WO2009121962A1

WO2009121962A1 - Herzunterstützungsvorrichtung

Info

Publication number: WO2009121962A1
Application number: PCT/EP2009/054027
Authority: WO
Inventors: Berndhard Vodermayer; Harald Wagner; Wolfgang Schiller; Thomas Schmid
Original assignee: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V.
Priority date: 2008-04-05
Filing date: 2009-04-03
Publication date: 2009-10-08
Also published as: US20110137107A1; US8834343B2; CA2757653A1; EP2259810A1; DE102008017448A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Herzunterstützungsvorrichtung zur pulsatilen Förderung von Blut (12) mit einem ersten (14) und einem zweiten (16) Ventrikel und einer Pumpe (18). Beide Ventrikel (14, 16) weisen jeweils eine Fluidkammer (14a, 16a) und eine blutführende Kammer (14b, 16b) auf, wobei jede Fluidkammer (14a, 16a) durch die Pumpe (18) mit einem Fluid (20) derart befullbar oder entleerbar ist, dass eine Expansion oder eine Kontraktion der Fluidkammer (14a, 16a) erfolgt. Bei der Expansion der Fluidkammer (14a) eines Ventrikels (14) erfolgt eine Kompression der blutführenden Kammer (14b) des selben Ventrikels, wobei zwischen einer Fluidkammer (14a, 16a) und der jeweiligen blutführenden Kammer ( 16a, 16b) eine in Richtung der jeweiligen blutführenden Kammer (14b, 16b) verschiebbare steife Druckplatte (24) angeordnet ist.

Description

Herzunterstützunqsvorrichtunq

Die Erfindung betrifft eine Herzunterstutzungsvorπchtung zur pulsatilen Förderung von Blut.

Herzunterstützungsvorrichtungen, beispielsweise mechanische Kreisiaufunter- stützungssysteme (VAD: Ventricuiar Assist Device) werden bei Herzinsuffizienz in den Körper eines Patienten implantiert. Sie übernehmen einen Teil der Pumparbeit und stabilisieren hierdurch den Kreislauf, bis beispielsweise ein Spenderorgaπ zur Verfügung steht. Neuere Untersuchungen haben gezeigt, dass sich während des Einsatzes einer Herzunterstützungsvorrichtung die Herzfunktion soweit bessern kann, dass eine Explantation des Systems ohne eine anschließende Herztransplantation möglich ist.

Künstliche Herzpumpen können an verschiedenste Anforderungen angepasst werden und stehen im Gegensatz zu Spenderherzen ohne Wartefrist zur Verfügung. Jedoch werden hinsichtlich der eingesetzten Technik, sowie der Verträglichkeit der Implantate hohe Anforderungen an Herzuπterstützungsvorrichtungen gestellt. Beispielsweise kann das Blut durch die Pumparbeit beschädigt werden. Die Versorgung der elektrisch betriebenen Systeme, beispielsweise mit Kabeln durch die Bauchdecke, birgt ein hohes Infektionsrisiko für den Patienten. Niedrige Wirkungsgrade bedingen ferner einen hohen Energieverbrauch und erwärmen das umliegende Gewebe. Oft muss die assistierte Biutzirkulation über Monate oder Jahre aufrecht erhalten werden. Die Systeme sind starken mechanischen Belastungen unterworfen. Da ein rascher Wechsel der Blutpumpen nicht möglich ist, müssen sie eine sehr hohe Ausfalisicherheit aufweisen.

DE 94 201 20 beschreibt ein Herzunterstützungssystem, das hydraulisch betrieben wird. Eine Verdrängerpumpe pumpt eine Hydrauiikflüssigkeit abwechselnd in eine erste und eine zweite Hydraulikkammer, wobei die Hydraulikflüssigkeit über eine flexible Membran von dem zu fördernden Blut in der Hydraulikkammer getrennt ist. Durch Füllen der ersten HydrauHkkamrner mit Hydraulikflüsssgkeit wird das dort befindliche Blut verdrängt und über ein Ventil in den Kreislauf befördert. Die Hydraulikpumpe ist zwischen den beiden Hydraulikkammern sowie teilweise in den Hydraulikkammern selber angeordnet.

