DK156413B - Blodpumpereguleringsenhed - Google Patents

Description

DK 156413 B

Derme opfindelse angâr en blodpumpereguleringsenhed af den i krav i's indledning angivne art.

Mange nyresygdomme griber sâledes ind i nyrefunktionen, at nyren holder op med at fjerne affaldsprodukter og vandoverskud fra blodet.

5 Nâr nyren er sâ svækket, at en stor mængde affaldsprodukter og vand ikke fjernes fra blodet, kan patientens liv ikke bevares, medmindre der tilvejebringes en mâde til kunstig udforelse af den svækkede nyres funktioner gennem ekstrakorporal hæmodialyse.

De fleste hæmodialyseapparater kræver anvendelse af en blodpumpe til 10 frembringelse af ekstra tryk i det udledte blod, sâ at det kan ledes gennem hæmodialyseeriheden. Et hovedproblem i forbindelse med blod-pumper og det tilhorende kontrolapparat er et sâdant apparats mang-lende evne til at tilvejebringe en minimal dialysetid og samtidig forhindre, at tilforselen til pumpen bliver for ringe, og at der som 15 folge heraf sker en sammenklapning af blodtilforselsledningerne.

Blodet ber udledes fra patienten med stor hastighed for at reducere dialysetiden. Nâr blodforsyningen fra patienten er utilstrækkelig til at forsyne blodpumpen, klapper blodledningerne og endog patientens blodkar imidlertid sammen, hvilket effektivt afbryder dialysen, 20 indtil en tilstrækkelig blodstrom er genoprettet. Sammenklapning af blodledningerne som résultat af utilstrækkelig blodforsyning fil en kontinuerligt arbejdende blodpumpe vil i det folgende blive kaldet "pumpestarvation". For at undgà tidsforbrugende og undertiden farlig pumpestarvation har det været nodvendigt at indstille pumpehastig-25 heden et godt stykke under optimal hastighed og pâ et niveau, der giver en bred sikkerhedsmargin til undgâelse af pumpestarvation. Selv med denne forholdsregel er det imidlertid almindeligt, at patientens blodstromshastighed varierer betydeligt under dialyseforlobet.

Folgelig mà den tj enestegorende læge vælge mellem (a) at sænke 30 pumpehastigheden for at tilpasse den til den lavest mulige blodstromshastighed som en sikkerhedsmargin og derved forlænge dialysetiden betydeligt eller (b) risikere sammenklapning af blodledningerne og for tidlig afbrydelse af dialysen pâ grund af pumpestarvation i tilfælde af et fald i patientens blodstromshastighed.

DK 156413 B

2

Man har forsegt at fremstille en pumpe, der er i stand til at kompen-sere for ændringer i mængden af disponibelt blod, medens patienten dialysebehandles. Man har forsegt at anvende trinvis regulerende apparater, der kun varierer volumenet af det pumpede blod i en sérié 5 af særskilte trin og ikke muligger kontinuerligt variable forandrin-ger af volumenet af det pumpede blod. En sâdan type pumpe og kontrol-apparat kræver en ændring af tryktærskelværdien, fer nogen modsva-rende handling foretages.

En anden kontrolapparattype anvender specielt konstruerede pumper, 10 der er i stand til mekanisk at âge den kraft, der bringes til at pà-virke et sammentrykkeligt réservoir, for derved at ege trykket for det blod, der leveres fra reservoiret.

En hovedmangel, der er iagttaget ved forseg pâ at lese problemet med pumpestarvationreguleringen er, at lesningen medferer udskiftning af 15 aile eksisterende pumpekontrolapparater og/eller blodpumper. Fer den foreliggende opfindelse blev gjort, var det ikke muligt kontinuerligt at variere hastigheden af en fortlebende blodstremspumpe i forhold til den disponible blodmængde under bibeholdelse af den eksisterende konventionelle blodpumpe og det eksisterende konventionelle kontrol-20 apparat.

Formâlet med opfindelsen er at tilvejebringe en blodpumperegule-ringserihed, der maksimerer hæmodialysehastigheden og forhindrer pumpestarvation, og som kan benyttes i kombination med eksisterende konventionelle blodpumper og kontrolmekanismer.

