EP4146074A1

EP4146074A1 - Vorrichtung zum verbinden einer kanüle mit einem behältnis

Info

Publication number: EP4146074A1
Application number: EP21724769.1A
Authority: EP
Inventors: David Baron; Christoph EISENMENGER-SITTNER; Martin Müller; Lukas THAJER; Stefan PRIBITZER
Original assignee: Technische Universitaet Wien; Medizinische Universitaet Wien
Current assignee: Technische Universitaet Wien; Medizinische Universitaet Wien
Priority date: 2020-05-05
Filing date: 2021-05-03
Publication date: 2023-03-15
Also published as: CA3177617A1; US20230309880A1; AT523531B1; WO2021224751A1; AT523531A4; AU2021266893A1

Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Verbinden einer Kanüle mit einem unter vermindertem Druck stehenden Behältnis, insbesondere mit einer Blutkulturflasche, umfassend eine Zuflussöffnung (2') zur Verbindung mit der Kanüle bzw. mit einem Verbindungsschlauch zu der Kanüle, eine Abflussöffnung (4') zur Verbindung mit einem hohlen Dorn zum Durchstoßen eines Verschlusses des Behältnisses und eine dichte fluidische Verbindung der Zuflussöffnung (2') mit der Abflussöffnung (4'), ist an die fluidische Verbindung unter Zwischenschaltung eines bevorzugt zur fluidischen Verbindung hin öffnenden Ventils (6) ein von der fluidischen Verbindung gesondertes Reservoir (9) enthaltend eine vorbestimmte Gasmenge angeschlossen.

Description

Vorrichtung zum Verbinden einer Kanüle mit einem Behältnis

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden einer Kanüle mit einem unter vermindertem Druck stehenden Behältnis, insbesondere mit einer Blutkulturflasche, umfassend eine Zuflussöffnung zur Verbindung mit der Kanüle bzw. mit einem Verbindungsschlauch zu der Kanüle, eine Abflussöffnung zur Verbindung mit einem hohlen Dorn zum Durchstoßen eines Verschlusses des Behältnisses und eine dichte fluidische Verbindung der Zuflussöffnung mit der Abflussöffnung sowie ein Verfahren zum Verbinden einer Kanüle mit einem unter vermindertem Druck stehenden Behältnis, insbesondere mit einer Blutkulturflasche .

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter einem verminderten Druck ein Druck verstanden, der unter Atmosphärendruck liegt.

Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind zur Entnahme von Blut zu Diagnosezwecken im klinischen Alltag bekannt und finden verbreitet Anwendung. Sie werden unter anderem auch als Adapter beziehungsweise als Luer-Adapter bezeichnet und kommen zum Einsatz, um routinemäßig Blut von Patienten abzunehmen, um das Blut regelmäßigen Kontrollen bzw. Analysen zu unterziehen. Das Blut wird hierbei über die Kanüle in aller Regel aus einem Blutgefäß eines Patienten entnommen, indem die in das Blutgefäß eingeführte Kanüle zumeist über einen Verbindungsschlauch, wie eine sogenannte Heidelberger Verlängerung, und einen speziellen hohlen Dorn aus Kunststoff mit einer durch eine Membran verschlossenen Blutkulturflasche verbunden wird. Der hohle Dorn kann auch als Kanüle ausgebildet sein, sodass eine weitere, von der bereits genannten, patientenseitigen Kanüle verschiedene Kanüle Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung sein kann. Eine Blutkulturflasche hat in aller Regel ein Volumen von ungefähr 80 ml, wovon ein Teil in der Regel mit Nährstofflösung gefüllt ist. Sie besteht zumeist aus einem Kunststoff oder einem anderen, zumeist transparenten, formstabilen Werkstoff und ist bis zu einem Gasdruck von ca. 0,3 bar bis 0,4 bar evakuiert. Der verminderte Druck gegenüber Atmosphärendruck dient dazu, nach Durchstechen der Membran mit dem Dorn Blut des Patienten durch die Kanüle anzusaugen, um dergestalt ohne weiteres Zutun für eine Befüllung der Blutkulturflasche zu sorgen. Blut wird durch die Kanüle und gegebenenfalls den Verbindungsschlauch sowie durch den hohlen Dorn solange aus dem Blutgefäß gezogen, bis es weitgehend zu einem Druckausgleich gekommen ist, wobei die Blutkulturflasche dann ungefähr 20 ml bis 30 ml Blut enthält.

Im klinischen Alltag ist es insbesondere bei multimorbiden Patienten bzw. bei Patienten mit komplexen Erkrankungen oder unklaren Symptomen notwendig, gewisse Untersuchungen am Blut immer wieder durchzuführen, wobei unter Umständen mehrere unterschiedliche Testreihen angesetzt werden müssen, was darüber hinaus häufig auch mehrmals täglich erfolgen muss. Es ist daher nicht ungewöhnlich, dass manchen Patienten für Routineanalysen auf diese Weise mehrere 100 ml Blut pro Tag abgenommen werden, was naturgemäß eine erhebliche Belastung darstellt, die von Patienten mit ohnehin geschwächter Konstitution schlecht vertragen wird. Darüber hinaus steht oftmals am Ende einer längeren Untersuchungs- und Überwachungsperiode ein chirurgischer Eingriff an, was in aller Regel wiederum mit einem nicht unbedeutenden Blutverlust verbunden ist. Aus diesem Grund werden die Patienten oft parallel mit Blutkonserven versorgt, was wiederum mit gewissen Risiken verbunden ist (Infektion, Beeinflussung des Immunsystems, Überlastung des Herz-Kreislauf-Systems etc.) und dazu führt, dass anderenorts ein Mangel an Blutkonserven zu beklagen ist.

