DE2340755C3 - - Google Patents
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Description
Es ist bereits eine Blutpumpe bekannt, bestehend im wesentlichen aus einer Schlauch- bzw. Membranpumpe mit Ventilen und Antrieb durch eine pulsierende Flüssigkeit als Pumpmedium, das die flexible Pumpenmembran (bzw. den Schlauch) von der festen Pumpenwand trennt, ferner aus einem Vorhof auf der Eintrittsseite w und einem Rohrbogen auf der Austrittsseite (DT-OS 43 628). Die mit Blut in Berührung kommenden Teile dieser bekannten Pumpe sollen »blutverträglich« sein, wozu ein bestimmter Werkstoff, z. B. Kunststoff-Velour dienen soll. Diese Maßnahme ist jedoch nicht ausreichend, vielmehr ist dazu ein negatives elektrisches Potential von etwa 100 mV erforderlich. Diese Erkenntnis ist aus der DT-OS 21 43 628 nicht zu entnehmen. Sie ist jedoch aus der Literaturstelle »Trans. Amer. Soc. Artif. Int. Organs«, Vol. XIX, 1973, S. 195 bis 209, bekannt, ho Ferner besteht ein wesentlicher Nachteil der bekannten Pumpe in der Schädigung des Blutes durch physiologische Strömungsverhältnisse. Die dabei auftretende hohe Scherung, der Unterdruck und »Totwassergebiete« zerstören die roten Blutkörperchen (mechanische fts Hämolyse), und die im Blut vorhandenen Eiweiße werden denaturiert.A blood pump is already known, consisting essentially of a hose or diaphragm pump with valves and drive by a pulsating liquid as the pump medium, which separates the flexible pump diaphragm (or the hose) from the solid pump wall, and also of an atrium on the Entry side w and a pipe bend on the exit side (DT-OS 43 628). The parts of this known pump that come into contact with blood are said to be "compatible with blood," including a certain material, e.g. B. plastic velor is to serve. However, this measure is not sufficient, rather a negative electrical potential of around 100 mV is required. This finding cannot be inferred from DT-OS 21 43 628. However, it is from the literature »Trans. Amer. Soc. Artif. Int. Organs ”, Vol. XIX, 1973, pp. 195 to 209, known, ho Furthermore, there is a major disadvantage of the known pump in the damage to the blood by physiological flow conditions. The resulting high shear, the negative pressure and "dead water areas" destroy the red blood cells (mechanical fts hemolysis), and the proteins in the blood are denatured.
Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Blutpumpe zu schaffen, die einen Langzeiteinsatz (mehrere Tage bis einige Wochen) ermöglicht. Ein Bedarf an derartigen Pumpen für den Einsatz an Herz-Lungen-Maschinen und »künstlichen Nieren« ist aus der Literatur hinlänglich bekannt.The invention specified in claim 1 is based on the object of creating a blood pump which allows long-term use (several days to a few weeks). A need for such pumps for its use on heart-lung machines and "artificial kidneys" is well known from the literature.
Um dieses zu erreichen, ist bei der Blutpumpe nach der Erfindung vorgesehen, daß je eine Membran mit Ausnahme der Anschlußverschraubungen den im Grundriß etwa kreisförmigen Vorhof, in den tangential ein Eintrittsstutzen für das Blut mündet, und den Rohrbogen auskleidet, von deren Wänden die Membran ebenfalls durch eine Flüssigkeit von gleicher Zusammensetzung wie die Pumpflüssigkeit getrennt ist, die ein Antigerinnungsmittel enthält, für das die Membran durchlässig ist, daß der Vorhof und der Rohrbogen, der einen »Aortenbogen« darstellt, je mit einem Stutzen zum Anschließen eines Windkessels versehen sind, und daß die Pumpenteile, die mit Blut in Berührung kommen, aber nicht von der Membrane bedeckt sind, aus einem Werkstoff bestehen, der von sich aus ein negatives Dipolmoment aufweist.To achieve this, it is provided in the blood pump according to the invention that each have a membrane With the exception of the screw connections, the forecourt, which is roughly circular in plan, is tangential an inlet port for the blood opens, and lines the pipe bend, the walls of which are the membrane is also separated by a liquid of the same composition as the pump liquid which contains an anticoagulant, for which the membrane is permeable, that the atrium and the pipe bend, the represents an »aortic arch«, each provided with a connector for connecting an air chamber, and that the pump parts that come into contact with blood but are not covered by the membrane consist of a material that by itself has a negative dipole moment.