25 Dette opnâs ved, at man indretter blodpumpereguleringseriheden som angivet i den kendetegnende del af krav 1.

Effektreguleringsorganerne kan omfatte transducerorganer, der er forbundet med en blodledning til at lede blod fra en patient til blodpumpen, og som er indrettet til at frembringe et elektrisk signal 30 rep ræs ente rende blodstremmens hastighed pâ pumpens tilgangsside, sammenligningsorganer til at sammenligne transducersignalet med et foretableret referencesignal og frembringe et proportionalt udgangs-signal, og afbryderorganer indrettet til at reagere sâledes pâ sam- 3

DK 156413 B

menligningsorganernes udgangssignal, at der frembringes en periodisk impulsfalge, hvor varigheden af hver impuls er proportional med udgangssignalet fra sammenligningsorganerne, medens blodpumpens hastighed er en direkte funktion af impulsvarigheden.

5 Transducerorganerne kan omfatte middelværdibestemmelsesorganer til middelværdibestemmelse af de systoliske og diastoliske blodtryk.

Blodpumpereguleringseriheden ifalge opfindelsen kan yderligere omfatte detekteringsorganer til at detektere det négative blodtryk pâ pumpens tilgangsside, og afbryderorganerne kan omfatte organer til (a) at 10 frembringe en impuls med en middelvarighed, nâr det proportionale udgangssignal er pâ et begyndelsesreferenceniveau, sont repræsenterer et forudbestemt negativt blodtryk, (b) at formindske impulsvarigheden, nâr det proportionale udgangssignal angiver en reduceret blodstrom fra patienten repræsenteret ved et foreget negativt blod-15 tryk, og til (c) at âge impulsvarigheden, nâr det proportionale udgangssignal angiver en foreget blodstram fra patienten repræsenteret ved et formindsket negativt blodtryk. Afbryderorganerne kan omfatte organer til at slutte kredslabet mellem pumpen og dens tilsvarende stramkilde i den tid, en impuls varer, 20 De ovenfor beskrevne sammenligningsorganer kan omfatte en operati-onsforstærker indskudt mellem transducerorganerne og afbryderorganerne .

Blodpumpereguleringsapparatet kan yderligere omfatte standseorganer til at standse driften af blodpumpen, nâr blodstrammen er reduceret 25 til under et forudbestemt niveau.

Opfindelsen vil nu blive beskrevet under henvisning til tegningen, der viser en udfarelsesform for apparatet ifalge opfindelsen, og pâ hvilken fig. 1 er et blokdiagram, der viser en for ajeblikket foretrukken 30 udfarelsesform for opfindelsen, fig. 2 illustrerer en balgeform, der er registreret ved punkt A i fig. 1, og som specielt viser det signal, der fremkommer, nâr blod-strammen fra patienten er blevet foraget under dialysens forlab, og

DK 156413 B

4 fig. 3 illustrerer en bolgeform, der er registreret ved punkt A i fig. 1, og som specielt viser det signal, der fremkommer, nâr blod-Stremmen fra patienten er blevet formindsket under dialysens forlob.

Fig. 1 viser et hjælpereguleringsapparat til en blodpumpe, hvilket 5 apparat som helhed er betegnet med 20 og er illustreret med punkte-rede linier. Et af de væsentligste træk ved apparatet ifolge opfin-delsen er, at det kan anvendes sammen med eksisterende blodpumper og tilhorende reguleringsapparater. For nemheds skyld er pumpens kraft-forsyning 35, et pumpereguleringsapparat 39 og en blodpumpe 37, der 10 ikke udgor nogen del af opfindelsen, kun vist skematisk i fig. 1.

Blodstrommen drives af blodpumpen 37 uafbrudt fra patienten til dialyseapparatet. Sâledes vil der i de blodledninger, der régnét i stromnings re tningen ligger for pumpen, eksistere et negativt tryk.

Hvis blodudstromningen fra patienten skulle blive begrænset gennem 15 forsnævring, blokering, for lavt blodtryk eller en hvilken som helst anden af de mange forskellige almindelige ârsager, vil det négative tryk foran pumpen vokse proportionalt dermed. Omvendt vil det négative tryk aftage, nâr der fores mere blod til pumpen.

