DD233942A5 - Als kunstherz verwendbare doppelpumpe - Google Patents

Abstract

Die Doppelpumpe weist zwei ventrikelsimulierende Kammern auf, die mit entsprechenden Einlaessen und Auslaessen mit darin angeordneten Ventilen versehen und durch einen gemeinsamen Trennwandaufbau separiert sind. Der Wandaufbau hat Abschnitte, die voneinander wegbewegt werden, um die entsprechenden Ventrikelkammervolumina zu verringern und Fluessigkeit aus den Kammern durch die Auslaesse auszutreiben. Der Wandaufbau kann sich auch quer in Abhaengigkeit von Druckunterschieden zwischen den Kammern bewegen und das volumetrische Verhaeltnis dazwischen veraendern. Der Gelenkmechanismus wird durch eine Leine ueber einen Motor betaetigt, u. zw. nur in einer Richtung in der Druckphase. Damit werden die veraenderten Volumina primaer wieder ueber den Druck eingestellt, welcher von dem hereinfliessenden Fluid ausgeuebt wird. Die Pumpe kann auch eine atriumsimulierende Kammer mit veraenderbarem Volumen aufweisen, welche die Verbindung mit dem Einlass zu jeder ventrikelsimulierenden Kammer schafft und ein Volumen hat, welches teils durch einen von aussen wirkenden Gasdruck gesteuert wird, der sich entsprechend Volumenaenderungen der Ventrikelkammern aendert. Fig. 3

Description

das Volumen des Herzens sich oft um weniger als etwa 10% seines Gesamtvolumens ändert und daß das hereinkommende Blut nicht in einem beliebig großen Maß pulsiert, während das herausgehende Blut heftig pulsiert. Aufgrund dessen war es möglich vorauszusagen und klinisch festzustellen, daß beim Schlagen des Herzens die Herzmuskulatur nach der Kontraktion der Herzmuskeln das Atriumseptum, einschließlich der Herzventile, zur Spitze des Herzens nach unten zieht. Wenn die Herzmuskeln dann entspannen bzw. sich lockern, wird die Ventilebene nach oben gedrückt, und zwar nicht durch die von den Muskeln ausgeübte Kraft, sondern durch den spezifischen diastolischen Druck des zugeführten Blutes und die Kraft, welche durch die elastischen Bestandteile innerhalb und außerhalb des Herzens ausgeübt wird. Deshalb nimmt während der systolischen Phase das Volumen des Ventrikulums ab, während das des Atriums zunimmt, wobei die Summe dieser Volumina etwa abnimmt und die äußere Form des Herzens sich deshalb verkleinert. Während der systolischen Periode wird infolgedessen mehr Blut herausgepumpt als hereinkommt. Die Einströmung des Blutes zum Atrium hält jedoch während der systolischen Periode infolge der Tatsache an, daß die Atriumvolumina zunehmen. Während der diastolischen Phase werden die Ventile in der Aorta und der Lungenarterie geschlossen. Die Einströmung von Blut zum Atrium hält an, weil das Gesamtvolumen des Herzens etwas zunimmt und die Ventilebene sich wieder nach oben bewegt, mehr oder weniger in Abhängigkeit von der Menge des in das Atrium eintretenden Blutes, wobei das Volumen des Herzschlages in der nächstfolgenden systolischen Phase durch die Menge des Blutes bestimmt wird, welches während der vorhergehenden diastolischen und systolischen Perioden zugeführt wird. Diese Feststellungen, zusammen mit einer weiteren, zur Regulierfunktion des Ventrikulumseptum gehörenden Feststellung müssen als überraschend erachtet werden und dürften wahrscheinlich zu musterbeispielhaften Änderungen in dieser speziellen Wissenschaft führen.

