DE2511494A1 - Zusammenpressbare schlauchzufuehrung - Google Patents

Description

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DR. WALTER NiELSCH

Patentanwalt

1 Hamburg 70. Posifaef) P: 6529707

ZusammenDreßbare Schlauchzuführung

Bioengineering Research (Luxembourgische Holding) c/o Herrn Ilico Schaff er, 14-, Rue Jean-Pierre. Brassaur

Luxembourg

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine zusammenpreßbare Schlauchzuführung.

Ss sind schon lange Vorrichtungen bekannt, die geeignet sind, die übertragung von Blut aus dem Körper eines Patienten und aus der äußeren Umgebung wieder zurück in den Kreislauf des Patienten durchzuführen, wie dies im Rahmen von verschiedenen medizinischen und chirurgischen Eingriffen und Situationen erforderlich ist.

Beispielsweise haben es die ,jüngsten Portschritte auf chirurgischem Gebiet häufiger notwendig gemacht, bei einem Patienten hypotensive Bedingungen während eines chirurgischen Eingriffes aufrecht zu erhalten, um die Blutungen, die durch den chirurgischen Eingriff bedingt sind, niedrig zu halten. Ein Verfahren, um solche hypotensiven Bedingungen sicherzustellen, besteht darin, daß außerhalb des Körpers eine Blutzirkulation durchgeführt wird. Diese Technik besteht im wesentlichen darin, einen künstlichen Zirkulationsverlauf außerhalb des menschlichen Körpers zu bilden, in dem für einen mehr oder weniger langen Zeitabschnitt zirkulierendes Blut zeitweilig umgeleitet wird. Die zweifachen eigentümlichen Hauptfunktionen der Blutzirkulation, das heißt Aufrechterhaltung der Blutzirkulation und Anreicherung des Blutes mit frischem Sauerstoff, das mit niedrigem Sauerstoffgehalt von den Venen des Patienten kommt, wird durch mechanische Vorrichtungen durchgeführt, wie durch eine Pumpe und ein Sauerstoffzuführungsgerät, die vom physiologischen Standpunkt aus

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einen Ersatz für die Funktionen des Herzens und der Lunten darstellen sollen.

Verschiedene Vorrichtungen sind bekannt, um solche außerhalb des Körners durchzuführende Zirkulationen vorzunehmen, derartige .Vorrichtungen werden allgemein als "Herz-Lungen-Maschinen" bezeichnet und unterscheiden sich im wesentlichen in dem verwendeten Pumpentyp und dem Sauers to ffZuführungsgerät. Zur Verwendung in solchen Haschinen sind hauptsächlich drei Pumpentypen entwiekelt worden, dies sind rotierende Pumpen, Finger- oder Sigmamotorpumpen oder Kompressionspumpen.

Unabhängig vom verwendeten Pumpentyp besteht eine übliche Ausbildung dieser Vorrichtung darin, daß ihr Funktionieren auf dem Zusammendrücken einer zusammenpreßbaren Zuführung basiert, die das Blut enthält, welches dann einer Bewegung mit variabler Rate unterworfen wird. · ■ -

Alle derartigen Pumpen verwenden als Schlaachzuführung für den Transport des Blutes Schläuche, die aus flexiblem, elastomere!! Material bestehen, das einen kreisförmigen Querschnitt und eine gleichförmige Dicke der Wandungen besitzt. Derartige Punroen v/erden mit solchen Kitteln angetrieben» die geeignet sind, eine pulsierende Durchbiegung und Entspannung des zusamraendrückbaren Schlauches zu bewirken. Infolge der Spannung, welcher die Zuführung an der Pumpe unterv/orfen wird, wird der zusammendrückbare Schlauch in den Kontaktzonen mit den Pumpenroilen platt zusammengedrückt, so daß entsprechende Abdich-» tungszonen für das Blut gebildet werden. Bei der Scheibenrotation bewirken die Rollen das kontinuierliche Vorrücken der zusammengedrückten Zonen des Schlauches unter entsprechender Verlegung der Abdichtungszonen entlang der Strömungsrichtung des Blutes.

