DE69605402T2

DE69605402T2 - Infusionssystem

Info

Publication number: DE69605402T2
Application number: DE69605402T
Authority: DE
Inventors: D. Donovan
Original assignee: Medtronic Inc
Current assignee: Medtronic Inc
Priority date: 1995-02-08
Filing date: 1996-02-08
Publication date: 2000-05-31
Anticipated expiration: 2016-02-09
Also published as: DE69605402D1; EP0808185B1; US5823986A; EP0808185A2; WO1996024397A2; AU4917596A; WO1996024397A3

Description

Infusionssystem

Die Erfindung betrifft eine Perfusionsvorrichtung (Herz- Lungen-Maschine), wie sie während Operationen am offenen Herzen, Lebertransplantationen, Reparaturen an der Aorta und anderen chirurgischen oder Notfallabläufen verwendet wird, die die Verwendung einer Vorrichtung außerhalb des Körpers benötigen. Genauer gesagt, betrifft die Erfindung eine halbautomatische Perfusionsmaschine.
Bei vielen chirurgischen Abläufen werden die Funktionen des Herzens und der Lunge außerhalb des Körpers durch spezialisierte Vorrichtungen wie Membran-Sauerstoffanreicherer, Herzunterstützungspumpen und Wärmeaustauscher ausgeführt. Diese Ausrüstungsanordnung wird von einem Perfusionisten betrieben, der die Entnahme und Rückführung des Patientenbluts während des Vorgangs überwacht.
Bekannte Vorrichtungen, die zum Regeln und Verarbeiten des einem Patienten entnommenen Bluts verwendet werden, zeigen eine Anzahl von Nachteilen. Historisch gesehen, wurde die Schwerkraft dazu verwendet, Blut aus einem Patienten in einen Aufbewahrungsbehälter abzuziehen, der ein Behälter entweder mit harter oder weicher Schale war. Abläufe mit Schwerkraft erfordern es, dass der Behälter unter dem Niveau des Patienten nahe dem Boden positioniert wird. Dies erfolgt zum Erleichtern des Absaugens von Blut vom Patienten zum Behälter. So kann ein Erhöhen des venösen Rückflusses (an Sauerstoff verarmtes Blut, das den Patienten verläßt) ein Anheben des Patienten und des Operationstischs erfordern, was zum Erfordernis einer Verlängerung des Perfusionskreises führt und zum Primärvolumen für die Leitungen beiträgt, die vom Operationstisch hinunter zum Behälter und zurück zum Patienten führen. Bei bekannten Systemen musste die Pumpe inkrementale Pumpenergie erzeugen, um den hydrostatischen Kopf von mindestens drei Fuß zu überwinden, zusätzlich zur Energie, die für den Rest des Widerstands des Kreises außerhalb des Körpers und den Patientendruck erforderlich war.
Ein zusätzlicher Nachteil der gerade erörterten bekannten Vorrichtungen besteht darin, dass das Ansaugvolumen für die Leitungen vom Tisch herunter zur Herz-Lungen-Maschine und zurück, zusammen mit den für die gesonderten Behälter, Pumpen und Verbindungsleitungsanordnung erforderlichen Volumina schließlich zu einem großen Volumen führen kann, das manchmal 2 bis 2 1/2 Liter ausmacht. Ein derartiges Volumen wirkt so, dass die Eigenblutzufuhr des Patienten verdünnt wird. Infolgedessen können Hämokonzentration für den Patienten und/oder eine wesentliche Menge an zusätzlichem Blut zum Unterstützen des Patienten erforderlich sein. Zusätzlich erhöht das gesamte zusätzliche Leitungsmaterial die Fremdoberfläche, mit der das Blut in Kontakt gelangt. Es wurde berichtet, dass derartiger Kontakt mit Fremdoberflächen Schäden am Komplement, der Koagulation und am Immunsystem des Patienten verursacht.
Während chirurgischer Abläufe geht als Ergebnis von Blutungsvorgängen in den Brustraum eine deutliche Menge an Patientenblut verloren. Die bekannten Perfusionsvorrichtungen verwendeten gesonderte Ansaugvorrichtungen zum Wiedergewinnen dieses Bluts aus dem Operationsfeld, d. h. Kardiotomieabsaugung. Durch Kardiotomieabsaugung wiedergewonnenes Blut wurde bei einigen bekannten Vorrichtungen in den Behälter eingespeist. Diese gesonderten Absaugvorrichtungen waren nicht dazu in der Lage, das vergossene Blut wiederzugewinnen und zu verarbeiten, ohne dass irreversible Schäden an geformten und ungeformten Blutelementen hervorgerufen wurden.
Nachdem dem Patienten Blut entnommen wurde, entweder durch die venöse Rückflussleitung, durch Kardiotomieabsaugung oder auf andere Weise, muss es in einen Sauerstoffanreicherer, einen Wärmeaustauscher und ein Filter geleitet werden, bevor es dem Patienten wieder zugeführt wird. Im von der Kardiotomieabsaugung und der venösen Rückflussleitung herrührenden Blut können Blasen und Rohluft eingeschlossen sein. Derartige Luft muss entfernt werden, bevor das Blut sicher wieder dem Patienten zugeführt werden kann. Ein spezielles Problem, das bei vergangenen Systemen angetroffen wird, die nicht abgedichtete Behälter verwendeten, oder anders gesagt, Behälter, die zum Atmosphärendruck hin offen sind, besteht darin, dass der Perfusionist einen minimalen Blutspiegel im Behälter gewährleisten muss, um zu verhindern, dass Rohluft in den arteriellen Kreis eintritt.
Bei den nicht abgedichteten bekannten Behältersystemen ist der Mechanismus zum Einbringen von Blut in den Behälter, d. h. entweder aus Kardiotomieabsaugung oder aus der mittels der Schwerkraft gespeisten venösen Rückflussleitung, vollständig getrennt vom Mechanismus, der Blut aus dem Behälter absaugt, d. h. der Pumpe. Daher war es die Aufgabe des Perfusionisten dadurch zu gewährleisten, dass der Zufluss dem Abfluss entspricht, dass der Blutspiegel im Behälter nicht vollständig fiel, was das Eindringen von Rohluft in die Pumpe ermöglicht hätte. Daher musste der Perfusionist den Pumpenausstoß dauernd erhöhen oder erniedrigen, oder er musste die Strömung vom Patienten dadurch erhöhen oder verringern, dass er Klemmen zur venösen Rückflussleitung öffnete oder schloss, um im Behälter einen minimalen Blutspiegel aufrechtzuerhalten. Wenn Rohluft aus einem leeren Behälter in die Pumpe eindrang, musste der Perfusionist die Pumpe anhalten und dann das System neu ansaugen lassen, um die Luft in den Behälter zurückzuführen, bevor er die Pumpe neu startete.
Bei bekannten Systemen musste der Perfusionist die Klemmen zum Steuern des Perfusionskreises von Hand zusammen mit einer Pumpensteuerung betreiben, die den Ausfluss aus dem Behälter durch die Pumpe steuerte. Da bekannte nicht abgedichtete Behälter dauernde Überwachung benötigten, entstand eine unerwünschte Situation, wenn der Perfusionist während des gesamten Ablaufs Probennahmen und andere Pflichten ausführen musste, was notwendigerweise die Aufmerksamkeit des Perfusionisten vom Perfusionskreis ablenkte.
EP-A-0583148 offenbart ein Perfusionssystem mit einem Saugstab zum Aufnehmen von Blut aus einem Patienten, einem Behälter zum Sammeln von empfangenem Blut, einer Antikoagulationspumpe und einer Leitung zum Einleiten von Antikoagulationsmittel in das Blut stromaufwärts bezüglich des Behälters, Sensoren zum Erfassen des Flüssigkeitsvolumens im Behälter und einer Steuerung zum Regeln des Einlasses von Antikoagulationsmittel entsprechend dem erfassten Volumen.
