DE7333119U - Geraet zum behandeln von blut - Google Patents

Geraet zum behandeln von blut

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Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann -3D,r3.R, Koenigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - ü$ip[.-\ng%$. £$ngseiäejiv ί Dr. F. Zumstein jun.
BOOO München a- BrtiuhausatraBe 4 · Telefon Sarnmel-Nr. 22S341 · Teleg.amme Zumpat · Telex 529979
SC 4131
· 40/m
RHONE-POULENC S.A., Paris, Frankreich
Gerät zum Behandeln von Blut
] Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Behandeln von Blut,
! das eine Blutoxygenatorvorrichtung mit Membran aufweist
f und mit dem vasculären System eines Patienten verbindbar
ist. Das Gerät dient zur pulmonalen, cardialen oder cardio-
j pulmonalen Unterstützung oder zum entsprechenden Ersatz.
j Es sind derartige Geräte bekannt, bei denen zwei Zirkulationspumpen verwendet werden, die in Serie zu beiden Seiten eines Blutoxygenator mit Membran angeordnet sind. Die Aufrechter?· haltung eines vorbestimmten Drucks in dem Oxygenator, der erforderlich ist, um das Blut in Form von dünnen Filmen konstanter Dicke zu halten, erfordert jedoch entweder eine Leitung zur teilweisen Rückführung des artieriellen Bluts in den Oxygenator oder komplizierte Regulationssysteme.
Die Erfindung betrifft ein Gerät der eingangs angegebenen Art, dessen Betrieb gleichzeitig einfach und sicher ist und das insbesondere keinen Ausgleichs-Bypass für die Blutdurchsätze erfordert.
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Es wurde nun ein ausserhalb des Körpers angeordneter Kreis für Blut geschaffen, der eine Blutoxygenatorvorrichtung rait Membran mit dem vasculären System eines Patienten verbindet und zumindest zwei peristaltische Pumpen oder Pumpen mit Schlauch- oder Rohrmembran und Klappen aufweist, die in Serie zu beiden Seiten des Oxygenators angeordnet sind. Dieser Kreis ist dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkörper jeder der Pumpen zwischen zwei Grenzwerten ein inneres Nutzvolumen aufweist, das im wesentlichen dem Blutdruck am Eintritt der Pumpe proportional ist, wobei dieses innere Nutzvolumen für die am Eingang des Oxygenators angeordnete Pumpe maximal und für die am Ausgang des Oxygenators angeordnete Pumpe minimal ist, und zwar für einen Druck am Eingang jeder Pumpe innerhalb eines Bereichs von über oder unter 20 mm Hg gegenüber dem atmosphärischen Druck.
Im folgenden soll die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung, die schematisch ohne bestimmten Massstab als Beispiel eine Ausführungsform der Erfindung und die charakteristischen Kurven der verwendeten Pumpen zeigen, näher erläutert v/erden. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemässen ausserhalb des Körpers angeordneten Kreises für Blut und
Fig. 2 die Fördermenge/Druck-Kennlinie einer peristaltischen Pumpe, die in dem erfindungsgenässen Kreis verwendbar ist, und
Fig. 3 einen Satz von Fördermenge/Druck-Kennlinien von zwei Pumpen, die zu beiden Seiten des Blutoxygenator angeordnet sind.
Der Ausdruck Oxygenator für Blut oder Blutoxygenator, der ein üblicher Ausdruck ist, soll hier einen Austauscher für respiratorisches Gas bezeichnen, d.h. einen Austauscher von Sauerstoff, jedoch auch von Kohlendioxyd, Wasserdampf und Stickstoff und gegebenenfalls Gasen oder Dämpfen mit medikamentösen und/oder anästhe-
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tischen Wirkungen. Es handelt sich auch um einen Wärmeaustauscher.
Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass der ausserhalb des Körpers angeordnete Kreis für Blut einen Blutoxygenator 1 üblicher Bauart, der zumindest eine Membran 2 aufweist, mit dem veno-arteriellen System eines Patienten verbindet.
Eine Kanüle 3 wird beispielsweise in die Vena cava caudalis eingeführt.' .Man verwendet vorzugsweise eine Kanüle, die an ihrem Ende eine nicht verschliessende Ausbauchung aufweist. Diese Ausbauchung kann aus drei radialen elastischen Armen 5 bestehen, die sich auf den venösen Wandungen abstützen und diese lokal im Abstand halten, wodurch die öffnung der Kanüle freigehalten wird. Eine solche Kanüle verhindert einen Verschluss der Vene' und Verminderungen des Durchsatzes durch diese. Di'e Arme können vorteilhafterweise einziehbar sein, um durch einen Seitenzweig kleineren Kalibers (z.B. die Vena femoralis), die zu diesem Zweck durchtrennt ist, eingeführt werden zu können.
Die Kanüle 3 ist mit dem Eingang des Blutoxygenators 1 durch eine biegsame Leitung 7, beispielsweise aus Siliconelastomere!!!, verbunden, in der eine erste Pumpe β vom peristaltischen Typ oder mit Rohr- oder Schlauchmembran und Klappen (auch "Ventrikularpumpe" genannt) angeordnet ist.
