DE69632093T2

DE69632093T2 - Vorrichtung zum pulsierenden Pumpen von Flüssigkeiten, insbesondere von Blut

Info

Publication number: DE69632093T2
Application number: DE69632093T
Authority: DE
Inventors: Franco I-20090 San Felice Montevecchi; Fabio I-20031 Cesano Maderno Inzoli; Stefano Rinaldi
Original assignee: Dideco SpA
Current assignee: Dideco SpA
Priority date: 1995-02-06
Filing date: 1996-02-05
Publication date: 2005-04-07
Anticipated expiration: 2016-02-06
Also published as: EP1389474A1; EP1389474B1; ITMI950203A1; DE69636423D1; ZA96874B; IT1275135B; EP0724889A2; DE69632093D1; EP0724889A3; ITMI950203A0; BR9600328A; DE69636423T2; US5728069A; JP4044626B2; AU4333396A; ATE263589T1; CA2168836A1; JPH08312536A; CA2168836C; AU696318B2

Description

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum pulsierenden Pumpen von Flüssigkeiten, wie z. B. Blut. Insbesondere betrifft diese Erfindung eine Blutpumpe, die in einem integrierten kardiopulmonaren Bypass-System verwendet werden kann, wobei die Blutpumpe eine Pumpkammer, die Blut über ein Einlassventil aufnimmt und Blut über ein Ausflussventil abgibt, aufweist und mindestens eines dieser Ventile ein Lippenventil ist.
Es sind Pumpvorrichtungen bekannt, bei denen eine Pumpkammer eine Flüssigkeit in pulsierende Bewegung versetzt. Diese Vorrichtung weist zwei geeignete Wegeventile auf, die in Strömungsrichtung vor und nach der Pumpkammer angeordnet sind und den Flüssigkeitsstrom in die Kammer und aus der Kammer regulieren. Eine Anwendung für solch eine Vorrichtung ist eine Blutpumpe. Solch eine Blutpumpe kann beispielsweise verwendet werden, um in klinischen oder chirurgischen Fällen, wie z. B. Herzbypasschirurgie, die Herzfunktion zu ersetzen.
Für diese Vorrichtungen werden verschiedene Arten von Wegeventilen verwendet. Beispielsweise werden Ventile mit bewegbaren Elementen, die von der Flüssigkeit bewegt werden, wie z. B. mechanische Kugel- oder Scheibenventile, und biomorphe Ventile verwendet. Die Effizienz dieser Ventile in Blutpumpen ist jedoch nicht zufriedenstellend. Diese Ventile sind im Allgemeinen in einem zylindrisch o. Ä. geformten Kanalabschnitt angeordnet, der die Flüssigkeit zur Pumpkammer leiten oder von dieser ableiten soll. Manchmal sind sie von Ventilen abgeleitet, die für prothetische Implantate entwickelt wurden und für diese verwendet werden. In diesen Fällen weisen sie oft strukturelle Vereinfachungen und/oder Materialien mit kürzerer Lebensdauer und/oder unterschiedliche Formen der Bereiche zum Anschließen an die Pumpkammer auf. Diese Merkmale machen es schwierig, diese Ventile für pulsierend arbeitende Blutpumpen zu verwenden. Außerdem haben diese Ventile den Nachteil, dass sie enge Durchlassbereiche für das Blut aufweisen. Diese engen Durchlassbereiche erhöhen die Gefahr einer Beschädigung des Bluts und einer Hämolyse. Pumpen mit diesen Ventilen können daher kaum die niedrigen Hämolyse- und Blutbeschädigungswerte erreichen, die für Blutpumpen erforderlich sind. Darüber hinaus befinden sich diese engen Bereiche an Stellen, die keine Optimierung der Fluiddynamik pulsierend pumpender Vorrichtungen zulassen, wenn diese mit anderen Komponenten, wie z. B. Oxygenatoren, Wärmetauschern, Filtern und Behältern für venöses Blut, kombiniert werden. Bei diesen Ventilen ergeben sich auch bestimmte zusätzliche Probleme. Beispielsweise haben mechanische Ventile den zusätzlichen Nachteil, dass sie Geräusche erzeugen. Biomorphe Ventile sind während des Betriebs einer erheblichen Verformung und somit hoher Belastung ausgesetzt. Außerdem bringen sie aufgrund ihrer geometrischen Komplexität hohe Produktions- und Qualitätssicherungskosten mit sich.
