DE2115333A1 - Method and device for generating a pulsating flow, in particular for perfusions for medical purposes - Google Patents

Description

Translated fromGerman

PATE NTANWALTEFATE N ADVOCATE

dr. W. Schalk · dipl.-ing. P. Wirth^; dipl.-ing. G. DannenbergDR. V. SCHMIED-KOWARZIK · DR. P. WEI N HOLD · DR. D. GUDELdr. W. Schalk dipl.-ing. P. Wirth^; dipl.-ing. G. Dannenberg DR. V. SCHMIED-KOWARZIK · DR. P. WEI N HOLD · DR. D. GUDEL

6 FRANKFURT AM MAIN ·6 FRANKFURT AM MAIN

CR. ESCHENHEIMER STRASSE 39CR. ESCHENHEIMER STRASSE 39

March 29, 1971March 29, 1971

Da/is Baxter Laboratories, Inc.Da / is Baxter Laboratories, Inc.

Morton Grove, Illinois 60053/USAMorton Grove, Illinois 60053 / USA

Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen einer pulsierenden Strömung, insbesondere für Perfusionenzu medizinischen ZweckenMethod and device for generating a pulsating flow, in particular for perfusionsfor medical purposes

Geräte zum Erzeugen einer pulsierenden Strömung eines Mediums ^urch eine Leitung werden laufend für experimentelle undklinische Arbeiten im Bereich der Organperfusion und dgl. verwendet. Es hat sich gezeigt, daß die Lebensdauer vonc- urgisch entfernten lebenden Organen, wie beispielsweiseLebern, Herzen oder Nieren durch Perfusion des Organs mit ox>genierten Lösungen verlängert werden kann. Insbesonderehat sich herausgestellt, daß die Lebensfähigkeit solcher getrennter Organe durch Perfusion mit oxygenierter Lösungin einem den Herzschlag nachahmenden pulsierenden Strömungsrhythmus verlängert werden kann.Devices for generating a pulsating flow of a medium through a pipe are being used continuously for experimental purposesclinical work in the field of organ perfusion and the like. Used. It has been shown that the life ofc- urgically removed living organs, such asLivers, hearts or kidneys can be extended by perfusing the organ with oxygenated solutions. In particularit has been found that the viability of such separate organs is enhanced by perfusion with oxygenated solutioncan be lengthened in a pulsating flow rhythm that mimics the heartbeat.

Während bereits verschiedene Systeme geschaffen wurden, um lebenden Organen eine, pulsierende Strömung oxygenierterFlüssigkeit zuzuführen, haben sich bei diesen doch insofern Nachteile gezeigt, als sie nicht in der Lage waren, einenweiten Variationsbereich pulsierender Strömungsschemen zu schaffen, durch die dem Benutzer die Möglichkeit gegeben wäre,die genaue Amplitude und Gestalt der gewünschten pulsierendenWhile various systems have already been created to create a pulsating flow of oxygenated living organsTo supply liquid, these have been shown to have disadvantages in that they were unable to provide ato create a wide range of variations in pulsating flow schemes, through which the user would be given the opportunity tothe exact amplitude and shape of the desired pulsating

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Druckwellen der Strömung wahlweise zu bestimmen. Auch arbeiten die bekannten Pumpen zum Herstellen solcher pulsierendenStrömungen nicht mit dem optimalen Strömungsvolumen.To determine pressure waves of the flow optionally. The known pumps also work for producing such pulsatingFlows not with the optimal flow volume.

Diesem Mangel wird durch die Erfindung abgeholfen, die eine einfache Vorrichtung zum Steuern des Schemas pulsierenderStrömung eines Mediums durch eine Leitung schafft und dabei die Änderung sowohl der Amplitude als auch der Form desImpulses oder der Druckwelle in Abhängigkeit von der Zeit ermöglicht.This deficiency is remedied by the invention, which provides a simple device for controlling the pulsing schemeFlow of a medium through a pipe creates, thereby changing both the amplitude and the shape of theImpulse or pressure wave as a function of time.

Weiter schafft die Erfindung eine Einrichtung, mit der größere Strömungsmengen durch eine enge Leitung einer Pumpanlagefür die pulsierende Strömung zugeführt werden können, um größere Pumpleistungen zu erzielen.Furthermore, the invention creates a device with which larger amounts of flow through a narrow line of a pumping systemfor the pulsating flow can be supplied in order to achieve greater pumping capacities.

Zu diesem Zweck sieht die Erfindung eine ein Medium in einer Leitung in eine strömende Bewegung versetzende Vorrichtungvor, bei der eine Pumpeinrichtung einen pulsierenden Druck zum Bewegen des Mediums durch die Leitung erzeugt. Die Vorrichtungenthält eine schlagaderartige Einrichtung mit einem nachgiebigen, bzw. elastischen Leitungsabschnitt, der einenTeil der vorgenannten Leitung bildet. Dieser Leitungsabschnitt liegt stromabwärts von der die pulsierende Strömung erzeugendenEinrichtung und ist von einer geschlossenen Hülse umgeben, die einen unter Druck setzbaren Raum um den Leitungsabschnittherum bildet. Der Raum innerhalb der Hülse kann nach Wunsch unter Druck gesetzt werden, um die Nachgiebigkeit des Leitungsabschnittes durch gesteuerten Druck beliebigen Grades und nacheinem beliebigen Schema zu ändern. Daher läßt sich das pulsierende Strömungsschema des mit von der Pumpeinrichtungherrührenden Pulsationen durch den Leitungsabschnitt strömenden Mediums in Abhängigkeit von dem diesen Leitungsabschnitt innerhalb der Hülse umgebenden Druck modulieren.Beispielsweise kann ein konstanter Druck verwendet werdenFor this purpose, the invention provides a device that sets a medium in a line in flowing motionbefore, in which a pumping device generates a pulsating pressure for moving the medium through the conduit. The devicecontains an artery-like device with a resilient or elastic line section, the oneForms part of the aforementioned line. This line section is downstream of the one that generates the pulsating flowDevice and is surrounded by a closed sleeve which has a pressurizable space around the line sectionforms around. The space within the sleeve can be pressurized as desired to allow the compliance of the conduit section by controlled pressure of any degree and byto change any scheme. Therefore, the pulsating flow pattern of the pump devicemodulate resulting pulsations through the line section flowing medium depending on the pressure surrounding this line section within the sleeve.For example, a constant pressure can be used

