ITMI971272A1

ITMI971272A1 - METHOD AND EQUIPMENT FOR AUTOMATIC CENTRIFUGAL PUMP CONTROL FOR EXTRACORPOREAL BLOOD CIRCULATION

Info

Publication number: ITMI971272A1
Application number: IT97MI001272A
Authority: IT
Inventors: Roberto Fumero
Original assignee: Roberto Fumero
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1997-05-30
Publication date: 1998-11-30
Also published as: ITMI971272A0

Description

Descrizione dell'invenzione che ha per titolo: Description of the invention which is entitled:

"Metodo ed apparecchiatura di controllo automatico di pompa centrifuga per la circolazione extracorporea del sangue" "Centrifugal pump automatic control method and equipment for extracorporeal blood circulation"

L'effettuazione di interventi chirurgici a cuore aperto, o comunque fermo, ? oggi resa possibile dall'esistenza di una macchina per la circolazione extracorporea del sangue (detta anche macchina cuore polmone), costituita generalmente da una pompa, uno scambiatore di massa (detto anche ossigenatore), uno scambiatore di calore e uno o pi? filtri e recipienti per l'accumulo del sangue. The performance of open heart surgery, or in any case stopped,? today made possible by the existence of a machine for extracorporeal blood circulation (also called heart lung machine), generally consisting of a pump, a mass exchanger (also called oxygenator), a heat exchanger and one or more? filters and vessels for the accumulation of blood.

In particolare la circolazione del sangue all'esterno del paziente ? garantita dalla presenza della pompa. Attualmente, a tale scopo, vengono impiegati due diversi tipi di pompa: le pompe peristaltiche a rulli (dette anche roller) o le pompe centrifughe (a palette o a coni rotanti). Queste ultime stanno sempre pi? imponendosi nell'uso in quanto producono un minor danneggiamento della frazione corpuscolata del sangue (minore emolisi). Specifically, the circulation of blood outside the patient? guaranteed by the presence of the pump. Currently, for this purpose, two different types of pump are used: peristaltic roller pumps (also called roller) or centrifugal pumps (with vane or rotating cones). The latter are increasingly more? imposing themselves in use as they produce less damage to the corpuscular fraction of the blood (less haemolysis).

Lo scopo fondamentale della pompa ? garantire la circolazione di una ben determinata portata di sangue, che deve essere correlata alle caratteristiche del singolo paziente quali l'et?, il peso, la superficie corporea, la patologia e alle esigenze operatorie quali la temperatura corporea, l'ematocrito, l'anestesia e le manovre chirurgiche. The basic purpose of the pump? guarantee the circulation of a well-determined blood flow, which must be correlated to the characteristics of the individual patient such as age, weight, body surface, pathology and operating needs such as body temperature, hematocrit, anesthesia and surgical maneuvers.

La corrispondenza tra la portata necessaria al paziente e quella effettivamente erogata dalla pompa viene controllata dal perfusionista con modalit? diverse nel caso di impiego di pompa roller o di pompa centrifuga. The correspondence between the flow rate required by the patient and that actually delivered by the pump is checked by the perfusionist with modality? different in the case of use of roller pump or centrifugal pump.

Nel caso della pompa roller, essendo questa una pompa volumetrica ed esistendo quindi un legame univoco e lineare tra numero di giri e portata, ? sufficiente regolare, attraverso un reostato, il numero di giri del motore elettrico che aziona la pompa, rilevando su un display il numero di giri misurato con un contagiri tradizionale, e quindi la portata. In the case of the roller pump, since this is a volumetric pump and there is therefore a univocal and linear link between the number of revolutions and the flow rate,? simply adjust, through a rheostat, the number of revolutions of the electric motor that drives the pump, detecting on a display the number of revolutions measured with a traditional tachometer, and therefore the flow rate.

Invece nel caso di impiego di pompa centrifuga, non sussistendo una corrispondenza biunivoca tra portata e numero di giri, ? indispensabile operare una misurazione diretta della portata stessa e quindi regolare di conseguenza e manualmente il numero di giri del motore elettrico che aziona la pompa. On the other hand, in the case of use of a centrifugal pump, since there is no one-to-one correspondence between flow rate and number of revolutions,? It is essential to measure the flow directly and then adjust the number of revolutions of the electric motor that drives the pump accordingly and manually.

Le particolari caratteristiche del sangue e le esigenze di asetticit? impongono, per la misurazione suddetta, l'impiego di un flussimetro elettromagnetico, notoriamente strumento d? relativa precisione e di costo elevato. Inoltre le variazioni di carico idraulico che si verificano nel corso dell'intervento chirurgico a causa di variazioni delle resistenze periferiche del paziente, dell?ematocrito, della temperatura e degli effetti anestesiologici, obbligano il perfusionista a un continuo controllo dell'indicazione di portata data dal flussimetro e a continui tentativi di aggiustamento attraverso una variazione del numero di giri. The particular characteristics of the blood and the aseptic requirements? require, for the aforementioned measurement, the use of an electromagnetic flowmeter, notoriously instrument d? relative accuracy and high cost. Furthermore, the variations in hydraulic load that occur during the surgical intervention due to variations in the patient's peripheral resistance, hematocrit, temperature and anesthetic effects, oblige the perfusionist to continuously check the indication of flow rate given by the flowmeter and continuous attempts to adjust through a change in the number of revolutions.