Nachteilig ab der beschriebenen Vorrichtung ist, dass die beiden Hydraulikkammern, an die sich seitlich zwei Blutkammern anschließen, so wie die zwischen den Hydraulikkammern angeordnete Hydraulikpumpe zusammen eine große Bauhöhe aufweisen und daher nur sehr schwierig in den Körper eines Patienten implantiert werden können»

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Herzunterstützungsvorrichtung zu schaffen, die eine geringe Bauhöhe aufweist.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 11.

Eine Herzunterstützungsvorrichtung zur pulsatilen Förderung von Blut weist ein erstes und ein zweites Ventrikel sowie eine Pumpe auf. Beide Ventrikel weisen jeweils eine Fluidkamrner und eine blutführende Kammer auf, wobei jede Fluidkammer durch die Pumpe mit einem Fluid derart befüübar oder entieerbar ist, dass eine Expansion oder Kontraktion der Fluidkammer erfolgt.

In der Fluidkammer ist vorzugsweise kein Blut vorhanden. Erfindungsgemäß erfolgt bei der Expansion der Fluidkammer eines Ventrikels eine Kompression der biutführenden Kammer des selben Ventrikels. Hierdurch kann ein Fördern von Blut in den Blutkreislauf erfolgen, wobei sowohl der linke als auch der rechte Ventrikel unterstützt werden können. Ein Volumeπausgleichsbehälter zum Ausgleich des geförderten Volumens ist nicht erforderlich.

Erfinduπgsgemäß ist die Pumpe außerhalb der ersten und der zweiten Fluidkammer und/oder außerhalb des ersten und des zweiten Ventrikels angeordnet.

Hierdurch wird es möglich, die Pumpe und die beiden Ventrikel an unterschiedlichen Stellen im oder am Körper eines Patienten zu platzieren oder zu implantieren. Hierzu kann vorzugsweise die Pumpe mit den Fluidkammern über eine Fluidleitung entsprechender Länge verbunden sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist somit eine geringere Bauhöhe auf und kann problemloser auch in den Körper kleinerer Patienten implantiert werden.

Vorzugsweise sind das erste und das zweite Ventrikel benachbart zueinander angeordnet und weisen beispielsweise eine gemeinsame Trennwand auf. Insbesondere können die beiden Ventrikel ausschließlich über eine Zwischenwand voneinander getrennt aneinander angrenzen.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der

Herzunterstützungsvorrichtung ist es möglich, die Pumpe in einem Abstand zu den beiden Ventrikeln und/oder zu den Fluidkammern anzuordnen. Dieser Abstand kann beispielsweise größer als 10 cm oder besonders bevorzugt größer als 15 cm sein. Hierdurch ist es möglich, die Antriebspumpe in einem von der Herzpumpe getrennten Elektronikgehäuse unterzubringen, in welchem beispielsweise auch Akkus für den Betrieb der Pumpe und Elektronik zur Regelung untergebracht sind. Der Vorteil liegt hierbei in der Minimierung der Volumina der implantierten Komponenten. Auf diese Weise wird eine Vollimplantierbarkeit der Komponenten begünstigt. Insbesondere kann die Pumpe seitüch neben dem ersten und dem zweiten Ventrikel angeordnet sein. Eine Anordnung über oder unter den beiden Ventrikeln ist ebenfalls möglich. Beispielsweise können die beiden Ventrikel links und rechts voneinander seitlich versetzt angeordnet sein, wobei sie vorzugsweise unmittelbar benachbart sind, das heißt aneinander angrenzen. In diesem Fall kann die Pumpe über eine Fluidleitung mit den beiden Ventrikeln verbunden sein und beispielsweise über den beiden Ventrikeln, das heißt relativ zu den Ventrikeln kranial angeordnet sein. Somit ist die Pumpe vorzugsweise nicht zwischen dem ersten und dem zweiten Ventrikel und/oder nicht zwischen der ersten und der zweiten Fluidkammer angeordnet.