Dies ist umso bedenklicher, als für die meisten Untersuchungen des Blutes, für die Patienten mit den genannten Blutkulturflaschen Blut abgenommen wird, weitaus geringere Mengen Blut als die genannten 20 ml bis 30 ml ausreichend wären. Insbesondere scheint es auch unter dem Gesichtspunkt der immer moderneren Labormedizin vollkommen ausreichend, beispielsweise nur 5 ml bis 10 ml Blut pro Blutkulturflasche zu ziehen. Dies geschieht jedoch im klinischen Alltag oft nicht, da die Befüllung der Blutkulturflaschen bis zum Druckausgleich sehr schnell vonstatten geht und daher besondere Sorgfalt auf Seiten des zumeist für das oben geschilderte Problem kaum sensibilisierte Personal erforderlich wäre, um die abgenommen Mengen durch vorzeitigen Abbruch der Befüllung aktiv zu beschränken .

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass es bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zusammen mit herkömmlichen Blutkulturflaschen gegenüber der Verwendung eines Luer-Adapters nur zur Abnahme einer verminderten Blutmenge kommt, um anämische Zustände bei Patienten zu vermeiden oder nicht weiter zu verstärken.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass an die fluidische Verbindung unter Zwischenschaltung eines bevorzugt zur fluidischen Verbindung hin öffnenden Ventils ein von der fluidischen Verbindung gesondertes Reservoir enthaltend eine vorbestimmte Gasmenge angeschlossen ist. Dadurch, dass ein von der fluidischen Verbindung gesondertes Reservoir mit einer vorbestimmten Gasmenge angeschlossen ist, wird bei Durchstoßen des Verschlusses des Behältnisses, der in aller Regel von einer Metall- oder Kunststoffmembran gebildet ist, durch den relativ starken Unterdrück in dem Behältnis bzw. der Blutkulturflasche unter Öffnung des Ventils in Richtung der dichten fluidischen Verbindung eine bestimmte Gasmenge aus dem Reservoir in die Verbindung gesaugt, wodurch der in der Blutkulturflasche herrschende Unterdrück verringert wird. Hierauf schließt das Ventil, wodurch das Reservoir für die Blutentnahme aus dem System genommen wird. In der Folge steht nur noch eine geringere Druckdifferenz für das Ansaugen von Blut durch die Kanüle und gegebenenfalls den Verbindungsschlauch zur Verfügung, sodass insgesamt ein geringeres Blutvolumen in die Blutkulturflasche gesaugt wird, ohne dass das Personal den Blutfluss durch die Vorrichtung absichtlich stoppen muss. Auf diese Weise kann die Gefahr der Anämie bei Patienten, die häufigen Blutabnahmen unterzogen werden müssen, reduziert werden, ohne dass das medizinische Personal hierfür einen vermehrten Arbeits- oder Sorgfaltsaufwand an den Tag legen muss.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Abflussöffnung einstückig mit dem hohlen Dorn verbunden. Die vorliegende Erfindung kann somit auf Seiten der Abflussöffnung zum einen mit einem oder einer separat auf oder in die Abflussöffnung auf- oder eingesteckten hohlen Dorn oder Kanüle zum Durchstoßen des Verschlusses der Blutkulturflasche eingesetzt werden oder, in Übereinstimmung mit der soeben beschriebenen, bevorzugten Variante, mit bereits herstellerseitig auf der Abflussöffnung ausgebildetem hohlen Dorn. Auf diese bevorzugte Weise kann ein gebrauchsfertiges Produkt, bevorzugt steril abgepackt, angeboten werden, mit dem schnelle und besonders Patienten-schonende Blutabnahmen ermöglicht werden.

Es ist offensichtlich, dass der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung der Verminderung des Unterdrucks im Blutabnahmesystems mit unterschiedlichsten Reservoiren realisiert werden kann. So wäre es beispielsweise denkbar, ein Reservoir mit sehr kleinem Volumen und einer Gasmenge unter hohem Druck einzusetzen. Dies ist allerdings hinsichtlich der Patientensicherheit möglicherweise und daher hinsichtlich einer klinischen Zulassung der erfindungsgemäßen Vorrichtung jedenfalls problematisch. Aus diesen Gründen ist es hinsichtlich der gängigen Größen der in Frage kommenden Blutkulturflaschen sowie der eingangs bereits genannten üblichen Druckniveaus in den Blutkulturflaschen im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass die Gasmenge in dem Reservoir bei Atmosphärendruck vorliegt und ein Volumen von 40 cm³ bis 100 cm³, bevorzugt 50 cm³ bis 90 cm³, weiter bevorzugt 60 cm³ bis 80 cm³ und besonders bevorzugt 70 cm³ einnimmt. Dadurch, dass die Gasmenge in dem Reservoir bei Atmosphärendruck vorliegt, kann ausgeschlossen werden, dass es aufgrund irgendwelcher Umstände zu einem Übertritt des Gases aus dem Reservoir in die Blutbahn eines Patienten kommen kann. Bei Atmosphärendruck im Reservoir wurde in Versuchen die genannten Volumina als geeignet ermittelt, um eine Verminderung des Unterdrucks in einer Blutkulturflasche bis zu dem Grad zu erreichen, dass ungefähr 5 ml bis 10 ml Blut in die Blutkulturflasche eingesaugt werden.

