DE19702098A1

DE19702098A1 - Mobile Herz-Lungenmaschine

Info

Publication number: DE19702098A1
Application number: DE19702098A
Authority: DE
Inventors: Beate Meisner
Original assignee: HORUS MEDIZINISCHE ARTIKEL und
Current assignee: HORUS MEDIZINISCHE ARTIKEL und
Priority date: 1997-01-22
Filing date: 1997-01-22
Publication date: 1998-07-23
Anticipated expiration: 2017-01-23
Also published as: DE19702098B4

Description

Die Erfindung betrifft eine mobile Herz-Lungen-Ma schine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Dabei soll die Erfindung die Mobilität von Herz-Lun gen-Maschinen gewährleisten, die insbesondere bei akuter Herz-Kreislauf-Insuffizienz durch Schock, durch akutes Herzversagen (Myokardinfarkt, Herzklap penausrisse, Kammerseptumdefekt, Hyptertone Krise) akute Dilatationszwischenfälle, Erfrierungen, Ertrin ken im Eiswasser, Verkehrsunfälle mit Kreislaufver sagen, bei akuter, medikamentös nicht beeinflußbarer Herz-Kreislaufinsuffiziens im Stadium der Reanima tionspflichtigkeit - Schock etc., ausgedehnte Infek tionen, Sepsis, Vergiftungen mit Herz-Kreislauf-Ver sagen, großflächige Verbrennungen mit Schocklunge während des Transportes des betroffenen Patienten eingesetzt werden können.

Aus DE 42 38 884 A1 ist eine Vorrichtung mit einem Blut-Oxygenator, insbesondere für den Einsatz bei akuter Herz-Insuffizienz, bekannt. Dabei wird mit dem Oxygenator ein Schlauchsystem, das freie Schlauch enden zum Anschluß an einen Patienten aufweist, ver wendet. Zur Verringerung der Einsatz zeit sollen so wohl der Oxygenator als auch das Schlauchsystem mit einer Infusionslösung vorgefüllt sein. Außerdem sol len ein Pumpenanschluß und ein Gasanschluß am Oxyge nator vorgesehen sein.

Für einen mobilen Einsatz soll die Pumpe batteriebe trieben ausgeführt werden und ein zusätzlicher Sauer stoffgenerator und ein Wärmetauscher Verwendung fin den.

Bei dieser vorbekannten Lösung treten jedoch Nachtei le dadurch auf, daß ein hoher Energiebedarf vorhanden ist, der nur mit Batterien relativ hoher Kapazität gesichert werden kann. Entsprechende Akkumulatoren verfügen aber auch über eine sehr große Masse und ein entsprechend großes Volumen und schränken dadurch die gewünschte Mobilität ein. Mit solch großen und schwe ren Akkumatoren ausgestattete Vorrichtungen bereiten beispielsweise beim Transport über Treppen Probleme. Außerdem ist es bei dieser bekannten Lösung nachtei lig, daß ein Langzeiteinsatz nicht möglich ist und daß die Verwendung dieser vorbekannten Vorrichtung über einen längeren Zeitraum eine Patientengefährdung darstellen kann.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine mobile Herz- Lungen-Maschine vorzuschlagen, die einfach aufgebaut ist, die sowohl stationär als auch während eines Patiententransportes einsetzbar ist und die auch die Möglichkeit einer Langzeitanwendung bietet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausge staltungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich bei Verwendung der in den untergeordne ten Ansprüchen genannten Merkmale.

Bei der erfindungsgemäßen mobilen Herz-Lungen-Maschi ne wird ein Schlauchset verwendet, wie es aus der DE 42 38 884 A1 zumindest teilweise bekannt ist und bei dem eine Schlinge zur Zuführung zu einer Arterie und eine zweite Schlinge zur Abführung aus einer Vene vorhanden sind.