Bei dem durch die Pumpe geförderten Fluid handelt es sich vorzugsweise um eine Hydrauiikflussigkeft, wobei das Fluid im Sinne der Erfindung nicht das Biut eines Patienten ist. Vielmehr handelt es sich beispielsweise um eine Flüssigkeit, durch die ein Fördern des Blutes durch eine entsprechende Kontraktion der blutführenden Kammern verursacht wird.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Zwischenwand, durch die die beiden Ventrikel voneinander getrennt sind, relativ zur Herzunterstützungsvorrichtung ortsfest angeordnet. Dies bedeutet, dass die Zwischenwand bei einer Expansion der Fluidkammer nicht verschiebbar ist, so dass eine Expansion der Fluidkammer eine Kompression der blutführendeπ Kammer und somit ein Fördern von Biut in die Blutbahn verursacht.

Die Zwischenwand kann vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die Ventrikel selbst ausgeführt sein. Beispielsweise können die beiden Pumpkammern und die Trennwand in einem einzigen Fertig ungsprozess hergestellt werden und später leicht in ein umschließendes Gehäuse integriert werden. Die gemeinsame Wand, das heißt die Zwischenwand, ist vorzugsweise gegenüber den Ventrikeiwänden etwas dicker ausgeführt, so dass ihre Steifigkeit erhöht werden kann. Trotz der größeren Dicke ist die Zwischenwand vorzugsweise flexibel. Hierdurch kann einerseits eine gewisse Nachgiebigkeit beim Pumpvorgang erreicht werden, so dass ein weicher Auswurf des Blutes stattfinden kann. Hierdurch wird die Pumpe geschont und die Einsatzdauer des Systems erhöht Femer kann hierdurch ein strömungsoptimierter Fluss in den Pumpkammern erreicht werden. Darüber hinaus lässt sich das System noch kompakter aufbauen, so dass die Biutleitungen zu und vom Herzen so kurz wie möglich gehalten werden können. Somit kann ein Implantationsort nahe dem Herzen gewählt werden. Die Membran bei der beschriebenen Ausführungsform ist vorzugsweise elastisch.

Die Fluidkammern können jeweils durch eine flexible dehnbare Membran von den blutfuhrenden Kammern getrennt sein. Die Membran ist vorzugsweise doppeüagig ausgebildet, wobei zwischen den beiden Lagen der Membran ein flüssigkeitsgefüllter Spalt zur Minderung der Reibung zwischen den beiden Lagen ausgebildet sein kann. Der Spalt kann beispielsweise mit Silikonöi gefüllt sein.

Eine unabhängige Erfindung betrifft ebenfalls eine

Herzunterstützungsvorrichtung zur pulsatilen Förderung von Blut mit einem ersten und einem zweiten Ventrikel, sowie einer Pumpe. Entsprechend zu der bisher beschriebenen Erfindung weisen beide Ventrikel jeweils eine Fluidkammer und eine blutführende Kammer auf, wobei jede Fluidkammer durch die Pumpe mit einem Fluid derart befüllbar oder entleerbar ist, dass eine Expansion oder Kontraktion der Fluidkammer erfolgt. Bei der Expansion der Fluidkammer eines Ventrikels erfolgt eine Kompression der blutfuhrenden Kammer des selben Ventrikels. Wesentliches Merkmal der zweiten Erfindung ist, dass jeweils zwischen einer Fiuidkammer und der jeweiligen blutführenden Kammer eine in Richtung der jeweiligen blutführenden Kammer verschiebbare vorzugsweise steife Druckplatte angeordnet ist. Die Fluidkammer kann hierbei als Balg, Squib oder Ballon ausgebildet sein. Durch die Druckplatte erfolgt bei einer Expansion der Fluidkammer eine Kompression der jeweiligen bSutführenden Kammer.