Diese zusammendrückbaren Schlauchzuleitungen mit kreisförmigem Querschnitt und gleichförmiger Wandungsdicke besitzen

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,iecLoch den Kachteil eines nicht vollständigen Zusammendrücken der schlauchförmigen Zuführungszone, welche der durch die Rolle bewirkten Kompressionswirkung ausgesetzt wird, da in den diametral /gegenüberliegenden Zonen des Schlauchabschnittes, der mit den Rollen in Berührung ist, starke elastische Reaktionen . auftreten, die dabei aufgrund der Tatsache auftreten, daß ein betrechtlicher dicker Teil des elastomeren Materials veranlaßt v;ird, eine Kontur anzunehmen mit einem sehr kleinen Kurvenradius. Dadurch ist das Abdichten des Schlauches in den Zonen durch unvollständiges Zusammendrücken durch die Rollen nicht vollständig und dem ausgeübten Druck nicht proportioniert. Um ein vollständiges Zusammendrücken des Schlauches entlang des vollständigen Durchmessers zu bewirken, der in rechten Winkeln zu der durch die Rollen ausgeübten Kompressionswirkung: angeordnet ist, ist es erforderlich, den Schlauch an die Rollen so anzulegen, daß eine beträchtlich erhöhte Spannung auf den Schlauch ausgeübt wird.

Die Anwendung des Überdruckes ir.it der Aussicht des vollständigen Zusammendrückens der Schlauchzuführuns: über den vollständigen Durchmesser bringt den zu beachtenden Nachteil mit sich, daß eine große Anzahl der roten Blutkörperchen dabei beschädigt wird und hämolysiert, so daß eine beachtliche Schädigung in dem Blut des Patienten erfolgt. Je langer der Zeitabschnitt ist, dem die außerhalb des Körpers zirkulierende Blutmenge ausgesetzt wird, um so fortgeschrittener ist die Hämolyse der roten Blutkörperchen. Ein anderer auftretender Nachteil des Überdrukkes, der auf die blutführende Schlauchzuführung ausgeübt v/erden muß, um ihr vollständiges Zusammendrücken zu bewirken, ist der Überdruck, dem die Zuführung unterworfen werden muß, wodurch ein höherer Verschleiß erfolgt und die Gebrauchslebensdauer der Zuführung herabgesetzt wird.

Gemäß der Erfindung wird eine zusammenpreßbare Schlauchzuführun~ zur Verfügung gestellt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung der Zuführung mindestens zwei diametral gegenüberlie-

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-zagende Aushöhlungen aufweist, die sich longitudinal in Bezug auf die Zuführung; erstrecken.

Bei der Verwendung der Schlauchzuführung muß diese in eine geeignete Vorrichtung eingebracht v/erden, um das pulsierende Zusammendrücken und Wiederaufrichten der Zuführung zu bewirken. Ganz gleich, welche Art der Vorrichtung verwendet wird, soll dies so erfolgen, daß das Zusammenpressen und das Wiederaufrichten substantiell rechtwinklig zu der Ebene erfolgt, die sich durch die beiden diametral gegenüberliegend ■ angeordneten Aushöhlungen erstreckt. Demgemäß sind die Zonen der .Schlauchzuführung wegen des Zusammenpressens gezwungen, eine Kontur anzunehmen« die durch einen sehr kleinen Radius der Krümmung charakterisiert ist, entsprechend den Zonen der Zuführung, die eine geringere Dicke aufweisen; dies sind die Zonen, die mit den Aushöhlungen versehen sind.

