DE3221725A1

DE3221725A1 - Blutpumpe

Info

Publication number: DE3221725A1
Application number: DE19823221725
Authority: DE
Inventors: Michael J. Decatur Ga. Kell
Original assignee: Cordis Dow Corp
Current assignee: Althin Medical Inc
Priority date: 1981-06-24
Filing date: 1982-06-09
Publication date: 1983-01-13
Anticipated expiration: 2002-06-10
Also published as: IT8248680A0; DE3221725C2; NL191927B; GB2101232A; JPH0255051B2; NL8202264A; JPS5849152A; CA1176933A; FR2508320B1; IT1157213B; NL191927C; US4411603A; GB2101232B; BE893639A; FR2508320A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Blutpumpe, welche sich der Hin- und Herbewegung einer Membran in eine Blutkammer hinein und aus ihr heraus bedient, um Blut durch einen außerkörperlichen Kreislauf hindurchzutreiben. Vor Bekanntwerden dieser Erfindung wurden hauptsächlich Rollenpumpen zur Unterstützung des Blutstromes in Blutreinigungsbehandlungen außerhalb des Körpers verwendet. Derartige Rollenpumpen enthalten im allgemeinen eine Länge eines in einem allgemein kreisförmigen Bogen angeordneten Blutröhrenmaterials und treiben das Blut in langsam wiederholten Impulsen vorwärts, während die Rolle bei ihrem Umlauf das Röhrenmaterial zusammendrückt. Derartige peristaltische Pumpen sind befriedigend, eignen sich jedoch nicht ohne weiteres für eine Anpassung an und Verwendung bei den verbesserten einstückigen künstlichen Integralhohlfasernieren der in dem US-Patent Nr. 4,231,871 gezeigten Art.

Bei Fachleuten, die mit dem gegenwärtigen klinischen Gebrauch künstlicher Nieren und Vorrichtungen zur Überwachung außerkörperlicher Blutzirkulation während der Blutreinigungsbehandlungen bei einer Hämodialyse oder dergleichen vertraut sind, besteht seit langem der Wunsch nach einer zuverlässigen Blutpumpe, die bei ausreichend niedrigen Kosten hergestellt werden kann, so daß diese Pumpe in eine künstliche Niere integriert und nach Gebrauch zusammen mit der Niere fortgeworfen werden könnte.

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Die Blutpumpe dieser Erfindung befriedigt diesen Bedarf und schafft eine Blutpumpe _r die insbesondere geeignet ist zum Einbau als ein integrales Element in eine künstliche Hohlfaserniere der in dem US-Patent 4,231,87.1 gezeigten Art. Die Pumpe gemäß der Erfindung ist eine kleine einzelne Blutkammer .von leichtem Gewicht, die ausgestattet ist mit einer flexiblen Membran und Einlaß- und Auslaßventilen mit geringem Widerstand, welche die Blutkammer abwechselnd entweder mit der Einlaß- oder mit der Auslaßblutleitung verbinden.

Im weiteren Sinne sind Membranpumpen in der Vergaser- und Brennstoffpumpentechnik alt. Flexible Membranen sind benutzt worden in Brennstoffpumpen mit zwei oder mehr Kammern zur Speisung von Vergasern mit Brennstoff, und gewisse Konstruktionen verwendeten Klappenventile einstückig mit einer flexiblen Membran zur Steuerung des Brennstoffflusses zu dem Vergaser. Diese Pumpenart verwendet die Wechsel im Kurbelgehäusedruck als Kraftquelle zur Betätigung der Membran und verläßt sich auf hohe Drehzahlen des Motors zwischen etwa 2000 und 9000 Umdrehungen je Minute, um die Membran bei derselben Geschwindigkeit zu betätigen. Vorrichtungen dieser Art werden in den US-Patenten 2,769/838, 3,045,605 und 3,250,224 gezeigt. Diese Konstruktionen sind Mehrkammereinrichturigen mit einer

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flexiblen Membran, die mit einstückig mit ihr ausgebildeten Klappenventilen mit weiten Schwenkbereichen von hohem Moment und hohem Widerstand ciusgestattet ist/ welche bei Förderung des Brennstoffs zum Vergaser bei hohen Drehzahlen schlagen. Derartige Vorrichtungen sind für eine Verwendung bei Blut ungeeignet, da Blut beim Pumpen durch eine derartige Vorrichtung durch Hämolyse zerstört würde.

