ES2228727T3 - Dispositivo de acondicionamiento de sangre. - Google Patents
Dispositivo de acondicionamiento de sangre.Info
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Abstract
Un dispositivo acondicionador de sangre para retirar burbujas (22) y partículas (20) de un flujo de sangre mezclada (25) que tiene tanto partículas (20) como burbujas (22), comprendiendo dicho dispositivo: un alojamiento que tiene un primer acceso o conexión de entrada de sangre (16), un segundo acceso de salida de sangre (18) y un tercer acceso de purga (14); una primera sección de separación dinámica (41) acoplada a dicho primer acceso de entrada de sangre (16) para separar burbujas (22) de dicho flujo de sangre mezclada (25), que genera un flujo (28) de partículas (20) y sangre, pero libre de burbujas (22), en el que dicha sección de separación dinámica (41) incluye una trayectoria de flujo helicoidal (32) para impartir movimiento rotatorio al flujo de sangre a través de la sección de separación dinámica (41); una segunda sección de filtración (40) acoplada a dicha primera sección dinámica (41) que tiene un filtro (42) dispuesto para interceptar el flujo (28) de partículas (20) y sangre,que genera un flujo (30) de sangre libre tanto de partículas (20) como de burbujas (22) hacia dicho segundo acceso de salida de sangre (18); caracterizado porque la primera sección de separación dinámica (41) incluye una cámara de aceleración (33) que incluye dicha trayectoria de flujo helicoidal (32) para producir un flujo de salida de sección de aceleración con una aceleración radial que provoca que las burbujas (22) migren hacia la línea de corriente central del flujo de sangre; un colector de burbujas (46, 47, 48), que está acoplado a dicho tercer acceso de purga (14) y está situado en una zona en la que se acumulan las burbujas; el filtro (42) es un filtro anular en el que el flujo de sangre (29) es o bien del interior al exterior o bien del exterior al interior.
Description
Dispositivo de acondicionamiento de sangre.
El invento se refiere al dispositivo de
acondicionamiento de sangre de acuerdo con el preámbulo de la
reivindicación 1.
Un dispositivo acondicionador de sangre de este
tipo se conoce del documento US-A-6
053 967. Describe un distribuidor de afluencia de sangre tipo brida
en un extremo de una cámara cilíndrica para crear un flujo
helicoidal de sangre desde la superficie de pared circular interior
de la cámara hasta una bujía de filtro situada en el centro de la
parte inferior en el otro extremo de la cámara. Burbujas de aire
ascendentes son atrapadas por el distribuidor de afluencia de sangre
situado centralmente y, por lo tanto, no pueden alcanzar la sección
de ventilación por encima del distribuidor de afluencia de sangre
dentro de la cámara cilíndrica. El dispositivo está diseñado para
alcanzar las velocidades de flujo más bajas posibles.
El documento WO 00/61208 describe un dispositivo
para retirar burbujas de la sangre, que comprende una sección de
aceleración radial que tiene una paleta para formar un canal
helicoidal entre una entrada de sangre y una salida de sangre. Se
sitúa una salida secundaria en el centro radial de la salida
primaria para captar burbujas de gas forzadas radialmente hacia
dentro por dicha sección de aceleración radial.
El presente invento se refiere en general a la
circulación extracorporal de sangre durante cirugía a corazón
abierto, y más particularmente a un dispositivo para acondicionar
sangre antes de que sea devuelta la sangre al paciente.
La cirugía a corazón abierto se realiza sobre un
corazón "inmóvil". La sangre del paciente es hecha circular por
un sistema extracoporal, que incluye una bomba de sangre, un
depósito de cardiotomía y un oxigenador. Durante la operación, se
extrae sangre del paciente y se bombea a través del oxigenador y
después es devuelta al paciente. En muchos casos se hace retornar
sangre de la ubicación quirúrgica y esta sangre recuperada es
añadida al sistema a través del depósito de traqueotomía. Como
consecuencia, se pueden introducir en este punto desechos
quirúrgicos y burbujas de aire en el sistema y es importante que los
desechos de partícula y burbujas no sean administrados al
paciente.
Es la norma convencional de cuidado el situar un
denominado "filtro arterial" en la tubería de sangre para
interceptar y capturar partículas y burbujas de gas antes de que se
devuelva la sangre al cuerpo del paciente. Los filtros de este tipo
capturan tanto burbujas de gas como partículas en una malla de
filtro. Sin embargo, los filtros arteriales convencionales son
problemáticos. Típicamente, el volumen de un filtro arterial es
grande para maximizar la capacidad del dispositivo de recoger y
retener burbujas de gas. Las burbujas capturadas son retenidas en la
malla durante todo el procedimiento quirúrgico. Cada burbuja que es
retenida reduce la superficie de malla de filtro disponible para una
captura de partícula. Es posible que una carga de partículas grande
incremente la caída de presión a través del filtro.