Hinsichtlich der Steuerung des Ventils kann es gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass das Ventil vom Differenzdruck zwischen dem Reservoir und der fluidischen Verbindung schaltbar ist. Auf diese Weise erfolgt die Ventilbetätigung automatisch und es können kostengünstige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung realisiert werden.

Hierbei ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Ventil von dem in der fluidischen Verbindung herrschenden Unterdrück öffenbar ist. Dies bedeutet, dass das Ventil und insbesondere das Ventilschließglied so ausgelegt ist, dass es durch den Unterdrück geöffnet wird und somit offen verbleibt, bis entweder ein vollständiger Druckausgleich erfolgt ist oder das Ventilschließglied aufgrund einer Rückstelltendenz wieder schließt, bevor ein vollständiger Druckausgleich zwischen der fluidischen Verbindung und dem Reservoir erfolgt ist.

Alternativ oder zusätzlich kann die Erfindung dahingehend weitergebildet sein, dass das Ventil von dem in der fluidischen Verbindung herrschenden Überdruck schließbar ist, wie dies einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entspricht. Dies bedeutet, dass das Ventil und hierbei insbesondere das Ventilschließglied so ausgelegt ist, dass ein Überdruck in der fluidischen Verbindung, wie er beispielsweise dann auftritt, wenn Blut mit Umgebungsdruck in die fluidische Verbindung fließt, dazu führt, dass das Ventilschließglied geschlossen wird.

Es ist offensichtlich, dass es in konstruktiver Hinsicht verschiedene Möglichkeiten gibt, den erfinderischen Gedanken der vorliegenden Erfindung umzusetzen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es jedoch vorgesehen, dass an der mit der fluidischen Verbindung in Verbindung stehenden Seite des Ventils eine Kammer angeordnet ist, sodass ein in der Kammer herrschender Überdruck ein Ventilschließglied des Ventils in Schließrichtung beaufschlagt. Die Kammer bietet hierbei den nötigen Platz für die Zuleitung der Gasmenge aus dem Reservoir als Folge des Unterdrucks in dem Behältnis .

In besonders bevorzugter Weise ist die vorliegende Erfindung hierbei dahingehend weitergebildet, dass das Reservoir eine, bevorzugt kreisrunde, Lochplatte mit zumindest einem Loch als eine Reservoirwand aufweist und das zumindest eine Loch in der Schließstellung des Ventils auf der Seite der Kammer von dem Ventilschließglied des Ventils abgedeckt ist. Diese bevorzugte Konfiguration stellt eine besonders kompakte Bauform dar, bei der eine Reservoirwand beziehungsweise Wand des Reservoirs gleichzeitig ein Ventilelement ausbildet, wobei der Anschluss des Reservoirs einfach über zumindest ein Loch in der Lochplatte erfolgt. Bevorzugt weist die Lochplatte eine Mehrzahl von Löchern auf. Das zumindest eine Loch ist in der Schließstellung des Ventils, gleichbedeutend mit der Schließstellung des Ventilschließglieds, von dem Ventilschließglied abgedeckt und wird erst bei Anlegen eines Unterdrucks an die Abflussöffnung zum Durchlass einer Gasmenge aus dem Reservoir freigegeben. Dies ist bedingt durch die Druckdifferenz, die sich beim Durchstoßen des Verschlusses des Behältnisses zwischen der dichten Verbindung und dem Reservoir ergibt. Der Unterdrück in der Blutkulturflasche überträgt sich über die Abflussöffnung in die dichte Verbindung bzw. in die Kammer, sodass im Vergleich zur dichten Verbindung im Reservoir ein Überdruck vorliegt. Hierdurch wird das Ventilschließglied betätigt, im vorliegenden bevorzugten Fall wird das Ventilschließglied von dem zumindest einen Loch in der Lochplatte abgehoben und eine gewisse Gasmenge kann aus dem Reservoir in die dichte Verbindung bzw. in die Kammer gelangen und über die Abflussöffnung in die Blutkulturflasche fließen, sodass es hier zu einem Abbau des Unterdruckes kommt. Nach erfolgtem Druckausgleich, wobei auch eine eventuelle Rückstellkraft des Ventilschließglieds zu berücksichtigen ist, schließt das Ventilschließglied wieder, sodass beim Einsaugen des Bluts über die Zuflussöffnung und die Kanüle in die Blutkulturflasche kein Blut in das Reservoir gelangen kann und lediglich das relativ geringe Volumen der Kammer, zusätzlich mit Blut gefüllt werden muss, das letztlich ein Totvolumen in dem erfindungsgemäßen Blutabnahmesystem darstellt.

