DE3039057A1

DE3039057A1 - Herzpumpe fuer die blutzirkulation ausserhalb des koerpers eines lebewesens

Info

Publication number: DE3039057A1
Application number: DE19803039057
Authority: DE
Inventors: Sergio Roma Carbonini; Giancarlo Pelosi
Original assignee: Consiglio Nazionale delle Richerche CNR
Current assignee: Consiglio Nazionale delle Richerche CNR
Priority date: 1980-05-12
Filing date: 1980-10-16
Publication date: 1981-11-19
Also published as: FR2481929B1; GB2077861B; FR2481929A1; DE3039057C2; JPS571346A; JPS6244503B2; US4397617A; IT1131170B; IT8021982A0; GB2077861A

Description

Herzpumpe für die Blutzirkulation außerhalb des Körpers eines Lebewesens.

Die Erfindung betrifft künstliche Herzpumpen und insbesondere künstliche Herzpumpen zur Verwendung zur Blutzirkulation außerhalb des Körpers, welche Pumpen es ermöglichen, die Blutströmungsgeschwindigkeit während der Zirkulation des Blutes außerhalb des Körpers für die Zwecke der Untersuchung der Eigenschaften des Blutes und der Bestimmung hämatochemischer Parameter mit Hilfe geeigneter Apparate, welche die jeweiligen Bestimmungen vornehmen können, zu verlangsamen.

Aufgabe der Erfindung ist vor allem, eine Herzpumpe der vorerwähnten Art zu entwickeln, mit deren Hilfe Blut aus dem menschlichen Körper entnommen, die Strömung für die Zwecke der Durchführung biologischer Bestimmungen verlangsamt werden kann, beispielsweise mit Hilfe nichtstorender Elektroden, und dann wieder in die Zirkulation im Körper eingeleitet werden kann, ohne daß ernste Schäden oder Veränderungen im Blut verursacht werden.

Der Entwicklung einer Herzpumpe dieser Art stand eine Zahl von technischen Schwierigkeiten und Problemen entgegen, die mit dem Erfordernis verbunden sind, die biologischen und chemischen Eigenschaften des Blutes aufrechtzuerhalten, so daß die Entwicklung der gewünschten Art von Pumpe die Überwindung dieser Schwierigkeiten erfordert.

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Vor allem muß das Problem überwunden werden, das Gerät steril zu halten, so daß es notwendig ist, eine Pumpe zu verwenden, bei der eine biologische Verunreinigung des Blutes völlig vermieden wird, um das Wohlbefinden des Patienten nicht zu beeinträchtigen und gleichzeitig zuverlässige Messungen zu erzielen.

Für diesen Zweck ist der grossere Teil der Bauelemente des Kreislaufs für die Zirkulation des Blutes ausserhalb des Blutes gewöhnlich dazu bestimmt, nach einem einzigen Gebrauch weggeworfen zu werden. Die Bauelemente werden mit anderen Worten nach dem Gebrauch bei einem Patienten für den nachfolgenden Patienten vor der Benutzung des Kreislaufs ersetzt. Diejenigen Teile, die nicht ersetzt werden, wenn das Gerät für einen anderen Patienten verwendet wird, müssen aus einem Material sein, welches eine Sterilisierung durch herkömmliche Verfahren, beispielsweise durch einen Autoklaven, einen Ofen, der aus Äthylenoxid hergestellt ist, und sterilisierende Lösungen ermöglicht.

Der Kreislauf für die Blutzirkulation außerhalb des Körpers und Insbesondere die Herzpumpe müssen die Probleme vermeiden, die sich aus der chemischen Blutverunreinigung ergibt, nämlich die übertragung von Ionen von den metallischen Wänden oder umgekehrt die Absorption von Ionen durch das Blut von den metallischen Wänden unter Bildung löslicher Verbindungen.

Für diesen Zweck wurde der grössere Teil der mit dem Blut in Kontakt befindlichen Flächen aus einem Silikonelastomer hergestellt, das für medizinische Zwecke geeignet ist, während die übrigen Teile aus besonderen Arten von rostfreiem Stahl hergestellt werden, die nicht von organischen Flüssigkeiten und Sterilisierflüssigkeiten angegriffen wer-

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den können.

Die erfinlungsgemäße Herζpumpe hat hinsichtlich dieser fundament len Erfordernisse für den Zweck der Erzielung der richtigen außerkörperlichen Zirkulation des Blutes und der Sicherstellung, daß keine Schäden im Blut entstehen, die erste vollständige Lösung des Problems der vollen Vermeidung der Hämolyse des Blutes geschaffen, die durch mechanische Kräfte herbeigeführt werden, welche einen Bruch der Blutkörperchen verursachen, und durch eine zu rasche Strömung, die besonders schädlich ist und die häufig während der Phase der Verlangsamung und der Beschleunigung der Blutströmung stattfinden.