Este efecto de "atasco" puede incrementar la
presión sobre las burbujas capturadas y forzarlas a través del
filtro. Como consecuencia de este problema, el tamaño de la membrana
física del filtro arterial es muy grande para proporcionar un margen
de seguridad. Sin embargo, esto aumenta el área de superficie en
contacto con la sangre, lo que es indeseable y aumenta el volumen de
cebado, lo que es indeseable. También se ha de observar que el
tamaño de malla de un filtro típico no es adecuado para capturar
burbujas pequeñas. Por consiguiente, el filtro arterial convencional
no es eficiente para manejar burbujas y está incorrectamente
dimensionado para la carga de partículas típica.
También se ha de observar que la sangre es un
órgano muy delicado y contacto superficial, turbulencia y caídas de
presión dentro del sistema pueden dañar la sangre. Estas propiedades
de la sangre también se deben adecuar.
En el presente invento el dispositivo de
acondicionamiento de sangre tiene dos conexiones principales. Hay
un acceso o conexión de entrada de sangre y un acceso o conexión de
salida de sangre. Se utiliza una tercera conexión para purgar o
cebar el dispositivo. En algunas realizaciones del dispositivo esta
tubería está siempre abierta y es utilizada para la recirculación
continua de sangre que contiene burbujas hacia el depósito de
cardiotomía.
El dispositivo de acondicionamiento de sangre se
basa en una primera etapa dinámica para retirar burbujas del flujo
mixto de burbujas y partículas en sangre.
La etapa dinámica hace pasar el flujo de sangre
libre de burbujas pero cargado de partículas a una segunda etapa de
medio de filtro mecánico en la que se atrapan las partículas. Las
burbujas de gas pueden ser recogidas y retenidas al dispositivo o
devueltas con un flujo de sangre modesto a la reserva de cardiotomía
a través de la tercera conexión o purga de recirculación.
El dispositivo de acondicionamiento de sangre es
desechable y utilizable una vez. Los desechos de partícula son
retenidos en el dispositivo y desechados a la conclusión del
proceso.
En la primera etapa dinámica, se suministra la
sangre a una sección centrífuga de sangre, que imparte una
aceleración radial fuerte al flujo de sangre. El gradiente de
presión se crea forzando la sangre a lo largo de una trayectoria de
flujo helicoidal. La aceleración radial provoca que tanto las
burbujas grandes como pequeñas migren hacia la línea de corriente
central del flujo. Se puede situar un recolector de burbujas en la
zona en la que se acumulan burbujas. El recolector de burbujas
recoge las burbujas y está conectado al depósito de cardiotomía para
extraer las burbujas del dispositivo. En una realización alternativa
del dispositivo no hay tubo de extracción o tubo de captación de
burbujas, y se permite que las burbujas se unan y que se acumulen en
el dispositivo durante la operación. Esta etapa dinámica es referida
como la "hélice" en la descripción.
Para purgar o cebar el dispositivo se sitúa una
válvula de operación momentánea sobre la parte superior del
dispositivo. Las versiones preferidas de esta válvula abren agujeros
laterales en el recolector de burbujas para liberar aire contaminado
del dispositivo hacia el depósito de cardiotomía.
En todas las distintas figuras del dibujo números
de referencia idénticos indican una estructura idéntica, en el
que:
La figura 1 es una sección transversal
esquemática de una primera realización del dispositivo;
la figura 2 es una sección transversal
esquemática de una segunda realización del dispositivo;
la figura 3 es una sección transversal
esquemática de una tercera realización del dispositivo;
la figura 4 es una sección transversal
esquemática de una cuarta realización del dispositivo;
la figura 5 es una sección transversal
esquemática de una quinta realización del dispositivo;
la figura 6A es una sección transversal
esquemática de una sexta realización del dispositivo;
la figura 6B es una sección transversal
esquemática de una sexta realización del dispositivo;
la figura 7A es una sección transversal
esquemática de una séptima realización del dispositivo; y,
la figura 7B es una sección transversal
esquemática de una séptima realización del dispositivo.
La figura 1 muestra una primera realización del
dispositivo de acondicionamiento de sangre 10. Este dispositivo
representativo se muestra en una sección transversal esquemática y
es generalmente simétrico alrededor del eje 12. En uso, este
dispositivo está montado verticalmente con el acceso de
purga/circulación 14 situado en la "parte superior". Aunque el
dispositivo se puede utilizar para acondicionar sangre en cualquier
circuito de perfusión, se prefiere acoplar el acceso de entrada 16 a
la fuente de sangre y conectar el acceso de salida 18 directamente a
la cánula utilizada para suministrar sangre al paciente. La bomba de
sangre suministra la diferencia de presiones modesta requerida para
operar el dispositivo. El oxigenador y el depósito de cardiotomía
son de diseño convencional y son utilizados de manera
convencional.