Die Druckplatte kann hierbei eine Fläche aufweisen, die größer ist ais die Grundfläche der Fluidkammer, so dass das Volumen des Fluids bei einer vollständig expandierten Fluidkammer kleiner ist als das Volumen des geförderten Blutes. Durch die Verwendung einer vorzugsweise steifen Druckplatte ist es somit möglich, mit einer kleineren Menge an Fluid ein größeres Bfutvolumen zu fördern. Es findet eine Übersetzung des Druckes und der Volumina statt. Die Herzunterstützungsvorrichtung gemäß der zweiten Erfindung kann sämtliche Merkmale der ersten Erfindung aufweisen. Insbesondere kann eine ortsfeste und verstärkte Zwischenwand zwischen den beiden Ventrikeln angeordnet sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Fluidkammer steife Seitenwände auf, die senkrecht zur Druckplatte verlaufen, um ein Ausweichen der Seitenwände durch den aufgebrachten Druck zu vermeiden. Die Verbindung zwischen den beiden Seitenwänden, das heißt die in Richtung der Druckplatte weisende Seite der Fluidkammer kann flexibel und dehnbar ausgebildet sein.

Beispielsweise können die Stufen des Squibs im Schnitt eine jameilenartige Struktur bilden, die durch den Fluiddruck expandiert und damit wie ein Teleskop auf die Druckplatte drückt

Der Squib kann ferner ein Ballon sein, der kugelrund ausgebildet ist und ein geringeres Volumen als die Blutkammer aufweist. Der Ballon hat betragsmäßig lediglich den selben Durchmesser wie die Breite der Blutkammer im Querschnitt von der Seite betrachtet. Sowohl die Herzunterstützungsvorrichtung der ersten als auch der zweiten Erfindung können ferner die im Folgenden beschriebenen Merkmale aufweisen. Es können steife Gehäusewände vorgesehen sein, zwischen denen die Ventrikel angeordnet sind. Die erste und die zweite blutführende Kammer können femer flexibel und insbesondere dehnbar ausgebildet sein.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Ventrikel steif ausgebildet, wobei die Fiuidkammerπ durch eine elastische Membran von der jeweiligen blutführenden Kammer eines steifen Ventrikels getrennt sind. Das Volumen der ersten und der zweiten blutführenden Kammer ist somit insbesondere durch einen Unterdruck in der jeweiligen Fluidkammer durch ein elastisches Verformen der elastischen Membran vergrößerbar, Besonders bevorzugt ist das Volumen der ersten und der zweiten biutführenden Kammer nach seiner durch den Unterdruck verursachten Vergrößerung durch eine Eϊgenspannuπg der elastischen Membran insbesondere ohne die Verwendung eines Überdrucks in der jeweiligen Fluidkammer verringerbar.

Vorzugsweise ist die Form des steifen Ventrikels derart gewählt, dass eine Strömungsoptimierung erreicht werden kann. Bei der Verwendung von Herzunterstützungsvorrichtungen ist es wichtig, in den Ventrikeln Bereiche zu vermeiden, in denen wenig oder keine Blutbewegung stattfindet, da dies die Entstehung von Thromben begünstigt. Es ist somit wichtig, einen optimierten Fluss in der blutführenden Kammer sowie in den Leitungen zu erreichen. Dies kann dadurch erreicht werden, dass das steife Ventrikel eine strömungsoptimierte Form, d. h. eine Form die die Blutströmung begünstigt, aufweist. Wesentlich hierbei ist, dass die Membran, die die Fluidkammer von der blutführenden Kammer trennt, elastisch ausgebildet ist, so dass sie im gefüllten Zustand der blutführenden Kammer im Wesentlichen vollständig an der Innenwand des steifen Ventrikels anliegt und somit die strömungsoptimierte Form des steifen Ventrikels aufweist. Beim Auswerfen des Blutes verringert sich durch ihre Elastizität die Oberfläche der Membran, so dass in ihrem entspannten Zustand keine Knicke oder Verwerfungen in der Membran entstehen, die die Biutströmung negativ beeinflussen könnten.

Die gerade beschriebene Ausfuhrungsform kann auch mittels einer hydraulischen Aktuierung betrieben werden, wobei die btutfuhrende Kammer durch einen Unterdruck vergrößert werden kann und das Blut durch einen durch eine Hydraulikflüssigkeit erzeugten Überdruck wieder ausgeworfen werden kann. Zusätzlich kann zum Auswerfen des Blutes auch die Eigenspannung der elastischen Membran verwendet werden.