Eine biegsame Leitung 11, ebenfalls aus Siliconelastomere^!, verbindet den Ausgang des Blutoxygenators 1 mit einer in eine Arterie 9 eingeführten Kanüle oder vorzugsweise mit einer bauchigen Prothese 8, die an der Arterie, im allgemeinen einer Arteria femoralis, angenäht ist. In dieser Leitung 11 ist eine zweite Pumpe 10, ebenfalls vom peristaltischen Typ oder mit Schlauch- oder Rohrmembran mit Klappen, angeordnet.
Vorteilhafterweise ist die Arterie in Längsrichtung geschlitzt, und die Prothese 8 ist schräg an den Rändern des Schlitzes angenäht, wobei die Neigung vorzugsweise in der Strömungsrichtung vorgenommen wird. Die beiden Seiten der Prothese bleiben unter
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Das Blut soll in den Patienten bei einer Temperatur in der N'ihe von 37 C eingeführt werden. Zu diesem Zweck ordnet man beispielsweise an der Leitung 11 Heiz- und Temperaturkontrolleinrichtungen
der Wirkung des arteriellen Drucks voneinander im Abstand. Nach Herausnahme der Prothese schliesst man die Arterie nach der üblichen Methode.
Eine peristaltische Hilfspumpe 13, die mit der Saugleitung 7 der Pumpe 6 verbunden ist, ermöglicht, das periphere Ende der Vene 4 zu dränieren, zusätzliche Mengen Blut in den ausserhalb des Körpers befindlichen Kreis aus einer Blutquelle, wie beispielsweise dem Behälter 16, einzuführen, um eventuelle Blutverluste zu korn- f pensieren, und gegebenenfalls medikamentöse Flüssigkeiten, wie f beispielsweise Heparin, einzuführen. \
Da der als Beispiel dargestellte ausserhalb des Körpers befindli- j liehe Blutkreis ein Kreis vom veno-arteriellen Typ ist, ist es ' erforderlich, drei verschiedene Drucke unter Kontrolle zu halten: ■ den Blutdruck am Eingang der Pumpe 6, den Druck in dem Oxygenator und den arteriellen Druck des Patienten, um die gewünschten Werte aufrechtzuerhalten.
Ein Manometer 17 ist in der Leitung 7 unmittelbar am Eingang der Pumpe 6 angeordnet. Vorteilhafterweise misst dieses Manometer den Blutdruck durch die Wandungen der biegsamen Leitung 7 j was die Gefahren einer Blutkoagulation vermindert. Als Manometer kann man beispielsweise das in der französischen Patentschrift 71.^3881 beschriebene verwenden. Wie aus dem folgenden ersichtlich ist, ermöglicht die Kenntnis des Blutdrucks am Eingang der Pumpe 6, deren Durchsatz zu kennen.
Ein Manometer Ik ermöglicht, den Blutdruck in dem Oxygenator festzustellen. Ausserdem ermöglicht eine Vorrichtung 21 zur Peststellung des arteriellen Drucks des Patienten, diesen auf der gewünschten Höhe zu halten, indem man erforderlichenfalls das Blutvolumen mit Hilfe des Behälters 16 und der Pumpe 13 oder die vasculäre Resistenz des Patienten beeinflusst.
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für das Blut an. Die Heizeinrichtunsen bestehen vorteilhafterweise aus einem Heizelement, das einen elektrischen Widerstand 18 aufweist, der die Leitung 11 umgibt oder vorzugsweise in deren Wandung angeordnet ist. Dieses Heizelement kann beispielsweise ein EIe ment der in der französischen Patentschrift 71.^6^08 beschriebenen Art sein.
Man verwendet im allgemeinen Wärmefühler 19 und 20 üblicher Art, die man stromauf von dem Heizelement und an der Stelle des Heizelements 18 anordnet. Der Fühler 19 ermöglicht, das Erwärmen des
Bluts zu überwachen (und gegebenenfalls zu regulieren). Der Fühler 20 ermöglicht, lokale überhitzungen des Bluts zu vermeiden, die
während einer Verminderung oder eines momentanen Stillstands des
■■( Blutdurchsatzes auftreten können.
Vorzugsweise weisen die mit dem Blut in Kontakt stehenden Innen-
jj wandungen der den Kreis bildenden verschiedenen Elemente (Pumpen-
körper, Kanülen und insbesondere Verbindungsleitungen) einen glatten Organosiliciumüberzug auf, der gemäss dem in der DOS 2 20β βθ8
\ beschriebenen Verfahren aufgebracht ist.
Der Kreis funktioniert schematisch in folgender Weise: Das venöse Blut fliessttaus der Vena cava caudalis, in der es einen Druck in der Nähe von atmosphärischem Druck hat, durch eine Kanüle 3 und die Leitung 7 bis zu der ersten peristaltischen Pumpe 6. Diese führt das Blut in den Oxygenator 1 mit Membran bei einem ausreichenden Druck, um den Strömungswiderstand der Vorrichtung zu überwinden. Die für das Blut bestimmten Kammern des Oxygenators v/erden gefüllt gehalten, und die Blutfilme werden bei im wesentlichen konstanter Dicke gehalten, wobei der Blutdruck in einem vorbestimmten, durch das Manometer Ik angezeigten Bereich gehalten wird. Das oxygenierte Blut wird am Ausgang des Oxygenators von einer zweiten peristaltischen Pumpe 10 aufgenommen, die es auf einen Druck bringt der dessen Einführung in das arterielle System des Patienten durch die Prothese 8 nach geeigneten Erwärmen in der Leitung 11 ermöglicht.