Das Blut wird über einen Plattenxygenator (künstliche Lunge), der vorteilhaft mit einem artiellen Filter und einem venösen Reservoir gekoppelt sein kann, über eine Pumpe geführt. Außerdem soll ein als Sauer stoffspender dienender Sauerstoffkonzentrator verwen det werden, der antriebsseitig mit der Pumpe verbun den ist. Die Verwendung von Plattenoxygenatoren bie tet eine höhere Gasaustauschkapazität und blasenfreie Füllung und ist gegenüber üblicherweise verwendeten Membran- oder Hohlfaseroxygenatoren günstiger.

Je nach spezifischem Einsatzort kann der gemeinsame Antrieb für Pumpe und Sauerstoffkonzentrator mit Elektroenergie über einen Anschluß an eine dezentrale Elektroenergieversorgung oder einen zweiten Anschluß für einen Elektroenergiespeicher gesichert sein, der ein aufladbarer Akkumulator oder eine andere Batterie sein kann.

Die antriebsseitige Kopplung von Pumpe und Sauer stoffkonzentrator führt dazu, daß die Größe der er forderlichen Elektroenergie verringert wird und dem zufolge die Kapazität des Elektroenergiespeichers kleiner gehalten werden kann, so daß die bereits ge nannten Nachteile zumindest verringert werden können.

Vorteilhaft soll eine Pumpe verwendet werden, deren Pumpleistung kontinuierlich regelbar ist und gewähr leistet, daß ein Volumenstrom von 10 l/min erreicht wird.

Ein günstiges Beispiel für eine solche Pumpe ist eine Rollenpumpe.

Die Pumpe kann mit einem Sauerstoffkonzentrator kom biniert eingesetzt werden, der die Möglichkeit bie tet, den Sauerstoffvolumenstrom und die Sauerstoff konzentration zu regeln. Ein solcher Sauerstoffkon zentrator sollte auf dem Filtrationsprinzip beruhen, und mindestens ein Stickstoffmoleküle bindender und Sauerstoffmoleküle durchlassender Prozeßfilter sollte vorhanden sein.

Vorteilhaft wird ein Sauerstoffkonzentrator mit zwei parallel vorhandenen Prozeßfiltern verwendet, die alternierend genutzt werden. So kann an einem Prozeß filter die Trennung dieser beiden Elemente durchge führt werden, während gleichzeitig der zweite Prozeß filter mit einem Teil des erzeugten Sauerstoffes ge spült wird.

Mit einem solchen Sauerstoffkonzentrator kann ein Gasgemisch hergestellt werden, das bei einem Volumen strom mit ca. 10 l/min zu 84 Masse-% aus Sauerstoff und 16 Masse-% aus normaler Umgebungsluft besteht. Bei kleineren Volumenströmen kann der Sauerstoffan teil erhöht werden.

Ein weiterer vorteilhafter Einfluß auf die erforder liche zuzuführende Elektroenergie für die Antriebe wird durch die Verwendung eines Schlauchmaterials erreicht, das flexibler als die anderen Teile des Schlauchsets (Schlingen) ist, die nicht durch die Pumpe und dabei insbesondere durch das Pumpengehäuse geführt werden.

Die daraus resultierende relativ große Verringerung der erforderlichen Kraft, die durch die Pumpe aufge bracht werden muß, wirkt sich in der gewünschten Form aus. Selbstverständlich können auch der gesamte An trieb der Pumpe und auch das Gehäuse entsprechend geringer dimensioniert werden, was ebenfalls zur Mas sereduzierung führt. Durch die Verwendung eines sol chen flexibleren Materials kann die erforderliche durch die Pumpe aufzubringende Anpreßkraft auf minde stens 20% gegenüber herkömmlichen Materialien redu ziert werden. Man kann diesen Teil, der aus dem fle xibleren Material gebildet wird, auch als Gefäßpro these bezeichnen. Ein hierfür geeignetes Material ist PTFE.

Zur Sicherung einer Langzeitanwendung kann parallel zur Pumpe ein künstliches Herzventrikel in den Blut kreislauf geschaltet sein und bei Bedarf durch Um schalten eines Zweiwegeventils das Blut über das künstliche Herzventrikel geführt werden und die Blut versorgung auf Pulsation umgeschaltet werden.