Die Aufgabe aller Perfusionsvorrichtungen besteht darin, sicherzustellen, dass das Zuführblut für den Patienten auf die am wenigsten traumatische und sicherste Weise entnommen, mit Sauerstoff angereichert, gekühlt und/oder erwärmt und in den Patienten zurückgepumpt wird. Daher ist es ersichtlich, dass Bedarf an einem Perfusionssystem besteht, das ein kleines Ansaugvolumen benötigt, wenig Fremdoberfläche verwendet, Pannenschutz dafür schafft, dass Luft in den Patienten rückgeführt wird, und das relativ wenig Aufmerksamkeit durch den Perfusionisten benötigt.
Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung ist ein Perfusionssystem geschaffen, das Folgendes umfasst: Einen abgegedichteten Behälter mit mindestens einer Anschlussstelle zum Anschluss einer Leitung zur Blutentnahme von einem Pa tienten; eine Pumpe mit dem Pumpeneinlass in kommunizierender Verbindung mit dem abgedichteten Behälter, wobei die Pumpe in der Lage ist, einen negativen Druck am Pumpeneinlass zu ziehen, so dass der negative Druck auf den Behälter übertragen wird und schließlich durch die Anschlussstelle auf die Leitung zur Blutentnahme von einem Patienten; gekennzeichnet durch eine Umgehungsleitung, die an einem Ende mit dem Pumpeneinlass verbunden ist und am anderen Ende mit der Leitung zur Blutentnahme von einem Patienten, so dass Blut um den Behälter geleitet werden kann; der abgedichtete Behälter eine Mischkammer zum Vermischen des Blutes, das durch die Anschlussstelle in den abgedichteten Behälter gelangt, mit dem im Behälter befindlichen Blut; und wobei das System ferner ein Einwegeventil zwischen der Leitung zur Blutentnahme vom Patienten und der Mischkammer umfasst.
Gemäß einer zweiten Erscheinungsform ist ein Perfusionssystem geschaffen, das Folgendes umfasst: Einen abgedichteten Behälter mit mindestens einer Anschlussstelle zum Anschluss einer Leitung zur Blutentnahme von einem Patienten; und eine Pumpe mit dem Pumpeneinlass in kommunizierender Verbindung mit dem abgedichteten Behälter, wobei die Pumpe in der Lage ist, einen negativen Druck am Pumpeneinlass zu ziehen, so dass der negative Druck auf den Behälter übertragen wird und schließlich durch die Anschlussstelle auf die Leitung zur Blutentnahme von einem Patienten; gekennzeichnet durch eine Umgehungsleitung, die an einem Ende mit dem Pumpeneinlass verbunden ist und am anderen Ende mit der Verbindung zur Blutentnahme von einem Patienten, so dass Blut um den Behälter geleitet werden kann; und der abgedichtete Behälter eine Mischkammer zum Vermischen des Blutes, das durch die Anschlussstelle in den abgedichteten Behälter gelangt, mit dem im Behälter befindlichen Blut; und wobei das System ferner umfasst: mindestens eine Klemme an einer Leitung des Perfusionssystems, wobei die Klemme zu öffnen und zu schließen ist, so dass bei geöffneter Klemme Flüssigkeit durch die Leitung fließen kann und bei geschlossener Klemme das Fließen der Flüssigkeit durch die Leitung verhindert wird; und eine Einrichtung zum Steuern der Klemme(n).
So ist durch die Erfindung eine Perfusionsvorrichtung geschaffen, die die Regelung des Blutflusses während Operations- oder Notabläufen verbessert, das Ansaugvolumen minimiert, den Fremdflächenkontakt minimiert, die Pumpdruckerfordernisse minimiert sowie sicher und einfach zu nutzen ist. Bei einer Ausführungsform beinhaltet die Erfindung einen abgedichteten Behälter, der es ermöglicht, Luft, die in der Blutzufuhr von einem Patienten eingeschlossen ist, aus dem Blut abzutrennen und anschließend zu verhindern, dass sie wieder in die venöse Rückflussleitung hochläuft oder aus dem Behälter selbst heraus in das Gefäßsystem eines Patienten fließt. Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Behälter mit einer Pumpe verbunden sein oder einstückig mit dieser ausgebildet sein. Diese Ausführungsformen sind nicht wechselweise ausschließend sondern können zusammen in eine einzelne Einheit eingebaut sein.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Behälter ein abgedichteter Hartschalenbehälter mit integrierter Blutpumpe, die vertikal unter dem Behälter montiert ist. Die Blutpumpe kann eine unter einer Vielzahl sein. Jedoch ist eine Zentrifugalpumpe bevorzugt.
Der in Zusammenhang mit der Erfindung verwendete Begriff "abgedichteter Behälter" bedeutet, dass er auf solche Weise luftdicht abgedichtet ist, dass jeder am Einlass der Pumpe erzeugte Unterdruck unmittelbar an den Behälter überführt werden kann, durch diesen verteilt werden kann und daher über beliebige mit dem Behälter verbundene Leitungen überführt werden kann. Der Perfusionist kann, aus später erör terten Gründen, dem Druck im Behälter dadurch über den von der Pumpe erzeugten Unterdruck erhöhen, dass er den Behälter zum Atmosphärendruck hin öffnet, oder er kann den Druck im Behälter unter den am Pumpeneinlass erzeugten Unterdruck senken, wenn er den Behälter zu einer Vakuumquelle hin öffnet. Wegen der abgedichteten Art des Behälters kann der Druck jederzeit durch den Perfusionisten eingestellt werden.
Der Behälter wird aus einer primären venösen Rückflussleitung gefüllt, die nicht mit Sauerstoff angereichertes Blut vom Patienten herleitet. Die venöse Rückflussleitung beim bevorzugten Ausführungsbeispiel tritt an der Oberseite des Behälters ein. Eine derartige Eintrittsleitung ist an ihrem distalen Ende mit einem Rückschlagventil verbunden, um einen Rückfluss venösen Bluts zu verhindern und um das Durchströmen von Luft vom Behälter zum Patienten durch die venöse Rückflussleitung auszuschließen, wenn der Behälter auf einen Druck über dem eigenen Venendruck des Patienten gebracht würde. In dieser ganzen Anmeldung bedeutet distal am entferntesten vom Bezugspunkt, und proximal bedeutet am nächsten beim Bezugspunkt.
Der Behälter verfügt an seinem Auslass über ein Schwimmkugelventil, das so konzipiert ist, dass die Kugel aufsitzt, wenn sich unzureichend Flüssigkeit im Behälter zum Aufrechterhalten des Auftriebs der Kugel befindet. Daher ist verhindert, dass Luft den Behälter verlässt und in die Pumpe eindringt, wo sie zum Patienten weitergeleitet werden könnte. Wie es für den Fachmann ersichtlich ist, reicht jedes beliebige Ventil aus, das offenbleibt, wenn im Behälter ausreichend Flüssigkeit vorhanden ist und schließt, wenn eine minimale Flüssigkeitsmenge im Behälter verblieben ist. Als weiterer Schutz gegen das Eintreten von Luft in den Blutstrom des Patienten kann, während des normalen Betriebs, beliebige Rohluft oder mitgenommene Luft, die in die Pumpe eindringen oder in ihr vorhanden sein kann, dadurch beseitigt werden, dass die Pumpe angehalten wird, damit die Luft in der Pumpe nach oben zum Behälter strömen kann.