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Der den beiden Pumpen gemeinsame durchschnittliche Blutdurchsatz wird durch die Venen des Patienten geliefert. Dieser Durchsatz sollte so variieren können, dass jede Erhöhung des venösen Drucks verhindert wird, der Störungen für den Patienten (insbesondere ein akutes Lungenödem) hervorrufen könnte. Um dies zu vermeiden, ist es dann angezeigt, den Durchsatz der Pumpen 6 und lü zu erhöhen oder dagegen zu vermindern, wenn der venöse Druck zu gering wird, was zu einem Kollaps der Venen oder venösen Hohlräume führen könnte.
Hierzu verwendet man Pumpen, deren Körper ein je nach dem Blutdruck am Eingang variables Innenvolumen bietet, was im allgemeinen bei Pumpen vom peristaltischen Typ oder Pumpen mit rohr- oder schlauchförmiger Membran und Klappen nicht der Fall ist. Erfindungsgemäss verwendet man Pumpen, die im Bereich des tatsächlich am Eingang auftretenden Blutdrucks ein Innennut ζvolumen bieten, das im wesentlichen zu dem Blutdruck am Eingang der Pumpe proportional ist.
Als peristaltische Pumpen verwendet man vorzugsweise Pumpen, wie sie in'der französischen Patentschrift 69·3βδΟ5 beschrieben sind.
.Die beiden peristaltischen Pumpen 6 und 10, die in Reihe geschaltet sind, werden im allgemeinen synchron mit ein und derselben Drehzahl oder mit verschiedenen Drehzahlen angetrieben, um den gleichen durchschnittlichen Durchsatz zu liefern. Vorzugspreise haben sie stets untereinander gleiche Drehzahlen und sind hierzu vorteilhafterv/eise auf der gleichen Antriebswelle montiert. Diese Drehzahlen können einstellbar sein, doch ist es häufig von Interesse, eine konstante Drehzahl aufrechtzuerhalten.
Die peristaltischen Pumpen können auch mit gleichen Drehzahlen jeweils durch einen gesonderten Motor, jedoch mit den gleichen Drehzahl/Spannungs-Kennlinien betrieben werden, wobei jeder "lotor durch eine gemeinsame (feste oder einstellbare) Spannungsquelle ge-3Deist wird.
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Man kann auch Pumpen mit rohr- oder schlauchförmiger Membran und Klappen verwenden, die eine entweder automatisch oder vorzugsweise gesteuerte Eintrittsklappe aufweisen. Die ges-teuerte Austrittsklappe kann von der gleichen Art wie die Eintrittsklappe sein. Diese Pumpen können an verschiedene Pulsgeneratoren, die auf die gleiche Frequenz synchronisiert sind, oder vorzugsweise an einen gemeinsamen Pulsgenerator angeschlossen sein.
Die in Fig. 1 dargestellten peristaltischen Pumpen bestehen vorzugsweise aus einem biegsamen peristaltischen Schlauch aus Siliconelastomerem, der zwischen zwei festen Punkten und umlaufenden Rollen gespannt gehalten wird. Der peristaltische Schlauch weist im allgemeinen zwischen den Rollen einen elliptischen Querschnitt der mehr oder weniger je nach dem Druck am Eingang der Pumpe abgeplattet ist, auf. Bei konstanter Drehzahl ist der Durchsatz eine Funktion des Drucks am Eingang der Pumpe, was klar aus der Durchsatz/Ansaugdruck-Kennlinie einer solchen Pumpe, wie in Fig. 2 dargestellt, ersichtlich ist.
Es ist ersichtlich, dass die Pumpe bei einem Betriebsdruck P. am Eingang der Pumpe zwischen zwei Grenzwerten P und PTi. einen Durchsatz Q. zwischen zwei Grenzwerten Q und Q1,. liefert. Der •Durchsatz Q. ist in diesem Bereich im wesentlichen proportional zu dem Eingangsdruck P.. ι
Im folgenden wird mit P und P., der minimale Nutzdruck bzw. der maximale Nutzdruck am Eingang der Pumpe bezeichnet. Ebenso v/erden mit Q und QM die entsprechenden minimalen und maximalen Nutzdurchsätze bezeichnet.
Der minimale Nutzdurchsatz Q wird erhalten, wenn der Druck am Eingang so gering ist, dass der Schlauch zusammenfällt, wobei die einander gegenüber liegenden Wandungen einander anliegen. Der Schnitt des Schlauchs nimmt die Form einer Hantel an. Darunter plattet sich unter der Einwirkung von viel geringeren Saugdrucken am Eingang der Pumpe der Querschnitt des Schlauchs noch mehr ab, was einer rapiden Änderung der Neigung der Kurve entspricht.