Entsprechend diesen neuen Feststellungen ist auch beobachtet worden, daß das menschliche Herz ein besonderes, natürliches Verfahren zum Regulieren der Mengen des Blutes hat, welches in den zwei Hälften des Herzens in einer Weise gepumpt wird, um das notwendige Gleichgewicht zu erreichen. Das Regulieren hängt von der Flexibilität des Ventrikulumseptum (Scheidewand) ab. Während der systeolischen Phase, in welcher die Volumina entsprechend der Herzkammern zusammengepreßt werden, hat man am Auslaß vom rechten Ventrikulum zur Lungenarterie einen geringeren Gegendruck festgestellt, da der Widerstand zum Strömen im Lungenabschnitt des Kreislaufsystems kleiner ist als der Widerstand für den Fluß in dem den Körper betreffenden Abscnitt des Blutkreislaufsystems, welches durch die Aorta strömt. Das Ventrikulumseptum nimmt deshalb immer eine gegebene Position an, in welcher es systolisch zur rechten Kammer verbogen wird. Andererseits ist während der diastolischen Phase das Ventrikulumspetum in der Lage, eine veränderbare Position anzunehmen, und zwar in Abhängigkeit von dem in den zwei Einlassen vorherrschenden Druck, mit der Folge einer Ausgleichfunktion der gepumpten Blutmengen. Diese Ausgleichs- bzw. Gleichgewichtsfunktion des Herzens ist von besonderer Bedeutung, und es ist beobachtet worden, daß z. B. ein das Ventrikulumseptum betreffender Infarkt eine schlechtere Prognose oder Krankheitsausblick hat als ein anderer Teil der rechten und linken Ventrikel des Herzens betreffender Infarkt. Dies scheint von der Tatsache zu kommen, daß das Ventrikulumseptum seine stabilisierende Funktion während der systolischen Phase verliert und starr und unbeweglich wird. Folglich nimmt die Menge des von der rechten Ventrikelkammer gepumpten_Blutes zu, während gleichzeitig der Ausgang von der linken Ventrikelkammer zu dem selben Ausmaß abnimmt, wobei das Blut veranlaßt wird, sich in den Lungen zu sammeln mit der Folge eines Lungenödems.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, das Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Doppelpumpe zu erweitern und eine dem menschlichen Herzen angepaßte sichere Funktion zu gewährleisten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einfacher Weise eine ausgeglichene oder Gleichgewichtswirkung zwischen zwei Pumpen in einer Doppelpumpe zu erreichen, um die Pumpe in die Lage zu versetzen, in wirksamer Weise in einer Herzlungenmaschine oder als Kunstherz benutzt zu werden. Dabei ist es besonders erwünscht, eine Doppelpumpe zu schaffen, die für eine gleichmäßige Fluidströmung trotz einer pulsierenden Fluidausströmung ausgestaltet ist.

Obwohl ein gewisser Grad an Gleichmäßigkeit in der Praxis durch bekannte Grundgestaltungen bereits ermöglicht ist, da das vaskuläre oder gefäßbedingte System nächst dem Kunstherz, welches System die restlichen oberen Teile des Atriums einschließen kann, in der Lage ist, sein Volumen etwas zu verändern, kann dieser Vergleichmäßigungseffekt dadurch verbessert werden, daß getrennte Atriumsimuliervolumina angeordnet werden, wobei diese Atriumsvolumina in teilweiser Abhängigkeit von Veränderungen der Ventrikelvolumina verändert werden.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung soll eine Doppelpumpe geschaffen werden, die zusätzlich zur Gewährleistung des Selbsteinstellens des Gleichgewichtes zwischen den beiden durch die Pumpe hindurchgepumpten Blutströmen auch in der Lage ist, die absoluten Werte der gepumpten Blutströme selbst einzustellen. Eine solche Einstellung sollte nicht unter Zwang vorgenommen werden mit dem folgenden Risiko der Gewebebeschädigung, sondern sollte als Ergebnis des innewohnenden oder „speziellen Druckes" bewirkt werden.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch eine Kompression der Ventrikelsimulierkammem mit Hilfe einer einseitigen Kraft, d. h. einer Kraft, die nur in eine Richtung wirkt. Wenn diese Kraft entfernt wird, können die Kammern mit Hilfe des hydrodynamischen Druckes und des Fülldruckes nachgefüllt werden, und während des Zeitintervalles vor der nächsten Zwangskompressionsphase werden sie mit genau der vom Körper erforderlichen Blutmenge gefüllt. In geeigneter Weise sind Mittel vorgesehen zur Feststellung, wenn die Maximalfüllung erreicht ist, so daß beim Erreichen dieses Zustandes der Motor in einer Weise eingestellt werden kann, daß die Herzschlagfrequenz erhöht wird und die Frequenz verringert wird, wenn der Blutbedarf fällt und für eine längere Zeit niedrig bleibt.