Eine andere Gruppe von Ventilen weist gesteuerte Schließvorrichtungen auf. Diese Vorrichtungen schließen den Einlasskanal und den Ausflusskanal, die mit der Pumpkammer verbunden sind. Diese Vorrichtungen können auch die Form von Verschlüssen verformbarer Schläuche aufweisen, die das Schließen durch Zusammendrücken der Schläuche herbeiführen. Auch diese Vorrichtungen haben den Nachteil, dass sie eine Hämolyse bewirken, was durch das Zusammendrücken der Schläuche geschieht.
Die Ventilfunktion kann auch dadurch herbeigeführt werden, dass der Einlass- und Ausflussbereich durch spezielle Geometrie und Bewegungen bewegbarer Wände der Pumpkammer abgetrennt werden. Diese bewegbaren Wände können diese Funktion entweder durch Verformung der Wand der Pumpkammer oder mittels Elementen, die starr sein und in der Pumpkammer eine Rotationstranslationsbewegung ausführen können, ausüben. Auch in diesem Fall führt das Abtrennen zu einer Fluiddynamik, die angesichts dessen, dass die Hämolyse möglichst gering sein sollte, nicht optimal ist. Darüber hinaus ist dieses System kompliziert und bringt daher hohe Produktionskosten mit sich.
Aus US-5 573 883 ist eine blutverträgliche biegsame Membran und eine eine biegsame Wand aufweisende Pumpkammer bekannt, die in einem starren Körper angebracht sind und durch abwechselnde positive und negative Fluidimpulse betätigt werden. In einem Stück mit der Pumpkammer sind ein Einlassventil und ein Auslassventil gebildet.
Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe eine Impulspumpvorrichtung zu schaffen, mit der die oben genannten Nachteile der herkömmlichen Technik beseitigt werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum pulsierenden Pumpen von Flüssigkeiten, insbesondere von Blut, nach Anspruch 1. Diese Vorrichtung umfasst einen Körper, in dem eine Pumpkammer gebildet ist, in der die Flüssigkeit zum pulsierenden Strömen gebracht wird, einen Einlasskanal, der in Strömungsrichtung vor der Pumpkammer angeordnet ist und mit dieser in Verbindung steht, und einen Ausflusskanal, der in Strömungsrichtung nach der Pumpkammer angeordnet ist und mit dieser in Verbindung steht. Diese Vorrichtung umfasst außerdem ein erstes Ventilelement, das den Einlassstrom der Flüssigkeit in die Pumpkammer unterbricht, und ein zweites Ventilelement, das den Ausflussstrom der Flüssigkeit aus der Pumpkammer unterbricht. Bei mindestens einem dieser Ventilelemente handelt es sich um ein Lippenventil, dessen eine Seite im Körper befestigt ist und das in Abhängigkeit von den auf es einwirkenden fluiddynamischen Kräften zwischen einer Stellung, in der die Verbindung zwischen dem Kanal und der Pumpkammer unterbrochen ist, und einer Stellung, in der diese Verbindung besteht, hin- und hergebogen wird. In der Pumpkammer wird eine Membran von einer Betätigungsvorrichtung hin- und herbewegt, um fluiddynamische Kräfte zu übertragen, die die Ventile öffnen und schließen. Die Lippenventile und die Membran können verschiedenen alternative Konfigurationen aufweisen. Die Pumpe kann in eine kardiopulmonare Bypass-Vorrichtung, die einen Behälter für venöses Blut, einen Oxygenator und einen Wärmetauscher umfasst, integriert sein.
Zum besseren Verständnis dieser Erfindung werden im Folgenden Ausführungen davon beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Es zeigen
1 eine perspektivische Ansicht einer Pumpvorrichtung gemäß dieser Erfindung, mit Teilschnitt,
2 einen Radialschnitt eines Details der Vorrichtung von 1 zur Darstellung der Arbeitsweise der Pump- und Ventilelemente der Vorrichtung von 1,
3 und 4 Varianten der Ventilelemente der Vorrichtung von 1 und
5 eine perspektivische Ansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung, die einen Behälter für venöses Blut, einen Wärmetauscher und einen Oxygenator umfasst, mit Teilschnitt.
