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Patent Searching and Data


Title:
INTRACARDIAC BLOOD PUMP
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/043688
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a blood pump which has a drive part (11) and a pump part (12), said pump part being extended by means of a flexible hose (13). Pressure sensors (60, 61) detect the pressure difference between the inlet end and the outlet end of the pump. The volume flow can then be determined from the pressure difference in conjunction with the rotational speed. The pressure difference can also be used to determine the correct position of the pump in the heart. Alternatively, the current consumed by the motor (21) is measured and the volume flow of the pump is calculated from this current consumption measurement, taking into account the known rotational speed. The signal of the pressure measurement device or the motor current can be used to determine the correct position of the pump in the heart.

Inventors:
NIX CHRISTOPH (DE)
SIESS THORSTEN (DE)
Application Number:
PCT/EP1998/001866
Publication Date:
October 08, 1998
Filing Date:
March 31, 1998
Export Citation:
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Assignee:
IMPELLA CARDIOTECH GMBH (DE)
NIX CHRISTOPH (DE)
SIESS THORSTEN (DE)
International Classes:
A61M1/12; A61M1/10; F04B49/06; H02K5/08; H02K5/124; H02K5/128; H02K5/132; H02K11/00; H02K15/12; H02K15/14; H02K49/10; H02K7/14; H02K15/02; H02K21/14; H02K29/00; (IPC1-7): A61M1/10
Domestic Patent References:
WO1994009835A11994-05-11
WO1994009835A11994-05-11
Foreign References:
DE19613388A11996-10-10
US3995617A1976-12-07
EP0659444A11995-06-28
EP0445782A11991-09-11
Other References:
YAMAZAKI K ET AL: "DEVELOPMENT OF A MINIATURE INTRAVENTRICULAR AXIAL FLOW BLOOD PUMP", ASAIO JOURNAL, vol. 39, no. 3, 1 July 1993 (1993-07-01), pages M224 - M230, XP000412587
TRINKL J ET AL: "CONTROL OF ROTARY PULSATILE CARDIAC ASSIST PUMP DRIVEN BY AN ELECTRIC MOTOR", PROCEEDINGS OF THE ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE ENGINEERI IN MEDICINE AND BIOLOGY SOCIETY, PARIS, OCT. 29 - NOV. 1, 1992, vol. VOL. 2, no. CONF. 14, 29 October 1992 (1992-10-29), MORUCCI J P;PLONSEY R; COATRIEUX J L; SWAMY LAXMINATAYAN, pages 367/368, XP000480453
Attorney, Agent or Firm:
Selting, G�nther (Bahnhofsvorplatz 1, K�ln, DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. Intrakardiale Blutpumpe mit einem einen Motor (21) enthaltenden Antriebsteil (11) und einem damit starr verbundenen Pumpenteil (12), wobei der An triebsteil und der Pumpenteil im wesentlichen gleiche Durchmesser haben und koaxial in axialem Abstand voneinander angeordnet sind, und mit einer Druckmeßeinrichtung (60,61 ; 70), dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmeßeinrichtung (60,61 ; 70) derart an geordnet ist, daß sie von dem Druck an der Auslaß seite der Pumpe beeinflußt wird, und daß eine Steuereinheit (66) den Motor (21) in Abhängigkeit von dem Signal der Druckmeßeinrichtung steuert.
2. Blutpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmeßeinrichtung (60,61) einen ersten Drucksensor (60), der den Druck an der Auslaßseite der Pumpe mißt, und einen zweiten Drucksensor (61), der den Druck an der Einlaßseite der Pumpe mißt, aufweist, und daß die Steuereinheit (66) die Drehzahl des Motors (21) in Abhängigkeit von den Signalen beider Drucksensoren (60,61) steuert.
3. Blutpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die aus den Signalen beider Drucksensoren (60,61) die Druck differenz zwischen der Auslaßseite und der Einlaß seite der Pumpe ermittelt und in Abhängigkeit hiervon die Drehzahl des Motors (21) steuert.
4. Blutpumpe nach einem der Ansprüche 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmeßeinrichtung einen Differenzdrucksensor (70) aufweist, der die Druck differenz zwischen der Auslaßseite und der Einlaß seite der Pumpe mißt.
5. Blutpumpe nach einem der Ansprüche 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmeßeinrichtung eine Strommeßeinrichtung zur Messung des Motorstromes (I) aufweist und aus dem Motorstrom (I) und der Motordrehzahl (n) die Druckdifferenz zwischen der Auslaßseite und der Einlaßseite des Motors be stimmt.
6. Intrakardiale Blutpumpe mit einem einen Motor (21) enthaltenden Antriebsteil (11) und einem damit starr verbundenen Pumpenteil (12), wobei der An triebsteil und der Pumpenteil im wesentlichen gleiche Durchmesser haben und koaxial in axialem Abstand voneinander angeordnet sind, und mit einer Meßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung ein Informationssignal lie fert, welches der Druckdifferenz zwischen der Aus laßseite und der Einlaßseite der Pumpe entspricht, und daß eine Anzeigevorrichtung vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von dem zeitlichen Verlauf des Informationssignals eine Information über die richtige Plazierung der Pumpe im Herzen liefert.
7. Intrakardiale Blutpumpe mit einem einen Motor (21) enthaltenden Antriebsteil (11) und einem damit starr verbundenen Pumpenteil (12), wobei der An triebsteil und der Pumpenteil im wesentlichen gleiche Durchmesser haben und koaxial in axialem Abstand voneinander angeordnet sind, und mit einer Meßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung ein Informationssignal liefert, welches der Druckdifferenz zwischen der Auslaßsei te und der Einlaßseite der Pumpe entspricht, und daß eine Steuereinheit (66) die Drehzahl des Mo tors (21) in Abhängigkeit von dem Informationssi gnal steuert.
8. Blutpumpe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn zeichnet, daß das Informationssignal von der Druckdifferenz zweier Drucksensoren (60,61) oder dem Signal eines Differenzdrucksensors (70) abge leitet ist.
9. Blutpumpe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn zeichnet, daß das Informationssignal von dem Mo torstrom (I) abgeleitet ist.
10. Blutpumpe nach einem der Ansprüche 19, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Antriebsteil (11) ein Temperatursensor vorgesehen ist, der bei Erreichen einer vorgegebenen Temperatur Alarm auslöst.
Description:
Intrakardiale Blutpumpe Die Erfindung betrifft eine intrakardiale Blutpumpe, und insbesondere eine Blutpumpe, die vollständig in das Herz eingeführt werden kann, um die natürliche Pump- funktion des Herzens zu unterstützen oder durch konti- nuierlichen Pumpbetrieb zu ersetzen.