Ein zusätzlicher Anschluß, der mit einem Ventil ver schließbar ist oder geöffnet werden kann, dient als Anschluß für Kohlendioxid, das beispielsweise aus einer entsprechenden Druckflasche zuführbar ist. Da bei wird die CO₂-Zufuhr ebenfalls nur bei einer Lang zeitanwendung (über drei Stunden) erforderlich sein.

Die erfindungsgemäße Herz-Lungen-Maschine kann zu einer relativen Einheit zusammengefügt sein und auf einer mobilen Einheit befestigt werden.

Die mobile Einheit ist bevorzugt als Wagen ausgebil det, an dem mindestens zwei Räder vorhanden sind. Der Durchmesser der Räder sollte dabei mindestens 500 mm, bevorzugt 1000 mm groß sein, um auch größere Uneben heiten und Treppen bewältigen zu können, ohne daß ein unvertretbarer Kraftaufwand erforderlich wird.

Die übrigen Teile des Schlauchsets und dabei insbe sondere die bereits genannten Schlingen können im Vorfeld eines jeden Einsatzes mit einer sterilen bzw. im Nachgang sterilisierbaren Flüssigkeit gefüllt und verschlossen sein, die bei Einführung in den Blut kreislauf für den jeweiligen Patienten unbedenklich ist. Eine solche Flüssigkeit ist z. B. eine Kochsalz lösung.

Der Sauerstoffkonzentrator, die Pumpe, der Oxygena tor, der artielle Filter und ein venöses Reservoir sind feste Einheiten.

Vorteilhaft können Teile des Schlauchsets oder das Gehäuse so ausgestaltet sein, daß eine formschlüssige Verbindung erreicht wird und während des Einsatzes und Transportes ein gewisses Maß an Halt gesichert ist. Hierfür können entsprechend ausgebildete Halte rungen oder Sicken verwendet werden.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausfüh rungsbeispielen näher beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 den schematischen Aufbau einer erfindungs gemäß ausgebildeten mobilen Herz-Lungen maschine,

Fig. 2 die Anordnung einer Herz-Lungen-Maschine auf einer mobilen Einheit und

Fig. 3 ein Blockschaltbild der Anordnung der ein zelnen Komponenten der mobilen Herz-Lungen maschine.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel einer erfin dungsgemäß ausgebildeten mobilen Herz-Lungen-Maschine sind die einzelnen Komponenten, die wiederverwendbar bzw. zum Teil austauschbar sind, fest in einem Gehäu se 10 aufgenommen bzw. an diesem befestigt angeord net. Die antriebsseitige Verbindung der Pumpe 8 mit dem Sauerstoffkonzentrator 1 ist dabei nicht erkenn bar.

Der hierfür verwendete Elektromotor hat eine maximale Leistungsaufnahme von ca. 500 W und treibt gemeinsam den mit einem Druckpendel arbeitenden Sauerstoffkon zentrator 1 und die Antriebswelle der Pumpe 8 an.

Die Pumpe 8 ist bei diesem Ausführungsbeispiel vor teilhaft als Rollenpumpe ausgebildet, durch deren Pumpengehause ein flexibler Schlauchbereich 16 ge führt ist, der bei Drehung der Rollen der Rollenpumpe 8 zusammengepreßt wird. Dadurch wird die im Schlauch enthaltene Flüssigkeit (physiologische Kochsalz lösung) oder Blut durch den arteriellen Filter 5 zur Schlinge 6 des Schlauchsets in eine Arterie des Pa tienten befördert. Die Schlinge 14 des Schlauchsets führt von einer Vene des Patienten das Blut über ein venöses Reservoir in den Oxygenator 9, in dem auch die Sauerstoffanreicherung des Blutes erfolgt. Der Sauerstoff bzw. ein mit Sauerstoff angereichertes Luftgemisch gelangt dabei aus dem Sauerstoffkonzen trator 1 über nicht dargestellte Leitungen zum Oxige nator.

