DE2237858A1 - Perfusionssicherheitsventil fuer ein system zum beladen des blutes mit sauerstoff - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Veickmann, 2237858

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN
SAHA POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

EICHARD ALLISON DEWALL, 247 Forthview Road, Dayton, Ohio,

V.St.A.

Perfusionssicherheitsventil für ein System zum Beladen
des Blutes mit Sauerstoff.

Die Erfindung betrifft Perfusionssicherheitsventile, die besondere Anwendung in Systemen zur Sauerstoffbeladung
von Blut finden.

Der Fortschritt der medizinischen Wissenschaft hat dazu
geführt, daß hochkomplizierte chirurgische Verfahren allgemein üblich wurden. Eine Art solcher Verfahren ist die Anwendung von Hera-Lungenmaschinen ο.dgl«, bei denen Blut aus dem venösen System eines Patienten entnommen, mit Sauerstoff angereichert und wieder in das arterielle System
des Patienten zurüekgeleitet wird. Üblicherweise werden
für diese Verfahren als Oxygenatoren bekannte Einrichtungen verwendet, die von geschultem Personal überwacht werden müssen, damit auf keinen lall Blut in dem Oxygenierungssystem verloren geht und dafür Luft in den Patienten gepumpt wird, was zur Luftembolie führen und häufig den
Tod des Patienten zur Folge haben kann. Als Sicherung gegen eine Unaufmerksamkeit der den Blutspiegel in dem Oxygenierungssystem überwachenden Person iet es erwünscht,
Mittel vorzusehen, um den Blutäsufluß automatisch zn eperren, falls Blut in einem vorgegebenen Maß aufgebraucht
ist, um damit zu verhindern, daS Luft in den Patienten

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gepumpt wird. Diese Mittel können etwa ein Ventil sein·

Aufgabe der Erfindung iat es, ein neues, verbessertes Perfusionssicherheitsventil für ein Blutoxygenierungssystein zu schaffen, das auf eine Verminderung des Blutes in einem Oxygenator ο.dgl. aneprioht und automatisch die Strömung von Fluid durch eine zum Patienten führende Leitung stoppt, um so zu verhindern, daß Luft in das arterielle System gepumpt wird mit allen zu erwartenden katastrophalen Folgen. Das Ventil soll preiswert in der Herstellung und in seiner Funktion zwangsläufig sein, ohne dazu eine Zusatzausrüstung zu der in dem Oxygenierungsaystem üblichen zu bedürfen. Nach Wunsch kann es nach einmaliger Benützung weggeworfen werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung in dem Ausführungsbeispiel eine Konstruktion mit einem länglichen, perforierten, starren Bohr vor. Über dem gesamten Innenumfang des Rohres 1st eine flexible blutverträgliche Membran vorgesehen; außerhalb des Rohres ist eine ähnliche Membran angeordnet. Die beiden Membranen sind zueinander und zum Rohr derart angeordnet, daß zwisohen den beiden Membranen ein geschlossener Raum gebildet ist, dessen Volumen mindestens ein wenig größer ist als das Volumen des Rohrinneren. Der geschlossene Raum ist mit einer biologisch unschädlichen Flüssigkeit, etwa einer Salzlösung, gefüllt·

Bei Verwendung in einem Oxygenierungssystem ist die typische Verdrängerpumpe für die Blutleitung stromabwärts vom Ventil und das Ventil 1st stromabwärts von einem Oxygenator ο.dgl. angebracht. Normalerweise ist der Druck des Blutes in dem Oxygenator ausreichend, um die inner· Membran in Anlage an der Innenwand des Rohres au halten, so daß Blut durchströmen kann. Wenn jedoch der Druck auf «inen bestimmten Wert abfällt, bewirkt das von der Pumpe abgezoge-

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ne geringe Vakuum,, daß der an die äußere Membran angelegte atmosphärische Druck die Flüssigkeit in dem geschlossenen Raum durch die Perforationen in dem Rohr zur Grenzfläche zwischen dem Innenraum des Rohres und der inneren Membran treibt und dadurch die innere Membran zwingt, zusammenzufallen, wodurch der Fluß des Fluids durch die leitung unterbrochen ist·

Die Konstruktion erfordert also keine arbeitenden Teile außer der Verdrängerpumpe in dem eigentlichen Oxygenierungssystem und falls diese versagt, besteht offensichtlich keine Gefahr einer luftembolie, weil damit die Pumptätigkeit überhaupt aufhört. Dies steht im Gegensatz zu einer Anordnung, bei der eine äußere Zusatzausrüstung verwendet wird, um die Ventilstellung zu steuern,» und wo diese Zusatzausrüstung ausfallen kann, während die Pumpe weiterarbeitet, wodurch das Ventil unwirksam würde»

Zur Erleichterung im Gebrauch sind an den beiden Enden des Rohres rohrförmig® Ansätze nach Art von. Widerhaken befestigt, die zur Verbindung mit einer typischen Kunststoff-Blutleitung dienen·

Weitere Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der beigefügten Zeichnungen hervor· Es zeigent