Durch ihre Konstruktion erzeugen Pumpen am Auslass einen Überdruck sowie Unterdruck am Pumpeneinlass. Dieser Unterdruck wird durch die Flüssigkeit im Behälter und die Venenleitung an den Perfusionskreis übertragen. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel ist, während die Pumpe unmittelbar mit dem Behälter verbunden ist oder einstückig mit diesem vorliegt, der Unterdruck der Pumpe im abgedichteten Behälter vorhanden, und dieser Unterdruck wird dann dazu genutzt, die venöse Strömung ohne hydrostatische oder Siphoniererfordernisse zu erleichtern.
Das Blut kann durch eine oder mehrere in Blutgefäße oder Herzkammern des Patienten eingeführte Kanülen vom Patienten entnommen werden. Dieses Blut ist frei von Kleinteilchen von Knochen oder Gewebe, wie sie häufig z. B. im Brustraum eines Patienten während einer Operation vorhanden sind. Das Blut läuft wegen der kleinen Saugwirkung, die die Pumpe innerhalb des Behälters während ihres Pumpvorgangs erzeugt, von der Kanüle in die venöse Rückflussleitung zum abgedichteten Behälter. Wegen dieses Merkmals kann die Vorrichtung nahe beim Patienten auf dessen Niveau positioniert werden, wodurch die langen Leitungsnetzleitungen weggelassen werden können, die bei bekannten Vorrichtungen erforderlich sind. Das Weglassen der langen Leitungsnetzleitungen verringert die Fremdoberfläche, mit der das Blut notwendigerweise in Kontakt tritt, und es verringert das erforderliche Ansaugvolumen.
Der mittels der Pumpe erzeugte andauernde Unterdruck innerhalb des Behälters wird über eine Anschlussstelle ohne Filter, mit der die Leitungsanordnung der venösen Rückflussleitung verbunden ist, an dieselbe übertragen. Eine Anschluss stelle ohne Filter ist eine solche, an der die Verbindung die Flüssigkeit unmittelbar in die Mischkammer leitet, wo die Flüssigkeit mit dem Blut aus den verschiedenen Rückflussleitungen gemischt wird. Diese Anschlussstelle ist ohne Filter, da das Blut frei von Kleinteilchen ist. Der Unterdruck im Behälter bewirkt eine Bewegung von Blut von der Kanüle (hoher Druck) zum Behälter (niedriger Druck).
Andere Anschlussstellen sind vorzugsweise Verbindungen mit Filter, da an diesen Stellen eintretende Flüssigkeit aus Bereichen herrühren kann, in denen Kleinteilchen in das Blut einmischen können. Ein Beispiel für einen derartigen Bereich ist der Brustraum, wo Blut durch Knochenbruchstücke oder anderes Gewebe als Ergebnis des Öffnungsprozesses der Brust des Patienten für die Operation verunreinigt sein kann. Dieses Blut wird durch Filter- und Entschäummaterialien geführt, bevor es mit dem von der venösen Rückflussleitung herkommenden Blut gemischt wird. Derartige Anschlussstellen mit Filter können Blasen und Kleinteilchen im Blut entfernen. Demgemäß sind derartige Stellen besonders gut zur Verwendung bei Auffangstellen im linken Ventrikel oder zur Kardiotomieabsaugung sowie für andere Maßnahmen geeignet.
Herkömmlicherweise wurde für Kardiotomieabsaugung gesondert durch Rollkolbenpumpen gesorgt, die möglicherweise starkes Vakuum ziehen. Dies führt nicht nur zusätzliche Pumpen in das System ein, sondern es beinhaltet auch die Verwendung einer stärker Blut zerstörenden Rollkolbenpumpe. Das vorliegende System, das vorzugsweise eine Zentrifugalpumpe oder eine andere Pumpe mit weniger Unterdruck am Einlass als bei einer Rollkolbenpumpe erzeugt, sorgt für eine gleichmäßigere Saugwirkung, um bei Kardiotomieabsaugung verwendet zu werden. Dies ist wünschenswert, da der gleichmäßige Saugvorgang für geringere Geschwindigkeit und weniger Turbulenz des Bluts sorgt, als dies für eine relativ stärkere Saugwirkung gilt. Ein derartiges System verringert auch die Anzahl der Pumpen, die dazu erforderlich sind, die Umwälzung außerhalb des Körpers vorzunehmen, von zweien auf eine.
Durch Kardiotomieabsaugung aus dem Brustraum oder dem Herz des Patienten oder beiden entnommenes Blut tritt durch die Anschlussstellen, die solche mit oder ohne Filter, abhängig von der Sauberkeit des Bluts sein können, in den Behälter ein. Wenn das Blut gefiltert werden muss, durchläuft es ein Filter und einen Entschäumer, bevor es in den Hauptmischraum des Behälters eintritt. Im Hauptraum wird venöses Blut mit Kardiotomieblutquellen und anderen verschiedenen Blutquellen gemischt. Dann wird das Gemisch durch Entschäumer geführt, bevor es zum Auslass des Behälters läuft. Außerdem besteht, einfach dadurch, dass ein Behälter mit geringem Unterdruck vorliegt, die Tendenz, dass mitgenommene Luft und Rohluft aus dem Blut entfernt wird und nach oben in die oberen Teile des Behälters läuft.
Mit einem Stutzen am abgedichteten Behälter kann eine variable Druckquelle verbunden werden. Falls das Erfordernis auftritt, kann der Druck innerhalb des Behälters auf einen Wert unter demjenigen gebracht werden, der aus der Saugwirkung der Pumpe erzeugt wird. Dies kann dadurch erfolgen, dass der Behälter zu einer Vakuumquelle hin geöffnet wird. Als Ergebnis der Erhöhung des Unterdrucks im Behälter ist die Blutabsaugrate aus dem Patienten höher als die Rate, die sich nur aus dem von der Pumpe erzeugten Unterdruck ergibt. Als Ergebnis des größeren Unterdrucks steigt der Blutspiegel im Behälter an, was zu einer Nettoentnahme und Isolierung von Blut vom Patienten führt.
Wenn das entnommene Blutvolumen oder ein beliebiges Volumen einschließlich des dem Patienten entnommenen Bluts und zusätzlicher, dem Behälter zugeführter Flüssigkeiten an den Patienten zurückgeliefert werden muss, kann der Druck innerhalb des Behälters auf einen Wert über der Saugwirkung der Pumpe gebracht werden. Dies kann dadurch erfolgen, dass der Behälter zum Atmosphärendruck geöffnet wird. Wenn der relativ höhere Luftdruck im Behälter vorherrscht, wird relativ mehr Blut durch die Pumpe aus dem Behälter zum Patienten entnommen, als in den Behälter eingebracht wird. Dies bewirkt ein Fallen des Flüssigkeitsspiegels im Behälter.
Schließlich kann dem Patienten von äußeren Quellen durch Anschließen der Flüssigkeitsquelle an einen Anschluss mit oder ohne Filter am Behälter ein Zusatzvolumen von Blut oder von ausgeglichenen Elektrolytlösungen zugeführt werden. Dies bringt die hinzugefügte Flüssigkeit in Verbindung mit der durch die Pumpe im Behälter erzeugten Saugwirkung.
