SE466989B - Blodpump - Google Patents

Description

466 989 2 devis lätt uppstå, exempelvis som följd av ett stopp vid änden av den kateter medelst vilken pumpen är ansluten till ett blodkärl, exempelvis genom att kateterns ände kommer till an- liggning mot blodkärlets vägg. Det i sådana fall vid de hit- tills använda pumparna automatiskt alstrade undertrycket på pumpens inloppssida och i pumpblåsan kan ge upphov till mycket besvärande problem. Sålunda kan undertrycket ge upphov till allvarliga mekaniska skador på patientens blodkärl. Vi- dare kan undertrycket medföra att luft läcker in i pumpsyste- met genom otäta förbindningar genom olika delar av pumpsyste- met, och om undertrycket är tillräckligt kan det även medföra att gas frigöres från det pumpade blodet. I båda fallen kan allvarliga gasembolier uppträda. Vid de kända blodpumparna av nämnt slag är det därför nödvändigt att övervaka det på pumpens inloppssida rådande trycket och i händelse av under- tryck ingripa i pumpens drift, så att ingen allvarlig situa- tion kan uppstå. Ett sådant övervaknings- och styrsystem komplicerar och fördyrar naturligtvis pumpen och innebär i sig själv en ytterligare källa till möjliga felfunktioner.

Såväl de peristaltiska rollerpumparna som de pulse- rande pumparna av det ovan nämnda slaget har vidare den ytter- ligare gemensamma nackdelen, att pumpens funktion kommer att ge upphov till betydande övertryck i utloppet från pumpen och även i själva pumpblåsan vid den pulserande pumpen, om det från pumpen utpumpade blodflödet möter ett onormalt ökat mot- stånd eller ett fullständigt stopp. Det i sådant fall vid de hittills använda pumparna automatiskt alstrade övertrycket i utloppet från pumpen och i pumpen själv kan nå mycket höga värden och ge upphov till allvarliga problem. Sålunda kan övertrycket förorsaka allvarliga skador på den till pumpen anslutna patienten. Vidare kan övertrycket bli så högt att utloppsslangen från pumpen till patienten och/eller i själva pumpen ingående komponenter och/eller förbindningar mellan pumpsystemets olika delar brister. Vid de kända blodpumparna är det därför nödvändigt att övervaka det på pumpens utlopps- sida rådande trycket och i händelse av otillåtligt övertryck ingripa i pumpens drift, så att ingen allvarlig situation kan uppstå. Även detta övervaknings- och styrsystem komplicerar N 10 15 20 25 30 35 466 989 3 och fördyrar naturligtvis pumpen och innebär i sig själv en ytterligare källa till möjliga felfunktioner.

En pump av det slag som föreliggande uppfinning avser kan utan svårighet utformas så att inga mekaniska skador upp- står på blodkropparna i det pumpade blodet. Föreliggande upp- finning baserar sig vidare på den upptäckten att det vid en sådan pump är möjligt att automatiskt säkerställa, utan något särskilt övervaknings- och styrsystem, att inget undertryck kan alstras vid pumpens inlopp eller i pumpen själv och ej heller något otillåtligt övertryck vid pumpens utlopp eller i pumpen själv.

Detta uppnås genom att pumpen utformas i enlighet med bifogade patentkrav.

I det följande skall uppfinningen närmare beskrivas i anslutning till bifogad ritning, vilken såsom exempel visar en föredragen utföringsform av en pump enligt uppfinningen, varvid fig. l schematiskt visar ett axiellt snitt genom den såsom exempel visade föredragna utföringsformen av pumpen vid slutet av ett fyllnadsslag för pumpkammaren;och fig. 2 schematiskt visar ett axiellt snitt motsvarande det i fig. l men vid slutet av ett tömningsslag för pump- kammaren.

Den i ritningen schematiskt och såsom exempel visade pumpen enligt uppfinningen innefattar en pumpkammare l med ett inlopp 2 och ett mittemot inloppet 2 beläget utlopp 3. Till inloppet 2 och utloppet 3 är backventiler 4 respektive 5 an- slutna. De båda ventilerna är så anordnade att inloppsventilen 4 endast medger ett flöde in i pumpkammana1l, medan utlopps- ventilen 5 medger ett flöde endast ut från pumpkammaren 1. Vid det visade utföringsexemplet utgöres de båda backventilerna såsom schematiskt visat av rörliga ventilkroppar, som påverkas av en stängningskraft i en riktning till tätande anliggning mot ett tillhörande ventilsäte, vilken stängningskraft sålunda måste övervinnas för att ventilen skall öppna. Den ventil- kroppen påverkande stängningskraften kan utgöras av exempelvis en fjäderkraft eller av ventilkroppens tyngd, om ventilkroppen har en större densitet än den pumpade blodvätskan, eller som 10 15 20 25 30 35 466 989 '4 vid det visade utföringsexemplet av ventilkroppens flytkraft i den pumpade blodvätskan som följd av att ventilkroppen har en lägre densitet än blodvätskan.

