DE3923692A1 - Medical blood treatment apparatus - has pump and heat exchanger which are mounted one behind other in common housing - Google Patents
Medical blood treatment apparatus - has pump and heat exchanger which are mounted one behind other in common housingInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein medizinisches Gerät der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.The invention relates to a medical device in the Preamble of claim 1 specified type.
In der Medizintechnik werden Stoffaustauschmodule und Wärmeaustauschmodule für verschiedene medizinische An wendungen benutzt. Beispiele sind Oxygenatoren zur An reicherung des Blutes eines Patienten mit Sauerstoff, Wärmetauscher zur Herabsetzung der Bluttemperatur eines Patienten bei Operationen, Dialysatoren und Ultra filtrationsmodule zur Blutreinigung, Detoxikations module zur Entfernung giftiger Substanzen aus dem Blut strom, Plasmapheresemodule zur Abfilterung von Blut plasma und Gasaustauschmodule für die extracorporale Oxygenation (ECMO) oder zum Eliminieren von CO2 (ECCOR). In medical technology, mass transfer modules and heat exchange modules are used for various medical applications. Examples are oxygenators for enriching the blood of a patient with oxygen, heat exchangers for lowering the blood temperature of a patient during operations, dialyzers and ultrafiltration modules for blood purification, detoxification modules for removing toxic substances from the blood stream, plasmapheresis modules for filtering blood plasma and gas exchange modules for extracorporeal oxygenation (ECMO) or to eliminate CO 2 (ECCOR).
Beim Stoff- und/oder Wärmeaustausch mit Blut sind das Blut und das gasförmige oder flüssige Behandlungsmedium durch eine Wand voneinander getrennt. Infolge von Rei bung und anderen Strömungsverlusten tritt in dem Blut system ein Druckverlust auf, der den Einsatz von Pumpen zur Blutförderung erforderlich macht. Ein Stoffaus tauschsystem besteht daher immer aus einer Pumpe und der Behandlungseinheit. Dabei ist die Pumpe durch eine Schlauchleitung mit der Behandlungseinheit verbunden.In the case of mass and / or heat exchange with blood, these are Blood and the gaseous or liquid treatment medium separated from each other by a wall. As a result of Rei Exercise and other flow losses occur in the blood system a pressure loss on the use of pumps necessary to promote blood. A fabric exchange system therefore always consists of a pump and the treatment center. The pump is through a Hose line connected to the treatment center.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein medizi nisches Gerät der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, das ein kleines Füll volumen hat und bei dem die Fremdkörperoberfläche, mit der die zu behandelnde Flüssigkeit (Blut) in Kontakt kommt, möglichst klein ist.The invention is based, a medical African device in the preamble of claim 1 specified type to create a small fill has volume and with which the foreign body surface, with in contact with the liquid (blood) to be treated comes as small as possible.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 ange gebenen Merkmalen.This object is achieved with the invention in the characterizing part of claim 1 given characteristics.
Bei dem erfindungsgemäßen medizinischen Gerät ist die Pumpe in die Behandlungseinheit integriert. Dies be deutet, daß Pumpe und Behandlungseinheit in demselben Gehäuse unmittelbar hintereinander angeordnet sind, so daß keine Leitungsverbindung zwischen Pumpe und Behand lungseinheit erforderlich ist. Bei der extracorporalen Blutbehandlung, bei der die zu behandelnde Flüssigkeit das Blut eines Patienten ist, wird das extracorporale Blutvolumen so klein wie möglich gehalten, so daß die dem Patienten vorübergehend entzogene Blutmenge gering ist. Dies ist insbesondere im pädiatrischen Bereich, also bei der Behandlung von Kindern, deren Körper nur eine geringe Blutmenge hat, vorteilhaft. Das erfin dungsgemäße Gerät bietet wegen des Verzichts auf eine Schlauchleitung zwischen Pumpe und Behandlungseinheit ferner den Vorteil, daß die Fremdoberflächen, mit denen die zu behandelnde Flüssigkeit in Kontakt kommt, redu ziert werden. Bei einem Kontakt von Blut mit Fremdober flächen besteht die Gefahr der Ablagerung von Thromben. Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß das medi zinische Gerät für die Behandlung der Flüssigkeit so kompakt und klein wie möglich ausgebildet werden sollte und daß die benötigten Schlauchleitungen auf ein Mindestmaß reduziert werden sollten, damit die extracorporale Blutmenge und der Fremdoberflächen kontakt der Flüssigkeit so gering wie möglich sind.In the medical device according to the invention Pump integrated in the treatment center. This be indicates that pump and treatment center in the same Housing are arranged one behind the other, so that there is no line connection between pump and treatment unit is required. With the extracorporeal Blood treatment, in which the liquid to be treated is a patient's blood, it becomes extracorporeal Blood volume kept as small as possible so that the small amount of blood temporarily withdrawn from the patient is. This is particularly in the pediatric field, So when treating children whose bodies only has a small amount of blood. That invented device according to the invention offers because of the waiver of a Hose line between pump and treatment center further the advantage that the foreign surfaces with which the liquid to be treated comes into contact, redu be decorated. When blood comes into contact with a foreign body areas there is a risk of thrombus deposition. The invention is based on the idea that the medi cinical device for the treatment of the liquid so be made compact and small as possible should and that the hose assemblies needed a minimum should be reduced so that the extracorporeal amount of blood and foreign surfaces contact of the liquid are as low as possible.