Bevorzugt sind die Fluidkammer des ersten Ventrikels und die Fluidkammer des zweiten Ventrikels durch die Pumpe wechselweise mit Fluid befüllbar und entieerbar.

Zum Nachfüllen von difundierten Fluid kann ein Nachfüllport vorgesehen sein, der von außerhalb des Körpers des Patienten beispielsweise über eine Spritze erreichbar ist.

Bei sämtlichen beschriebenen Herzunterstützuπgsvorrichtungen können elektrische Pumpen verwendet werden, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind. Es ist vorteilhaft, dass die elektrischen Pumpen eine geringe Bauhöhe sowie eine hohe Laufleistung aufweisen.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindungen anhand von Figuren erläutert.

Es zeigen :

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausfuhrungsform der Herzunterstützungsvorrichtung gemäß der ersten Erfindung, Fig. 2 eine schematische Ansicht des ersten Ventrikels der

Ausführungsform gemäß Fig. 1,

Fign, 3a und 3b schematische Ansichten einer Ausführungsform der Herzunterstützungsvorrichtung gemäß der zweiten Erfindung,

Ffgn. 4a und 4b schematische Ansichten einer weiteren Ausführungsform der Herzunterstützungsvorrichtung gemäß der ersten Erfindung, und

Fig. 5 schematische Ansicht eine Squibs.

Gemäß Rg, 1 weist eine Herzunterstützungsvorrichtung zur pulsatilen Förderung von Blut 12 einen ersten 14 und einen zweiten 16 Ventrikel auf. Jeder Ventrike! weist eine Fluidkammer 14a, 16a und eine blutführende Kammer 14b, 16b auf. Die Fiuidkamrnern sind mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Die FSuidkammer 14a ist über die FluidSeitung 38a mit der Pumpe 18 verbunden. Die Fiuidkammer 16a ist über die Fiuidieitung 38b mit der Pumpe 18 verbunden. Durch die Pumpe 18 wird Hydraulikflüssigkeit abwechselnd in die erste und zweite Fluidkammer 14a, 16a gepumpt, so dass es abwechselnd zu einer Expansion der beiden Ffuidkammern 14a, 16a kommt. Bei einer Expansion der Fluidkammer 14a des Ventrikels 14 erfolgt eine Kompression der blutführenden Kammer 14b des selben Ventrikels 14. Entsprechendes gilt für den zweiten Ventrikel 16,

Die Pumpe 18 ist außerhalb des ersten und des zweiten Ventrikels 14, 16 sowie außerhalb der ersten und der zweiten Fluidkammer 14a, 16a angeordnet. Gemäß Fig. 1 ist die Pumpe 18 beispielsweise rechts neben den beiden Ventrikeln 14, 16 angeordnet. Sie befindet sich somit seitlich versetzt neben den Ventrikeln 14, 16. Die Ventrikel 14, 16 können jedoch auch anstatt wie in Fig. 1 übereinander, nebeneinander im Körper eines Patienten angeordnet sein, so dass die Pumpe 18 beispielsweise über oder unter den Ventrikeln 14, 16 angeordnet sein kann.

Gemäß Fig. 1 sind die beiden Ventrikel 14, 16 benachbart zueinander angeordnet, wobei sie durch eine ortsfeste Zwischenwand 22 getrennt sind. Die Herzunterstützungsvorrichtung ist durch eine erste und eine zweite Gehäusewand 32, 34 begrenzt.

Die Fluϊdkammerπ 14a, 16a sowie die blutführenden Kammern 14b, 16b sind durch jeweils eine doppellagige Membran 13 voneinander getrennt.

In Fig. 2 ist eine Seitenansicht des ersten Ventrikels 14 aus Fig. 1 dargestellt. Die blutführende Kammer 14b weist eine Bluteinlassleitung 15a und eine Blutauslassleitung 15b auf, die beim Implantieren der Herzunterstützungsvorrichtung mit Blutgefäßen des Patienten verbunden werden. Die Leitungen 15a, 15b können Ventile zur Steuerung des Blutflusses aufweisen.

