DD141456A5 - METHOD AND DEVICE FOR BLOOD DIFFUSION - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Membrandiffusionsvorrichtung für Blutdiffusionssysteme.The invention relates to a membrane diffusion device for blood diffusion systems.
Membranoxygenatoren werden derzeit verbreitet in sog. Herz/Lungen-Maschinen verwendet, um Atmung und Blutkreislauf: des Patienten bei Operationen am freigelegten Herzen und dergleichen aufrechtzuerhalten.Membrane oxygenators are currently being widely used in so-called heart / lung machines to maintain the patient's respiratory and circulatory systems in open-heart surgery and the like.
Es ist auch bekannt, bei Blutoxygenatoren einen eingebauten Wärmetauscher vorzusehen, um eine zweckmäßige Temperaturregelung des oxygenierten Bluts zu erlauben (vergl. z.B. ÜS-PS 3 998 593).It is also known to provide a built-in heat exchanger for blood oxygenators to allow convenient oxygenated blood temperature control (see, for example, U.S. Patent No. 3,998,593).
Bei Diffusionssystemen für Blut, wie Oxygenatoren, sollte der Druckabfall in der Blutströmungsbahn vom Anfang bis zum Ende des Systems vorzugsweise möglichst klein sein. Außerdem sollten die Vermischungs- und Strömungseigenschaf ten des Bluts möglichst gut sein, um optimale Oxygenie-For blood diffusion systems, such as oxygenators, the pressure drop in the blood flow path should preferably be as small as possible from the beginning to the end of the system. In addition, the mixing and flow characteristics of the blood should be as good as possible to ensure optimal oxygenation.
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rungs- bzw. Sauerstoffanreichungs- und Wärmeaustauscheigenschaften zu gewährleisten.oxygenation and heat exchange properties.
Insbesondere bei der Membranoxygenierung ist es außerdem sehr wünschenswert, eine höchst wirksame Einrichtung zur Abscheidung von Gasblasen aus dem Blut vor dessen Rückführung zum Patienten vorzusehen. Gasblasen können im Blut infolge eines Loslösens von in der Blutströmungsbahn nach dem Vorfüllen der Vorrichtung eingeschlossenen Luftblasen auftreten; ebenso können Gasblasen während der Operation über die Venenleitung in die Blutströmungsleitung eintreten, was ziemlich häufig der Fall sein kann. Speziell im Fall der Verwendung von.porösen, hydrophoben Oxygenierungsrnembranen gewährleistet eine hochwirksame Blasenabscheidefunktion in der Vorrichtung einen sicheren Schutz des Patienten vor Blasen, die aufgrund eines Druckanstiegs an.der Gasseite der Membran durch die Poren der Oxygenierungsmembran hindurchdringen, obgleich bei einer solchen Anlage auch andere, handelsübliche Sicherheitseinrichtungen vorgesehen sein können.In particular, in membrane oxygenation, it is also highly desirable to provide a highly effective means for separating gas bubbles from the blood prior to its return to the patient. Gas bubbles may appear in the blood as a result of detachment of air bubbles trapped in the bloodstream after prefilling the device; Similarly, gas bubbles may enter the blood flow line via the venous line during surgery, which can be quite common. Especially in the case of using porous, hydrophobic oxygenating membranes, a highly effective bladder separation function in the device ensures safe protection of the patient from blisters which penetrate through the pores of the oxygenation membrane due to an increase in pressure on the gas side of the membrane, although in such a plant there are others , commercially available safety devices may be provided.
Ziel der Erfindung:Object of the invention:
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer integrierten bzw. zu einer Einheit zusammengefaßten Diffusionsanlage für Blut, insbesondere eines Oxygenierungssystems, das einen niedrigen Druckabfall in Verbindung mit einer höchst wirkungsvollen Oxygenierung bzw. Sauerstoffanreicherung und einem sehr wirksamen Wärmeaustausch als Anzeichen für ein gutes Vermischen des Bluts gewährleistet. Vorteilhaft soll dabei der Behälter der Vorrichtung eine sehr wirksame Blasenfalle darstellen, die große Mengen an Gasblasen abzutrennen vermag, welche das Fassungsvermögen von anderen, bisher bei der Membranoxygenierung verwendeten Blasenfallen übersteigen können.The object of the invention is to provide an integrated or unitized diffusion system for blood, in particular an oxygenation system, which ensures a low pressure drop in connection with a highly effective oxygenation or oxygenation and a very efficient heat exchange as an indication of a good mixing of the blood , Advantageously, while the container of the device is a very effective bubble trap, which is able to separate large amounts of gas bubbles, which can exceed the capacity of other bubble traps previously used in the membrane oxygenation.
