DE2340755B2

DE2340755B2 - Blutpumpe

Info

Publication number: DE2340755B2
Application number: DE2340755A
Authority: DE
Inventors: Horst Dr.-Ing. 5100 Aachen Chmiel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-08-11
Filing date: 1973-08-11
Publication date: 1975-09-18
Also published as: DE2340755A1; US4008710A; CH572749A5

Description

Es ist bereits eine Blutpumpe bekannt, bestehend im wesentlichen aus einer Schlauch- bzw. Membranpumpe mit Ventilen und Antrieb durch eine pulsierende Flüssigkeit als Pumpmedium, das die flexible Pumpenmembran (bzw. den Schlauch) von der festen Pumpenwand trennt, ferner aus einem Vorhof auf der Eintrittsseite und einem Rohrbogen auf der Austrittsseite (DT-OS 43 628). Die mit Blut in Berührung kommenden Teile dieser bekannten Pumpe sollen »blutverträglich« sein, wozu ein bestimmter Werkstoff, z. B. Kunststoff-Velour dienen soll. Diese Maßnahme ist jedoch nicht ausreichend, vielmehr ist dazu ein negatives elektrisches Poiential von etwa 100 mV erforderlich. Diese Erkenntnis ist aus der DT-OS 21 43 628 nicht zu entnehmen. Sie ist jedoch aus der Literaturstelle »Trans. Amer. Soc. Artif. Int. Organs«, Vol. XIX, 1973, S. 195 bis 209. bekannt. Ferner besteht ein wesentlicher Nachteil der bekannten Pumpe in der Schädigung des Blutes durch physiologische Strömungsverhältnisse. Die dabei auftretende hohe Scherung, der Unterdruck und »Totwassergebiete« zerstören die roten Blutkörperchen (mechanische Hämolyse), und die im Blut vorhandenen Eiweiße werden denaturiert.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die

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Aufgabe zugrunde, eine Blutpumpe zu schaffen, die einen Langzeiteinsatz (mehrere Tage bis einige Wochen) ermöglicht. Ein Bedarf an derartigen Pumpen für den Einsatz an Herz-Lungen-Maschinen und »künstlichen Nieren« ist aus der Literatur hinlänglich bekannt.

Um dieses zu erreichen, ist bei der Blutpumpe nach der Erfindung vorgesehen, daß je eine Membran mit Ausnahme der Anschlußvei^chraubungen den im Grundriß etwa kreisförmigen Vorhof, in den tangential ein Eintrittsstutzen für das Blut mündet, und den Rohrbogen auskleidet, von deren Wänden die Membran ebenfalls durch eine Flüssigkeit von gleicher Zusammensetzung wie die Pumpflüssigkeit getrennt ist, die ein Antigerinnungsmittel enthält, für das die Membran durchlässig ist, daß der Vorhof und der Rohrbogen, der einen »Aortenbogen« darstellt, je mit einem Stutzen zum Anschließen eines Windkessels versehen sind, und daß die Pumpenteile, die mit Blut in Berührung kommen, aber nicht von der Membrane bedeckt sind, aus einem Werkstoff bestehen, der von sich aus ein negatives Dipolmoment aufweist.

Eine Blutpumpe mit einem etwa kreisförmigen Gehäuseteil, in den tangential ein Eintrittsstutzen für das Blut mundet, ist bereits aus dem DT-Gbm 18 08 404 bekannt. Dieser Gehäuseteil dient hier jedoch nur der Halterung des Pumpenschlauchs in Kreistorm. die der Bewegungsrichtung des zylindrischen Verdrängerkolbens entspricht. Mit dem Vorhof der Blutpumpe nach der Erfindung hat dieses Gehäuse also nichts gemeinsam. Auch die Frage der Blutverträglichkeit der Pumpenteile ist in dieser Vorveröffentlichung nicht behandelt. Diese ist daher mit der Blutpumpe nach der Erfindung nient vergleichbar.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Schlauch der Pumpe eine in Förderrichtung zunehmende Wandstärke auf. Diese bewirkt ein in Richtung auf den Rohr- bzw. Aortenbogen abnehmendes Zusammendrücken des Schlauches und damit ein Fördern des Blutes in dieser Richtung.