Inloppet 2 med inloppsventilen 4 och utloppet 3 med utloppsventilen 5 är medelst en i det följande närmare be- skriven drivanordning förskjutbara relativt varandra fram och åter mellan det i fig. l visade mest isärförda läget och det i fig. 2 visade mest sammanförda läget. Pumpkammaren l är vid det visade utföringsexemplet utformad som en i huvudsak f! sfärisk blåsa med flexibla men väsentligen ej tänjbara väggar, vilken är så utformad att en del av dess vägg kan vikas tele- skopiskt från det i fig. l visade tillståndet till det i fig. 2 visade tillståndet, då inloppet 2 med inloppsventilen 4 och ut- a loppet 3 med utloppsventilen 5 förflyttas i riktning mot varandra från det i fig. l visade största inbördes avståndet till det i fig. 2 visade minsta avståndet. Pumpkammaren eller pumpblâsans 1 inre volym varierar därvid i överensstämmelse med det varierande inbördes avståndet mellan inloppet 2 och utloppet 3. Pumpningen sker normalt på så sätt att då inloppet 2 och utloppet 3 medelst den i det följande beskrivna driv- anordningen förflyttas bort från varandra från det i fig. 2 visade läget till det i fig. l visade läget, så ökas pumpkam- marens l volym och blod strömmar in i pumpkammaren l genom den härvid öppna inloppsventilen 4 från den till patientens blodkretslopp anslutna inloppsslangen 8. Detta utgör sålunda fyllnadsslaget för pumpkammaren l. Då därefter inloppet 2 och utloppet 3 medelst den i det följande beskrivna drivanord- ningen förflyttas i riktning mot varandra från det i fig. l visade läget till det i fig. 2 visade läget, minskas pump- kammarens l volym, så att blod pressas ut från pumpkammaren genom den härvid öppna utloppsventilen 5 till den till patien- tens blodkretslopp anslutna utloppsslangen 9. Detta utgör så- lunda tömningsslaget för pumpkammaren l. Det inses att den per tidsenhet pumpade blodvolymen bestämmes av frekvensen och storleken av den inbördes fram- och återgående rörelsen mellan inloppet 2 och utloppet 3.

Vid den i ritningen såsom exempel visade utförings- formen av drivanordningen för pumpen enligt uppfinningen är 10 15* 20 25 30 35 466 989 s inloppet 2 med inloppsventilen 4 anordnat i en ringformad hållare 10, som är stationärt monterad på lämpligt, ej närmare visat sätt. Inloppet 2 med inloppsventilen 4 är axiellt för- skjutbart relativt hållaren 10 över en begränsad sträcka, som motsvarar längden av den maximalt önskade inbördes rörelsen mellan inloppet 2 och utloppet 3. Vidare är ett endast schema- tiskt visat fjäderorgan ll anordnat mellan hållaren 10 och in- loppet 2 med inloppsventilen 4. Utloppet 3 med utloppsventilen 5 är på liknande sätt anordnat i en ringformad hållare 12 och är axiellt rörligt relativt denna hållare 12 över en sträcka motsvarande längden av den maximalt önskade inbördes rörelsen mellan inloppet 2 och utloppet 3. Hållaren 12 är rörlig i pumpkammarens l axiella riktning och ansluten till en lämplig, endast schematiskt och ej i detalj visad drivmekanism 13, medelst vilken hållaren 12 kan drivas tvångsbundet från en lämplig drivmotor fram och åter såsom markerat med en pil 14 med önskad frekvens och med en rörelsesträcka motsvarande den maximala önskade inbördes förskjutningen mellan inloppet 2 och utloppet 3.