Diese Aufgabe wird bei einer Membrandiffusionsvorrichtung für ein Blutdiffusionssystem erfindungsgemäß gelöst durchThis object is achieved according to the invention in a membrane diffusion device for a blood diffusion system
erste Blutströmungswege, die in verschachtelter Diffusionsaustauschbeziehung zu einer Anzahl zweiter Strömungsmittel-Strömungswege auf gegenüberliegenden Seiten einer halbdurchlässigen Membran angeordnet sind und die jeweils mit einem Einlaß und einem Auslaß in Verbindung stehen, durch einen Wärmetauscher mit Einlaß und Auslaß und mit einer den Auslaß der ersten Strömungswege mit dem Einlaß des Wärmetauschers verbindenden Einrichtung, durch einen starren Behälter mit Einlaß und Auslaß und einer den Auslaß des Wärmetauschers mit dem Behältereinlaß verbindenden Einrichtung zur Festlegung eines Blutströmungskreislaufs durch die Membrandiffusionsvorrichtung, den Wärmetauscher und den Behälter, sowie dadurch, daß der Blutkreislauf senkrecht zu den Richtungen des Blutstroms von Einlauf (7\nfang) zum Auslauf (Ende.) eine im wesentlichen konstante Breite besitzt.first blood flow paths arranged in nested diffusion exchange relation to a plurality of second fluid flow paths on opposite sides of a semipermeable membrane and communicating with an inlet and an outlet, respectively, through an inlet and outlet heat exchanger and an outlet of the first flow paths connecting device to the inlet of the heat exchanger, by a rigid container with inlet and outlet and a device connecting the outlet of the heat exchanger with the container inlet for defining a Blutströmungskreislaufs by the membrane diffusion device, the heat exchanger and the container, and in that the blood circulation perpendicular to the Directions of blood flow from inlet (7 \ nfang) to the outlet (Ende.) Has a substantially constant width.
Der Blutströmungskreis besitzt also senkrecht zur Richtung der Blutströmung eine im wesentlichen konstante Breite von seinem Anfang am Einlaß in der Membrandiffusionsvorrichtung durch den Behälter. Mit anderen Worten: es ist keine Verengung der Blutströmungsbahn zu einer Rohrleitung zwischen der Membrandiffusionsvorrichtung und dem Wärmetauscher vorhanden, ebensowenig wie zwischen dem Wärmetauscher und dem Behälter. Diese Ausbildung bietet in zwei Fällen Vorteile:Thus, the blood flow circle has a substantially constant width perpendicular to the direction of blood flow from its beginning at the inlet in the membrane diffusion device through the container. In other words, there is no constriction of the blood flow path to a pipeline between the membrane diffusion device and the heat exchanger, any more than between the heat exchanger and the vessel. This training offers advantages in two cases:
Zum ersten begünstigt das mit weiter Strömungsverteilung in den Wärmetauscher eintretende Blut einen gleichmäßigen Blutstrom durch die einzelnen Strömungswege des Wärmetauschers, der seinerseits beispielsweise von der allgemeinen Art nach der US-PS 3 640 34 0 sein kann, bei welcher die Wärmetauschereinrichtung eine gewundene Metall-Wärmeaustauschwand bildet, wobei sich der Biutströmungskreis durch einen ersten Satz von Taschen in der einen Seite der Wärmeaustauschwand erstreckt, während das Wärmeaustauschmedium durch die damit verschachtelten Taschen an der anderen Seite der'Wärmeaustauschwand fließt-First, the blood entering the heat exchanger with further flow distribution favors a uniform flow of blood through the individual flow paths of the heat exchanger, which in turn may be, for example, of the general type disclosed in US Pat. No. 3,640,340, in which the heat exchanger means is a tortuous metal heat exchange wall with the bi-flow circuit extending through a first set of pockets in one side of the heat exchange wall, while the heat exchange medium flows through the pockets interleaved therewith on the other side of the heat exchange wall.
Aufgrund der gleichmäßigen und weiten Strömungsstrecke des Bluts über die Gesamtbreite des Wärmetauschers kann die Strömung durch die einzelnen Taschen oder anderen Blutströmungswege des Wärmetauschers vergleichmäßigt werden. Infolgedessen können Unterschiede in der Strömungsverteilung in den Blutströmungswegen des Wärmetauschers vermieden werden. Hierdurch wird wiederum ein verringerter Druckabfall im Wärmetauscher in Verbindung mit einer gleichmäßigen Blutströmung gewährleistet.Due to the uniform and wide flow distance of the blood over the entire width of the heat exchanger, the flow through the individual pockets or other blood flow paths of the heat exchanger can be made uniform. As a result, differences in the flow distribution in the blood flow paths of the heat exchanger can be avoided. This in turn ensures a reduced pressure drop in the heat exchanger in conjunction with a uniform blood flow.
Zum zweiten wird durch die unverminderte Breite des Blutstroms vom Wärmetauscher zum Behälter effektiv ein dünnes, turbulenzfreies Blutband gebildet, das vorzugsweise über einen geneigten bzw. schrägen Boden des Behälters zu einer Art einer Blutspeichersäule abwärts fließt; der Behälterauslaß befindet sich dabei am Boden der Säule. Das dünne, breite Band des über den schrägen Behälterboden fließenden Bluts bietet in ihm enthaltenen Blasen genügend Gelegenheit zum Entweichen, während die vergleichsweise ruhige oder stagnierende Blutsäule mit der bodenseitigen Abziehöffnung eine weitere Möglichkeit für eine Blasenbeseitigung bietet. In einem Notfall, in welchem ein großer Blasenanteil in das Blut hineingelangt, können die Blasen somit aus dem im Behälter befindlichen Blut entfernt werden, wobei die Gase über Entlüftungselemente aus dem Behälter entlassen werden.Secondly, by the undiminished width of the blood flow from the heat exchanger to the container, a thin, turbulence-free blood ligament is effectively formed which preferably flows down a sloping bottom of the container to a type of blood storage column; the container outlet is located at the bottom of the column. The thin, broad band of blood flowing over the sloping container bottom provides enough opportunity for escape of bubbles contained within it, while the comparatively calm or stagnant column of blood with the bottom withdrawal opening provides another opportunity for bladder removal. In an emergency, in which a large proportion of bubbles enters the blood, the bubbles can thus be removed from the blood in the container, wherein the gases are discharged through venting elements from the container.