Erfindungsgemäß ist eine Doppelpumpe vorgesehen, die in geeigneter Weise als Kunstherz mit zwei ventrikelsimulierenden Kammern, die seitlich nebeneinander angeordnet sind, benutzt werden kann, wobei jede Kammer einen Fluideinlaß und einen Fluidauslaß hat, in dem jeweils ein Einwegeventil angebracht ist. Eine Antriebsanordnung verringert periodisch und wiederholt die Volumina der Kammern, um Fluid aus den entsprechenden Auslässen auszutreiben. Ein gemeinsamer Wandaufbau trennt die Kammern und schließt mindestens einen Wandabschnitt ein, der geeignet derart ausgestaltet ist, daß er sich in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen den betreffenden vorherrschenden Drücken in den zwei Kammern bewegt und dadurch die jeweiligen Volunvna verändert und die Drücke vergleichmäßigt. Die betreffenden Fluideinlässe der Ventrikelsimulierkammem können jeweils mit einer entsprechenden Atriumsimulierkammer mit einem Fluideinlaß verbunden werden, wobei die Atriumsimulierkammern durch eine gemeinsame Trennwand getrennt sind, welche mindestens einen Teil aufweist, der geeignet derart ausgestaltet ist, daß er sich in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen den in den zwei Atriumsimulierkammern vorherrschenden Drücken bewegt.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist jede Kammer (sowohl Atrium als auch Ventrikulum) ein Grenzwandteil auf, welches geeignet derart ausgestaltet ist, daß es sich bewegt und dadurch das Volumen in der Kammer verändert, und die Pumpe weist eine weitere Wand auf, welche mit der Fläche jedes derartigen bewegbaren Grenzwandteils außerhalb der betreffenden Kammer einen ein Gas enthaltenden Raum definiert. Die den Grenzwandteilen der Ventrikelsimulierkammern zugeordneten Räume stehen mit den Räumen in Verbindung, welche den Grenzwandteilen des Atriumsimulierkammern zugeordnet sind, wodurch Kräfte infolge GasdruckverSnderungen in den letzterwähnten Räumen ausgeübt werden und versuchen, die Volumina der Atriumsimulierkammern in einer Richtung entgegen der Volumenänderungsrichtung der Ventrikelsimulierkammern zu verändern. Weitere Merkmale der Erfindung weisen fakultativ auf:

(1) Der gemeinsame Wandaufbau der Ventrikelsimulierkammern, der Atriumsimulierkammern oder beider Kammergruppen hat zwei Abschnitte, die geeignet derart ausgestaltet sind, daß sie sich aufeinander zu oder voneinander fortbewegen, entsprechend der Zu- und Abnahme der Volumina der Kammern. Im Falle der Ventrikelsimulierkammern bringt der Antrieb Kräfte auf die zwei Abschnitte auf, um sie voneinander fortzubewegen, ohne irgendwelche bedeutende Kräfte auf die zwei Abschnitte aufzubringen, die versuchen, sie aufeinander zuzubewegen;

(2) eine Feder ist vorgesehen für die Bewegung der Abschnitte des gemeinsamen Wandaufbaues der Ventrikelsimulierkammern aufeinander zu;

(3) die Atriumsimulierkammern sind einander gegenüberliegend auf jeder Seite der Seite an Seite angeordneten Ventrikelsimulierkammern angeordnet.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nun in größerer Einzelheit unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben, welche in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht sind. Es zeigen: Fig. 1: eine erste Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2A und 2B: eine zweite Ausführungsform in zwei unterschiedlichen Positionen und Fig. 3: eine Kompaktversion einer Doppelpumpe.

In Fig. 1 ist eine Doppelpumpe gezeigt, die in einem starren äußeren Gehäuse 1 angebracht ist. In dem Gehäuse 1 ist ein Raumunterteilungswandaufbau angeordnet mit festen plattenartigen Wandabschnitten 2, 3, deren Abstand mit Hilfe einer Leine oder Schnur 11 vergrößert werden kann, die mit einem (nicht gezeigten) Motor verbunden ist. Die Wandabschnitte 2, 3 teilen den Raum im Gehäuse 1 in zwei Ventrikelkammern 17 und 18, deren jede mit einem entsprechenden Einströmungsklappenventil 5, 5' und Ausströmungsklappenventil 4, wie 4' versehen ist. Wenn die Leine 11 gezogen wird, werden die Wandabschnitte 2 und 3 seitlich voneinander wegbewegt, und zwar mittels eines Zwischen- oder Gelenksystems 16, das zwischen den Wandabschnitten 2, 3 angeordnet ist und von der Leine 11 betätigt wird. Die Stellungen der Wandabschnitte 2, 3 sind jedoch nicht permanent fest, da sie von flexiblen, balgartigen Teilen 6 abgehängt sind, welche an den Gehäusewänden befestigt sind. Wenn folglich die Leine 11 gezogen wird, steigt der Druck in den zwei Ventrikelkammern 17,18 anfänglich an, veranlaßt die Einströmungsklappenventile 5 und 5' zum Schließen und die Ausströmungsklappenventile 4,4'-zum Öffnen, wenn der Druck in den betreffenden Kammern den außerhalb derselben vorherrschenden Druck überschreitet.

