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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zur Drainage von
Fluiden aus einer Körperhöhle eines
Patienten und insbesondere auf eine Vorrichtung zur automatischen
Regulierung des negativen Druckes in der Sammelkammer des Systems während dessen
Betrieb, um zu verhindern, den Patienten gefährlich hohen, negativen Druckniveaus auszusetzen.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein luftströmungsempfindliches,
schwimmfähiges
Ventil, welches dann schliesst, wenn der Patient den erforderlich,
hohen Luftdurchsatz im System aufgrund des Einatmens des Patienten
erzeugt, oder es pendelt zwischen offenen und geschlossenen Stellungen,
wenn ein tiefer Luftdurchsatz ein Übermass an negativem Druck
innerhalb der Sammelkammer bewirkt.
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Hintergrundinformation
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Eine
Brustdrainageeinheit ist eine Vorrichtung zur Absaugung von Gasen
und Flüssigkeiten aus
der Pleurahöhle
von Patienten. Die Pleurahöhle liegt
innerhalb des Brustkastens oberhalb des Diaphragma und ist von der
Pleuralmembran umgeben. Die Pleurahöhle enthält beide Lungen, welche in
derem normalen, expandierten Zustand die Pleurahöhle ausfüllen. Verschiedene Zustände und
Krankheiten wie Eingriffschirurgie, Trauma, Emphysem und verschiedenen
Infektionen können
den Aufbau von Flüssigkeit
und Gasen um die Lungen im Interpleuralraum bewirken. Wenn dies
geschieht, bewirkt dies, dass die Lungen auf ein Volumen zusammenfallen, welches
viel geringer ist als Dasjenige der Pleurahöhle, wobei dadurch die Atmungsfunktionen
des Patienten stark beeinträchtigt
werden. Die Lungen können
auf deren normalen Zustand wiederexpandiert werden, so dass diese
die Pleurahöhle
ausfüllen,
indem die Flüssigkeit
und die Gase aus dem Interpleuralraum, unter Verwendung einer Brustdrainageeinheit,
drainiert werden.
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Brustdrainageeinheiten
werden auch während
der Autotransfusion verwendet, um autologes Blut der Pleura- und
Mediastinalhöhlen
wiederzugewinnen und dieses Blut zurück in den Patienten zu übertragen.
Autotransfusion erlaubt wesentliche Vorteile gegenüber normalen Übertragungsverfahren welche
homologes Blut anderer Menschen verwenden. Das autologe Blut vermindert
das Risiko von nachteiligen Reaktionen und Übertragung von Infektionskrankheiten
währenddem
dem Patienten eine sofort verfügbare
und sichere Quelle von verträglichem
Blut bereitgestellt wird. Aus diesen Gründen sind Brustdrainageeinheiten
ausgestaltet, um sowohl Fluide vom Interpleuralraum zu entnehmen,
als auch entnommenes, autologes Blut zurück in den Patienten durch Autotransfusion
zu übertragen.
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Verschiedene
Vorrichtungen sind entwickelt worden, um Fluide, wie Blut vom Interpleuralraum,
für eine
nachträgliche
Autotransfusion zu drainieren und zu sammeln. Das U.S. Patent Nr.
4,857,042 von Schneider zeigt die Entwicklung des Standes der Technik
von Autotransfusionsbrustdrainageeinheiten. Die Vorrichtung weist
eine Sammelkammer zum Sammeln von Fluid aus der Pleurahöhle, eine
Wasserdichtungskammer, um den Durchtritt von Gas der Atmosphäre in die
Pleura- und Mediastinalhöhlen des
Patienten zu verhindern und eine Manometerkammer zur Regulierung
des Vakuumgrades im System auf. Eine Einlassöffnung der Sammelkammer ist mit
der Pleurahöhle
des Patienten über
eine Thorakotomieröhre
verbunden, welche entnommenes Blut und Gase in die Sammelkammer überführt. Die
Vorrichtung ist auch mit einer blutverträglichen Pumpe an einer Auslassöffnung der
Sammelkammer verbunden, um autologes Blut zurück in den Patienten zu pumpen.
Die Schneidervorrichtung ist auch mit einem Ventilmechanismus oberhalb
der Wasserdichtungskammer versehen, um den Durchtritt von Fluiden
von der Wasserdichtungskammer, im Falle einer plötzlichen Zunahme des negativen
Druckes innerhalb der Sammelkammer, zu erlauben, beispielsweise
wenn ein Patient einatmet oder Blut von der Sammelkammer mit einer
Blutpumpe oder ähnlichen
Vorrichtungen entnommen wird.
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Ein
Nachteil der Schneidervorrichtung ist, dass diese keine Vorkehrung
zur Autotransfusion mit gleichzeitiger Drainage der Pleurahöhle aufweist. Drainagevorrichtungen
des Standes der Technik konnten allgemein nicht verwendet werden,
um gleichzeitig Blut von den Pleura- und Mediastinalhöhlen zu
sammeln und durch Autotransfusion zu übertragen, weil keine Vorkehrung
für die
automatische Regulierung des negativen Druckes während der Autotransfusion vorgesehen
war. Während
der ununterbrochenen Autotransfusion, währenddem das Fluid die Sammelkammer
verlässt,
nimmt das verbleibende Fluidvolumen ab und das Druckniveau fällt gleichzeitig
innerhalb der Sammelvorrichtung und der Pleurahöhle. Daher ist es entscheidend,
dass der negative Druck innerhalb der Sammelkammer innerhalb eines
relativ engen Bereiches aufrechterhalten wird, um das Bluten minimal
zu halten und jeglichen Schaden an dem intrathorakalen Gewebe, welcher
geschehen könnte,
zu verhindern. Es ist auch wichtig, den negativen Druck innerhalb
eines relativ engen Bereichs zu halten, um zu verhindern, dass Wasser aus
der Wasserdichtungskammer in die Sammelkammer gelangt wegen des
Verlusts des Vakuums in dieser. Ein auf diese Weise ständiger Verlust
von Wasser würde
die Wasserdichtung als Einwegventil für Gase, welche aus der Sammelkammer
entweichen, nutzlos machen.
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Ein
Ansatz dieses Problem zu lösen
besteht darin, einen zusammenlegbaren Sack vorzusehen, dessen Volumen
wie gewünscht ändern kann.
U.S. Patent Nr. 4,443,220 von Hauer et al. offenbart einen solchen
Sack, welcher von der Drainagevorrichtung entfernt werden kann,
wenn dieser gefüllt
ist, und auf einer Tragvorrichtung angeordnet werden kann, um die
Wiederinfusion zu bewir ken, wobei jedoch diese Art von Vorrichtung
zur gleichzeitigen Drainage und Wiederinfusion nicht in der Lage
ist. Ein anderes Verfahren ist im U.S. Patent Nr. 4,548,413 von
Russo gezeigt, wobei ein mechanischer Druckregulierungsmechanismus
in Verbindung mit der Sammelkammer vorgesehen ist, welcher den Unterdruck
in der Sammelkammer unabhängig
vom tatsächlichen
Volumen der Kammer reguliert. Unglücklicherweise sind solche Regulierungsmechanismen
teuer und oft nicht verlässlich.
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Ein
weiteres Problem tritt auch bei der Drainageröhre auf, welche den Patienten
mit der Drainagevorrichtung verbindet. Die sich vom Patienten her erstreckende
Drainageröhre
kann selbst eine bedeutende Zunahme des negativen Druckes in der
Sammelkammer bewirken, wenn eine Krankenschwester versucht, irgendwelche
Verstopfungen zu entfernen oder "abzulösen", welche die Röhre verstopfen. "Ablösen" bedeutet, dass eine
Krankenschwester oder ein Fachmann den Durchgang der Röhre von
Verstopfungen reinigt, welche die Röhre verschliessen, indem ein
dem Patienten nächstgelegener
Teil der Röhre
abgeschnürt
wird, wobei die Abschnürung
entlang der Röhre
gegen die Einlassöffnung
der CDU bewegt und dann freigesetzt wird. Diese "Ablösungsbewegung" presst alle Verstopfungen
entlang der Röhre,
bewirkt aber auch beträchtliche
Druckschwankungen in der Drainagevorrichtung wegen der plötzlichen
Freisetzung von Unterdruck in der Röhre, nachdem die Verstopfung
freigesetzt ist.
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Drainagevorrichtungen
des Standes der Technik sind auch ausgelegt, um dem Patienten zu ermöglichen,
so viel Vakuumdruck wie für
eine normale sowie eine tiefe Einatmung erforderlich ist, zu erzeugen,
ohne Wasser von der Wasserdichtungskammer in die Sammelkammer zu überführen. Vorrichtungen
des Standes der Technik enthalten druckknopfartige Ventile, welche
in Verbindung mit der Sammelkammer stehen, um ein Übermass
an negativem Druck innerhalb der Drainagevorrichtung manuell abzubauen.
Jedoch bestehen Probleme mit der manuellen Belüftung.
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Ein
Problem im Zusammenhang mit dem manuellen Entlasten eines Übermass
an negativem Druck ist, dass bekannte Belüftungssysteme keine inhärente Angabe
machen, dass ein grosses Vakuum in der Sammelkammer vorhanden ist.