In einer zweiten Erfindung gemäß den Figuren 3a und 3b ist jeweils zwischen einer Fluidkammer 14a, 16a und der jeweiligen blutführenden Kammer 14b, 16b eine in Richtung der jeweiligen blutführeπden Kammer 14b, 16b verschiebbare steife Druckplatte 24 angeordnet. In den Figuren 3a und 3b ist dabei nur der erste Ventrikel 14 abgebildet, wobei der zweite Ventrikel 16 unter der Gehäusezwischenwand 22 spiegeibildfich zum ersten Ventrikel 14 ausgebildet ist.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Fiuidkammer 14a als Squib ausgebildet Gemäß Fig. 5 kann der Squib, der eine beliebig geformte Grundfläche aufweist, wie eine Ziehharmonika oder ein FaltenbaSg aufgebaut sein. Die Falten sind aus einem zugfesten Material ausgeführt, um ein Ausdehnen lediglich in Richtung seiner Längsachse zu ermöglichen. Ein Ausdehnen in die beiden anderen Richtungen wird dagegen verhindert. Im nicht expandierten Zustand ist der Squib flach, seine Grundfläche ist aber nicht wesentlich vergrößert. Über die Hydraulikleitung 38a, die auf der Seite des Squibs 14a nahe seiner Bodenfläche angebracht ist, lässt sich Druckluft oder ein Hydraulikfluid zuführen. Bei der Expansion des Squibs wird das Ausüben einer Kraft F auf einen Zielgegenstand ermöglicht. Der Squib 14a ist über die Hydraulikleitung 38a mit der Pumpe 18 verbunden, wobei beim Zuführen von Hydrauiikfiüssigkeit in den Squib 14a eine Expansion des Squibs erfolgt. Hierdurch wird die steife Druckplatte 24 in Richtung der bfutführenden Kammer 14 gedrückt, so dass die blutführende Kammer 14b komprimiert wird. Da der Squib 14a eine Grundfläche aufweist, die geringer ist als die Fläche der Druckplatte 24, ist das Volumen der Hydraulikflüssigkeit 20, die für eine Expansion des Squibs 14a benötigt wird, kleiner als das Volumen des geförderten Blutes 12. Die Druckplatte 24 kann auch in das distale Ende des Squibs 14a integriert sein. In Fig. 5 ist auf der linken Seite ein nicht- expandierter Squib 14a dargestellt, während die rechte Seite einen expandierten Squib 14a zeigt.

Es ist bevorzugt, dass der Squib 14a als ein ungeteiltes Bauteil, das heißt einstückig ausgebildet ist, so dass keine Dichtheitsprobleme entstehen, Gegenüber einem Aktuator, der aus mehreren Segmenten aufgebaut ist, können ferner die Reibungsverluste an den Segmentkontakten, die eine Verringerung des mechanischen Wirkungsgrades der Pumpe verursachen, verringert werden. Vorzugsweise benötigt der Squib 14a keine Lager, Dichtungen, Züge oder ähnliches um einen sicheren und effizienten Betrieb zu ermöglichen. Bei der Verwendung eines Squibs in den Ausführungsformen der Erfindung, ist es möglich, die Druckplatte 24 wegzulassen, so dass die der blutführenden Kammer 14b zugewandte Seite oder Wand des Squibs 14a direkt auf die blutführende Kammer 14b drückt. Somit kann der Squib als Teil der blutführeπden Kammer 14b ausgebildet sein. Der Squib kann ferner so ausgeführt sein, dass seine Schnittfläche der Projektionsfläche der blutführenden Kammer oder der Membran entspricht. Dadurch ist die Kraft auf die blutfuhrende Kammer gleichmäßig verteilt und es kann eine geringe Bauhöhe der Vorrichtung realisiert werden. Auch hier ist es nicht notwendig, ein gesonderte Druckplatte vorzusehen. Vorzugsweise weist die gemeinsame Wand zwischen Squib und der blutfuhrenden Kammer oder der Membran eine Form oder Oberfläche auf, die den Blutfluss begünstigt.