Eine Einkammerbrennstoffpumpe, welche eine flexible Membran benutzt, die ihrerseits Klappenventile verwendet, die durch ein Fingerband gehalten werden, welches die Klappe daran

hindert, sich im wesentlichen oder frei aus der Ebene der Membran zu lösen, und das Strömungsmittel veranlaßt, durch einen kleinen ringförmigen Kanal hindurchzuströmen, ist in dem US-Patent 2,980,032 gezeigt. Diese Konstruktion ist ebenso ungeeignet zum Pumpen von Blut wegen der Hämolyse, die durch die scharfen Richtungswechsel und den gewundenen Durchflußweg entstehen würde, die bei einer solchen Verwendung gegeben wären. Dieser Durchflußart steht als Kontrast der glatte Durchfluß im wesentlichen in einer Richtung gegenüber, der durch die frei öffnenden, unbehinderten Klappenventile mit geringem Beharrungsvermögen in der Membran der Blutpumpe gemäß der Erfindung stattfindet.

Eine weitere Art einer Membranpumpe zur. Verwendung bei intravenöser Abgabe von Flüssigkeiten wird in den US-Patenten

3/976,402 und 4/165,208 gezeigt. Diese Pumpen verwenden eine flexible Membran als eine Keimsperrscheide für einen Kolben, der sich in einer Hin- und Herbewegung in eine ■ Flüssigkeitsvorratskammer hinein und aus ihr herausbewegt, um schwimmer- oder schwerkraftgesteuerte Ventile zu veranlassen, den Durchgang von Flüssigkeit aus der. Vorratskammer in eine mit ähnlichen Ventilen ausgestattete. Abgabekammer zu gestatten,

Die oben beschriebenen Vorrichtungen stellen den dem Anmelder bekannten nächstliegenden Stand der Technik dar. Dem Anmelder sind aus der Zeit vor dieser Erfindung keinerlei Blutpumpen bekannt, die eine einzige Kammer verwenden, ausgestattet mit einer flexiblen Membran mit einstückig mit ihr ausgebildeten frei öffnenden und schließenden Klappenventilen von geringem Beharrungsvermögen von der Art, wie sie in der Pumpe gemäß dieser Erfindung verwendet werden.

Die Blutpumpe gemäß der Erfindung ist eine kleine Vorrichtung mit einer einzelnen Blutkammer, ausgestattet mit einer flexiblen Membran/ die eine Seite der Blutkammer bildet und die oberen und unteren Gehäusekörper abdichtet zur Bildung einer flüssigkeitsdichten Blutkammer mit einstückig angeformten, voneinander auf Abstand gehaltenen Einlaß- und Auslaßblutleitungen. Teile der Membran isolieren die Leitungsabschnitte dichtend von den Seitenabschnitten einer

in der Mitte angeordneten/ von der Membran abgedeckten öffnung in dem unteren Gehäusekörper. Die Membran stellt auch einstückig angeformte Klappenventile bei, welche die oberen Endöffnungen in den Einlaß-· und Äuslaßleitungen überlagern/ und diese Klappenventile sind durch ein einzelnes dünnes Band, welches in einer Linie mit der Längsachse und in Flußrichtung des Blutes von der Einlaßleitung in die Blutkammer und von der Blutkammer in die Auslaßleitung angeordnet ist, an der Membran befestigt. Die Innenwände der Blutleitungen und die Innenwandflächen der Blutkammer sind glätte/ sanft gekrümmte Oberflächen/ die frei von jeglichen scharfen Kanten oder sich in die Bahn des Blutes durch die Pumpe hindurch hineinerstreckenden Vorsprüngen sind. Die Klappenventile mit geringem Beharrungsvermögen sind glatt abgerundeten Klappenanschlägen zugeordnet/ die so angeordnet sind, daß sie eine Übersteuerung des freien Endes der Klappe verhindern und ein schnelles/ leichtes, positives Schließen des Klappenabschnitts über den Leitungsöffnungen bei jedem Eindringen der Membran in den Hohlraum innerhalb der Blutkammer hinein und Zurückziehen der Membran aus diesem Hohlraum heraus sicherstellen.

Die Pumpe ist klein und bildet üblicherweise eine allgemein kreisförmige Blutkammer. von etwa 1 bis 2 Zoll Durchmesser und wird aus formfähigem/■ mit dem Blut ver-

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träglichem Kunststoff und flexiblen Membrankomponenten hergestellt, die nicht kostspielig sind und leicht zu der Pumpenanordnung gemäß der Erfindung verformt werden können. Im Betrieb wird die Membran vorzugsweise als ein integrierter Teil einer künstlichen Niere von der in dem US-Patent 4-,231/879 gezeigten Art durch eine positiv angetriebene, eine Hin- und Herbewegung ausführende Kolbeneinrichtung, die vorzugsweise fest an der Membran befestigt ist, bei einer langsamen Geschwindigkeit im Bereich von 50 bis 200 Hin- und Herbewegungen je Minute durchgebogen, um ein flach pulsierendes sinusförmiges Blutflußschema bei einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit von einer Arterie des Patienten zu einer künstlichen Niere und zurück zur. Vene des Patienten zu bilden. Die Pumpe treibt das Blut sanft vorwärts, ohne eine Hämolyse, Klumpenbildung oder eine Verschlechterung bis zu einem unbefriedigenden oder klinisch unannehmbaren Grad zu verursachen, und bietet im allgemeinen den Blutkomponenten wenigstens den gleichen Schutz wie die schon lange benutzten und klinisch annehmbaren peristaltisehen Pumpen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Pumpenanordnung gemäß der Erfindung,