Eine Pumpvorrichtung für die Herzunterstützung ist be- schrieben in W094/09835 (Jarvik). Diese Pumpvorrichtung weist zwei voneinandner unabhängige Pumpen auf, die jeweils aus einem Pumpenteil und einem damit starr ver- bundenen Antriebsteil bestehen. Der Pumpenteil der ei- nen Pumpe wird durch eine apekale Operationsöffnung hindurch derart in den linken Ventrikel eingeführt, daß er aus dem linken Ventrikel heraus in die Aorta för- dert. Der andere Pumpenteil wird durch eine weitere Operationsöffnung hindurch in den rechten Ventrikel so eingeführt, daß er aus dem rechten Ventrikel in die Pulmonalarterie hineinfördert. Das System enthält wei- terhin einen Kontroll-und Anzeigemodul, der klein ge- nug ist, um sterilisiert und im sterilen Operationsbe- reich benutzt zu werden. Dieser kann einen Mikroprozes- sor mit Kontroll-und Überwachungsalgorithmen enthal- ten, um den Volumenstrom und Druck zu regulieren, oder um den Volumenstrom und Druck, die durch Sensoren ge- messen oder durch Vergleich der Messungen von Geschwin- digkeit und Energieaufnahme berechnet wurden, einer Datenbasis zuzuführen. Die als Kanülenpumpen bezeichne- ten Pumpen können mit eingebauten Drucksensoren oder Volumenstrommeßvorrichtungen ausgestattet sein, um ört- liche Messungen dieser Parameter im Rahmen des Patien- tenmanagement durchzuführen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine intrakardiale Blutpumpe zu schaffen, deren Be- triebsverhalten mit einfachen meßtechnischen Mitteln, die wenig zusätzlichen Platz erfordern, feststellbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Bei der erfindungsgemäßen Blutpumpe wird in Abhängig- keit von dem an der Auslaßseite der Pumpe herrschenden Druck die Drehzahl des Motors gesteuert. Der Druck an der Druckseite der Pumpe ist ein wichtiger Parameter für die Förderleistung und den Betriebspunkt der Pumpe und er kann für die Messung des Volumenstromes, also der Fördermenge pro Zeiteinheit, benutzt werden. Der Motor kann in der Weise gesteuert werden, daß seine Drehzahl in Abhängigkeit von dem Meßergebnis der Druck- meßeinrichtung verändert wird.

Intrakardial im Sinne der vorliegenden Erfindung umfaßt die Herzkammern (Ventrikel), die Vorhöfe und die an- grenzenden Gefäßstümpfe.