Cine Blutpumpe mit einem etwa kreisförmigen Gehäuseteil, in den tangential ein Eintrittsstutzen für das Blut mündet, ist bereits aus dem DT-Gbm 18 08 404 bekannt. Dieser Gehäuseteil dient hier jedoch nur der Halterung des Pumpenschlauchs in Kreisform, die der Bewegungsrichtung des zylindrischen Verdrängerkolber.s entspricht. Mit dem Vorhof der Blutpumpe nach der Erfindung hat dieses Gehäuse also nichts gemeinsam. Auch die Frage der Blutverträglichkeit der Pumpenteile ist in dieser Vorveröffentlichung nicht behandelt. Diese ist daher mit der Blutpumpe nach der Erfindung nicht vergleichbar.Cine blood pump with an approximately circular housing part into which an inlet port for the Blood flows is already known from DT-Gbm 18 08 404. This housing part is only used here Bracket for the pump hose in a circular shape that corresponds to the direction of movement of the cylindrical displacement piston is equivalent to. This housing has nothing in common with the atrium of the blood pump according to the invention. The question of the blood compatibility of the pump parts is also not dealt with in this prior publication. This is therefore not comparable with the blood pump according to the invention.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Schlauch der Pumpe eine in Förderrichtung zunehmende Wandstärke auf. Diese bewirkt ein in Richtung auf den Rohr- bzw. Aortenbogen abnehmendes Zusammendrücken des Schlauches und damit ein Fördern des Blutes in dieser Richtung.According to a further development of the invention, the hose of the pump has a hose that increases in the conveying direction Wall thickness. This causes the compression to decrease in the direction of the tubular or aortic arch of the tube and thus a conveyance of the blood in this direction.
Als Ventile dienen handelsübliche, künstliche Herzklappen, deren Werkstoff ebenfalls ein negatives Dipolmoment hat. Solche Werkstoffe sind z. B. alle Metalle, die in der elektrochemischen Spannungsreihe ein hohes negatives Potential gegen die Wasserstoffelektrode aufweisen, wie z. B. Titan. Aus diesem Werkstoff sind also außer den Herzklappen auch die Anschlußverschraubungen gefertigt.Commercially available artificial heart valves, whose material also has a negative dipole moment, serve as valves has. Such materials are z. B. all metals in the electrochemical series have a high negative potential against the hydrogen electrode, such as B. titanium. From this material In addition to the heart valves, the screw connections are also manufactured.
Als Antigerinnungsmittel ist Heparin vorgesehen.Heparin is intended as an anticoagulant.
Die Durchlässigkeit des Membran- bzw. Schlauchwerkstoffs für das Antigerinnungsmittel, hier also Heparin, bewirkt den Aufbau der sonst fehlenden negativen Oberflächenladung auf den Innenflächen der Pumpe, die mit Blut in Berührung kommen, mit Ausnahme der Teile, die Verschraubungen und Herzklappen, bzw. Ventile, die zu dem gleichen Zweck eben aus Titan gefertigt sind.The permeability of the membrane or hose material for the anti-coagulant, in this case heparin, causes the otherwise missing negative surface charge to build up on the inner surfaces of the pump, that come into contact with blood, with the exception of the parts, the screw connections and heart valves, resp. Valves that are made of titanium for the same purpose.
Die Membran ist aber nicht nur durchlässig für das Antigerinnungsmittel sondern auch hochflexibel. Damit ermöglicht sie, die unphysiologischen Strömungsverhältnisse in der Pumpe zu verbessern. Hierzu ist auf der Eintrittsseite vorgesehen, daß die Membran von den Stirnwänden des umgebenden Vorhofs (s. F i g. 2) größeren Abstand hat als von den übrigen Flächen. Unter dem Druck des einströmenden Blutes kann also die Membran gegen die Stirnwände nachgeben. Die verdrängte SchichtflUssigkeit wandert dabei in den angeschlossenen Windkessel, der sie bei Nachlassen des Druckes wieder abgibt.The membrane is not only permeable to the anticoagulant but is also highly flexible. In order to it enables the unphysiological flow conditions in the pump to be improved. For this purpose is on the Entrance side provided that the membrane from the end walls of the surrounding atrium (see Fig. 2) larger Distance than from the other surfaces. Under the pressure of the inflowing blood, the The membrane yields against the end walls. The displaced layer fluid migrates into the connected Air chamber that releases it again when the pressure drops.