Impulspumpvorrichtung
Die in 1 und 2 gezeigte und insgesamt mit 10 bezeichnete Pumpvorrichtung weist einen kreisförmigen Körper 11 auf, der eine obere Hälfte 12 und eine untere Hälfte 13, die aneinander befestigt sind, umfasst. Im Körper 11 befinden sich eine kreisförmige Pumpkammer 14, ein ringförmiger Einlasskanal 15, der in der oberen Hälfte 12 in Strömungsrichtung vor der Kammer 14 gebildet ist und mit dieser in Verbindung steht, und ein ringförmiger Ausflusskanal 16, der in der unteren Hälfte 13 in Strömungsrichtung nach der Kammer 14 gebildet ist und mit dieser in Verbindung steht. Ein äußeres Einlassanschlussrohr 17 und eine äußeres Ausflussanschlussrohr 18 sind in einem Stück mit der oberen Hälfte 12 bzw. der unteren Hälfte 13 gebildet.
Der Boden der Kammer 14 ist durch eine kreisförmige elastische Membran 19 gebildet, die auf einer an der unteren Hälfte 13 befestigten unteren Halterung 20 angebracht ist. Die Oberseite der Kammer 14 ist durch eine Haube 21 gebildet, die über der Membran 19 angeordnet und an der oberen Hälfte 12 und einer oberen Halterung 22 befestigt ist, wobei diese Halterung 22 wiederum an der oberen Hälfte 12 befestigt ist und zur Bildung des Einlasskanals 15 beiträgt. Die Membran 19 umfasst einen ringförmigen Abschnitt 23, mit dem sie an der Halterung 20 befestigt ist, und einen dehnbaren konvexen Abschnitt 24. Die Halterung 20 umfasst ein Zuführanschlussrohr 25 zum Anschließen einer Betätigungsfluid-Zuführleitung einer bekannten Fluiddynamik-Betätigungsvorrichtung, die schematisch durch einen Block D wiedergegeben ist.
Zwischen dem ringförmigen Einlasskanal 15 und der Pumpkammer 14 befindet sich ein elastisches ringförmiges Einlass-Lippenventil 26, das einen Verankerungsabschnitt 27 und einen vorspringenden Abschnitt 28 umfasst. Der Verankerungsabschnitt 27 ist von einem Sitz umgeben, der zum Teil in der Haube 21 und zum Teil in der Halterung 22 gebildet ist, wodurch das Ventil 26 in diesen Elementen verankert ist. Der vorspringende Abschnitt 28 verjüngt sich im Querschnitt zum freien Ende hin, weist an diesem Ende aber eine Verdickung auf.
Zwischen der Pumpkammer 14 und dem ringförmigen Ausflusskanal 16 befindet sich ein elastisches ringförmiges Ausfluss-Lippenventil 29. Das Ventil 29 umfasst einen Verankerungsabschnitt 30 und einen vorspringenden Abschnitt 31. Der Verankerungsabschnitt 30 ist von einem Sitz umgeben, der zum Teil in der oberen Hälfte 12 und zum Teil in der unteren Hälfte 13 gebildet ist, wodurch das Ventil 29 in diesen Elementen verankert ist. Der Querschnitt des vorspringenden Abschnitts 31 verjüngt sich zum freien Ende hin.
Der Körper 11 dieser Vorrichtung kann aus Polykarbonat und die Lippenventile 26 und 29 können aus Polyurethan hergestellt werden. Die beschriebene und gezeigte Vorrichtung 10 dient allgemein zum Pumpen von Flüssigkeiten, insbesondere zum Pumpen von Blut.
Arbeitsweise der Impulspumpe
In Betrieb ist auf geeignete Weise das Rohr 17 an eine Blutzuflussleitung und das Rohr 18 an eine Blutausflussleitung angeschlossen. Die Vorrichtung D wirkt mittels des durch das Rohr strömenden Betätigungsfluids auf die Membran 19 mit abwechselndem Druck ein. Insbesondere wirkt das Betätigungsfluid auf die Seite der Membran 19 ein, die von der Kammer 14 abgewandt ist. Dadurch wird die Membran 19 hin- und herbewegt, wie in 2 durch die gestrichelte Linie angegeben, und kehrt wieder in die durch durchgezogene Linien wiedergegebene Ausgangsstellung zurück. Infolgedessen wird in der Pumpkammer 14 abwechselnd Druck und Unterdruck erzeugt.