Erfindungsgemäß wird somit ein sicheres, wirksames Diffusionssystem für Blut, insbesondere ein Oxygenierungssystem, geschaffen, das einen geringen Druckabfall besitzt, die Verwendung einer kleineren Zahl von Pumpen oder solchen mit geringerer Leistung ermöglicht und die Blutzellen geringeren Belastungen unterwirft.Thus, according to the present invention, there is provided a safe, effective diffusion system for blood, particularly an oxygenation system, which has a low pressure drop, allows for the use of a smaller number of lower power pumps, and subjects the blood cells to lower loads.
Die Erfindung bietet auch eine Verbesserung bezüglich der Montage von sog. Zick.zackmembran-Oxygenatoren, bei denen ein einstückiges Abstandselement an den jeweiligen, einander gegenüberstehenden Enden -der Strömungswege durchThe invention also provides an improvement in the assembly of so-called zig-zag membrane oxygenators in which a one-piece spacer is provided at the respective opposite ends of the flow paths
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die. Membrantaschen ausgebildet ist; wodurch die Notwendigkeit für ein Abdichtklebeband oder für andere, verhältnis-the. Membrane pockets is formed; eliminating the need for a sealing tape or other
mäßig komplexe Maßnahmen zur Abdichtung der Enden des an sich herkömmlich aufgebauten Membranstapeis vermieden wird.moderately complex measures to seal the ends of the per se conventionally constructed Membranstapeis is avoided.
Aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen, angeformten Abstandhalter kann der gefaltete Membranstapel bei gleicher oder besserer Zuverlässigkeit der Abdichtung an den Enden wirtschaftlicher 'zusammengesetzt werden.Due to the inventively provided, molded spacers, the folded membrane stack can be combined with the same or better reliability of the seal at the ends' economical.
Mit der Erfindung wird auch eine Diffusionsvorrichtung für Blut mit einer als Diffusionsmittel dienenden, halbdurchlässigen Membran, die zu einem Stapel in Form einer Vielzahl von Membranlagen gefaltet ist, welche eine Blutströmung über eine Vielzahl erster paralleler Strömungswege und eine Strömung eines anderen Strömungsmittels über eine Vielzahl zweiter paralleler Strömungswege zulassen, die zwischen den ersten Strömungswegen angeordnet und durch die Membran von diesen getrennt sind, und mit einer steifen, einstückigen Unterlage, die querverlaufende, im wesentlichen parallele Falz·- oder Knicklinien aufweist und längs dieser Knicklinien abschnittsweise gefaltet und in den zweitgenannten Strömungswegen an der einen Seite der Membran angeordnet ist, um die Membranlagen abzustützen, und welche mit auf Abstände verteilten öffnungen zur Ermöglichung eines Strömungsmitteldurchtritts versehen ist, die gekennzeichnet ist durch an beiden Rändern der steifen Unterlage vorgesehene, seitlich bzw. quer angeordnete Laschen, die nach innen gegen die Innenabschnitte der Unterlage umgefaltet und unter Bildung doppelt dikker Randabschnitte der Unterlage mit dieser verklebt sind, so daß sie an den gegenüberliegenden Membranrändern Abstandhalter und Dichtelemente bilden.The invention also provides a diffusion device for blood having a diffusion-transmitting semipermeable membrane folded into a stack in the form of a plurality of membrane layers having a blood flow over a plurality of first parallel flow paths and a flow of another fluid over a plurality of second parallel flow paths disposed between the first flow paths and separated by the membrane therefrom, and having a rigid, one-piece pad having transverse, substantially parallel fold or crease lines and folded in sections along these crease lines and in the second mentioned flow paths is disposed on one side of the membrane to support the membrane layers, and which is provided with spaced-apart openings to allow a fluid passage, which is characterized by vorg at both edges of the rigid pad itehene, laterally or transversely arranged tabs, which are folded inwards against the inner portions of the pad and bonded to form double dikker edge portions of the pad with this, so that they form at the opposite membrane edges spacers and sealing elements.
Vorzugsweise kann die steife, einstückige Unterlage (backing) mit einem dünnen Film eines thermoplastischen Materials, wie Polyäthylen., überzogen sein. Zu einem passenden Zeitpunkt während des Faltvorgangs wird der thermoplastische Überzug auf den Laschen beispielsweise mittels Heißluft erwärmt und dadurch auf den Laschen an der Kante der Unterlage erweicht. Die umgefalteten Laschen können dann an die anderen Abschnitte der Unterlage angepreßt werden, so daß der thermoplastische Überzug die Laschen flächig mit dem Rest der Unterlage verklebt.Preferably, the rigid, one-piece backing may be coated with a thin film of a thermoplastic material, such as polyethylene. At a convenient time during the folding process, the thermoplastic coating on the tabs is heated by, for example, hot air and thereby softened on the tabs at the edge of the base. The folded tabs can then be pressed against the other portions of the pad, so that the thermoplastic coating adheres the tabs flat with the rest of the pad.
Wenn die Unterlage zur Bildung des genannten Stapels der Membranlagen mit den zwischengefügten Unterlageteilen längs der querverlaufenden Falz- oder Knicklinien (score lines) gefaltet wird, stellen somit die doppelte Dicke besitzenden Ränder der Unterlage Abstandhalter und Dichtmittel längs dieser Ränder her.Thus, when the pad is folded along the transverse score lines to form the said stack of membrane layers with the interposed pad portions, the double thickness possessing edges of the pad will form spacers and sealants along those edges.