I overensstemmelse med en for ojeblikket foretrukken udforelsesform 20 for opfindelsen foretager en konventionel tryktransducer 22 en direk-te omdannelse af det négative tryk i en blodledning 24 til elektrisk spænding. Blodledningen 24 forbinder tryktransduceren med en ledning (ikke vist), som transporteur blod fra en patients blodkar til blodpumpen 37. Tryktransducerens elektriske karakteristik kan 25 karakteriseres som enten en variabel modstand eller en variabel spæn-dingskilde. Uanset hvilken type transducer, der anvendes, eller uanset hvilken elektrisk karakteristik, der bruges, vil den elektriske storrelse variere i takt med blodstrommen, der mâles som det négative blodtryk i ledningen 24. Det négative tryk kan fortrinsvis 30 aflæses pâ en almindelig udlæseenhed 23.

Tryktransducerens elektriske udgangssignal ledes til et middelværdi-bestemmende kredslob 28, der kan være en hvilken som helst af et stort antal kendte særskilte eller integrerede kredslob, hvoraf det mest simplificerede blot kan være en kondensator forbundet parallelt

DK 156413B

5 med transducerens udgangsledninger, og tjener til at foretage en middelværdibestemmelse af det systoliske og diastoliske tryksignal fra transduceren 22.

Visse transducertyper, der har et blodreservoir og mekanisk mâler 5 ekspansion og kontraktion af et kammer, vil ikke beheve det middel-værdibestemmende kredslob, da udgangssignalet fra denne transducer-type middelværdibestemmes mekanisk.

Det middelværdibestemte transducersignal fores sâ frem til en af ind-gangene pâ en konventionel operationsforstærker 31, der udgor en del 10 af en sammenligningsenhed 30. En begyndelsesreferencekontrol 32 frembringer et referencesignal pâ operationsforstærkeren 31's anden sammenlignende indgang. Begyndelsesreferencekontrollen kan være enten en fast eller variabel spændingsdeler, der frembringer et for-etableret signalniveau pâ det ene af mindst to operationsforstærker-15 indgange.

Sammenligningsenheden 30's operationsforstærkerdel 31 anvendes pâ summationsmâden, ved hvilken de to indgange adderes for at danne et udgangssignal til en elektronisk afbryder 36, hvis udgangssignal er proportionalt med summen af indgangssignalerne. Den elektroniske af-20 bryder 36 omfatter fortrinsvis et konventionelt tærskelvsrditrigger-kredslob, der er i stand til at omdanne udgangssignalet fra operati-onsforstærkeren 31 til impulser med en varighed, der er propcrtional med amplituden af operationsforstærkerens udgangssignal. En almînde-lig, let tilgængelig komponent til udforelse af den elektroniske 25 afbryders funktion kan være enhver passende type stroffistyret str®a-kilde, f.eks. en unijunction-transistor med en ydre basis-tîl-emittersynkroniseringskapacitet, der anvendes til at affyre en triac eller lignende.

Effektforsyningen til sammenligningsenhedens operationsforstærkerdel 30 er en impulsgenerator 34, der frembringer et sædvanligt firkantbolge-spændingssignal, der bevirker, at operationsforstærkerens udgangssignal afbryder og slutter med konstant hastighed. En hvilken som helst passende konventionel impulsgenerator, der har tilstrækkelig udgangsspænding til at drive operationsforstærkeren, er acceptabel.

DK 156413 B

6

Det bemærkes, at signalet fra operationsforstærkeren er en periodisk impuls, der har en amplitude, soin er proportional med summen af be-gyndelsesreferencesignalet og det middelværdibestemmende transducer-signal. Jo hojere udgangssignalet fra sammenligningsenheden er, des 5 storre er det tidsinterval, i hvilket afbryderen 36 er sluttet, og omvendt er det tidsinterval, i hvilket afbryderen er âben, jo mindre, des mindre signalet fra sammenligningsenheden er.