Wenn die außen vorherrschenden Drücke zueinander unterschiedlich sind, öffnet ein Ausströmungsventil vor dem andern, und die entsprechende Ventrikelkammer 17 bzw. 18 beginnt sich vor der anderen zu entleeren, und zwar entweder bis der Druck auf ihren Ausgang ansteigt oder das entsprechende flexible Teil 6 bis zur Grenze erweitert ist, woraufhin ein weiteres Ziehen an der Leine 11 nur das Volumen der anderen Ventrikelkammer 17 bzw. 18 beeinflußt. Wenn diese Zugkraft entfernt ist, schließen die Ausströmungsklappenventile 4, 4', und die Einströmungsklappenventile 5, 5' öffnen sich, woraufhin die Ventrikelkammern 17,18 weiteres Fluid hereinnehmen in Abhängigkeit von dem hereinströmenden Blut. Wenn die Doppelpumpe mit einem Blutkreislaufsystem verbunden ist, in welchem ein und dasselbe Fluid in zwei Kreisläufen strömt, erreicht der Füllmechanismus automatisch ein Gleichgewicht in den bewirkten Pumpenverdrängungen. Sollte beispielsweise eine Ventrikelkammer 17 oder 18 „zu viel" Blut auspumpen, dann wird dieses „zuviel" an Blut zu dem zu der anderen Ventrikelkammer 17 oder 18 fließenden Blut zurückgeführt, um eine Kompensation zu erlangen. Deshalb wird ein Volumengleichgewicht ohne irgendeinen komplizierten Reguliermechanismus erhalten.

Der (nicht gezeigte) Antriebsmotor für die Doppelpumpe kann ein Elektromotor sein, und eine einseitige Kraft kann beispielsweise dadurch aufgebracht werden, daß der Motor veranlaßt wird, an der Leine 11 zu ziehen, die über ein System von Gelenken oder dergleichen auf eine kammerbildende Wand wirkt. Der Motor kann auch in Form eines geeigneten existierenden quergestreiften, autologen Muskels haben, der durch ein künstlich erzeugtes elektrisches Nervensignal („Schrittmacher") betätigt wird. In gewissen Fällen kann die Antriebsquelle außerhalb des Körpers angeordnet und pneumatisch oder hydraulisch betrieben werden. Wenn der Antriebsmotor ein Elektromotor ist, kann er mit Strom über Elektroden versorgt werden, die auf der Haut entsprechend bekannter Techniken angeordnet ist, oder durch eine im Körper implantierte wiederaufladbare Batterie mit Energie versorgt werden, wobei die Batterie bzw. der Akkumulator gegebenenfalls über eine im Körper implantierte Spule, die mit einem Gleichrichterkreis versehen ist, wiederaufgeladen werden kann, wobei dieser Schaltkreis über einen Transformatoreffekt erregt wird, den man mit einer Primärspule erhält, welche außerhalb des Körpers angeordnet und mit Wechselstrom versorgt ist.

Der Pumpeneffekt kann auch wie bei der Ausführungsform der Fig. 1 dadurch ergänzt werden, daß jede der ventrikelsimulierenden Kammern mit einer zusätzlich querbewegbaren Wand 12,13 versehen wird, welche durch Leinen 9,10 über Gelenksysteme 14,15 betätigt wird. Die Wände 12,13 sind mit flexiblen Teilen 7 am Gehäuse 1 angebracht. Diese Leinen 9,10 können durch gasbetätigte Vorrichtungen ersetzt werden, z. B. Vorrichtungen, die aus einer Druckluftquelle betrieben werden. Das gleiche betrifft auch die Leine 11, obgleich einseitig wirkende Kräfte mit Hinblick auf die Ermöglichung der Selbsteinstellung der gesamten gepumpten Fluidmengen erforderlich sind, entsprechend dem, was in der Beschreibungseinleitung gesagt worden war.

Die Ausführungsform der Fig. 1 kann auch dadurch modifiziert werden, daß man die zwei beweglichen Wandabschnitte 2, 3 und den zugeordneten Antriebsdraht und das Zwischen- oder Gelenksystem 16 wegläßt und einen gemeinsamen Wandaufbau dafür einsetzt mit einem einzigen Wandabschnitt, der in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen den Ventrikelkammern 17 und 18 bewegbar ist und dadurch die betreffenden Volumina der Ventrikelkammern 17,18 verändert und die Drücke ausgleicht. In diesem Falle erfolgt das Pumpen durch die mit Energie versorgte Antriebseinrichtung, welche durch die betreffenden querbewegbaren Wände 12 und 13, Gelenksysteme 14 und 15, Leinen 9 und 10 und (nicht gezeigten) Motor oder pneumatische Einrichtungen gebildet ist.