Das medizinische Gerät eignet sich insbesondere für die Blutbehandlung, kann aber auch für die Behandlung anderer Flüssigkeiten eingesetzt werden, beispielsweise für die Behandlung von Infusionsflüssigkeiten, bevor diese dem Körper des Patienten zugeführt werden. Bei den auszutauschenden Stoffen kann es sich um gas förmige, flüssige oder gelöste Stoffe handeln. Der Stoffaustauschmechanismus kann sowohl auf Diffusion als auch auf konvektivem Stofftransport (Filtration) basieren. Die Behandlungseinheit kann auch ein Wärme tauscher sein. Wärmetauscher werden hauptsächlich bei Herz-Lungen-Maschinen eingesetzt, um den Patienten bei der Operation zu kühlen, damit ein niedriger Sauer stoffverbrauch des Patienten auftritt, oder um den Patienten postoperativ wieder auf Normaltemperatur zu erwärmen.The medical device is particularly suitable for the Blood treatment, but can also be used for treatment other liquids are used, for example for the treatment of infusion liquids before these are supplied to the patient's body. At The substances to be exchanged can be gas act in the form of liquid, liquid or dissolved substances. The Mass transfer mechanism can be based on both diffusion and also on convective mass transfer (filtration) based. The treatment center can also be a heat be an exchanger. Heat exchangers are mainly used for Heart-lung machines used to help the patient surgery to cool so that a low acid substance consumption of the patient occurs, or around the Patients return to normal temperature postoperatively heat.
Das Gehäuse, das die Behandlungseinheit und mindestens das Pumpenrad der Pumpe enthält, ist vorzugsweise eine mit geringen Kosten hergestellte Einmal-Einheit, die nach Gebrauch fortgeworfen wird. Auf diese Einmal-Einheit kann die Antriebseinheit der Pumpe aufgesteckt werden, um das Pumpenrad durch magnetische Kopplung anzutreiben. Die Antriebseinheit kann daher mehrfach verwendet werden, während das Gehäuse mit der Behand lungseinheit und dem Pumpenrad ein Wegwerfartikel bildet.The housing that the treatment center and at least the impeller of the pump contains is preferably one disposable unit manufactured at low cost is thrown away after use. On this one-time unit the pump drive unit can be attached to the impeller through magnetic coupling to drive. The drive unit can therefore be used several times be used while the housing with the treatment tion unit and the pump wheel a disposable item forms.
Die Behandlungseinheit ermöglicht einen Stoffaustausch und/oder einen Wärmeaustausch zwischen der zu behan delnden Flüssigkeit und dem Behandlungsmedium. Dabei kann es sich um jede der eingangs angegebenen unter schiedlichen Behandlungsarten handeln. Die Behandlungs einheit kann daher mit Filterwänden, Membranwänden oder Wärmeaustauschwänden versehen sein. Zweckmäßigerweise ist sie als Rohr- oder Hohlfaserbündel ausgebildet. Im Falle eines Wärmetauschers kann dieser eine übliche Rohrspirale anstelle eines Rohrbündels enthalten.The treatment center enables mass exchange and / or a heat exchange between the behan liquid and the treatment medium. Here can be any of the above different types of treatment. The treatment unit can therefore with filter walls, membrane walls or Heat exchange walls should be provided. Conveniently it is designed as a tube or hollow fiber bundle. in the In the case of a heat exchanger, this can be a common one Pipe spiral included instead of a tube bundle.