Des weiteren sind Anschlüsse 2 für einen Elektroener gieanschluß an ein dezentrale Elektroenergieversor gung vorhanden, wie ein Stromnetz und ein Elektro energiespeicher 4, der in elektrisch leitender Ver bindung mit dem Elektromotor für den Antrieb des Sau erstoffkonzentrators 1 und der Pumpe 8 steht.

Für einen eventuell erforderlichen stationären Ein satz ist ein Anschluß 3 für die Zufuhr von Sauerstoff aus einem zentralen Versorgungsnetz, wie es in Klini ken üblich ist, vorhanden.

An der Stirnseite befinden sich Schalter oder Regler für die Einstellung der Förderleistung und/oder der Sauerstoffkonzentration. So ist 11 beispielsweise ein Regler für den Sauerstoffkonzentrator 1, mit dem die Sauerstoffmenge und/oder die Sauerstoffkonzentration eingestellt werden kann. Mit dem Regler 12 kann die Förderleistung der Pumpe 8 stufenlos beeinflußt wer den. Mit dem Schalter 13 kann das Gerät ein- und aus geschaltet werden.

In Fig. 1 sind jedoch die Anschlüsse und die Anord nung eines zur Pumpe parallel schaltbaren künstlichen Herzventrikels und ein zusätzlicher Kohlendioxid-An schluß nicht dargestellt. Für die Anordnung bestehen verschiedene Möglichkeiten, diese günstig in das Ge häuse zu integrieren bzw. an diesem zu befestigen.

In Fig. 1 sind aber die Halterungen 7 für eine gege benenfalls erforderliche Befestigung einer Kohlendi oxidflasche erkennbar.

In Fig. 2 ist die Anordnung einer erfindungsgemäßen mobilen Herz-Lungen-Maschine auf einer mobilen Ein heit 20 dargestellt, die als ein bewegbarer Wagen ausgebildet ist.

Der Wagen verfügt über mindestens zwei Räder 22, die aus Stabilitätsgründen mit einer Vollgummibereifung versehen sein können. Günstigerweise können die Räder 22 zumindest teilweise mit einem Spritzschutz über deckt sein, mit dem die empfindlichen Teile der Herz-Lungen-Maschine auch bei widrigen Witterungsbedingun gen geschützt werden.

Die auf dem Wagen - und dort auf einer Ablage 24 - befestigte mobile Herz-Lungen-Maschine 28 und ein das Ganze umgebender und in gewissem Maße auch schützen der Rahmen sind so dimensioniert, daß dieser mit ei ner Krankentrage über Sicherungshalterungen 27 ge meinsam verwendet werden kann.

Es besteht aber auch die Möglichkeit, Größe und Form der bestückten mobilen Einheit 20 so auszubilden, daß sie unterhalb herkömmlicher mobiler Krankentragen angeordnet und gemeinsam genutzt werden kann.

An mindestens einer Seite des Wagens 20 können aus klappbare Ständer 25 vorhanden sein, die in Richtung auf den Erdboden über die Ablage 24 hinausragen, auf der die mobile Herz-Lungen-Maschine 26 befestigt ist, und den sicheren Stand gewährleisten. Selbstverständ lich können solchen Ständer 25 auch an allen vier Ecken des Wagens 20 angeordnet sein.

In der Fig. 3 ist ein Blockschaltbild der Anordnung der einzelnen Komponenten der erfindungsgemäßen mobi len Herz-Lungenmaschine dargestellt.

Über die Schlinge 14 gelangt venöses Blut über das venöse Reservoir 15, den Plattenoxigenator 9, durch die Pumpe 8 gefördert, weiter über den arteriellen Filter 5 durch die Schlinge 6 des Schlauchsets zu einer Arterie des Patienten.