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Fig. 2 eine Draufsicht von oben auf eine bevorzugte Ausführungsform der in Fig. 1 gezeigten Pumpe,

Fig. 3 einen Schnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 2 nach der Linie· 3-3 der Fig. 2 bei Darstellung der durch die zwischen ihnen eingeschobene Membran zu einem Einbau abgedichteten oberen und unteren Gehäusekörper,

Fig. 4 einen Schnitt durch den von der Membran abgedeckten mittleren Teil der Pumpe nach Fig. 2 nach der Linie 4-4 der Fig. 2,

Fig. 5 einen Schnitt durch die Auslaßleitung nach der Linie 5-5 der Fig. 2 bei Darstellung des Auslaßklappenventils in der geschlossenen Stellung gegen den unteren Verschlußabschnitt des oberen Gehäusekörpers,

Fig. 6 einen. Schnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 2 bei Darstellung des Einlaßklappenventils in geschlossener Stellung gegen den Verschlußabschnitt der Oberseite des unteren Gehäusekörpers,

Fig. 7 einen Schnitt durch die Einspritzstelle in der oberen Wand des oberen Gehäusekörpers der Fig.

nach der Linie 7-7 der Fig. 2,

Fig. 8 eine auseinandergezogene Darstellung der Anordnung nach Fig. 3 im Schnitt, in einer abgewandelten Form mit den bevorzugten geformten Komponenten und der vorgeformten Membran vor dem Einbau, bei Darstellung (von oben nach unten) der Einspritzstelle, des oberen Gehäuseteils, des Membranbefestigungsringes, der Membran mit einer bevorzugten Ausführungsform einstückig angeformter Einrichtungen zur festen Befestigung einer. Vorrichtung zur Hin- und Herbewegung der Membran, sowie des unteren Gehäusekörpers,

Fig. 9 eine Draufsicht von unten auf die Innenseiten des oberen Gehäusekörpers im Schnitt nach Fig. 8,

Fig. 10 eine Draufsicht von oben auf die Oberseiten des unteren Gehäusekörpers im Schnitt nach Fig. 8, bei Abwandlung zur leichten Befestigung an einer künstlichen Niere,

Fig. 11 eine Endansicht der zusammengebauten Pumpe nach Fig. 2 von unten bei Ausrichtung wie in der normalen Gebrauchsstellung mit der Einlaßblutleitung am Boden und der Auslaßblutleitung am Oberteil,

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Fig. 12 eine Draufsicht, von oben auf den Membranbefestigungsring der Fig. 8,

Fig. 13 eine Ansicht des Membranbefestigungsringes nach Fig. 8 von' unten,

Fig. 14 einen Schnitt durch den Ring der Fig. 12 nach der Linie 14-14 der Fig. 12,

Fig. 15 einen Schnitt durch den Ring der Fig. 12 nach der Linie 15-15 der Fig. 12,

Fig. 16 eine. Vergrößerung der Befestigungsnut in dem Ring der Fig. 12 nach der Linie 16-16 der Fig. 12, welche den Ring und den oberen Gehäuseteil beim Abdichten während des Zusammenbaus zu einem einzigen Element zusammenfügt,

Fig. 17 eine. Vergrößerung einer der Nuten in der Unterseite des Ringes der Fig. 13, welche mit . Vorsprüngen auf der Membran der Fig. 8 zusammenpaßt, um die oberen und unteren Gehäusekörper zu einer Einheit zu versiegeln und die Einlaß- und Auslaßleitungen von dem ausdehnbaren mittleren Abschnitt der Membran dichtend zu isolieren,

• ·

Fig. 18 eine Draufsicht von oben auf die Membrandichtung und den Klappenventilkörper nach Fig. 3,

Fig. 19 eine geschnittene. Vergrößerung eines Teils des oberen Gehäusekörpers in dem Bereich der Einlaßleitung an der linken Seite der Fig. 3 bei Darstellung des Klappenventils in der geöffneten Stellung gegen den Anschlag in punktierten Linien, der auf der unteren Wand des oberen Gehäusekörpers und in dem mittleren Bereich des Klappenventils gegenüber dem einzelnen Band angeordnet ist, welches die Klappe an der Membran befestigt,

Fig. 20 eine geschnittene Vergrößerung eines Teils des unteren Gehäusekörpers nach Fig. 5 bei Darstellung des Klappenventil in der geöffneten Stellung gegen den Anschlag in der Mitte der Auslaßleitung in punktierten Linien und bei Befestigung an der Membran durch ein einzelnes Band in einer Linie mit der Längsachse der Auslaßleitung.