Es sei bemerkt, daß innerhalb des Bereiches dieser Erfindung der Ausdruck "Aushöhlung" ,jede Art Ausnehmung oder Profilverringerung in der Schlauchwandung umfassen soll, deren Gestaltung und Größe so ausgebildet vorliegen, um ein Minimum an elastischen Reaktionen zu verursachen, wenn der Schlauch an solchen "Aushöhlungen" zusammengepreßt vorliegt, im Ge?;ensatz zu den deutlich überlegenen elastischen Reaktionen, die auftreten,.wenn man versucht, den Schlauch in den Zonen höherer Dicke zusammenzudrücken oder im Gegensatz mit den elastischen Reaktionen, die auftreten würden, wenn ein Schlauch mit gleichförmiger Wandungsdicke zusammengedrückt wird.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und um ihre praktische Ausführung zu verdeutlichen, wird eine beispielhafte Ausführunssform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben:

Fig.1 ist eine perspektivische Ansicht eines quadratisch geformten Schlauchstückes gemäß einer ersten Ausführung der Er-

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findung im nicht zusammengepreßten Zustand,

2 ist ein Querschnitt entlang der Linie II - II des Schlauches der-Fig. 1.

Fig. 3 ist eine schematische Ansicht einer rotierenden Pumpe, auf die der Schlauch der Fig. 1 montiert ist.

Fig. 4a ist ein Querschnitt des quadratisch-geforraten Schlauches der Fig. 1 entlang der Linie IVa - IVa der Fig. 3.

Fig. 4b ist ein Querschnitt eines Schlauches der bisherigen Art, unter denselben Bedingungen dargestellt, wie diese in Fig. 4a gezeigt sind.

Fig, 5 ist ein Querschnitt eines rundförmigen Schlauches gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in nicht zusammengepreßtem Zustand,

Fig. 6 ist ein Querschnitt des Schlauches der Fig, 5* ,iedoch in zusammengepreßtem Zustand. 1 -

Fig. 7 ist ein Querschnitt einer anderen Ausführungsform eines rundförmigen Schlauches der Erfindung in nicht zusammengepreßtem Zustand,

Fig. 8 ist ein Querschnitt des Schlauches der Fig, 7» ,iedoch in zusammengepreßtem Zustand,

Unter Bezugnahme auf die Zeümungen in den Fig, 1 - 4a ist eine erste Ausführungsform einer zusammendrückbaren Schlauchzuführung gemäß der Erfindung dargestellt. Der Schlauch ist

in groben Zügen mit quadratischem Querschnitt angefertigt undbesteht aus einem elastischen und flexiblen Material, welches inert und verträglich ist mit der Art der Blutflüssigkeit, die darin aufgenommen v/erden soll. Geeignete Materialien zur Herstellung des zusammendrückbaren Schlauches sind dem Techniker woiil bekannt. Nicht einschränkende Beispiele für geeignete elastische und flexible Materialien sind natürlicher Gummi,· elastomere Athylen-Propylen-Copolymere und Silikongummi. Der Schlauch 1 besitzt vier dicke V/andungen 2a, 2b, 2c und 2d, die

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miteinander mittels der schwächeren Wandungszonen Ja, 3b» 3c und 3d verbunden sind und die dabei viele Aushöhlungen bilden und mit den bleichen Referenzziffern bezeichnet sind,.wie diese füi? die abgeschwächten Wandungszonen verwendet werden. Die 3nden 4a, 4b des Schlauches 1 greifen in die Halteblöcke 5a und 5>b ein.· Die Halteblöcke sind mit durchgehenden Bohrungen versehen, um die Gehäuseanschlüsse 7a, ?b aufzunehmen, an die die Zuführungen 6a bzw. 6b angeschlossen v/erden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 ist ersichtlich, daß der zusammendrückbare Schlauch 1 auf eine herkömmliche rotierende Pumpe (skizzenhaft in der Fig. angedeutet) montiert ist. Die Pumpe besitzt eine Scheibe 9, die um die Achse drehbar in Richtung des Pfeils angeordnet ist und durch geeignete Antriebsvorrichtungen (nicht dargestellt) gedreht wird.