Die Unterlage wird vorzugsweise vor dem Falten an zwischen den auf Abstand stehenden Öffnungen in der Unterlage befindlichen Stellen mit Abstandhaltern belegt. Sodann wird auf die Unterlage und die Abstandhalter eine Diffusionsmembran mit solcher Breite und in solcher Anordnung aufgelegt, daß sie über die Abstandhalter und die Öffnungen zu liegen kommt. Hierauf können Unterlage, Abstandhalter und Membran in gewundene, gefaltete Abschnitte zusammengelegt werden, wobei das Falten längs der Knicklinien erfolgt. Auf diese Weise wird ein Diffusionsmembranstapel mit ineinander verschachtelten Unterlagen- und Membrantaschen gebildet, wobei die umgefalteten Laschen als Dichtelemente mit - im Vergleich zum Rest des Stapels ~ vergrößerter Dikke dienen, so.daß beim Einsetzen des Stapels in ein eng anliegendes Gehäuse eine Abdichtung an den gegenüberliegenden Rändern des Stapels hergestellt wird.The pad is preferably covered with spacers prior to folding at locations between the spaced apertures in the pad. Then, a diffusion membrane of such width and in such an arrangement is placed on the base and the spacers that it comes to rest over the spacers and the openings. Then pad, spacer and membrane can be merged into convoluted, folded sections, the folding being along the crease lines. In this way, a diffusion membrane stack is formed with interleaved pad and membrane pockets, the folded tabs serve as sealing elements with - compared to the rest of the stack ~ enlarged Dikke, so.dass when inserting the stack in a tight-fitting housing a seal to the opposite edges of the stack is produced.
-Au a führ un gäbe i s ρ i ele_:. -Au af ühr un'd give o te ρ i el e_ :.
Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:In the following a preferred embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Membrandiffusionsvorrichtung für die Oxygenierung bzw. Sauerstoffanreichung von Blut,1 is a side view of a membrane diffusion device according to the invention for the oxygenation or oxygenation of blood,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1, um 90° um ihre Hochachse verdreht,2 is a side view of the device of FIG. 1, rotated by 90 ° about its vertical axis,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Strömungshülle bzw. -tasche (flow envelope) zur Veranschaulichung eines Teils der Sauerstoff- und Blutströmungsbahn im Inneren der Membrandiffusionsvorrichtung gemäß Fig. 1,3 shows a longitudinal section through a flow envelope for illustrating a part of the oxygen and blood flow path in the interior of the membrane diffusion device according to FIG. 1, FIG.
Fig.„4 eine Aufsicht auf die Membranunterlage und die zugeordneten Teile, die zur Festlegung der verschiedenen Strömungstaschen der Vorrichtung nach Fig. 1 dienen,4 is a plan view of the diaphragm pad and associated parts used to define the various flow pockets of the device of FIG. 1;
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung nach Fig. 1 undFig. 5 is a perspective view of the apparatus of FIG. 1 and
Fig. 6 einen Teilschnitt längs der Linie 6-6 in Fig. 2.6 is a partial section along the line 6-6 in Fig. 2nd
Das in den Figuren dargestellte Diffusionssystem 10 umfaßt eine Membrandiffusionsvorrichtung 12, die im wesentlichen gemäß den US-PSen 3 879 293 und 3 757 955 aufgebaut sein kann.The diffusion system 10 shown in the figures comprises a membrane diffusion device 12 which may be constructed substantially in accordance with U.S. Patents 3,879,293 and 3,757,955.
Die Membrandiffusionsvorrichtung bzw. der Oxygenator 12 umfaßt eine poröse, hydrophobe Membran, etwa aus Polypropylen, die winzige Poren im Untermikronbereich (Größe unter 1 μπι) besitzt, welche Gas ohne weiteres durch die Membran hindurchtreten lassen, Blutflüssigkeit jedoch zurückhalten.The membrane diffusion device or the oxygenator 12 comprises a porous, hydrophobic membrane, such as polypropylene, which has tiny pores in the submicron range (size below 1 μπι), which allow gas easily pass through the membrane, but retain blood fluid.
Die Membran 14 ist auf die in den genannten US~PSen beschriebene Weise zu einer Vielzahl von (vorzugsweise etwa 75) getrennten Strönvungshüllen bzw. -taschen 16 zusammengelegt, wobei sie auf eine· flache Unterlage 18 aufgelegt ist, die vorzugsweise aus mit Polyäthylen oder einem ähnlichen thermoplastischen Material behandeltem Karton besteht.The membrane 14 is collapsed in the manner described in said US-PSen to a plurality of (preferably about 75) separate Strönvungshüllen 16 or bags 16, wherein it is placed on a flat pad 18, preferably made of polyethylene or a similar thermoplastic material treated cardboard.
Bei der dargestellten Ausführungsform wird ein Streifen eines Maschen- oder Siebmaterials 20 (screening) auf die Karton-Unterlage 18 gelegt, worauf die Membran 14 auf die Unterlage gelegt und letztere längs Falzlinien 24 gemäß den genannten US-PSen in einer Reihe· von Tafeln 22 zu einer Folge von (Zickzack-)Windungen (convolutions) gefaltet wird, urn die miteinander verbundenen Hüllen bzw. Taschen 16 auszubilden. Die Blutbahn verläuft dabei zwischen Abschnitten der Membran 14 in jeder Tasche 16 von deren einem Rand 31 zum anderen Rand 33, während die Sauerstoff Strömungsbahn mit zwischengefügtem Siebmaterial 20 zwischen den Unterlagenabschnitten 22 und einem Membranabschnitt 14 liegt.In the illustrated embodiment, a strip of mesh or screening material 20 (screening) is placed on the paperboard pad 18, whereupon the membrane 14 is placed on the pad and the latter along fold lines 24 according to said US patents in a series of panels 22 is folded into a series of (zigzag) convolutions to form the interconnected sheaths 16. In this case, the blood path runs between sections of the membrane 14 in each pocket 16 from one edge 31 to the other edge 33, while the oxygen flow path with interposed sieve material 20 lies between the base sections 22 and a membrane section 14.