Gemäß einem ihrer Hauptmerkmale ermöglicht die erfindungsgemäße Herzpumpe die Ausschaltung der Phänomene der Hämolyse, da sie mit einer Einrichtung versehen ist, die das Fließen des Blutes ermöglicht und die die peristaltische Wirkung des menschlichen Blutes simuliert und die Bewegung des Blutes ermöglicht und gleichzeitig die mechanische Wirkung bekannter Geräte vermeidet, die eine mehr oder weniger wesentliche Schädigung des gerade gepumpten Blutes verursachen.

Die erfindungsgemäße Herzpumpe ermöglicht daher eine Transportwirkung und eine Funktion sehr ähnlich dem wirklichen Herzen:

Das Blut wird daher Wirkungen unterzogen, deren Eigenschaften und Parameter im wesentlichen die gleichen wie im Falle der Blutzirkulation im menschlichen Körper sind.

Die der Erfindung zugrundeliegend~ Aufgabe wird durch den Umstand erreicht, daß die erfindungsgemäße Herzpumpe reproduziert gemäß einem ihrer Hauptmerkmale in ihrer Struk-

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tür das menschliche Herz und simuliert die Funktion des menschlichen Herzens so, daß die Pumpwirkung, welche die Pumpe ausführt, eine physiologische Wirkung ist und von dem Blut voll toleriert wird.

Die erfindungsgemäße Herzpumpe besitzt

einen Pumpenkörper aus starrem Material; eine biegsame Leitung aus elastischem Material in deren Inneren das Blut fließt;

Halteelemente im Inneren des Körpers der Pumpe, die dazu dienen, das Innenvolumen des Körpers der Pumpe in drei gesonderte Kammern zu unterteilen, und in jeder der Kammern ist ein Teil der biegsamen Leitung angeordnet. Die Kammern sind voll mit einem nicht zusammendrückbaren Fluid gefüllt; Elemente zur Versteifung der Leitung, die entsprechend den Elementen zur Trennung des Innenvolumens des Körpers der Pumpe angeordnet sind, welche Elemente zur Versteifung der Leitung dazu dienen, das Zusammendrücken der Leitung an den Trennelementen zu verhindern; Druckerzeugungsorgane für den Pumpenkörper in Verbindung mit dem Inneren, durch welche dem in den Kammern enthaltenen Fluid eine periodisch abwechselnde Druck- u. Entspannμngswirkung mitgeteilt werden kann. -

Im Folgenden wird die Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen anhand einer beispielsweisen Ausfuhrungsform der Erfindung näher erläutert und zwar zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht in vergrößertem Maßstab und im Längsschnitt der erfindungsgemäßen Herzpumpe, die nur den Pumpenkörper und die inneren Organe zeigt;

Fig. 2 eine vollständige Ansicht im Längsschnitt der er-

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findungsgemäßen Herzpumpe.

Die erfindungsgemäße Herzpumpe besitzt einen Körper 1 aus einem starren Material, vorzugsweise Metall, der an seinem einen Ende, d.h. am rechten Ende, geschlossen ist. Am entgegengesetzten Ende ist das Gerät mit einem Verschlußelement 2 versehen, das am Körper mittels einer Schraube befestigt ist, um das öffnen der Pumpe und gegebenenfalls das Auswechseln einiger der inneren Elemente zu ermöglichen.

Das Innenvolumen des Körpers der Pumpe 1 ist in drei Kammern 3, 4 und 5 in Reihe durch Trennplatten 6 unterteilt. Diese Trennplatten 6 bestehen beispielsweise aus drei Scheiben mit einem Durchmesser gleich dem Innendurchmesser des Pumpenkörpers 1 und sie sind längs ihres Umfanges mit Mitteln zum Halten der Platten versehen, beispielsweise mit einem herkömmlichen O-Ring 7, die in den Umfangsausnehmungen der Scheiben 6 angeordnet sind.

In das Innere des Körpers 1 der .Pumpe ist ein zylindrischer Körper eingesetzt, der mit 8 bezeichnet ist, und dessen Aufgabe darin besteht, das Lagern und Zentrieren der Trennplatten bzw. -scheiben 6 sowie das Lagern und Zentrieren der biegsamen Leitung bzw. des Schlauches, wie nachstehend im Einzelnen beschrieben wird, am Ende des Einlasses und am Ende des Auslasses zu ermöglichen. Der zylindrische Körper 8 ist mit öffnungen 9 versehen, welche den Raum außerhalb der Kammern 3, 4 und 5 in Verbindung mit dem Inneren des zylindrischen Körpers 8 zu bringen.

Am Auslaßende der Pumpe, d.h. iuf derjenigen Seite, auf welcher das Verschlußelement befestigt ist, weist der zylindrische Körper 8 einen zylindrischen Teil IO auf, der einen kleineren Durchmesser hat. Dieser zylindrische

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Teil 10 erstreckt sich durch eine öffnung 11 des Verschlußelements 2 mit dem Ziel, die biegsame Leitung zur Auasenseite der Pumpe zu bringen.

Die Kammern 3,4 und 5 sowie die entsprechenden Innenvolumen innerhalb des zylindrischen Körpers 8 werden vorläufig mit einer nicht zusammendrückbaren Flüssigkeit, beispielsweise mit kein Fieber erzeugendes destilliertes Wasser, gefüllt, so daß das Gesamtinnenvolumen des Körpers 1 der Pumpe vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist.