Die Leine 11 ist einfachwirkend (wie es auch die Leinen 9 und 10 sind) und bewirkt deshalb nur eine Kontraktion der Ventrikelkammern 17 und 18. Der Durchgang von Blut in die Ventrikelkammern 17,18 hinein während der diastolischen Phase erfolgt wegen des diastolischen Blutdruckes unabhängig von einer Kraft von der Antriebsleine. Es kann erwünscht sein, den Füllprozeß durch Aufbringen einer Kraft zu steuern, welche die beweglichen Wandabschnitte 2, 3 veranlaßt, sich in Richtungen zu bewegen, die zu einer Vergrößerung der Volumina der Ventrikelkammern führen, und zwar gegen die Tätigkeit eines gesteuerten oder voreingestellten Gegendruckes. Wenn beispielsweise der Raum zwischen den Wandabschnitten 2 und 3 (und hinter den Wänden und 13) auf einen gegebenen Druckwert eingestellt ist, wie z. B. durch Verbinden dieses Raumes mit einer (nicht gezeigten) Behälterkammer, erfolgt das Nachfüllen der Ventrikelkammern gegen die Tätigkeit dieses Druckes und hört auf, wenn der Einströmdruck zu gering ist, um die Wandabschnitte 2, 3 zusammenzudrücken oder die vorgenannten zusätzlichen Wände 12,13 nach außen zu bewegen.

Die Fig. 2A und 2 B veranschaulichen eine Ausführungsform eines Kunstherzens, welches gemäß der Erfindung ausgestaltet ist, und zeigen die Position der Bestandteile des simulierten Herzens am Ende einer diastolischen Phase bzw. am Ende einer systolischen Phase. Diese Ausführungsform weist ein unflexibles Gehäuse 1' auf, in welchem eine Trennwand angeordnet ist, welche das Gehäuse 1' in zwei Teile teilt. Die Trennwand weist zwei Wandaufbauten auf, von denen jeder ein Paar von Wandabschnitten aufweist, die miteinander in Verbindung stehende, mit Gas (Luft) gefüllte Räume 22 und 23 bilden. Die Wandabschnitte 24, 25 eines Wandaufbaues können mittels eines Gelenksystems 21 und eines leinenartigen Betätigers 30 (einseitige Kraft) auseinanderbewegt werden. Zwischen den zwei Wandaufbauten sind Klappenventile 32 und 32' angeordnet, während Klappenventile 31, 31' neben gegenüberliegenden Teilen separierbaren Wandabschnitte 24, 25 angeordnet sind. Die Wandabschnitte 24, 25 sind in ihren Mittenbereichen unflexibel und an ihren Kantenbereichen flexibel, wobei die Kantenbereiche die Form von Bälgen haben können. Die Klappenventile 32, 32' bilden auf einer Seite die Ventrikelkammern 26 und 27, welche eine Pumpe bilden, und auf der anderen Seite die Atriumkammer 28 und 29. Durch Ziehen an den leinenartigen Betätiger 30, die aus dem Gehäuse 1' durch eine Öffnung herausgeht, welche mit Dichteinrichtungen 28a versehen ist, werden die Wandabschnitte 24 und 25 auseinanderbewegt, wie in Fig. 2B veranschaulicht wird, wodurch Blut aus den Ventrikelkammern 26 und 27 durch die Klappenventile 31, 31'gepumpt wird. Inzwischen nimmt das Gesamtvolumen der Räume 22 und 23 zwischen den betreffenden Wandabschnitten 25,24 und 19, 20 zu, so daß der Gasdruck in jenen Räumen fällt. Der Gasdruckabfall im Raum 23 ermöglicht die Strömung des Blutes in die Atriumkammern 28, 29 während der systolischen Phase, und die Wandabschnitte 19, 20 bewegen sich aufeinander zu, sobald die Atriumkammern 28, 29 gefüllt werden. Wenn die in Atriumkammern 28 und 29 hereinkommenden Strömungen unterschiedlich sind, bewegen sich die Wandabschnitte 19 und 20 mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten aufeinander zu. Die Elastizität der Luft in den Räumen 22, 23 veranlaßt die Blutströmung in die Atriumkammern 28 und 29, gedämpft zu werden, wodurch seinerseits eine gleichmäßige Einströmgeschwindigkeit aufrechterhalten wird.

Weil die Wandabschnitte 24, 25 der Trennwand zwischen den zwei Ventrikelkammern 26, 27 sich seitlich bewegen können, und zwar entweder beide in einer Richtung oder jede in eine andere Richtung während der systolischen Phase, wenn die Klappenventile 32 und 32' geschlossen sind, wird das Blut primär durch den Auslaß, an welchem der kleinste Druck vorherrscht, herausgedrückt, bis die Bälge auf einer Seite auf ihr Maximalmaß ausgedehnt bzw. erweitert worden sind, wonach der Rest des Verdrängungsvolumens durch den Auslaß ausgedrückt wird, wo der höchste Druck vorherrscht.

