.
Der Fortschritt der medizinischen Wissenschaft hat dazu
geführt, daß hochkomplizierte chirurgische Verfahren allgemein üblich wurden. Eine Art solcher Verfahren ist die
Anwendung von Hera-Lungenmaschinen ο.dgl«, bei denen Blut
aus dem venösen System eines Patienten entnommen, mit Sauerstoff angereichert und wieder in das arterielle System
des Patienten zurüekgeleitet wird. Üblicherweise werden
für diese Verfahren als Oxygenatoren bekannte Einrichtungen verwendet, die von geschultem Personal überwacht werden
müssen, damit auf keinen lall Blut in dem Oxygenierungssystem verloren geht und dafür Luft in den Patienten
gepumpt wird, was zur Luftembolie führen und häufig den
Tod des Patienten zur Folge haben kann. Als Sicherung gegen eine Unaufmerksamkeit der den Blutspiegel in dem Oxygenierungssystem
überwachenden Person iet es erwünscht,
Mittel vorzusehen, um den Blutäsufluß automatisch zn eperren,
falls Blut in einem vorgegebenen Maß aufgebraucht
ist, um damit zu verhindern, daS Luft in den PatientenThe advancement of medical science has done this
led to highly complex surgical procedures becoming commonplace. One type of such method is the use of Hera lung machines etc., in which blood is taken from the venous system of a patient, enriched with oxygen and returned to the arterial system
of the patient is returned. Usually be
For these methods known as oxygenators devices used, which have to be monitored by trained personnel so that no blood is lost in the oxygenation system and instead air is pumped into the patient, which lead to air embolism and often the
Can result in death of the patient. As a safeguard against inattentiveness by the person monitoring the blood level in the oxygenation system, it is desirable
To provide means to automatically cut off the flow of blood if blood has been used up in a predetermined amount
is to prevent air from entering the patient
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gepumpt wird. Diese Mittel können etwa ein Ventil sein·is pumped. These means can be, for example, a valve
Aufgabe der Erfindung iat es, ein neues, verbessertes Perfusionssicherheitsventil für ein Blutoxygenierungssystein zu schaffen, das auf eine Verminderung des Blutes in einem Oxygenator ο.dgl. aneprioht und automatisch die Strömung von Fluid durch eine zum Patienten führende Leitung stoppt, um so zu verhindern, daß Luft in das arterielle System gepumpt wird mit allen zu erwartenden katastrophalen Folgen. Das Ventil soll preiswert in der Herstellung und in seiner Funktion zwangsläufig sein, ohne dazu eine Zusatzausrüstung zu der in dem Oxygenierungsaystem üblichen zu bedürfen. Nach Wunsch kann es nach einmaliger Benützung weggeworfen werden.The object of the invention is to provide a new, improved perfusion safety valve for a blood oxygenation system to create that on a decrease in the blood in an oxygenator or the like. aneprioht and automatically the flow of fluid through a line leading to the patient so as to prevent air from entering the arterial system it is pumped with all the catastrophic consequences that can be expected. The valve should be inexpensive to manufacture and in its function inevitably, without additional equipment to the usual in the oxygenation system to need. If desired, it can be thrown away after being used once.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung in dem Ausführungsbeispiel eine Konstruktion mit einem länglichen, perforierten, starren Bohr vor. Über dem gesamten Innenumfang des Rohres 1st eine flexible blutverträgliche Membran vorgesehen; außerhalb des Rohres ist eine ähnliche Membran angeordnet. Die beiden Membranen sind zueinander und zum Rohr derart angeordnet, daß zwisohen den beiden Membranen ein geschlossener Raum gebildet ist, dessen Volumen mindestens ein wenig größer ist als das Volumen des Rohrinneren. Der geschlossene Raum ist mit einer biologisch unschädlichen Flüssigkeit, etwa einer Salzlösung, gefüllt·To solve this problem, the invention provides in the embodiment a construction with an elongated, perforated, rigid drilling. There is a flexible, blood-compatible membrane over the entire inner circumference of the tube intended; a similar membrane is arranged outside the tube. The two membranes are to each other and to Tube arranged so that between the two membranes a closed space is formed, the volume of which is at least a little larger than the volume of the pipe interior. The closed space is filled with a biologically harmless liquid, such as a saline solution.