Während das Blut durch den Behälter läuft, wird jegliche Luft, die in der venösen Rückflussleitung von einem Kardiotomiesaugvorgang, einem Saugvorgang im linken Ventrikel, einer äußeren Flüssigkeitsquelle oder durch eine andere Maßnahme mitgenommen wird, in der relativ großen, d. h. relativ groß im Verhältnis zur Fläche der Leitungsanordnung, des Behälters aus dem Blut beseitigt.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung beinhaltet die Verwendung eines Hartschalenbehälters als nicht abgedichteter Behälter, beinhaltet jedoch immer noch das Schwimmkugelventil am Boden. Infolgedessen sitzt, wenn das Flüssigkeitsvolumen im Behälter abnimmt, das Kugelventil auf, und es tritt keine Luft aus dem Behälter in die Pumpe ein. Die Pumpe kann weiterhin pumpen, um dadurch ein mäßiges Vakuum gegen das Kugelventil zu ziehen, bis wieder Flüssigkeit den Behälter anfüllt. Zu diesem Zeitpunkt gibt ein kurzes Anhalten der Pumpe die Kugel frei, so dass sie durch die Auftriebskraft der Flüssigkeit aufschwimmt, und die Pumpe kann einfach neu gestartet werden, da sich keine Luft im System befindet. Bei bekannten Systemen musste der Perfusionist die Pumpe, die Leitungsanordnung und den Behälter vor dem Neustarten des Systems wieder auffüllen, um jegliche Luft zu beseitigen, die aus dem Behälter ausgetreten war, nachdem der Flüssigkeitsspiegel einmal gefallen war.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine elektronische Steuerkonsole dazu verwendet, elektrisch oder pneumatisch gesteuerte Klemmen zu betreiben, die im gesamten Perfusionssystem an kritischen Leitungen angebracht werden können, um das gesamte Perfusionssystem zu steuern. Zusätzlich zu den ferngesteuerten Klemmen nutzt die Steuerkonsole Sensoren wie für den Druck, die Temperatur, den Flüssigkeitsspiegel usw., um Information zur Anzeige für die Bedienperson an die Steuerkonsole zurückzuleiten. Wie es für den Fachmann ersichtlich ist, können dann einige Formen der Steuerung automatisch erfolgen.
Nun werden bevorzugte Ausführungsformen, nur beispielhaft, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm eines als Hintergrund beschriebenen Perfusionssystems.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des abgedichteten Behälters (wobei jedoch die Umgehungsleitung nicht dargestellt ist) und der angebrachten Pumpe beim vorliegenden Perfusionssystem;
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des Steuersystems bei der Erfindung (wobei die Umgehungsleitung nicht dargestellt ist); und
Fig. 4 ist eine Schnittansicht des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Fig. 2 unter Hinzufügung einer Umgehungsvorrichtung.
Die Erfindung betrifft ein Perfusionssystem, wie es beim Ausführen von Operationen oder solchen Abläufen verwendet wird, bei denen Blut einem Patienten entnommen und an diesen rückgeliefert wird. In der ganzen Beschreibung sind gleiche Elemente durch gleiche Bezugszahlen gekennzeichnet. Fig. 1 zeigt einen Perfusionskreis 10 mit einem abgedichteten Behälter 12, einer Pumpe 14, einem Sauerstoffanreicherer 16 und einem Wärmeaustauscher 18. Blut läuft von einer Kanüle 20 in einer Vene oder im Herzen eines Patienten zu einer Kanüle 22 in einer Arterie oder der Aorta, wobei es den Behälter 12, die Pumpe 14, den Sauerstoffanreicherer 16 und den Wärmeaustauscher durchläuft.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 werden nun der abgedichtete Behälter 12 und die Zentrifugalpumpe 14 angegeben.
Eine Kanüle 20 wird im Allgemeinen in eine Vene oder eine Herzkammer eingeführt, damit Blut durch die venöse Rückflussleitung 24 zum Perfusionsbehälter 12 fließt. Das Blut läuft von der venösen Rückflussleitung 24 durch ein Rückschlagventil 28 am Ende derselben in die Mischkammer 26. Das Rückschlagventil ist beim bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Entenschnabelventil, wie es von American Omni, Inc., Irvine, CA, hergestellt und vertrieben wird. Obwohl das Rückschlagventil 28 vorzugsweise ein Entenschnabelventil ist, kann jeder beliebige Typ eines Rückschlagventils verwendet werden. Ein Beispiel eines anderen derartigen Rückschlagventils ist ein federbelastetes Sitzventil, ohne dass eine Beschränkung hierauf besteht. Das Rückschlagventil 28 verhindert einen Rückfluss von Blut vom Behälter 12 zurück zum Patienten. Außerdem verhindert das Rückschlagventil 28, dass Luft innerhalb des Behälters 12 in der Rückwärtsrichtung zum Patienten strömt, falls der Druck innerhalb des Behälters 12 den Venendruck des Patienten überschreiten sollte. Luft, die aus der venösen Rückflussleitung 24 in die Mischkammer 26 eintreten kann, wird zur Oberseite des Behälters 12 abgeleitet. Die Ableitung von Luft im Behälter 12 wird durch den Druck unterhalb des Umgebungsdrucks im Behälter 12 im Vergleich zum Druck im Blut gefördert.
Blut läuft von der Mischkammer 26 durch einen Entschäumer 30 und ein Filtersieb 24 bevor es durch eine Gemischkammer 32 geleitet wird. Der Entschäumer 30 ist vorzugsweise ein Polyurethan mit offenzelligem Silikonantischaum, obwohl der Entschäumer 30 auch aus beliebigem biologisch verträglichem Material mit großer Oberfläche bestehen kann. Das Filtersieb 34 ist vorzugsweise ein strumpfförmiger Verschluss aus einem Nylontrikotmaterial.
Blut, aus dem in der Kammer 26 irgendwelche zuvor vorhandene Luft entfernt wurde, verlässt die Gemischkammer 32 und daher den Behälter 12 durch ein Schwimmkugelventil 36. Das Kugelventil 36 kann vom von Healthdyne Cardiovascular, Inc., Costa Mesa, CA hergestellten Typ sein. Das Blut verlässt das Kugelventil 36 durch eine Leitung 38 und läuft zur Zentrifugalpumpe 14. Im Kugelventil 36 erlaubt es eine Öffnung 40 dem Blut in der Gemischkammer 32 in das Kugelventil 36 zu laufen. Das Kugelventil 36 beinhaltet eine Kugel 42, die so konzipiert ist, dass sie in Blut oder Blutprodukten schwimmt oder aufschwimmt und auf einer Stelle 44 aufsitzt, wenn nur soviel Blut im Kugelventil 36 verbleibt, dass es nicht dazu ausreicht, die Kugel 42 am Schwimmen zu halten. Die Kugel 42 sitzt auf die Stelle 44 nur dann auf, nachdem praktisch alles Blut aus der Kammer 46 entnommen wurde. Die Stelle 44 ist vorzugsweise ein O-Ring, um für einen abgedichteten Sitz zu sorgen, auf dem die Kugel 42 ruhen kann. Wenn die Kugel 42 auf dem O-Ring 44 sitzt, kann keine Luft vom Behälter 12 durch die Leitung 38 in die Pumpe 14 strömen.
Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Pumpe 14 eine Zentrifugalpumpe, die glatte kegelförmige Laufräder verwendet. Eine derartige Pumpe wird als Biopumpe BP-80 von Medtronic Bio-Medicus, Inc., 9600 W. 76th Street, Eden Prairie, Minnesota hergestellt und vertrieben. Während für die Pumpe 14 eine Zentrifugalpumpe bevorzugt ist, kann bei der Erfindung jede Pumpe verwendet werden, die an ihrem Einlass einen Saugdruck erzeugt. Zu Beispielen für derartige Pumpen gehören, ohne dass eine Beschränkung besteht, Schlauch- oder "Rollkolben"pumpen. Mit der bevorzugten Zentrifugalpumpe 14 kann in sie gelangende Luft dadurch aus ihr beseitigt werden, dass sie angehalten wird, wodurch Luft von der Pumpe 14 durch die Leitung 38 in das Kugelventil 36 und den Behälter 12 hochsteigen kann, wo sie sich aus dem dort enthaltenen Blut abtrennt. Die die Pumpe 14 steuernde Steuerung ist nicht dargestellt. Eine derartige Steuerung, mit Zentrifugalpumpe, sorgt für die Antriebskraft und die Drehzahlsteuerung der Pumpe 14. Ferner betragen, um die Aufschwimmwirkungen des Schwimmkugelventils 36 zu fördern, die Außenabmessungen des Behälters 12 vorzugsweise ungefähr 10 cm (4 Zoll) im Durchmesser und 45 cm (18 Zoll) in der Höhe für einen bei einem Erwachsenen zu verwendenden Behälter 12. Wie es für den Fachmann erkennbar ist, sind diese Abmessungen angenäherte Abmessungen, und sie können nach Bedarf oder Wunsch variiert werden. Außerdem sind diese Abmessungen für einen Behälter 12 kleiner, der für einen Kinderpatienten zu verwenden ist.
Der Behälter 12 ist abgedichtet, und es müssen alle Stutzen zwangsverschlossen oder mit dem Patienten verbunden werden, um den gewünschten Druck innerhalb dieses Behälters 12 aufrechtzuerhalten. Der Druck in der Mischkammer 26 steht in völliger Verbindung mit der Gemischkammer 32. Daher ist der Druck an jeder Stelle innerhalb des Behälter 12 derselbe. Der Flüssigkeitsspiegel in der Gemischkammer 32 wird konstant, oder nahezu konstant, gehalten, solange der Behälter 12 verschlossen ist und der durch die Pumpe 14 erzeugte Druck unter dem Umgebungsdruck aufrechterhalten wird. Jedoch kann der Flüssigkeitsspiegel innerhalb des Behälters 12 unter Verwendung von Differenzdrücken zwischen dem Ort 46 und dem durch die Pumpe 14 erzeugten Saugdruck am Kugelventil 36 geändert werden. Die Druckdifferenzen können dazu verwendet werden, dadurch Volumen zur Kammer 32 hinzuzufügen, dass dem Patienten Volumen entnommen wird, oder sie können dazu verwendet werden, der Kammer 32 Volumen zu entnehmen, um dadurch Volumen an den Patienten zurückzuliefern.
Eine am Behälter 12 angebrachte Vakuumquelle 48 kann so gesteuert werden, dass der Druck in der Leitung 50 niedriger als im Behälter 12 ist. Der Behälterdruck kann an jeder beliebigen Stelle innerhalb der Mischkammer 26 oder der Gemischkammer 32 gemessen werden. Wenn ein größerer Unterdruck in der Leitung 50 über den Ort 46 an den Behälter 12 übertragen wird, wird Volumen aus dem Patienten zum Behälter 12 hinzugefügt.
Wenn Volumen im Behälter 12 an den Patienten zurückzuliefern ist, wird der Ort 46 über die Leitung 52 mit dem Atmosphärendruck verbunden. Dann ist der Druck im Behälter 12 größer als der Druck in der Pumpe 14. Dies sorgt dafür, dass Volumen den Behälter 12 durch den Sauerstoffanreicherer 16, den Wärmeaustauscher 18 und die Kanüle 22 verlässt.
Blut, das während einer Operation in den Operationsort im Patientenkörper ausgespült wird, wird über Kardiotomieabsaugung in den Behälter 12 zurückgebracht. Dies erfolgt durch Verbinden einer in einer Saugspitze 56 endenden Saugleitung 54 an den Ort 58. Die Saugspitze 56 am Ende der Saugleitung 54 wird unter dem Blutspiegel im Operationsfeld positioniert. Dadurch wird die Saugleitung 54 dem leichten Saugdruck im abgedichteten Behälter 12 ausgesetzt. Das Blut läuft durch die Saugspitze 56 und die Saugleitung 54 zum Ort 58 durch das Filter 60 und den Entschäumer. 62, und es tritt durch die Öffnung 64 in die Mischkammer 26 ein. Der Entschäumer 62 ist vorzugsweise ein offenzelliges Polyurethan- Antischäummaterial, jedoch kann es sich um einen beliebigen anderen Typ eines Entschäumers handeln, wie dies vom Fachmann leicht zu erkennen ist. Das Filter 60 ist vorzugsweise ein Filter mit 40 Mikrometern aus einem Filzvliesmaterial, jedoch kann es auch ein beliebiger anderer Typ eines Filters zum Entfernen von Kleinteilchen aus Blut sein, wie dies in der Technik gut bekannt ist. Die Stelle 58 ist eine Verbindungsstelle mit Filter, da dort eintretende Flüssigkeit vor dem Vermischen mit dem venösen Rückflussblut in der Kammer 26 gefiltert wird. In der Mischkammer 26 wird das Kardiotomieblut mit dem Blut und den Flüssigkeiten in der Kammer 26 vermischt bevor es durch den Entschäumer 30 in die Gemischkammer 32 läuft. Luft, die mit dem Kardiotomieblut durch die Leitung 54 oder durch die venöse Rückflussleitung 24 zurückgeführt werden kann, wird im Behälter 12 vom Blut dadurch abgetrennt, dass die Luft zur Oberseite des Behälters 12 entweichen kann.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Entschäumer-Schaummaterial in 30 und 62 mit einem Silikonantischaum wie Antifoam A(R), von Dow Corning, aufgesprüht, um die Entschäumungsfähigkeiten zu fördern. Außerdem werden vorzugsweise alle Oberflächen im Perfusionskreis 10, die mit Blut in Kontakt treten, mit einem kovalenten Heparinbindematerial beschichtet, wie CARMEDA(R) Bioactive Surface Material, das von Medtronic, Inc., Minneapolis, Minnesota verkauft wird. Das kovalente Heparinbindematerial erhöht die biologische Verträglichkeit jeder Oberfläche im Perfusionskreis 10, die mit Blut in Kontakt gelangen kann, um dadurch Klumpenbildung zu verringern.
Häufig kann während einer Operation verlorenes Blut nicht wiedergewonnen werden. Um den Blutverlust auszugleichen, wird ausgeglichene Elektrolytlösung oder eine Außenzufuhr von Blut verwendet. Wenn zusätzliche Flüssigkeiten benötigt werden, werden sie über Leitungsanordnungen hinzugefügt, die die Flüssigkeit zu einer Stelle 66 des Behälters 12 ohne Filter liefern, der in die Gemischkammer 32 entleert. Die hinzugefügte Flüssigkeit wird dann mit dem Patientenblut gemischt und dem Patienten zugeführt.
Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt die Zentrifugalpumpe 14 unter dem Behälter 12, so dass Blut von diesem der Zentrifugalpumpe 14 während einer Operation unter hydrostatischem Druck zugeführt wird, solange das Volumen in der Gemischkammer 32 ausreichend groß zum Aufschwimmen der Kugel 42 ist. Diese Zentrifugalpumpe 14 erzeugt an ihrem Auslass 68 einen Überdruck, während sie gleichzeitig in der Einlassleitung 38 einen Unterdruck erzeugt.
Die Pumpe 14 ist auch vorzugsweise einstückig mit dem Behälter 12 ausgebildet, so dass die Länge der Einlassleitung 38 minimiert ist. Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Pumpe 14 zwar am Behälter 12 befestigt, jedoch nicht einstückig mit diesem ausgebildet. Die Pumpe 14 kann auch beabstandet vom Behälter 12 positioniert sein, so dass die Einlassleitung 38 erhebliche Länge aufweisen kann. Der durch die Pumpe 14 erzeugte Unter- oder Saugdruck wird in gleicher Weise über den Behälter 12 verteilt, da dieser abgedichtet ist. Die Saugwirkung im Behälter 12 bewirkt, dass venöses Blut durch die venöse Rückflussleitung 24 strömt, ohne dass der Behälter 12 unter den Patienten abzusenken ist, um Siphonwirkung zu erzeugen. Da der Behälter 12 nun auf dem Niveau des Patienten positioniert werden kann, können zwischen der Kanüle 20 und dem Patienten und dem Behälter 12 kürzere Leitungen verwendet werden. Dies verringert sowohl das Ansaugvolumen, das dazu erforderlich ist, den Perfusionskreis 10 zu starten, und es verringert auch Fremdflächen, mit denen Blut im ganzen Kreis außerhalb des Körpers in Kontakt treten muss.