In die Blutbahn der einzelnen, miteinander verbundenen Taschen 16 kann weiteres Maschen-, oder Siebmaterial 26 eingesetzt werden.In the bloodstream of the individual, interconnected pockets 16 more mesh or sieve material 26 can be used.
Die Unterlage 18 weist längsverlaufende Ausschnitte 28 auf, in denen Abschnitte benachbarter Tafeln 22 gemäß Fig. 20 bis 22 der lUS-PS 3 757 955 unter Bildung zusammenhängender Verteilerströmungsdurchgänge miteinander zusammenwirken können, um die Strömung von gasförmigem Sauerstoff und Blut in jede und aus jeder Hülle zu begünstigen.The pad 18 has longitudinal cutouts 28 in which portions of adjacent sheets 22 of Figures 20 to 22 of U.S. Patent 3,757,955 can cooperate to form contiguous manifold flow passages for controlling the flow of gaseous oxygen and blood into and out of each shell to favor.
An den Rändern der Unterlage 1.8 sind zusätzliche Laschen 30 vorgesehen, die längs Falzlinien 32 nach innen umfaltbar sind, um an den. Enden jeder Hülle eine AbdichtungAt the edges of the pad 1.8 additional tabs 30 are provided, which are folded along folding lines 32 inside to the. Ends of each shell a seal
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herzustellen. Das Kartonmaterial der Unterlage 18 kann mit einem einen vergleichsweise niedrigen Schmelzpunkt besitzenden Polyäthylen oder dergleichen Material beschichtet sein, so daß die Laschen 30 durch Anschmelzen dieses Materials verschweißt und somit in ihrer umgefalteten Lage verklebt und abgedichtet werden können. Die Seitenkanten der Unterlage 18 können mit einem doppelseitig klebenden Klebeband überzogen sein. Das vergleichsweise schmale Siebmaterial 26 wird zwischen die mit Klebeband versehenen Kanten eingelegt. Sodann wird die Membran 14 aufgelegt, wobei ihre Ränder am Klebeband haften. Die Anordnung wird hierauf längs der Falzlinien 24 harmonikaartig gefaltet, wobei Siebmaterial 26 in die dabei gebildeten, miteinander verbundenen Hüllen oder Taschen 16 eingefügt werden kann. Beim Falten der Anordnung können zur Verbesserung der Abdichtung Wülste eines RTV-Dichtmittels (RTV sealant) längs der Membranränder aufgetragen werden.manufacture. The paperboard material of the pad 18 may be coated with a polyethylene having a comparatively low melting point or the like, so that the tabs 30 may be welded by fusing this material and thus adhesively bonded and sealed in its folded-over position. The side edges of the pad 18 may be coated with a double-sided adhesive tape. The comparatively narrow screen material 26 is inserted between the edges provided with adhesive tape. Then the membrane 14 is placed with its edges adhering to the tape. The assembly is then folded harmonically along the score lines 24, whereby screen material 26 can be inserted into the interconnected envelopes or pockets 16 formed therewith. When folding the assembly, beads of an RTV sealant (RTV sealant) may be applied along the membrane edges to improve sealing.
Das (thermische) Verschweißen kann einfach dadurch erfolgen, daß Heißluft gegen die Laschen 30 und die Ränder der Unterlage 18 geblasen wird, um die Polyäthylenbeschichtung anzuschmelzen. Die gefaltete Karton-^Unterlage 18 kann dabei durch den Heißluftstrahl geführt werden, worauf die gefalteten Laschen 30 nach unten gegen die restlichen Abschnitte der Unterlage 18 gedrückt werden, um nach dem Abkühlen des Polyäthylens zusammenzukleben.The (thermal) welding can be done simply by blowing hot air against the flaps 30 and the edges of the pad 18 to melt the polyethylene coating. The folded Karton- pad 18 can be guided by the hot air jet, whereupon the folded tabs 30 are pressed down against the remaining portions of the pad 18 to stick together after cooling of the polyethylene.
Durch das beschriebene Verfahren wird die Notwendigkeit für die Verwendung von Klebeband bzw. Klebstreifen zur Herstellung der Endabstandhalter und Abdichtungen bzw. Klebstellen der geformten Hüllen oder Taschen vermieden; außerdem wird dadurch die im allgemeinen manuelle Arbeitsweise durch ein Verfahren ersetzt, das voll automatisierbar ist.The described method avoids the need for the use of adhesive tape or tapes to make the end spacers and seals of the molded envelopes or pockets; moreover, it replaces the generally manual operation with a method that is fully automated.
Wahlweise kann anstelle der Heißluft ein Klebmittei aufgesprüht werden, um auf diese Weise die Laschen 30 mit dem Hauptteil der Unterlage 18 zu verkleben.Alternatively, instead of the hot air, a Klebmittei be sprayed to glue in this way the tabs 30 with the main part of the pad 18.
Darüber hinaus können mittels des Heißluftstrahls auch die Maschen- oder Siebmaterialstücke 26 mit dem Karton verklebt werden, indem dabei das Polyäthylen im Mittelbereich der Kartontafeln oder aber gewünschtenfalls.die Siebmaterialstücke angeschmolzen werden.In addition, by means of the hot air jet, the mesh or Siebmaterialstücke 26 are glued to the carton by the polyethylene in the central region of the cardboard panels or if desired, the Siebmaterialstücke be melted.