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Der maximale Nutzdurchsatz Qr. wird erhalten., wenn der Druck am Eingang der Pumpe ziemlich hoch ist, wobei dar Schlauch einen kreisförmigen Querschnitt annimmt. Darüber hinaus kann sich der Schlauch niiht ausweiten, was beträchtlich höhere Drucke erfordert und auch einer rapiden Änderung der Neigung der Kurve entspricht.
In dem in Fig. 1 dargestellten ausserhalb des Körpers befindli- ) chen Blutkreis variiert der Durchsatz der Pumpe 6 für ein gegebe- ι nes Niveau je nach dem venösen Druck. Da der venöse Druck an der f Stelle der Kanüle 3 in der Nähe von atmosphärischem Druck liegt |
f und da der Blutdruck am Eingang der Pumpe 6 von diesem durch die jr Strömungswiderstände der Zwischenleitung 5 abweicht, wobei er teil-! weise durch den Unterschied der Höhe der Kanüle 3 und der Pumpe F
6 kompensiert wird, ist der Druck im allgemeinen geringer als At- I;
mosphärendruck. Man wählt im allgemeinen auch eine Pumpe 6, deren I
Durchsatz/Druck-Kennlinie in einem Bereich von vorzugsweise nie- |
drigeren Drucken als atmosphärischem Druck liegt. In Fig. 3 ist i
die Kennlinie der Pumpe 6 gezeigt. Der Mutzbereich der Kurve f
liegt zwischen den Punkten B und Bw, wobei die Nutzdruckgrenzen, |
die P /- und Pwg entsprechen, beispielsweise in diesem Falle alle s beide kleiner als atmosphärischer Druck (Punkt 0 der Abszisse) sind. Der Druck Pw,- ist wie der maximale Durchsatz proportional zünder Drehzahl der Pumpe 6. .
Es ist vorteilhaft, dass der maximale Mutzdruck Pwg etwas geringer als atmosphärischer Druck ist, im allgemeinen weniger als 20 mm Hg und vorzugsweise weniger als 10 mm Hg unterhalb des atmosphärischen Drucks. Man realisiert diese Bedingung mit einer Pum-|
if pe, deren peristaltischer Schlauch mit dünner Wandung im Ruhezu- χ stand einen kreisförmigen Querschnitt (zwischen den Rollen, wenn es sich um eine Rotationspumpe mit Rollen, wie in Fig. 1 dargestellt, handelt) hat. Dieser 'Jutzquerschnitt ist maximal und ermöglicht einen maximalen Nutzdurchsatz Q,.g. Für einen Blutdruck P^ am Eingang der Pumpe 6 zwischen Png und P„g und unterhalb atmosphäre schem Druck hat der peristaltische Schlauch einen elliptischen Querschnitt, dessen Oberfläche kleiner als die des kreisförmigen Querschnitts von gleichem Umfang ist, was einem Durchsatz Q^
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• · · t
entspricht. Wenn der Druck Pg dem minimalen Nutzdruck P <- gleich wird, plattet sich der peristaltische Schlauch noch weiter ab, und sein Querschnitt wird fast Null: Der Durchsatz vermindert sich auf den minimalen Nutzdurchsatz Q_g·
Die Pumpe 10, die in Serie mit der Pumpe 6 geschaltet ist, liefert genau den gleichen durchschnittlichen Durchsatz. Der Durchsatz der Pumpe 10 wird daher von demjenigen der Pumpe 6 bestimmt, der seinerseits von dem venösen Druck abhängt.
Die Pumpen 6 und 10 werden im allgemeinen im wesentlichen in der gleichen Höhe wie der Oxygenator angeordnet.Die Baugruppe, die aus den Pumpen β und 10 und dem Oxygenator besteht, wird im allgemeinen unterhalb des Patienten in einstellbarer Höhe angeordnet, um zum Teil die StrömungswiderstMnde stromaufNvon der Pumpe 6 zu kompensieren und so den Blutdurchsatz auf den gewünschten mittleren Viert einzustellen.
Es ist erforderlich, den Blutdruck in dem Oxygenator in einem vorbestimmten Druckbereich zu halten, um zu ermöglichen, dass der Blutfilm im wesentlichen konstante Dicke im Kontakt mit den Membranen und einen eingestellten Druckgradienten durch die Dicke der Membranen beibehält.
Für einen Blutoxygenator, der aus einem Stapel von abwechselnd Membranen und Zwischenstücken besteht, kann man so die Wahl treffen, in diesem Oxygenator den relativen Blutdruck, gemessen mittels des Manometers 14, in einem vorbestimmten Intervall, beispielsweise zwischen 0 und 200 mm Hg, zu halten.
Wenn man den Sauerstoffdruck in diesem Oxygenator unterhalb des atmosphärischen Drucks hält, so bleibt die Druckdifferenz stets zwischen dem Blut und den Sauerstoff positiv, was die Verwendung von mikroporösen .Membranen mit erhöhtem Oasdurchsatz ermöglicht und ausserdem eine gute Entfernung von Blasen aus dem Blut selbst im Falle von Schaum oder kleinen Blasen ermöglicht. Hierdurch wird ein Sicberheitsblasenentferner gebildet. Die in der französischen
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Patentschrift 1 568 130 beschriebenen Membranen eignen sich besonders gut zu diesem Zweck. Ausserdem ermögl-icht die Aufrechterhaltung dieses positiven Druckunterschieds, zu vermeiden, dass die Membranen zufällig miteinander verkleben, eine Verklebung, die schwierig aufzuheben ist.