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oder ein in Phase mit den Pulsationen schwingender Druck zum Vergrößern der Amplitude und Ändern der Form der Pulsationen,oder ein in der Phase abweichend pulsierender Druck, um die Pulsationen zu vermindern, zu Ändern oder vollkommenzubeseitigen. Im Ergebnis ist also das für das Medium erhaltene Strömungsschema durch wahlweise Steuerung des Drucks innerhalbdes den elastischen Leitungsabschnitt umgebenden Raumes wahlweise einstellbar, wie weiter unten näher beschriebenist.or a pressure oscillating in phase with the pulsations to increase the amplitude and change the shape of the pulsations,or a pressure pulsating out of phase in order to reduce, change or complete the pulsationsremove. So the result is the flow pattern obtained for the medium by selectively controlling the pressure withinof the space surrounding the elastic line section optionally adjustable, as described in more detail belowis.

Die hierbei verwendeten elastischen bzw. nachgiebigen Leitungsabschnittekönnen beliebigen Querschnitt haben, beispielsweise rund, oval od.dgl.The elastic or resilient line sections used herecan have any cross-section, for example round, oval or the like.

Weiter sieht eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, daß ein unmittelbar stromaufwärts von der pulsierendenPumpeinrichtung gelegener und mit deren Eingang in Verbindung stehender Leitungsteil einen Vorraum von vergrößerten Querausmaßenbildet, um eine erhöhte pulsierende Strömungsleistung zu erhalten in Übereinstimmung mit den Lehren vonAnderson et al., American Heart Journal, Januar 1967, Seite 92 - 105.Furthermore, a preferred embodiment of the invention provides that an immediately upstream of the pulsatingPump device located and with its entrance connected line part an anteroom of enlarged transverse dimensionsforms to obtain increased pulsatile flow performance in accordance with the teachings ofAnderson et al., American Heart Journal, Jan. 1967, pp. 92-105.

Nach dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der den Vorraum bildende Teil der Leitung von einer zweitengeschlossenen Hülse umgeben, die einenzweiten, unter Druck setzbaren Raum, um den Leitungsabschnitt bildet. Dieserzweite Raum erhält oszillierenden Druck, durch den dieser Vorraum während der Füllphase der pulsierenden Pumpeinrichtungzum Zusammenfallen und während der Arbeitsphase der Pumpeinrichtung zum Ausdehnen gebracht wird. Dadurch wirdder pulsierenden Pumpeinrichtung eine reichliche Menge des Mediums zugeführt, wodurch die Pumpleistung vergrößert wird.According to this preferred embodiment of the invention, the part of the conduit forming the vestibule is of a second oneenclosed sleeve which defines a second pressurizable space around the conduit section. ThisThe second space receives oscillating pressure, through which this antechamber during the filling phase of the pulsating pump deviceis caused to collapse and expand during the working phase of the pumping device. This willa copious amount of the medium is supplied to the pulsating pump device, as a result of which the pumping capacity is increased.

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Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher beschrieben, und zwar zeigen:The invention is described in more detail below with reference to the drawing, for example, namely show:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Organ-Konservierungssystemsnach der Erfindung;Fig. 1 is a schematic view of an organ preservation systemaccording to the invention;

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch eine Ausführungsform einer bei der Erfindung zur Verwendung kommendenpulsierenden Pumpeinrichtung mit den zugehörigen Teilen; undFig. 2 is a vertical section through an embodiment of a coming for use in the inventionpulsating pumping device with associated parts; and

Fig. 3 einen der Fig. 2 entsprechenden vertikalen Teilschnitt einer anderen Ausführungsform desVorraums und der pulsierenden Pumpeinrichtung.3 shows a vertical partial section, corresponding to FIG. 2, of another embodiment of theAnteroom and the pulsating pumping device.

In der Zeichnung ist ein Perfusionssystem für ein Organ gezeigt, bei dem die Perfusionsflüssigkeit,z.B. Blut oderPlasma, durch eine typische, transparente Konservierungskammer 10 für das Organ gepumpt wird, in der das Organbeobachtet werden kann. Das Medium bzw. die Perfusionsflüssigkeit wird von einer pulsierenden Pumpeinrichtung durch eine Leitung 14 der Kammer 10 zugeführt, durchströmt darin ein mit Kanüle versehenes Organ und verläßt dieKammer 10 über eine Auslaßleitung 16. Ein weiterer Zugang zu der Kammer 10 ist zur Verwendung nach Bedarf vorgesehen.Der Zugang 17 kann mit dem Organ in Verbindung gebracht werden, um gegebenenfalls Organsekrete aus der Kammer 10 ab undeinem (nicht gezeigten) Sammelbehälter zuzuführen. Gewünschtenfalls kann der Perfusionsströmungsweg des Organ-Konservierungssystemsin einer Überdruckkammer untergebracht sein, um die Perfusion unter Überdruck durchzuführen. Diegesamte Vorrichtung kann außerdem in einem kompakten Behälter für den Transport untergebracht sein.In the drawing there is shown a perfusion system for an organ in which the perfusion liquid, e.g. Blood orPlasma, is pumped through a typical, transparent preservation chamber 10 for the organ in which the organ is locatedcan be observed. The medium or the perfusion liquid is supplied by a pulsating pump device fed through a line 14 of the chamber 10, flows through a cannulated organ therein and leaves theChamber 10 via an outlet line 16. Another access to chamber 10 is provided for use as required.The access 17 can be brought into connection with the organ in order to remove organ secretions from the chamber 10 and if necessaryto a (not shown) collecting container. If desired, the perfusion flow path of the organ preservation systembe housed in a hyperbaric chamber in order to carry out the perfusion under positive pressure. theThe entire device can also be accommodated in a compact container for transport.