Bei Verwendung in einem Oxygenierungssystem ist die typische Verdrängerpumpe für die Blutleitung stromabwärts vom Ventil und das Ventil 1st stromabwärts von einem Oxygenator ο.dgl. angebracht. Normalerweise ist der Druck des Blutes in dem Oxygenator ausreichend, um die inner· Membran in Anlage an der Innenwand des Rohres au halten, so daß Blut durchströmen kann. Wenn jedoch der Druck auf «inen bestimmten Wert abfällt, bewirkt das von der Pumpe abgezoge-When used in an oxygenation system, the typical positive displacement pump for the blood line is downstream of the Valve and valve is downstream of an oxygenator ο the like. appropriate. Normally the pressure of the blood in the oxygenator is sufficient to enter the inner membrane Keep the system on the inner wall of the tube so that blood can flow through it. However, if the pressure drops to a certain value, the drawn off from the pump causes
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ne geringe Vakuum,, daß der an die äußere Membran angelegte atmosphärische Druck die Flüssigkeit in dem geschlossenen Raum durch die Perforationen in dem Rohr zur Grenzfläche zwischen dem Innenraum des Rohres und der inneren Membran treibt und dadurch die innere Membran zwingt, zusammenzufallen, wodurch der Fluß des Fluids durch die leitung unterbrochen ist·ne low vacuum, that the applied to the outer membrane atmospheric pressure the liquid in the closed space through the perforations in the tube to the interface floats between the interior of the tube and the inner membrane, forcing the inner membrane to collapse, whereby the flow of the fluid through the line is interrupted
Die Konstruktion erfordert also keine arbeitenden Teile außer der Verdrängerpumpe in dem eigentlichen Oxygenierungssystem und falls diese versagt, besteht offensichtlich keine Gefahr einer luftembolie, weil damit die Pumptätigkeit überhaupt aufhört. Dies steht im Gegensatz zu einer Anordnung, bei der eine äußere Zusatzausrüstung verwendet wird, um die Ventilstellung zu steuern,» und wo diese Zusatzausrüstung ausfallen kann, während die Pumpe weiterarbeitet, wodurch das Ventil unwirksam würde»So the construction does not require any working parts except for the positive displacement pump in the actual oxygenation system and if it fails, obviously there is there is no risk of air embolism because it means that the pumping activity is carried out stops at all. This is in contrast to an arrangement in which external ancillary equipment is used is used to control the valve position, »and where this ancillary equipment can fail while the pump continues to operate, rendering the valve ineffective »
Zur Erleichterung im Gebrauch sind an den beiden Enden des Rohres rohrförmig® Ansätze nach Art von. Widerhaken befestigt, die zur Verbindung mit einer typischen Kunststoff-Blutleitung dienen·For ease of use, there are two ends of the Rohres tubular® approaches like. Barb attached, which are used to connect to a typical plastic blood line
Weitere Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der beigefügten Zeichnungen hervor· Es zeigentFurther details and advantages of the invention are evident the following description of an exemplary embodiment with reference to the accompanying drawings · It shows
Fig.1 ein Strömungsschema eines typischen Oxygenierungssystems, für das das erfindungsgemäße Ventil ver- wendbar ist}1 shows a flow diagram of a typical oxygenation system, for which the valve according to the invention can be used}
Fig·2 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Ventils, in der die Bestandteile in Öffnungsstellung des Ventile gezeigt sind ιFig. 2 is a sectional view of a valve according to the invention, in which the components are shown in the open position of the valve ι
Fig·3 eine Schnittansicht des Ventils in Schließstellung; Fig·4 einen Querschnitt des Ventils in offenem Zustand;Fig. 3 is a sectional view of the valve in the closed position; Fig. 4 shows a cross-section of the valve in the open state;
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Pig.5 einen Querschnitt des Ventils in geschlossenem Zustand·Pig.5 shows a cross section of the valve in closed position State·
In Pig.1 ist schematisch ein Beispiel für ein System gezeigt, in dem ein erfindungsgemäßee Ventil verwendbar ist· Das System weist einen herkömmlichen Blutoxygenator 10 auf, der venöses Blut von einem Patienten 12 in Empfang nimmt· Strömungsabwärts von dem Oxygenator 10 und räumlich unter demselben ist ein Perfusionssicherheitsventil angeordnet, das insgesamt mit 14 bezeichnet 1st, auf das eine Blutsäule einwirkt. Stromabwärts von dem Ventil 14 ist eine Verdrängerpumpe 16 angeordnet, die mit Sauerstoff angereichertes Blut in das arterielle System des Patienten schickt. Wie später deutlich wird, ist die örtliche Anordnung des Ventile 14 zum Oxygenator 10 von gewisser Bedeutung, da ja das Ventil teilweise auf das Fehlen einer vorgegebenen Druckhöhe des ihn zugeführten Blutes anspricht· Dieser Faktor in Verbindung mit dem geringen Vakuum, das von der Verdrängerpumpe 16 erzeugt wird, veranlaßt das Ventil 14, zu schließen, wenn das Blut in dem Reservoir des Oxygenators 10 aufgebraucht wird·In Pig. 1 an example of a system is shown schematically in which a valve according to the invention can be used. The system includes a conventional blood oxygenator 10 that receives venous blood from a patient 12 Downstream of and spatially below the oxygenator 10 is a perfusion safety valve arranged, which is designated as a whole by 14 1st, on which a column of blood acts. Downstream of valve 14 is a positive displacement pump 16 is arranged, the oxygenated blood into the arterial system of the patient sends. As will become clear later, the location of the valve 14 in relation to the oxygenator 10 is of a certain importance, since the valve partially responds to the lack of a predetermined pressure level of the blood supplied to it. This factor, combined with the low vacuum created by positive displacement pump 16, causes valve 14 to close when blood is in the reservoir of the Oxygenator 10 is used up