In das Innere des Körpers 1 der Pumpe wird in der nachstehend beschriebenen Weise eine biegsame Leitung aus elastischem Material eingesetzt, durch welche das Blut vom Einlaßende, welches mit A bezeichnet ist, zum Auslaßende fließt, das mit B bezeichnet 1st.

Die biegsame Leitung weist den Einlaß auf, der mit dem Körper 1 der Pumpe mittels eines Elements 13 verbunden ist, das eine Kupplungshülse ist» welche an der Außenwand des Körpers 1 befestigt ist. Im Inneren des Elements 13 ist ein Ansatz des Körpers 1 von im wesentlichen zylindrischer Form angeordnet, der mit 14 bezeichnet ist und der eine axiale Längsöffnung aufweist, welche mit dem Inneren des Körpers 1 in Verbindung steht. Die Blokkierung der Leitung 12 zwischen der Hülse 13 und dem Ansatz 14 ergibt eine Abdichtung, für welchen Zweck herkömmliche Dichtungselemente verwendet werden können, die hier im Einzelnen nicht dargestellt sind.

Durch die Längsleitung 15 des Ansatzes 14 wird das Blut in eine Längsleitung 16 eingeleitet, welche in einem zylindrischen Element 17 ausgebildet ist, das in einen Ansatz 18 des zylindrischen Körpers 8 eingesetzt ist.

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der Im Inneren des entsprechenden Hohlraums des Körpers 1 der Pumpe angeordnet ist. Herkömmliche Dichtungsmittel/ beispielsweise O-Ringe 19/ sind zwischen dem Ansatz und den Hohlraum des Körpers 1 vorgesehen. Das zylindrische Element 17 und der innere Ansatz 18 ermöglichen eine Blockierung für das Ende 20 des Schlauches/ der als Einlaß für das Blut in die Kammer 3 verwendet ist, welche Kammer die erste Kammer der erfindungsgemäßen Herzpumpe bildet.

Die biegsame Leitung im Inneren der Kammer 3 ist mit dem entgegengesetzten Ende der vorausgehenden Kammer in einer Art und Weise verbunden, die der identisch ist/ in welcher die Befestigung der Leitung am Einlaßende hergestellt worden ist. Für diesen Zweck wird/ nachdem der Abschnitt des Schlauches 22 im Inneren der Kammer 3 angeordnet worden ist/ das Ende 22 im Inneren einer kupplung 23 mit Hilfe eines Ansatzes 24 befestigt, der mit der Trennplatte bzw. -scheibe 6 aus einem Stück geformt ist. Ferner sind in diesem Falle Dichtungsmittel vorgesehen/ um eine Vermischung der in der Kammer 3 enthaltenen Flüssigkeit mit dem Blut zu verhindern, das in das Innere des Schlauches fließt.

Im Inneren des Ansatzes 24 der Scheibe 6 ist in der Längsrichtung eine öffnung 25 vorgesehen, welche es ermöglicht, das Fließen von Blut, das vom Abschnitt 21 des Schlauches kommt, von seinem Einlaß in die nachfolgende Kammer zu erzielen. Die Längsöffnung 25 steht mit einer Längsöffnung 26 in Verbindung, die in einem Teil gegenüberliegend der vorausgehenden Kammer ausgebildet ist, wo die Kupplung 27 erkennbar ist, welche der Kupplung 23 entspricht/ das Ende des Schlauches dem Ende 22 entspricht und der Ansatz 29 dem Ansatz Auf diese Weise wird das Blut, welches durch den Ab-

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schnitt 21 kommt und durch die Offnungen 25 und 26 fließt, in die zweite Kammer der Herzpumpe 4 eingeleitet, die sich immer im Inneren der biegsamen Leitung befindet*

Die biegsame Leitung in der Kammer 4, d.h. in der mittleren Kammer von größerer Länge als die erste Kammer 3 und die dritte Kammer 5, ist um den zylindrischen Körper 8 herumgewickelt, und bildet so im wesentlichen zwei Spiralen, von denen die eine in Fig. 1 der Übersichtlichkeit halber völlig unterbrochen dargestellt ist. In Wirklichkeit ist der Schlauch kontinuierlich vom Ende des Einlasses A zum Ende des Auslasses B.