Secondo la presente invenzione, si propone ora un metodo ed un'apparecchiatura in grado di garantire una maggior precisione nella determinazione della portata fornita dalla pompa centrifuga, realizzabile in modo pi? economico rispetto a quello tradizionale del flussimetro elettromagnetico e facilmente implementabile con un sistema elettronico al fine di ottenere un controllo automatico della portata. According to the present invention, it is now proposed a method and an apparatus capable of guaranteeing greater precision in determining the flow rate supplied by the centrifugal pump, which can be realized in a more effective way. economic compared to the traditional one of the electromagnetic flowmeter and easily implemented with an electronic system in order to obtain an automatic flow control.

L?invenzione si basa sul fatto che le aziende che costruiscono le giranti delle pompe centrifughe rendono sempre disponibili le curve caratteristiche (relazione tra prevalenza, portata e numero di giri) delle pompe stesse. Pertanto il rilevamento con mezzi tradizionali del numero di giri e delle pressioni all'ingresso e all'uscita della pompa consente, attraverso l'univoca relazione analitica con portata e numero di giri (fornita dalla suddetta curva caratteristica), di determinare il valore reale della portata erogata. Tale operazione pu? essere agevolmente effettuata con un microchip opportunamente programmato o con un personal computer o con un monitor gi? normalmente impiegato in camera operatoria. The invention is based on the fact that the companies that build the impellers of centrifugal pumps always make available the characteristic curves (relationship between head, flow rate and number of revolutions) of the pumps themselves. Therefore, the detection with traditional means of the number of revolutions and of the pressures at the inlet and outlet of the pump allows, through the unique analytical relationship with flow rate and number of revolutions (provided by the aforementioned characteristic curve), to determine the real value of the flow rate delivered. This operation can? be easily carried out with a suitably programmed microchip or with a personal computer or with a monitor already? normally used in the operating room.

Va notato che la rilevazione della prevalenza (differenza tra pressione di uscita e di ingresso) ? facilmente ottenibile con un trasduttore differenziale collegato, mediante due cateteri contenenti soluzione fisiologica, all'ingresso e all'uscita della pompa. It should be noted that the detection of the head (difference between outlet and inlet pressure)? easily obtainable with a differential transducer connected, by means of two catheters containing physiological solution, to the inlet and outlet of the pump.

Lapparecchiatura proposta risulta quindi composta da: The proposed equipment is therefore composed of:

1 ) un trasduttore differenziale di pressione, 1) a differential pressure transducer,

2) due linee di collegamento idraulico (cateteri), 2) two hydraulic connection lines (catheters),

3) almeno un microchip opportunamente programmato (o personal computer o monitor), 3) at least one suitably programmed microchip (or personal computer or monitor),

4) un display di visualizzazione dei valori di portata (o collegamento a un display esistente nell'ambito della normale strumentazione di monitoraggio nella camera operatoria). 4) a display showing the flow values (or connection to an existing display as part of the normal monitoring instrumentation in the operating room).

Lo stesso sistema pu? essere utilizzato per pilotare in modo automatico la pompa centrifuga al fine di ottenere un corretto e predeterminato valore della portata. In questo caso il microchip (o personal computer) effettua un confronto tra il valore di portata calcolata con il metodo precedentemente descritto e il valore di set point impostato dal perfusionista: un'eventuale differenza tra questi valori pu? generare un segnale elettrico (opportunamente calibrato in funzione della solita relazione prevalenza-numero di giri-portata) che pu? variare il numero d? giri del motore elettrico che aziona la pompa. The same system can? be used to automatically control the centrifugal pump in order to obtain a correct and predetermined flow rate value. In this case the microchip (or personal computer) makes a comparison between the flow rate value calculated with the previously described method and the set point value set by the perfusionist: a possible difference between these values can? generate an electrical signal (suitably calibrated according to the usual head-number of revolutions-flow rate) that can? vary the number d? revolutions of the electric motor that drives the pump.

Quindi lo stesso sistema sopra descritto per la determinazione della portata pu?, con opportuna programmazione del microchip e con un adeguato collegamento elettrico, provvedere alla regolazione automatica della portata di sangue erogata dalla pompa. Therefore, the same system described above for determining the flow rate can, with appropriate programming of the microchip and with an adequate electrical connection, automatically regulate the flow of blood delivered by the pump.

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Claims

Claims 1. Method for detecting the blood flow rate delivered by a centrifugal vane or rotating cone pump characterized by the measurement of the head and the number of revolutions of the pump and by the electronic processing of the above data and of the characteristic curve of the pump, to obtain the flow rate value.

2. Method according to claim 1, characterized by the visualization on a display of the aforementioned flow rate value.

3. Method for the automatic control of the blood flow rate delivered by a centrifugal vane or rotating cone pump characterized by a comparison, carried out by means of an electronic device (microchip or personal computer), between a set flow rate value and a flow rate value obtained from the number of revolutions, the head and the characteristic curve of the pump itself; and the fact that the signal obtained from the deviation of the two values automatically drives the electric motor of the pump.

4. Apparatus for the automatic control of the blood flow rate delivered by a centrifugal vane or rotating cone pump in application of the method according to claim 2, characterized in that it comprises a differential pressure transducer, two hydraulic connection lines (catheters), at least one suitably programmed microchip (personal computer or monitor), and a display showing the flow rate values.