Ein anderes Problem im Zusammenhang mit dem manuellen Entlasten
eines Übermass
an Vakuum ist, dass die Krankenschwester manuell das Druckknopfventil
nach unten drücken
muss, um zu ermöglichen,
dass atmosphärische
Luft in die Sammelkammer einströmt. Ein
solcher Arbeitsschritt kann eine volle Minute in Anspruch nehmen
und erfordert, dass die Krankenschwester einen konstanten Druck
auf das Druckknopfventil während
des Belüftens
ausüben
muss. Zudem muss die Krankenschwester sorgfältig das Niveau der Wasserdichtung
mit dem Entlasten des Vakuums mittels des Druckknopfventils beobachten und
koordinieren. Ohne sorfältige
Beobachtung und Koordinierung der manuellen Druckentlastung während der
Schwerkraftsdrainage der Sammelkammer könnte das intrathorakale Vakuum
des Patienten auf gefährlich
tiefe Niveaus gesenkt werden, wie beispielsweise atmosphärischem
Druck, und einen schwerwiegenden klinischen Schaden beim Patienten
verursachen welcher als Pneumothorax bekannt ist.
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Ein
Ansatz zur Lösung
des Abbaus eines Übermass
an negativem Druck in der Drainagevorrichtung ist im U.S. Patent
Nr. 5,114,416 von Karkowski et al. dargestellt. Die Karkowsi et
al. Vorrichtung offenbart einen zwischen der Wasserdichtungskammer
und der Sammelkammer zwischengeschalteter Schwimmerventilmechanismus,
welcher ein automatisches, kontrolliertes Entlasten eines Übermass an
Vakuum über
das hinaus erlaubt, welches für
die Einatmung des Patienten erforderlich ist. Das Karkowsi et al.
Schwimmerventil erlaubt dem Patienten ein grosses Vakuum in der
Sammelkammer zu bewirken, um zu atmen, währenddem automatisch negativer
Druck abgebaut wird, wenn ein übermässiges Vakuum
in dieser für
eine längere
Zeitspanne aufrechterhalten wird. Das Schwimmerventil weist einen
Ventilsitz, welcher eine Öffnung
bildet, und einen schwimmfähigen
Ball auf, welcher geeignet ist, die Öffnung des Ventilsitzes abzudichten.
Während
der Zeitspannen bei denen ein hohes Vakuum, aufgrund der Einatmung
des Patienten oder tiefen Einatmungsübungen, in der Sammelkammer
vorliegt, steigt Wasser der Wasserdichtungskammer an, bis es den
Ball anhebt und gegen den Ventilsitz ansetzt. Sobald der Ball anliegt,
ist die Öffnung
derart ausgestaltet, dass diese gestattet, dass das Wasser diese noch
passiert, aber mit einer wesentlich reduzierten Rate.
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Während Zeitspannen
mit einem ausgedehnten, hohen, übermässigen Vakuum
in der Sammelkammer wird die Wassersäule vermindert, da genug Wasser
in einem Arm der Wasserdichtungskammer nach oben gedrückt wird
und die Öffnung
passiert. Sobald durch die Öffnung
getreten, fliesst das Wasser in eine Überlaufkammer und die Höhe der Wassersäule darunter
wird, wegen des Einströmens von
Umgebungsluft in die Sammelkammer welche dem letzten Zustrom von
Wasser durch diese folgt, unzureichend, um das Ballventil in der
festgesetzten Stellung aufrechtzuerhalten, wobei dadurch die automatische
Freisetzung des Ventils bewirkt wird. Jedoch leidet die Karkowski
et al. Vorrichtung an mehreren Nachteilen.
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Das
Karkowski et al. Schwimmerventil wird durch hydraulischen Druck
der Wassersäule
der Wasserdichtung aktiviert, welche den Ventilball in die geschlossene
Stellung anhebt und einrückt.
Unglücklicherweise
erlaubt der Aufbau des Karkowski et al. Ventils den Durchfluss von
Fluid wenn es in die geschlossene Stellung eingerückt ist.
Dieser Durchfluss ermöglicht
schliesslich, dass Luft in die Sammelkammer während ausgedehnten, tiefen
Einatmungsübungen
fliesst und wirksam den negativen Druck darin über die Zeit absenkt, so dass
es für
den Patienten schwierig wird, einen konstanten, negativen Druck
in der Sammelkammer während
der tiefen Einatmungsübung
aufrechtzuerhalten. Während
der Genesung ist es bevorzugt, einen konstanten, negativen Druck
innerhalb der Pleurahöhle aufrechtzuerhalten, um
dem Patienten zu ermöglichen,
die Diaphragmamuskeln unterhalb der Höhle wirksam zu trainieren. Ohne
ausreichenden negativen Druck sind die Diaphragmamuskeln nicht fähig, wegen
des nicht genügend
aufgeblähten
Zustandes der Lungen, genügend Muskelwirkung
gegen die Pleurahöhle
auszuüben.
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Die
Karkowski et al. Vorrichtung leidet auch an anderen Nachteilen.
Obwohl diese Vorrichtung automatische, negative Druckentspannung
während Niederflussituationen
erlaubt, wie ununterbrochener Autotransfusion, ist das Ventil nicht
lufströmungsempfindlich
ausgestaltet und ist nicht geeignet, ein übermässiges Vakuum aufrechtzuerhalten,
wenn der Patient ausgedehnte, tiefen Einatmungsübungen durchführt. Während der
Genesung der Pleurahöhle müssen die
Patienten häufig
tiefe Einatmungsübungen
durchführen,
um die Diaphragmamuskeln unter den Lungen zu stärken. Beim Durchführen dieser Übungen wird
plötzlich
ein grosses, übermässiges Vakuum
in der Sammelkammer gebildet, wenn der Patient plötzlich und
tief einatmet. Bei Verwendung der Karkowski et al. Vorrichtung ist
der Patient nicht fähig,
das erforderliche, grosse Vakuum in der Pleurahöhle während einer ausgedehnten, tiefen
Einatmungsübung
aufrechtzuerhalten, weil das Schwimmerventil nicht geschlossen bleibt.
Anstatt dessen ist das Ventil wasserdurchlässig, nachdem die Wassersäule der
Wasserdichtungskammer auf das Schwimmerventil trifft und dieses
verschliesst, wobei Luft weiterhin durch das Ventil strömt nachdem
das Wasser erschöpft
ist. Daher arbeitet Karkowskis et al. Schwimmerventil nur, wenn
die Wassersäule
nach oben gezogen wird und das Ventil in seine geschlossene Stellung
drückt,
wobei das Ventil immer luftdurchlässig sein wird, sogar nachdem
die Wassersäule
unter ihm erschöpft
ist.
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Ausserdem
ist in
US 5,286,262 von
Karkowski et al. eine Brustdrainagevorrichtung offenbart, welche
dieselbe Grundstruktur und dasselbe Schwimmerventil wie in
US 5,114,416 von Karkowski et
al. gezeigt aufweist.
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Entsprechend
besteht die grundsätzliche Aufgabe
der vorliegenden Erfindung darin, ein Fluidrückgewinnungssystem mit einem
verbesserten strömungsempfindlichen,
schwimmfähigen
Ventil bereitzustellen, welches eine automatische und/oder vollständige Schliessung
erlaubt, wenn ein minimales Mass an Luftströmung an dieses angelegt wird.
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Ein
andere wichtige Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein luftströmungsempfindliches Ventil
bereitzustellen, welches im wesentlichen denselben negativen Druck
innerhalb der Sammelkammer der Vorrichtung aufrecherhält, wie
in der Pleurahöhle
des Patienten aufrechterhalten wird, währenddem der Patient tiefe
Einatmungsübungen
durchführt.
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Es
ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes
Schwimmerventil bereitzustellen, welches während dessen Betrieb nicht leckt.
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Eine
andere, weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein schwimmfähiges Ventil
bereitzustellen, welches arbeiten kann, um von einem Übermass
an negativem Druck zu entlasten, wenn eine langsame Steigerungsrate
des negativen Druckes innerhalb der Vorrichtung vorliegt.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein schwimmfähiges Ventil
bereitzustellen, welches zwischen offenen und geschlossenen Zuständen derart
pendelt wird, dass ein Übermass
an negativem Druck automatisch abgebaut wird, wenn eine langsame
Steigerungsrate des negativen Druckes vorliegt.
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Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Ventil
bereitzustellen, welches die Doppelfunktionen des Entlastens von
einem Übermass
an negativem Druck während
tiefen Durchsatzzuständen,
währenddem
ein Gleichgewicht der Drücke
in der Sammelkammer und in der Pleurahöhle während hohen Luftdurchsatzzuständen aufrechterhalten
wird, kombiniert.