Den beskrivna drivanordningen för pumpen fungerar på följande sätt. Då hållaren 12 under ett fyllnadsslag för pump- kammaren l förflyttas tvångsbundet av drivmekanismen 13 i riktning nedåt från det i fig. 2 visade läget till det i fig. l visade läget, kommer utloppet 3 med utloppsventilen 5 normalt att följa med hållarens 12 nedåtriktade rörelse under inverkan av sin egen tyngd och tyngden av det i pumpkammaren l före- fintliga blodet. Denna totala tyngd är så avpassad att den ej väsentligt överstiger det erforderliga öppningstrycket för in- loppsventilen 4. Denna öppnas alltså och blod strömmar in i pumpkammaren 1 från inloppsslangen 8, så att pumpkammarens l volym ökas och utloppet 3 med utloppsventilen 5 kan följa hållaren 12 i dess nedåtgående rörelse. Det insesdock att blod kan strömma in i och fylla pumpkammaren l på detta sätt endast i den utsträckning som blod tillföres genom inloppsslangen 8. Är blodtillförseln genom inloppsslangen för liten, kommer ut- loppet 3 med utloppsventilen 5 ej att kunna följa med i hållarens 12 nedåtgående rörelse i full utsträckning. Är blod- tillförseln genom inloppsslangen 8 helt avbruten, kommer ut- 10 l5 20 25 30 35 466 989 e loppet 3 med utloppsventilen 5 att förbli kvar i det i fig. 2 visade läget, medan hållaren l2 av drivmekanismen l3 för- flyttas nedåt. Det inses att det undertryck relativt det om- givande atmosfärtrycket som kan uppstå i inloppsslangen 8 aldrig kan komma att överstiga ett värde motsvarande tyngden av utloppet 3 med utloppsventilen 5 och av den blodmängd som finnes i pumpkammaren l i det i fig. 2 illustrerade läget.

Pumpen kommer följaktligen aldrig att sträva efter att pumpa en större blodmängd än vad som tillföres genom inlopps- slangen 8, och avbrytes denna blodtillförsel helt så upphör också automatiskt den effektiva pumpningen, utan att driv- ningen av hållaren 12 medelst drivmekanismen 13 på något sätt behöver påverkas och utan att något väsentligt undertryck kan alstras i inloppsslangen 8 eller i pumpkammaren l. Avbrytes blodtillförseln genom inloppsslangen 8 helt, kommer sålunda utloppet 3 med utloppsventilen 5 och pumpkammaren l att förbli i det i fig. 2 illustrerade tillståndet, medan hållaren 12 för- flyttas fram och åter medelst drivmekanismen 13.

Den inbördes isärförande kraft mellan inloppet 2 och utloppet 3, som vid det visade utföringsexemplet alstras av tyngden hos utloppet 3 med utloppsventilen 5 och blodet i pump- kammaren l, kan naturligtvis även och likaväl alstras medelst ett mellan inloppet 2 och utloppet 3 verkande fjäderelement.

I synnerhet kan detta vara lämpligt, om pumpen orienteras på ett annat sätt än vid det visade utföringsexemplet. Det är naturligtvis även möjligt att balansera den nämnda tyngdkraf- ten helt eller delvis med en motverkande fjäderkraft, om så är lämpligt.

Då under ett tömningsslag för pumpkammaren l hållarcn l2 av drivmekanismen 13 drives uppåt från det i fig. l visade läget till det i fig. 2 visade läget, förblir inloppet 2 mc; inloppsventilen 4 normalt stillastående på grund av en läng- ligt avpassad förspänning hos fjädern ll, varför pumpkamma- rens l volym minskas från den i fig. l visade till den i fig. 2 visade och blod pressas ut från pumpkammaren l genom utlopps- ventilen 5 till utloppsslangen 9. Skulle motståndet för blod- flödet genom utloppsslangen 9 härvid vara så stort att trycket i pumpkammaren l överstiger förspänningskraften hos fjäder- 10 l5 20 25 30 35 466 989 7 organet ll, kommer detta fjäderorgan att börja att komprimeras och inloppet 2 med inloppsventilen 4 börjar därför röra sig uppåt relativt den stationäæihållaren 10. Trycket i pumpkamma- ren l och därmed i utloppsslangen 9 under tömningsslaget för pumpkammaren kan sålunda aldrig komma att överstiga ett värde svarande mot fjäderkraften hos fjäderorganet ll. Föreligger ett fullständigt stopp för blodflödet i utloppsslangen 9, kommer inloppet 2 med inloppsventilen Ä att helt följa ut- loppets 3 med utloppsventilen 5 rörelse under drivning från drivmekanismen l3, varigenom den effektiva pumpningen helt upphör, utan att hållarens l2 drivning medelst drivmekanismen 13 behöver på något sätt påverkas och utan att övertrycket i pumpkammaren l och därmed utloppsslangen 9 kommer att överstiga ett värde motsvarande fjäderkraften hos fjäderorganet ll i dess mest komprimerade tillstånd. Fjäderorganet ll utformas sålunda lämpligen på så sätt, att dess förspänning i icke komprimerat tillstånd motsvarar det högsta tryck som normalt skall före- komma i utloppsslangen 9 och att dess maximala fjäderkraft i maximalt komprimerat tillstånd motsvarar det högsta över- tryck i utloppsslangen 9 som kan tillåtas. Det inses att fjäderorganet ll kan utformas så att såväl dess förspännings- kraft som dess maximala fjäderkraft liksom dess karakteristik mellan dessa båda värden kan varieras eller ställas in i be- roende av den aktuella användningen av pumpen, exempelvis vilket kretslopp hos en patient pumpen skall anslutas till.