Eine weitere Integration der Bauteile und eine bedienerfreundliche Bauweise, die die Handhabung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Entnahme von Blut erleichtert, wird dadurch erreicht, dass das Reservoir als eine die fluidische Verbindung umgebende Ringkammer ausgebildet ist, wobei bevorzugt die Lochplatte die fluidische Verbindung lagert. Das Reservoir umgibt hierbei eine Zuflussleitung, die von der Zuflussöffnung zur Ablussöffnung führt und ist hierbei bevorzugt als Hohlzylinder ausgebildet, durch dessen der Lochplatte gegenüberliegende Reservoirwand die Zuflussleitung zum Anschluss für die Kanüle bzw. einen Verbindungsschlauch geführt ist. Die Zuflussleitung ist bevorzugt entlang einer Rotationsachse des Reservoirs angeordnet, sie durchsetzt somit das Reservoir mittig. Hierdurch kann das Reservoir ergriffen und der hohle Dorn intuitiv an den Verschluss des Behältnisses gesetzt werden, um diesen zu durchstoßen. Auf diese Weise unterscheidet sich die Handhabung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht wesentlich von der Anwendung eines herkömmlichen Luer-Adapters, was für die Akzeptanz der erfindungsgemäßen Vorrichtung von großer Bedeutung ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Ventilschließglied als eine kreisrunde, verformbare Scheibe mit einem, bevorzugt mittig ausgebildeten, Ventilloch ausgebildet. Das Ventilschließglied ähnelt daher weitgehend einem herkömmlichen Dichtungsring, der das zumindest eine Loch in der Lochplatte abdeckt und durch die genannte Druckdifferenz zwischen Kammer und Reservoir von dem zumindest einen Loch abgehoben wird, woraufhin eine Gasmenge aus dem Reservoir und durch das Ventilloch im Ventilschließglied in die Kammer entweicht.

Hinsichtlich der Form der Kammer und ihrem Zusammenwirken mit dem Ventilschließglied ist die vorliegende Erfindung bevorzugt dahingehend weitergebildet, dass die Lochplatte und eine der Lochplatte gegenüberliegende Wand der Kammer an dem Ventilschließglied an dessen Rand, bevorzugt klemmend, anliegen und im Bereich des Ventillochs die der Lochplatte gegenüberliegende Wand der Kammer von dem Ventilschließglied beabstandet ist. Durch die bevorzugt klemmende Anlage der Lochplatte und der der Lochplatte gegenüberliegenden Wand der Kammer, wird das Ventilschließglied ohne weitere Einbauten in der Kammer und ohne die Notwendigkeit irgendwelcher Befestigungselemente geeignet in der Kammer gelagert. Dadurch, dass im Bereich des Ventillochs die der Lochplatte gegenüberliegende Wand der Kammer von dem Ventilschließglied beabstandet ist, wird Raum geschaffen für die Aktion des Ventilschließglieds zur Öffnung des Ventils beim Druckausgleich. Die der Lochplatte gegenüberliegende Wand der Kammer ist hierbei bevorzugt so beabstandet, dass gerade genügend Raum für die Aktion beziehungsweise die Freigabebewegung des Ventilschließglieds geschaffen ist, damit die Kammer möglichst klein hinsichtlich ihres Volumens ausgeführt ist. Dies ist sinnvoll, da bei der auf den Druckausgleich folgenden Blutabnahme die Kammer beim Übergang von der Zuflussöffnung bzw. Zuflussleitung in die Abflussöffnung bzw. Abflussleitung vom Blut durchflossen wird und am Ende der Blutabnahme sich das Volumen der Kammer nicht in das Behältnis beziehungsweise die Blutkulturflasche entleert, sodass das Volumen der Kammer als Totvolumen anzusehen ist. Dieses Totvolumen soll selbstverständlich hinsichtlich der Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung möglichst klein gehalten werden.

Da bei der vorliegenden Erfindung das Ventil besonders kostengünstig und daher einfach und aus wenigen Teilen aufgebaut sein soll, soll der Öffnungsdruck des Ventils bevorzugt allein durch den inhärenten Widerstand des Ventilschließglieds beziehungsweise durch dessen Festigkeit beziehungsweise Verformbarkeit bestimmt sein. Zu diesem Zweck besteht das Ventilschließglied gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aus einem Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Gummi, Silikon und Polyolefinen . Diese Materialien können billig und in Massenproduktion verarbeitet werden, beziehungsweise kann aus handelsüblichen Dichtungsringen gewählt werden, um ein Ventilschließglied zur Verwendung bei einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zu erhalten. Die genannten Materialien bieten für den vorliegenden Anwendungsfall ausgezeichnete Dichteigenschaften und können für die genannte geeignete Festigkeit in geeigneter Dicke gewählt oder hergestellt werden.

