DE60109859T2

DE60109859T2 - Pumpeinheit für ein Fluid, insbesondere Blut

Info

Publication number: DE60109859T2
Application number: DE60109859T
Authority: DE
Inventors: Nicola Ghelli; Fabrizio Mastrantonio; Ivo Panzani
Original assignee: Dideco SpA
Current assignee: Dideco SpA
Priority date: 2000-08-08
Filing date: 2001-08-06
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2021-08-07
Also published as: US6899693B2; EP1180375B1; DE60109859D1; IT1318743B1; US20020057990A1; ITMI20001853A0; ITMI20001853A1; EP1180375A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe zum Pumpen von Blut nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Während vieler chirurgischer Eingriffe ist es notwendig, eine excorporale Blutzirkulation in einem Kreislauf vorzusehen, welcher eine Pumpe und verschiedene andere Blutbehandlungseinrichten, z. B. einen Oxigenator, einen Wärmetauscher, mindestens ein Filter und einen Sammelbeutel umfasst.
Der in der Umgebung des Operationsbereiches verfügbare Raum ist bekanntermaßen sehr beschränkt, und deshalb ist es Ziel der vorliegenden Erfindung, eine pulsierende Pumpeneinheit für ein Fluid, insbesondere für Blut zu schaffen, welche in höchstem Maße kompakt sowie geeignet ist, mit den anderen Einrichtungen des excorporalen Kreislaufes zusammengefasst zu werden, so dass eine größtmögliche Verminderung des beanspruchten Raumes erreicht werden kann.
EP 0 724 889 beschreibt eine Blutpumpeneinrichtung, welche ein Einlassventil zur Steuerung der Flüssigkeitsströmung von der Einlassleitung in die Pumpenkammer und ein Auslassventil zur Steuerung der Flüssigkeitsströmung von der Pumpenkammer zur Auslassleitung umfasst, wobei beide Ventile Lippenventile sind, die zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position beweglich sind.
Im Rahmen des genannten Zieles ist es Aufgabe der Erfindung, eine Pumpeneinheit zu schaffen, welche eine einfache Struktur, geringe Kosten und eine maximale Zuverlässigkeit beim Betrieb gewährleistet.
Nach einem ersten Aspekt umfasst die Erfindung eine Pumpe zum Pumpen von Blut, wie sie im Patentanspruch 1 dargestellt ist.
Vorzugsweise ist die Pumpenkammer im Wesentlichen zylindrisch. Der zumindest eine Durchlass kann eine Mehrzahl von Durchlässen umfassen. Diese Durchlässe können radial angeordnet und gleichmäßig beabstandet sein. Das Bluteinlassventil kann eine flexible Membran umfassen.
Weitere Merkmale und Vorteile sollen anhand der Beschreibung einer bevorzugten jedoch nicht ausschließlichen Ausführungsform der Erfindung verdeutlicht werden, die in den anliegenden Zeichnungen lediglich durch ein die Erfindung nicht beschränkendes Beispiel dargestellt ist, wobei:
1 eine Schnittansicht der Pumpeneinheit in ihrem inaktiven Zustand zeigt.
Die 2 und 3 detaillierte Ansichten von Abschnitten der in 1 dargestellten Pumpeneinheit sind.
Die 4 und 5 Schnittansichten der Pumpeneinheit sind, welche jeweils den Eingang und den Ausgang des Blutes zeigen.
6 eine Explosionsdarstellung der Pumpeneinheit ist.
7 eine Schnittansicht der Pumpeneinheit zeigt, die in eine Einrichtung mit einem Oxigenator und einem Wärmetauscher integriert ist.
In den 1 bis 7 bezeichnet das Bezugszeichen 1 die Pumpeneinheit allgemein. Eine Umhausung oder ein Gehäuse 2 wird aus einem oberen Abschnitt 2a, welcher einen Pumpeneinlass oder Einlassverbinder 3a umfasst, und einem unteren Abschnitt 2b gebildet. Das Gehäuse 2 ist mit einem Außenring 3 versehen, welcher einen Pumpenauslass oder Auslassverbinder 3b umfasst. Der Außenring 3 ist starr mit der Umhausung z. B. durch eine Druckbefestigung oder mittels eines Filmes oder Klebstoffes gekoppelt.