Die Druckmeßeinrichtung kann darüber hinaus auch für die Feststellung der Position der Pumpe im Herzen be- nutzt werden.

Zweckmäßigerweise besteht die Druckmeßeinrichtung aus zwei Drucksensoren, von denen einer den Druck auf der Druckseite der Pumpe und der andere den Druck auf der Einlaßseite der Pumpe mißt, wobei die Steuereinheit die Drehzahl des Motors in Abhängigkeit von den Signalen beider Drucksensoren steuert. Mit Hilfe der Drucksenso- ren wird der Differenzdruck zwischen der Saugseite und der Druckseite der Pumpe ermittelt. Aus dem Differenz- druck der Pumpe und der Drehzahl des Motors kann unter Verwendung eines hydraulischen Pumpenkennfelds der Vo- lumenstrom errechnet werden. Auf diese Weise erhält man mit einer sehr einfachen Messung, bei der die Sensoren sehr wenig Platz beanspruchen, eine Bestimmung des von der Pumpe geförderten Volumenstroms.

Anstelle von zwei Drucksensoren kann auch ein einziger Differenzdrucksensor vorgesehen sein, der die Druckdif- ferenz zwischen der Auslaßseite und der Einlaßseite der Pumpe mißt. Ein solcher Differenzdrucksensor liefert keinen Absolutwert eines Druckes, sondern lediglich einen Wert für die Druckdifferenz, die die entscheiden- de Größe für die Ermittlung des Volumenstromes dar- stellt. Andererseits kann ein solcher Differenzdruck- sensor zusätzlich für die Lagebestimmung der Pumpe im Innern des Herzens benutzt werden. Es ist nicht erforderlich, daß die Druckmeßeinrichtung einen oder mehrere Drucksensoren enthält. Vielmehr kann der Druck auch indirekt über eine Strommeßeinrichtung bestimmt werden, die den Motorstrom mißt und aus dem Motorstrom und der Drehzahl die Druckdifferenz zwischen der Auslaßseite und der Einlaßseite des Motors be- stimmt.

Die Erfindung betrifft ferner eine intrakardiale Blut- pumpe, welche die Möglichkeit der Überwachung der Pla- zierung im Herzen bietet, ohne daß hierzu eine Röntgen- kontrolle erforderlich ist. Eine derartige Blutpumpe weist die Merkmale des Patentanspruchs 6 auf. Eine Meß- einrichtung liefert ein Informationssignal, welches der Druckdifferenz zwischen Auslaßseite und Einlaßseite der Pumpe entspricht. An einer Anzeigevorrichtung wird ent- weder das Informationssignal oder ein davon abgeleite- tes Signal angezeigt bzw. eine Information über die richtige Plazierung der Pumpe im Herzen. Dabei wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß eine Druckdifferenz zwischen zwei verschiedenen Stellen der Pumpe nur dann auftreten kann, wenn sich zwischen diesen beiden Stel- len ein die Pumpe umschließendes Element, z. B. eine Herzklappe, befindet. Solange eine Druckdifferenz zwi- schen den beiden Stellen nicht vorhanden ist, befindet sich die Pumpe insgesamt in demselben Raum. Eine Druck- differenz erscheint erst, wenn ein Teil der Pumpe sich in einem anderen Raum befindet. Aufgrund dieser Tatsa- che kann mit einfachen Mitteln die Plazierung der Pumpe erkannt werden.

Die Pumpe ist vorzugsweise als intravasale Pumpen aus- gebildet, wie sie in der (nicht vorveröffentlichten) W097/37696 beschrieben ist. Eine solche intravasale Blutpumpe ist mit einem Katheter verbunden. Sie hat so geringe Abmessungen, daß sie durch ein Blutgefäß hin- durch an den Einsatzort geschoben werden kann, oder auch im Blutgefäß betrieben werden kann. Bei einer sol- chen intravasalen Blutpumpe haben der Pumpenteil und der Antriebsteil im wesentlichen gleichen Durchmesser, der nicht größer ist als etwa 5-7 mm, da die Gefäß- weite in den Körperrandbereichen maximal etwas mehr als 7 mm beträgt. Die rigide Länge einer solchen Pumpe darf nicht mehr als etwa 35 mm betragen, damit die Pumpe durch die Krümmungen von Blutgefäßen hindurchgeht. Al- lerdings kann die Pumpe zusätzlich mit einem flexiblen Schlauch verlängert sein, der die effektive Länge der Pumpe vergrößert.