En las distintas figuras los cuadrados pequeños
tipificados por un cuadrado 20 representan desechos quirúrgicos con
una densidad ligeramente mayor que la de la sangre. Los círculos
pequeños tipificados por un círculo 22 representan burbujas o
microburbujas en el flujo de sangre 24. Las burbujas tienen un
tamaño de aproximadamente 40 micras o más, y las microburbujas
tienen un diámetro de 40 micras o menos. En el acceso de entrada 16,
el flujo de sangre 24 tiene una distribución uniforme de partículas
y burbujas en la corriente de entrada, y se le llama aquí "flujo
de sangre mezclada". El flujo de sangre mezclada 25 entra en una
cámara de aceleración o "hélice" 33'' de la sección dinámica
41. Una o más paletas 32 forman una trayectoria de flujo helicoidal
en la cámara de aceleración 33. El flujo de sangre, que deja la
hélice 33, tiene un movimiento helicoidal tal como se indica por
medio de la flecha de flujo de sangre 26. La aceleración radial es
lo suficientemente fuerte para provocar que las burbujas se acumulen
a lo largo de la línea central o eje 12 del dispositivo 10. La
longitud del tubo de descarga 34 es suficientemente grande para
permitir casi la completa separación de las burbujas de las
partículas. En esta primera realización del dispositivo estas
burbujas se unen y migran hacia la zona 46.
Finalmente, el movimiento helicoidal del flujo de
sangre se reduce tal como se indica por medio del flujo de sangre 27
y el flujo de sangre 28 libre de burbujas, deja la sección dinámica
41 y vuelve a entrar en la sección de separación mecánica 40.
La sangre, ahora libre de burbujas, entra en una
trayectoria de flujo que intercepta una membrana 42. La membrana
anular 42 filtra el flujo de sangre y las partículas se adhieren a
la superficie de la membrana mientras que la sangre pasa a través de
la membrana como representa el flujo de sangre 29. La sangre
acumulada detrás de la membrana 42 es suministrada al acceso de
salida 18 y el flujo de sangre ahora acondicionado 30 es introducido
en el paciente.
Durante la operación, las partículas y la sangre
giran hacia la sección de separación mecánica 40 mientras que la
capacidad de flotación de las burbujas las hace unirse en una
burbuja más grande y formar un volumen o zona rica en burbujas 46
atrapada cerca de la llave de paso 44. La llave de paso de purga 44
puede ser utilizada para cebar el dispositivo durante su
establecimiento y puede ser utilizado para devolver el volumen
acumulador 46, rico en burbujas, al depósito de cardiotomía de
sangre durante la operación.
La figura 2 es una sección transversal
esquemática de una segunda realización del dispositivo
acondicionador de sangre 10. En esta segunda realización, un tubo de
captación de burbujas 48 se sitúa para interceptar la corriente de
microburbujas de la sección dinámica 41. La abertura 47 del tubo de
captación de burbujas 48 está dimensionada para capturar el flujo de
sangre cerca de la línea central 12 de la sección dinámica. La
abertura 47 establece un flujo de sangre regulado pequeño 49 desde
el dispositivo hacia el depósito de cardiotomía (no mostrado) que
transporta las burbujas de vuelta al depósito de cardiotomía. Esta
línea de recirculación 13 está siempre abierta.
La figura 3 es una realización alternativa que
incorpora una captación de burbujas 48 que arrastra burbujas desde
el dispositivo a través de la abertura 47. Este dispositivo opera al
menos similar al de la figura 2, pero, en contraste, las partículas
pueden acoplarse directamente a la malla de filtro 42 cuando el
flujo de sangre fluye en dirección hacia fuera del centro del
dispositivo.
La figura 3 también muestra la forma preferida de
la válvula de operación momentánea 50. La válvula de operación
momentánea 50 está dispuesta en la parte superior del alojamiento
para permitir que el usuario purgue o cebe el dispositivo. Cuando
está "abierta", la válvula 50 permite que aire contaminado del
volumen interior del dispositivo sea purgado hacia el depósito de
cardiotomía. Cuando está cerrado, el volumen interior del
dispositivo está cerrado, pero el tubo de captación de burbujas
permanece abierto al depósito de cardiotomía.
La forma preferida de la válvula incluye un
anillo 51 que puede deslizarse entre dos posiciones. En la primera
posición, el anillo cubre los agujeros laterales 47 en el tubo de
recogida 48 y está en la posición "cerrada". La válvula 50 de
la figura 7A se muestra en este estado. En la segunda posición
"abierta", el anillo 51 descubre los agujeros laterales 47 del
tubo de captación de burbujas 48, como se ve en la figura 3, entre
otras. En la posición "abierta", el volumen interior del
alojamiento 13 está abierto al depósito.