Gemäß Fig. 4 ist das Siebmaterial 26 vorzugsweise so bemessen, daß es zwischen gegenüberliegenden, voneinander entfernten, längsverlaufenden Ausschnitten bzw. Öffnungen 28 an den beiden Rändern der Unterlage 18 zu liegen kommt. Hierdurch wird ein Verschließen der Öffnungen bzw. Ausschnitte 28 durch das Siebmaterial 26 verhindert. Ebenso sind die Laschen 30 vorzugsweise so bemessen, daß sie die Ausschnitte 28 nicht übergreifen. Andererseits besitzt die Membran 14, die nach dem Siebmaterial 26 auf die Unterlage aufgelegt wird, gemäß Fig. 4 vorteilhaft eine Breite, welche nahezu derjenigen der Unterlage 18 nach dem Einklappen der Laschen 3 0 entspricht, um dadurch das Verkleben der Ränder der Membran 14 zu erleichtern.Referring to FIG. 4, the screen material 26 is preferably sized to lie between opposed, spaced, longitudinal cutouts or openings 28 at the two edges of the pad 18. As a result, closing the openings or cutouts 28 through the screen material 26 is prevented. Likewise, the tabs 30 are preferably sized so that they do not overlap the cutouts 28. On the other hand, the membrane 14, which is placed after the screen material 26 on the pad, according to FIG. 4 advantageously has a width which almost corresponds to that of the pad 18 after folding the tabs 3 0, thereby adhering the edges of the membrane 14 facilitate.
Die erfindungsgeinäße Stapelanordnung aus der halbdurchlässigen Membran und der Unterlagen, durch weiche die einzelnen Hüllen bzw. Taschen 16 gebildet werden, kann nach einem kontinuierlichen, automatisierten Verfahren zusammengesetzt werden, bei dem Materialrollen der Unterlage 18, des Siebmaterials 16 und der Membran 14 verwendet werden und übliche Transportrollen oder dergleichen für die Steuerung des Vorschubs der Anordnung vorgesehen sind·.The inventive stacking arrangement of the semi-permeable membrane and the pads, through which the individual envelopes or pockets 16 are formed, can be assembled by a continuous, automated process, are used in the rolls of material of the pad 18, the screen material 16 and the membrane 14 and conventional transport rollers or the like are provided for the control of the feed of the arrangement.
Der einheitliche Stapel mit den miteinander verbundenen Hüllen bzw. Taschen 16 wird, im wesentlichen in Übereinstimmung mit der US-PS 3 879 293, in einen durch einen Deckel 36 verschließbaren Kanister bzw. Behälter 34 eingesetzt, derThe unitary stack with the interconnected sheaths or pockets 16 is inserted, substantially in accordance with US Pat. No. 3,879,293, into a canister 34 closed by a lid 36, which
so bemessen ist, daß er fest an die umgefalteten Laschen 30 im Stapel andrückt und gegen ihre Enden abdichtet.is sized so that it presses firmly against the folded tabs 30 in the stack and seals against their ends.
Ein mit einem Sauerstoffvorrat verbindbarer Gaseinlaß 3 5 dient zur Zufuhr des gasförmigen Sauerstoffs über eine Gas-Einlaßöffnung 37, um das Gas durch den Hüllen- oder Taschenstapel strömen zu lassen. Das über eine Gas-Auslaß.öffnung 39 aus der Vorrichtung ausströmende Gas wird-über einen Gasauslaß(stutzen) 38 aus der Vorrichtung abgeführt.A gas inlet 3 5 connectable to an oxygen supply serves to supply the gaseous oxygen via a gas inlet port 37 to allow the gas to flow through the envelope or pocket stack. The gas flowing out of the device via a gas outlet opening 39 is discharged from the device via a gas outlet (neck) 38.
Ein Bluteinlaß 40 (Fig. 2) in Form einer weiten oder breiten Öffnung nimmt das Blut von einer Utrecht verlaufenden Leitung 4 2 ab, die mit einer Einrichtung, zur Verbindung mit einer flexiblen Leitung versehen ist, über welche Venenblut vom Patienten angenommen wird. Mit dem Bluteinlaß 4 0 steht ein Anschluß 44 in Verbindung, der während der Operation mit einem Herzschnittabsauger verbunden sein kann.A blood inlet 40 (Figure 2), in the form of a wide or wide opening, draws blood from a Utrecht-extending conduit 4 2 provided with means for connection to a flexible conduit via which venous blood is accepted by the patient. With the blood inlet 4 0 is a port 44 in communication, which may be connected during surgery with a Herzschnittabsauger.
Zweck der lotrecht verlaufenden Leitung 4 2 ist es, bei mit Blut gefüllter Leitung 4 2 ständig einen bestimmten Stauoder Falldruck im Oxygenator 12 aufrechtzuerhalten.The purpose of the vertically extending line 4 2 is to constantly maintain a certain stagnation or drop pressure in the oxygenator 12 in the case of line 4 2 filled with blood.