In Fig·2 ist ein AusfUhrungsbeispiel eines Ventils 14 im Schnitt gezeigt. Das Ventil 14 stellt ein längliches, starres Rohr 18 dar, das aus einem Kunststoff auf Polykarbonat-, Methakrylsäureester-Basis ο«dgl. sein kann· Das Rohr 18 ist perforiert, wie bei 20 dargestellt· Nach Wunsch können auch noch weitere Perforationen 20 auf praktisch der ganzen länge des Rohres angebracht sein. An seinen Enden hat das Rohr an seiner Innenfläche jeweils eine Stufe 22·FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a valve 14 in the Section shown. The valve 14 is an elongated, rigid tube 18, which is made of a plastic on polycarbonate, Methacrylic acid ester base ο «like. can be · The pipe 18 is perforated, as shown at 20 · If desired, further perforations 20 can be made on practically the whole length of the pipe. At its ends, the tube has a step 22 on its inner surface.
In dem Rohr 18 liegt eine Membran 24 entlang dem Innenumfang des Rohres, die eine für Blut undurchlässige Wand darstellt· Die Membran 24 ist genügend flexibl, um in dasIn the tube 18 lies a membrane 24 along the inner circumference of the tube, which is a wall impermeable to blood The membrane 24 is flexible enough to fit into the
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Rohr hinein kollabieren zu können und dabei die Fluidströmung durch das Rohr au sperren. Sie ist aus irgendeinem blutverträglichen Material geformt, beispielsweise aus Silikongummi oder einem Polyvinylkunststoff«To be able to collapse tube into it and thereby the fluid flow lock through the pipe. It is formed from any blood-compatible material, for example from Silicone rubber or a polyvinyl plastic "
Auf der Außenseite des Rohres 18 ist eine zweite periphere Membran 26 angebracht, die ebenfalls aus einem geeigneten flexiblen Material besteht. Die Membranen 24 und 26 begrenzen einen geschlossenen Raum 28, dessen Volumen mindestens etwas gröQer ist als das Innenvolumen des Rohres 18 zwischen den Enden der Membranen 24 und 26 (und in dem Beispiel der Fig.2 und 3 den Enden des Rohres 18). In dem geschlossenen Raum wird eine biologisch unschädliche Flüssigkeit, etwa eine Salzlösung, aufgenommen. Die äußere Membran 26 kann eventuell mit einem passenden verschließbaren Einlaß (nicht gezeigt) versehen sein, durch den eine Flüssigkeit in den geschlossenen Raum 28 eingefüllt werden kann·On the outside of the tube 18, a second peripheral membrane 26 is attached, which is also made of a suitable flexible material. The membranes 24 and 26 delimit a closed space 28, the volume of which is at least is slightly larger than the internal volume of the tube 18 between the ends of the membranes 24 and 26 (and in the Example of Fig.2 and 3 the ends of the tube 18). By doing a biologically harmless liquid, such as a saline solution, is absorbed in the closed space. The outer Membrane 26 may optionally be provided with a suitable closable inlet (not shown) through which one Liquid can be filled into the closed space 28
Die Enden der Membran 26 sind auf geeignete Weise mit den Enden des Rohres 18 dichtend verbunden, um so den geschlossenen Raum 28 partiell zu begrenzen. Die Enden der Membran 24 sind in den Stufen 22 des Rohres 18 aufgenommen. Um eine dichtende Anlage der Membranenden zu erreichen, kann ein Klebstoff oder ein sonstiges geeignetes Mittel verwendet werden. Oder es können in einer alternativen Ausführungsform rohrförmige Ans'ätze 30 mit komplementären Stufen 32 in den Stufen 22 aufgenommen und befestigt werden, so daß die Enden der Membran 24 dazwischen diohtend eingeklemmt werden. Damit ist ein® doppelte Aufgab» er» füllt, nämlich einen dichtenden Kontakt zwischen der Membran 24 und dem Rohr 28 herzustellen und die Einschaltung des Rohre* in das blut führende !Leitungssystem ssu erleichtern. Die Ansätze 30 haben alt Widerhaken veraehene Enden 34j die in einem herkömmlichen Plaatiksohlauohj, wia er inThe ends of the membrane 26 are sealed in a suitable manner with the ends of the tube 18 so as to be closed Partially delimit space 28. The ends of the membrane 24 are received in the steps 22 of the tube 18. In order to achieve a tight fit between the ends of the membrane, an adhesive or some other suitable means can be used be used. Or, in an alternative embodiment, tubular extensions 30 with complementary ones can be used Steps 32 are received and secured in steps 22 so that the ends of membrane 24 diohtend therebetween be pinched. With this a® double task is »he» fills, namely to establish a sealing contact between the membrane 24 and the tube 28 and the activation of the tube * into the blood line system. The lugs 30 have old barbed ends 34j those in a conventional Plaatiksohlauohj, as he in
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der Blutleitung verwendet wird, verankert werden können.the blood line is used, can be anchored.