Das Ende des Auslasses des Schlauches in der zweiten Kammer 4 ist mit der zweiten Trennwand oder-scheibe 6 in einer Weise verbunden, die der vorangehend für die erste Trennplatte oder -scheibe 6 beschrieben wurde. In Wirklichkeit ist auch in diesem Falle der Abschnitt des Schlauches 30, der die vorangehend beschriebenen Spiralen bildet, am Ende 31 mit dem Inneren der mit der Scheibe 6 aus einem Stück bestehenden Kupplung 32 verbunden. Der Schlauch wird durch den im wesentlichen zylindrischen Ansatz 33 gehalten, der aus einem Stück mit der Scheibe 6 besteht. Zwischen dem Ansatz und der Kupplung 32 sind (nicht gezeigte) Dichtungen vorgesehen. Im Inneren des Ansatzes 33 ist eine axiale Längsleitung 34 ausgebildet, welche die Blutströmung aus dem Schlauch 30 zur nachfolgenden Kammer 5 ermöglicht. Die Leitung 34 ist durch eine entsprechende Leitung 35 verlängert, die in einem Ansatz 36 ausgebildet ist, welch letzterer zum Ansatz 33 symmetrisch ist, der mit Hilfe von Dichtungen (nicht gezeigt) das Blockieren des Endes des Einlasses des Schlauches 37 zur letzten Kammer mittels der Kupplung 38 ermöglicht, welch letztere zur Kupplung 32 symmetrisch ist.

Der Schlauch ist in einem letzten Abschnitt 39 verlängert, 130047/OAOO

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der innerhalb der letzten Kammer 5 angeordnet ist und mit einem Ende 40 endet, das zwischen einer Kupplung 41 und einer Verlängerung 42 blockiert ist, die aus einem Stück mit dem Verschlußelement 43 des Innenraums des zylindrischen Körpers 8 ist. Der letztere ist mit einer Längsleitung 44 versehen, welche mit dem Endteil des Schlauches 45 in Verbindung steht, der mit der Aussenseite der Pumpe verbunden ist.

Ferner ist das Endelement 43 mit einer Verlängerung 46 versehen, auf der das Ende des Auslasses des Schlauches mit Hilfe von Dichtungsmitteln, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, befestigt ist.

Wie sich insbesondere aus Fig. 1 ergibt, ist die Länge, d.h. die Erstreckung in der Längsrichtung der Kammer 3,

4 und 5 verschieden und insbesondere ist die Länge der Kammer 3 und 5 kleiner als die Länge der mittleren Kammer 4, Diese Abmessungen der ersten und der letzten Kammer 3 bzw.

5 sowie der mittleren Kammer 4 wurde vorgesehen, um die Funktion des menschlichen Herzens in vollständiger Weise zu simulieren. In der Tat simulieren die erste und die letzte Kammer 3 bzw. 5, die eine geringere Länge haben, die Arbeitsweise der Herzklappe, während die mittlere ' Kammer 4 von größerer Länge die Arbeitsweise der Herzkammer simuliert. Ferner trägt die größere Länge des im Inneren der mittleren Kammer 4 enthaltenen Schlauches dazu bei, die Funktion der Herzkammer zu simulieren, welche Länge wesentlich größer als die Länge der Abschnitte 1st, die im Inneren der ersten Kammer 3 und der letzten Kammer 5 angeordnet sLnd.

Die Kammern 3, 4 und 5 des Körpers 1 der Pumpe weisen eine radiale öffnung 47, 48 bzw. 49 auf, welche öffnungen die Kammern mit einer Kompressions- und Entspannungseln-

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richtung verbinden, die nachstehend näher beschrieben wird und die physiologische Arbeitswelse des menschlichen Herzens simulieren kann.

Aus der Betrachtung der Fig. 2 zusätzlich zu Fig. 1 ergibt sich, daß die erfindungsgemäße Pumpe Regelkolben aufweist, die mit jeder der Kammern 3, 4 und 5 verbunden sind und mit 50, 51 und 52 bezeichnet sind, welche Kolben durch ihre hin- und hergehende Bewegung ein System von überdruck oder Entspannung in den vorerwähnten Kammern erzeugen.

Die Kolben 50, 51 und 52, deren Zylinder 53, 54 und 55 in beliebiger geeigneter Weise am Körper 1 der Pumpe befestigt sind, sind mit Stangen 56, 57 und 58 versehen, welche in ihrer Bewegung versetzt angeordnet sind, so daß sie wechselweise und versetzt das Überdruck- und Entspannungssystem in den Kammern 3, 4 und 5 erzeugen.

Im besonderen sind die Einlaß- und Auslaßkammern 3 und 5 so vorbestimmt, daß sie sich immer im Gegentakt befinden, d.h., wenn eine dieser beiden Kammern sich im Unterdruckζustand befindet, die andere sich im überdruckzustand und umgekehrt. Auf diese Weise besteht niemals die Möglichkeit einer freien Leitung zwischen dem Einlaß und dem Auslaß der Pumpe und ist es möglich, das Entfernen in einer Weise durchzuführen, die negativ oder positiv ist, so daß das Entfernen von Fluid oder das Wiedereinleiten von Fluid aus arteriellen oder venösen Bereichen unwesentlich ist.

Die Herzpumpe kann als nach der folgenden Folge von Arbeitsvorgängen arbeitend betrachtet werden unter Berücksichtigung, daß durch die Ausübung eines bestimmten Druckes auf irgendeine der Kammern 3, 4 und 5 das Schließen einer Klappe als Folge des Zusammendrückens oder der

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Blockierung des rohrförmigen Abschnitts in jeder dieser Kanunern simuliert wird. Andererseits wird, wenn ein Unterdruck auf die Kammern 3,4 und 5 wirksam gemacht wird, das öffnen einer Klappe dadurch simuliert, daß die ursprüngliche Form des Leitungsschlauches des Blutes wieder hergestellt wird, das dann frei durch den entsprechenden Abschnitt fließen kann.