Das die Pumpe und die Behandlungseinheit enthaltende Gehäuse ist zweckmäßigerweise an einem stirnseitigen Ende mit einem Flüssigkeitszulauf und an der entgegen gesetzten Stirnseite mit einem Flüssigkeitsauslaß ver sehen, so daß die zu behandelnde Flüssigkeit das Ge häuse und die Behandlungseinheit in Längsrichtung durchströmt. Das Behandlungsmedium wird einem Zulauf anschluß zugeführt, der am Gehäuseumfang angeordnet ist, und über einen Ablaufanschluß entnommen, der eben falls am Gehäuseumfang angeordnet ist.The one containing the pump and treatment center Housing is expediently on an end End with a liquid inlet and on the opposite set front with a liquid outlet ver see so that the liquid to be treated the Ge housing and the treatment center in the longitudinal direction flows through. The treatment medium becomes an inflow Connection supplied, which is arranged on the circumference of the housing is, and removed via a drain connection, the just if arranged on the housing circumference.
In dem Gehäuse können auch mehrere Behandlungseinheiten untergebracht werden, die von der Flüssigkeit nach einander durchströmt werden, beispielsweise ein Wärme tauscher zum Kühlen von Blut und ein Oxygenator zur Anreicherung des gekühlten Blutes mit Sauerstoff.Several treatment units can also be in the housing to be housed by the liquid after are flowed through each other, for example a heat exchanger for cooling blood and an oxygenator Enrichment of the chilled blood with oxygen.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigtThe following are with reference to the Drawings embodiments of the invention closer explained. It shows
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungs form des medizinischen Gerätes, und Fig. 1 shows a longitudinal section through a first embodiment of the medical device, and
Fig. 2 einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungs form mit zwei hintereinander angeordneten Be handlungseinheiten. Fig. 2 shows a longitudinal section of a second embodiment with two treatment units arranged one behind the other.
Das in Fig. 1 dargestellte medizinische Gerät weist ein längliches Gehäuse 10 auf, dessen eine Stirnseite mit einem Deckel 11 verschlossen ist. Im Deckel 11 ist der Pumpenraum 12 ausgebildet, in dem das rotierende Pumpenrad 13 untergebracht ist.The medical device shown in FIG. 1 has an elongated housing 10 , one end of which is closed with a cover 11 . The pump chamber 12 , in which the rotating pump wheel 13 is accommodated, is formed in the cover 11 .
Der rohrförmige Körper 14 des Gehäuses 10 enthält die Behandlungseinheit 15, bei der es sich um ein Hohl faserbündel handelt. Die Hohlfasern 16 verlaufen in Längsrichtung des Körpers 14 und ihre einen Enden bilden die Begrenzung des Pumpenraumes 12. Am pumpen seitigen Ende sind die Hohlfasern 16 in eine Dichtungs schicht 17 eingebettet, die den Pumpenraum 12 gegen die Umfangsflächen der Hohlfasern abdichtet, so daß Flüssigkeit den Pumpenraum nur durch die Hohlfasern 16 hindurch verlassen kann.The tubular body 14 of the housing 10 contains the treatment unit 15 , which is a hollow fiber bundle. The hollow fibers 16 run in the longitudinal direction of the body 14 and their one ends form the boundary of the pump chamber 12 . At the pump end, the hollow fibers 16 are embedded in a sealing layer 17 which seals the pump chamber 12 against the peripheral surfaces of the hollow fibers, so that liquid can only leave the pump chamber through the hollow fibers 16 .
Am entgegengesetzten Ende ist der Körper 14 mit einem Deckel 18 verschlossen, in dem sich die die Hohlfasern 16 verlassende Flüssigkeit sammelt und der mit dem Flüssigkeitsauslaß 19 versehen ist. At the opposite end, the body 14 is closed with a cover 18 in which the liquid leaving the hollow fibers 16 collects and which is provided with the liquid outlet 19 .
Die Behandlungseinheit 15 enthält koaxial zum Körper 14 ein Rohr 20, in welchem mit Lagern 21 die Welle 22 des Pumpenrades 13 gelagert ist.The treatment unit 15 contains, coaxially to the body 14, a tube 20 in which the shaft 22 of the pump wheel 13 is mounted with bearings 21 .