Bevorzugt ist die vorliegende Erfindung dahingehend weitergebildet, dass das Ventil ausgebildet ist, um bei einem Unterdrück der fluidischen Verbindung gegenüber dem Reservoir von 0,3 bar bis 0,8 bar, bevorzugt von 0,4 bar bis 0,7 bar, weiter bevorzugt von 0,5 bar bis 0,6 bar zu öffnen. Weiters ist es bevorzugt, dass das Ventil ausgebildet ist, um bei einem Überdruck der fluidischen Verbindung gegenüber dem Reservoir von 0,1 bar bis 0,4 bar, bevorzugt von 0,2 bar bis 0,3 bar, weiter bevorzugt von 0,25 bar zu schließen. Durch diese bevorzugten Bereiche der Druckdifferenz zwischen der Zuflussöffnung und der Abflussöffnung wird abhängig von den im klinischen Betrieb üblichen Größen der Zielbehältnisse bzw. Blutkulturflaschen sowie der üblicher Weise verwendeten Kanülen erreicht, dass tatsächlich nur die eingangs erwähnten Volumina an Blut in die Blutkulturflasche gesaugt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verbinden einer Kanüle mit einem unter vermindertem Druck stehenden Behältnis, insbesondere mit einer Blutkulturflasche, umfasst die Schritte:

Bereitstellen einer Verbindungsvorrichtung zum Verbinden der Kanüle mit dem unter vermindertem Druck stehenden Behältnis, insbesondere einer wie vorstehend beschriebenen VerbindungsVorrichtung,

Anschließen der Verbindungsvorrichtung einerseits an die Kanüle und andererseits an das unter vermindertem Druck stehende Behältnis, wodurch eine fluidische Verbindung von der Kanüle zum Behältnis hergestellt wird,

Ansaugen einer Gasmenge aus einem von der fluidischen Verbindung gesonderten Reservoir der Verbindungsvorrichtung in das Behältnis, wobei das Ansaugen mittels des im Behältnis herrschenden Unterdrucks gegenüber dem Reservoir erfolgt.

Dadurch, dass eine Gasmenge aus einem von der fluidischen Verbindung gesonderten Reservoir der Verbindungsvorrichtung in das Behältnis angesaugt wird, wird der in der Blutkulturflasche herrschende Unterdrück verringert. In der Folge steht nur noch eine geringere Druckdifferenz für das Ansaugen von Blut durch die Kanüle und gegebenenfalls den Verbindungsschlauch zur Verfügung, sodass insgesamt ein geringeres Blutvolumen in die Blutkulturflasche gesaugt wird, ohne dass das Personal den Blutfluss durch die Vorrichtung absichtlich stoppen muss. Auf diese Weise kann die Gefahr der Anämie bei Patienten, die häufigen Blutabnahmen unterzogen werden müssen, reduziert werden, ohne dass das medizinische Personal hierfür einen vermehrten Arbeits- oder Sorgfaltsaufwand an den Tag legen muss.

Bevorzugt ist das erfindungsgemäße Verfahren dahingehend weitergebildet, dass das Ansaugen der Gasmenge aus dem Reservoir in das Behältnis bis zu einem vollständigen oder teilweisen Druckausgleich zwischen dem Reservoir und dem Behältnis erfolgt.

Bevorzugt erfolgt das Ansaugen der Gasmenge aus dem Reservoir in das Behältnis über ein zwischen dem Reservoir und der fluidischen Verbindung angeordnetes Ventil. Das Ventil schließt nach dem Ansaugen der Gasmenge aus dem Reservoir die dichtende Verbindung gegen das Reservoir ab, sodass bei der nachfolgenden Blutabnahme kein Blut in das Reservoir gelangen kann.

Bevorzugt ist das erfindungsgemäße Verfahren dahingehend weitergebildet, dass das Reservoir mit einer vorbestimmten Gasmenge gefüllt ist, welche derart bemessen ist, dass der im Behälter herrschende Druck durch den Druckausgleich um 30%- 100%, bevorzugt 40%-90%, weiter bevorzugt 50%-80%, weiter bevorzugt 60%-70%, erhöht wird. Auf diese Weise wird der Unterdrück in den Blutkulturflaschen so weit abgebaut, dass die eingangs genannten Zielmengen an Blut abgenommen werden können.

Dies gelingt insbesondere dann, wenn eine vorbestimmte Gasmenge in dem Reservoir bei Atmosphärendruck und mit einem Volumen von 40 cm³ bis 100 cm³, bevorzugt 50 cm³ bis 90 cm³, weiter bevorzugt 60 cm³ bis 80 cm³ und besonders bevorzugt 70 cm³ bereitgestellt wird.

Im Folgenden wird beschrieben, wie die Größe des Volumens des Reservoirs bestimmt wird, durch welches der Gasdruck in den Blutkulturflaschen vergrößert werden kann, sodass insgesamt ein geringeres Blutvolumen in die Blutkulturflasche gesaugt wird. Hierbei ist zu beachten, dass diese theoretischen Überlegungen unter Umständen aufgrund einer Rückstellkraft des Ventilschließglieds in der Praxis nicht unverändert wiedergegeben werden können, jedoch stellen diese Berechnungen den rechnerischen Unterbau für die Dimensionierung des Reservoirs bzw. für die Gasmenge in dem Reservoir dar.