In der diastolischen Phase (Fig. 2A) werden die Wandabschnitte 24 und 25 unter der Wirkung einer schwachen Feder 33 aufeinanderzubewegt. Die Feder 33 vergrößert den Blutübergang aus den Atriumkammern 28, 29 durch die Klappenventile 32, 32' durch Zusammenklappen oder Zusammenfalten des Raumes 22 und Vergrößern des Raumes 23 infolge der Bewegung der Luft aus dem Raum 22 in den Raum 23. Wie die Wandabschnitte 19 und 20 nähern sich die Wandabschnitte 24 und 25 mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten einander, wenn sich die Fluidströme durch die Klappenventile 32 und 32' unterscheiden, was zu den Volumina in den Ventrikelkammern 26 und 27 führen kann und damit Verdrängungsvolumina in der nächstfolgenden systolischen Phase mit unterschiedlichen Größen. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß Zuströme unterschiedlicher Drücke schnell ausgeglichen werden.

Eine andere Ausführungsform ist schematisch im Querschnitt in Fig. 3 veranschaulicht und zeigt Ähnlichkeiten mit einem anatomischen Herzen. Die Ventrikelkammern 42 und 43 sind durch einen Doppelwandaufbau voneinander getrennt, welcher zwei seitlich bewegbare, starre Wandabschnitte 44 und 45 aufweist, die so angeordnet sind, daß sie mittels einer Leine 49 voneinander wegbewegt werden können, wobei die Leine 49 mit einer Gelenkanordnung 55 verbunden ist und das Gehäuse 41 durch eine Öffnung durchdringt, diemit Dichteinrichtungen 39 versehen ist. Die Wandabschnitte 44, 45 werden durch balgartige Aufbauten gehaltert, welche um ihre Umfange angeordnet und am Gehäuse 41 befestigt sind. Die Ventrikelkammern 42 und 43 stehen mit den jeweiligen ATriumkammem 34 und 35 über Klappenventile 40 und.40' in Verbindung. Obwohl in der Fig. nicht gezeigt, sind Ausfließventile in den Ausfließrohren oder -schläuchen angeordnet, welche aus dem Gehäuse 41 an Öffnungen 53 und 54 führen. Einströmrohre oder -schläuche führen an den Öffnungen 47 und 48 in den betreffenden Atriumkammern 34 bzw. 35 zum Gehäuse 41. . . · -

Zwecks Erhalt des gewünschten Pumpeffektes werden die Atriumkammern 34 und 35 teils durch periphere, bewegliche Wände 50 bzw. 50' gebildet, die aufgrund ihrer Flexibilität bewegbar sind. Diese Wände 50 und 50' sind zwischen einer äußeren Extremposition, die in ausgezogenen Linien gezeigt ist, und einer inneren Extremposition bewegbar, die in gestrichelten Linien gezeigt ist, wodurch die Veränderung der Volumina der Atriumkammern 34 und 35 ermöglicht ist. Die Wände 50, 50' bilden auch mit dem Gehäuse 41, an welchem sie befestigt sind, luftgefüllte Räume 36, 37, die mit dem luftgefüllten Raum 46 in Verbindung stehen, der zwischen den Wandabschnitten 44, 45 über Durchgänge 51 und 52 angeordnet ist. Diese Anordnung arbeitet im wesentlichen in der gleichen Weise wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 2 A und 2 B, sie kann aber viel kompakter erstellt werden. Die Einlasse und Auslässe (Öffnungen 47, 48 und 53, 54) sind in gestrichelten Linien gezeigt und können an einem beliebigen Ende des Gehäuses 41 angeordnet sein, wie man aus der Querschnittpapierebene sieht. Vorzugsweise liegen jedoch die Einlasse und Auslässe auf gegenüberliegenden Seiten der Papierebene, da auf diese Weise das Fließmuster weniger dazu neigt, das Fluid stationär werden zu lassen, welches zu einem Ausflocken oder Koagulieren des Blutes führen könnte. Die in Fig. 3 veranschaulichte Ausführungsform ist geeignet, voll als Zweikammerherz zu arbeiten.