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Offenbarung
der Erfindung
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Die
Erfindung ist im angehängten
Anspruchssatz definiert. Die vorliegende Erfindung stellt eine entsorgbare,
einheitliche Struktur zum sterilen Sammeln von Fluiden aus der Pleurahöhle eines
Patienten, und falls erwünscht,
zum gleichzeitigen Wiedereinführen
solcher Fluide zurück
in das Kreislaufsystem des Patienten, bereit. Die Vorrichtung umfasst
eine starre Sammelkammer zur Aufnahme von der Pleurahöhle drainierten
Fluiden, eine U-förmige Wasserdichtungskammer
zur Vorbeugung, dass atmosphärische
Luft in die Sammelkammer gelangt und eine Manometerkammer zur Regulierung
der Höhe
des Vakuums innerhalb der Sammelkammer. Bei der bevorzugten Ausführungsform
umfasst die Sammelkammer drei Öffnungen:
Die erste Öffnung ist
zur Verbindung mit einer Thorakotomieröhre zur Drainage von Fluiden
aus den Pleura- und Mediastinalhöhlen
in die Sammelkammer bestimmt; die zweite Öffnung ist in Verbindung mit
der Wasserdichtungskammer; und die dritte Öffnung ist zur Verbindung mit
einer Infusionspumpe und einem gesonderten Sammelgefäss zur Entgegennahme
und Wiedereinführung
von gesammelten Fluiden zurück
in das Kreislaufsystem des Patienten bestimmt.
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Die
Vorrichtung ist aufgebaut, um bei Betrieb einen ausgewählten negativen
Druckbereich in der Sammelkammer während des Ausflusses von gesammeltem
Fluid aufrechtzuerhalten und die Wiedereinführung von gesammeltem Blut
aus der Sammelkammer gleichzeitig mit der Drainage von der Pleurahöhle oder
anderen Körperhöhle in dieselbe
Kammer zu ermöglichen.
Wahlweise kann die Vorrichtung als ein Mittel zur Erleichterung
der Patientengenesung verwendet werden. Dies wird durch Aufrechterhaltung
eines im wesentlichen konstanten, negativen Druckzustandes innerhalb
der Sammelkammer erreicht, wenn der Patient die Diaphragmamuskeln
mittels tiefen, ausgedehnten Atmungsübungen während der Genesung trainiert.
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Die
vorliegende Erfindung weist auch ein verbessertes luftströmungsempfindliches,
Schwimmerventil auf, welches zwischen der Sammelkammer und einem
Arm der Wasserdichtungskammer zwischengeschaltet ist, um dem Patienten
zu ermöglichen,
soviel Vakuumdruck zu bewirken, wie während der tiefen Einatmung
erforderlich ist. Das Schwimmerventil arbeitet auch derart, dass
ein automatisches, kontrolliertes Entlasten von einem Übermass an
negativem Druck in der Sammelkammer, entweder während der ununterbrochenen
Autotransfusion oder wenn tiefer Luftdurchsatzzustand vorhanden
ist, gewährleistet
ist. Eine bestimmte Menge an Wasser in einer Kammer mit einer gegebenen
Grösse
ermöglicht
es der Wassersäule
innerhalb der Wasserdichtungskammer vorübergehend auf den Schwimmmechanismus
aufzutreffen, bevor die Wasserdichtungskammer an Wasser entleert
ist und eine Luftsäule
anschliessend durch die Wassersäule
gegen das vorübergehend
geschlossene Ventil gedrückt
wird. Sobald die Luftsäule
das Ventil erreicht, wird das das Ventil unterstützende Wasser ersetzt und das
Ventil freigegeben, bis die Luftsäule durch eine andere, ansteigende
Wassersäule
ersetzt wird. Dieses Ersetzen von Luft durch die Wassersäule bewirkt,
dass die Wassersäule
zwischen offenen und geschlossenen Zuständen "pendelt", während
abwechselnd das ansteigende Wasser und ein Lufteinschluss auf das Ventil
auftreffen, so dass Unterdruck in der Sammelkammer aufrechterhalten
und ein Übermass
an negativem Druck abgebaut wird.
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Bei
einer anderen Arbeitsweise weist das Ventil ein luftströmungsenpfindliches
Merkmal auf, welches die Aktivierung des Ventils während hohen Luftdurchsatzzuständen ermöglicht,
ohne dass das Ventil durch die Wassersäule berührt werden muss, wie dies beim
Karkowski et al. System erforderlich ist. Wenn der Patient plötzlich und
tief einatmet, so geht normalerweise ein Lufteinschluss der im einen
Arm der Wasserdichtungskammer gegen die Sammelkammer nach oben steigenden
Wassersäule
voran. Das luftempfindliche Ventil der vorliegenden Erfindung ist
mit einem Ventilkörper
ausgestattet, welcher empfindlich gegenüber Luftströmung ist und der ausgestaltet
ist, ein Ventil zum Dichtungseingriff mit dem Dichtungsteil anzuheben,
wenn die Luftsäule
die Ventilkammer erreicht.
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Dieser
Ventilaufbau bringt automatisch den Patienten zurück auf eine
minimale, geringere Unterdruckschwelle und stellt ein einfaches
System zum automatischen Entlasten von einem Übermass an negativem Druck
bereit, das nicht fluiddurchlässig
ist, noch eine Überwachung
durch den Benutzer erfordert, wenn die Brustdrainageeinheit in einem
ununterbrochenen Autotransfusionbetrieb steht. Zusätzlich erlaubt
der Ventilaufbau eine effizientere Genesung des Patienten während der
Brustdrainage wegen des luftströmungsempfindlichen
Ventilmerkmals welches während
hohen Luftdurchsatzzuständen schliesst,
wenn eine nach oben steigende Luftsäule, welche durch einen Patienten
bewirkt wird, der tiefe Einatmungsübungen durchführt, auf
das Ventil trifft.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist ein vereinfachtes
Blockdiagramm welches den grundlegenden Betrieb eines Autotranfusionssystems
des Standes der Technik zeigt;
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2 ist ein Teilquerschnitt
welcher eine auseinandergezogene Darstellung einer Autotransfusionsbrustdrainageeinheit
gemäss
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 ist ein Teilquerschnitt
der Wasserdichtungskammer, welcher den Betrieb des Ventils gemäss der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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4 ist eine Perspektive des
Ventils gemäss
der vorliegenden Erfindung.
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5 ist ein Teilquerschnitt
welcher den Dichtungseingriff des Ventils mit dem Ventilsitz gemäss der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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6 ist ein Querschnitt einer
Wasserdichtungskammer welcher die Pendelbewegung des Ventils in
der offenen Stellung gemäss
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 ist ein Querschnitt der
Wasserdichtungskammer welcher die Pendelbewegung des Ventils in
der geschlossenen Position gemäss
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 ist eine Perspektive welche
das Verfahren zur Verwendung des Nadelventils gemäss der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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9 ist ein Querschnitt des
Y-Verbindungsstückes gemäss der vorliegenden
Erfindung.
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10 ist eine Perspektive
des Zugangventils gemäss
der vorliegenden Erfindung.
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11 ist ein Querschnitt des
Zugangventils gemäss
der vorliegenden Erfindung.
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Wege zur Ausführung der
Erfindung
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Ein
Stand der Technik-Autotransfusionssystem gemäss der vorliegenden Erfindung
ist in 1 gezeigt. Der
grundlegende Aufbau eines Autotransfusionsystems 10 umfasst
eine Brustdrainageeinheit (CDU) 11 zur sterilen Sammlung,
und falls gewünscht,
zur Übertragung
von aus einem Patienten 12 entnommenen Fluiden, eine mit
der CDU 11 verbundene blutverträgliche Infusionspumpe 13 zum Wiedereinführen von
entnommenem Blut zurück
in den Patienten 12 und eine Infusionsröhre 14 zur Verwendung
als eine Röhre
um das Blut vom Autotransfusionssystem 10 zum Patienten 12 zu übertragen. Die
Flüssigkeitsströmung A bezeichnet
die Richtung des Fluidströmung
innerhalb des Systems 10.
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Der
grundlegende Betrieb des Autotransfusionsystems 10 ist
in U.S. Patent Nr. 4,798,578 von Ranford offenbart. Kurz zusammengefasst,
arbeitet das Autotransfusionssystem 10 zur sterilen Sammlung
von vom Patienten 12 entzogenen Blut und Fluiden und gleichzeitigen
Zurückführen der
Fluide wieder zurück
in das Kreislaufsystem des Patienten 12 durch die Verwendung
der CDU 11.
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Das
allgemeine Verfahren der Übertragung des
Blutes des Patienten beginnt durch Entzug von Fluiden von der Pleurahöhle des
Patienten unter Verwendung einer Saugquelle (nicht gezeigt) welche
an der CDU 11 angeordnet ist um eine zwangsläufige Flüssigkeitsströmung A durch
das Autotransfusionssystem 10 zu erzeugen. Das Ansaugen
treibt die vom Patienten 12 entzogenen Körperfluide
durch die Infusionsröhre 14 und
in die Sammelkammer (nicht gezeigt) der CDU 11. Sobald
das Fluid in die Sammelkammer 15 bei der Sammelöffnung 28 eintritt,
fliesst dieses durch einen Grobfilter (nicht gezeigt), welcher makroskopische
Körper
wie beispielsweise Blutklumpen, Knochenteile und Ähnliches,
welche(s) im Blut oder anderen Körperfluiden
mitgerissen werden, abfängt.