Beispielsweise kann davon ausgegangen werden, daß die Kammer 3 unter Druck steht, so daß der Abschnitt des Schlauches, der in dieser Kammer enthalten ist, geschlossen ist, so daß das Fließen von Blut stromabwärts dieses Abschnitts verhindert wird.

Nach Beendigung dieser Druckwirkung, d.h. wenn die Kammer

3 einem Unterdruck ausgesetzt wird, nimmt der Abschnitt des Schlauches wieder seine ursprüngliche Form an und beginnt das Fließen von Blut wieder innerhalb des Schlauches,

In der Phase, in welcher ein Unterdruck auf die erste Kammer 3 nach dem anfänglichen Überdruck ausgeübt wird, wird in der zweiten Kammer 4 ständig eine Uberdruckwirkung aufrechterhalten, so daß der Schlauchabschnitt, der in der Kammer enthalten ist, blockiert bleibt. Nachfolgend wird eine Unterdruckwirkung mit bezug auf die zweite Kammer

4 ausgeübt und gleichzeitig eine neue Überdruckwirkung in der ersten Kammer 3, so daß das im Inneren des Abschnitts des Schlauches 21 enthaltene Blut durch die vorangehend als nicht zusammendrückbar Abschnitte in den Schlauchabschnitt 30 fließen kann, der in der zweiten Kammer 4 enthalten ist. In dieser Phase wird die dritte Kammer 5 unter Druck gehalten, so daß der Abschnitt des Schlauches 39, der in der Kammer enthalten ist, das F.'iessen des in der zweiten Kammer 4 enthaltenen Blutes verhindert. Das Fließen von Blut aus der zweiten Kammer 4

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zur dritten Kammer 5 findet Im wesentlichen In der gleichen Welse statt, wie für die erste und die zweite Kammer 3 und 4 beschrieben. In der Tat wird, wenn eine Uberdruckwirkung in der zweiten Kammer 4 und eine gleichzeitige Unterdruckwirkung in der dritten Kammer 5 ausgeübt wird, der Schlauchabschnitt 30 so stark zusammengedrückt, daß das Blut, das im Schlauch enthalten ist, zwangsweise durch die vorangehend beschriebene nicht zusammendrückbare Verbindung zum Austreten gebracht wird und das Blut im Abschnitt 39 der dritten Kammer 5 fließt, aus der es über weitere Verbindungselemente, wie vorangehend beschrieben, zu dem Elektrodensystem geleitet wird.

Aus dem vorangehend Beschriebenen ergibt sich, daß eine kontinuierliche peristaltische Folge gebildet wurde, durch welche die erfindungsgemäße Pumpe in jeder Kammer eine Folge von Uberdruck-Unterdruck-Uberdruck erzeugt, welche das nachfolgende Fließen des Blutes in das Innere des Abschnitts ermöglicht, der in dieser Kammer enthalten ist, und den Austrieb zur nachfolgenden Kammer. Diese periodischen Wirkungen von Uberdruck-Unterdruck-Uberdruck werden in einer koordinierten Weise und in Reihenfolge den verschiedenen Kammern zugeführt, so daß die Abschnitte des Schlauches, welche in den Kammern enthalten sind, zur Regelung des Blutflusses in einer im wesentlichen kontinuierlichen Weise von der einen Kammer zur anderen geschlossen und geöffnet werden können. Die erfindungsgemäße Pumpe wird natürlich nicht allein verwendet, sondern muß in Kombination mit einer weiteren identischen Pumpe verwendet werden. Hierbei wird zuerst eine Pumpe verwendet, welche das Blut des Patienten zum Fließen zu dem Analysesystem bringt und eine zweite Pumpe, welche das Blut zu dem Patienten zurückführt.

Die überdruckstufen, d.h. die Abmessungen der kleinen Re-130047/0A00

gelkolben 50, 51 und 52 werden in der weise geregelt,
daß die Blutkörperchen in den Abschnitten des Schlauches, welche die Klappe simulieren, nicht eingeschlossen oder unter Druck gesetzt werden.

In dieser Weise unterscheidet sich die erfindungsgemäße Pumpe und daher das Gerät, welches zwei solche Pumpen enthält von den mechanischen Geräten zum peristaltischen
Pumpen bekannter Art, bei denen festgestellt wurde, daß sie einen Bruch, einen zu starken Fluß und daher eine
Schädigung der Blutkörperchen verursachen können.

Verschiedene Tests, die mit dem Blut ausgeführt wurden, das mit der erfindungsgemäßen Pumpe zirkuliert, und die Ergebnisse dieser Tests haben experimentell das Nichtvorhandensein einer Hämolyse bestätigt und damit auch den
Wert der neuartigen Gestaltung der erfindungsgemäßen Pumpe, die ein Fluidsystem verwendet.