Andererseits besteht die Möglichkeit, die Pumpe opera- tiv über das herznahe Gefäßsystem in das Herz einzu- führen. In jedem Fall ist die Pumpe so klein, daß sie in das Herz, einschließlich der Vorhöfe und der angren- zenden Gefäßstümpfe, hineinpaßt und im Herzen betrieben werden kann, ohne daß Teile der Pumpe aus dem Herzen herausragen. Aus dem Herzen oder den Blutgefäßen her- ausgeführt wird allenfalls der Katheter, der mit der Pumpe verbunden ist. Dieser Katheter enthält nicht nur die Leitungen zum Zuführen elektrischer Energie zu der Pumpe, sondern auch die Signalleitungen, die von den an den Pumpen vorgesehenen Sensoren zu der extrakorporalen Steuereinheit führen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen : Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer intrakardialen Blutpumpe, Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der intrakardialen An- wendung zweier intravasaler Pumpen, Fig. 3 ein schematisches Diagramm zur Erläuterung ei- nes Pumpsystems, Fig. 4 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Abhängig- keit des Volumenstromes von der Druckdifferenz zwischen der Saugseite und der Druckseite einer Pumpe, Fig. 5 ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs verschie- dener Drücke im Herzen, Fig. 6 einen Längsschnitt durch einen Teil der Blut- pumpe mit einem Differenzdrucksensor und Fig. 7 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Abhängig- keit des Volumenstromes von dem Motorstrom und der Drehzahl.

In Fig. 1 ist eine intravasale Blutpumpe 10 darge- stellt, also eine Blutpumpe, die durch das Blutgefäßsy- stem eines Patienten geschoben werden kann, um bis in das Herz hinein vorzudringen. Der Außendurchmesser ei- ner solchen Blutpumpe ist an keiner Stelle größer als 7 mm.

Die Pumpe 10 weist einen Antriebsteil 11 und einen da- mit starr verbundenen Pumpenteil 12 auf. Der Antriebs- teil 11 weist ein langgestrecktes zylindrisches Gehäuse 20 auf, in dem ein Elektromotor 21 untergebracht ist.

An dem rückwärtigen Ende ist das Gehäuse 20 mit einer Stirnwand 22 verschlossen, an die sich ein flexibler Katheter 14 abdichtend anschließt. Durch den Katheter 14 verlaufen die elektrischen Kabel 23 zur Stromversor- gung und zur Steuerung des Elektromotors 21, und außer- dem weitere Kabel 23a, die mit Sensoren der Pumpe 10 verbunden sind.

Der Stator 24 des Motors weist in üblicher Weise zahl- reiche umfangsmäßig verteilt angeordnete Wicklungen sowie einen magnetischen Rückschluß in Längsrichtung auf. Er ist mit dem Motorgehäuse 20 fest verbunden. Der Stator 24 umgibt den mit der Motorwelle 25 verbundenen Rotor 26, der aus in Wirkrichtung magnetisierten Perma- nentmagneten besteht. Die Motorwelle ist am rückwärti- gen Ende mit einem Lager 27 im Motorgehäuse bzw. in der Stirnwand 22 gelagert. Die Motorwelle erstreckt sich durch die gesamte Länge des Motorgehäuses 20 und ragt nach vorne aus diesem heraus.

Den vorderen Abschluß des Motorgehäuses bildet ein rohrförmiges stationäres Nabenteil 30, das mit seinem rückwärtigen Ende in einem Ansatz 20a von verringertem Durchmesser des Gehäuses 20 sitzt. Der Außendurchmesser des Nabenteils verjüngt sich zum vorderen Ende hin, wo sich ein Lager 33 zur Lagerung der Motorwelle 25 befin- det. Dieses Lager ist zugleich als Wellendichtung aus- gebildet. Die Motorwelle 25 steht aus dem Nabenteil 30 nach vorne vor und trägt dort ein Flügelrad 34 mit einer auf dem Wellenende sitzenden Nabe 35 und davon abstehenden Flü- geln 36 oder Pumpenschaufeln, die in bezug auf die Ach- se des Flügelrades 34 schräggestellt sind. Das Flügel- rad 34 ist in einem zylindrischen Pumpengehäuse 32 ent- halten, das durch drei umfangsmäßig verteilte Stege 38 mit dem Motorgehäuse 20 verbunden ist. Das Motorgehäuse 20 und das Pumpengehäuse 32 sind durch einen Ring 38 starr miteinander verbunden und haben gleiche Außen- durchmesser. Der Durchmesser der Pumpe 10 ist an keiner Stelle größer ist als dieser Außendurchmesser.