Sobald das Fluid filtriert ist, wird es vorübergehend in der Sammelkammer 15 gelagert,
wo es wieder unter Verwendung eines Mikroaggregatfilters (nicht
gezeigt) gefiltert wird, sobald das Fluid die CDU 11 verlässt. Bei
alternativen Ausführungsformen
kann der Ausfluss des Blutes aus der Sammelkammer 15 auf
jeder geeigneten Seite entlang der Oberfläche der Sammelkammer, wo die
Infusionsröhre 9 angebracht
sein kann, liegen. Sobald das Blut mittels des Filters filtriert
ist, geht es zur Infusionspumpe 13, wo das Blut zurück in den
Patienten durch eine Infusionsröhre 9, 8 wiedereingeführt wird,
wobei dadurch ein vollständiger
Autotransfusionszyklus abgeschlossen wird. Die Infusionsröhre 14 zur
Verwendung bei der Übertragung
von Fluiden und Gas durch das ganze System 10 kann aus
jedem geeigneten, flexiblen Plastikmaterial bestehen, beispielsweise Polyurethan
oder PVC.
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Mit
Bezug auf 2 werden die
Betriebsmerkmale der CDU 11 gemäss der vorliegenden Erfindung
eingehend diskutiert. Eine Autotransfusions-CDU 11 besteht
aus einer standardmässigen Dreikammereinheit
des Standes der Technik umfassend eine Blutsammelkammer 15,
eine Wasserdichtungskammer 16 und eine Saugkontrolkammer 17. Die
Blutsammelkammer 15 ist aufgebaut, dass diese vom Pleural-
und Mediastinalraum des Patienten drainierte Fluid aufnehmen kann,
wobei diese aber auch als eine Filtrationsstelle arbeiten kann,
um unerwünschte
Körper
aus Blut und anderen Fluiden herauszufiltrieren. Bei einer alternativen
Ausführungsform
kann die CDU 11 derart aufgebaut sein, dass diese eine
zusätzliche
vom CDU 11-Körper getrennte,
zweite Sammelkammer (nicht gezeigt) aufweist, welche als Filtrationsstelle
arbeitet, währenddem
die Sammelkammer 15 innerhalb der CDU 11 als eine Überlaufkammer
für die
zweite, abgetrennte Kammer arbeitet, wie dies im oben erwähnten Ranfordpatent offenbart
ist.
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Die
anderen zwei Kammern, die Wasserdichtungskammer 16 und
die Saugkontrollkammer 17 dienen dazu, die Flüssigkeitsströmung A innerhalb
der Sammelkammer 15 sowie den Druck innerhalb der CDU 11 zu überprüfen und
zu regeln. Die Saugkontrolkammer 17 erlaubt die Regelung
des negativen Druckes während
des Betriebes. Der negative Druck innerhalb der CDU 11 wird
durch die Wasserhöhe 32 in
der Saugkontrollkammer 17 überprüft, welche ein ununterbrochenes
Absaugen der Pleurahöhle
sicherstellt und auch Bedenken bezüglich möglicher Gewebeinvagination
in den Brustkatheter während
hohen Niveaus an negativem Druck innerhalb der Höhle verringert.
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Wie
weiter in 2 dargestellt
ist, besteht die Saugkontrollkammer 17 aus einer U-förmigen Kammer
mit einem ersten beziehungsweise einem zweiten Arm 33, 34.
Eine Wassersäule 32 füllt den unteren
Teil der Saugkontrollkammer 17 und erstreckt sich nach
oben durch beide Arme 33, 34. Der erste Arm 33 steht
sowohl mit einem zweiten Arm 21 der Wasserdichtungskammer 16 als
auch einer Saugquelle (nicht gezeigt) in Verbindung, währenddem
der zweite Arm 34 gegenüber
der Atmosphärenluft
offen ist, welche einen Bereich an atmosphärischem Druck inner halb des
Arms 34 oberhalb der Wasserlinie 35 aufrechterhält. Die
Luftströmung
C kennzeichnet die Luftströmung überall in
der Saugkontrollkammer 17. Die Luftströmung C zeigt atmosphärische Luft
welche in den zweiten Arm 34 durch die offene Öffnung 30 und
in den ersten Arm 33 gesogen wird, von wo sie den Arm 33 durch
die Saugöffnung 18 in
Richtung der Saugquelle verlässt.
Die Höhe
der Wassersäule 32,
welche zwischen dem der Unterdruckquelle ausgesetzten ersten Arm 33 und dem
zweiten Arm 34, welcher unter atmosphärischem Druck steht, zwischengeschaltet
ist, bestimmt das Niveau des negativen Druckes innerhalb der Sammelkammer 15 und
der Wasserdichtungskammer 16. Beispielsweise entsprechen
20 cm an Wasser 32 in der Säule einem negativen Druck von –20 cm innerhalb
der Sammelkammer 15. Das U.S. Patent Nr. 4,439,190 von
Protzmann et al. gibt eine ausführlichere
Beschreibung einer typischen Saugkontrollkammer einer CDU 11 und
dessen Betrieb.
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Die
Wasserdichtungskammer 16 beugt dem Rückfluss von Luft und Fluid
zurück
in den Patienten vor, indem der Wiedereintritt von Luft und Fluid
in die Sammelkammer 15 unter Verwendung eines luftströmungsempfindlichen,
schwimmfähigen
Ventils 38 in Verbindung mit einer Wasserdichtung 22 verhindert wird.
Wie in 2 gezeigt, wird
die Luftströmung
B durch Anlegen der Saugquelle an die am oberen Teil der Wasserdichtungskammer 16 angeordneten Saugöffnung 18 erzeugt.
Der angelegte Sog bewirkt eine Luftströmung B, welche Fluid vom Körper des Patienten
(nicht gezeigt) durch die Infusionsröhre 14 und in den
oberen Teil der Sammelkammer 15 bei der Öffnung 2B drängt, wo
die Luftströmung
B durch die Öffnung 29 und
in die Wasserdichtungskammer 16 strömt. Sobald innerhalb der Wasserdichtungskammer 16,
bewegt sich die Luftströmung
B in einem ersten Arm 20 nach unten und durch die Wasserdichtung 22,
welche am unteren Teil der Kammer 16 angeordnet ist. Nach
dem Durchlaufen der Wasserdichtung 22 bewegt sich die Lufströmung B im
zweiten Arm 21 nach oben wo sie bei der Saugöffnung 18 austritt.
Somit erzeugt die Luftströmung
B einen zwangsläufigen
Strömungsweg
welcher Gase aus der Sammelkammer 15 und durch die Wasserdichtung 22 presst,
wo diese Gase aus der CDU 11 über die Saugöffnung 18 entfernt
werden.
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Der
erste Arm 20 der Wasserdichtungskammer 16 ist
am einen Ende durch die Wasserdichtung 22 und am anderen
Ende durch die Sammelkammer 15 in Fluidströmungsverbindung
mit dem zweiten Arm 21, währenddem am einen Ende der
zweite Arm 21 in Fluidströmungsverbindung mit dem ersten
Arm 20 beziehungsweise der Saugkontrollkammer 17 an dessen
anderen Ende ist. Die Wasserdichtung 22 arbeitet als schützendes
Einwegventil welches der Luft ermöglicht, aus der Sammelkammer 15 auszuströmen, währenddem
verhindert wird, dass verunreinigte, atmosphärische Luft wieder in die Pleurahöhle des
Patienten eintritt. Durch Zwischenschaltung einer Wasserdichtung 22 an
den unteren Teilen der ersten sowie zweiten Arme 20, 21 wird
das Fluid, aufgrund der zwischen den beiden Armen 20, 21 aufrechterhaltenen
Druckdifferenz, gehindert, durch die Wasserdichtung 22 zurückzufliessen,
so dass eine Rückflussbewegung
verhindert wird. Die Bedeutung, den Rückfluss zu verhindern, besteht
darin, dass unter bestimmten Atmungsbedingungen ein plötzlicher Druckanstieg
innerhalb der Pleurahöhle
auftreten kann. Beispielsweise kann ein Luftleck in der Pleurahöhle die
normale Atmungsfunktion der Lungen des Patienten stören. Schliesslich
entspricht die in der Wasserdichtung 22 gezeigte Blasenbewegung
die aus der Sammelkammer 15 entnommene Luft, welche durch
die Dichtung 22 in den zweiten Arm 21 geströmt ist.