Der Ausgangsgasdruck in einer Blutkulturflasche wird im Folgenden mit pi bezeichnet. Ein Flüssigkeitsvolumen V_b wird in die Blutkulturflasche gesaugt, sobald der hohle Dorn bzw. eine Kanüle durch den Verschluss der Blutkulturflasche gestochen wird, welche luftdicht, beispielsweise mit einem Schlauch verbunden ist, dessen anderes Ende beispielsweise in ein Blutgefäß eingeführt ist. Wesentlich ist, dass der Druck p2, der außerhalb der Blutkulturflasche wirkt, größer ist, als der Gasdruck in der Blutkulturflasche. Bei der vorgesehenen Verwendung zur Blutabnahme kann davon ausgegangen werden, dass p2, wenn Blut aus einem Blutgefäß entnommen wird, ungefähr dem Luftdruck p_L entspricht. Auch wenn die Flüssigkeit aus einem offenen Glas entnommen wird, wie dies in den weiter unten diskutierten Figuren dargestellt ist, entspricht P2 dem Luftdruck. Ausgehend von der Gasgleichung für ideale Gase

P*V=n*R*T wobei R die allgemeine Gaskonstante, p den Gasdruck, V das Volumen des Gases und n die Stoffmenge des Gases bezeichnet, kann der Innendruck in einer Blutkulturflasche wie folgt berechnet werden. Im Originalzustand befindet sich in der Blutkulturflasche eine gewisse Flüssigkeitsmenge. Das Volumen des Gases in der Blutkulturflasche wird mit V1 bezeichnet. Es gilt daher vor dem Befüllen der Flasche:

P1*V1=n1*R*T

Dann wird die Blutkulturflasche durch den Unterdrück im Inneren mit einer Flüssigkeit, zum Beispiel mit Blut aus einem Blutgefäß, mit dem Flüssigkeitsvolumen V_b befüllt, sodass in der Folge der Innendruck in der Blutkulturflasche dem Außendruck P₂ entspricht. Es gilt dann

P₂* (V1-V_b)=n1*R*T

Gleichsetzen der beiden vorangehenden Gleichungen ergibt das angesaugte Flüssigkeitsvolumen

V_b= V₁*(1-P1/P2).

Dies gilt aber nur, wenn vor bzw. während des Befüllens der Blutkulturflasche keine Luft in die Flaschen gelangt. Wird die gesamte Luft aus einem Volumen V_Sr beispielsweise aus dem Schlauch zum Verbinden der Zuflussöffnung bzw. Zuflussleitung mit der Kanüle, durch den die Flüssigkeit in die Blutkulturflasche gesaugt wird, vor der Flüssigkeit in die Flaschen gesaugt, so gelangt dadurch weniger Flüssigkeit in die Blutkulturflasche . Die tatsächliche Füllmenge V_t' der Flaschen ergibt sich dann durch die folgenden Überlegungen. Der Druck in der Flasche wird durch die Luft aus dem Schlauch erhöht auf

Daraus ergibt sich für die tatsächliche Füllmenge

Die Differenz ergibt sich zu

Dies ist der Unterschied zwischen der Füllmenge und der aus dem Blutgefäß entnommenen Flüssigkeit.

Wie bereits zuvor erörtert, muss der Innendruck in der Blutkulturflasche erhöht werden, um das Volumen der anzusaugenden bzw. einzufüllenden Flüssigkeit verringern zu können. Dazu erfolgt zunächst der Druckausgleich zwischen der Blutkulturflasche und dem Reservoir. Erst dann erfolgt das Ansaugen und es gelten die vorangehenden Gleichungen, allerdings mit verändertem Innendruck in der Blutkulturflasche. Für die Berechnung des Volumens des Reservoirs V_h gilt zunächst:

Nach dem Druckausgleich herrscht sowohl im Reservoir als auch in der Blutkulturflasche derselbe Druck p_x und es gilt:

Setzt man diese vorangehende Gleichung in die Gleichung für das angesaugte Flüssigkeitsvolumen ein, so ergibt sich

Uniformen nach V_h mit p₂=P_h, das bedeutet, der Druck im Reservoir entspricht dem Umgebungs(luft)druck, ergibt

Auf diese Weise kann ein passendes Volumen für das Reservoir berechnet werden für das Ansaugen eines bestimmten Flüssigkeitsvolumens V_t. Wiederum ist zu beachten, dass es sich bei V_b nicht um die tatsächliche Flüssigkeitsmenge, die sich am Ende in der Flasche befinden wird, handelt, wenn eine gewisse Gasmenge aus einem Volumen V_s vor der Flüssigkeit in die Flasche gesaugt wird (siehe oben). In diesem Fall ist nämlich V_t das Volumen der Flüssigkeit, die im Krankenhaus dem Patienten bzw. im Labor aus einem Becherglas entnommen wird und analog entspricht dann V_t' dem Flüssigkeitsvolumen, das in die Blutkulturflasche gesaugt wird. Wenn p_s gleich p₂ ist, entspricht die Differenz von V_b und V_b' der Summe des Innenvolumens des Verbindungsschlauches zwischen dem Patienten oder zwischen dem Becherglas und der Blutkulturflasche sowie der Leitungen für die Flüssigkeit im Reservoir. Unter diesen Umständen ergibt sich V_b dann zu

Aus den obigen Berechnungen und unter Berücksichtigung allfälliger Abweichungen der idealisierten Berechnungen von den tatsächlichen Gegebenheiten sowie von Fertigungstoleranzen von in Massenproduktion hergestellten Blutkulturflaschen wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung das Volumen des Reservoirs beispielsweise wie folgt gewählt.