In der Nähe des Kreises 9a der Scheibe 9 sind in Ruhe befindliche Rollen 10a, 10b und 10c drehbar angelest, wobei an den Rollen der zusammendrückbar Schlauch 1 unter leichter Span-* nung angebracht ist. Unter der Wirkung dieser leichten Spannuns (die bei der Drehune einen Druck auf den Schlauch ausübt, der völlig unzureichend ist, wie vorstehend erläutert, um dabei eine mindestens zu beachtende Hämolyse zu erzeugen) bil- " det der Schlauch 1 in den Zonen, die aufeinanderfolgend mit den Rollen in Berührung kommen, eine vollständig zusamnense·^ preßte Anordnung entlang der gesamten diametralen Zone, die sich in rechten Winkeln zu der Zusammenpreßwirkung der Rollen, wie in Fig. 4a dargestellt, befindet. Fig. 4a verdeutlicht auch die perfekte Abdichtung, die durch die zusammengedrückten Teile des Schlauches bewirkt wird.

Fig. 2 und Fig. 4a zeigen auch deutlich den verschiedenen Zweck der "Aushöhlungen" 3a und.3c in Bezug auf die "Aushöhlungen" 3b und 3d. Während die ersteren (3a und 3c) den Zweck haben, das vollständige Zusammendrücken eines Paares von benachbarten Schlauchwandungen (2a, ad) gegen das gegenüberliegende Paar der

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angrenzenden Windungen (2b, 2c),ohne bemerkenswerte elastische Reaktionen in rechten V/inkeln zu der Preßebene P zu be— wirken, haben die Aushöhlungen 3b, 3d den Zweck, die Annäherung der benachbarten Wandungen zu begünstigen, so daß im zusammengepreßten Zustand Wandung 2a mit Wandung 2d und Wandung 2b in der gleichen Ebene mit der Wandung 2c liegt, ohne daß bemerkenswerte elastische Reaktionen parallel zu der Druckebene P auftreten können.

25s ist ersichtlich, daß die elastischen Reaktionen dieser Zonen der Zuführung bedeutend niedriger sind als die elastischen Reaktionen, die um eine relativ dickere Wandung auf ge-, bracht v/erden und v/ie es in den Schläuchen der bisherigen Art geschieht, die keine Aushöhlungen aufweisen und ganz allgemein im Gebrauch sind.

Für Vergleichszwecke zeigt PiK. 4b~die Stellung bei einem unvollständigen Zusammenpressen, die mit- einem gleichförmig dicken Schlauch gemäß der bisherigen Art erzielt wird und zwar unter der gleichen Spannung v/ie der Schlauch dieser Erfindung, der in Fig. 3 und Fig. 4a dargestellt ist.

Ebenso ist aus Fig. 4b die ungenügende Abdichtung, die durch den unvollständig zusammengedrückten Schlauch in den diametral p;egenüberliegenden Zonen 11a, 11b auftritt, ersichtlich.

Fig. 5 und Fig. 6 zeip;en eine weitere Ausbildung einer rund ausgebildeten zusammenDreßbaren Schlauchzuführung gemäß.der Erfindung in Abwesenheit einer äußerlichen Spannung bzw. in zusammengepreßtem Zustand.

Fig. 7 und Fig. 8, die ähnlich mit Fig. 5 und Fig. 6 sind, zeigen eine weitere Ausbildung der Erfindung. Aus Fig. 7 und Fig. 8 ist ersichtlich, daß die notwendigen "Aushöhlungen", un den gewünschten technischen Effekt sicherzustellen, solche sind, die die Zusammenpreßebene P lokalisieren.

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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die zusammenpreßbare Schlauchzuführung in einer derartigen Weise hergestellt, daß sie genau gemäß der Kontur gestaltet ist, die die Zuführung annimmt, wenn sie auf der rotierenden Scheibe der Pumpe aufgebracht wird, d.h. sie ist im wesentlichen U-förmig, wie in Fig. 3 dargestellt.