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Zusätzlich zur
Wasserdichtung 22, welche jeglichen Rückfluss an Gasen zurück in die
Sammelkammer 15 verhindert, ist ein luftströmungsempfindliches,
schwimmfähiges
Ventil 38 am oberen Teil der Wasserdichtungskammer 16 als
weitere Sicherheitsmassnahme vorgesehen. Mit Bezug auf 3 ist das Ventil 38 am
oberen Teil der Säule 39 der
Wasserdichtungskammer 16 angeordnet, welche eine Ventilkammer 40 und
eine Speicherkammer 41 beinhal tet. Der obere Teil der Ventilkammer 40 bestimmt
einen Ventilsitz 42, welcher eine Öffnung 50 durch diese
bildet und zur luftdichten Anlagerung an das Ventil 38 ausgestaltet
ist, wenn das Ventil 38 in diesen gesetzt ist. Die CDU
ist auch ausgestaltet, so dass Luft über ein automatisches Überdruckventil 36 entweichen kann,
wenn ein Überdruckzustand
innerhalb der Pleurahöhle
des Patienten auftritt, z. B. wenn der Patient hustet. Das automatische Überdruckventil 36 ist auf
dem oberen Teil der CDU 11 angeordnet und ist in Fluidströmungsverbindung
mit der Saugkontrollkammer 17. Ähnlich dazu weist die Sammelkammer 15 ein
handgesteuertes Unterdruckventil 37 auf, welches bei einem Übermass
an negativem Druck die Pleurahöhle
des Patienten belüftet,
wenn es durch die Krankenschwester bedient wird.
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Zusätzlich zur
Luftströmung
B besteht eine Luftströmung
C mit Umgebungs- oder atmosphärischer
Luft welche in die CDU 11 durch die offene Öffnung 30 eintritt
und durch die Saugkontrollkammer 17 und in den oberen Teil
der Wasserdichtungskammer 16 gedrückt wird, wo die Luftströmung C über die Saugöffnung 18 austritt.
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Während einer Überdruckbedingung
in der Sammelkammer 15 arbeitet die Speicherkammer 41 derart,
dass überschüssiges Wasser,
welches in der Kolonne 39 nach oben strömt, zurückgehalten wird, und dient
auch als Aufbau um das Ventil 38 an Ort zu halten, wenn
das Ventil 38 vom Ventilsitz 42 losgelöst ist.
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Mit
Bezug auf 4 wird eine
genauere Beschreibung des Ventils 38 erörtert. Das Ventil 38 weist
eine rechteckige, hohl ausgestaltete Form auf, welche einen Ventilkörper 46 und
eine getrennte Dichtung 44, welche ausgestaltet ist, dass
diese über die
Führung 43 passt,
umfasst. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Ventilkörper 46 einen oberen
Teil, welcher eine Führung 43 bildet,
und vier Seitenwände,
welche in diesem eine innere Kammer 45 bilden, auf. Die
innere Kammer 45 ist luftströmungsempfindlich ausgestaltet
und erlaubt dem Ventil 38 nach oben in dichten Eingriff
mit dem Ventilsitz 42 gebracht zu werden, wenn entweder
eine plötzliche
Luftrückströmung in
Richtung der Luftströmung E
erfolgt oder ein langsamer Anstieg in der Wasserdichtung 22 das
Ventil 38 anhebt und in Eingriff bringt, was eine übermässige, negative
Druckbedingung in der Sammelkammer 15 bewirkt. Obwohl das Ventil 38 eine
rechteckige Form aufweist, fällt
irgendeine geeignete Formausgestaltung mit den oben genannten aerodynamischen
Eigenschaften in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
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Mit
Bezug auf 5 ist das
Ventil 38 mit einer Dichtung 44 versehen, um das
Ventil 38 abzudichten, wenn es mit dem Ventilsitz 42 in
fluiddichtem Eingriff ist. Vorzugsweise weist die Dichtung 44 eine ringförmige Form
auf, welche über
die Führung 43 passt
und zwischen dem Ventilkörper 46 und
dem Ventilsitz 42 derart zwischengeschaltet ist, dass die Dichtung 44 die Öffnung 50 wirksam
von der Fluidströmungsverbindung
durch diese abschliesst, wenn das Ventil 38 mit diesem
im Eingriff steht. Die Dichtung 44 kann aus irgendeinem
geeigneten, flexiblen Plastikmaterial gefertigt sein, wie beispielsweise
Polyurethan oder Silikon, welches das Ventil 38 wirksam von
der Fluidströmungsverbindung
abdichtet, wenn es in den Ventilsitz 42 eingreift.
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Mit
Rückbezug
auf 4 ist die Führung 43 mit
einer Vielzahl von Rippen 91 ausgestattet, welche es der
Führung 43 durch
die Öffnung 50 durchzutreten
erleichtert, wenn das Ventil 38 gegen den Ventilsitz 42 gesetzt
wird. Um die aerodynamische Form des Ventils 38 zu verbessern,
sind auch eine Vielzahl von Flanschen 51 an jeder unteren
Ecke und Seitenwand des Ventils 38 vorgesehen, um die Luftströmung durch
die Ventilkammer 40 und um das Ventil 38 herum
zu beinflussen.
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Mit
Bezug auf 3 wird eine
genauere Beschreibung des Betriebes des Ventils 38 erörtert. Das Ventil 38 arbeitet
auf zwei Arten: (1) während
tiefen Luftdurchsatzzuständen,
bei welchen übermässiger, negati ver
Druck mit einer relativ schrittweisen Rate, wie beispielsweise während einer
Autotransfusion, zunimmt, verhindert das Ventil 38 den
Eintritt von aufsteigendem Wasser aus der Wasserdichtung 22 in die
Sammelkammer 15; und (2) während den hohen Luftdurchsatzzuständen bei
welchen übermässiger, negativer
Druck fast unverzüglich
aufgebaut wird, wie beispielsweise wenn ein Patient einen schnellen, tiefen
Atemzug nimmt oder stark einatmet, so verhindert das Ventil 38,
dass Umgebungs- oder atmospärische
Luft aus der Wasserdichtungskammer 16 in die Sammelkammer 15 eintritt.
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Bei
der ersten Arbeitsweise arbeitet das Ventil 38, um den
Eintritt von Wasser der Wasserdichtung 22 in die Sammelkammer 15 zu
verhindern. Während der
Autotransfusion bildet sich langsam ein Übermass an negativem Druck
in der Pleurahöhle
des Patienten, welcher stufenweise Wasser innerhalb der Wasserdichtung 22 dazu
zwingt, die Säule 39 aufzusteigen,
bis dieses auf das Ventil 38 auftrifft. Dieses erzwungene
Aufsteigen von Wasser ist durch die Druckdifferenz zwischen der
Sammelkammer 15 und dem zweiten Arm 21 der Wasserdichtungskammer 16 bedingt
und wird durch den Betrieb der Infusionspumpe 13 bewirkt.
Der erste Wasserstand 47 zeigt den ursprünglichen
Wasserstand in der Wasserdichtung 22 bevor der Autotransfusionsvorgang
Wasser in der Säule 39 nach
oben zieht, währendem
der Strömungsweg
D die Richtung des ansteigenden Wassers zeigt. Wenn die Autotransfusion
beginnt, wird der geringe Luftdurchsatzzustand bewirken, dass der
Wasserstand von dessen erstem Wasserstand 47 langsam in
der Säule 39 angehoben
wird, bis der zweite Wasserstand 48 erreicht ist und auf das
Ventil 38 auftrifft. Sobald das Ventil 38 belegt
ist, beginnt das weiter ansteigende Wasser das Auffüllen der
Speicherkammer 41 und der inneren Kammer 45, und
das Ventil 38 wird beginnen, in der Ventilkammer 40 aufzusteigen
bis das Ventil 38 vollständig am Ventilsitz 42 ansitzt,
wobei dadurch die Fluidströmungsverbindung
durch dieses verhindert wird.
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Nachdem
das Ventil 38 sich selbst, in Anwort auf den durch die
Autotransfusion bewirkten, tiefen Luftdurchsatzzustand, gegen den
Ventilsitz 42 gesetzt hat, erlaubt die besonders ausgestaltete
Wasserdichtungskammer 16 der vorliegenden Erfindung das "Pendeln" des Ventils 38 während des
Rests des Autotransfusionverfahrens. Auf diese Weise wird die weitere
Bildung eines Übermass
an negativem Druck in der Sammelkammer 15 nicht zugelassen.
Das Pendeln, wie es hier beschrieben ist, ist die Auf- und Abbewegung
des Ventils 38, wenn es in Antwort auf diese langsame Zunahme
eines Übermass
an negativem durch die Infusionspumpe 13 bewirkten Druckes,
zwischen den geschlossenen und offenen Stellungen pendelt. Obwohl
das Pendeln als eine Auf- und Abbewegung des Ventils 38 beschrieben
ist, so fällt
jede Vor- und Zurückbewegung,
welche das Ventil 38 öffnet
und schliesst, in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
Das Pendeln verhindert das Zunehmen eines Übermass an negativem Druck
in der Sammelkammer 15, nachdem das Ventil 38 ursprünglich durch
das Ansteigen der Wassersäule 39 geschlossen
worden war. Durch das Zulassen von kleinen Mengen an Aussenluft
in die Kammer 15 zu strömen,
wenn das Ventil 38 in eine offene Stellung gependelt ist,
wird die Kammer 15 automatisch von einem weiteren Übermass
an negativem Druck in dieser entlastet.