Fig.1 ein Strömungsschema eines typischen Oxygenierungssystems, für das das erfindungsgemäße Ventil ver- wendbar ist}

Fig·2 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Ventils, in der die Bestandteile in Öffnungsstellung des Ventile gezeigt sind ι

Fig·3 eine Schnittansicht des Ventils in Schließstellung; Fig·4 einen Querschnitt des Ventils in offenem Zustand;

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Pig.5 einen Querschnitt des Ventils in geschlossenem Zustand·

In Pig.1 ist schematisch ein Beispiel für ein System gezeigt, in dem ein erfindungsgemäßee Ventil verwendbar ist· Das System weist einen herkömmlichen Blutoxygenator 10 auf, der venöses Blut von einem Patienten 12 in Empfang nimmt· Strömungsabwärts von dem Oxygenator 10 und räumlich unter demselben ist ein Perfusionssicherheitsventil angeordnet, das insgesamt mit 14 bezeichnet 1st, auf das eine Blutsäule einwirkt. Stromabwärts von dem Ventil 14 ist eine Verdrängerpumpe 16 angeordnet, die mit Sauerstoff angereichertes Blut in das arterielle System des Patienten schickt. Wie später deutlich wird, ist die örtliche Anordnung des Ventile 14 zum Oxygenator 10 von gewisser Bedeutung, da ja das Ventil teilweise auf das Fehlen einer vorgegebenen Druckhöhe des ihn zugeführten Blutes anspricht· Dieser Faktor in Verbindung mit dem geringen Vakuum, das von der Verdrängerpumpe 16 erzeugt wird, veranlaßt das Ventil 14, zu schließen, wenn das Blut in dem Reservoir des Oxygenators 10 aufgebraucht wird·

In Fig·2 ist ein AusfUhrungsbeispiel eines Ventils 14 im Schnitt gezeigt. Das Ventil 14 stellt ein längliches, starres Rohr 18 dar, das aus einem Kunststoff auf Polykarbonat-, Methakrylsäureester-Basis ο«dgl. sein kann· Das Rohr 18 ist perforiert, wie bei 20 dargestellt· Nach Wunsch können auch noch weitere Perforationen 20 auf praktisch der ganzen länge des Rohres angebracht sein. An seinen Enden hat das Rohr an seiner Innenfläche jeweils eine Stufe 22·

In dem Rohr 18 liegt eine Membran 24 entlang dem Innenumfang des Rohres, die eine für Blut undurchlässige Wand darstellt· Die Membran 24 ist genügend flexibl, um in das

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Rohr hinein kollabieren zu können und dabei die Fluidströmung durch das Rohr au sperren. Sie ist aus irgendeinem blutverträglichen Material geformt, beispielsweise aus Silikongummi oder einem Polyvinylkunststoff«

Auf der Außenseite des Rohres 18 ist eine zweite periphere Membran 26 angebracht, die ebenfalls aus einem geeigneten flexiblen Material besteht. Die Membranen 24 und 26 begrenzen einen geschlossenen Raum 28, dessen Volumen mindestens etwas gröQer ist als das Innenvolumen des Rohres 18 zwischen den Enden der Membranen 24 und 26 (und in dem Beispiel der Fig.2 und 3 den Enden des Rohres 18). In dem geschlossenen Raum wird eine biologisch unschädliche Flüssigkeit, etwa eine Salzlösung, aufgenommen. Die äußere Membran 26 kann eventuell mit einem passenden verschließbaren Einlaß (nicht gezeigt) versehen sein, durch den eine Flüssigkeit in den geschlossenen Raum 28 eingefüllt werden kann·

Die Enden der Membran 26 sind auf geeignete Weise mit den Enden des Rohres 18 dichtend verbunden, um so den geschlossenen Raum 28 partiell zu begrenzen. Die Enden der Membran 24 sind in den Stufen 22 des Rohres 18 aufgenommen. Um eine dichtende Anlage der Membranenden zu erreichen, kann ein Klebstoff oder ein sonstiges geeignetes Mittel verwendet werden. Oder es können in einer alternativen Ausführungsform rohrförmige Ans'ätze 30 mit komplementären Stufen 32 in den Stufen 22 aufgenommen und befestigt werden, so daß die Enden der Membran 24 dazwischen diohtend eingeklemmt werden. Damit ist ein® doppelte Aufgab» er» füllt, nämlich einen dichtenden Kontakt zwischen der Membran 24 und dem Rohr 28 herzustellen und die Einschaltung des Rohre* in das blut führende !Leitungssystem ssu erleichtern. Die Ansätze 30 haben alt Widerhaken veraehene Enden 34j die in einem herkömmlichen Plaatiksohlauohj, wia er in

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der Blutleitung verwendet wird, verankert werden können.