Mit der Mischkammer 26 können zusätzliche Stutzen ohne Filter, wie 70 und 72, unmittelbar in Verbindung stehen. Zusätzliche Stutzen mit Filter, wie 74, können ebenfalls vorhanden sein, wobei sie es ermöglichen, dass dem Behälter 12 zugesetzte Flüssigkeiten durch den Entschäumer 62 und dann durch das Filter 60 laufen, bevor sie in die Mischkammer 26 eintreten. Diese Stutzen 74 mit Filter können für zusätzliche Kardiotomieleitungen verwendet werden.
Ein ventrikulärer Sammelvorgang wird dadurch erzielt, dass eine ventrikuläre Sumpfleitung 75 mit einem Stutzen 76 verbunden wird, der an der Kanüle 20 eine leichte Saugwirkung erzeugt, die im linken Herzventrikel positioniert ist, um diesen leer zu halten. In dem Behälter 12 durch den Stutzen 76 eintretendes Blut umgeht den Filter 60 und den Entschäumer 62 und läuft unmittelbar durch die Öffnung 78 in die Gemischkammer 32. Dieses System bringt das Blut in die Gemischkammer 32 ohne Filter für Neueinleitung in den Kreis außerhalb des Körpers zurück.
Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, wird der Ausstoß der Pumpe 14 mittels eines Sauerstoffanreicherers 16 und eines Wärmeaustauschers 18 verarbeitet. Der Sauerstoffanreicherer 16 und der Wärmeaustauscher 18 können einstückig mit der Pumpe 14 und dem Behälter 12 vorhanden sein. Alternativ kann entweder der Sauerstoffanreicherer 16 oder der Wärmeaustauscher 18 einstückig mit der Pumpe 14 ausgebildet sein, mit oder ohne einstückigem Behälter 12. Bei einer anderen alternativen Ausführungsform kann der Sauerstoffanreicherer oder der Wärmeaustauscher 18 einstückig mit dem Behälter 12 ausgebildet sein, unabhängig davon, ob die Pumpe 14 einstückig mit dem Behälter 12 vorliegt.
Der erfindungsgemäße Perfusionskreis 10 kann auch für Vorgänge wie Thoraxaneurysmen und Lebertransplantationen verwendet werden. Diese Abläufe verwenden keinen Sauerstoffanreicherer 16, jedoch können sie aus der Verwendung des kombinierten Behälters 12 und der Pumpe 14 gemäß der Erfindung Nutzen ziehen. Da der Flüssigkeitsspiegel im Behälter 12 im Wesentlichen konstant ist, wenn er einmal aufgebaut ist, sorgt die Verwendung des kombinierten Behälters 12 und der Pumpe 14 gemäß der Erfindung für zusätzliche Sicherheit über die einfache Verwendung eines Pumpensystems zum Herausziehen von Blut aus dem Körper und zum Zurückführen desselben zum Patienten hinaus. Außerdem kann der erfindungsgemäße Perfusionskreis 10, da er schnell und leicht mit Ansaugvolumen versehen werden kann und innerhalb sehr kurzer Zeit bei einem Patienten angewandt werden kann, in eiligen oder Notsituationen im Katheterlabor, im Notfallraum, der ICU, der CCU oder im Operationsraum angewandt werden. Um den Perfusionskreis 10 zu starten, muss einfach etwas Ansaugflüssigkeit in den abgedichteten Behälter 12 geliefert werden, um in diesem den minimalen Flüssigkeitsspiegel einzustellen, der das Kugelventil 36 öffnet. Dann wird die Pumpe 14 eingeschaltet, und das System, einschließlich des Sauerstoffanreicherers 16, des Wärmeaustauschers 18 und des Rests des Perfusionskreises 10 stellt durch Bewegen der Flüssigkeit von der Pumpe 14 durch den Perfusionskreis 10 seine eigene Anfangsversorgung her.
Durch die Erfindung ist ein Perfusionskreis 10 geschaffen, der mit ungefähr der halben Ansaugvolumenmenge gestartet werden kann, wie sie derzeit für bekannte Systeme erforderlich ist. Außerdem ist, da der Perfusionskreis 10 dicht beim Patienten angebracht werden kann, um dadurch die erforderlichen Leitungslängen zu verringern, der Umfang von Fremdflächen, die während Perfusionsaktivitäten kontaktiert werden, wesentlich verringert. Das Verringern der vom Blut kontaktierten Fremdflächenlänge sorgt für weniger Bluttrauma und verringert die Klumpenbildung.
Schließlich bleibt der Flüssigkeitsspiegel innerhalb des Behälters 12 praktisch konstant, da die Auslassströmung und die Einlassströmung des Behälters 12 durch die abgedichtete Art desselben gleichgemacht werden können. Wegen der abgedichteten Art des Systems mit dem Behälter 12 und der Pumpe 14 ist der Flüssigkeitsspiegel im Behälter 12 praktisch konstant, und daher kann keine Rohluft in den Perfusionskreis 10 eintreten. Dies verringert die Belastung des Perfusionisten, dauernd zu versuchen, den Zulauf und den Ablauf zum bzw. aus dem Restbehälter 12 in Übereinstimmung zu bringen. Außerdem kann der Perfusionskreis 10 so eingestellt werden, dass er für eine konstantere Rate der Blutentnahme und der Blutrückführung zum Patienten sorgt, anstatt dass der Ausstoß der Pumpe 14 schwankt, um zu verhindern, dass Rohluft in den Perfusionskreis 10 eindringt. Eine derartige Schwankung des Flusses von der Pumpe 14 führt zu einer Variation der zum Patienten rückgeführten Blutmenge.
In Fig. 3 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Steuersystems des Perfusionskreises 10 dargestellt, das allgemein mit 80 markiert ist. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel des Steuersystems 80 beinhaltet pneumatisch oder elektrisch betriebene Klemmen. Die erste Klemme 82 ist an der venösen Rückflussleitung 24 positioniert. Die zweite Klemme 84 ist an einer Umgehungsleitung 86 positioniert, die unmit telbar vom Sauerstoffanreicherer 18 zum Behälter 12 zurückführt. Die dritte Klemme 88 ist an der Belüftungsleitung 52 zur Atmosphäre positioniert. Die vierte Klemme 90 ist an einer Leitung IV positioniert, die an der Stelle 66 ohne Filter eintritt, um entweder ausgeglichene Elektrolytlösung oder Blut von einer externen Quelle zu liefern. Die fünfte Klemme 92 ist an der Leitung 50 von der Vakuumquelle 58 her positioniert. Die sechste Klemme 94 ist am Auslass der Pumpe 14 zum Sauerstoffanreicherer 16 positioniert. Die siebte Klemme 96 ist an der zur Kardiotomieabsaugung verwendeten Leitung 54 positioniert. Obwohl spezielle Anordnungen der Klemmen 82, 84, 88, 90, 92, 94 und 96 dargestellt sind, ist zu beachten, dass andere Anordnungen dieser oder zusätzlicher Klemmen verwendet werden können, die sich immer noch im vorgesehenen Schutzumfang der offenbarten Erfindung befinden.