Der tangential in den Vorhof einmündende Eintrittsstutzen bewirkt in Verbindung mit der Flexibilität der Membran und der etwa kreisförmigen Grundrißform des Vorhofs die Aufrechterha'tung eines stehenden Wirbels, so lange das Eintrittsventil geschlossen ist. Damit wird ein schädlicher Unterdruck bei geschlossenem Eintrittsventil vermieden.The inlet port, which opens tangentially into the atrium, in conjunction with the flexibility of the Membrane and the approximately circular plan shape of the atrium the maintenance of a standing Vortex as long as the inlet valve is closed. This creates a harmful negative pressure when the Inlet valve avoided.
Auf der Austrittsseite, d. h. im sogenannten Aortenbogeii, werden durch das Aufweiten der Membran in Richtung auf die Gehäusewand für den Patienten schädliche Druckspitzen abgebaut. Hierzu dient der hier ebenfalls angeschlossene Windkessel, in den die Schichtflüssigkeit ausweichen kann.On the exit side, i.e. H. in the so-called aortic arch, by expanding the membrane in the direction of the housing wall for the patient harmful pressure peaks reduced. The air tank, which is also connected here and into which the Layer liquid can evade.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Blutpumpe nach der Erfindung dargestellt. Es zeigtIn the drawing, an embodiment of a blood pump according to the invention is shown. It shows
F i g. 1 einen Mittelschnitt durch die Pumpe (in flacher Lage, z. B. auf einem Tisch),F i g. 1 a central section through the pump (in a flat position, e.g. on a table),
Fig. 2einen Schnitt nach Linie A-Bvon Fig. I. Fig. 2 is a section along line A-B of Fig. I.
Mit 1 ist eine Anschlußverschraubung bezeichnet, die aus Titan besteht. Diese verbindet einen Schlauch für die Blutzufuhr mit einem »Vorhof« 2, der im Grundriß bzw. in der dargestellten Ansicht (s. F i g. 1) annähernd Kreisform hat. In der Mitte trägt eine der Stirnflächen des Vorhofs 2 einen Stutzen 3 zum Anschließen eines Hilfsbehälters nach Art eines Windkessels. Dieser kann in beliebiger bekannter Weise ausgeführt sein und ist daher nicht dargestellt. Seine Funktion wird weiter unten erwähnt.1 with a screw connection is designated, which consists of titanium. This connects a hose for the blood supply with an "atrium" 2, which in the plan view or in the view shown (see Fig. 1) approximates Has circular shape. In the middle, one of the end faces of the atrium 2 has a connector 3 for connecting one Auxiliary container in the style of an air vessel. This can be carried out in any known manner and is therefore not shown. Its function is mentioned below.
Der Vorhof 2 ist mit einer für ein Antigerinnungsmittel durchlässigen und außerdem hochflexiblen Membran 4 ausgekleidet, die von der festen Gehäusewand des Vorhofs durch eine Flüssigkeitsschicht .5 getrennt ist. Die Schichtflüssigkeit enthält das Antigerinnungsmitte!, z. B. Heparin, das durch die Membran diffundieren kann und auf deren Innenseite eine negative Oberflächenladung aufbaut.The atrium 2 is with one for an anticoagulant permeable and also highly flexible membrane 4 lined by the solid housing wall of the atrium is separated by a layer of fluid .5. The layer liquid contains the anticoagulant! z. B. heparin, which can diffuse through the membrane and a negative surface charge on the inside builds up.