Der allgemein mit 10 bezeichnete Einbau umfaßt nach der Darstellung in den Zeichnungen ein konkaves Oberteilgehäuse 12, ein allgemein mit 14 bezeichnetes unteres Gehäuse und eine flexible Membran sowie einen allgemein mit 16 bezeichneten Dichtungskörper, der zwischen den zueinander

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passenden Oberflächen der oberen und' unteren Gehäusekörper eingesetzt und zwischen ihnen befestigt ist, wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich. Der obere Gehäusekörper ist hergestellt aus zwei getrennten Forinteilen, wie in Fig. 8
gezeigt, und entsteht durch Versiegelung der allgemein
mit 18 bezeichneten Membranlagerung an dem oberen Gehäuse auf allen zueinander passenden Kantenflächen entlang zur
Bildung eines aus einem Stück bestehenden integralen
Oberteils, wie in Fig. 3 gezeigt. Das untere Gehäuse 14
enthält einen einzelnen Gußteil mit einer einstückig angeformten Bluteinlaßleitung 28 und einer Blutauslaßleitung 30, die auf gegenüberliegenden Seiten der Membrankolbenöffnung 32 angeordnet sind, einer Verabreichungsstelle 33 für
Heparininjektionen oder dergleichen, sowie einem Befestigungsflügel 35 oder einem Flansch zur Befestigung des Einbaus
an einer künstlichen Niere.

In zusammengebautem Zustand wird der Bluthohlraum 20 durch die Innenwand 17 des oberen Gehäuses 12, die Oberseiten
der Membranlagerung 18 und die freigelegte Oberseite 19
der Membran 16 begrenzt. Der Bluthohlraum 20 enthält einen in der Mitte angeordneten halbkugelförmigen Abschnitt 22,
der auf einer Seite einen Einlaßabschnitt 24 und auf der
anderen Seite einen Auslaßabschnitt 26 aufweist, die
entsprechend im Bereich der Einlaßleitung 28 und der Auslaßleitung· 30 liegen.

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Die Membran 16 ist auf zueinander passenden Oberseitenberührungsabschnitten des unteren Gehäuses 14 und den ünterseitenberührungsflächenabschnitten der Membranlagerung gelagert und zwischen ihnen befestigt. In zusammengebautem Zustand dient die Membran 16 der doppelten Funktion einer Membran und einer Dichtungsscheibe zum Isolieren der Einlaß- und Auslaßleitungen 28, 30 gegenüber dem Bluthohlraum 20 und gegenüber dem mittleren ausdehnbaren Abschnitt 19 der Membran 16, welcher die Tauchkolbenöffnung 32 in dem unteren Gehäuse 14 überlagert und von der in Fig. 4 in fest ausgezogenen Linien gezeigten Stellung in die in punktierten Linien gezeigte Stellung in den Bluthohlraum eindringt.

Wie am besten aus Fig. 8 ersichtlich, ist der untere Gehäuseteil 14 auf seiner Oberseite mit einer kreisförmigen Nut 34 mit V-Profil versehen, welche die Öffnung 36 an dem oberen Ende der Einlaßleitung 28 umgibt, und mit einer ähnlichen Nut 38 mit V-Profil, welche die Öffnung 40 an dem oberen Ende der Auslaßleitung 30 umgibt. Die Unterseite der Membranlagerung 18 zeigt in zusammengebautem Zustand als der einstückige Unterkantenabschnitt des oberen Gehäusekörpers 12 V-förmige Nuten 42, 46/ die in senkrechter Fluchtlage jeweils mit den Nuten 34/ 38 angeordnet sind. Die Nutenpaare 34/ 42 und 38/ 44 sind so bemessen, daß sie leicht größere V-förmige Vorsprünge 46/ 48 auf jeder

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Oberseite der Membran 16 aufnehmen' und einen dichten Paßsitz mit ihnen bilden. Wenn die Membran 16 gemäß der Darstellung in Fig. 3 zusammengebaut ist, dann ist somit eine feste Abdichtung gebildet _r welche den Bluthohlraum 20 gegenüber den Leitungen 28, 30 isoliert, abgesehen von der abwechselnden Betriebsverbindung als Folge des Betriebes der einstückig angeformten Klappenventile 37 und 37, was im Anschluß hieran ausführlicher erläutert wird.