Das flüssige Perfusat wird gleichförmig von dem Organ innerhalb der Kammer 10 über die Leitung 16 einem üblichenWärmetauscher 18 zugeführt, in dem es auf die gewünschteThe liquid perfusate is distributed uniformly from the organ within the chamber 10 via the line 16 in a conventional mannerHeat exchanger 18 supplied in which it is set to the desired

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Temperatur, im allgemeinen zwischen 4 und 37°C gebracht wird, um die Temperatur des Systems zu steuern. EingesonderterKreislauf für ein Wärmetauschermedium 20 leitet dieses dicht benachbart zu dem aus der Leitung 16 in den Wärmetauschereintretenden Perfusat, wobei jedoch beide Medien durch dünne, wärmeübertragende Metallplatten getrennt gehalten sind. DasWärmetauschmedium, wie beispielsweise Salzlösung, zirkuliert in Leitungen 22 zwischen dem Wärmetauscher 18 und einerkonventionellen Temperatursteuereinrichtung und Pumpe 24.Temperature, generally between 4 and 37 ° C, to control the temperature of the system. SeparatedThe circuit for a heat exchanger medium 20 directs this closely adjacent to that from the line 16 into the heat exchangerentering perfusate, but the two media are kept separate by thin, heat-transferring metal plates. ThatHeat exchange medium, such as saline solution, circulates in lines 22 between the heat exchanger 18 and aconventional temperature controller and pump 24.

Das Perfusat gewünschter Temperatur strömt von dem Wärmetauscher 18 über eine Leitung 26 zu einem üblichen Oxygenator28 (beispielsweise wie in der belgischen Patentschrift 726 886 beschrieben), der dem Transfusat Sauerstoff zuführtund Kohlendioxid/ Zu dem Oxygenator 28 gehört auch ein Strömungsweg für den Sauerstoff mit einer Zuführleitungund einer Abgabeleitung 32. Das Perfusat strömt von dem Oxygenator 28 über eine Leitung 34 und einen dichten Anschluß36 in einen erweiterten Leitungsabschnitt, welcher den Vorraum 38 bildet, der in der Regel aus biegsamem,t ^affem, dünnwandigem Gummirohr gebildet ist. Der Vorraum3£ bildet eine flexible Kammer, in der das Perfusat sichzwxschen den Füllphasen der pulsierenden Pumpeinrichtung ansammelt und ist von einem schützenden Rohr 37 (Pig. 2, 3)umgeben. Die Menge des im System strömenden Perfusats wird nach Bedarf durch Zugaben aus einem Reservoir 41 mit einemSteuerventil 43 reguliert, um Verluste durch Sekretabgabe über den Anschluß 17 u.dgl. zu kompensieren.The perfusate of the desired temperature flows from the heat exchanger 18 via a line 26 to a conventional oxygenator28 (for example as described in Belgian patent specification 726 886), which supplies oxygen to the transfusateand carbon dioxide / The oxygenator 28 also includes a flow path for the oxygen with a supply lineand a delivery line 32. The perfusate flows from the oxygenator 28 via a line 34 and a tight connection36 into an enlarged line section, which forms the vestibule 38, which is usually made of flexible,t ^ affem, thin-walled rubber tube is formed. The anteroom3 £ forms a flexible chamber in which the perfusate is locatedaccumulates between the filling phases of the pulsating pump device and is covered by a protective tube 37 (Pig. 2, 3)surround. The amount of the perfusate flowing in the system is adjusted as required by additions from a reservoir 41 with aControl valve 43 regulates in order to compensate for losses caused by secretion discharge via connection 17 and the like.

Wie Fig. 2 zeigt, weist die pulsierende Pumpeinrichtung einen Zylinder 42 auf, innerhalb dessen axial ein elastischesRohr 44 angebracht ist. Der Raum 45 zwischen dem Rohr 44 und dem Zylinder 42 ist durch ringförmige Dichtungenund 49 abgeschlossen und bildet eine geschlossene Ringkammer. Im Einlaß 46 und Auslaß 48 der Pumpeinrichtung 12 ist jeeine Einweg-Ventilklappe 50 vorgesehen, durch welche dieAs FIG. 2 shows, the pulsating pump device has a cylinder 42, within which an elastic cylinder is axiallyTube 44 is attached. The space 45 between the tube 44 and the cylinder 42 is surrounded by annular sealsand 49 closed and forms a closed annular chamber. In the inlet 46 and outlet 48 of the pump device 12 is eacha one-way valve flap 50 is provided through which the

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Strömung durch den Einlaß 46 in das Rohr 44 eintreten unddurch den Auslaß 48 austreten kann, während eine Strömung in entgegengesetzter Richtung verhindert wird.Flow through inlet 46 enter tube 44 andthrough outlet 48 while preventing flow in the opposite direction.