Die Seitenwände 26, 28 des Squibs 14a verlaufen senkrecht zur Druckplatte 24 und sind steif ausgebildet, so dass eine Expansion des Squibs 14a nur in Richtung der blutfuhrenden Kammer 14b erfolgen kann. Die in Richtung der Druckplatte 24 weisende Seite 30 der Fiuidkammer 14a, die auch in Richtung der blutfuhrenden Kammer 14b weist, ist fiexibel und dehnbar ausgebildet.

In Fig. 3b ist eine komprimierte blutfuhrende Kammer 14b dargestellt.

In den Figuren 4a und 4b ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Herzunterstützungsvorrichtung dargestellt. Es ist lediglich ein Ventrikel 14 abgebildet, das steif ausgebildet ist. Durch eine elastische Membran 36, die vorzugsweise mit der Innenwand des Ventrikels 14 verklebt ist, ist die Fiuidkammer 14a von der blutfuhrenden Kammer 14b des steifen Ventrikels 14 getrennt. Das Volumen der blutfuhrenden Kammer 14b ist durch einen Unterdruck der Fiuidkammer 14a vergrößerbar, indem sich die elastische Membran elastisch verformt (siehe Fig. 4b). Zur Erzeugung eines Unterdrucks in der Fiuidkammer 14a wird über die Fiuidleitung 38a das Fluid aus dem steifen Ventrikel 14 herausgepumpt, so dass der Druck in der blutführenden Kammer 14b höher ist, als der Druck in der Fiuidkammer 14a. Gemäß Fig. 4b erfolgt in diesem Zustand ein Zufuhren von Blut über die Blutzuführleitung 15a in die blutfuhrende Kammer 14b. Nach seiner, durch den Unterdruck verursachten Vergrößerung wird das Volumen der blutführenden Kammer 14b wieder verringert. Dies erfolgt durch eine Eigenspannung der elastischen Membran 36, so dass das Blut über die Blutausiassleitung 15b aus der blutführenden Kammer 14b herausgedrückt wird.

Neben einer strömungsgunsttgen Form des steifen Ventrikels 14 ist es für die Vermeidung von Totzonen in der blutführenden Kammer 14b wichtig, eine geeignete Stelle zu finden, an der die elastische Membran 36 mit der Innenwand des Ventrikels 14 verbunden ist. Die umlaufende Verbindungslinie, an der die Membran 36 mit der Innenwand des Ventrikels 14 verbunden ist, ist. hierbei derart innerhalb des Ventrikels 14 angeordnet, dass keine Totzonen in der blutführenden Kammer 14b entstehen. So kann beispielsweise die elastische Membran 36 an der engsten Steile des Ventrikels 14 mit der Innenwand verbunden sein. Vorzugsweise ist die Verbindungsstelle derart gewählt, dass die elastische Membran 36 im gefüllten Zustand der blutführenden Kammer 14b tangential zur Außenwand der Bluteinlassleitung 15a verläuft. Das selbe gilt für die Biutauslassleitung 15b, Da das steife Ventrikel 14 unterhalb der Einlass- und Auslassleitung 15a, 15b eine Verengung aufweist, ist es besonders bevorzugt, dass die Membran 36 mit dem Ventrikel 14 am Scheitelpunkt dieser Verengung, das heißt an der engsten Stelle des Ventrikels 14 verbunden ist, so dass oberhalb oder unterhalb dieser Verbindungslinie keine Totzonen in der blutführenden Kammer entstehen können. Es ist bevorzugt, dass das Ventrikel 14 dadurch strömungsgünstig ausgebildet ist, dass es keine Hinterschneidungen aufweist und insbesondere eine runde gleichmäßige Form hat.