Det inses att den i det föregående beskrivna funktionen hos pumpen även erhålles om hållaren l2 för utloppet 3 med utloppsventilen 5 är stationär, medan hållaren l0 för inloppet 2 med inloppsventilen 4 i stället drives tvångsbundet fram och åter medelst drivmekanismen 13. Samma funktionssätt er- hålles också om båda hållarna 10 och l2 är rörliga och drzves fram och åter medelst en gemensam drivmekanism eller indivi- duella drivmekanismer, varvid summan av de båda hâllarnas rörelsesträckor motsvarar den maximalt önskade inbördes för- skjutningen mellan inloppet 2 och utloppet 3 hos pumpkammaren l. vardera hållares rörelsesträcka kan exempelvis motsvara hälf- ten av den maximalt önskade inbördes förskjutningen mellan inloppet och utloppet. Vid en sådan utformning av drivanord- 10 15 20 25 30 35 466 989 s ningen kan det pumpade flödets storlek varieras, förutom genom variation av drivningens frekvens och slaglängd, även genom ändring av det inbördes fasläget för de båda hållarnas l0, 12 drivningar, varvid maximalt pumpat flöde erhålles då hållarna lO, 12 rör sig i motfas, medan den effektiva pump- ningen blir noll om hållarna 10 och l2 drives i fas med varandra.

Det inses av det föregående att om den effektiva pumpningen väsentligen upphör på i det föregående beskrivet sätt på grund av att blodtillförseln genom inloppsslangen 8 strypes eller blodflödet ut genom utloppsslangen 9 strypes, så kommer det i pumpkammaren l och backventilerna förefint- liga blodet trots detta att hållas i en viss rörelse som följd av den fortsatta drivningen av pumpen medelst drivmeka- nismen 13. Detta är av en väsentlig betydelse för att för- hindra koagulering av blodet. Det inses också att pumpen en- ligt uppfinningen medför den mycket betydande fördelen, att man under användning av pumpen exempelvis i samband med ett kirurgiskt ingrepp när som helst kan avbryta den effektiva pumpningen, genom att antingen inloppsslangen 8 eller utlopps- slangen 9 tillslutes med en peang, och därefter åter starta pumpningen genom att peangen avlägsnas, utan att härvid driv- ningen av pumpen medelst dess drivanordning på något sätt be- höver påverkas och utan att någon risk för vare sig otillåtna undertryck eller otillåtna övertryck kan uppstå.

Det inses vidare att backventilerna ej nödvändigtvis behöver vara placerade i omedelbar anslutning till pumpkamma- rens inlopp respektive utlopp utan även skulle kunna vara an- ordnade på avstånd från pumpkammaren, exempelvis i inlopps- slangen 8 respektive utloppsslangen 9.

Det skall vidare påpekas att den föreliggande uppfin- ningen vid en pump av det aktuella slaget, vilken uppfinning i första hand avser utformningen av pumpens drivanordning, utan olägenhet och snarare med fördel kan kombineras med den i vår samtidigt härmed inlämnade patentansökning beskrivna uppfinningen avseende pumpkammarens kollaberbarhet vid en pump av det aktuella slaget. Uppfinningen enligt föreliggande ansökning och uppfinningen enligt nämnda, samtidigt härmed in- I) 466 989 9 givna ansökning kommer att på ett fördelaktigt sätt samverka till att ytterligare säkerställa att inget oacceptabelt under- tryck kan uppstå på pumpens inloppssida eller i pumpen själv.