Die peristaltische Wirkung der erfindungsgemäßen Pumpe, d.h. die Zyklen der überdruck- und Unterdruckphasen wird in der Form erhalten, die in Fig. 2 dargestellt ist, mit einem System von Nocken, die im Einzelnen nicht beschrieben sind und den kleinen Kolben die notwendige hin- und hergehende Bewegung mitteilen. Diese Nocken, welche mit dem Buchstaben C bezeichnet sind, werden durch zwei kleine Wellen D₁ und D₂ in Tätigkeit gesetzt, welche eine kontinuierliche Drehbewegung ausführen können, die mit Hilfe der Nocken C in eine hin- und hergehende Bewegung umgewandelt wird. Natürlich kann diese Wirkung der Nocken in vorteilhafter Weise durch irgendein anderes Element ersetzt werden, das eine kontinuierliche Drehbewegung in
eine hin- und hergehende Bewegung umwandeln kann.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Pumpe erweist sich

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als besonders wirksam, da zusätzlich zu ihrer Originalausbildung und Struktur die Bemessung der Teile so gewählt wird, daß eine peristaltische Wirkung erzielt werden kann, die mit der des menschlichen Herzens fast identisch ist. Beispielsweise werden nachfolgend einige Werte der Bauform der erfindungsgemäßen Pumpe gegeben, die jedoch nur ausgewählt wurden, um die Erfindung zu erweitern und nicht um diese zu beschränken.

Die erfindungsgemäße Pumpe arbeitet mit einer maximalen Abmessung von etwa 2 m und die Drücke, die in den Kammern 3, 4 und 5 erzielt werden können, betragen etwa 1/10 einer Atmosphäre. Was den Schlauch betrifft, in dessen Innerem das Blut fließt, hat dieser einen Durchmesser von etwa 2 mm. Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe hat der Schlauch einen Durchmesser von 2,03 mm. Die Abmessungen der Kammern 3, 4 und 5 sind mit einem Verhältnis von 1:2 gewählt, so daß das Innenvolumen der Kammern 3 und 5 etwa die Hälfte desjenigen der mittleren Kammer 4 beträgt. In dieser Kammer ist der Schlauch um den Körper mit sechs Windungen herumgewickelt, während in den anderen beiden Kammern der Schlauch nur einen geradlinigen Abschnitt bildet.

Die Länge der Kammern 3, 4 und 5 in der Längsrichtung, d.h. parallel zum Blutfluß, wurde insbesondere so gehalten, daß der durch die Pumpe gehaltene Gesamtraum beschränkt ist. Beispielsweise wurde die Länge der ersten und der letzten Kammer 3 bzw. 5 auf weniger als 20 mm gehalten, während die Länge der mittleren Kammer 4 nach dem vorangehend angegebenen Verhältnis auf weniger als 40 mm gehalten wurde. Daher hatte insgesamt unter Berücksichtigung des durch den Klappenkörper 1 und das Verschlußelement 2 beanspruchten Raumes die Pumpe der beschriebenen Ausführungsform eine Länge von etwa 130 mm.

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Der Vorteil der vorangehend beschriebenen erfindungsgemäßen Pumpe, der hauptsächlich darin besteht, daß die Wirkung eines Bruches von Blutkörperchen vermieden wird und die Blutkörperchen mit einer hohen Geschwindigkeit gefördert werden, ist ferner durch den Umstand bedingt, daß, wie in Fig. 2 besonders offensichtlich ist, jedem der Kolben 50, 51 und 52 eine kleine Feder 59 bzw. 60 zugeordnet ist (die Feder des kleinen mittleren Kolbens 51 ist in der Zeichnung nicht gezeigt, da sie zusammengedrückt ist), welche Federn die Wirkung der gleichen Kolben elastischer machen. Auf diese Weise erfolgt die Wirkung, die durch diese kleinen Kolben auf das nicht zusammendrückbare Fluid in den Kammern 3, 4 und 5 ausgeübt wird, nicht in scharfer und plötzlicher Weise wie durch mechanische Kräfte allein, sondern der Blutfluß aus dem einen Abschnitt der biegsamen Leitung zur nachfolgenden geschieht ohne Schädigung des Blutes selbst.

Die Verlangsamung der FJießgeschwindigkeit des Blutes in der Pumpe und damit im Gerät, das zwei synchron arbeitende Pumpen besitzt, wird durch.allmähliches Verstellen der Arbeitsgeschwindigkeit der kleinen Kolben 50, 51 und erreicht. Die Verlangsamung, die bei der dargestellten Ausführungsform erzielt wird, ist sehr wesentlich, damit sie die Bestimmung der hämatochemischen Parameter durch ein bekanntes herkömmliches Bestimmungssystem ermöglicht. Dieses Gerät oder Gerätesystem zur Verwendung für Bestimmungen der erwähnten Art sind auf dem Gebiet der Blutuntersuchung gut bekannt, so daß sich hier eine nähere Beschreibung erübrigt.