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Mit
Bezug nun auf 6 und 7 wird eine ausführliche
Beschreibung des Pendelvorganges des Ventils 38 innerhalb
der Wasserdichtungskammer 16 erläutert. 6 zeigt ein Ventil 38 in der
offenen Stellung während
geringen Luftströmungsbedingungen, wobei
Wasser innerhalb der Wasserdichtung 22 durch die Säule 39,
wegen der oben erwähnten
langsamen Zunahme eines Übermass
an negativem Druck innerhalb der Sammelkammer 15, nach
oben gedrückt
wird. Die Wasserdichtungskammer 16 ist derart ausgestaltet,
dass ein vorgegebenes Wasservolumen in der Wasserdichtung 22 ausreicht,
um vollständig
die Säule 39 aufzufüllen und
das Ventil 38 mit dem Ventilsitz 42 in dichten Eingriff
zu bringen, aber nicht ausreicht, um einen ununterbrochenen Eingriff
des Ventils 38 aufrechzuerhalten. Wie in 6 zu sehen ist, hat das Wasser, vor dem
Eingriff des Ventils 38 in den Ventilsitz 42,
den Wasserstand 48 erreicht, währenddem das Wasser in der
Wasserdichtung 22 entsprechend auf den Wasserstand 52 gerade
oberhalb Dichtungsöffnung 53 gesenkt
worden ist. Mit Bezug auf 7,
wird, falls der langsame Anstieg eines Übermass an negativem Druck
weitergeht, das Wasser in der Säule 39 aufsteigen
bis es den Wasserstand 54 erreicht. Sobald der Wasserstand 54 erreicht
worden ist, wird das Ventil 38 in dichten Eingriff mit
dem Ventilsitz 42 gebracht, wobei dadurch die Fluidströmungsverbindung
durch das Ventil 38 geschlossen wird. Wenn das Ventil 38 geschlossen
ist, wird das Wasser innerhalb der Wasserdichtung 22 weiter
auf den Wasserstand 55 verringert, was den Stand 55 auf
eine Höhe,
welche derjenigen der Dichtungsöffnung 53 entspricht,
bringt. Aufgrund der Ausgestaltung bewirkt die Höhe des Wasserstandes 55 im
Verhältnis
zur Dichtungsöffnung 53, dass
Lufteinschlüsse
oder Luftblasen 56 vom zweiten Arm 21 der Wasserdichtungskammer 16 durch die
Wasserdichtung 53 strömen
und die Säule 39 aufsteigen.
Die aufsteigenden Lufteinschlüsse 56 verdrängen schliesslich,
wegen des Fehlens der hydraulischen Druckunterstützung, das Wasser, welches das
Ventil 38 absperrt, wobei dadurch dieses vorübergehend
von dessen geschlossener Stellung freigegeben wird.
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Sobald
das Ventil 38 freigegeben ist, verdrängt das aufsteigende Wasser
schnell den Lufteinschluss 56 und das Ventil 38 wird
wieder geschlossen, so dass keine Fluidströmungsverbindung durch dieses
gegeben ist. Bei diesem Pendelverlauf wird wechselweise das Ventil 38 durch
das Wasser geschlossen und durch den Lufteinschluss 56 geöffnet, solange
das Autotransfusionsverfahren oder andere der oben genannten tiefen
Luftdurchsatzzuständen bestehen.
Die Pendelbewegung des Ventils 38 hält automatisch das gewünschte negative
Druckniveau innerhalb der Sammelkammer 15 aufrecht, bis
der Vorgang beendet ist. Kurz gesagt, legt die vorliegende Erfindung
das Wasservolumen in der Wasserdichtungskammer 16 bei einer
vorgegebenen Wassermenge in der Wasserdichtung 22 fest,
wobei dadurch Lufteinschlüsse 56 gebildet
werden, welche mit dem aufsteigenden Wasser abwechseln, so dass
das Ventil 38 zwischen offenen und geschlossenen Stellungen
pendelt.
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Wie
vorher kurz erwähnt
wurde, ist es die langsame Steigerungsrate des negativen Druckes
innerhalb der Sammelkammer 15, welche zunächst bewirkt,
dass das Wasser innerhalb der Wasserdichtungskammer 16 ansteigt.
Dieser langsame Aufbau eines Übermass
an negativem Druck kann durch den Betrieb der Infusionspumpe 13 während der
Autotransfusion, das Ziehen einer Probe von einem Y-Verbindungsstück, welches
in Fluidströmungsverbindung
mit der von der Sammelkammer 15 wegführenden Infusionsröhre 9 steht,
oder durch Verwendung eines getrennten Blutsackes während der
Autotransfusion, was im U.S. Patent Nr. 4,033,345 von Sorenson et
al. offenbart ist, bewirkt werden. Deshalb ist das Ventil 38 geeignet,
in einer von vielen Betriebsumgebungen zu arbeiten, wo eine langsame Steigerungsrate
eines Übermass
an negativem Druck innerhalb der Sammelkammer 15 stattfindet, welche
bewirkt, dass ein geringer Luftströmungszustand entsteht, welcher
das Wasser in der Wasserdichtung 22 zwingt, langsam anzusteigen
und die Säule 39 hinaufzuwandern.
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Bei
der zweiten Art des Betriebes wird das Ventil 38 zum Schliessen
angeregt, wenn fast plötzlich
ein Aufbau eines übermässigen,
negativen Druckes auftritt, wie beispielsweise bei einem hohen Luftdurchsatz,
welcher durch den Patienten bewirkt wird, der einen plötzlichen
und ausgedehnt, tiefen Atemzug holt oder stark einatmet. Wenn ein
tiefer Atemzug gemacht wird, hat der Patient das Leistungsvermögen, einen
negativen Druck von etwa –60 cm
H2O innerhalb der Sammelkammer 15 zu
bewirken. Dies bewirkt einen hohen Luftdurchsatzzustand, welcher
sich in eine Richtung der Luftströmung D bewegt, was zu einer
hohen Druckdifferenz zwischen der Kammer 15 und dem Rest
der CDU 11 führt.
Als Antwort auf diesen Zustand steigt das Ventil 38 in
seine geschlossene Stellung auf und bleibt geschlossen, bis der
Patient die tiefe Einatmung beendet. Dieser geschlossene Betrieb
tritt rechtzeitig auf, bevor das Wasser in der Säule 39 genügend aufsteigen kann,
um das Ventil 38 anzuheben.
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Das
Ventil 38 ist dazu geeignet, in Antwort auf irgendeine
plötzliche
Einatmung durch den Patienten zu schliessen und zu öffnen. Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
weist der Ventilkörper 46 eine
hohl ausgeformte Gestalt auf, welche aerodynamisch gestaltet ist,
um in den Ventilsitz 42 einzugreifen, wenn der oben genannte
hohe Luftdurchsatzzustand an die innere Kammer 45 angelegt
wird. Jedoch fällt
jede geeignete Ventilform, welche geeignet ist, das Ventil 38 zu
schliessen, wenn ein hoher Luftdurchsatzzustand an dieses in Richtung
der Luftströmung
D angelegt wird, in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
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Eine
genauerer Betrieb des Ventils 38 während hohen Luftdurchsatzzuständen wird
nun erörtert.
Während
der Genesung, wenn der Patient ausgedehnt, tief einatmet oder eine
starke Einatmungsübung
durchführt,
besteht ein hoher Luftströmungszustand
innerhalb der Säule 39 in
Richtung der Luftströmung
D, welcher in die Ventilkammer 40 eintritt und den Ventilkörper 46 in
luftdichten Eingriff mit dem Ventilsitz 42 bringt. Sobald
in der Eingriffstellung, wird das Ventil 38 geschlossen
bleiben bis der Patient die tiefe Einatmung beendet, was wiederum
das Ventil 38 öffnet
und von dem dichten Eingriff in diesen löst. Diese Eingriffstellung
des Ventils 38 während hohen
Luftströmungszuständen dient
dazu, ein Gleichgewicht des negativen Druckes zwischen der Sammelkammer 15 und
der Pleurahöhle
des Patienten aufrechzuerhalten und gleichzeitig die Genesung der
Pleurahöhle
des Patienten zu unterstützen.
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Das
Verfahren des Sammelns und Wiedereinführens von Fluiden zurück in den
Patienten unter Verwendung des Ventils 38 als eine Sicherheitsmassnahme
wird nun erörtert.
Die Schritte des Sammelns und Wiedereinführens von Fluiden in den Patienten
erfordern vom Fachmann zuerst, dass die Wasserdichtungskammer 16 mit
etwa 40–42 cc
an Flüssigkeit
gefüllt
wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
ist ein vorbefestigtes Messglas (nicht gezeigt) mit einem Volumen
im Bereich von 40–42 cc mit
der CDU 11 angeordnet, so dass der Fachmann das Messglas
nur vollständig
zu füllen
und die vorgegebene Menge an Flüssigkeit
in die Wasserdichtungskammer 16 zu überführen braucht. Bei einer alternativen
Ausführungsform
kann jede geeignete Vorrichtung, welche dem Fachmann erlaubt, die
richtige Menge an Fluid einzufüllen
und dieselbe in der Wasserdichtungskammer 16 einzuführen oder
einzuspeisen, verwendet werden. Nach dem Auffüllen der Wasserdichtungskammer 16 wird
die Saugkontrollkammer 17 mit Flüssigkeit auf ein angemessenes
Niveau aufgefüllt,
um ein vom Fachmann für
erforderlich gehaltenes angemessenes, negatives Druckniveau innerhalb
der CDU 11 aufrechtzuerhalten, wobei dies im Stand der
Technik gut bekannt ist.