Im Gebrauch wird eine Leitung vom Oxygenator 10 an dem einen der mit Widerhaken versehenen Ansätze 30 befestigt, während die Leitung zur Pumpe 16 mit dem anderen Ansatz 30 verbunden wird. Solange die Blutsäule in dem Oxygenatorreservoir eine bestimmte Höhe übersteigt, hält ihr Druck die Membran 24 in der in den Fig.2 und 4 gezeigten Lage, so daß Blut durch das Ventil 14 zur Pumpe 16 und dann zum Patienten 12 fließen kann. Sollte jedoch die Bluteäule in dem Reservoir unter die Sollhöhe sinken, bewirkt das leichte, von der Pumpe erzeugte Vakuum, daß der auf die äußere Membran 26 einwirkende atmosphärische Druck diese Membran zusammenfallen läßt, wodurch die Salzlösung in dem geschlossenen Raum 28 durch die Perforationen 20 getrieben wird und die innere Membran 24 in die abdichtende Anlage mit sich selbst vortreibt. Diese Sperrstellung der Membran 24 ist in den Fig.3 und 5 gezeigt; sie blockiert die Fluidströmung durch die Leitung, wobei wenigstens noch eine geringe Blutmenge darin verbleibt, um die Gefahr einer Luftembolie auszuschließen·

Gemäß einem AusfUhrungsbeispiel der Erfindung beträgt der Innendurchmesser des Rohres 18 etwa 9,5 mm (3/8 Zoll); die Länge der gegen sich selbst kollabierenden Fläche der inneren Membran 24 beträgt wenigstens das Zehnfache dieses Maßes, so daß die Abdichtfähigkeit beim Kollabieren erhöht wird. Bei einer beispielsweisen Konstruktion würde dies eine Länge von etwa 10 bia 15 om (4 - 6 Zoll) erfordern.

Wie aus vorstehender Beschreibung ersichtlich, benötigt das erfindungsgemäße Ventil keine Ausrüstung zum Betätigen außer der in dem Oxygenierungssystem ohnehin vorhandenen, so daß das System nicht durch ein Versagen einer Zusatz-

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ausrüstung ausfallen kann# Die Einfachheit der Konstruktion zusammen mit der zwangsläufigen funktion ergibt ein preiswertes und dabei doch voll zuverlässiges Bauteil, das nach einmaligem Gebrauch ausgetauscht werden kann»

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Claims (4)

1. Ansprüche

   ' 1. yPerfusionssicherheitsventil, gekennzeichnet durch ein längliches, ziemlich steifes perforiertes Rohr (18), das an beiden Enden mit Mitteln (34) zum Anschließen des Rohres an eine blutführende Leitung versehen ist, ferner durch eine innere Membran (24)» die aus einem mit Blut verträglichen flexiblen Material besteht und als periphere Wand auf dem Innenumfang des Rohres angeordnet ist, und durch eine äußere Membran (26), die als eine Wand außerhalb des Rohres angebracht ist und zusammen mit der inneren Membran einen geschlossenen Raum (28) begrenzt, in dem sich eine Flüssigkeit befindet, wobei eine solche Anordnung getroffen ist, daß, solange Blut durch das Rohr fließt, die innere Membran (24) im wesentlichen an der Innenfläche des Rohres anliegt, dagegen, sobald die Strömung des Blutes durch das Rohr aufhört, ein leichter Unterdruck in der Blutleitung die in dem geschlossenen Raum (28) vorhandene Flüssigkeit durch die Perforationen (20) des Rohres naoh innen zieht und die innere Membran (24) derart zusammenfallen läßt, daß sie die Blutleitung sperrt.
2. 2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß die Länge der inneren Membran (24) mindestens etwa das Zehnfache des Durchmessers des Rohres (18) beträgt.
3. 3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der von der inneren und äußeren Membran (24, 26) gebildete geschlossene Raum (28) ein Volumen hat, das mindestens etwas größer ist als das Volumen des Innenraums des Rohres (18) auf der Länge der inneren Membran.
4. 4. Ventil naoh einem der vorangehenden Ansprüche, da«

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   durch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit in dem geschlossenen Raum (28) eine biologisch unschädliche Flüssigkeit, "beispielsweise eine Salzlösung, ist.

   5· Ventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Enden des Eohres (18) mit Widerhaken versehene rohrförmige Ansätze (30) vorgesehen sind, die in einer blutführenden flexiblen Schlauchleitung dichtend aufgenommen werden·

   6· System zur Beladung des Blutes mit Sauerstoff unter Verwendung eines Ventils nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Blutoxygenator (10) vorgesehen ist, der Blut von einem Patienten aufnimmt und von dem eine Blutleitung zu einem der Anschlüsse (30, 34) des Ventils (14) führt, ferner eine Pumpe (16), die zwischen dem anderen Anschluß des Ventils und dem Patienten angeordnet ist und sauerstoffbeladenes Blut dem Patienten zuführt und die eine Verdrängerpumpe ist, die einen geringen Unterdruck strömungsauf wärts von ihr erzeugt, so daß beim Fehlen der Blutnaohlieferung vom Oxygenator das Ventil (14) veranlaßt wird, zu schließen und damit zu'verhindern, daß Luft in das arterielle System des Patienten gepumpt wird·

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   L e e r s e i t e