Wenn in der Pumpkammer Unterdruck erzeugt wird, befindet sich der vorspringende Abschnitt 28 des Ventils 26 in der Stellung, in der er von der benachbarten Wand der oberen Hälfte 12 entfernt ist, so dass Blut von der Zuflussleitung durch das Rohr 17 und den Kanal 15 in die Kammer 14 gesaugt wird. Gleichzeitig drückt der vorspringende Abschnitt 31 des Ventils 29 gegen die gegenüberliegende Wand eines einen Teil des Kanals 16 bildenden Elements 32, und verhindert somit, dass das Blut aus der Kammer 14 in den Kanal 16 fließt. Wenn dagegen in der Pumpkammer Druck erzeugt wird, wird der vorspringende Abschnitt 28 des Ventils 26 bewegt und drückt gegen die Wand der oberen Hälfte 12, wie in 2 durch eine gestrichelte Linie wiedergegeben, und verhindert somit, dass das Blut aus der Kammer 14 in den Kanal 15 zurückfließt. Gleichzeitig wird der vorspringende Abschnitt 31 des Ventils 29 von der Wand des Elements 32 wegbewegt, wie in 2 durch eine gestrichelte Linie wiedergegeben, so dass über den Kanal 16 und das Rohr 18 der Ausflussleitung Blut zugeführt wird. Die Vorrichtung 10 führt somit ein pulsierendes Pumpen aus, und die Lippenventile 26 und 29 erzwingen, dass das Blut in der Vorrichtung 10 in einer Richtung fließt.
Weitere Lippenventilausführungen
3 zeigt eines Variante des Ausfluss-Lippenventils. In diesem Fall ist das mit 33 bezeichnete Ausflussventil im Wesentlichen so geformt wie das Einlassventil 26 und auf der gleichen Seite angeordnet. Insbesondere weist das Ventil 33 einen vorspringenden Abschnitt 34, der dem vorspringenden Abschnitt 28 des Ventils 26 gleicht, und einen anders geformten Verankerungsabschnitt 35, der von einem in der Membran 19 gebildeten Sitz umgeben ist, auf. Der vorspringende Abschnitt 34 des Ventils 33 wirkt mit der Wand der oberen Hälfte 12 zusammen. Natürlich gibt es gegenüber der vorigen Ausführung Änderungen der Konfigurationen mancher Teile, um diese andere Form des Ausflussventils zu ermöglichen. Die Arbeitsweise des Ventils 33 ist die gleiche wie die oben für das Ventil 29 beschriebene.
4 zeigt eine weitere Variante, die die Ventile betrifft. Insbesondere weist sie ein Einlass-Lippenventil 36 und ein Ausfluss-Lippenventil 37 auf, die aus einem einzigen Element gebildet sind. Die Ventile 36 und 37 weisen einen gemeinsamen Verankerungsabschnitt 38 und jeweils einen vorspringenden Abschnitt, der bei dem Ventil 36 mit 39 und bei dem Ventil 37 mit 40 bezeichnet ist, auf. Der gemeinsame Verankerungsabschnitt 38 ist von einem Sitz umgeben, der zum Teil in der oberen Hälfte 12 und zum Teil in der unteren Hälfte 13 gebildet ist. Die vorspringenden Abschnitte 39 und 40 sind auf der gleichen Seite angeordnet und haben die gleiche Form wie der vorspringende Abschnitt 31 des Ausflussventils 29 der ersten Ausführung. Der vorspringende Abschnitt 39 des Ventils 36 wirkt mit der gegenüberliegenden Wand der Haube 21 zusammen. Natürlich gibt es gegenüber der ersten Ausführung Änderungen der Konfigurationen mancher Teile, um diese andere Ventilform zu ermöglichen. Die Arbeitsweise der Ventile 36 und 37 entspricht derjenigen der vorherigen Ventile.
Die oben beschriebene Impulspumpvorrichtung hat viele Vorteile. Die Lippenventile ermöglichen große Zufluss- und Ausflussbereiche für die biologische Flüssigkeit, wodurch sie Druckverluste verringern und sehr geringe fluiddynamische Belastungsbedingungen mit sich bringen und somit den Grad der Blutbeschädigung verkleinern. Darüber hinaus sind die Abmessungen der Ventile, obwohl ihre Öffnungsbewegungen für große Durchflussbereiche sorgen, klein, so dass auch deren Trägheit sehr klein ist. Das Öffnen erfolgt daher schnell und gleich zu Beginn des Pumpens, wodurch Druckverluste und Turbulenzen verringert werden. Infolge dieser minimalen Öffnungsbewegung sind außerdem die Verformungen der Ventile und somit deren Belastungen sehr gering.
Aufgrund der besonders einfachen Form eignet sich das Lippenventil für eine Herstellung mit Verfahren, die wenig Kosten mit sich bringen. Die einfache Form führt auch zu einem leichten Zusammenbau und einer Vereinfachung der erforderlichen Qualitätssteuerung.