Bei einer Rotation des Flügelrades 34 wird Blut durch die Ansaugöffnung 37 des Pumpengehäuses 32 angesaugt und in axialer Richtung im Pumpengehäuse 32 nach hinten getrieben. Durch den ringförmigen Spalt zwischen dem Pumpengehäuse 32 und dem Motorgehäuse 20 strömt das Blut am Nabenteil 30 entlang nach außen, um weiter an dem Motorgehäuse 20 entlangzuströmen. Hierdurch wird der Abtransport der im Antrieb erzeugten Wärme sicher- gestellt, ohne daß es zur Blutschädigung durch zu hohe Oberflächentemperaturen (über 41 °C) auf dem Motorge- häuse 20 kommt.

Es ist auch möglich, den Pumpenteil 12 für die umge- kehrte Förderrichtung auszulegen, wobei das Blut an dem Motorgehäuse entlang angesaugt wird und aus der stirn- seitigen Öffnung 37 axial austritt.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Verwendung zweier generell einander gleicher Pumpen 10a, 10b, die gemäß Fig. 1 ausgebildet sind, in einem Herzen, zur Herzunterstützung oder als Ersatz für die Herzpumpfunk- tion bei stillgesetztem Herzen. Beide Pumpen 10a, 10b sind jeweils mit einem Katheter 14a, 14b verbunden. Sie sind percutan verlegt worden, wobei der Katheter 14a der Linksherz-Pumpe 10a durch die Aorta 40 verläuft und ein die Pumpe 10a verlängernder Schlauch 13 durch die Aortenklappe 41 in den linken Ventrikel 42 hinein vor- geschoben ist. Dabei ist der Pumpenteil 12 mit dem mit dem Pumpengehäuse 32 verbundenen flexiblen Schlauch 13 verlängert, der an seinem Ende und/oder in seiner Sei- tenwand Öffnungen für den Blutzutritt zur Pumpe 10a aufweist. Die Pumpe l0a saugt durch den Schlauch 13 an und fördert das Blut in die Aorta 40, während die Aor- tenklappe 41 sich von außen gegen das Pumpengehäuse 32 bzw. den Schlauch 13 legt. Im linken Ventrikel 42 wird somit die Pumpe 10a als Linksherz-Pumpe mit axialer An- saugung betrieben.

Die andere Pumpe 10b wird als Rechtsherzpumpe in Fluid- kommunikation mit dem rechten Ventrikel 43 betrieben.

Der Katheter 14b führt durch die obere oder untere Hohlvene 44 hindurch in das rechte Atrium 45. Der Schlauch 13 der Pumpe 10b ragt durch die Tricuspidal- klappe 43a und die Pulmonalklappe 46 in die Pulmonalar- terie 47, von der das Blut zur Oxigenierung zur Lunge 48 fließt. Das oxigenierte Blut fließt dann in den lin- ken Vorhof 49 und von dort in den linken Ventrikel 42.

Die Pumpe 10b saugt durch den radialen Einlaß 50 an und fördert das Blut durch den Schlauch 13 axial in die Pulmonalarterie 47 hinein. Die Pumpe lOb wird also in- vers zu der Pumpe l0a betrieben.

Beide Pumpen lOa, lOb werden in das Herz eingeführt, ohne daß einer der Ventrikel operativ geöffnet werden müßte.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der beiden Pumpen 10a, 10b mit verschiedenen Sensoren. Im einzelnen ist an der Außenfläche der Antriebseinheit 11 ein er- ster Drucksensor 60 vorgesehen, der nahe der radialen Öffnung 51 angeordnet ist, während ein zweiter Druck- sensor 61 in der Nahe des Einlasses des Pumpengehäuses angeordnet ist. Die Leitungen 23a der Sensoren sind in die Komponenten der Pumpe integriert und verlaufen ge- meinsam mit den Versorgungsleitungen 23 durch den Ka- theter 14. Der Drucksensor 60 hat seine Sensorfläche an der Außenseite des Motorgehäuses. Dagegen befindet sich die Sensorfläche des Drucksensors 61 an der Innenseite des Schlauchs 13. Ferner kann an dem Antriebsteil ein Temperatursensor angebracht sein, der die Motortempera- tur überwacht.

Bei der Pumpe lOb ist ebenfalls ein erster Drucksensor 62 an der Außenseite des Motorgehäuses und ein weiterer Drucksensor 63 an der Innenseite des Schlauchs 13 an- geordnet. Die Leitungen dieser Sensoren führen eben- falls durch den Katheter 14 hindurch. Am Katheter 14 ist ein Sauerstoffsensor 64 angebracht, der Informatio- nen über die Sauerstoffsättigung des Blutes liefert.