Der Zylinder 42 ist mit einer Eintrittsöffnung 52 für einMedium versehen, das von einem oszillierenden Druck erzeugenden System angeliefert wird, zu dem ein eine Säuleeines hydraulischen Mediums enthaltendes Rohr 54 gehört, welches über eine Leitung 58 an eine konventionelle,oszillierenden Druck erzeugende Steuerstation 60 (Fig. 1) angeschlossen ist, die von einer Druckgasquelle 61, imallgemeinen Sauerstoff, betätigt wird. Die Steuerstation ist beim Ausführungsbeispiel so geschaltet, daß sie dieLeitung 58 mit Sauerstoff uriter oszillierendem Druck beschickt und außerdem dem Oxygenator 28 über die LeitungSauerstoff zuführt, normalerweise über einen in der Steuerstation 60 enthaltenen Strömungsmesser. Der oszillierendeDruck bewirkt eine hin- und hergehende Strömung durch die Einlaßöffnung 52 zu dem Raum 45, der innerhalb des Zylinders42 das Rohr 44 umgibt^xwadie Pumpeinrichtung 12 durchwechselweises Zusammenfallen und Wiederausdehnen des Rohrs 44 zu betätigen, und zwar in Einklang mit den Druckwellendes oszillierenden Drucks. Beim Zusammenfallen des Rohrs wird jeweils das Perfusat im Rohr 44 durch den Auslaß 48herausgedrückt, während beim Ausdehnen des Rohrs 44 das Medium bzw. Perfusat in jeder Füllphase der Pumpe durch denEinlaß 46 eintritt. Im allgemeinen und zweckmäßigerweise befindet sich die Pumpeinrichtung 12 vertikal auf einemniedrigeren Niveau als die Organkammer 10, um einen hydrostatischen Überdruck zu erhalten, der das Füllen des Rohres44 während der Füllphase der Pumpe unterstützt. Auch derOxygenator 28 liegt vertikal tiefer als die Kammer 10, um dort unter Druck zu stehen.The cylinder 42 is provided with an inlet opening 52 for a medium which is supplied by an oscillating pressure generating system, to which a pipe 54 containing a column of hydraulic medium belongs, which via a line 58 to a conventional, oscillating pressure generating control station 60 (Fig. 1), which is actuated by a source of pressurized gas 61, generally oxygen. In the exemplary embodiment, the control station is connected in such a way that it feeds the line 58 with oxygen at an oscillating pressure and also supplies oxygen to the oxygenator 28 via the line, normally via a flow meter contained in the control station 60. The oscillating pressure causes a reciprocating flow through the inlet opening 52 to the space 45, the inside of the cylinder 42, the tube 44 surrounds ^XWA the pump means to operate 12 by alternately collapsing and re-expanding the tube 44, in accordance with the Pressure waves of the oscillating pressure. When the tube collapses, the perfusate in the tube 44 is pressed out through the outlet 48, while when the tube 44 expands, the medium or perfusate enters through the inlet 46 in each filling phase of the pump. In general and expediently, the pumping device 12 is located vertically at a lower level than the organ chamber 10 in order to obtain a hydrostatic overpressure which assists the filling of the tube 44 during the filling phase of the pump. The oxygenator 28 is also vertically lower than the chamber 10 in order to be there under pressure.

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Eine für die Steuerstation 60 geeignete pneumatische Steuereinrichtungfür die Abgabe oszillierenden Drucks an die Leitung 58 und die Eintrittsöffnung 52 ist in einem Aufsatzvon Demers et al. mit dem Titel "APerfusion Circuit forOrgan Preservation in Portable Chambers (zu Deutsch: Ein Perfusionskreislauf für Organkonservierung in tragbarenKammern)", im Journal of Surgical Research, Band 9, Nr. 2, Seiten 95 - 99 (1969) offenbart. Dieser Aufsatz befaßt sichauch mit einem geeigneten kombinierten Wärmetauscher-Oxygenator, der anstelle der hier gezeigten gesonderten Einheitenund 28 bei der Erfindung verwendet werden kann. Dieses oder andere pneumatische Systeme können so eingestellt werden, daßdie gewünschten Pausen zwischen den Impulsen erhalten werden.A pneumatic control device suitable for the control station 60for the delivery of oscillating pressure to the line 58 and the inlet opening 52 is in an attachmentby Demers et al. entitled "APerfusion Circuit forOrgan Preservation in Portable Chambers (in German: A perfusion circuit for organ preservation in portableChambers) ", in the Journal of Surgical Research, Vol. 9, No. 2, pp. 95-99 (1969). This article is concernedalso with a suitable combined heat exchanger-oxygenator, which instead of the separate units shown hereand 28 can be used in the invention. This or other pneumatic systems can be set so thatthe desired pauses between pulses can be obtained.

In Übereinstimmung mit der Erfindung bildet ein elastischer Leitungsabschnitt 62 einen Teil der Leitung für die pulsierendeStrömung des Mediums bzw. Perfusats, und dieser Abschnitt liegt stromabwärts von der pulsierenden Pumpeinrichtung 12.Er ist von einer geschlossenen, einstückig mit dem Zylinderausgebildeten Hülse 64 umgeben, um einen unter Druck setzbaren Raum 66 zwischen der Hülse und dem nachgiebigen Leitungsabschnitt62 zu bilden. Die Leitung 68 erstreckt sich von dem Raum 66 zu einer Drucksteuerung 70 (Fig.1), die Über eineLeitung 72 an eine unter Druck stehende Sauerstoffquelle 61 angeschlossen ist.In accordance with the invention, an elastic conduit section 62 forms part of the conduit for the pulsatingFlow of the medium or perfusate, and this section lies downstream of the pulsating pump device 12.He is of a closed, integral with the cylinderformed sleeve 64 surround to a pressurizable space 66 between the sleeve and the resilient conduit section62 to form. The line 68 extends from the space 66 to a pressure control 70 (FIG. 1), which via aLine 72 is connected to a pressurized oxygen source 61.