Druckwandler 98a-e werden dazu verwendet, den Druck der Vakuumquelle 48 und den Druck im Behälter 12, der Pumpe 14, dem Sauerstoffanreicherer 16 bzw. den Atmosphärendruck zu messen. Zusätzlich können auch Wandler 99a-d dazu verwendet werden, den Flüssigkeitsspiegel im Behälter 12 und die Strömungsrate zu überwachen und möglicherweise sogar Luft oder Blasen entweder am Einlass oder am Auslass des Perfusionskreises 10 zu erkennen.
Eine Konsole 100 ist so konzipiert, dass sie die verschiedenen durch die Wandler 98 aufgenommenen Daten anzeigt und Steuerknöpfe 102 für die verschiedenen Klemmen 82, 84, 88, 90, 92, 94 und 96 sowie einige standardisierte Steuerknöpfe bereitstellt. Z. B. kann ein Knopf 104 vorhanden sein, der dann, wenn er aktiviert wird, diejenigen Klemmen zu steuern, die Volumen für den Patienten hinzufügen, um diesem Volumen zurückzuführen. In diesem Fall öffnet ein Öffnen der Klemme 88 den Behälter 12 zur Atmosphäre, um dadurch den Druck im Behälter 12 zu erhöhen und mehr Flüssigkeit zur Pumpe 14 zu drücken.
Es könnte auch ein Knopf 106 zum Starten eines Ablaufs zum Hinzufügen von Volumen zum Behälter 12 vom Patienten vorhanden sein. Dies würde durch Öffnen der Klemme 92 zur Vakuumquelle 98 und durch Hinzufügen zusätzlichen Unterdrucks im Behälter 12 bewerkstelligt werden, um dadurch dem Patienten mehr Flüssigkeit zu entziehen.
Es könnte auch ein Knopf 108 zum Starten eines Ablaufs zum Hinzufügen von Ansaugvolumen zum Behälter 12 von einer externen Quelle vorhanden sein. Dies würde durch Betätigen der Klemme 90 zum Freigeben der Leitung IV bewerkstelligt werden, so dass Blut oder ausgeglichene Elektrolytlösungen oder andere Medikamente oder andere externe Flüssigkeiten dem im Behälter 12 enthaltenen Blut hinzugefügt werden könnten.
Ein anderer Knopf 110 kann dazu vorhanden sein, Kardiotomieabsaugung aus- und einzuschalten. Dies kann durch Betätigen des Knopfs 110 bewerkstelligt werden, was bewirken würde, dass die Klemme 96 öffnet, um dadurch an der Saugspitze 96 Saugwirkung zu erzielen.
Ein anderer Knopf 112 kann für Verstärkung der Kardiotomieabsaugung durch Öffnen der Kardiotomieabsaugklemme 96 zum bereits im Behälter 12 vorhandenen Unterdruck durch Betreiben der Pumpe 14 sorgen, wobei dann dieser Unterdruck durch Öffnen der Klemme 92 zur Vakuumquelle 48 verstärkt oder erhöht wird. Andere vorgegebene Knöpfe können zusätzlich zu anderen verschiedenen Anzeigestellen vorhanden sein. Das allgemeine Konzept besteht darin, Drücke und Flüssigkeitsspiegel zu überwachen und ferngesteuerte Klemmen bereitzustellen, die auf Steuersignale vom Steuersystem 80 hin geöffnet und geschlossen werden können, um für bestimmte ge wünschte Ergebnisse innerhalb des Perfusionskreises 10 zu sorgen. Das erfindungsgemäße Steuersystem 80 wäre auch bei bekannten Perfusionssystemen von Nutzen.
Wie es der Fachmann erkennt, sorgt die Verwendung eines Behälters 12, der nicht abgedichtet ist, aber immer noch an seinem Boden über ein Kugelventil 36 zwischen ihm und der Pumpe 14 verfügt, für Schutz dagegen, dass Rohluft in den Perfusionskreis eintritt. Bei einem derartigen System kann während des Betriebs wertvolle Zeit eingespart werden, wenn der Behälter 12 an Flüssigkeit entleert wird, wobei jedoch keine Luft aus dem Behälter 12 in den Perfusionskreis gelangen kann. Infolgedessen kann die Pumpe 14 neu gestartet werden, sobald sich der Behälter 12 wieder füllt oder wieder mit Flüssigkeit befüllt wird, anstatt dass Luft aus dem System auszutreiben ist und dann die Pumpe 14 neu zu starten ist.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung, das auf eine weitere Verringerung der Fremdoberfläche im Perfusionskreis 10, mit der das Blut in Kontakt treten muss, gerichtet ist, sorgt für eine Umgehung um den abgedichteten Behälter 12 herum. Gemäß Fig. 4 ist die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung dadurch modifiziert, dass eine Umgehungsleitung 114 hinzugefügt ist, die eine Einspeisung unmittelbar von der venösen Rückflussleitung 24 zu einem Pumpeneinlass 116 an der Pumpe 14 vornimmt. Die Umgehungsleitung 114 beinhaltet ein Umgehungsventil 118 an der venösen Rückflussleitung 24, oder nahe derselben, bevor diese an den Behälter 12 angeschlossen ist. Das Umgehungsventil 118 kann entweder von Hand oder automatisch betrieben werden. Wenn das Umgehungsventil 118 aktiviert ist, wird Blut in der venösen Rückflussleitung 24 durch die Umgehungsleitung 114 unmittelbar zur Pumpe 14 geleitet, ohne zunächst in den Behälter 12 einzutreten.
Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem das Umgehungsventil 118 automatisch gesteuert wird, kann ein Luft- oder Blasensensor 120 an der venösen Rückflussleitung 24 angebracht sein. Wenn der Luft- oder Blasensensor 120 anzeigt, dass im venösen Blut in der venösen Rückflussleitung 24 keine Luft enthalten ist, wird das Blut von der venösen Rückflussleitung 24 um den Behälter 12 herumgeleitet und unmittelbar zur Pumpe 14 geliefert. Wenn der Luft- oder Blasensensor 120 anzeigt, dass Luft oder Blasen im venösen Blut in der venösen Rückflussleitung 24 vorhanden sind, wird das Umgehungsventil 118 aktiviert, so dass das venöse Blut aus der venösen Rückflussleitung 24 in den abgedichteten Behälter 12 eintritt und durch den Entschäumer 30 und den Filter 34 läuft und den Absetzprozess im abgedichteten Behälter 12 durchläuft, wie oben beschrieben. Eine derartige Modifizierung würde gewährleisten, dass im Standardbetrieb, in dem keine Luft in der venösen Blutzufuhr in der venösen Rückflussleitung 24 enthalten ist, das Blut nur mit der Umgehungsleitung 114 und nicht mit allen verschiedenen Elementen des abgedichteten Behälter 12 in Kontakt gelangen muss. Bei einem derartigen Ausführungsbeispiel unterliegt die venöse Rückflussleitung 24, sei es bei Umgehung oder beim Lauf durch den abgedichteten Behälter 12, immer dem Saugdruck am Einlass der Pumpe 14, weswegen das Perfusionssystem 10 immer noch am Patienten oder nahe bei diesem positioniert werden kann. Daher erzielt auch das Ausführungsbeispiel mit Umgehung die Vorteile einer Verringerung des Ansaugvolumens und einer weiteren Verringerung des Fremdflächenkontakts.
Durch die beschriebene Erfindung ist ein sicheres, einfach benutzbares Perfusionssystem geschaffen, das einfacher mit Ansaugvolumen versorgt werden kann und zu weniger Trauma von Blutprodukten als bisher bekannte Perfusionssysteme führt. Obwohl die Erfindung in Zusammenhang mit mehreren speziellen Ausführungsbeispielen derselben beschrieben wurde, ist es zu beachten, dass die offenbarten speziellen Ausführungsbeispiele zum Veranschaulichen der Erfindung dienen. Jedoch soll die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt sein. Es ist deutlich, dass sich für den Fachmann Änderungen und Verbesserungen an der offenbarten Erfindung ergeben, die sich immer noch im Schutzumfang der nachfolgenden Ansprüche befinden.