Som vist i fig. 1 fores den regulære effektforsyningsledning til den konventionelle blodpumpe og reguleringsapparatet gennem den elektro-10 niske afbryder 36. De bolgeformer, der er vist i fig. 2 og 3, er régis treret ved punkt A i det i fig. 1 vis te diagram, idet det antages, at der er taie om en vekselstromsforsyning som den, der er til râdig-hed ved en standardstikkontakt. Den skraverede del af bolgeformerne repræsenterer den del af bolgeformen, ved hvilken den elektroniske 15 afbryder 36 er âben. Nâr afbryderen 36 sluttes, forbliver den sluttet, indtil vekselstromskurven gâr gennem nul. Da afbryderen 36 er âben eller afbrudt under storstedelen af den i fig. 3 viste veksel-stromsperiode, er den energi, der fores fra pumpens effektforsyning 35 til pumpekontrolapparatet 39, relativ lille. Derfor arbejder blod-20 pumpen 37 langsomt. Omvendt, nâr afbryderen 36 er sluttet under det meste af vekselstromsperioden (se fig. 2), er den energi, der fores til reguleringsapparatet 39, relativ stor, og blodpumpen 37 vil ar-bejde forholdsvis hurtigt.

De eksisterende blodpumpereguleringsapparater er fortsat anvendelige 25 til at sætte ovre grænser for blodpumpens hastighed. Ved hjælp af apparatet ifolge opfindelsen frembringes imidlertid ojeblikkelig og kontinuerlig kompensation for blodpumpens hastighed som folge af aen-dringer i blodstrommen fra patienten. Nâr blodstrommen formindskes, vil udgangssignalet fra sammenligningsenheden 30 blive reduceret, og 30 derfor tillader den elektroniske afbryder 36 en mindre del af pumpens effektforsyningssignal at blive fort til blodpumpen (se fig. 3).

Ogsâ hvis blodstrommen fra patienten skulle stige under dialysens forlob, vil den mængde effekt, der tilfores blodpumpen, stige, hvorved pumpens hastighed vil stige (se fig. 2). Derfor vil 35 "pumpestarvation" som folge af en vakuumforârsaget sammenklapning af 7

DK 156413 B

blodledningerne og af blodkar blive undgâet, fordi pumpen 37 kun vil arbejde med maksimal hastighed, nâr deime passer til den disponible blodforsyning.

Ved brug af apparatet ifolge opfindelsenrer patienten forbundet til 5 dialyseapparatet pà konventionel mâde, idet forsyningsledningen 24 normalt er i direkte forbindelse med diâlyseapparatets blodkredslob for pumpen regnet i stromningsretningen. -Ved en foretrukken anven-delsesmetode bliver hj ælpereguleringsappanatet 20 forst afbrudt for ikke at hâve nogen virkning pâ den effekç,<der fra forsyningen 35 10 tilfores pumpereguleringsapparatet 39. -Jinaanden mulighed er, at hjælpereguleringsapparatet 20 kan forblive tændt, men at begyndel-sesreferencekontrollen 32 indstilles pâ iètnmaksimum for ikke at influere pâ indstillingen af en onsket màksimal stromningshas tighed pâ reguleringsapparatet 39.

15 iDerefter fores der strom til blodpumpen'i37, og blodpumpens hastighed .foroges ved indstilling af pumpereguleringsapparatet 39 til den on-.skede maksimale blodstrom. Man kan forvisse.sig om, at den onskede maksimale blodstrom copnâs ved, at man holder oje med den négative trykudlæseerihed 23 qg lader bla’dpiaippens hastighed s tige, indtil det 20 négative tryk nâr det;niveau, der oer foreskrevet af den tilstedevæ- rende læge. Alternafivt kan den onskede maksimale strom opnâs ved, at man lader pumpehastigheden stige, .indtil blodledningen eller den tilhorende akkumulator klapper sammen, og derefter reducerer blodpumpens hastighed gennem reguleringsapparatet 39 en lille smule, 25 indtil fuld strom er opnâet.

Sà snart den onskede maksimale strom er etableret i blodpumpen 37, aktiveres hjælpereguleringsapparatet 20 ved indstilling af begyndel-sesreferencekontrollen 32, i det mindste indtil det af udlæseenheden 23 for negativt tryk fremgâr,, at hjælpereguleringsapparatet 20 frem-30 bringer en blodstrom, der i det væsentlige er den pâ pumpereguleringsapparatet 39 indstillede unaksimale hastighed. Man har ofte fundet det onskeligt at indstille begyndelsesreferencekontrollen pâ en specifik negativ trykaflæsning, der repræsenterer en onsket blod-s tromningshas tighed.