La válvula puede ser operada para sangrar el
sistema tanto antes de uso como durante una cirugía. En general, la
válvula 50 está cerrada y permanece abierta sólo cuando es operada
por el perfusionista.
La figura 4 es una realización alternativa del
invento que incluye un canal divergente 53 para disminuir la
velocidad del flujo de sangre después de que las burbujas hayan sido
captadas en la abertura 47. Se espera que sea más ventajoso
disminuir la velocidad en la sección de filtración mecánica 40.
La figura 5 es una realización alternativa del
dispositivo que tiene una configuración "lado a lado", estando
situada la sección dinámica 41 sustancialmente cerca de la sección
de filtración mecánica 40. La principal ventaja de de esta
configuración es la capacidad de ver la captación de burbujas 48 y
el área relacionada de la sección dinámica durante la operación y
que proporciona más opciones para la optimización dinámica en las
dos secciones.
La figura 6A es un alzado lateral de una
realización alternativa del dispositivo. En esta configuración el
dispositivo es muy compacto. En esta versión del dispositivo las
partículas 20 son capturadas sobre la superficie exterior de la
malla de filtro anular 42, mientras que las burbujas pasan
anteriormente por la hélice 33 y son recogidas en la tubería 48. En
la parte superior del dispositivo la válvula de operación momentánea
preferida 50 se muestra esquemáticamente, abriendo un agujero
lateral a la tubería de recirculación para liberar aire contaminado
durante la operación.
La figura 6B es un vista superior de una
realización alternativa del dispositivo. En esta vista ser puede ver
que la hélice 33 está situada en una trayectoria de flujo circular.
En general, el flujo de sangre mezclada de entrada 24 gira alrededor
de 90 grados antes de entrar en la hélice 33.
La sección dinámica 41 se extiende alrededor del
círculo y la captación de burbujas 48 está aguas abajo a través de
otros 90 grados de giro.
La figura 7A es un alzado lateral de una
realización alternativa del dispositivo. En esta realización, en
contraste con la figura 6, el flujo de sangre que transporta
partículas va desde el interior del dispositivo al exterior, tal
como se tipifica por la situación de la partícula 20. En esta
superficie cónica de relieve o embudo es utilizada para acelerar
flujo de sangre cuando entra en la zona de filtro.
La figura 7B es un vista superior de una
realización alternativa del dispositivo. En esta versión del
dispositivo, la hélice 33 está situada a medio camino en la
circunferencia del dispositivo con una captación de burbujas 48
situada aguas debajo de la hélice 33.
Claims (4)
1. Un dispositivo acondicionador de sangre para
retirar burbujas (22) y partículas (20) de un flujo de sangre
mezclada (25) que tiene tanto partículas (20) como burbujas (22),
comprendiendo dicho dispositivo:
- un alojamiento que tiene un primer acceso o conexión de entrada de sangre (16), un segundo acceso de salida de sangre (18) y un tercer acceso de purga (14);
- una primera sección de separación dinámica (41) acoplada a dicho primer acceso de entrada de sangre (16) para separar burbujas (22) de dicho flujo de sangre mezclada (25), que genera un flujo (28) de partículas (20) y sangre, pero libre de burbujas (22), en el que dicha sección de separación dinámica (41) incluye una trayectoria de flujo helicoidal (32) para impartir movimiento rotatorio al flujo de sangre a través de la sección de separación dinámica (41);
- una segunda sección de filtración (40) acoplada a dicha primera sección dinámica (41) que tiene un filtro (42) dispuesto para interceptar el flujo (28) de partículas (20) y sangre, que genera un flujo (30) de sangre libre tanto de partículas (20) como de burbujas (22) hacia dicho segundo acceso de salida de sangre (18);
- caracterizado porque
la primera sección de separación dinámica (41)
incluye una cámara de aceleración (33) que incluye dicha trayectoria
de flujo helicoidal (32) para producir un flujo de salida de sección
de aceleración con una aceleración radial que provoca que las
burbujas (22) migren hacia la línea de corriente central del flujo
de sangre;
un colector de burbujas (46, 47, 48), que está
acoplado a dicho tercer acceso de purga (14) y está situado en una
zona en la que se acumulan las burbujas;
el filtro (42) es un filtro anular en el que el
flujo de sangre (29) es o bien del interior al exterior o bien del
exterior al interior.
2. El dispositivo de la reivindicación 1, en el
que dicho colector de burbujas en la primera sección dinámica (41)
incluye un tubo de captación de burbujas (48) situado para retirar
dichas burbujas y acoplado al tercer acceso de purga (14).
3. El dispositivo de la reivindicación 2, en el
que dicho tubo de captación de burbujas (48) tiene un flujo de
recirculación continua durante la operación del dispositivo.
4. El dispositivo de cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho filtro (42) es una
membrana (42).
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