Die Versorgungsleitungen 23 und die Leitungen 23a ste- hen mit einem extrakorporalen Interface 65 in Verbin- dung. Dieses liefert die Signale der Sensoren an eine Steuereinheit 66, die diese Signale auswertet und in Abhängigkeit davon die Pumpen 10a, 10b steuert. Eine Tastatur-und Anzeigevorrichtung 67 ist an die Steuer- einheit 66 angeschlossen, um Informationen einzugeben und anzeigen zu können.

Mit den von den Sensoren gelieferten Informationen ist es möglich, die Position einer Pumpe in bezug auf ein externes Umschließungsteil, z. B. eine Herzklappe, fest- zustellen. Wenn sich Pumpeneinlaß und Pumpenauslaß auf unterschiedlichen Seiten des Umschließungsteils befin- den, tritt an den Drucksensoren wegen der unterschied- lichen Druckzustände eine Druckdifferenz auf. Wenn das Herz schlägt, variiert diese Druckdifferenz auch zeit- lich. Andererseits sind gleiche Druckmeßwerte ein An- zeichen für eine falsche Pumpenplazierung, da dann bei- de Drucksensoren denselben Druck messen. Die Auswertung der durch die beiden Drucksensoren gelieferten Daten unter Berücksichtigung des Motorstromes liefert wichti- ge Informationen über die Anordnung und Operation einer Pumpe. Durch Vergleichen der Druckdifferenz mit dem aktuellen Motorstrom ist es auch möglich, Blockadezu- stände oder Kavitation festzustellen.

Die Information über den Einlaß-und Auslaßdruck der Pumpe zusammen mit dem Energieverbrauch des Elektromo- tors liefert wichtige Aussagen über die Funktion der Pumpvorrichtung. Sie liefert auch eine Realzeitangabe über den Volumenstrom und ermöglicht eine Plazierung der Pumpe ohne Röntgenkontrolle oder Ultraschallkon- trolle. Ferner kann eine Realzeitüberwachung behinder- ter Einlaßströmung erfolgen, wie sie z. B. durch Kolla- bieren des Ventrikels, Thrombenbildung, Okklusion des Schlauchs oder Ansaugen von Herzgewebe hervorgerufen wird. Die Sensoren bieten auch die Möglichkeit, Lager- verschleiß oder Versagen des Motors zu überwachen oder solche Ereignisse vorauszusagen. Ferner kann der Be- trieb der Pumpe mit akzeptablen Gesamthämolyseraten über den erforderlichen Benutzungszeitraum und mit dem erforderlichen Volumenstrom von 3,5 bis 5 1/min. auf- rechterhalten werden. Die Leistungstrends verschiedener Parameter können über mehrere Betriebsstunden hinweg angezeigt und analysiert werden, wobei Alarmzustände, die ein unverzügliches Eingreifen erfordern, erkannt werden, ohne daß eine permanente Überwachung durch Per- sonen erforderlich ist. Ferner kann das Herz eines Pa- tienten überwacht werden, ohne daß die Pumpe entfernt wird. Mit der Plazierung zweier instrumentierter Pumpen ist es möglich, der Steuereinheit die von einer Pumpe gelieferten örtlichen Informationen zu liefern, um den Betrieb der anderen Pumpe zu steuern und dabei die Lei- stungsfähigkeit des Systems als Ganzes zu optimieren.

Die Steuereinheit 66 steuert die beiden Pumpen 10a, 10b in der Weise, daß jede der beiden Pumpen einen bestimm- ten Volumenstrom (Blutvolumen pro Zeiteinheit) liefert.

Dabei pumpt die Rechtsherz-Pumpe 10b einen bestimmten prozentualen Anteil des Volumenstroms der Linksherz- Pumpe 10a, beispielsweise 90 0. Der Volumenstrom der Rechtsherz-Pumpe ist immer kleiner als derjenige der Linksherz-Pumpe. Primär wird die Pumpenleistung der Linksherz-Pumpe 10a derart geregelt, daß ein bestimmter gewünschter Volumenstrom aufrechterhalten wird. In Ab- hängigkeit hiervon wird anschließend die Pumpenleistung der Rechtsherz-Pumpe 10b bestimmt. Hierbei handelt es sich um einen Master-Slave-Betrieb, bei dem in der Re- gel die Linksherz-Pumpe 10a der Master und die Rechts- herz-Pumpe lOb der Slave ist. Die Pumpen werden von Synchronmotoren angetrieben, wo- bei die Steuereinheit 66 die erforderliche Antriebsfre- quenz oder Drehzahl n liefert. Der Volumenstrom jeder Pumpe hängt von der Drehzahl n ab.