Im Gebrauch wird eine Leitung vom Oxygenator 10 an dem einen der mit Widerhaken versehenen Ansätze 30 befestigt, während die Leitung zur Pumpe 16 mit dem anderen Ansatz 30 verbunden wird. Solange die Blutsäule in dem Oxygenatorreservoir eine bestimmte Höhe übersteigt, hält ihr Druck die Membran 24 in der in den Fig.2 und 4 gezeigten Lage, so daß Blut durch das Ventil 14 zur Pumpe 16 und dann zum Patienten 12 fließen kann. Sollte jedoch die Bluteäule in dem Reservoir unter die Sollhöhe sinken, bewirkt das leichte, von der Pumpe erzeugte Vakuum, daß der auf die äußere Membran 26 einwirkende atmosphärische Druck diese Membran zusammenfallen läßt, wodurch die Salzlösung in dem geschlossenen Raum 28 durch die Perforationen 20 getrieben wird und die innere Membran 24 in die abdichtende Anlage mit sich selbst vortreibt. Diese Sperrstellung der Membran 24 ist in den Fig.3 und 5 gezeigt; sie blockiert die Fluidströmung durch die Leitung, wobei wenigstens noch eine geringe Blutmenge darin verbleibt, um die Gefahr einer Luftembolie auszuschließen·In use, a conduit from the oxygenator 10 is attached to one of the barbed lugs 30, while the line to the pump 16 is connected to the other extension 30. As long as the column of blood is in the oxygenator reservoir exceeds a certain height, its pressure keeps the membrane 24 in the position shown in Figures 2 and 4, so that blood can flow through valve 14 to pump 16 and then to patient 12. However, should the blood column be in sink below the target height of the reservoir, causes the slight vacuum generated by the pump that the on the outer Atmospheric pressure acting on membrane 26 causes this membrane to collapse, causing the saline solution in the closed Space 28 is forced through the perforations 20 and the inner membrane 24 into the sealing system advances with itself. This blocking position of the membrane 24 is shown in Figures 3 and 5; it blocks the flow of fluid through the line, with at least a small amount of blood remaining in it, to avoid the risk of an air embolism to exclude
Gemäß einem AusfUhrungsbeispiel der Erfindung beträgt der Innendurchmesser des Rohres 18 etwa 9,5 mm (3/8 Zoll); die Länge der gegen sich selbst kollabierenden Fläche der inneren Membran 24 beträgt wenigstens das Zehnfache dieses Maßes, so daß die Abdichtfähigkeit beim Kollabieren erhöht wird. Bei einer beispielsweisen Konstruktion würde dies eine Länge von etwa 10 bia 15 om (4 - 6 Zoll) erfordern.According to one embodiment of the invention, the Tube 18 inside diameter about 3/8 inch; the length of the self-collapsing surface of the inner membrane 24 is at least ten times this Measure so that the sealing ability is increased when collapsing. In an exemplary construction, this would require a length of approximately 10 to 15 om (4 - 6 inches).
Wie aus vorstehender Beschreibung ersichtlich, benötigt das erfindungsgemäße Ventil keine Ausrüstung zum Betätigen außer der in dem Oxygenierungssystem ohnehin vorhandenen, so daß das System nicht durch ein Versagen einer Zusatz-As can be seen from the above description, the valve according to the invention does not require any equipment to operate apart from those already present in the oxygenation system, so that the system is not caused by a failure of an additional
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ausrüstung ausfallen kann# Die Einfachheit der Konstruktion zusammen mit der zwangsläufigen funktion ergibt ein preiswertes und dabei doch voll zuverlässiges Bauteil, das nach einmaligem Gebrauch ausgetauscht werden kann»equipment can fail # The simplicity of construction together with the inevitable function results in an inexpensive and yet fully reliable component, which can be exchanged after a single use »
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