Der luftgefüllte Raum 46 zwischen den Wandabschnitten 44, 45 und den Räumen 36 und 37, die außerhalb betreffender biegsamer bzw. geschmeidiger Wände 50, 50' angeordnet sind, dienen als Hilfsvolumina, die an den Einlassen (Öffnungen 47, 48) einen Minimaldruck schaffen, bei welchem Blut eintreten kann. Dieses Hilfsvolumen kann so angeordnet werden, daß es mit einem weiteren Volumen in Verbindung steht, und zwar über druckbegrenzende Ventile, wie z. B. mit einem Luftsack, welcher die Pumpe umgibt und zum Motor paßt bzw. ihn aufnimmt.

Ein solcher Sack oder Beutel kann auch dazu dienen, um der Anordnung als Ganzes eine Dichte entsprechend der mittleren Dichte des Thoraxinhaltes zu geben, wodurch die Anordnung in die Lage versetzt wird, sich an ihrem Platz „zu bewegen" und von der Position unabhängig zu sein, die von dem Patienten eingenommen wird.

Das Füllen der Kammern kann in vorteilhafter Weise dadurch unterstützt werden, daß man eine ziemlich schwache Feder (nicht gezeigt, siehe aber Fig. 2A und 2 B) zwischen die Wandabschnitte 44,45 anordnet. Alternativ können die Wände 50 und 50' elastisch gemacht werden. Diese elastische Wirkung, welche das Füllen der Ventrikelkammer 42, 43 und das Entleeren der Atriumkammern 34, 35 ermöglicht, ergänzt die Wirkung, welche durch die Elastizität des Gases in den gasgefüllten Kammern erzeugt wird, während diese zwei Wirkungen den Dämpfungseffekt des Atriums auf das hereinfließende Blut verstärken, wobei diese Fluideingangsströme gleichmäßig sind, obgleich die Ausströme betont pulsieren.

Claims (8)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Doppelpumpe für die Benutzung als Kunstherz mit zwei ventrikelsimulierenden Kammern, die Seite an Seite angeordnet sind, wobei jede Kammer einen Fluideinlaß und einen Fluidauslaß hat und in jedem Einlaß sowie Auslaß ein betreffendes Einwegeventil angebracht ist, mit mit Energie versorgten Antriebseinrichtungen für das periodische und wiederholte Verringern der Volumina der Kammern, um Fließmittel aus den betreffenden Auslassen auszustoßen, gekennzeichnet dadurch, daß sie einen gemeinsamen Wandaufbau hat, welcher die Kammern trennt und mindestens einen Wandabschnitt hat, der geeignet derart ausgestaltet ist, daß er sich in Abhängigkeit von einem Unterschied zwischen den betreffenden vorherrschenden Drücken in den zwei Kammern bewegt und dadurch die betreffenden Volumina verändert und die Drücke gleichmacht.
2. 2. Doppelpumpe nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die betreffenden Fluideinlässe der ventrikelsimulierenden Kammern jeweils mit einer betreffenden atriumsimulierenden Kammer mit einem Fluideinlaß verbunden sind und daß die artriumsimulierenden Kammern durch eine gemeinsame Trennwand mit mindestens einem Teil getrennt sind, welches geeignet derart ausgestaltet ist, daß es sich in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen den in den zwei atriumsimulierenden Kammern vorherrschenden Drücken bewegt und dadurch die betreffenden Volumina verändert und die Drücke gleichmacht.
3. 3. Doppelpumpe nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß jede Kammer ein Grenzwandteil aufweist, welches geeignet derart ausgestaltet ist, daß es sich bewegt und dadurch das Volumen der Kammer verändert und ferner Wandeinrichtungen aufweist, welche mit der Fläche jedes dieses Grenzwandteiles außerhalb der betreffenden Kammer einen ein Gas enthaltenden Raum bildet und Einrichtungen aufweist, welche die Räume, welche den Grenzwandteilen der atriumsimulierenden Kammern zugeordnet sind, für die Ausübung von Kräften infolge Gasdruckveränderungen in den letztgenannten Räumen für den Versuch der Veränderung der Volumina der atriumsimulierenden Kammern in einer Richtung entgegen den Veränderungen der Volumina der ventrikelsimulierenden Kammern.
4. 4. Doppelpumpe nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der gemeinsame Wandaufbau der ventrikelsimulierenden Kammern zwei Abschnitte hat, die geeignet derart ausgestaltet sind, daß sie sich aufeinander zu und von einander fortbewegen und entsprechend die Volumina der Kammern vergrößern und verkleinern, und daß mit Energie versorgte Antriebseinrichtung Einrichtungen aufweist für das Aufbringen von Kräften auf die zwei Abschnitte, um sie voneinander fortzubewegen, ohne irgendwelche bedeutsame Kräfte auf die zwei Abschnitte aufzubringen mit dem Versuch, sie gegeneinander zu bewegen.
5. 5. Doppelpumpe nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß die betreffenden Fluideinlässe der ventrikelsimulierenden Kammern jeweils mit einer betreffenden atriumsimulierenden Kammer mit einem Fluideinlaß verbunden sind und daß die atriumsimulierenden Kammern durch eine gemeinsame Trennwand mit mindestens einem Teil separiert sind, welches geeignet derart ausgestaltet ist, das es sich in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen den Drücken, welche in den zwei atriumsimulierenden Kammern vorherrschen, bewegt und dadurch die betreffenden Volumina verändert und die Drücke gleichmacht.
6. 6. Doppelpumpe nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß jede atriumsimulierende Kammer ein Grenzwandteil aufweist, welches geeignet derart ausgestaltet ist, daß es sich bewegt und dadurch das Volumen der Kammer verändert und ferner Wandeinrichtungen aufweist, welche mit der Fläche jedes Grenzwandteiles außerhalb der entsprechenden Kammer einen veränderbaren Volumenraum bildet, Einrichtungen aufweist, welche mit den Flächen der beweglichen Abschnitte des gemeinsamen Wandaufbaus einen Raum mit veränderlichem Volumen bilden und Einrichtungen aufweist, die die Räume mit veränderlichem Volumen verbinden, wobei diese Räume ein Gas enthalten, um Kräfte infolge Gasdruckveränderungen auszuüben mit dem Versuch des Veränderns der Volumina der atriumsimulierenden Kammern in einer Richtung entgegen den Veränderungen der Volumina der ventrikelsimulierenden Kammern.
7. 7. Doppelpumpe nach Punkte 4, gekennzeichnet dadurch, daß sie Federeinrichtungen aufweist zum Bewegen der Abschnitte des gemeinsamen Wandaufbaus der ventrikelsimulierenden Kammern aufeinanderzu.
8. 8. Doppelpumpe nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß die atriumsimulierenden Kammern einander auf jeder Seite der Seite an Seite angeordneten ventrikelsimuliörenden Kammern gegenüber angeordnet sind.