Fig. 4 zeigt den Volumenstrom V einer Pumpe in Abhän- gigkeit von der Druckdifferenz AP zwischen der Saugsei- te und der Druckseite der Pumpe jeweils für unter- schiedliche Drehzahlen n. Jede der parallelen Geraden bezieht sich auf eine bestimmte Drehzahl n. Man er- kennt, daß aus der Druckdifferenz AP der Volumenstrom V ermittelt werden kann, wenn die Drehzahl n bekannt ist.

Der Motor 21 ist ein elektronisch kommutierter Syn- chronmotor. Da die Drehzahl von der Steuereinheit vor- gegeben wird, ist die Drehzahl bekannt. Die Druckdiffe- renz AP wird mit den Sensoren 60 und 61 bzw. 62 und 63 ermittelt. Außerdem werden natürlich auch die Absolut- werte der Drücke gemessen und ausgewertet.

Wenn eine Pumpe durch die radiale Ansaugöffnung 50 bzw.

51 ansaugt und in den Schlauch 13 hinein fördert, ist der Druck an dem schlauchseitigen Drucksensor 61 bzw.

63 größer als an dem saugseitigen Drucksensor 60 bzw.

62. Fördert die Pumpe dagegen in umgekehrter Richtung, d. h. saugt sie durch den Schlauch 13 an, so ist der Druck an dem Drucksensor 60 bzw. 62 höher als derjenige an dem Drucksensor 61 bzw. 63.

Es kann vorkommen, daß eine der Pumpen durch Ansaugen am Herzgewebe oder am Klappenapparat ganz oder teilwei- se okkludiert wird. In diesem Fall liefern die Druck- sensoren abnormale Werte. Dann wird die betreffende Pumpe für eine Zeit in der Drehzahl reduziert, so daß sich das Herzgewebe lösen kann, und anschließend wieder auf die gewünschte Drehzahl erhöht. Wenn der gemessene Absolutdruck zu groß wird, führt die Steuereinheit 66 eine Begrenzung-und ggf. eine Herabsetzung-des Vo- lumenstromes durch, um nachfolgende Organe (Lunge) nicht zu schädigen.

Durch die Druckmessung erfolgt auch eine Wächterfunk- tion. Der Druck im rechten Ventrikel bzw. in der Pulmo- nalarterie darf einen bestimmten Wert nicht überschrei- ten und der Druck im linken Ventrikel bzw. in der Aorta darf einen bestimmten Druck nicht unterschreiten. Wer- den entsprechende Druckabweichungen festgestellt, wird Alarm gegeben oder nachgeregelt.

In Fig. 5 ist der Druckverlauf pl im linken Ventrikel des schlagenden Herzens mit den Systolen S und den Dia- stolen D dargestellt. Man erkennt einen stark pulsie- renden Druck, der zwischen den Systolen S stark ab- fällt. Außerdem ist der Druckverlauf p2 in der Aorta dargestellt. Der Aortendruck pulsiert zwar auch, jedoch in einem viel engeren Druckbereich. Die Druckdifferenz AP bestimmt sich zu p2-pl. Diese Druckdifferenz kann mit den an den Pumpen vorgesehenen Drucksensoren be- stimmt werden.

Die Messung der Drücke und Druckdifferenzen ist insbe- sondere auch für das Einführen der Pumpe in die richti- ge Position im Herzen wichtig. Das Einführen kann in der Weise geschehen, daß die Pumpe stillgesetzt ist oder mit einer geringen Drehzahl läuft, während das Herz schlägt. Wenn der eine Drucksensor den stark pul- sierenden Druckverlauf pl und der andere den weniger stark pulsierenden Druckverlauf p2 feststellt, ist die Pumpe korrekt plaziert.

Zur Plazierung ist eine Druckmessung jedoch nicht er- forderlich. Vielmehr kann die Plazierung auch anhand des Stromverlaufs der Pumpe überwacht werden. Solange sich Einlaß und Auslaß einer Pumpe in demselben Raum befinden, sind beide demselben Druck ausgesetzt. Wird die Pumpe mit einer bestimmten Drehzahl angetrieben, so ist der zeitliche Verlauf des Pumpenstromes konstant.

Befinden sich dagegen Auslaß und Einlaß der Pumpe in unterschiedlichen Räumen mit variierenden zeitlichen Druckverläufen, ergibt sich ein nicht glatter, sondern pulsierender Pumpenstrom. Anhand des Pumpenstroms kann somit festgestellt werden, ob die Herzklappe das Pum- pengehäuse bzw. den Schlauch ordnungsgemäß umschließt, so daß der Einlaß der Pumpe sich in dem Ventrikel bzw. dem Vorhof und der Auslaß in der Aorta bzw. der Pulmo- nalarterie befindet.