Die Drucksteuerung 70 kann ein einfacher Regler für konstanten Druck oder, falls gewünscht, für veränderlichen Drucksein und außerdem gegebenenfalls dem oszillierenden Druck der Quelle 60 koordiniert werden. Wenn das Medium durch einenDruckimpuls aus der Pumpe 12 herausgedrückt wird, kann die Amplitude und die Form der Druckwelle durch Änderung derElastizität oder Nachgiebigkeit des Leitungsabschnitts 62 geändert werden. Diese Elastizität oder Nachgiebigkeit wirdnach Wunsch durch den über die Leitung 68 zugeführten DruckThe pressure controller 70 can be a simple constant pressure regulator or, if desired, variable pressure regulatorand also be coordinated with the oscillating pressure of the source 60, if necessary. If the medium is through aPressure pulse is pushed out of the pump 12, the amplitude and the shape of the pressure wave can be changed by changing theThe elasticity or resilience of the line section 62 can be changed. This elasticity or resilience becomesby the pressure supplied via line 68, if desired

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gesteuert, so daß auf diese Weise die volumetrische Kapazität des Leitungsabschnitts 62 geändert wird. Wenn hoher Druck zugeführtwird, ist die Nachgiebigkeitscharakteristik des Abschnitts 62, wenn er einer aus der Pumpe 12 kommenden Druckwelleausgesetzt ist, gänzlich verschieden von den Nachgiebigkeit scharakteristiken des Abschnitts 62, wenn niedriger Druckoder ein verminderter Druck in der Leitung 68 und dem Raum 66 herrscht. Für den Raum 66 kann ein konstanter Druck vorgesehenwerden, ebenso wie auch ein oszillierender Druck oder irgendeine gewünschte Art von Druck, und zwar entweder in Phase oderaußer Phase mit dem oszillierenden Druck,der zum Antrieb der Pumpe 12 dient. Auf diese Weise bietet sich eine große Flexibilitätin der Steuerung der Form der Druckimpulse der oszillierenden Strömung, die über die Leitung 14 der Organkammer10 zugeführt wird.controlled so that the volumetric capacity of the line section 62 is changed in this way. When high pressure is appliedis the compliance characteristic of the section 62 when it is exposed to a pressure wave coming from the pump 12is entirely different from the compliance characteristics of section 62 when low pressureor there is a reduced pressure in line 68 and space 66. A constant pressure can be provided for the space 66as well as an oscillating pressure or any desired type of pressure, either in phase orout of phase with the oscillating pressure used to drive the pump 12. This offers great flexibilityin the control of the shape of the pressure pulses of the oscillating flow, which via the line 14 of the organ chamber10 is fed.

Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform einer Vorrichtungnach der Erfindung, die - von den nachstehend aufgeführten Merkmalen abgesehen - der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 entspricht.Der den Vorraum 38 bildende Leitungsteil befindet sich hier innerhalb einer Hülse 37 % die mit einer Kappe 71einen weiteren, unter Druck setzbaren Raum 72 schafft. Der den Vorraum 38 begrenzende Leitungsteil ist beI74 mit der Kappe 71verklebt, so daß der Raum 72 hier dicht verschlossen ist. Eine Leitung 76 führt von dem Raum 72 zu einer Quelle oszillierendenDrucks, wie beispielsweise der Quelle 60. Die Druckschwingungen in den Räumen 45 und 72 sind so angeordnet, daß sie nicht inPhase miteinander sind, wobei im allgemeinen die Impulse im Raum 72 denen im Raum 45 kurz vorausgehen. Wenn daher daselastische Rohr 44 der Pumpe 12 In der Füllphase eines Pumpzyklus ist, um Medium durch den Einlaß 46 aufzunehmen, wirddem Raum 72 über die Leitung 76 ein Druckimpuls zugeführt, welcher den Leitungsteil,der den Vorraum 38 bildet, zumZusammenfallen bringt und damit Medium in die Pumpe 12 hinein drückt. Ein Sperr- bzw. Rückschlagventil, um übermäßige Rückströmungaus dem Vorraum 38 zu verhindern, ist nichtFig. 3 shows a modified embodiment of a deviceaccording to the invention, which - apart from the features listed below - corresponds to the device according to FIGS.The line part forming the antechamber 38 is located here within a sleeve 37% with a cap 71creates another pressurizable space 72. The line part delimiting the vestibule 38 is at 74 with the cap 71glued so that the space 72 is tightly sealed here. A line 76 leads from the space 72 to an oscillating sourcePressure, such as the source 60. The pressure oscillations in the spaces 45 and 72 are arranged so that they do not inAre in phase with one another, the pulses in room 72 generally shortly preceding those in room 45. So if thatelastic tube 44 of the pump 12 is in the filling phase of a pumping cycle to receive medium through the inlet 46, isa pressure pulse is fed to the space 72 via the line 76, which the line part that forms the antechamber 38 to theBrings collapse and thus presses medium into the pump 12. A check valve to prevent excessive backflowTo prevent from the vestibule 38 is not