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Sobald
die angemessene Höhe
an negativem Druck an das Innere der CDU 11 angelegt worden
ist und die richtige Menge an Flüssigkeit
in die Wasserdichtungskammer 16 eingeführt worden ist, wird die Infusionsröhre 14 an
die Sammelöffnung 28 angebracht
und der thorakale Katheter (nicht gezeigt), welcher in die Pleura-
und Mediastinalhöhlen des
Patienten eingeführt
worden ist, an die Röhre 14 angebracht.
Zu diesem Zeitpunkt wird Blut, entweder mittels Schwerkraft oder
Saugdrainage, über
einen Zeitraum hin in der Sammelkammer 15 gesammelt. Nachdem
eine vorgegebene Menge an Blut gesammelt worden ist, könnte dann
der Fachmann bestimmen, dass das Autotransfusionsverfahren beginnt. Um
das Autotransfusionsverfahren funktionsfähig zu machen, wird eine weitere
Infusionsröhre 9 verwendet,
um die Auslassöffnung 60 der
Sammelkammer 15 in Fluidströmungsverbindung mit der Einlassöffnung der
Infusionspumpe 13 zu bringen, währenddem eine andere Röhre 8 verwendet
wird, um den Auslassteil der Pumpe 13 in Fluidströmungsverbindung
mit dem Kreislaufsystem des Patienten 12 zu bringen, wobei
dadurch der Aufbau des Systems 10 vervollständigt wird.
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Nach
Vervollständigung
des Aufbaus des Systems 10, wird eine Saugquelle an die
Saugöffnung 18 angelegt
und die Infusionspumpe 13 eingeschaltet. Sobald die Infusionspumpe 13 eingeschaltet
ist, wird eine langsame Zunahme des negativen Druckes innerhalb
der Sammelkammer 15 und ein langsamer Luftdurchsatzzustand
in der Wasserdichtungskammer 16 vorhanden sein. Wasser
der Wasserdichtung 22 wird langsam in der Säule 39 ansteigen,
bis dieses auf das Ventil 38 auftrifft, wobei dadurch die
Pendelbewegung des Ventils 38 zwischen offenen und geschlossenen
Stellungen beginnt, bis zum Zeitpunkt, an welchem die Infusionspumpe 13 ausgeschaltet
wird.
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Mit
Bezug auf 2 wird eine
genaue Beschreibung des Filtrationssystems 7 gemäss der vorliegenden
Erfindung erörtert.
Das Filtrationssystem 7 ermöglicht beim Einlass- als auch
Auslassteil der Sammelkammer 15 eine doppelte Filtration
von entnommenem Blut und umfasst einen Grobfilter 57, ein Filterbauteil 58 und
eine Fallröhre 59,
welche das Filterbauteil 58 in Fluidströmungsverbindung mit der Auslassöffnung 60 bringt.
Der Grobfilter 57 ist zwischen der Einlassöffnung 28 und
dem Filterbauteil 58 zwischengeschaltet und dient zum Entfernen
von Blutklumpen, Knochen, Fett und Darminhalten, welche mit dem
Blut mitgerissen werden, wenn das Blut von der Einlassöffnung 28 her
eintritt. Vorzugsweise ist der Grobfilter 57 ein grossflächiger Grobfilter,
wie beispielsweise ein Gewebe oder ein offenporiger Schwammfilter,
welcher geeignet ist, Blutklumpen und grobe Partikel aus dem Blut
zu entfernen.
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Sobald
das Blut den unteren Teil der Sammelkammer 15 zu füllen beginnt,
wird es durch das Filterbau teil 58 wieder gefiltert, wenn
es die Kammer 15 verlässt,
um in den Patienten wiedereingeführt
zu werden. Das Filterbauteil 58 weist einen Feinfilter 61 zum
Entfernen von entstandenen Klumpen und einen Ventilaufsatz 62 auf,
welcher an dem oberen Teil des Filters 61 angebracht ist.
Der Ventilaufsatz 62 wirkt sowohl als Halteelement zur
Sicherung der Fallröhre 59 sowie
als Einwegventil um später
gebildete Blutklumpen, welche entweder die Fallröhre 59 oder die Infusionsröhre 9,
welche von der Sammelkammer 15 wegführt, verstopfen, zu entfernen,
sobald das Blut mittels des Feinfilters 61 gefiltert worden
ist.
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Mit
Bezug auf 2 wird eine
genauere Beschreibung des Filterbauteils 58 erörtert. Wie
kurz oben erwähnt
wurde, umfasst das Filterbauteil 58 einen Feinfilter 61 und
einen Ventilaufsatz 62. Der Feinfilter 61 wirkt
als eine zweite Filterstation um Blutklumpen zu entfernen, welche
nach der Filtration durch den Grobfilter 57 geformt werden,
wenn das Blut sich am unteren Teil der Sammelkammer 15 vor der
Wiedereinführung
befindet und ansammelt. Ein Mikropolyestersieb 63 ist im
wesentlichen um den gesamten Oberflächenbereich des Feinfilters 61 vorgesehen
und bildet ein Medium mit kleiner Porengrösse, um Blutklumpen, welche
sich innerhalb der Sammelkammer 15 bilden, zu entfernen.
Vorzugsweise ist der Feinfilter 61 ein Modell 991-66 Hochdurchflussblutfilter
mit einem 210 Mikrometersieb, hergestellt von CUTTER BIOLOGICAL
in Berkeley, Kalifornien, jedoch fallen alle geeigneten Blutfilter
mit einem Mikrometersieb von 40 bis 210 Mikrometer in den Schutzbereich
der vorliegende Erfindung.
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Während der
Herstellung wird die Fallröhre 59 an
derem distalen Ende an die Auslassöffnung 60 angebracht,
währenddem
das proximale Ende der Röhre 59 über eine
zylindrische Bohrung 64 geführt und gesichert wird. Das
proximale Ende der Fallröhre 59 bildet
eine Sammelöffnung
(nicht gezeigt) welche sich innerhalb des Filterbauteils 58 befindet
und etwa 0.9525 cm (3/8 inch) vom Sammelkammerboden (nicht gezeigt)
entfernt ist. Die Sam melöffnung
bildet einen Einlass zur Aufnahme einer Fluidströmung in dieser während des
Filtrationsvorganges, wobei gesammeltes Blut durch die Sammelöffnung und
in die Fallröhre 59 zur
Wiedereinführung
in den Patienten 12 gepresst wird. Wie oben ausgeführt, ist
die Sammelöffnung
bevorzugt 0.9525 cm (3/8 inch) vom Sammelkammerboden entfernt, jedoch
fällt jede
Abstandsdistanz, welche ein ausreichendes Ansaugen von gesammeltem
Blut während
der Filtration erlaubt, in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
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Die
Betriebsaspekte des Ventilausfsatzes 62 werden nun erörtert. Der
Ventilaufsatz 62 dient als ein Rückhalteteil zur Sicherung des
proximalen Endes der Fallröhre 59 an
dem Filterbauteil 58 und arbeitet auch als Einwegventil.
Der Einwegventilbetrieb des Ventilaufsatzes 62 erlaubt
den Rückfluss
von eingeschlossener Luft oder Blut, welches Klumpen nach der Filtration
durch den Feinfilter 61 gebildet hat, zurück in die
Sammelkammer 15. Diese Rückflussbewegung räumt die
Blutklumpen und eingeschlossene Luft aus der Fluidleitung welche
vom Feinfilter 61 wegführt.
Gemäss
der vorliegenden Erfindung umfasst die Fluidleitung die Rohrleitung
durch die Fallröhre 59 innerhalb
der Sammelkammer 15 und den Teil der Infusionsröhre 9,
welcher zwischen der Auslassöffnung 60 der
CDU 11 und dem Patienten 12 zwischengeschaltet
ist.
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Um
die Rückflussbewegung
zu vereinfachen, weist der Ventilaufsatz 62 eine Filterscheibe 64,
welche dem oben offenbarten Mikropolyestersieb 63 ähnlich ist,
auf. Die Filterscheibe 64 weist eine donatförmige Form
auf und ist an das Trennungsteil (nicht gezeigt) bei einigen Punkten
nahe des inneren Umfangs der Scheibe 64 gebunden. Wann
immer innerhalb der Fallröhre 59 oder
der Röhre 9,
nach dem Durchtritt durch den Feinfilter 61, Klumpen gebildet oder
Luft eingeschlossen wird, so arbeitet die Filterscheibe 64 als
Einwegventil. Die Flexibilität
des Polyestersiebes der Filterscheibe 64 erlaubt, dass
der äussere
Umfang der Scheibe 64 angehoben wird und verklumptes Blut
oder eingeschlossene Luft zurück
in die Sammelkammer 15 gespült wird, wann immer eine Rückflussbewegung
durch den Fachmann bewirkt wird. Diese Rückflussbewegung wird durch
den Fachmann bewirkt, der eine Spritze oder eine andere Art eines
Spülmittels
(nicht gezeigt) in Fluidströmungsverbindung
mit der an der Auslassöffnung 60 angebrachten
Infusionsröhre 9 bringt.