Die bisher beschriebenen Sensoren 61,62 sind Absolut- drucksensoren. Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem Differenzdrucksensor 70, der in einer Durchbre- chung 71 der Wand des Pumpengehäuses 32 angeordnet ist.

Der Differenzdrucksensor 70 weist eine flexible Membran 72 auf, die (nicht dargestellte) elektrische Wider- standselemente trägt, deren Widerstand abhängig ist von der Verformung der Membran 72. Wenn die Pumpe durch die Öffnung 37 ansaugt, wirkt auf die Unterseite der Mem- bran 72 der Einlaßdruck der Pumpe. Auf die Außenseite der Membran 72 wirkt der Auslaßdruck der Pumpe. Es sei angenommen, daß eine Herzklappe 73 außen an dem Schlauch 13 anliegt. Wenn der Schlauch 13 durch die Herzklappe 73 hindurchgesteckt ist, entsteht an dem Differenzdrucksensor 70 eine Druckdifferenz. Wenn die Pumpe sich dagegen insgesamt in derselben Kammer befin- det, entsteht an dem Drucksensor keine wesentliche Druckdifferenz. Durch Auswertung des Signals des Diffe- renzdrucksensors 70 kann also festgestellt werden, ob die Blutpumpe sich in der korrekten Position befindet.

Für die Lagebestimmung der Blutpumpe im Herzen ist je- doch eine Druckmeßvorrichtung überhaupt nicht erforder- lich. Benötigt wird lediglich eine Meßeinrichtung, die ein Informationssignal liefert, welches der Druckdiffe- renz zwischen der Auslaßseite und der Einlaßseite der Pumpe entspricht. Diese Meßeinrichtung kann aus einer Einrichtung bestehen, die den Motorstrom des die Pumpe treibenden Motors mißt. Das Diagramm von Fig. 7, das ähnlich demjenigen der Fig. 4 ist, zeigt den Volumen- strom V einer Pumpe in Abhängigkeit von dem Strom I des die Pumpe treibenden Motors jeweils für unterschiedli- che Drehzahlen n. Jede der parallelen Geraden bezieht sich auf eine bestimmte Drehzahl n. Man erkennt, daß aus der Größe des Stromes I der Volumenstrom V ermit- telt werden kann, wenn die Drehzahl n bekannt ist. Auf diese Weise kann durch eine bloße Strommessung der Vo- lumenstrom V ermittelt werden. Darüber hinaus kann mit der Strommessung auch die korrekte Lage der Pumpe im Herzen überprüft werden.

Wenn das Herz schlägt und die Blutpumpe in der Weise plaziert wird wie die Blutpumpe l0a in Fig. 2, entsteht am Einlaß der Blutpumpe der in Fig. 5 mit P1 bezeichne- te pulsierende Druck im Ventrikel 42. Am Auslaß der Pumpe entsteht dagegen der in Fig. 5 mit P2 bezeichnete weniger pulsierende Druck. Die Druckdifferenz AP ist dann ein pulsierender Wert. Befindet sich andererseits die Blutpumpe noch vollständig in der Aorta, so ist die Druckdifferenz zwischen Einlaß und Auslaß der Pumpe im wesentlichen Null. Gleiches gilt, wenn sich die Blut- pumpe vollständig in dem linken Ventrikel 42 befindet.

Daher kann durch Feststellung des pulsierenden Diffe- renzdrucks AP (Fig. 5) die korrekte Pumpenlage ermit- telt werden.

Durch Vergleich der Diagramme der Fign. 4 und 7 erkennt man, daß der vom Motor aufgenommene Strom I für kon- stante Drehzahlen proportional der Druckdifferenz AP ist. Wenn sich somit eine pulsierende Druckdifferenz AP ergibt, ist auch der Motorstrom I pulsierend. Somit kann anhand der Pulsation des Motorstromes I das Errei- chen der korrekten Pumpenposition im Herzen festge- stellt werden. In diesem Fall kann der Verlauf des Stromes I als Informationssignal benutzt werden.

Die Erfindung ermöglicht eine Steuerung des Pumpenbe- triebes zur Erzielung eines gewünschten Volumenstromes in Abhängigkeit von dem Ergebnis einer Druckmessung oder dem Ergebnis einer Strommessung. Diese Messungen lassen sich ohne voluminöse Meßvorrichtungen auf sehr einfache Weise durchführen, so daß trotz der kleinfor- matigen Bauweise der Pumpenbetrieb exakt überwacht wer- den kann.