Die erfindungsgemäße Pumpe ist ferner besonders vorteilhaft, wenn berücksichtigt wird, daß es in den folgenden Verwendungsphasen möglich ist, diejenigen Teile des Gerätes zu ersetzen, die nur für einen einmaligen Gebrauch bei

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einem einzigen Patienten bestimmt sind, und ferner für die notwendigen Wartungs- und Sterilisationsarbeiten. In diesem Zusammenhang ist aus Fig. 1 klar erkennbar» daß das Auseinandernehmen der Pumpe in einer einfachen Weise geschehen kann. In der Tat genügt es, das Verschlußelement 2 zu entfernen, das mit einem Gewinde versehen ist und auf den Körper 1 aufgeschraubt ist, um Zugang zum Inneren der Pumpe zu erhalten, Letztere kann in der Tat leicht zerlegt werden, indem zuerst durch Abschrauben der Endteil 10 des inneren Körpers 8 entfernt wird. Der letztere ist ferner aus drei Abschnitten hergestellt, von denen jeder im Inneren der Kammern 3, 4 und 5 angeordnet ist, und jeder Abschnitt ist auf einen Längsgewindeansatz 61 der Elemente oder Trennplatten 6 aufgeschraubt.

Die verschiedenen Blockierungskupplungen des Schlauches, d.h. die Kupplungen 22, 27, 32, 38 und 41 können beispielsweise durch Druck angewendet werden, der einmal auf das Ende des Schlauches an den entsprechenden Ansätzen 24, 28, 33, 36 und 42 der Platten 6 ausgeübt wird. Auf diese Weise kann jedes Element der Pumpe in geeigneter Weise einer Sterilisation unterzogen werden, so daß die Pumpe wieder für nachfolgende Bestimmungen verwendet werden kann.

Für den Zweck der Bestimmung der Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Pumpe wurden Tests über die Art der Wirkungsweise durchgeführt und es wurden insbesondere Untersuchungen des Blutes durchgeführt, das seinen Weg durch die Pumpe nimmt, deren Ergebnisse nachfolgend dargelegt werden. Es wurde menschliches Blut verwendet, das in sterilen Behältern enthalten und mit 3,8 % Natriumcitrat verdünnt war. Das Blut wurde dazu gebracht, fünf aufeinanderfolgende Male von neuem in der Maschine mit

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einer Strömungsgeschwindigkeit von 150 cm /hzu zirkulieren, simulierend einen Betrieb von etwa 160 Stunden in einem Patienten. Am Beginn und nach jedem der fünf Durchläufe wurde bestimmt:

- die Zahl der roten Blutkörperchen je ml und der Häraatokritwert mit einem Coulter-Zähler;

- die Plasmakonzentration von Kalium mittels eines Flammenphotometers;

- die Plasmakonzentration von Hämoglobin durch die modifizierte Methode von Crosby and Furth (Blood 11-380-1956);

- die Zahl der Blutplättchen durch Zählen unter dem Mikroskop im Phasenkontrast.

Am Beginn und am Ende eines einzelnen Experimentes werden getestet:

- der osmotische Widerstand .von Erythrozyten;

- die Sterilität des Blutes mit Hilfe von Kulturen aus Agar-tryptose-thioglycolat;

- pH, PCO₂, PO₂ werden mit dem Gerät IL 213 bestimmt. Auf diese Heise war es möglich, zu beweisen, daß:

1) die Ionisierungszahl und der Hämatokritwert, wenn das Blut vor der Bestimmung geeignet gemischt worden ist, sich sehr wenig verändert und in jedem Falle in einer statistisch unerheblichen Weise.

2) die Konzentration von Kalium im Plasma, die einen Hämolyseindex bildet, fast konstant geblieben ist,

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nicht nur nach jedem einzelnen Durchgang, sondern auch wenn die jeweiligen Werte am Beginn und am Ende der Experimente berücksichtigt werden.

3. die Plasmakonzentration von Hämoglobin, die nach ^l. _ einem besonders empfindlichen Verfahren gemessen wurde, auch keine minimalen Veränderungen erfahren hat.

4. die Zahl der Plättchen unverändert geblieben ist.

5. der osmotische Widerstand der Erythrozyten nicht irgendwelche Veränderungen erlitten hat.

6. die Blutkulturen immer steril gehalten worden sind.

7. pH, PCO2 und PO, zwischen dem Beginn und dem Ende jedes Experimentes keine Veränderungen erfahren haben.

Aus den vorangehend beschriebenen Ergebnissen ergibt sich, daß die Blutzirkulation im Gerät, das den Gegenstand der Erfindung bildet, nicht nurkeine Hämolyse hervorruft, sondern auch nicht einmal eine Herabsetzung des Widerstandes der Erythrozyten zur Folge hat. Es ist ferner einwandfrei erkennbar, daß das Blut, das durch enge Schläuche, die nur einmal verwendet werden, oder kleine Spezialstahlbehälter, welche durch den Umlauf von Sterilisiermittel leicht sterilisierbär sind, zur Zirkulation gebracht wird, nicht irgendeine bakterielle Verunreinigung erfährt, und daß die vor und nach der Zirkulation des Blutes durch das Gerät bestimmten Parameter keine Veränderungen erfahren, ein Umstand, der die Zuverlässigkeit der Ergebnisse beweist,

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die durch die Erfindung erhalten werden können.