Der Flüssigkeitszulauf 23 befindet sich an einem rüsselförmigen Ansatz 24 des Deckels 11. Dieser Ansatz 24 enthält einen Diffusorkanal 25, der auf das Zentrum des Pumpenrades 13 gerichtet ist. Das rotierende Pumpenrad 13 wirkt nach Art einer Zentrifugalpumpe, indem es die Flüssigkeit radial nach außen treibt. Durch die Umfangswand des Deckels 11 wird die Flüssig keit axial in die Behandlungseinheit 15 hinein umge lenkt.The liquid inlet 23 is located on a proboscis lug 24 of the lid 11 . This approach 24 contains a diffuser channel 25 , which is directed to the center of the impeller 13 . The rotating pump wheel 13 acts like a centrifugal pump by driving the liquid radially outwards. Through the peripheral wall of the lid 11 , the liquid is axially deflected into the treatment unit 15 .
Auf den Ansatz 24 des Deckels 11 ist die Antriebs einheit 26 der Pumpe aufgesteckt. Diese Antriebseinheit ist ein ringförmiger Motor, der einen ebenfalls ring förmigen Rotor 27 in Drehung versetzt. Der Rotor 27 ist mit den Primärmagneten 28 einer Magnetkupplung 30 ver bunden. Die Sekundärmagnete 29 der Magnetkupplung 30 sind an einem ringförmigen Ansatz des Pumpenrades 13 befestigt und befinden sich somit im Inneren des Deckels 11. Bei rotierendem Rotor 27 nehmen die Primär magnete 28 die Sekundärmagnete 29 mit, so daß die An triebskraft durch die Wand des Deckels 11 hindurch auf das Pumpenrad 13 übertragen wird. Die Antriebseinheit 26 bildet zusammen mit den Primärmagneten 28 eine sepa rate Einheit, die beliebig oft auf den Ansatz des Deckels eines Gehäuses aufgesteckt werden kann, um das im Gehäuse befindliche Pumpenrad anzutreiben.On the approach 24 of the lid 11 , the drive unit 26 of the pump is attached. This drive unit is a ring-shaped motor, which also rotates a ring-shaped rotor 27 . The rotor 27 is connected to the primary magnets 28 of a magnetic coupling 30 . The secondary magnets 29 of the magnetic coupling 30 are fastened to an annular extension of the pump wheel 13 and are therefore located inside the cover 11 . With the rotor 27 rotating, the primary magnets 28 take the secondary magnets 29 with them, so that the driving force is transmitted through the wall of the cover 11 to the impeller 13 . The drive unit 26 forms, together with the primary magnets 28, a separate unit which can be plugged as often as desired onto the attachment of the cover of a housing in order to drive the pump wheel located in the housing.
Der Zulaufanschluß 31 und der Ablaufanschluß 32 für das Behandlungsmedium befinden sich an entgegengesetzten Enden der Umfangsfläche des Körpers 14 und diese An schlüsse sind so angeordnet, daß das Behandlungsmedium die Behandlungseinheit 15 im Gegenstrom zu der zu be handelnden Flüssigkeit durchströmt. Das Behandlungs medium strömt außen an den Hohlfasern 16 entlang, während im Inneren der Hohlfasern die zu behandelnde Flüssigkeit fließt.The inlet connection 31 and the outlet connection 32 for the treatment medium are located at opposite ends of the peripheral surface of the body 14 and these connections are arranged so that the treatment medium flows through the treatment unit 15 in countercurrent to the liquid to be treated. The treatment medium flows outside along the hollow fibers 16 , while the liquid to be treated flows inside the hollow fibers.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung kann beispiels weise als Oxygenator benutzt werden. Hierbei besteht das Material der Hohlfasern 16 beispielsweise aus Poly propylen, Silicon oder PTFE. Bei einer Behandlungs einheit, die für die Dialyse geeignet ist, kann als Hohlfasermaterial Cuprophan verwendet werden.The device shown in Fig. 1 can be used as an example as an oxygenator. Here, the material of the hollow fibers 16 consists, for example, of poly propylene, silicone or PTFE. In a treatment unit that is suitable for dialysis, cuprophan can be used as the hollow fiber material.