Die Oberseite des unteren Gehäuseteils. 14 ist ebenso mit einer bogenförmigen Nut 50 versehen, die etwas größer im Durchmesser ist als die Öffnung 32. Die Nut 50 erfaßt beim Einbau entsprechend der Darstellung in Fig. 3 zusammen mit der gegenüberliegenden bogenförmigen Nut 52 in der Unterseite der Membranlagerung 18 dichtend den leicht größeren sphärischen. Vorsprung 54 auf der Membran 16 und lagert diesen. Die Seitenabschnitte des Vorsprunges 54 erstrecken sich von jeder Oberseite der Membran 16 nach außen und haben die Querschnittsform einer kegelstumpfförmigen Halbkugel.

Wie am besten aus den Fig. 4 und 8 ersichtlich, ist die Nut. 52 in der Membranlagerung 18 von der durch den nach innen verlaufenden Wandabschnitt 55 der Membranlagerung 18 begrenzten inneren Öffnung. 57 leicht nach außen auf Abstand

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gehalten. Die Öffnung 57 ist etwas größer im Durchmesser als die Öffnung 32 in dem unteren Gehäusekörper. 14, und die Wand 55 endet auf ihrer Unterseite in einem abrupt abgerundeten Eckenabschnitt 56/. vorzugsweise im Bereich von etwa 15 bis 35° der Tangente des Radius von einer senkrechten Ebene. Sowie der ausdehnbare Abschnitt 19 der Membran 16 in den Hohlraum 20 hinein vorsteht, erfaßt der Eckenabschnitt 56 lagernd die obere Berührungsfläche 19 und gestattet der Membran eine Ausdehnung in einem glatten Bogen in den Hohlraum 20 hinein, wie durch den in Fig.^:4 in punktierten Linien gezeigten Abschnitt angegeben.

Die Klappenventile. 37, 41 enthalten, wie am besten aus Fig. 18 ersichtlich, kreisförmige Klappenabschnitte 54 bzw. 56, die jeweils durch ein Band 58 bzw. 60 an der Membran 16 befestigt sind.

Die Bänder 58/ 60 sind dünn relativ zur Membrandicke und klein relativ zur Größe der Klappenabschnitte 54, 56 und befestigen diese an der Membran über eine stark flexible Schwenkverbindung mit geringem Widerstand gegenüber der Schwenkbewegung zum Öffnen und Schließen der Leitungsöffnungen 36 und 40. Somit öffnen und schließen sich die Klappenventile 37, 41 in Abhängigkeit von kleinen Kräften infolge des Blutstromes oder geringen Druckveränderungen im Augenblick des Richtungswechsels in der Hin- und Herbewegung

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der Membran 16. Jedes Band 58, 60 ist in einer Linie mit der Längsachse seiner zugeordneten Blutleitung 28,-30 auf der Mittellinie derselben angeordnet (Fig.· 3/ 5). Diese Anordnung des Bandes 60 gestattet dem Klappenabschnitt 56 des Klappenventils 41 eine freie. Verschwenkung und Bewegung aus seiner geschlossenen Stellung in Berührung mit der unteren ümfangsschließflache 62 des oberen Gehäuseteils 12, welche die Auslaßöffnung 40 der Auslaßlei'tung 30 umgibt (Fig. 5) in seine offene Stellung in Berührung mit dem Anschlag 66, wie in Fig. 20 gezeigt. In ähnlicher Weise gestattet die Anordnung des Bandes 58 in einer Linie dem Klappenabschnitt 54 eine freie Verschwenkung und Bewegung in demselben Augenblick von seiner geöffneten Stellung in Berührung mit dem Anschlag 68 (Fig. 19) in seine geschlossene Stellung in Berührung mit der oberen ümfangsschließfläche des unteren Gehäusekörpers 14 (Fig. 6).

Die Membran 16 sollte flexibel sein, beständig gegenüber Festsetzung nach Ausdehnung, sie sollte mit dem Blut verträglich sein und einen hohen Ermüdungswiderstand gegenüber wiederholter Durchbiegung haben. Silikongummi ist ein bevorzugtes Material für die Herstellung der Membran, jedoch sind auch andere, flexible polymere Materialien befriedigend, wie beispielsweise Ethylen-Propylen-Gummis. Die Flexibilität der Membran· schwankt mit der Dicke'.und dem Durchmesser der öffnung 32 und kann beispielsweise für Silikongummi eine Dicke von etwa 0,020 bis 0,080 Zoll haben

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bei einem Durchmesser der öffnung 32. von etwa 1 bis 2 Zoll. Eine typische Klappe 54, 56 kann einen Durchmesser von