Innerhalb der Umhausung oder des Gehäuses 2 befindet sich ein Raum, der durch zwei einander zugewandte Innenflächen 20a und 20b begrenzt ist, welche im Wesentlichen kuppelförmig sind. Die Innenflächen 20a und 20b bilden in dieser Weise die Pumpenkammer 22. Die obere Kuppel (d. h. die obere Innenfläche 20a) ist mit Ventilen versehen, welche jeweils mit den Bluteinlass- und -auslassverbindern verbunden sind, und welche im Detail im Weiteren beschrieben werden, und die untere Kuppel (d. h. die untere Innenfläche 20b) ist mittels des Durchlasses 4 mit einer Leitung für Arbeitsfluid, z. B. Luft verbunden, welche wechselweise Druck und Unterdruck ausübt. Die Geschwindigkeit der Druck-Unterdruck-Zyklen stimmen im Wesentlichen mit dem Herzrhythmus überein, so dass die Pumpe in der Lage ist, das natürliche physiologische Pumpen des Herzens zu simulieren.
Die Pumpenkammer enthält eine Einrichtung, die geeignet ist, Blut vom Pumpeneinlass abzuziehen, um es zum Pumpenauslass zu befördern. Diese Einrichtung umfasst eine elastische Membran 5, welche an ihrem Umfang mit der Umhausung an der Trennebene der beiden Kuppeln befestigt und in der Verbindung zwischen dem oberen Abschnitt 2a und dem unteren Abschnitt 2b der Umhausung eingeklemmt ist.
Das Ventil, welches mit dem Bluteinlass oder dem Einlassverbinder 3a verbunden ist, umfasst eine Membran 6, welche aus elastischem Material hergestellt und durch Pressverbindung an dem mittleren Körper 6a an der Abstützung 7 so befestigt ist, dass sie mit dieser starr gekoppelt ist. Die Abstützung 7 ist außerdem starr mit der Wand des Durchlasses 8 gekoppelt, die von der Kuppel innerhalb des oberen Abschnittes 2a des Gehäuses ausgeht, um einen Zugang zum Verbinder 3a zu schaffen.
Das Ventil, welches mit dem Blutauslassanschluss verbunden ist, umfasst eine Mehrzahl von radialen und koplanaren Durchlässen 9, welche durch die Wand des oberen Abschnittes 2a der Umhausung hindurchgehen und gleichmäßig entlang der gesamten Ausdehnung von diesem verteilt und an dem Ende 9a offen sind, welches in den Bereich des Raumes führt, der durch die Umhausung begrenzt ist.
Ein Strömungssteuerelement ist an den Öffnungen 9b der Durchlässe vorgesehen, welche zur äußeren Wand der Umhausung führen, und es umfasst ein ringförmiges Teil aus elastischem Material 10, das an den Kanten 10a, 10b mit der Außenwand so verbunden ist, dass es einen undurchbrochenen Bereich 10c aufweist, welcher zu den Öffnungen 9b weist, sowie einen Bereich, der mit Öffnungen 10d versehen ist, welche zur Außenwand weisen. Geeignete Dichtungen sind, wo erforderlich, selbstverständlich vorgesehen. Eine Explosionsansicht der verschiedenen Elemente der Pumpeneinheit ist in 6 dargestellt, welche auch die im Wesentlichen zylindrische Form der Pumpeneinheit zeigt.
Die Funktion der Erfindung ist klar ersichtlich.
Von der inaktiven Position, die in 1 dargestellt ist, verursacht ein negativer Druck des Arbeitsfluids unterhalb der Membran 5 ein Ansaugen der Membran, wie dies in 4 dargestellt ist. Dies öffnet das Ventil, welches mit dem Einlassverbinder 3a verbunden ist, und die Membran 6 senkt sich ab, wie in 4 dargestellt, und veranlasst das Blut, den Bereich des Raumes auszufüllen, der durch die Umhausung begrenzt ist. Während dieses Einlassschrittes verbleiben die Durchlässe 9 des Ventils, das mit dem Auslassanschluss 3b verbunden ist, durch den Bereich 10c des ringförmigen Teiles 10, das gegen die Außenwand der Umhausung schlägt, geschlossen.