Die Beschreibung der erfindungsgemäßen Pumpe wurde vorangehend nur beispielsweise gegeben und kann Innerhalb des Rahmens der Erfindung beliebige Abänderungen erfahren.

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Claims

Patentansprüche ;

1. Herzpumpe für die Blutzirkulation außerhalb des Körpers eines Lebewesens, gekennzeichnet durch

einen aus starrem Material hergestellten Pumpenkörper (1); eine biegsame Leitung aus elastischem Material, durch welche das Blut fließt;

Dichtungselemente (6), die im Inneren des Pumpenkörpers (1) angeordnet sind und dazu dienen, das Innenvolumen des Körpers (1) in gesonderte Kammern zu unterteilen, wobei ein Abschnitt der biegsamen Leitung in jeder der Kammern hindurchgeht, welche Kammern voll mit einem nicht zusammendrückbar*- 1 Fluid gefüllt sind;

Versteifungselemente für den Schlauch, die in Ausfluchtung mit den Dichtungselementen (6) angeordnet sind, die das Innenvolumen des Pumpenkörpers (1) trennen, welche Versteifungs-

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elemente dazu dienen, das Zusammendrücken des Schlauches an der den Dichtungselementen entsprechenden Stellen zu verhindern;

Druckerzeugungsorgane, die dem Körper (1) zugeordnet sind und mit dessen Innerem in Verbindung stehen und dazu dienen, dem In der erwähnten Kammer enthaltenen Fluid eine periodisch abwechselnde überdruck- und Unterdruckwirkung mi t zu te i len .

2. Herzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenvolumen des Körpers (1) in drei gesonderte Kammern (3, 4 und 5) in Reihenanordnung unterteilt ist, die in der Blütströmungsrichtung von verschiedener Länge sind.

Herzpumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die letzte Kammer (3 bzw. 5) eine geringere Länge als die mittlere Kammer (4) haben, die Länge des Schlauches (30) in dieser Kammer größer als die Länge der Schläuche (21 bzw. 39) in der ersten und letzten Kammer (3 bzw. S) ist.

4. Herzpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt des Schlauches (21 bzw. 39) in der ersten bzw. in der letzten Kammer (3 bzw. 5) im wesentlichen geradlinig ist und der Abschnitt des Schlauches (30) im Inneren der mittleren Kammer (4) spiralig um den Mittelkörper (8) herumgewickelt ist, der aus einem starren Material hergestellt und im Inneren des Körpers (1) angeordnet ist.

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5. Herzpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (8) im Inneren des Körpers (1) mit einer öffnung (9) versehen ist, welche das Einleiten einer nicht zusammendrückbaren Flüssigkeit in das Innenvolumen des Körpers (8) ermöglicht, wobei die geradlinigen Abschnitte des Schlauches (21 bzw. 39} der Kammern (3 bzw. 5) in dem erwähnten Innenvolumen des Körpers (8) angeordnet sind, wobei der Teil (30) des Schlauches im Inneren der Kammer (4) ebenfalls innerhalb des Innenvolumens des Körpers (8) angeordnet ist. -

6. Herzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Dichtungselemente (6) auf seinen beiden Flächen mit einem im wesentlichen zylindrischen Ansatz aus starrem Material versehen ist, der mit Hilfe einer äußeren Blockierkupplung die Befestigung des einen Endes des Schlauches ermöglicht, wobei jeder der Ansätze mit einer Längsleitung versehen ist, die mit der Leitung des anderen Ansatzes in Verbindung steht.

7. Herzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die biegsame Leitung am Einlaß- und Auslaßende mit Mitteln versehen ist, die das Zusammendrücken derselben verhindern, welche Mittel mit einem axialen Kanal (16 bzw. 44) für die Blutströmung versehen sind.

8. Herzpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (8) im Inneren des Körpers (1) aus Abschnitten hergestellt ist, von denen jeder an den Enden der Dichtungselemente unbeweglich angebracht ist.

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9. Herzpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Kammern (3, 4 und 5) ein Kolben (50, 51 und 52) zugeordnet ist, die mit bezug aufeinander versetzt sind und in Aufeinanderfolge in den erwähnten Kammern mit Hilfe der nicht zusammendrückbaren Flüssigkeit Druck- und Entspannungswirkungen des Schlauches, in dessen Innerem Blut fließt, erzeugen können.

10. Herzpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (50, 51 und 52) Stangen (56, 57 bzw. 58) haben, denen elastische Organe zugeordnet sind.

11. Gerät für die Blutzirkulation außerhalb des Körpers eines Lebewesens, gekennzeichnet durch zwei Herzpumpen nach Anspruch 1 für das Entfernen des Blutes aus dem Lebewesen und zur Wiedereinleiten des Blutes in dieses Lebewesen.

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