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erforderlich. Der Hauptanteil des Inhalts 1» Vorraum 3Θströmt auch ohne ein solches Ventil in die Pumpe 12» weilderen Einlaß 46 wesentlich weiter als die Leitung 34 ist- undwell der Druck in der Leitung 34 infolge der erhöht gelagerten Qrgankanaer 10 größer als der Druck innerhalbά»&elastischen Rohrs 44 während des FUllxyklus 1st» und zwar infolgeder Eigenelastizität des Rohrs 44 und seiner Tendenz ,in denausgeweiteten Zustand zurückzukehren. Für eines erhöhten Wirkungsgrad kann jedoch gewünichtenfalls »in Rückschlagventilvorgesehen werden.necessary. The main part of the content 1 "anteroom 3" flows into the pump 12 without such a valve because its inlet 46 is much wider than the line 34 - and because the pressure in the line 34 is greater than the pressure inside as a result of the elevated Qrgankanaer 10ά "& elasti rule tube 44 during the 1st FUllxyklus" owing to the inherent elasticity of the pipe 44 and its tendency to return to the expanded state. However, if necessary, a check valve can be provided for increased efficiency.

Außer Pfease liegender ossilliertadar Druck wird das Rau*über die Leitung 78 und aintn linlai79über eine üblich·Verzögerungseinrichtung geführt, welche an dl· Leitung 76 angeschlossen ist und ein Steuerventil la der Leitung 73 betätigt,welches diese in seiner einen Stellung öffnet und ineiner anderen Stellung zwar schließt, aber eine RÜckströaung gestattet* um oszillierenden Brück in dem Rohr 80 und demKfaum 45 zu erhalten. Die Leitung 78 ist weiter an eine Bruckqnelleangeschlossen, wie beispielsweise den Sauerstoffvor-1->1, um stromaufwärts von dem genannten Ventil einenkonstanten Druck in der Leitung 78 herzustellen.Apart from Pfease's ossillated radar pressure, the Rau * is conducted via line 78 and aintn linlai79 via a conventional delay device which is connected to line 76 and actuates a control valve la of line 73, which opens it in one position and in In another position it closes, but allows a backflow * in order to obtain an oscillating bridge in the pipe 80 and the space 45. The line 78 is further connected to a bridge, such as, for example, the oxygen pre-1 → 1, in order to produce a constant pressure in the line 78 upstream of said valve.

Eine typische Verzögerungseinrichtung kann aus einer an die Leitung 76 angeschlossenen Leitung bestehen, welche durcheine Kammer vorbestimmten Volumens führt und dann an einem einstellbaren Radelventil vorbei zu einem auf Druck ansprechendenSchalter für das Steuerventil. Das Volumen der Kammer und das Nadelventil werden so eingestellt, daß sichdie gewünschte zeitliche Verzögerung ergibt. Ein geeignetes Steuerventil ist erhältlich von der Fluidonics Division derImperial Eastman Corporation* Chicago,, Illinois, unter derKennummer 300135.A typical delay device may consist of a line connected to line 76 which passes throughleads a chamber of predetermined volume and then past an adjustable Radelventil to a pressure-responsive oneSwitch for the control valve. The volume of the chamber and the needle valve are adjusted so thatgives the desired time delay. A suitable control valve is available from the Fluidonics Division ofImperial Eastman Corporation * Chicago, Illinois, under theID number 300135.

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QRK3INAI. INSP£CT£QQRK3INAI. INSP £ CT £ Q

Während der Puapphase der PumpeΛΖ inFig· 3 let dieklappe 50 des Einlasse β 46 geschlossen und der oszillierendeDruck im Rau» 72 und inu^rLeitung 76 befindet sich auf .verringerte* Niveau, ua zu ermöglichen, daB der die Vorkawier38 bildende Leitungeteil lieh wieder «it Perfueat füllt«During the Puapphase of the pumpin FigΛΖ · 3, the flap 50 of the inlets 46 are closed let β and the oscillating pressure in the Rau "72 and in line 76u ^ r is up. reduced * level, among other things to enable the line part forming the precharger 38 to "fill it with perfume" again.

Da·Druckeche«a Ik Rau» 72 kansn jo vörgeiehen werden, daB die _Dauer jedes Druckii^uleea, durch/Se? den Vor raue 38 bildende^.£^ϊϊSince the printing process "a Ik Rau" 72 can be preferred that the duration of each printing process, through / Se? the rough 38 forming^. £ ^ ϊϊ

oder ^{rif^-5}^:'v^.iii&^or ^ {rif ^ -5}^: 'v ^ .iii & ^

lierende" Druck ein Haiimue von etira 100 mi Quecksilber hatte.Die Frequenz der beiden oszillierenden Drücke betrug beispielsweise 60 Schwingungen pro Minute (1 Hertz). Der Druck in derLeitung 68 kann konstant beispielsweise bei 20 ma Quecksilberliegen. Ein konstanter Dniek dieser Größe in Leitung 68 gewährleistet,daß ein minimaler diastolischer Vordruck ständigzwischen den Pülsationen .in dem System herrscht,und daßinsbesondere solch ein minimaler Vordruck dem Organ Innerhalbder Organkammer 10 über die Leitung 14 zugeführt wird. Es wirdangenommen, daß hierdurch, die Lebensfähigkeit des Organs verlängertwird.lating "pressure had a Haiimue of etira 100 mi of mercury.The frequency of the two oscillating pressures was for example60 vibrations per minute (1 Hertz). The pressure in theLine 68 can be constant, for example at 20 ma mercurylie. A constant Dniek of this size in line 68 ensuresthat a minimum diastolic form is constantbetween the purgings. in the system, and thatin particular, such a minimal form within the organthe organ chamber 10 is supplied via the line 14. It willbelieved that this prolongs the viability of the organwill.