Durch geeignete Wahl des Materials der Behandlungs einheit und des Behandlungsmediums können unterschied liche Stoffaustauschmechanismen realisiert werden, bei spielsweise Diffusion oder Filtration. Durch geeignete Druckerhöhung in der Pumpe können auch Diffusion und Filtration kombiniert werden.By choosing the right material for the treatment unit and the treatment medium can differ material exchange mechanisms are realized at for example diffusion or filtration. By suitable Pressure increase in the pump can also cause diffusion and Filtration can be combined.
Das Ausführungsbeispiel von Fig. 2 entspricht weit gehend dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1, so daß die nachfolgende Erläuterung sich auf die zusätzlich vor handenen Komponenten beschränkt. Das Gehäuse 14a ist gemäß Fig. 2 so ausgebildet, daß es zwei unterschied liche Behandlungseinheiten 15 und 15a hintereinander enthält, die sich an den Pumpenraum 12 unmittelbar an schließende Behandlungseinheit 15a ist ein Wärme tauscher aus zahlreichen Wärmetauscherrohren aus gut wärmeleitendem Material, beispielsweise Aluminium, Stahl, Nickel oder auch Kunststoff. Diese Wärmetauscher rohre 16 werden von dem Blut durchströmt und gelangen in einen zwischen den Behandlungseinheiten 15a und 15 vorgesehenen ringförmigen Sammelraum 34. Die Außen seiten der Wärmetauscherrohre 16a werden von einem Be handlungsmedium durchströmt, das dem Zulaufanschluß 31a der Behandlungseinheit 15a zugeführt wird und durch den Ablaufanschluß 32a abgeführt wird. Die Behandlungs medien der beiden Behandlungseinheiten 15a und 15 sind voneinander getrennt, während die zu behandelnde Flüssigkeit von dem Inneren der Wärmetauscherrohre 16a über den Sammelraum 34 in die Hohlfasern 17 der nach folgenden Behandlungseinheit 15 strömen kann. Diese Behandlungseinheit 15 ist in gleicher Weise ausge bildet, wie die in Fig. 1 dargestellte Behandlungs einheit 15.The embodiment of Fig. 2 largely corresponds to the embodiment of Fig. 1, so that the following explanation is limited to the additional existing components. The housing 14 a is formed according to FIG. 2 so that it contains two different treatment units 15 and 15 a one after the other, which is immediately adjacent to the pump chamber 12 treatment unit 15 a is a heat exchanger made of numerous heat exchanger tubes made of a good heat-conducting material, for example Aluminum, steel, nickel or plastic. These heat exchanger tubes 16 are flowed through by the blood and pass into an annular collecting space 34 provided between the treatment units 15 a and 15 . The outside of the heat exchanger tubes 16 a are flowed through by a treatment medium, which is fed to the inlet connection 31 a of the treatment unit 15 a and is discharged through the outlet connection 32 a. The treatment media of the two treatment units 15 a and 15 are separated from one another, while the liquid to be treated can flow from the inside of the heat exchanger tubes 16 a via the collecting space 34 into the hollow fibers 17 of the treatment unit 15 that follows. This treatment unit 15 is formed in the same way as the treatment unit 15 shown in FIG. 1.
Die in Fig. 2 dargestellte Doppeleinheit eignet sich in erster Linie als Herz-Lungen-Maschine, wenn die Behand lungseinheit 15 als Oxygenator ausgebildet ist. Die Kapillaren der Wärmetauscherrohre sind im Durchmesser größer als diejenigen des Oxygenators, um den zusätz lichen Druckverlust gering zu halten. Dadurch, daß beide Behandlungseinheiten 15 und 15a zusammen mit dem Pumpenlaufrad in einem einzigen Gehäuse untergebracht sind, entsteht eine Herz-Lungen-Maschine mit kleinst möglichen Abmessungen, die als Wegwerfartikel ausge bildet ist und mit der aufsteckbaren Antriebseinheit 26 versehen werden kann.The double unit shown in Fig. 2 is primarily suitable as a heart-lung machine if the treatment unit 15 is designed as an oxygenator. The capillaries of the heat exchanger tubes are larger in diameter than those of the oxygenator in order to keep the additional pressure loss low. The fact that both treatment units 15 and 15 a are housed together with the pump impeller in a single housing, a heart-lung machine with the smallest possible dimensions, which is formed as a disposable item and can be provided with the attachable drive unit 26 .
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| DE3923692A DE3923692A1 (en) | 1989-07-18 | 1989-07-18 | Medical blood treatment apparatus - has pump and heat exchanger which are mounted one behind other in common housing |
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