Claims

Patentansprüche

1. Herzunterstützungsvorrichtung zur pulsatilen Förderung von Blut (12), mit

einem ersten (14) und einem zweiten (16) Ventrikel und

einer Pumpe (18),

wobei beide Ventrikel (14, 16) jeweils eine Fluidkamrner (14a, 16a) und eine blutführende Kammer (14b, 16b) aufweisen und jede Fluidkammer (14a, 16a) durch die Pumpe (18) mit einem Fluid (20) derart befullbar oder entleerbar ist, dass eine Expansion oder Kontraktion der Fluidkammer (14a, 16a) erfolgt,

wobei bei der Expansion der Fluidkammer (14a) eines Ventrikels (14) eine Kompression der blutführenden Kammer (14b) des selben Ventrikels (14) erfolgt,

dadurch gekennzeichnet,

dass jeweils zwischen einer Fluidkammer (14a, 16a) und der jeweiligen biutführenden Kammer (14b, 16b) eine in Richtung der jeweiligen blutführenden Kammer (14b, 16b) verschiebbare vorzugsweise steife Druckplatte (24) angeordnet ist.

2. Herzunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidkammer (14a, 16a) als Balg, Squib oder Baiion ausgebildet ist.

3. Herzunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Druckplatte (24) bei einer Expansion der Fiuidkamrner (14a, 16a) eine Kompression der jeweiiigen blutführenden Kammer (14b, 16b) erfolgt,

4. Herzunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidkammer (14a, 16a) eine Grundfläche aufweist, die geringer ist, ais die Fläche der Druckplatte (24), so dass das Volumen des Fluids (20) bei einer Expansion der Fluidkammer (14a, 16a) kleiner ist als das Volumen des geförderten Blutes (12).

5. Herzunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidkammer (14a, 16a) steife Seitenwände (26, 28) aufweist, die senkrecht zur Druckplatte (24) veriaufen.

6. Herzunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die in Richtung der Druckplatte (24) weisenden Seite (30) der Fluidkammer (14a, 16a) flexibel und dehnbar ausgebildet ist.

7. Herzunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch steife Gehäusewände (32, 34), zwischen denen die Ventrikel (14, 16) angeordnet sind.

8. Herzunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite blutführende Kammer (14b, 16b) flexibel und insbesondere dehnbar ausgebildet sind,

9. Herzunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventrikel (14, 16) steif ausgebildet sind.

10. Herzuπterstützungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fiuidkammern (14a, 16a) durch eine elastische Membran (36) von der jeweiligen blutführenden Kammer (14b, 16b) eines steifen Ventrikels (14, 16) getrennt sind, so dass das Volumen der ersten und zweiten biutführenden Kammer (14b ,16b) insbesondere durch einen Unterdruck in der jeweiligen Fluϊdkammer (14a, 16a) durch ein elastisches Verformen der elastischen Membran (36) vergrößerbar ist.

11. Herzunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der ersten und zweiten blutführenden Kammer (14b, 16b) nach seiner durch den Unterdruck verursachten Vergrößerung durch eine Eigenspannung der elastischen Membran (36), insbesondere ohne die Verwendung eines Überdrucks in der jeweiligen Fluidkammer (14a, 16a) verringerbar ist.

12. Herzunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidkammer (14a) des ersten Ventrikels (14) und die FSutdkammer (16a) des zweiten Ventrikels (16) durch die Pumpe (18) wechselweise mit Ffuid (20) befüilbar und entieerbar sind,

.

13. Herzunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch einen Nachfύllport zum Nachfüllen von difundiertem Fluid (20), wobei der Port von außerhalb des Körpers eines Patienten über eine Spritze erreichbar ist,

14. Herzunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (13) doppellagig ausgebildet ist, wobei zwischen den beiden Lagen der Membran (13) ein fiüssigkeitsgefüllter Spait zur Minderung der Reibung zwischen den beiden Lagen ausgebildet ist.

15. Herzunterstutzuπgsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Membran (36) an einer Verengung des Ventrikels (14, 16), insbesondere an der engsten Steile des Ventrikels (14, 16) mit dessen Innenwand verbunden ist.

16. Herzunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Membran (36) derart ausgebildet ist, dass sie im gefüllten Zustand der blutfuhrenden Kammer (14b) im Wesentlichen vollständig an der Innenwand des Ventrikels (14) anliegt, so dass die blutführende Kammer (14b) in diesem Zustand die Form des steifen Ventrikels (14) annimmt