   Hierzu 4 Seiten Zeichnungen

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die erfindungsgemäße Doppelpumpe kann in wirksamer Weise in einer Herzlungenmaschine oder als künstliches Herz verwendet werden. Die Doppelpumpe hat dabei eine gleichmäßige Fluideinströmung trotz einer pulsierenden Fluidausströmung. Die Doppelpumpe ist auch geeignet zur Selbsteinstellung der absoluten Werte für die gepumpten Blutströme.

   Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

   Kunstherzen sind bekannt und werden in weitem Umfang benutzt, beispielsweise in Herzlungenmaschinen. Die US-Patentschrift 097 366 beschreibt und zeigt eine Herzpumpe, bei welcher die ventrikulumsimulierenden Kammern der Pumpe durch einen gemeinsamen Motor betrieben werden, welcher eine Platte antreibt, welche die Kammern veranlaßt, sich alternativ aufzublasen und Fließmittel abzublasen. Die Kammern haben die Form von Kautschukbeuteln und nehmen Blut aus Atriumkaminern auf, die als Druckvergleichmäßiger arbeiten, d. h. zur Erzeugung einer gleichmäßigen Einströmung von Blut. Die zwei Pumpen wirken auf das ausströmende Blut als „positive" Pumpen, bei welchen die Verschiebungsvolumina oder Hubvolumina sich nicht verändern und nur der Rhythmus (Frequenz) reguliert werden kann.

   Die US-Patentschrift 3 783 453 beschreibt und zeigt eine Doppelpumpe, bei welcher die Ventrikelkammern, welche die Form von Kautschukbeuteln haben, jeweils in einem entsprechenden starren Behälter eingeschlossen sind, und auf welche von außen durch ein Arbeitsfluid eingewirkt wird, welches in den Behälter eingespritzt und aus diesem herausgezogen wird. Die Pi npenbeutel werden zum wechselweisen Pumpen veranlaßt, und die Funktion wird von einem Steuersystem derart reguliert, daß dieselbe Blutmenge pro Zeiteinheit insgesamt gesehen, durch die zwei Pumpen gepumpt wird. Diese Steuerung wird durch separates Abfühlen der Beutelvolumina bewirkt.

   Die vorliegende Erfindung ist das Ergebnis der Feststellung des Erfinders, daß das menschliche Herz nicht in der normalerweise angenommenen Weise arbeitet. Da diese Feststellung den technischen Hintergrund der Erfindung bildet, wird sie unten kurz beschrieben, um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern.
   Unter anderem hat man aus Ultraschalluntersuchungen des anatomischen Herzens beobachtet, daß während eines Herzschlages