■ 3/16 bis 5/16 Zoll haben, und das Band ist bei einer bevorzugten Membrandicke, von 0,040 Zoll vorzugsweise bis auf etwa 0,008 bis 0,015 ZoIl₇ vorzugsweise etwa 0,010 Zoll, ausgedünnt bei einer Bandlänge von etwa dem Drei- bis Sechsfachen seiner Dicke, vorzugsweise etwa 0,05 Zoll. Die Klappenventilanschläge 66, 68 verhindern eine übermäßige. Verschwenkung der Klappen' 41 und· 37 zur Erlangung ihrer Offenstellungen, wegen der relativ engen Anordnung, die nur einen geringen Abstand von der benachbarten Oberfläche der Klappen beläßt, wenn sie sich in ihrer geschlossenen Stellung befindet. Eine solche Anordnung gestattet nichtsdestoweniger einen freien unbehinderten Blutstrom durch die öffnungen 40, 36, stellt jedoch gleichzeitig einen leichten sicheren Verschluß mit nur. einem geringen Umkehrgrad der Blutdurchflußrichtung in Richtung auf das Klappenventil 37, 41 zu oder von ihm fort sicher. Die Anschläge 66, 68 sind mit glatten Oberflächen ausgebildet und bieten einen sanft gekrümmten Vorsprung von der Innenwand 17 und von der Innenfläche der Auslaßleitung 30 (Fig.· 3,. 5 und 6). Jeder Anschlag 66, 68 ist so angeordnet, daß bei Lage jedes der Klappenventile 41 und

• 37 in seiner Offenstellung die Anschläge die Klappenabschnitte. 56, 54 auf der diametralen Ebene entlang lagern, die in einer Linie mit den Bändern 60 bzw. 58 liegt und diese zweiteilt.

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Die Blutpumpe gemäß der Erfindung ist überraschend klein, von leichtem Gewicht und relativ einfach aus drei formgegossenen Kunststoffteilen und einer elastischen Membran herzustellen. Die Pumpengröße ist überraschend, wenn man in Betracht zieht, •daß sie bei Hämodialysebehandlungsdauern von 4 bis 6 Stunden je Behandlung Blut bei einer Geschwindigkeit von 150 bis 350 cm³/Min. pumpt und für mehr als eine Behandlung verwendet werden kann. Zur Verwendung bei der Herstellung der Pumpe ist eine Anzahl formfähiger thermoplastischer Materialien geeignet. Die wichtigsten Erfordernisse sind Verträglichkeit, mit dem Blut, Leichtigkeit beim Formen und Abdichten, sowie niedrige Kosten. Es ist wünschenswert, ein transparentes oder durchscheinendes Material zu verwenden, so daß der Blutstrom während des Gebrauchs leicht überwacht und beobachtet-Werden kann.

Polystyrol ist ein bevorzugtes Material. Es sind auch andere thermoplastische Polymere wie Acryle oder Styrolacrylnitrilpolymere befriedigend.

Die bevorzugten Ausführungsformen der aus Styrol formgegossenen einzelnen Elemente, die den einstückigen Einbau gemäß der Erfindung bilden, sind in Fig. 8 gezeigt. Während des Zusammenbaus werden, zunächst die Einspritzstellenkappe 70 und der Gummieinsatz 72 über der Einspritzstellenöffnung 74, die mit einer mittleren Nadelöffhung 76 von kleinerem

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Durchmesser versehen ist, in Stellung gebracht und vorzugsweise durch Ultraschallverschweißung der Kappe 70 mit dem oberen Gehäuseteil 12 zusammengefügt. Sodann wird der Membranlagerring 18 in Berührung mit dem Gehäuse 12 in Stellung ■gebracht und auf den zueinander passenden Oberflächen entlang ultraschallverschweißt zur Bildung des in Fig. 3 gezeigten einstückigen oberen Gehäuseteils. Sodann wird die Membran auf dem unteren Gehäuseteil 14 in Stellung gebracht und mit dem oberen Gehäuseinbau in Kontakt gedrückt und auf allen zueinander passenden Oberflächenkanten entlang durch Ultraschall versiegelt zur Bildung des Pumpeneinbaus 10.

Die in den Fig.- 3 und 4 gezeigte Membran 16 ist wünschenswerterweise aus einem besonders ausgewählten Gummi hergestellt, welches einen ausreichenden Widerstand gegenüber Dehnung oder bleibender Streckung hat, um sich aufgrund seiner inhärenten Elastizität wiederholt aus seiner in Fig. 4 in punktierten Linien gezeigten Stellung in die in fest ausgezogenen Linien gezeigte Stellung zurückzuziehen. Derartige Membranen können durch irgendeinen geeigneten Tauchkolben oder hin- und hergehenden Kolben in den Bluthohlraum 20 hinein vorgeschoben werden, vorzugsweise durch einen Kolben mit einem Durchmesser, der nur leicht geringer ist als die Öffnung 32. Bei Verwendung einer Membran mit einem nichtintegralen Kolben· 39 (Fig. 3) besteht das bevorzugte Verfahren der Sicherstellung einer sich gleichmäßig wiederholenden Rückkehr der Membran in die in Fig. 4 in ausgezogenen

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Linien gezeigte Stellung darin, die Membran vorzuspannen, indem der Kolben gegen die Membran gedrückt wird, um sie leicht in den Hohlraum 20 hinein auszudehnen. Während die Elastizität der Membran das "erforderliche Ausmaß der Vorspannung steuert, lassen sich die optimalen Bedingungen für jeden Einbau durch wenige einfache Versuche leicht feststellen. Es sind bereits Pumpenanordnungen unter Verwendung aus Silikongummi bestehender vorgepsnnter Membranen hergestellt worden, die .als Blutpumpen zur Verwendung in Hämodialysebehandlungen befriedigend arbeiten.