Legende:

V_b': Zielvolumen abzunehmendes Volumen V_h orange: Volumen des Reservoirs für Befüllung Blutkulturflaschen „orange"

V_h grün: Volumen des Reservoirs für Befüllung Blutkulturflaschen „grün"

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In dieser zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Längsschnitts gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung während des Druckausgleichs und

Fig. 4 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach dem Druckausgleich.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verbinden einer Kanüle mit einem unter vermindertem Druck stehenden Behältnis allgemein mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Die Vorrichtung 1, auch Adapter bezeichnet weist eine Zuflussleitung 2 mit einer Zuflussöffnung 2' und einem Anschluss 3 für eine in den Figuren 1 und 2 nicht dargestellte Kanüle bzw. einen Verbindungsschlauch für eine Kanüle auf. Weiters weist die Vorrichtung 1 eine Abflussleitung 4 mit einer Abflussöffnung 4' auf, an die ein in den Figuren 1 und 2 nicht dargestellter hohler Dorn zum Aufstechen einer Blutkulturflasche angeschlossen werden kann. Zwischen der Zuflussleitung 2 und der Abflussöffnung 4' ist eine Kammer 5 angeordnet, die ein überaus kleines Volumen aufweist und die Zuflussleitung 2 mit der Abflussleitung 4 dichtend verbindet. Die Zuflussleitung 2, die Kammer 5 und die Abflussleitung 4 bilden eine fluidische Verbindung zwischen der Zuflussöffnung 2' und der Abflussöffnung 4' aus.

Unter Zwischenschaltung eines Ventils 6, welches in diesem Beispiel im Wesentlichen von einem Ventilschließglied 6' gebildet ist, das eine Mehrzahl von Löchern 7 in einer Lochplatte 8 abdeckt, ist ein Reservoir 9 an die Kammer 5 angeschlossen, in dem eine bestimmte Gasmenge bevorzugt bei Atmosphärendruck vorliegt. Das Volumen des Reservoirs 9 beträgt beispielsweise 70 cm³. Die Lochplatte bildet zugleich eine Wand der Kammer 5 sowie eine Wand des Reservoirs 9.

Weiters ist in Fig. 1 gut zu erkennen, dass die Lochplatte 8 und eine der Lochplatte 8 gegenüberliegende Wand 10 der Kammer 5 an dem Ventilschließglied 6' an dessen Rand 11 klemmend anliegen und somit das Ventilschließglied 6' lagern. Im Bereich des Ventillochs 12 ist die der Lochplatte 8 gegenüberliegende Wand 10 der Kammer 5 von dem Ventilschließglied 6' beabstandet, um die Bewegung des Ventilschließglieds im Sinne des Doppelpfeils 13 zu erlauben. In Fig. 2, in der gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, was im Übrigen auch für alle weiteren Figuren gilt, ist zu erkennen, dass die Löcher 7 in der Lochplatte 8 in der Schließstellung des Ventilschließglieds 6' auf der Seite der Kammer 5 von diesem abgedeckt werden. Weiters ist zu sehen, dass die Lochplatte 8 die Zuflussleitung 2 mittig lagert und das Reservoir 9 die Zuflussleitung 2 umgibt.

In der schematischen Darstellung gemäß Fig. 3 ist zu erkennen, dass das Ventilschließglied 6' durch die Wirkung von Unterdrück beziehungsweise gegenüber Atmosphärendruck verringertem Druck in dem Behältnis 15, beispielsweise einer Blutkulturflasche 15, deren Verschluss 16 durch einen hohlen Dorn 17 angestochen ist, in Richtung des Pfeils 14 ausgelenkt wird, sodass durch die Löcher 7 eine bestimmte Gasmenge aus dem Reservoir 9 über die Kammer 5 und die Abflussleitung 4 in das Behältnis 15 gesaugt wird. Der Druckausgleich zwischen Kammer 5 und Behältnis 15 erfolgt mehr oder weniger vollständig wobei die Widerstandskraft beziehungsweise die Rückstelltendenz des Ventilschließglieds 6' aufgrund seiner Materialeigenschaften einen vollkommenen Druckausgleich nicht gestatten wird. Die Volumina sind jedoch so gewählt, dass der Unterdrück im Behälter 15 so weit an das Niveau der Atmosphäre beziehungsweise an den Druck in einem Blutgefäß eines Patienten angeglichen wird, dass nur ein begrenztes Volumen Blut in die Blutkulturflasche 15 gesaugt wird. Eine Kanüle bzw. ein Verbindungsschlauch zu der Kanüle ist mit dem Bezugszeichen 18 bezeichnet. Ein Blutgefäß eines Patienten ist nicht dargestellt und lediglich durch ein Gefäß mit einer Flüssigkeit veranschaulicht .

In Fig. 4 ist das Ventilschließglied 6' wieder in der an die Löcher 7 in der Lochplatte 8 anliegenden, nicht ausgelenkten Schließstellung gezeigt und die Kammer 5 ist mit Flüssigkeit gefüllt. Die Menge an Flüssigkeit, im Einsatzfall der erfindungsgemäßen Vorrichtung Blut, ist ein Totvolumen, sodass die Kammer 5 mit einem möglichst geringen Volumen ausgeführt ist.