Das Blut strömit über die breite Einlaßöffnung 40, die sich gemäß Fig. 2 im wesentlichen über die Gesamtbreite des Oxygenators erstreckt, in letzteren ein, um dann in Richtung der Pfeile 46 in die miteinander verbunden Hüllen oder Taschen 16 zu strömen und dann in breiter Verteilung in Richtung der Pfeile 48 die Länge der Hüllen oder Taschen zu durchströmen. Zum Austragen des Bluts an den anderen Enden der Taschen 16 strömt das Blut in Richtung der Pfeile 50 aus den Taschen heraus, um über den breiten Blutauslaß 52 abgezogen zu werden, der unmittelbar mit einem brei-, ten Bluteinlaß 58 eines Wärmetauschers 54 in Verbindung steht.The blood flows through the wide inlet opening 40, which extends as shown in FIG. 2 substantially over the entire width of the oxygenator, in the latter, and then in the direction of arrows 46 in the interconnected sheaths or pockets 16 to flow and then in a wide distribution in the direction of arrows 48 to flow through the length of the cases or pockets. For discharging the blood at the other ends of the pockets 16, the blood flows out of the pockets in the direction of the arrows 50 to be withdrawn via the wide blood outlet 52, which communicates directly with a wide blood inlet 58 of a heat exchanger 54 ,
Die Blutströmungsbahn durch den Wärmetauscher 54 besitzt dieselbe Breite wie die Strömungsbahn im Oxygenator 12, und zwar in einer Richtung senkrecht zu den Richtungen 4 8, 50 und 54, wie speziell aus Fig. 2 ersichtlich. Diese Breite entspricht der Breite der betreffenden Blutströmungsbahnen durch die Taschen 16, durch den Auslaßschlitz 52 des Oxygenators und den Einlaßschlitz 58 des Wärmetauschers.The blood flow path through the heat exchanger 54 has the same width as the flow path in the oxygenator 12, in a direction perpendicular to the directions 4 8 , 50 and 54, as shown specifically in FIG. This width corresponds to the width of the respective blood flow paths through the pockets 16, through the outlet slot 52 of the oxygenator and the inlet slot 58 of the heat exchanger.
Der Wärmetauscher 54 ähnelt dem Faltwand-Wärmetauscher gemäß der US-PS 3 640 340. Der Wärmetauscher 54 enthält jedoch vorzugsweise etwa 58 Taschen oder Blutkanäle 59 in seiner gewundenen bzw. gefalteten Wand, so daß er im Vergleich zum bekannten Wärmetauscher eine erheblich vergrößerte Breite und einen wesentlich verringerten Strömungswiderstand besitzt. Die Blutkanäle 59 des Wärmetauschers 54 sind vorzugsweise frei von Strömungsverteilungssieben oder anderen, den Strömungswiderstand erhöhenden Mitteln, so daß eine.gleichmäßigere Strömung in den verschiedenen Strömungskanälen zum Wärmetauscher gewährleistet wird. Dies beruht darauf, daß die großen Anschlußbreiten des Blutauslasses 52 vom Oxygenator 12 und des Bluteinlasses 58 des Wärme-tauschers 54 eine ungleichmäßige Strömung in den Strömungskanälen 59 weitgehend verringern, so daß ein solches Sieben zur Verteilung unnötig wird.However, the heat exchanger 54 preferably includes about 58 pockets or blood channels 59 in its convoluted or folded wall so as to have a significantly increased width and width compared to the known heat exchanger has a significantly reduced flow resistance. The blood channels 59 of the heat exchanger 54 are preferably free of flow distribution screens or other flow resistance increasing means so as to ensure more uniform flow in the various flow channels to the heat exchanger. This is because the large connection widths of the blood outlet 52 from the oxygenator 12 and the blood inlet 58 of the heat exchanger 54 substantially reduce uneven flow in the flow channels 59, so that such sieving becomes unnecessary for distribution.
Die Blutkanäle 59 im Wärmetauscher können beispielsweise eine Dicke von 1,6 mm, eine Tiefe von 12,7 mm und eine Länge von 1.08 mm besitzen.The blood channels 59 in the heat exchanger may, for example, have a thickness of 1.6 mm, a depth of 12.7 mm and a length of 1.08 mm.
Das Blut strömt aus den Kanälen 59 des Wärmetauschers 54 über einen wiederum eine beträchtliche Breite 56 besitzenden Auslaßschlitz 60 in einen starren Behälter 62, der aus einem durchsichtigen Kunststoff bestehen kann und welcher vom Blut in Form eines breiten, im wesentlichen flachen Bands oder Films durchströmt wird..The blood flows from the channels 59 of the heat exchanger 54 via an outlet slot 60, again having a substantial width 56, into a rigid container 62, which may be made of a transparent plastic and through which the blood flows in the form of a broad, substantially flat belt or film ..
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Über einen Einlaß 64 wird Wärmeaustauschlösung in den Wärmetauscher 54 gefördert und über einen Verteiler 66 in die den Blutströmungsbahnen gegenüberliegenden und mit diesen verschachtelten Taschen 68 eingeleitet, die durch die Wärmetauscherwand festgelegt sind und in denen gewünschtenfalls Siebe 69 vorgesehen sein können. Bei der dargestellten Ausführungsform besitzt der Verteiler 66 ebenfalls dieselbe Breite 56 wie die BlutStrömungsbahn.Through an inlet 64 heat exchange solution is conveyed into the heat exchanger 54 and introduced via a manifold 66 in the blood flow paths opposite and interleaved pockets 68 which are defined by the heat exchanger wall and in which, if desired, sieves 69 may be provided. In the illustrated embodiment, the manifold 66 also has the same width 56 as the blood flow path.