In Fig. 8 wird eine bevorzugte Ausführungsform der Membran gezeigt. Die dort gezeigte Membran ist in der Form abgewandelt, daß sie eine integrierte Befestigungseinrichtung 78 zur lösbaren Aufnahme eines Membrantauchkolhens 80 einschließt, um den hin- und hergehenden Tauchkolben fest an der Membran zu befestigen. Diese Konstruktion gestattet eine genaue Spiegelung der Hublänge und des resultierenden Grades des Eindringens der Membran in den Bluthohlraum 20 bei jeder Hin- und Herbewegung und stellt somit ein konstantes, gleichförmiges Heraustreiben identischer Blutvolumen bei jedem Takt sicher. Es werden somit lediglich durch Veränderung der Länge oder der Rate der Hin- und Herbewegung des Tauchkolbens genaue, stetige und gleichförmige Blutdurchflußraten erzielt.

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Diese bevorzugte positive Befestigung des Tauchkolbens hat den Vorteil der Erzueugung eines weiteren und gleichmäßigeren Bogens der Eixidringung in den Bluthohlrauiti 20, was bei einer geringeren Durchbiegungsstrecke an dem Mittelpunkt des Tauchkolbens nach innen das Blutverdrängungsvolumen erhöht und dadurch die Ermüdung oder örtlich begrenzte Streckung im Endbereich des Tauchkolbens herabsetzt.

Die in Fig. 8 gezeigte abgewandelte Membran ist ein einstückiger Gußteil aus Silikongummi. Der dehnbare Abschnitt 19 ist relativ zu dem die Klappe lagernden äußeren Teil von verstärkter Dicke und auf seiner Unterseite mit einer formgegossenen Verlängerung 78 versehen, die einen pfeilförmigen Hohlraum 82 einschließt/ der in der Lage ist, einen Tauchkolben von ähnlicher Gestalt lösbar aufzunehmen. Der Tauchkolben 80 ist gemäß der Darstellung in Fig. 8 mit einem pfeilförmigen Kopfabschnitt 81 und einem ringförmig geformten Ring 83 versehen, die durch Einsetzen des Kopfabschnittes 81 unter Druck in den Hohlraum 82 und Auseinanderspreizen der Flügelabschnitte 84, 86 an der Membran befestigt werden, wobei die vorwärts gekrümmten Kanten des Tauchkolbenkopfes 81 unter den nach innen verlaufenden Flanschabschnitt 88 des Hohlraumes 82 in einem Verriegelungseingriff zum Einschnappen gebracht werden. Es ist zu beachten, daß ggf. andere positive Befestigungseinrichtungen verwendet werden können, einschließlich solcher mit anderen

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Formen des Tauchkolbenkopfes und der Aufnahmeöffnungen für diesen, sowie andere elastische Materialien, da der verbesser te sichere Betrieb bei sowohl dem Eindring- als auch dem Zurückziehhub der Membran die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist.

Die Pumpe 10 ist von der Bodeneinlaßleitung 28 bis zur oberen Auslaßleitung 30 etwa 2 bis 3 Zoll lang. Die Einlaßleitung 28 ist an ihrem Mündungsabschnitt 29 erheblich weiter als an der oberen Endöffnung 36 in den Bluthohlraum 20 hinein und verjüngt sich allmählich nach innen und nach oben, wie in Fig. 2 und 3 gezeigt, um dadurch als ein Verbindungsmittel zur Befestigung der Blutzufuhreinrichtung oder ggf. einer integrierten Blutdruckmeßeinrichtung zu dienen. Die Auslaßleitung 30 verjüngt sich glatt von der Öffnung 40 zur Blutröhrenverbinderöffnung 31, und die Innenwände beider verjüngter Leitungen sind frei von scharfen Vorsprüngen in die Bahn des Blutstromes hinein, um Würbel oder Totpunkte zu verhindern, die eine Hämolyse oder Klumpenbildung des gepumpten Blutes verursachen könnten.