Nach F i g. 2 hat die Membran 4 gegenüber den Stirnwänden des Gehäuses einen größeren Abstand als an anderen Stellen. Sie kann dort also unter Druck auffedern und dabei das verdrängte Volumen an Schichtflüssigkeit in den schon genannten Hilfsbehälter abgeben. In Verbindung mit tangentialer Blutzufuhr durch die entsprechend angeordnete Leitung (Verschraubung 1) wird so während der kurzen Schließzeiten eines Eintrittsventils 6 ein stationärer Wirbel aufrechterhalten. Schädlicher Unterdruck, »Totwassergebiete« u.dgl.,According to FIG. 2, the membrane 4 is at a greater distance from the end walls of the housing than in other places. So it can spring up there under pressure and thereby the displaced volume of layer fluid in the already mentioned auxiliary container. In connection with tangential blood supply through the correspondingly arranged line (screw connection 1) is thus opened during the short closing times of an inlet valve 6 maintain a stationary vortex. Harmful negative pressure, "dead water areas" and the like.
*i können so nicht auftreten.* i cannot appear like this.
An den Vorhof 2 schließt sich das eigentliche Pumpengehäuse 7 an. Dieses trägt innen in bekannter Weise einen Pumpenschlauch 8 aus demselben Werkstoff wie die Membran. Der Schlauch weist in an sich be-The actual pump housing 7 adjoins the atrium 2. This carries inside in a known way a pump hose 8 made of the same material as the membrane. The hose has in itself
iη kannter Weise eine in Förderrichtung zunehmende Wandstärke auf. Die Pumpflüssigkeit enthält ebenfalls das Antigerinnungsmittel, d. h., ihre Qualität ist mit der der Schichtflüssigkeit des Vorhofs identisch. Damit ist auch für diesen Teil der Pumpe eine negative Oberflä-As is known, it increases in the conveying direction Wall thickness. The pump liquid also contains the anticoagulant, i. i.e., their quality is with that identical to the layer fluid of the atrium. This means that there is also a negative surface for this part of the pump.
is chenladung gesichert.The cargo is secured.
Der Antrieb für die Pumpflüssigkeit gehört nicht zur Erfindung und ist daher nicht dargestellt.The drive for the pumping liquid does not belong to the invention and is therefore not shown.
Das Blut gelangt nach Verlassen des Pumpschlauchs 8 über ein Austrittsventil 9 in einen »Aortenbogen« 10 und von dort über einen mit einer weiteren Anschlußverschraubung 1 angeschlossenen Schlauch entweder unmittelbar in den Kreislauf des Patienten zurück oder in den entsprechenden Apparat, wie »künstliche Niere« oder »Oxygenator.After leaving the pump tube 8, the blood passes through an outlet valve 9 into an "aortic arch" 10 and from there through a tube connected to a further screw connection 1 either directly back into the patient's circulation or into the corresponding apparatus, such as an "artificial kidney" or “Oxygenator.
-5 Der Aortenbogen 10 ist, wie der Vorhof, mit einer Membran 4' ausgekleidet, die ebenfalls von der Gehäusewand Abstand hat. Sie kann also bei plötzlich steigendem Innendruck elastisch ausweichen und dabei Schichtflüssigkeit an einen weiteren Hilfsbehälter ab--5 The aortic arch 10 is, like the atrium, with a Lined membrane 4 ', which is also spaced from the housing wall. So it can suddenly increase Elastically evade internal pressure and thereby divert layer liquid to another auxiliary container.
y geben, der, wie bei dem Vorhof, über einen Stutzen 3 angeschlossen ist. Für den Patienten nachteilige Druckspitzen werden so von diesem ferngehalten. y , which, as with the atrium, is connected via a connector 3. Pressure peaks that are detrimental to the patient are thus kept away from the patient.
Eine in der beschriebenen Weise aufgebaute Blutpumpe vermeidet die Nachteile der bekannten Bauar-A blood pump constructed in the manner described avoids the disadvantages of the known construction
« ten und kann insbesondere im Langzeitbetrieb, d. h. über mehrere Tage bis zu einigen Wochen, ohne Unterbrechung verwendet werden. Die Herstellungskosten der beiden Membranen einschließlich Pumpschlauch sind so gering, daß sie als »Einmalsysteme« einsetzbar sind, d. h., sie werden nach Benutzung nicht wieder verwendet. Damit werden sämtliche Sterilisationsprobleme umgangen.«And can especially in long-term operation, i. H. can be used for several days to a few weeks without interruption. The manufacturing cost of the two membranes including the pump hose are so small that they can be used as "single-use systems" are, d. that is, they are not used again after use. This eliminates all of the sterilization problems bypassed.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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