Integrierte Kardiopulmonare Bypass-Vorrichtung
Obwohl Impulspumpvorrichtungen mit Lippenventilen, wie oben beschrieben, als separate Komponenten verwendet werden können, eignet sich ihre Konstruktion besonders gut für die Integration in eine kardiopulmonare Bypass-Vorrichtung. Die spezifische Ringform der Lippenventile bringt erhebliche Vereinfachungen für die integrierte Produktion, in axialsymmetrischer Form, von Gruppen von Einlass- und Ausflussventilen in einer integrierten Vorrichtung oder von integrierten Gruppen von Ventilen und Pumpkammerwänden mit sich. Diese Ringform ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Pumpvorrichtung mit Vorrichtungen zur Behandlung biologischer Flüssigkeiten (d. h. Blut), wie z. B. Wärmetauschern, Oxygenatoren, Filtern und Behältern für venöses Blut, kombiniert wird. Da das Verbinden nicht in Bereichen mit geringem Blutfluss erfolgen muss, wie bei herkömmlichen Ventilen, die kleine kreisförmige Bereiche erfordern, kann eine kompakte, preiswerte integrierte Vorrichtung mit kleinen Abmessungen hergestellt werden. Darüber hinaus werden durch Verwendung von Lippenventilen optimale Fluiddynamikbedingen erreicht und tote Räume verringert.
5 zeigt eine Blutpumpvorrichtung mit einer Pumpmembran und ringförmigen Lippenventilen, die einen Behälter für venöses Blut, einen Wärmetauscher und einen Oxygenator enthält. Die insgesamt mit 50 bezeichnete Vorrichtung von 5 umfasst einen im Wesentlichen zylindrischen Körper 51, in dessen unterem Teil eine kreisförmige Impulspumpkammer 52, ein ringförmiger Einlasskanal 53 und ein ringförmiger Ausflusskanal 54 vorgesehen sind. Eine Membran 55, die den Boden der Kammer 52 bildet, wird von einer bekannten elektromechanischen Betätigungsvorrichtung 56, die eine mit einer Hin- und Herbewegung auf die Membran 55 einwirkende Platte 57 umfasst, bewegt. Das mit 58 bezeichnete ringförmige Einlass-Lippenventil entspricht in der Form den Ventilen 26 und 33 von 1, 2 und 3, wobei aber der vorspringende Abschnitt nach innen gerichtet ist. Das mit 59 bezeichnete ringförmige Ausfluss-Lippenventil entspricht in der Form dem Ventil 29 von 1 und 2.
In Strömungsrichtung vor dem Einlasskanal 53 enthält der Körper 51 einen im Wesentlichen zylindrischen Wärmetauscher 60, z. B. den bekannten Typ mit Platten, der koaxial zur kreisförmigen Kammer 52 und den ringförmigen Kanälen 54 und 54 angeordnet ist. Im Wärmetauscher 60 ist ein Strömungsweg, auf dem ein Wärmetauscherfluid, z. B. Wasser, zirkuliert, und ein Strömungsweg für das Blut, das über geeignete Austauschwände eine thermische Verbindung mit dem Fluid aufweist, gebildet. Der Weg für das Wärmetauscherfluid führt über ein Wärmetauscherfluideinlassrohr 61 und ein Wärmetauscherfluidauslassrohr 62 nach außen. Der Weg für das Blut ist auf einer Seite mit einem im Wesentlichen zylindrischen Behälter 67 für venöses Blut verbunden, der im Körper 51 gebildet ist und über ein axiales Bluteinlassrohr 63 mit dem Äußeren in Verbindung steht. Auf der anderen Seite ist der Weg für das Blut mit dem ringförmigen Einlasskanal 53 verbunden.
In Strömungsrichtung nach dem Ausflusskanal 54 enthält der Körper 51 einen koaxial zum Wärmetauscher 60 und außerhalb von diesem angeordneten Oxygenator 68, z. B. den bekannten Typ mit einem Hohlfaserbündel, das Schichten mikroporöser ringförmiger hohler Fasermembranen umfasst. Im Oxygenator 68 ist ein Weg, auf dem Sauerstoff zirkuliert, und ein Weg für das Blut, die durch geeignete Austauschwände den Austausch von Gases ermöglichen, gebildet. Der Weg für den Sauerstoff ist über ein Sauerstoffeinlassrohr 64 und ein Sauerstoffauslassrohr 65 mit dem Äußeren verbunden. Der Weg für das Blut ist auf einer Seite mit dem ringförmigen Ausflusskanal 54 und auf der anderen Seite mit einem Blutauslassrohr 66 verbunden.