Als Ventile dienen handelsübliche, künstliche Herzklappen, deren Werkstoff ebenfalls ein negatives Dipolmoment hat. Solche Werkstoffe sind z. B. alle Metalle, die in der elektrochemischen Spannungsreihe ein hohes negatives Potential gegen die Wasserstoffelektrode aufweisen, wie z. B. Titan. Aus diesem Werkstoff sind also außer den Herzklappen auch die Anschlußverschraubungen gefertigt.

Als Antigerinnungsmittel ist Heparin vorgesehen.

Die Durchlässigkeit des Membran- bzw. Schlauchwerkstoffs für das Antigerinnungsmittel, hier also Heparin, bewirkt den Aufbau der sonst fehlenden negativen Oberflächenladung auf den Innenflächen der Pumpe, die mit Blut in Berührung kommen, mit Ausnahme der Teile, die Verschraubungen und Herzklappen, bzw. Ventile, die zu dem gleichen Zweck eben aus Titan gefertigt sind.

Die Membran ist aber nicht nur durchlässig für das Antigerinnungsmittel sondern auch hochflexibel. Damit ermöglicht sie, die unphysiologischen Strömungsverhältnisse in der Pumpe zu verbessern. Hierzu ist auf der Eintrittsseite vorgesehen, daß die Membran von den Stirnwänden des umgebenden Vorhofs (s. F i g. 2) größeren Abstand hat als von den übrigen Flächen. Unter dem Druck des einströmenden Blutes kann also die Membran gegen die Stirnwände nachgeben. Die verdrängte Schichtflüssigkeit wandert dabei in den angeschlossenen Windkessel, der sie bei Nachlassen des Druckes wieder abgibt.

Der tangential in den Vorhof einmündende Eintrittsstutzen bewirkt in Verbindung mit der Flexibilität der Membran und der etwa kreisförmigen Grundrißform des Vorhofs die Aufrechterhaltung eines stehenden Wirbels, so lange das Eintrittsventil geschlossen ist. Damit wird ein schädlicher Unterdruck bei geschlossenem Eintrittsventil vermieden.

Auf der Austrittsseite, d. h. im sogenannten Aortenbogen, werden durch das Aufweiten der Membran in Richtung auf die Gehäusewand für den Patienten schädliche Druckspitzen abgebaut. Hierzu dient der hier ebenfalls angeschlossene Windkessel, in den die Schichtflüssigkeit ausweichen kann.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Blutpumpe nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Mittelschnitt durch die Pumpe (in flacher Lage, z. B. auf einem Tisch),

F i g. 2 einen Schnitt nach Linie /4-övon Fig. 1.

Mit 1 ist eine Anschlußverschraubung bezeichnet, die aus Titan besteht. Diese verbindet einen Schlauch für die Blutzufuhr mit einem »Vorhof« 2, der im Grundriß bzw. in der dargestellten Ansicht (s. F i g. 1) annähernd Kreisform hat. In der Mitte trägt eine der Stirnflächen des Vorhofs 2 einen Stutzen 3 zum Anschließen eines Hilfsbehälters nach Art eines Windkessels. Dieser kann in beliebiger bekannter Weise ausgeführt sein und ist daher nicht dargestellt. Seine Funktion wird weiter unten erwähnt.

Der Vorhof 2 ist mit einer für ein Antigerinnuiigsmittel durchlässigen und außerdem hochflexiblen Membran 4 ausgekleidet, die von der festen Gehäusewand des Vorhofs durch eine Flüssigkeitsschicht 5 getrennt ist. Die Schichtflüssigkeit enthält das Antigerinnungsmittel, z. B. Heparin, das durch die Membran diffundieren kann und auf deren Innenseite eine negative Oberflächenladung aufbaut.

Nach F i g. 2 hat die Membran 4 gegenüber den Stirnwänden des Gehäuses einen größeren Abstand als an anderen Stellen. Sie kann dort also unter Druck auffedern und dabei das verdrängte Volumen an Schichtfiüssigkeit in den schon genannten Hilfsbehälter abgeben. In Verbindung mit tangentialer Blutzufuhr durch

die entsprechend angeordnete Leitung (Verschraubung I) wird so während der kurzen Schließzeiten eines Eintrittsventils 6 ein stationärer Wirbel aufrechterhalten. Schädlicher Unterdruck, »Toiwassergebiete« u. dgL können so nicht auftreten.