Die mit dem Perfusat in Berührung kommenden Teile sind vorzugsweiseaus Siliconkautschuk hergestellt, damit sie für Blut unschädlich sind.The parts that come into contact with the perfusate are preferredmade from silicone rubber so that they are harmless to blood.

In einer Vorrichtung nach der Erfindung kann jedes beliebigeMediuminder Leitung 68 und dem Raum 66 zwischen demLeitungsabschnitt 62 und der Hülse 64 sowieinanderen ,unterDruck setzbaren Bereichen, verwendet werden, Je nachIn a device according to the invention, any medium can be usedin the conduit 68 and the space 66 between the conduit section 62 and the sleeve 64 as well asin other areas which can be pressurized, as the case may be

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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

gewünschten Charakteristiken hinsichtlich Elastizität bzw. Nachgiebigkeit. Flüssigkeiten verschiedener Viskosität, wiebeispielsweise Öl, Siliconöl oder Wasser ergeben unterschiedlicheCharakteristiken für die Nachgiebigkeit, die sich wiederum von den Charakteristiken von Gasen unterscheiden.Eine inkompressible Flüssigkeit, wie beispielsweise Salzlösung,kann verwendet werden, während die Leitung 68 abgesperrt wird, damit der Leitungsteil 62 nur geringe Nachgiebigkeiterhält, wodurch sich dann eine nur sehr geringe Dämpfung oder Modulation der hindurchgehenden Druckimpulse ergibt.desired characteristics in terms of elasticity or flexibility. Liquids of different viscosity, such asfor example oil, silicone oil or water result in differentCompliance characteristics, which in turn are different from the characteristics of gases.An incompressible liquid, such as saline solution,can be used while the line 68 is being shut off so that the line portion 62 has little complianceis obtained, which then results in only very little damping or modulation of the pressure pulses passing through.

Die vorerwähnte, spezielle Ausführungsform soll nur als Beispiel dienen, ohne den Erfindungsgedanken hierdurch inirgendeiner Weise einzuschränken. Die Erfindung kann vielmehr in vielen verschiedenen Vorrichtungen Verwendung finden,einschließlich der für Organe vorgesehenen Perfusionsvorrichtungen, zu denen folgende Teile gehören: a) ein Behälter fürein Organ; b) eine Zuleitung für Perfusat zu dem Organ in dem Behälter; c) eine Einrichtung zum Erzeugen eines pulsierendenDruckes in dem dem Organ zugeführten Perfusat; d) eine Einrichtung, um einen minimalen Vordruck in dem durch das Organzirkulierenden Perfusat zwischen den Druckimpulsen aufrecht zu erhalten; e) eine,Einrichtung zum Oxygenieren des von demOrgan kommenden Perfusats; und f) eine Steuereinrichtung, über welche die Abgabe der Pumpe und auch die Periode derHochdruckimpulse einstellbar ist.The aforementioned special embodiment is only intended to serve as an example, without the inventive concept in this wayrestrict in any way. Rather, the invention can be used in many different devices,including perfusion devices intended for organs, which include: a) a container foran organ; b) a supply line for perfusate to the organ in the container; c) a device for generating a pulsatingPressure in the perfusate supplied to the organ; d) a device to ensure a minimum pre-pressure in which by the bodymaintain circulating perfusate between pressure pulses; e) a device for oxygenating the of theOrgan of coming perfusate; and f) a control device via which the delivery of the pump and also the period of theHigh pressure pulses is adjustable.

Von Hand steuerbare Vorrichtungen können vorgesehen werden, um die Temperatur und den Druck des dem Organ zugeführtenPerfusats zu ändern, ebenso wie auch zum Steuern der Impulsrate bzw. -größe sowie der systolischen Dauer Jedes von derPumpe erzeugten Impulses.Manually controllable devices can be provided to monitor the temperature and pressure of the fluid being supplied to the organTo change the perfusate, as well as to control the pulse rate or size as well as the systolic duration of each of thePulse generated by the pump.

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Claims (12)