Wenn die Vorrichtung in Betrieb ist, sind die Rohre 61 und 62 mit einer Austauschfluidzufuhrleitung bzw. einer Austauschfluidansaugleitung verbunden. Die Rohre 64 und 65 sind mit einer Sauerstoffzufuhrleitung bzw. einer Sauerstoffansaugleitung verbunden. Die Rohre 63 und 66 sind einer Blutzuflussleitung bzw. einer Blutausflussleitung verbunden. Der Weg des Bluts durch die Vorrichtung 50 ist durch Pfeile angegeben. Insbesondere saugt die Hin- und Herbewegung der Membran 55 das Blut von der Zuflussleitung in den Behälter 67 für venöses Blut. Das Blut fließt dann in den Wärmetauscher 60, wo es von der Wärmetauscherflüssigkeit erwärmt oder gekühlt wird. Vom Wärmetauscher 60 gelangt das Blut den Kanal 53 und von dort über das Ventil 58 in die Pumpkammer 53, von wo aus es über das Ventil 59 in den Ausflusskanal 54 gepumpt wird. Dann strömt das Blut durch den Oxygenator 68, in dem es Sauerstoff aufnimmt, und wird über das Blutauslassrohr 66 aus der Vorrichtung 50 abgeleitet.
Somit kann eine Impulspumpvorrichtung mit einem Lippenventil oder mehreren Lippenventilen, die unterschiedlich geformt sind, vorteilhaft in eine Vorrichtung integriert werden, die außer dem Pumpen auch venöses Blut speichert, Wärme austauscht und das Blut mit Sauerstoff anreichert. Die Vorrichtung ist dann kompakt und kostengünstig. Darüber hinaus werden durch die im Wesentlichen kreisförmigen/zylindrischen Elemente, aus denen sich die Vorrichtung zusammensetzt, wie oben erwähnt, optimale fluiddynamische Bedingungen erreicht und tote Räume verringert.
Aus der obigen detaillierten Beschreibung spezieller Ausführungen dieser Erfindung geht hervor, dass eine verbesserte Vorrichtung zum pulsierenden Pumpen von Flüssigkeiten, insbesondere Blut, dargestellt ist. Hier wurden zwar besondere Ausführungen dieser Erfindung im Einzelnen beschrieben; dies geschah jedoch nur zum Zweck der Veranschaulichung und soll in Bezug auf den Rahmen der beigefügten Ansprüche nicht einschränkend wirken.
Beispielsweise kann der Verankerungsabschnitt der Lippenventile eine andere Form und/oder Dicke aufweisen, je nachdem welche Betriebsparameter (Größe des Durchflussbereichs, Gradient des ausgeübten Drucks, etc.) erforderlich sind. Wie bei den als Beispiel gezeigten Ausführungen zu erkennen ist, kann der vorspringende Abschnitt so geformt sein, dass er sich verjüngt oder am bewegbaren Ende eine Verdickung aufweist. Sie können jede geometrische Form aufweisen, die für bestimmte Methoden, eine Berührung herbeizuführen, und dafür, Belastungen des Ventils standzuhalten, oder zum Erreichen einer anderen Fluiddynamik geeignet ist. Die Einlass- und Ausfluss-Lippenventile können auf der gleichen Seite oder auf gegenüberliegenden Seiten angeordnet sein. Beide können nach innen oder nach außen gerichtet sein; oder es kann eines nach außen und das andere nach innen gerichtet sein. Darüber hinaus können beide nach unten oder nach oben gerichtet sein; oder es kann eines nach unten und das andere nach oben gerichtet sein. Sie können aber auch schräg ausgerichtet sein.
Die ringförmige Bewegbarkeit der Lippenventile hat sich, wie oben beschrieben, als besonders vorteilhaft erwiesen. Die Ventile können jedoch auch so geformt sein, dass nur ein bestimmter Sektor bewegbar ist. In diesem Fall kann der für den Durchfluss des Fluids durch das Ventil erforderliche Bereich eine Vergrößerung der Ventilöffnung mit sich bringen, wobei diese Öffnung dann immer noch klein und mit dem Erfordernis einer geringen Belastung des Materials vereinbar ist.