Der Sauerstoffkonzentrator 1 und die Pumpe 8 werden dabei, wie schematisch dargestellt, von einem gemein samen Motor 29 angetrieben, der vorteilhaft auch ein künstliches Herzventrikel 30 nach getrennter Zuschal tung antreiben kann. Dabei ist der flexiblere Teil des Schlauchsets 16 durch das Gehäuse der Pumpe 8 im Einflußbereich der nichtdargestellten Rollen geführt.

Der Sauerstoffkonzentrator 1 ist über die Leitung 31 mit dem Plattenoxigenator 9 verbunden, durch die Sau erstoff oder sauerstoffangereicherte Luft zuführbar ist.

Parallel zur Pumpe 8 kann an das Schlauchset in den Blutkreislauf das künstliche Herzventrikel 30 ange schlossen werden. Dabei kann dieser Teil des Kreises über nicht dargestellte Ventile gesperrt oder geöff net werden. Das künstliche Herzventrikel 30 wird an stelle der Pumpe 8 benutzt, wenn eine Langzeitanwen dung erforderlich wird. Dabei liegen die Anschlüsse des künstlichen Herzventrikels 30 zwischen Oxigenator 9 und arteriellem Filter 5.

Claims

1. Mobile Herz-Lungen-Maschine mit einem Schlauch set, bestehend aus
einer Schlinge zur Zuführung zu einer Arterie,
einer zweiten Schlinge zur Abführung aus einer Vene,
einem Oxigenator,
einer Blutpumpe und
einem Sauerstoffspender,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Sauerstoffkonzentrator (1) als Sauer stoffspender und die Pumpe (8) antriebsseitig miteinander verbunden sind und ein Anschluß (2) an eine dezentrale Elektroenergieversorgung und/oder ein zweiter Anschluß (4) für einen Elektroenergiespeicher vorhanden sind.

2. Mobile Herz-Lungen-Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (8) eine kontinuierlich regelbare Pumpleistung mit einem Volumenstrom bis zu 10 l/min aufweist.

3. Mobile Herz-Lungen-Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (8) eine Rollenpumpe ist.

4. Mobile Herz-Lungen-Maschine nach einem der An sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Sauerstoff konzentrator (1) der Sauerstoffvolumenstrom und die Sauerstoffkonzentration regelbar sind.

5. Mobile Herz-Lungen-Maschine nach einem der An sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffkon zentrator (1) auf dem Filtrationsprinzip beruht und mindestens ein Stickstoffmoleküle bindender und Sauerstoffmoleküle durchlassender Prozeßfil ter vorhanden ist.

6. Mobile Herz-Lungen-Maschine nach einem der An sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Pumpe (8) geführte Teil (16) des Schlauchsets aus ei nem flexibleren Material besteht als das für die Schlingen (6, 14) verwendete Material.

7. Mobile Herz-Lungen-Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das flexiblere Mate rial im Pumpenbereich PTFE ist.

8. Mobile Herz-Lungen-Maschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderliche Kraft zum Zusammendrücken des flexibleren Mate rials bei maximal 20% des übrigen Schlauchset materials liegt.

9. Mobile Herz-Lungen-Maschine nach einem der An sprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Pumpe (8) ein künstliches Herzventrikel (30) in den Blutkreislauf schaltbar ist.

10. Mobile Herz-Lungen-Maschine nach einem der An sprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher mit einem Ventil verschließbarer CO₂-Anschluß vor handen ist.

11. Mobile Herz-Lungen-Maschine nach einem der An sprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf einer mobi len Einheit (20) befestigt ist, deren mindestens zwei Räder (23) einen Mindestdurchmesser von 500 mm aufweisen.

12. Mobile Herz-Lungen-Maschine nach einem der An sprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente des Schlauchsets (14) oder ein Gehäuse (10) so ge staltet sind/ist, daß eine formschlüssige Ver bindung herstellbar ist.

13. Mobile Herz-Lungen-Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Halterungen oder Sicken ausgebildet sind.

14. Mobile Herz-Lungen-Maschine nach einem der An sprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Oxygenator (9) ein Plattenoxygenator ist.