Wenn dagegen der Blutdruck viel höher als derjenige des Sauerstoffs ist, kann das Blut die Membran zerreissen oder die Hydrophobie der mikroporösen Membranen überwinden und diese durchdringen, beispielsweise unter einem Druck von 800 mm Hg.
Der Blutdruck in dem Oxygenator kann in einem gewählten Bereich mittels einer Pumpe 10 gehalten werden, deren Durchsatz/Druck-Xennlinie sich in einem Bereich'von Drucken im wesentlichen über Atmosphärendruck erstreckt. In Fig. 3 ist die Kennlinie einer Pumpe gezeigt. Der Nutzbereich der Kennlinie liegt zwischen den Punkten C und C„, wobei die extremen Nutzdrucke, die Pml0 und PM10 ent~ sprechen, beispielsweise in diesem Falle alle beide über dem atmosphärischen Druck liegen.
Es ist vorteilhaft, dass der minimale Nutzdruck Pn-I0 gleich dem atmosphärischen Druck oder etwas über dem atmosphärischen Druck, in allgemeinen weniger als 20 mm Hg und vorzugsweise weniger als 10 mm Hg über dem atmosphärischen Druck, 5 st. Man realisiert diese Bedingung mit einer Pumpe, deren peristaltischer Schlauch im Ruhezustand einen abgeplatteten Querschnitt hat, wobei dieser Querschnitt quasi minimal ist und einen minimalen Nutzdurchsatz Q ^0 ermöglicht. Der Schlauch der Pumpe 10 weist ziemlich dünne Wandungen auf, damit der ma:cimale Nutzdurchsatz Qm1q für einen maximalen Nutzdruck Pt11 ro im allgemeinen unter 200 mm Hg über dem atmosphärischen Druck und vorzugsweise in der Grössenordnung von 50 mm Hg über dem atmosphärischen Druck, erreicht wird. Für jeden durch die Pumpe 6 bestimmten Durchsatz hat somit der Schlauch der Pumpe 10 einen mehr oder weniger abgeplatteten Querschnitt, entsprechend den Drucken am Ausgang des Oxygenators zwischen 0 und beispielsweise 50 mm Hg über dem atmosphärischen Druck. Der maximale Druck am Eingang des Oxygenators hängt von den Strömungswiderständen in diesem letzteren
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ab, die im allgemeinen unter 100 mm Hg für Blutdurchsätze in der Grössenordnung von 600 ml/min in einem Oxygenator mit einer Oberfläche von 0,5 m liegen.
Um sicher zu sein, dass der durchschnittliche Blutdruck in dem Oxygenator zu jedem Augenblick in dem gewünschten Bereich bleibt, sind zwei Bedingungen gleichzeitig zu erfüllen.
Die erste Bedingung ist, dass der maximale Mutzdurchsatz der Pumpe 10, die am Ausgang des Oxygenators angeordnet ist, über demjenigen der am Eingang des Oxygenators angeordneten Pumpe β liegt.
Da erfindungsgemäss die Pumpen 6 und 10 im allgemeinen synchronisiert angetrieben werden, kann diese Bedingung wahlweise durch die folgenden Mittel erfüllt werden:
Man kann die Pumpe 10 mit einer Drehzahl mit einem festen Prozentsatz über derjenigen der Pumpe 6 antreiben. Man kann im Falle einer peristaltischen Pumpe mit Rotor die Pumpe 10 mit einem Rotor mit einem Durchmesser grosser als demjenigen der Pumpe 6 ausrüsten. Vorzugsweise sind die beiden Pumpen mit identischen Rotoren ausgestattet, die sich mit gleicher Drehzahl infolge einer gemeinsamen Welle drehen, wobei diese Rotoren auf verschiedene Schläuche einwirken und wobei der Innendurchmesser eines Querschnitts des Schlauchs der Pumpe 10 grosser als derjenige eines Querschnitts des Schlauchs der Pumpe β ist. Natürlich kann man mehrere dieser Massnahmen untereinander kombinieren.
Die zweite Bedingung ist, dass der minimale Nutzdurchsatz der Pumpe 10, die am Ausgang des Oxygenators angeordnet ist, geringer als der minimalen Mutzdurchsatz der Pumpe 6, die am Eingang des Oxygenators angeordnet ist, ist. Hierfür kann man für die Pumpe 10 einen Schlauch mit biegsamerer Wandung als diejenige des Schlauchs der Pumpe 6 wählen. So bildet der durch einen Druck in der Nähe von Atmosphärendruck abgeplattete Querschnitt des Schlauchs der Pumpe 10 eine Hantel mit einem geringeren Querschnitt als demjenigen des Schlauchs der Pumpe 6 für den minimalen Nutzdruck stromauf
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von dieser. Man wählt für die Pumpe IO einen im wesentlichen im Ruhezustand platten Schlauch und erforderlichenfalls, um die Grenzform einer Hantel zu erreichen, einen Schlauch geringerer Steifheit als die des im Ruhezustand kreisförmigen Schlauchs der Pumpe 6. Man kann für die Pumpe 10 einen Schlauch mit dünneren Wandungen als für die Pumpe 6 verwenden und dünne Wandungen und eine flache Form kombinieren.