An den Vorhof 2 schließt sich das eigentliche Pumpengehäuse 7 an. Dieses trägt innen in bekannter Weise einen Pumpenschlauch 8 aus demselben Werkstoff wie die Membran. Der Schlauch weist in an sich bekannter Weise eine in Förderrichtung zunehmende Wandstärke auf. Die Pumpflüssigkeit enthält ebenfalls das Antigerinnungsmittel, d. h„ ihre Qualität ist mit der der Schichtflüssigkeit des Vorhofs identisch. Damit ist auch für diesen Teil der Pumpe eine negative Oberflächenladung gesichert.

Der Antrieb für die Pumpflüssigkeit gehört nicht zur Erfindung und ist daher nicht dargestellt.

Das Blut gelangt nach Verlassen des Pumpschlauchs 8 über ein Austrittsventil 9 in einen »Aortenbogen« 10 und von dort über einen mit einer weiteren Anschiußverschraubung 1 angeschlossenen Schlauch entweder unmittelbar in den Kreislauf des Patienten zurück oder in den entsprechenden Apparat, wie »künstliche Niere« oder »Oxygenator.

Der Aortenbogen 10 ist, wie der Vorhof, mit einer Membran 4' ausgekleidet, die ebenfalls von der Gehäusewand Abstand hat. Sie kann also bei plötzlich steigendem Innendruck elastisch ausweichen und dabei Schichtflüssigkeit an einen weiteren Hilfsbehälter abgeben, der, wie bei dem Vorhof, über einen Stutzen 3 angeschlossen ist. Für den Patienten nachteilige Druckspitzen werden so von diesem ferngehalten.

Eine in der beschriebenen Weise aufgebaute Blutpumpe vermeidet die Nachteile der bekannten Bauarten und kann insbesondere im Langzeitbetrieb, d. h. über mehrere Tage bis zu einigen Wochen, ohne Llnterbrechung verwendet werden. Die Herstellungskosten der beiden Membranen einschließlich Pumpschlauch sind so gering, daß sie als »Einmalsysteme« einsetzbar üind. d. h., sie werden nach Benutzung nicht wieder verwendet. Damit werden sämtliche Sterilisationsprobleme umgangen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 23

1. Blutpumpe, bestehend im wesentlichen aus einer Schlauchpumpe mit Ventilen und Antrieb durch eine pulsierende Flüssigkeit als Pumpmedium, das durch eine flexible Membran oder den Pumpschlauch von der festen Pumpenwand getrennt ist, ferner aus einem Vorhof auf der Eintrittsseile und einem Rohrbogen auf der Austrittsseite, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Membran (4, 4') mit Ausnahme der Anschlußverschraubijngen (I) den im Grundriß etwa kreisförmigen Vorhof (2), in den tangential ein Einirittsstutzen für das Blut mündet, und den Rohrbogen (10) auskleidet, von deren Wänden die Membran (4, 4') ebenfalls durch eine Flüssigkeit von gleicher Zusammensetzung wie die Pumpflüssigkeit getrennt ist, die ein Antigerinnungsmitiel enthält, für das die Membran (4, 4') durchlässig ist, daß der Vorhof (2) und der Rohrbogen (10), der einen »Aortenbogen« darstellt, je mit einem Stutzen (3) zum Anschließen eines Windkessels versehen sind und daß die Pumpenteile, die mit Blut in Berührung kommen, aber nicht von der Membran bedeckt sind, aus einem Werkstoff bestehen, der von sich aus ein negatives Dipolmoment aufweist.

2. Blutpumpe nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenteile, die mit Blut in Berührung kommen, aus Titan bestehen.

3. Blutpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (8) der Pumpe eine in Förderrichtung zunehmende Wandstärke aufweist.

4. Blutpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Ventile handelsübliche, künstliche Herzklappen vorgesehen sind, deren Werkstoff ebenfalls ein negatives Dipolmoment aufweist.

5. Blutpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Antigerinnungsmittel Heparin dient.