Claims

Patentansprüche :

1. Vorrichtung zum Verbinden einer Kanüle mit einem unter vermindertem Druck stehenden Behältnis, insbesondere mit einer Blutkulturflasche, umfassend eine Zuflussöffnung (2') zur Verbindung mit der Kanüle bzw. mit einem Verbindungsschlauch zu der Kanüle, eine Abflussöffnung (4') zur Verbindung mit einem hohlen Dorn (17) zum Durchstoßen eines Verschlusses des Behältnisses und eine dichte fluidische Verbindung der Zuflussöffnung (2') mit der Abflussöffnung (4'), dadurch gekennzeichnet, dass an die fluidische Verbindung unter Zwischenschaltung eines bevorzugt zur fluidischen Verbindung hin öffnenden Ventils (6) ein von der fluidischen Verbindung gesondertes Reservoir (9) enthaltend eine vorbestimmte Gasmenge angeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abflussöffnung (4') einstückig mit dem hohlen Dorn (17) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasmenge in dem Reservoir (9) bei Atmosphärendruck vorliegt und ein Volumen von 40 cm3 bis 100 cm3, bevorzugt 50 cm3 bis 90 cm3, weiter bevorzugt 60 cm3 bis 80 cm3 und besonders bevorzugt 70 cm3 einnimmt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (6) vom Differenzdruck zwischen dem Reservoir (9) und der fluidischen Verbindung schaltbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (6) von dem in der fluidischen Verbindung herrschenden Unterdrück öffenbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (6) von dem in der fluidischen Verbindung herrschenden Überdruck schließbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an der mit der fluidischen Verbindung in Verbindung stehenden Seite des Ventils (6) eine Kammer (5) angeordnet ist, sodass ein in der Kammer (5) herrschender Überdruck ein Ventilschließglied (6') des Ventils (6) in Schließrichtung beaufschlagt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Reservoir (9) eine, bevorzugt kreisrunde, Lochplatte (8) mit zumindest einem Loch (7) als eine Reservoirwand aufweist und das zumindest eine Loch (7) in der Schließstellung des Ventils (6) auf der Seite der Kammer (5) von dem Ventilschließglied (6') des Ventils (6) abgedeckt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Reservoir (9) als eine die fluidische Verbindung umgebende Ringkammer ausgebildet ist, wobei bevorzugt die Lochplatte (8) die fluidische Verbindung lagert.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilschließglied (6') als eine kreisrunde, verformbare Scheibe mit einem, bevorzugt mittig ausgebildeten, Ventilloch (12) ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochplatte (8) und eine der Lochplatte (8) gegenüberliegende Wand (10) der Kammer (5) an dem Ventilschließglied (6') an dessen Rand (11), bevorzugt klemmend, anliegen und im Bereich des Ventillochs (12) die der Lochplatte (8) gegenüberliegende Wand (10) der Kammer (5) von dem Ventilschließglied (6') beabstandet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilschließglied (6') aus einem Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Gummi, Silikon und Polyolefinen besteht.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (6) ausgebildet ist, um bei einem Unterdrück der fluidischen Verbindung gegenüber dem Reservoir (9) von 0,3 bar bis 0,8 bar, bevorzugt von 0,4 bar bis 0,7 bar, weiter bevorzugt von 0,5 bar bis 0,6 bar zu öffnen.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (6) ausgebildet ist, um bei einem Überdruck der fluidischen Verbindung gegenüber dem Reservoir (9) von 0,1 bar bis 0,4 bar, bevorzugt von 0,2 bar bis 0,3 bar, weiter bevorzugt von 0,25 bar zu schließen.

15. Verfahren zum Verbinden einer Kanüle mit einem unter vermindertem Druck stehenden Behältnis, insbesondere mit einer Blutkulturflasche, umfassend die Schritte:

Bereitstellen einer Verbindungsvorrichtung zum Verbinden der Kanüle mit dem unter vermindertem Druck stehenden Behältnis, insbesondere einer Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,

Ansaugen einer Gasmenge aus einem von der fluidischen Verbindung gesonderten Reservoir (9) der Verbindungsvorrichtung in das Behältnis, wobei das Ansaugen mittels des im Behältnis herrschenden Unterdrucks gegenüber dem Reservoir (9) erfolgt.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansaugen der Gasmenge aus dem Reservoir (9) in das Behältnis bis zu einem vollständigen oder teilweisen Druckausgleich zwischen dem Reservoir (9) und dem Behältnis erfolgt.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansaugen der Gasmenge aus dem Reservoir (9) in das Behältnis über ein zwischen dem Reservoir (9) und der fluidischen Verbindung angeordnetes Ventil (6) erfolgt.

18. Verfahren nach Anspruch 15, 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Reservoir (9) mit einer vorbestimmten Gasmenge gefüllt ist, welche derart bemessen ist, dass der im Behälter herrschende Druck durch den Druckausgleich um 30%-100 %, bevorzugt 40%-90%, weiter bevorzugt 50%-80%, weiter bevorzugt 60%-70%, erhöht wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorbestimmte Gasmenge in dem Reservoir (9) bei Atmosphärendruck und mit einem Volumen von 40 cm³ bis 100 cm³, bevorzugt 50 cm³ bis 90 cm³, weiter bevorzugt 60 cm³ bis 80 cm³ und besonders bevorzugt 70 cm³ bereitgestellt wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass nach Ansaugen der Gasmenge aus dem Reservoir (9) in das Behältnis, eine Flüssigkeit aus der Kanüle über die fluidische Verbindung in das Behältnis gesaugt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansaugen der Flüssigkeit aus der Kanüle mittels des im Behältnis herrschenden Unterdrucks gegenüber dem Flüssigkeitsdruck in der Kanüle erfolgt.