Translated fromGerman

29. März 1971 - 12 - · Baxter Laboratories, Inc. Da/isMar. 29, 1971 - 12 - Baxter Laboratories, Inc. Da / isVorrichtung zum Erzeugen einer pulsierenden Strömung in einer Leitung mit einer Pumpe zum Erzeugen einespulsierenden Drucks, welcher das Strömen eines Mediums in der Leitung bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß einTeil der Leitung aus einem elastischen, bzw. nachgiebigenDevice for generating a pulsating flow in a line with a pump for generating apulsating pressure which causes a medium to flow in the conduit, characterized in that aPart of the line made of an elastic, or flexibleId θ stehtId θ standsrohrförmigen Abschnitt (44; 62Y,der von einer ihm gegenüberabgedichteten Hülse (42; 64, 37') umgeben ist, die einen unter Druck setzbaren Raum (45; 66; 72) um diesenrohrförmigen Abschnitt begrenzt, und daß eine Einrichtung (58 bzw. 78; 68; 76) zum Steuern des Drucks in diesemRaum vorgesehen ist, wodurch das Strömungsschema des durch diesen Leitungsabschnitt strömenden Mediums inAbhängigkeit von dem in diesem Raum herrschenden Druck steuerbar ist.tubular section (44; 62Y, which is surrounded by a sleeve (42; 64, 37 ') sealed against it, which delimits a pressurizable space (45; 66; 72) around this tubular section, and that a device ( 58 or 78; 68; 76) is provided for controlling the pressure in this space, whereby the flow pattern of the medium flowing through this line section can be controlled as a function of the pressure prevailing in this space.2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungsabschnitt (62) stromabwärts und vorzugsweisebenachbart zu der den pulsierenden Druck erzeugenden Pumpe (12) vorgesehen ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the line section (62) downstream and preferablyis provided adjacent to the pulsating pressure generating pump (12).3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (12) einen Zylinder (42) mit einem axialdarin angeordneten, elastischen bzw. nachgiebigen Rohr (44) sowie Abdichtungen (47, 49) enthält, welche die Außenwanddes Rohrs von dem Inneren, welches einen geschlossenen Weg für das zu pumpende Medium bildet, absperren,daß weiter ein Einlaß (46) und ein Auslaß (48) für die Strömung durch das Rohr (44) vorgesehen sind, dieje ein, eine Rückströmung verhinderndes Einwegventil3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the pump (12) has a cylinder (42) with an axiallytherein arranged, elastic or resilient tube (44) and seals (47, 49), which the outer wallshut off the pipe from the inside, which forms a closed path for the medium to be pumped,that further an inlet (46) and an outlet (48) are provided for the flow through the pipe (44), theone one-way valve each to prevent backflow(50) aufweisen, daß der Zylinder (42) einen Einlaß (52; 79) zu dem Raum innerhalb des Zylinders und außerhalb(50) comprise the cylinder (42) having an inlet (52; 79) to the space inside the cylinder and outside109843/120 7109843/120 7des Rohres aufweist, der mit einer ersten Quelle (58;78)oszillierenden Drucks in Verbindung steht, über die der pulsierende Druck der Pumpe (12) durch wiederholtesZusammendrücken und Ausdehnenlassen des Rohres (44) erzeugbar ist.of the tube connected to a first source (58; 78)oscillating pressure is in connection, via which the pulsating pressure of the pump (12) by repeatedCompression and expansion of the tube (44) can be generated.4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung für die pulsierende Strömung einen geschlossenen Kreislauf bildet.4. Device according to one of the preceding claims,characterized in that the line for the pulsating flow forms a closed circuit.5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil dieser Leitung einen Vorraum (38) von vergrößertenQuerausmaßen bildet, der unmittelbar stromaufwärts vor dem Einlaß (46) der Pumpe (12) zur Steigerung derPumpenleistung angeordnet ist.5. Apparatus according to claim 4, characterized in that part of this line has a vestibule (38) of enlargedForms transverse dimensions immediately upstream of the inlet (46) of the pump (12) to increase thePump power is arranged.6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-5» dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (64) und der Zylinder (42)aus einem einzigen, einstückigen Bauelement bestehen.6. Device according to one of claims 3-5 »characterized in that the sleeve (64) and the cylinder (42)consist of a single, one-piece component.7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daßder den Vorraum (38) bildende Leitungsteil von einer zweiten Hülse (37') abdichtend umgeben ist, der einenzweiten, unter Druck setzbaren Raum (72) um diesen Leitungsteil herum begrenzt und der mit einer zweiten Quelle(76) für oszillierenden Druck in Verbindung steht, der nicht phasengleich mit dem oszillierenden Druck aus derersten Quelle (68) ist.7. Apparatus according to claim 5, characterized in thatthe conduit part forming the vestibule (38) is surrounded in a sealing manner by a second sleeve (37 '), the onesecond, pressurizable space (72) bounded around this line part and that with a second source(76) stands for oscillating pressure that is not in phase with the oscillating pressure from thefirst source (68) is.8. Perfusionsvorrichtung für Organe, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Vorrichtung nach einem der vorhergehendenAnsprüche enthält.8. Perfusion device for organs, characterized in that it comprises a device according to one of the precedingContains claims.109843/1207109843/12079. Verfahren zum Überleiten eines Mediums aus einer Quelle pulsierenden Drucks zu einem Organ, wobei die dem Organdas Medium zuführende Leitung eine pulsierende Strömung erhält, dadurch gekennzeichnet, daß ein nachgiebiger bzw.elastischer Teil der Leitung einem vom atmosphärischen Druck abweichenden Außendruck ausgesetzt wird, durch dendas Schema der pulsierenden Strömung diesem Außendruck entsprechend moduliert wird.9. A method for transferring a medium from a source of pulsating pressure to an organ, the said organthe line supplying the medium receives a pulsating flow, characterized in that a flexible orThe elastic part of the line is exposed to an external pressure that differs from atmospheric pressure, by means of whichthe scheme of the pulsating flow is modulated according to this external pressure.10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendruck größer als der atmosphärische Druck undkonstant ist, um dem Organ während der Gesamtzeit der pulsierenden Strömung das Perfusat mit einem Minimum vonVordruck zuzuführen.10. The method according to claim 9, characterized in that the external pressure is greater than atmospheric pressure andis constant to the organ during the total period of pulsating flow the perfusate with a minimum ofTo supply the form.11. Verfahren zum Fördern eines Mediums durch eine erste Leitung, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium zunächstinnerhalb eines, von einer zweiten,, zu einer pulsierendarbeitenden Pumpe führenden Leitung gebildeten Vorraums gesammelt wird, daß dann die den Vorraum bildende Leitungzusammengedrückt und dadurch das Medium in die Pumpe getrieben und anschließend von dieser in die erste Leitunggepumpt wird.11. A method for conveying a medium through a first line, characterized in that the medium firstwithin one, from a second, to a pulsatingworking pump leading line formed vestibule is collected, that then the line forming the vestibulecompressed and thereby the medium is driven into the pump and then from this into the first lineis pumped.12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daßdie erste Leitung miteinemlebenden Organ verbunden ist und daß als Medium ein flüssiges Perfusat verwendet wird.12. The method according to claim 11, characterized in that the first line is connected toa living organ and that a liquid perfusate is used as the medium.109843/1207109843/1207LeerseiteBlank page