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Claims

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HAMBURO MÜNCHEN

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CORDIS DOW CORPORATION 3655 N.W. 87th Avenue Miami, Florida 33152 .USA

Dipl.-Phj'S. W. KCII MIT'/: ■ IJipI.-Inj.v- J'!. ΠΠΛΛΙ Neuer Wrill 41 · 2000 Hiiniburji 3ß Telefon + Toloeopicr (040) 3U(STSB Telex 0211760 input d

- Dipl.-Inj;. W. W15HNIJHT Moznriatraßo 23 . 8000 München S Telefon + Telecopier (089) S3 O2 3(5 Telex 05 216553 pamu d

nr.-Jng. W. DÖRING

K.-Wilhclm-RinK ^l · 4000 Düssoldcu-r

Telefon (0211) H7fäO27

ZUSTELLUN'GSANÖCHRIFT / PUBASB REPLY TO:

Hamburg, 8- Juni 1982

Blutpumpe

Ansprüche ;

Blutpumpe/ gekennzeichnet durch

(1) einen konkaven oberen Gehäusekörper mit Einrichtungen zur Befestigung eines Membrankörpers daran,

(2) einen unteren Gehäusekörper, der an den oberen Gehäusekörper passend angefügt werden kann und Einlaß- und Auslaßleitungen aufweist, die durch eine dazwischentretende Membranlageröffnung zur Befestigung eines Membrankörpers daran getrennt

———J sind,

(3) einen Membrankörper, der zwischen den oberen und unteren Gehäusekörpern passend eingesetzt ist, die öffnung und jede der Einlaß- und Auslaßleitungen

European Patent Attorneys Zugelassene Vertroter beim Europäischen Patentamt

Deutsche Bank AO Hamburg, Nr. 05/28 497 (BLZ 2OO70000) · Postscheck Hamburg 2842-206

Dresdner Bank AG Homburg, Nr. 833 8035 (BLZ 2OO 800 00)

_ 2 —

überlagert und eine Blutkammer zwischen der Innenwand des oberen Gehäusekörpers und der Oberseite der Membran bildet,

(4) Einlaß- und Auslaßleitungen in Verbindung mit der Blutkammer, die durch eine dazwischentretende Membranlageröffnung getrennt sind/

(5) wobei sich diese Blutkammer in flüssigkeitsdichter Beziehung zu der Membranlageröffnung befindet, wenn die oberen und unteren Gehäusekörper dichtend zusammengefügt sind, und

(6) Klappenventileinrichtungen, die einstückig mit der Membran ausgebildet sind, die oberen Endöffnungen in den Einlaß- und Auslaßleitungen überlagern und das Innere der Kammer von dem Inneren jeder der Leitungen trennen, wobei diese Ventileinrichtungen auf einer Wechselbasis in Abhängigkeit von dem Eindringen der Membran in die Blutkammer und dem Zurückziehen derselben aus der Blutkammer in Stellungen zur gegenseitigen Verbindung der Innenräume der Leitungen mit der Kammer beweglich sind und beim Eindringen der Membran in die Kammer das Auslaßventil geöffnet und das Einlaßventil geschlossen und beim Zurückziehen der Membran aus der Kammer das Einlaßventil geöffnet und das Auslaßventil geschlossen wird.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Innenwand des oberen Gehäusekörpers im Bereich der Öffnung eine Anschlageinrichtung in der Einlaßleitung
angeordnet und zur Begrenzung der Aufwärtsbewegung des Klappenventils in Überlagerung der· Öffnung in der
Einlaßleitung wirksam ist.
3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Anschlageinrichtung in der Auslaßleitung im Bereich der darin befindlichen Öffnung/ welche eine Begrenzung der Abwärtsbewegung des Klappenventils in Überlagerung der Öffnung in der Auslaßleitung bewirkt.
4. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Klappenventil einen allgemein kreisförmigen Verschlußteil aufweist, der jede der Öffnungen überlagert und
durch ein Band schwenkbar an der Membran befestigt ist, welches mit der Längsachse der Leitungen fluchtet und auf dej gegenüberliegenden Seite des Verschlusses angeordnet ist und sich beim Hindurchströmen von Blut durch die Öffnungen in Aufwärts- und Abwärtsrichtung bewegt.
5. Pumpe nach Anspruch 1_f dadurch gekennzeichnet, daß die Innenflächen der Leitungen glatt gekrümmt und frei

von scharfen. Vorsprüngen in die Bahn der in den Leitungen strömenden Flüssigkeit hinein sind.
6. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Bewegung der Membran in die Kammer
hinein und aus ihr heraus einstückig an der Membran in der Nähe ihres mittleren Abschnitts befestigt sind, welcher die dazwischentretende Öffnung in dem' unteren Gehäusekörper überlagert.
7. Pumpe nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß die Blutkammer mit einer Einspritzstelle versehen ist.
8. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blutauslaßleitung mit einer Einspritzstelle versehen ist.