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Mit
Bezug nun auf 8 wird
das bevorzugte Verfahren zum Reinigen der Fluidleitung von Blutklumpen
und eingeschlossener Luft innerhalb des Autotransfusionsystems 10 genauer
erörtert.
Das Verfahren zum Herausspülen
von grossen Blutklumpen und eingeschlossener Luft aus der Fluidleitung wird
durch den Fachmann durch Abstellen der Infusionspumpe 13 bewirkt,
so dass die Fluidströmung
in Richtung des Patienten 12 unterbrochen ist. Nachdem
die Infusionspumpe 13 abgestellt ist, wird eine verschiebbare
Klammer verwendet, um die Infusionsröhre 9 stromabwärts vom
Mikroaggregatsfilter her von der Fluidströmungsverbindung durch diese abzuklemmen.
Der Fachmann verschliesst dann die Staub-Deckel/Stopfen-Kombination 66 und
steckt einen Luer-Standardstutzen 67 des Spühlmittels 68 in ein
Nadelventil 65 welches in Fluidströmungsverbindung mit der Fluidleitung
mittels des Y-Verbindungsstück 69 ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist
das Nadelventil 65 ein BESPAK-Ventil welches von Bespak
aus Cary, Nord Carolina hergestellt wird. Vorzugsweise ist das Spülmittel 68 eine
Spritze, welche eine Stempel 90 und einen Luer-Standardstutzen 67 umfasst
und eine sterile Salzlösung
enthält, jedoch
fällt jedes
geeignete Spülmittel,
welches ein Fluidmedium bei der Spülbewegung durch die Fluidleitung
drückt,
in den Schutzbereich der Erfindung.
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Sobald
der Luer-Standardstutzen 67 in das Nadelvenil 65 eingeführt ist
und in dieses eingreift und der Stempel 90 in vollständig zurückgezogener Position
ist, drückt
der Fachmann den Stempel 90 nach vorne, bis das gesamte
Salz in die Fluidleitung abgegeben worden ist. Die Abgabe des Salzes drückt irgendwelche
Blutklumpen oder eingeschlossene Luft zurück durch die Fluidleitung in
die Richtung, welche durch die Fluidströmung F bezeichnet wird.
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Mit
Bezug auf 2 wird eine
genauere Beschreibung der oben erwähnten Spülbewegung in Beziehung zum
Ventilaufsatz 62 genauer erörtert. Nachdem der Fachmann
die Spülbewegung
in Richtung der Fluidströmung
F gestartet hat, werden die das Blut verunreinigende Blutklumpen
und eingeschlossene Luft zurück
durch die Fluidleitung und in die Sammelkammer 15 durch
die Ruslassöffnung 60 gedrückt. Sobald
durch die Auslassöffnung 60 getreten,
wandert das verunreinigte Blut durch die Fallröhre 59, wo dieses
bei der Sammelöffnung
austritt und in die innere Kammer des Filterbauteils 58 fliesst. Diese
Spülbewegung
bewirkt einen Überdruck
innerhalb des Filterbauteils 58 welcher durch eine Hin- und
Herbewegung den äusseren
Umfang der Filterscheibe 64 aufdrückt, welche das verunreinigte
Blut zurück
in die Sammelkammer 15 drückt, währenddem auch eine geringe
Fluidströmung
durch das Filtermedium bewirkt wird. Nachdem die Spülbewegung
abgeklungen ist, wird die ursprüngliche
Ruheposition des äusseren
Umfangs wiederhergestellt, wobei das Polyestersieb der Filterscheibe 64 zusammen
mit dem Feinfilter 61 als Filtrationsort arbeiten, um das
verunreinigte Blut wieder zu filtrieren.
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Mit
Bezug nun auf 9 wird
ein Querschnitt eines Y-Verbindungsstückes 69 mit einer
Zugangsöffnung 70 in
Fluidströmungsverbindung
mit der inneren Kammer 71 des Verbindungsstückes 69 gezeigt. Die
Zugangsöffnung 70 erlaubt
dem Fachmann den. Zugang für
den Zweck der Vorbereitung, Probeentnahme, Absaugens oder Einspritzens
von Medikamenten in das System 10. Ein Zweiwegventil 65 ist teilweise
innerhalb der Zugangsöffnung 70 vorgesehen,
um die innere Kammer 71 zu erreichen. Das Ventil 65,
wie es in der Perspektive nach 8 dargestellt
ist, ist vorzugsweise ein BESPAK-Ventil, welches von Bespak von
Cary, Nord Carolina hergestellt wird, welches ein lueraktiviertes
Ventil ist, dessen Fluidströmungsverbindung
automatisch geschlossen wird, wann immer der Luer-Standardstutzen der Spritze
von der distalen Öffnung
des Ventils 65 entfernt worden ist. Normalerweise wird
dieses als ein Ventil verwendet, um das distale Ende der Katheter innerhalb
der Patienten aufzublasen, um das Entfernen des Katheters zu verhindern,
wobei der Anmelder jedoch das BESPAK-Ventil 65 für den neuen Zweck
verwendet, um den zweiseitigen Zugang in das Autotransfusionssystem 10 zu
ermöglichen.
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Wie
in 10 dargestellt, weist
das Ventil 65 eine Röhrenform
auf, welche eine ringförmige
distale Öffnung 72,
eine proximale Öffnung 73 und
einen Flansch 74 umfasst. Der Flansch 74 ist um
den Mittelteil 75 des Ventils 65 angeordnet und
dient dazu, das Ventil 65 innerhalb des distalen Endes
der Nadelöffnung 70 mittels
des Flanschen 74, welcher gegen die Lippe der Nadelöffnung 70 anstösst, an
Ort zu halten.
-
Mit
Bezug nun auf 11 wird
der Grundarbeitsvorgang des BESPAK-Ventils 65 erörtert. Das Ventil 65 ist
ein federbelastetes Ventil, deren Fluidströmungsverbindung normalerweise
geschlossen ist. Die distale Öffnung 72 ist
gegenüber
der ersten inneren Kammer 76 offen, worin ein Aktivierungsstück 77 angeordnet
und an dem distalen Ende 78 des Schubstabes 79 befestigt
ist. Der Stab 79 umfasst ein distales Ende 78 welches
innerhalb der ersten, inneren Kammer 76 angeordnet ist,
einen Mittelteil 80, welcher einen ringförmigen Flansch 81 und ein
proximales Ende 82 aufweist, wobei alles innerhalb der
zweiten inneren Kammer 83 angeordnet ist. Die erste innere
Kammer 76 und die zweite innere Kammer 83 sind
durch die Öffnung 84 getrennt,
welche dem Stab 79 erlaubt, durch diese hindurchzutreten.
Der Mittelteil 80 umfasst eine Gummidichtung 85 an
einer ersten Seite des Teiles 80 welche die Öffnung 84 von
der Fluidströmungsverbindung
durch diese zwischen der ersten, inneren Kammer 76 und der
zweiten, inneren Kammer 83 verschliesst. Das distale Ende
des Federmittels 86 ist an der zweiten Seite des Mittelteils 80 befestigt,
währenddem
das proximale Ende der Federvorrichtung 86 an den Wänden befestigt
ist, welche die proximale Öffnung 73 bilden.
Die Federvorrichtung 86 bewirkt eine ununterbrochene Vorspannung
gegen die distale Öffnung 72,
so dass die Gummidichtung 85 die Fluidströmungsverbindung
zwischen der ersten und der zweiten inneren Kammer 76 und 83 schliesst,
wenn nicht der Schubstab 79 richtig aktiviert worden ist.
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Die
Aktivierung des Schubstabes 79 wird bewerkstelligt, indem
der Fachmann den Luer-Standardstutzen einer Spritze (nicht gezeigt)
in die distale Öffnung 72 eines
Ventils 65 einführt,
bis der Luer-Standardstutzen das Aktivierungsstück 77 berührt. Wenn
der Fachmann das Aktivierungsstück 77 nach
unten drückt,
so wird der Druckstab 79 entlang der Gummidichtung 85 gegen
die proximale Öffnung 73 bewegt,
wobei dadurch die Öffnung 84 geöffnet wird,
und die Fluidströmungsverbindung
durch diese zwischen der ersten, inneren Kammer 76 und
der ersten inneren Kammer 83 erlaubt. Sobald das Aktivierungsstück 77 des
Stabes 79 den inneren Flansch 88 berührt, wird
die Vorwärtsbewegung
des Luer-Standardstutzen gestoppt und die Spritze ist in vollständigem Eingriff
mit dem Ventil 65 und bereit zur Verwendung.
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Obwohl
bestimmte Ausführungsformen
der Erfindungen nicht gezeigt sind, wird nicht beabsichtigt, dass
dadurch die Erfindungen beschränkt
werden, stattdessen wird beabsichtigt, dass der Schutzbereich der
vorliegenden Erfindung nur durch die angehängten Ansprüche beschränkt wird.