Es sei bemerkt, dass man erfindungsgemäss die beiden oben angegebenen Bedingungen gleichzeitig erfüllen kann.
In der Praxis ist es, wenn man einen stabilen Zustand und einen zufriedenstellenden Zirkulationsdurchsatz ausserhalb des Körpers erreicht hat, zur Herabsetzung von Bluttraumen vorteilhaft, die Drehzahl der Pumpe 6 herabzusetzen, um ihren tatsächlichen Durchsatz auf etwa 4/5 des maximalen Durchsatzes einzustellen. Man verwendet zu diesem Zweck die Anzeigen des Manometers 17> das ermöglicht, den tatsächlichen Durchsatz festzustellen.
Die peristaltischen Pumpen werden im allgemeinen beim cardialen oder cardiopulmonalen Ersatz bevorzugt. Bei der unterstützenden Anwendung ist jedoch ein konkurrierender Einfluss zwischen dem mehr oder weniger gepulsten Durchsatz solcher Pumpen und demjenigen, der aus den Pulsationen des Herzens des Patienten stammt, zu befürchten.
Wenn man die diastolische Pause ausnutzen will, um das aus dem ausserhalb des Körpers liegenden Kreis stammende Blut einzuführen und eine konkurrierende Störung zwischen diesem letzteren und dem Herzen des Patienten zu vermeiden, ist es daher bevorzugt, Pumpen zu verwenden, deren Abgabe mit den Cardialzyklus synchronisiert v;erden kann. Diese Pumpen werden im allgemeinen unter den der Blutzirkulation angepassten Menbranpumpen gewählt. Sie sind unter der Bezeichnung Ventricularpumpen oder auch Pumpen mit Schlauch- oder Rohrmembran und Klappen bekannt. Vorteilhafterweise verwendet man Pumpen, wie sie in der französischen Patentschrift 72.07863 beschrieben sind.
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Diese Pumpen weisen stromauf und stromab gesteuerte Klappen auf. Das maximale Volumen der arteriellen Kammer, .die die Pumpe 10 bildet, liegt höchstens 50 % und vorzugsweise höchstens 20 % über I dem maximalen Volumen der venösen Kammer, die die Pumpe 6 bil- I det. Die im allgemeinen starren Gehäuse dieser Pumpen sind vorteilhafterweise in entgegengesetzter Phase an ein und demselben Pulsationsgenerator angeschlossen.
Der Beginn der Systole kann entweder durch ein elektrocardiographisches Signal oder vorzugsweise durch Verminderung des arteriellen Drucks des Patienten unter eine bestimmte Schwelle angezeigt werden. Die Regulierung der Ansaug- und Ausstossdrucke der einen oder der anderen Pumpe kann durch Einstellung der Drucke des gasförmigen Treibfluids erfolgen. Wan hat so eine Betriebsweise, die mit derjenigen von peristaltischen Pumpen mit einem Durchsatz, der von dem Druck stromauf abhängt, vergleichbar ist.
Es ist auch, wie bei den zuletzt genannten, möglich eine Einführung von Luft zu verhüten, indem man eine vertikale Anordnung wählt, wobei das Blut von oben nach unten strömt und die Luft so an der Stelle der Zuführungsklappe aufgefangen wird, die nicht vollständig absperrend sein kann.
Die Verwendung von zwei Pumpen mit schlauch- oder rohrförmiger Membran und Klappen und eines Pluidpulsationsgenerators, wie in der französischen Patentschrift 72.06312 beschrieben, ist für Wiederbelebungen in der Ambulanz oder im Hubschrauber besonders vorteilhaft, da sie keine elektrische Energie erfordern und nur mit Hilfe der Entspannung des Sauerstoffs, der für das Spülen des Oxygenators verwendet wird, betrieben werden können. In diesem Fall kann der Gasmonitor weggelassen und durch eine einfache Spülung im offenen Kreis nach Entspannung zum Antrieb der Pumpen ersetzt v;erden. Mit einer Sauerstoffflasche von 0,5 m wird eine ausreichende Unabhängigkeit bei minimalem Gewicht-und minimalem Platzbedarf erreicht.
Es wurde eine Baugruppe beschrieben, die mit dem veno-arteriellen
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System eines Patienten verbunden wird, doch ist die gleiche Baugruppe für die veno-venöse oder arterio-venöse Zirkulation ausserhalb des Körpers verwendbar. In diesem letzteren Falle ist nur die Pumpe 6 unbedingt erforderlich, die rait ihrem maximalen Durchsatz arbeitet (sie wirkt als Durchsatzbegrenzer), und man stellt diesen letzteren durch Einstellung der Drehzahl der Pumpe ein.
Der ausserhalb des Körpers befindliche Kreis kann parallel angeordnet mehrere Hilfsbaugruppen aufweisen, von denen jede aus einem Blutoxygenator zwischen zwei Pumpen 6 und 10 besteht. Solche Hilfsbaugruppen sind durch Ventile 22 und 23 mit dem in Fig. 1 dargestellten Hauptkreis verbunden. Sie können in Betrieb gesetzt oder kurzgeschlossen werden, um rasch variablen Erfordernissen des Patienten zu genügen.