Claims

1. Perfusionssystem, umfassend

einen abgedichteten Behälter (12) mit mindestens einer Anschlußstelle zum Anschluß einer Leitung (24) zur Blutentnahme von einem Patient;

eine Pumpe (14) mit dem Pumpeneinlaß in kommunizierender Verbindung mit dem abgedichteten Behälter, wobei die Pumpe in der Lage ist, einen negativen Druck am Pumpeneinlaß zu ziehen, so daß der negative Druck auf den Behälter übertragen wird und schließlich durch die Anschlußstelle auf die Leitung zur Blutentnahme von einem Patienten;

gekennzeichnet durch

eine Umgehungsleitung (114), die an einem Ende mit dem Pumpeneinlaß verbunden ist und am anderen Ende mit der Leitung zur Blutentnahme von einem Patienten, so daß Blut um den Behälter (12) geleitet werden kann; und darüberhinaus

dadurch gekennzeichnet, daß

der abgedichtete Behälter (12) eine Mischkammer (26) zum Vermischen des Blutes, das durch die Anschlußstelle in den abgedichteten Behälter (12) gelangt, mit dem im Behälter (12) befindlichen Blut; und wobei das System ferner

ein Einwegeventil (28) zwischen der Leitung zur Blutentnahme vom Patient und der Mischkammer (26) umfaßt.

2. Perfusionssystem nach Anspruch 1, das ferner eine Kanüle (20) in kommunizierender Verbindung mit dem abgedichteten Behälter (12) umfaßt.

3. Perfusionssystem nach Anspruch 2, wobei die Kanüle (20) über die Leitung (24) zur Blutentnahme in kommunizierender Verbindung zum abgedichteten Behälter (12) steht.

4. Perfusionssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Einwegeventil (28) ein Entenschnabelventil ist.

5. Perfusionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Einwegeventil ein federbelastetes Sitzventil ist.

6. Perfusionssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der abgedichtete Behälter (12) ferner einen Entschäumer (30) enthält, der zwischen der Anschlußstelle und der Mischkammer plaziert ist.

7. Perfusionssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der abgedichtete Behälter ferner einen Filterschirm (34) enthält, der sich zwischen der Anschlußstelle und der Mischkammer befindet.

8. Perfusionssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Schwimmkugelventil (36), das in kommunizierender Verbindung zwischen dem abgedichteten Behälter und der Pumpe angeordnet ist.

9. Perfusionssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pumpe (14) eine Zentrifugalpumpe ist.

10. Perfusionssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, wobei die Pumpe (14) eine peristaltische Pumpe ist.

11. Perfusionssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Vakuumquelle (48), die mit dem abgedichteten Behälter verbunden ist.

12. Perfusionssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Saugleitung (54), die in kommunizierender Verbindung zum abgedichteten Behälter steht.

13. Perfusionssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pumpe (14) unterhalb des abgedichteten Behälters (12) angeordnet ist.

14. Perfusionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Pumpe (14) einstückig mit dem abgedichteten Behälter (12) gestaltet ist.

15. Perfusionssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Sauerstoffanreicherer (16), der in kommunizierender Verbindung zu der Pumpe steht.

16. Perfusionssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Wärmertauscher (18), der in kommunizierender Verbindung zu der Pumpe steht.

17. Perfusionssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich das Einwegeventil (28) nur öffnen kann, wenn sich ein erster Flüssigkeitsspiegel im Behälter befindet.

18. Perfusionssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Steuersystem (80), wobei das Steuersystem umfaßt: mindestens eine Klemme (82, 84, 88) an einer Leitung des Perfusionssystems, die Klemme zu öffnen und zu schließen ist, so daß bei geöffneter Klemme Flüssigkeit durch die Leitung fließen kann und bei geschlossener Klemme das Fließen der Flüssigkeit durch die Leitung verhindert wird und eine Einrichtung (102) zum Steuern der Klemme(n).

19. Perfusionssystem nach Anspruch 18, wobei eine Klemme an einer venösen Rückleitung (24) im Perfusionssystem angeordnet ist.

20. Perfusionssystem nach Anspruch 18 oder 19, wobei die Klemme an einer weiteren Umgehungsleitung (86) im Perfusionssystem angeordnet ist, die direkt vom Sauerstoffanreicherer zurück zum Behälter führt.

21. Perfusionssystem nach Anspruch 18, 19 oder 20, wobei eine Klemme an einer atmosphärischen Belüftungsleitung (52) im Perfusionssystem angeordnet ist.

22. Perfusionssystem nach einem der Ansprüche 18 bis 21, wobei eine Klemme an einer Vakuumleitung (50) im Perfusionssystem angeordnet ist.

23. Perfusionssystem nach einem der Ansprüche 18 bis 22, ferner umfassend mindestens einen Druckaufnehmer (98), der im Perfusionssystem angebracht ist, um den Druck im Perfusionssytem zu messen.

24. Perfusionssystem nach einem der Ansprüche 18 bis 23, ferner umfassend mindestens einen Aufnehmer (99), der im Perfusionssystem angeordnet ist, um den Flüssigkeitsspiegel der Flüssigkeit im Behälter des Perfusionssystems zu messen.

25. Perfusionssystem nach Anspruch 23 oder 24, ferner umfassend eine Konsole (100), um die vom Aufnehmer erhaltenen Daten anzuzeigen.

26. Perfusionssystem nach einem der Ansprüche 18 bis 25, ferner umfassend eine Konsole (100), die mindestens einen Steuerknopf (102) zum Kontrollieren der Klemme(n) aufweist.

27. Perfusionssystem, umfassend

einen abgedichteten Behälter (12) mit mindestens einer Anschlußstelle zum Anschluß einer Leitung (24) zur Blutentnahme von einem Patienten;

gekennzeichnet durch

eine Umgehungsleitung (114), die an einem Ende mit dem Pumpeneinlaß verbunden ist und am anderen Ende mit der Verbindung zur Blutentnahme von einem Patienten, so daß Blut um den Behälter (12) geleitet werden kann; und darüberhinaus

dadurch gekennzeichnet, daß

der abgedichtete Behälter (12) eine Mischkammer (26) zum Vermischen des Blutes, das durch die Anschlußstelle in den abgedichteten Behälter (12) gelangt, mit dem im Behälter (12) befindlichen Blut; und wobei das System ferner umfaßt:

mindestens eine Klemme (82, 84, 88) an einer Leitung des Perfusionssystems, wobei die Klemme zu öffnen und zu schließen ist, so daß bei geöffneter Klemme Flüssigkeit durch die Leitung fließen kann und bei geschlossener Klemme das Fließen der Flüssigkeit durch die Leitung verhindert wird; und

eine Einrichtung (102) zum Steuern der Klemme(n).