Es kann auch ein Lippenventil in Betracht gezogen werden, das nicht ringförmig ist. Es kann durchgehend oder unterbrochen sein, beispielsweise in der Form eines segmentierten Rings. Der Ring muss nicht als Kreis geformt sein, sondern kann auch elliptisch etc. sein.
Die Pumpkammer und die elastische Membran können auch eine andere Form aufweisen, und wie bei den als Beispiel beschriebenen Ausführungen dargestellt, kann die Membran von einer fluiddynamischen oder elektromechanischen Vorrichtung bewegt werden.
Es kann auch die Verwendung andersartiger Impulspumpvorrichtungen, z. B. solcher, die Kreiselpumpen vergleichbar sind, in Betracht gezogen werden. Ferner kann es sich nur bei dem Einlassventil oder dem Ausflussventil der Pumpvorrichtung um ein Lippenventil handeln, während das andere Ventil ein herkömmliches ist. Im Fall des Pumpens von Blut kann der Einlasskanal und/oder Ausflusskanal elastisch zusammenfaltbar ausgebildet sein, um Herzvorhof- und/oder Herzkammersäcke zu bilden.
Pumpsysteme, die den beschriebenen gleichen, können in Reihe angeordnet sein. Beispielsweise kann ein erstes Pumpsystem vorgesehen sein, das die biologische Flüssigkeit ansaugt und so gesteuert wird, dass es die eigentliche Pumpkammer eines in Strömungsrichtung danach angeordneten zweiten Pumpsystems optimiert und schnell füllt. Im Fall des Pumpens von Blut bildet dann das erste Pumpsystem einen aktiven ventilgesteuerten Herzvorhof.
Zusätzlich ist es möglich, Varianten der Form des Körpers der Vorrichtung und ihrer Teile zu bilden. Dies gilt sowohl für die einfache Vorrichtung, d. h. nur die Pumpe, als auch die integrierte multifunktionale Vorrichtung. Die integrierte multifunktionale Vorrichtung kann eine oder mehrere Vorrichtungen zur Behandlung des Bluts enthalten, wobei es sich dabei um die beschriebenen oder andere, z. B. Filter, handeln kann.
Bei den Ausführungen der in 5 und 6 gezeigten integrierten kardiopulmonaren Bypass-Vorrichtung ist der Wärmetauscher in Strömungsrichtung vor und der Oxygenator in Strömungsrichtung nach der Pumpe angeordnet, was jedoch nicht als Einschränkung des Rahmens der vorliegenden Erfindung angesehen werden sollte. Jedes der Teile dieser Vorrichtung, einschließlich des Wärmetauschers und des Oxygenators, kann auf dem Blutströmungsweg vor oder nach der Pumpe angeordnet sein.
Weiterhin kann die oben beschriebene Vorrichtung für das pulsierende Pumpen von Flüssigkeiten, bei denen es sich nicht um Blut oder andere biologische Fluide handelt, verwendet werden.

Claims

Vorrichtung (10; 50; 70) zum pulsierenden Pumpen von Flüssigkeiten, insbesondere von Blut, mit – einem Körperabschnitt (11; 51; 71), – einer im Körperabschnitt (11; 51; 71) angeordneten Pumpkammer (14; 52; 80), – einem mit der Pumpkammer (14; 52; 80) in Verbindung stehenden Einlasskanal (15; 53; 83), – einem mit der Pumpkammer (14; 52; 80) in Verbindung stehenden Ausflusskanal (16; 54; 84), – einem Einlassventil (26; 36; 58; 85) zum Steuern des Flüssigkeitsstroms vom Einlasskanal (15; 53; 83) in die Pumpkammer (14; 52; 80), – einem Ausflussventil (29; 33; 37; 59; 86) zum Steuern des Flüssigkeitsstroms von der Pumpkammer (14; 52) zum Ausflusskanal (16; 54; 84), – einer in der Pumpkammer (14; 52; 80) angeordneten Membran (19; 55; 81), die zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung so hin- und herbewegbar ist, dass die Flüssigkeit zum pulsierenden Strömen gebracht wird, wobei diese Membran (19; 55; 81) kreisförmig ist, wobei es sich bei dem Einlassventil (26; 36; 58; 85} oder dem Ausflussventil (29; 33; 37; 59; 86) oder beiden um ein Lippenventil handelt, das in Abhängigkeit von den auf es einwirkenden dynamischen Strömungskräften zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung hin- und herbewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlasskanal (15; 53; 83) koaxial zu der Pumpkammer (14; 52; 80), der Membran (19; 55; 81), dem Ausflusskanal (16; 54; 84) und dem mindestens einen Lippenventil angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der es sich sowohl bei dem Einlassventil (26; 36; 58; 85) als auch dem Ausflussventil (29; 33; 37; 59; 86) um ein Lippenventil