Da "bei dem erf indungs gemäß en Blutkreis aiißerhalb des Körpers Pumpen verwendet werdenj die zu einem sehr geringen Grad an Hämolyse führen, und da jede direkte Rückführung von Blut vermieden wird, kann der Kreis vorteilhafterweise während einer1 langen Zeitspanne verwendet v;erden. Da die Pumpen selbstregelnd sind, ist der Kreis einfach, zuverlässig und von beträchtlicher Sicherheit, insbesondere gegenüber der Einführung von Luft, da die Pumpen als Blasenfallen wirken.
Wenn die Blutoxygenatorvorrichtung mit mikroporösen Membranen ausgestattet ist und von einem Gasstrom unter einem niedrigeren Druck als dem atmosphärischen Druck durchströmt wird, können die zufällig in das Blut eingeführten Blasen vor dem Eingang des Oxygenators resorbiert werden, und zwar um so besser,je feiner die Blasen sind. Der Oxygenator wirkt diesbezüglich besser als die üblicherweise verwendeten 31asenfallen (Schwerkraft- oder Auftriebsblasenfallen), wobei diese letzteren um so besser wirken, je grosser die Blasen sind. Unter diesen bevorzugten Bedingungen kann man auch davon Abstand nehmen, eine solche Blasenfalle in den Kreis einzubauen.
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Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.
Beispiel 1
Der Kreis entspricht dem in Fig. 1 dargestellten mit Ausnahme der Antriebseinrichtungen der Pumpen 6 und 10. Diese werden durch Gleichstrommotoren, die von einer gemeinsamen Spannungsquelle gespeist werden, mit Drehzahlen, die zwischen 0 und 40 U/min einstellbar sind, angetrieben. Die Pumpen 6 und 10 sind Pumpen, wie sie in der französischen Patentschrift 69.36805 beschrieben sind· Die peristaltischen Schläuche bestehen aus Siliconelastomerem. Der Schlauch der Pumpe 6 hat einen Innendurchmesser von 10 mm und einen Aussendurchmesser von 12,6 mm. Der Umfang des Rotors mit drei Rollen beschreibt einen Kreis mit einem Durchmesser von I1JO mm. Der Schlauch der Pumpe 10 hat einen Innendurchmesser von 11,25 ran und einen Aussendurchmesser von 14,1 mm. Der Umfang des Rotors beschreibt einen Kreis mit einen Durchmesser von 140 mm. Die Pumpe 10 ist in einer Höhe von 50 cm über dem Blutoxygenator angeordnet. Dieser besteht aus zwei identischen Baugruppen, die jeweils 16 mikroporöse Membranen und 7 Zwischenstücke, aufeinandergestapelt und zwischen zwei Endplatten eingespannt, aufweisen. Der Oxygenator gehört zu dem Typ, wie er in der französischen Patentschrift 1 597 874 beschrieben ist. Seine Austauschoberfläche
ρ
beträgt 1 m . Im Dauerbetriel
gegenüber dem Blut 50 mm Hg.
2
beträgt 1 m . Im Dauerbetrieb beträgt dessen Strömungswiderstand
Der Kreis wurde zur cardiopulmonalen Unterstützung während einer Zeitspanne von 12 Stunden verwendet. Am Ende der Behandlung wurde festgestellt, dass der Ilämolysegrad des Bluts unter 0,5 % betrug. Der Blutdruck im Inneren des Blutoxygenator wurde im Bereich von 50 bis 150 nm Hg gehalten. Für einen Blutdurchsatz von 8OO ml/min im Durchschnitt betrug der Austausch ^O ml Sauerstoff/min und 60 ml Kohlendioxyd/min.
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- 16 Beispiel 2
Der Kreis und die Pumpen 6 und 10 sind denjenigen von Beispiel 1
analog und entsprechen der Fig. 1. Die Rotoren der Pumpen 6 und 10
sind an einer gemeinsamen Welle montiert, die durch einen einzigen
Motor 12, dessen Drehzahl zwischen 0 und HO U/min einstellbar ist,
angetrieben wird. Jeder Rotor weist 3 Rollen im Winkel von 120°
auf, wobei die beiden Rotoren gegeneinander um 60° versetzt sind.
Der Schlauch der Pumpe 6 hat im Ruhezustand einen kreisförmigen I
Querschnitt. Der Innendurchmesser des Schlauchs beträgt 15,8 mm |:
und der Aussendurchmesser 20 mm. Der Schlauch der Pumpe 10 ist |
im Ruhezustand elliptisch. Die grosse und die kleine Innenachse J
der Ellipse betragen 2'J bzw.. H mm. Durch den Druck deformiert, $
nimmt dieser Schlauch einen kreisförmigen Querschnitt mit einem |
Innendurchmesser von 16,8 mm und einem Aussendurchmesser von '(
20 mm an. Der Mutzdurchmesser der Rotoren der Pumpen 6 und 10 i
beträgt 190 mm. Der Oxygenator hat eine Membranoberfläche von \
3 m2. j
Mit dieser Baugruppe führt man bei einem erwachsenen Patienten ; einen subtotalen cardiopulmonalen Ersatz während 52 Stunden durch.