Es ist nun tatsächlich gefunden worden, daß bei der Verwendung einer solchen Schlauchausführung der vorliegenden Erfindung, bei der die Schlauchzuführung mit der substantiellen Form eines U angefertigt worden ist, in ,iedem Falle nach der Montage an die Rollen in jedem Abschnitt der Zuführung dann das Blutvolumen zwischen einer Rolle und der nächsten Rolle größer ist im Vergleich mit dem Blutvolumen, welches sich in einem gleichen Abschnitt einer Zuführung befindet, die geradlinig hergestellt v/orden ist und danach an die Pumpe montiert wurde. Demgemäß lassen unter., den gleichen konstruktiven und arbeitsausführenden Bedingungen Pumpen unter Verwendung von U-förmig hergestellten zusammendrüclcbaren Schläuchen dieser Erfindung größere Durchflußraten erzielen als ,jene Pumpen, bei denen geradlinig ausgebildete Schläuche aufmontiert sind.

Es ist gefunden worden, daß, wenn eine schlauchförmige Zufür'ung oder Schlauch gemäß dieser Erfindung dem Zusarnmendrückvorgang unterworfen wird, die elastischen Reaktionen, die. an den gefalteten Schlauchzonen auftreten, welche einen kleinen Radius der Krümmungszonen besitzen, in Verbindung mit der Verwendung, zu welchem dieser Schlauchtyp verwendet wird, substantiell irrelevant sind; demzufolge wird ein leichtes und vollständiges Zusammendrücken entlang des gesamten Durchmessers des Schlauches erzielt. Dieses vollständige Zusammendrücken des Schlauches wird somit unter der Wirkung von_sehr kleinen, aufgebrachten Druckkräften bewirkt, die in ,iedem Falle unzureichend sind, um eine Schädigung und/oder Hämolyse der Blutkörperchen zu bewirken.

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Es ist tatsächlich festgestellt worden, daß die herkömmlichen, zur Zeit gebräuchlichen Schläuche im allp-emeinen einem Druck von etwa 7 kg unterworfen werden müssen, urn diese vollständip; zusammenzudrücken. Um die gleichen 3rp;ebnisse mit dem zusanimendrückbaren Schlauch dieser Erfindung zu erhalten, ist nur ein Druck von etwa 70 R erforderlich. Wenn man weiterhin berücksichtigt, daß ein Druck von etwa 2 kp; ausrei« chend ist, um Hämolyse von roten BlutkörDerchen zu bewirken, ist es ersichtlich, daß dieser verbesserte, zusammendrückbare Schlauch dieser Erfindung keinerlei nachweisbaren Grad an Hämolyse hervorruft.

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Claims (6)

251U94 - ίο - Patentansprüche:

1./Zusammendrückbar schlauchförmig Zuführung, dadurch ge- * -kennzeichnet, daß die Zuführungswandung mit mindestens zwei diametral gegenüberliegend angeordneten Aushöhlungen versehen ist, die sich längs in Bezug auf die Zuführung erstrecken.

2, Zuführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsxtfandunp; mit mindestens zwei v/eiteren Aushöhlungen versehen ist, die an gegenüberliegenden Seiten in Bezug auf die Ebene, die durch die zuerst genannten beiden Aushöhlungen geht, angeordnet sind.

3. Zuführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Zuführung im wesentlichen rechteckig ausgebildet ist.

£-. Zuführung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Zuführung im wesentlichen quadrcatisch ausgebildet ist.

5. Zuführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

. daß der Querschnitt der Zuführung im wesentlichen rund ausgebildet ist.

6. Zuführung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch, gekennzeichnet, daß der Schlauch U-förmig gebogen ausgebildet ist.

7· Zuführung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese gemäß den in den Figuren Λ bis 4a dargestellten Formen ausgebildet sind.

8, Zuführung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese gemäß den in den Figuren 5 und 6 dargestellten Formen ausgebildet sind.

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9» Zuführung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese gemäß den in den Figuren 7 und 8 dargestellten Formen ausgebildet sind.

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