handelt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der eine Seite des mindestens einen Lippenventils im Körperabschnitt (11; 51; 71) fixiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Fluiddynamik-Betätigungsvorrichtung (D; 56), die auf die Flüssigkeit in der Pumpkammer (14; 52; 80) eine Fluiddynamikkraft ausübt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das mindestens eine Lippenventil einen ersten Abschnitt (27; 30; 35; 38) zur Verankerung des Lippenventils im Körperabschnitt (11; 51; 71) und einen zweiten vorspringenden Abschnitt (28; 31; 34; 39; 40), der sich zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung hin- und herbewegt, umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Lippenventile einen ersten Abschnitt (27; 30; 35; 38) zur Verankerung des Lippenventils im Körperabschnitt und einen zweiten vorspringenden Abschnitt (28; 31; 34; 39; 40), der sich zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung hin- und herbewegt, umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend mindestens eine Blutbehandlungsvorrichtung, ausgewählt aus einem Behälter (67; 87) für venöses Blut, einem Wärmetauscher (60; 74) und einem Oxygenator (68; 77), wobei diese mindestens eine Blutbehandlungsvorrichtung auf dem Weg, auf dem das Blut innerhalb des Körpers der Pumpvorrichtung strömt, angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die mindestens eine Blutbehandlungsvorrichtung, die Pumpkammer (52; 80), die Membran (55; 81), der Einlasskanal (53; 83), der Ausflusskanal (54; 84) und das mindestens eine Lippenventil koaxial angeordnet sind.
Kardiopulmonare Bypass-Vorrichtung (50; 70) mit – einer Vorrichtung zum pulsierenden Pumpen von Flüssigkeiten nach Anspruch 1 bis 6, bei der der Körperabschnitt (51; 71) einen Bluteinlass und einen Blutauslass aufweist, die mit dem Einlass- bzw. dem Ausflusskanal der Pumpvorrichtung in Verbindung stehen, und – einem im Körperabschnitt angeordneten Oxygenator (68; 77), der einen Einlass und einen Auslass, durch die Blut auf dem Blutströmungsweg fließt, aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der der Oxygenator (68; 77) ringförmig ist und der Oxygenator (68; 77), die Pumpkammer (52; 80), die Membran (55; 81), der Einlasskanal (53; 83), der Ausflusskanal (54; 84) und das mindestens eine Lippenventil koaxial angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9, weiterhin umfassend einen Wärmetauscher (60; 74) zur Regulierung der Bluttemperatur, der im Körperabschnitt angeordnet ist und einen Einlass und einen Auslass, durch die Blut auf dem Blutströmungsweg fließt, aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, weiterhin umfassend einen Wärmetauscher (60; 74) zur Regulierung der Bluttemperatur, der im Körperabschnitt angeordnet ist und einen Einlass und einen Auslass, durch die Blut auf dem Blutströmungsweg fließt, aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der der Wärmetauscher (60; 74) im Wesentlichen zylindrisch geformt und koaxial zu dem Oxygenator (68; 77), der Pumpkammer (52; 80), der Membran (55; 81), dem Einlasskanal (53; 83), dem Ausflusskanal (54; 84) und dem mindestens einen Lippenventil angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, weiterhin umfassend einen im Körperabschnitt angeordneten Behälter (67; 87) für venöses Blut, der einen Einlass und einen Auslass, durch die Blut auf dem Blutströmungsweg fließt, aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, weiterhin umfassend einen im Körperabschnitt angeordneten Behälter (67; 87) für venöses Blut, der einen Einlass und einen Auslass, durch die Blut auf dem Blutströmungsweg fließt, aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, weiterhin umfassend einen im Körperabschnitt angeordneten Behälter (67; 87) für venöses Blut, der im Wesentlichen zylindrisch geformt ist und einen Einlass und einen Auslass, durch die Blut auf dem Blutströmungsweg fließt, aufweist, wobei der Behälter (67; 87) für venöses Blut, der Oxygenator (68; 77), der Wärmetauscher (60; 74), die Pumpkammer (52; 80), die Membran (55; 81), der Einlasskanal (53; 83), der Ausflusskanal (54; 84) und das mindestens eine Lippenventil koaxial angeordnet sind.