Man stellt den Blutdurchsatz auf einen durchschnittlichen Wert ;
von 2 1/min ein und beobachtet einen durchschnittlichen Austausch ί
von 130 ml Sauerstoff/min und 15Ο ml Kohlendioxyd/min. Die Druck- £
und Hämolysebedingungen sind die gleichen wie in Beispiel 1. Eine |
zweite gleiche Baugruppe ist betriebsfertig vorgesehen, um ver- ίί
wendet zu v/erden, wenn sich der Austausch momentan als unzu- I.
reichend erweist. ?
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Claims (18)

Rhone-Poulenc S.A. SC 4131 Schutzansprüche
1. Gerät zum Behandeln von Blut, das eine mit dem vasculären System eines Patienten verbindbare Blutoxygenatorvorrichtung mit Membran üblicher Art und zumindest eine Anordnung von zwei Pumpen vom peristaltischen Typ oder mit schlauch- oder rohrförmiger Membran und Klappen, die hintereinander zu beiden Seiten des Oxygenators angeordnet sind, aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Körper jeder Pumpe (6, 10) rohrförmig und flexibel ist und zwischen den Rollen oder Klappen gerade Abschnitte aufweist, deren Querschnitt an der Pumpe (6) am Eingang des Oxygenators durch den unter dem Atmosphärendruck liegenden Blutdruck am Pumpeneingang und deren Querschnitt an der Pumpe (10) am Ausgang des Oxygenators durch den über dem Atmosphärendruck liegenden Blutdruck am Pumpeneingang im wesentlich elliptisch ausbildbar ist.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Pumpen (6, 10) einen synchronen Antrieb aufweisen.
3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Körper der Pumpen einen geraden Abschnitt aufweisen, dessen Querschnitt an der Pumpe (6) durch den Blutdruck am Pumpeneingang von wenigstens 10 mm Hg unter Atmosphärendruck und an der Pumpe (10) durch den Blutdruck am Pumpeneingang zwischen 0 und 200 mm Hg über dem Atmosphärendruck im wesentlichen elliptisch ausgebildet ist.
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4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe am Ausgang des Oxygenators so ausgebildet ist, daß ihr maximaler Nutzdurchsatz größer ist als der maximale Nutzdurchsatz der am Eingang des Oxygenators angeordneten Pumpe.
5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzelclinet, daß die Pumpe am Ausgang des Oxygenators so ausgebildet ist, daß ihr minimaler Nutzdurchsatz kleiner ist als·der minimale Nutzdurchsatz der am Eingang des Oxygenators angeordneten Pumpe.
6. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der in Reihe zu beiden Seiten des Oxygenators angeordneten Pumpen eine peristaltische Pumpe mit auf den Druck der angesaugten Flüssigkeit ansprechendem Durchsatz ist.
7. Gerät nach einem der vorhergehenden Anaprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die am Ausgang des Oxygenators angeordnete Pumpe eine Pumpe mit schlauch- oder rohrförmiger Membran und Klappen ist.
8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden in Reihe angeordneten Pumpen peristaltische Pumpen sind und identische Rotoren aufweisen, die auf der gleichen, mit regulierbarer Drehzahl durch einen einzigen Motor antreibbaren Welle angeordnet sind.
9. Gerät nacli einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch der am Eingang des Oxygenators angeordneten Pumpe im Ruhezustand einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und der Schlauch der in gleicher Weise ausgebildeten Pumpe am Ausgang des Oxygenators im Ruhezustand einen im wesentlichen elliptischen Querschnitt aufweist, wobei der Innenumfang des Schlauchs der letzteren Pumpe größer ist als der dss Schlauchs der ersteren Pumpe.
r 3 -
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10. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Oxygenator zur Trennung des Blutes von dem Oxygenierungsgasstrom wenigstens eine mikroporöse Membran aufweist.
11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die mikroporöse Membran wasserabweisend ist.
12. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Blut in Berührung stehende Innenwandung von wenigstens einem Element des Gerätes einen glatten Organosiliconüberzug aufweist.
13. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß zur Abnahme von venösem Slut zumindest eine Kanüle mit einer sich nicht verschließenden Ausbauchung an ihrem Ende aufweist.
14. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Anschluß an eine Arterie eine
nähbare, bauchige Prothese vorgesehen ist.
15. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Heizeinrichtungen für das Blut und Einrichtungen zum Feststellen der Bluttemperatur vorgesehen sind, die in der Höhe und stromab von den Heizeinrichtungen für das Blut angeordnet sind.
16. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Hilfspumpe aufweist, die zumindest eine andere Quelle für Blut oder medikamentöse Flüssigkeiten mit der Ansaugöffnung der am Eingang des Oxygenators angeordneten Pumpe verbindet.
17. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Manometer stromaufwärts von der Pumpe am Eingang des Oxygenators angeordnet ist.
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18. Gerät nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß das Manometer zur Messung des Drucks durch die Wandung des flexiblen Schlauchs hindurch ausgebildet ist,
\9. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere parallel geschaltete Baugruppen vorgesehen sind, von denen jede einen Oxygenator zwischen zwei Pumpen aufweist.
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