Claims (7)

10 Den inest fordelagtige fysiske indkapsling af apparatet ifalge opfin-delsen har vist sig at være et hus (ikke vist), der har et elektrisk udtag til et stik for en almindelig blodpumpe og et almindeligt regu-leringsapparat, et mâleinstrument til angivelse af det négative tryk og en indstillingsplade samt en indstillingsknap til indstilling af 15 begyndelsesreferencekontrollen. Naturligvis kan der anvendes kraft-afbrydere, pilotlamper eller andre indikatorer til at vise kredslabets operationstilstand.

1. Blodpumpereguleringsenhed med reguleringsorganer (20, 39), der 20 elektrisk er indskudt mellem en stramkilde (35) og en blodpumpe (37), der tjener til at bevæge blod gennem et ekstrakorporalt hæmodialyse-system, hvilken blodpumpereguleringsenhed tjener til at regulere den elektriske effekt, der fra stramkilden tilfares blodpumpen, pâ grund-lag af detekterede data for blodstrammen pâ pumpens tilgangsside, 25 kendetegnet ved, at reguleringsorganerne (20, 39) er ind-rettet til at regulere den elektriske effekt, der fra stromkilden (35) tilfares pumpen (37), kontinuerligt som en furiktion af blod-strammens hastighed pâ pumpens tilgangsside.

2. Blodpumpereguleringsenhed ifalge krav 1, 30 kendetegnet ved, at effektreguleringsorganerne (20, 29) omfatter transducerorganer (22), der er forbundet med en blodledning (24) til at lede blod fra en patient til blodpumpen (37), og som er indrettet til at frembringe et elektrisk signal repræsenterende blod- . DK 156413 B strammens hastighed pâ purapens tilgangsside, sammenligningsorganer (30) til at sammenligne transducersignalet med et foretableret refe-rencesignal og frembringe et proportionâlt udgangssignal, og afbry-derorganer (36) indrettet til at reagere sâledes pâ sammenlignings-5 organernes udgangssignal, at der frembrrnges en periodisk impuls- falge, hvor varigheden af hver impuls er proportional med udgangssig-nalet fra sammenligningsorganerne, medens '’rblodpumpens hastighed er en direkte funktion af impulsvarigheden.

3. Blodpumpereguleringsenhed ifalge krav22., 10 kendetegnet ved, at tr ans ducexcrggane r ne omfatter middel-værdibestemmende organer (28) til middelvaaddibestemmelse af de systo-liske og diastoliske blodtryk.

4. Blodpumpereguleringsenhed ifalge krav22eèller 3, 'k e ndetegnet ved at omfatte de tèkfeerings organer til at 115 dietektere det négative blodtryk pâ pumpens ttil-gangsside, og at af- Ibryderorganerne ccœifatter organer til (a) at frembringe en impuls med ten rmidUdlvarigheh,, raâr cdet proportionale udgangssignal er pâ et be-ggpMèlae^effieiæmœriiveau, rsom repræsenterer et forudbestemt negativt ThlnÜlECÿiç, ((B) at formindske impulsvarigheden, nâr det proportionale 20 udgangsss^gnal .angiver en reduceret fcHlodstram fra patienten repræsen-teret ved- et iforaget negativt hhlodfcçÿk, og til (c) at forage impulsvarigheden, nâr det proportionale.udgangssignal angiver en foraget blodstram fra patienten repræsenteret ved et formindsket negativt blodtryk.

5. Blodpumpereguleringsenhed ifalge krav 4, kendetegnet ved, at afbryderorganerne omfatter organer til at slutte kredslabet mellem pumpen og dens tilsvarende stramkilde i den tid, en impuls varer.

6. Blodpumpereguleringsenhed ifalge et hvilket som helst af kravene 30 2-5, kendetegnet ved, at sammenligningsorganerne omfatter en operationsforstærker (31) indskudt mellem transducerorganerne og afbryderorganerne . DK 156413 B

7. Blodpumpereguleringsenhed ifalge et hvîlket som helst af kravene 1-6, kendetegnet ved, at det yderligere omfatter organer ind-rettet til at standse blodpumpen, nâr blodstremmens hastighed er 5 reduceret til en værdi under et forudbestemt niveau.