Dem Einlassschritt folgt der Auslassschritt. Das Arbeitsfluid wird unter Druck gesetzt, und das bewegt die Membran 5 in die in 5 dargestellte Position. Dies veranlasst das mit dem Einlassanschluss 3a verbundene Ventil, sich zu schließen und führt dazu, dass das Blut in der Pumpenkammer durch die Durchlässe 9, welche geöffnet sind, weil das ringförmige Teil 10 sich ausgedehnt hat, wie in 5 dargestellt, ausgestoßen wird, wodurch das Blut durch die Öffnungen 10d hindurchgeht.
7 zeigt die Möglichkeit eines hohen Maßes an Integration mit anderen Einrichtungen eines excorporalen Blutkreislaufes, welches durch die erfindungsgemäße Pumpeneinheit ermöglicht wird. Diese Figur zeigt eine zylindrische Einrichtung, welche einen Oxigenator, eine Pumpeneinheit und einen Wärmetauscher innerhalb eines einzigen Gehäuses umfasst. Der Einlass der Pumpeneinheit 1 ist direkt am Auslass des Wärmetauschers 11 befestigt. Der Auslass der Pumpeneinheit 1 ist mit dem Einlass des Oxigenators 12 verbunden. Das Blut des Oxigenators tritt direkt von der Pumpeneinheit ein, um über die Hohlfasern, die in der Sauerstoff-Anreicherungskammer 12a enthalten sind, durch welche Sauerstoff vom Gaseinlass 12b zum Gasauslass 12c strömt, zu fließen. Das Blut verlässt dann den Oxigenator durch den Auslass 12d. Die Sauerstoff-Anreicherungskammer ist im Wesentlichen zylindrisch. Die Pumpeneinheit und der Wärmetauscher sind innen angeordnet und im Wesentlichen von dem Oxigenator umgeben.
7 zeigt, dass die Einrichtung in höchstem Maße kompakt ist, mit höchstmöglicher Verminderung des beanspruchten Raumes, und sie zeigt auch den Synergieeffekt, der durch die Kupplung der Pumpeneinheit in der beschriebenen Ausführungsform, welche Durchlässe 9 aufweist, die gleichmäßig entlang der gesamten Wand der Umhausung verteilt sind, mit dem Oxigenator 12, der mit Blut bei gleichmäßiger Verteilung entlang der Hohlfasern gefüllt ist, entsteht.
Es wird jedoch auch auf die Kompaktheit aufmerksam gemacht, welche die Pumpeneinheit 1 an sich besitzt, insbesondere auf Grund der Konfiguration des Raumes, welcher durch die zwei aufeinander zu weisenden sphärischen Kuppeln (d. h. die Innenflächen 20a und 20b) abgegrenzt und durch die elastische Membran 5 geteilt wird, die an der Trennebene der Kuppeln angeordnet ist.
Die beschriebene Erfindung ist für zahlreiche Modifikationen und Variationen geeignet, welche alle innerhalb des Schutzumfanges der Patentansprüche liegen. So können z. B. die Einrichtungen variieren, die geeignet sind, das Fluid vom Einlass abzuziehen und zum Auslass zu transportieren, und die Durchlässe, welche innerhalb der Ventile angeordnet sind, die mit dem Fluidauslass verbunden sind, können jede Form und Richtung aufweisen. Die Durchlässe können weiterhin nur an einem Teil der Wand der Umhausung verteilt sein.