Claims (5)

10 466 989 Patentkrav

1. Blodpump avsedd för anslutning till blodkretsloppet hos en levande varelse, innefattande en pumpkammare (1) med en inloppsöppning (2) vid sin ena ände och en utloppsöppning (3) vid sin motsatta ände, en första backventil (4) ansluten till inloppsöppningen och medgivande ett blodflöde endast i rikt- ning in i pumpkammaren genom inloppsöppningen och en andra backventil ansluten till utloppsöppningen (3) och medgivande ett blodflöde endast i riktning ut ur pumpkammaren genom ut- loppsöppningen, varvid inloppet och utloppet (2, 3) är rörliga relativt varandra i riktningen för pumpkammarens (1) utsträck- ning mellan inloppet och utloppet (2, 3) och är anslutna till styrbara drivorgan (10, 11, 12, 13) för periodisk förskjutning av dem växelvis mot och från varandra i pumpkammarens (1) ut- sträckningsriktning, varjämte den mellan inloppet (2) och ut- loppet (3) förefintliga inre volymen i pumpkammaren (1) är varierbar i motsvarighet till det inbördes avståndet mellan dem i pumpkammarens (1) utsträckningsriktning, k ä n n e t e c k n a d av att drivorganen (10, 11, 12, 13) är så utformade att de endast åstadkommer den mellan pumpkam- marens (1) utlopp (3) inlopp (2) utövade, sammanförande kraften vid förskjutning av utloppet (3) och inloppet (2) i riktning mot varandra under pumpkammarens (1) tömningsslag, och att den mellan pumpkammarens (1) utlopp (3) och inlopp (2) utövade, isärförande kraften vid förskjutning av utloppet (3) och inloppet (2) i riktning från varandra under pumpkammarens (1) fyllnadsslag àstadkommes av tyngden av pumpkammaren och det däri befintliga blodet och/eller på utloppet (3) verkande fjäderorgan, vilken tyngd och/eller fjäderkraft är så avpassad att den ej väsentligt kan överstiga ett belopp svarande mot erforderligt öppningstryck för den till inloppet (2) anslutna första backventilen (4).

2. Blodpump enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att drivorganen (10, 11, 12, 13) innefattar fjâderorgan (11) anordnade att komprimeras, om den mellan pumpkammarens inlopp (2) och utlopp (3) utövade, sammanförande kraften vid för- skjutning av utloppet (3) och inloppet (2) i riktning mot va- ” 466 989 randra under pumpkammarens (1) tömningsslag tenderar att över- stiga ett förutbestämt värde, och därigenom begränsa den sam- manförande kraften till att motsvara fjäderorganens (11) fjä- derkraft vald att svara mot ett förutbestämt högsta tillåtet tryck på pumpkammarens (1) utloppssida.

3. Blodpump enligt krav 1 och 2, k ä n n e t e c k- n a d av att drivorganen innefattar tvâ, relativt varandra i pumpkammarens (1) utsträckningsriktning fram och åter tvångs- bundet förskjutbara drivelement (10, 12), vilkas inbördes för- skjutningssträcka motsvarar den maximala önskade inbördes för- skjutningen mellan pumpkammarens inlopp (2) och utlopp (3), varvid dessa båda drivelement (10, 12) är kopplade till pump- kammarens inlopp (2) respektive utlopp (3) på sådant sätt att inloppet respektive utloppet är begränsat rörligt relativt tillhörande drivelement över en sträcka med en längd motsva- rande den maximala önskade inbördes förskjutningen mellan in- loppet och utloppet, och varvid nämnda fjäderorgan (11) ingående i drivorganen är inkopplade i kraftöverföringsvägen mellan ett av drivelementen (10) och den till detsamma kopp- lade delen (2) av pumpkammaren (1).

4. Blodpump enligt något av kraven 1 - 3, k ä n n e- t e c k n a d av att det ena drivelementet (10) är stilla- stående, medan det andra drivelementet (12) är tvángsbundet förskjutbart fram och åter över en sträcka motsvarande den maximala önskade inbördes förskjutningen mellan pumpkammarens inlopp (2) och utlopp (3).

5. Blodpump enligt något av kraven 1 - 3, k ä n n e- t e c k n a d av att båda drivelementen (10, 12) är rörliga och tvángsbundet förskjutbara fram och åter, varvid summan av de båda drivelementens förskjutningssträckor motsvarar den maximala önskade inbördes förskjutningen mellan pumpkammarens inlopp (2) och utlopp (3).