Claims

Pumpe (1) zum Pumpen von Blut durch einen außerhalb des Körpers befindlichen Kreislauf, umfassend: ein Gehäuse (2), das eine Wand mit einer Außenfläche und einer Innenfläche (20a, 20b) besitzt, und die Innenfläche (20a, 20b) eine Pumpenkammer (22) bildet; einen Bluteinlass (3a) und einen Blutauslass (3b), die mit der Pumpenkammer (22) verbunden sind, und der Blutauslass (3b) mindestens einen Durchlass (9) zwischen der Innenfläche (20a, 20b) und der Außenfläche des Gehäuses (2) umfasst; ein Bluteinlassventil (6); ein Blutauslassventil; und eine Einrichtung zum Bewegen des Blutes in die Pumpenkammer (22) durch den Einlass und aus der Pumpenkammer (22) durch den Auslass, dadurch gekennzeichnet, dass das Blutauslassventil einen flexiblen Abschnitt (10) mit einer peripheren Kante (10a, 10b) umfasst, der an der Außenfläche befestigt ist und mindestens einen Durchlass (9) abdeckt, und der flexible Abschnitt (10) mindestens eine Öffnung (10d) benachbart zur Außenfläche und beabstandet von dem mindestens einen Durchlass (9) besitzt.
Pumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenkammer (22) im Wesentlichen zylindrisch ist.
Pumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Durchlass (9) eine Mehrzahl von Durchlässen (9) umfasst.
Pumpe (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlässe (9) radial angeordnet sind.
Pumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Bewegen des Blutes eine flexible Membran (5) umfasst, die eine periphere Kante aufweist, welche innerhalb der Pumpenkammer (22) befestigt ist, und die Membran die Pumpenkammer (22) in eine erste und eine zweite Seite teilt.
Pumpe (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Blutauslass (3b) mit der ersten Seite der Pumpenkammer (22) verbunden ist.
Pumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) einen ersten Abschnitt (2a) und einen zweiten Abschnitt (2b) umfasst, wobei der erste Abschnitt (2a) eine Wand mit einer ersten Innenfläche (20a) und einer ersten Außenfläche aufweist, und der zweite Abschnitt (2b) eine Wand mit einer zweiten Innenfläche (20b) und einer zweiten Außenfläche aufweist, und der erste (2a) und der zweite (2b) Abschnitt so angeordnet sind, dass die erste (20a) und die zweite (20b) Innenfläche die Pumpenkammer (22) bilden.
Pumpe (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die periphere Kante der flexiblen Membran (5) in der Pumpenkammer (22) angeordnet und zwischen dem ersten (2a) und dem zweiten (2b) Abschnitt des Gehäuses (2) befestigt ist.
Pumpe (1) nach Anspruch 7, dadurch kennzeichnet, dass der Bluteinlass (3a) mit der ersten Seite der Pumpenkammer (22) verbunden ist.
Pumpe (1) nach Anspruch 1, welche weiterhin einen Oxygenator (12) zur Anwendung in einem außerhalb des Körpers befindlichen Blutkreislauf umfasst, wobei der Oxygenator (12) ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse besitzt, welches eine Sauerstoff-Anreicherungskammer (12a) bildet, die eine Mehrzahl von Hohlfasern enthält, und die Sauerstoff-Anreicherungskammer (12a) einen Gaseinlass (12b) und -auslass (12c) besitzt, die in Verbindung mit dem Lumen der Hohlfasern stehen, und ein Bluteinlass (3a) und -auslass (12d) in Verbindung mit einer Außenseite der Hohlfasern stehen, wobei der Bluteinlass (3a) eine im Wesentlichen kontinuierlich periphere Öffnung in die Sauerstoff-Anreicherungskammer (12a) umfasst, und der Blutauslass (3b) der Pumpe (1) mit dem Bluteinlass (3a) des Oxygenators (12) verbunden ist, und die Durchlässe (9) radial so beabstandet sind, dass das Blut während der Anwendung gleichmäßig zwischen den Hohlfasern verteilt wird.
Pumpe (1) nach den Ansprüchen 3 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Durchlass (9) der Mehrzahl von Durchlässen (9) gleichmäßig beabstandet ist.
Pumpe (1) nach Anspruch 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil des Bluteinlasses (3a) eine flexible Membran (6) umfasst.