Die verbrauchte Wärmeaustauschlösung tritt aus dem Wärmetauscher 54 in einen ebenfalls die Breite 56 besitzenden Verteiler 68 ein, um von einer Leitung 70 aufgefangen zu werden, die ihrerseits mit einer Abfuhrleitung verbunden ist, über welche die verbrauchte Lösung zu einer geeigneten Temperaturegelvorrichtung geleitet werden kann, um für einen weiteren Durchgang durch den Wärmetauscher 54 erwärmt oder abgekühlt zu werden.The spent heat exchange solution enters from the heat exchanger 54 into a manifold 56, also of width 56, to be collected by a conduit 70, which in turn is connected to a discharge conduit through which the spent solution can be passed to a suitable temperature control device for a further passage through the heat exchanger 54 to be heated or cooled.
Der Behälter 62 besitzt einen abwärts geneigten Boden 72, auf den das aus dem Auslaß des Wärmetauschers 54 austretende breite Band des oxygenierten und temperaturgeregelten Bluts auffließt. Das Blut fließt dabei in dünner Bandform durch den. Auslaß 60 des Wärmetauschers und mit derselben Breite wie am Auslaß 60 durch den Einlaß 61 in den Behälter 62 und über seinen schrägen Boden 72, bis zu einer Blutmasse 74, die in einem lotrechten Rohrschenkel 76 des Behälters 62 enthalten ist.The container 62 has a downwardly sloping bottom 72, on which flows out of the outlet of the heat exchanger 54 wide band of oxygenated and temperature-controlled blood. The blood flows in a thin ribbon through the. Outlet 60 of the heat exchanger and with the same width as at the outlet 60 through the inlet 61 into the container 62 and over its sloping bottom 72, to a blood mass 74, which is contained in a vertical tube leg 76 of the container 62.
Gewünschtenfalls kann auf dem Boden 72 ein Blutentschäumungs-Schwammelement in Form einer Kunststoffmatte angeordnet sein, um eine Blasenabtrennung und eine gleichmässige Strömung zu begünstigen.If desired, a blood defoaming sponge element in the form of a plastic mat may be placed on the floor 72 to promote bubble separation and uniform flow.
Der Auslaß 78 vom Behälter, der sich an der Unterseite des lotrechten Rohrschenkels 76 befindet, kann mit einer Arterienleitung zur Rückförderung des Bluts zum Patienten verbunden sein.The outlet 78 from the container, which is located at the bottom of the vertical tube leg 76, may be connected to an arterial line for the return of the blood to the patient.
Während/das Blut in Form des dünnen Bands über den schrägen Boden 72 nach unten strömt/ besteht somit ausreichend Gelegenheit für ein Trennen von kleinsten Bläschen vom Blut, bevor dieses die vergleichsweise ruhende Blutmasse 74 erreicht, in welcher ebenfalls eine Blasenabscheidung erfolgen kann.Thus, as the blood in the form of the thin ribbon flows down over the sloping bottom 72, there is sufficient opportunity for separation of minute bubbles from the blood before it reaches the comparatively quiescent blood mass 74, in which blistering may also occur.
Vorteilhaft werden Einlauf- und Auslauf-Strömungsmenge des Bluts durch die erfindungsgemäße Diffusionsvorrichtung so eingestellt, daß der Spiegel der Blutmasse 74, wie dargestellt, geringfügig über den lotrechten Rohrschenkel · 76 überströmt, so daß das Blut eine große Strömungsstrecke über den Boden 72 zurücklegen muß und die Blutmasse 74 ohne übermäßige, blasenerzeugende Turbulenz erreicht.Advantageously, the inflow and outflow flow rate of the blood are adjusted by the diffusion device according to the invention so that the level of the blood mass 74, as shown, overflows slightly above the vertical tube leg · 76, so that the blood must cover a large flow path over the bottom 72 and reached the blood mass 74 without excessive, bubble-producing turbulence.
Vorzugsweise beträgt die größte Tiefe 63 des Behälters 62 neben dem Rohrschenkel 76 nicht mehr als die Hälfte der Breite 56.Preferably, the largest depth 63 of the container 62 adjacent to the tube leg 76 is not more than half of the width 56th
Die Gasblasen können durch in der Oberseite des Behälters 62 vorgesehene Entlüftungsöffnungen 78 entweichen, die vorzugsweise durch ein mikroporöses, hydrophobes Material mit einer effektiven Porengröße von höchstens etwa 5 um, z.B. .Polypropylenpapier oder dergleichen, verschlossen sind. Auf diese Weise können Gase aus dem Behälter 6 2 abgelassen werden, während ein Eintritt von Verunreinigungen über die Entlüftungsöffnungen 78 in den Behälter verhindert wird,The gas bubbles may escape through vent openings 78 provided in the top of the container 62, which are preferably defined by a microporous, hydrophobic material having an effective pore size of at most about 5 μm, e.g. .Polypropylenpapier or the like, are closed. In this way, gases can be vented from the container 6 2 while preventing entry of contaminants into the container via the vent openings 78,
Eine Nebenschluß- oder Umgehungsleitung 80 besteht vorteilhaft aus einem flexiblen Rohr oder Schlauch mit an den Enden vorgesehenen starren Anschlußstücken 82, 84, die ihrerseits mit dem Bluteinlaß 40 des Oxygenators bzw. mit dem unteren Ende des lotrechten Rohrschenkels 76 des Behälters 6 2 verbunden sind. Die Nebenschlußleitung 80 ist normalerweise durch eine Gefäßklemme oder dergleichen abge-A shunt or bypass line 80 is advantageously comprised of a flexible tube or tube having rigid fittings 82, 84 provided at the ends, which in turn are connected to the blood inlet 40 of the oxygenator and to the lower end of the vertical tube leg 76 of the container 6 2, respectively. Shunt 80 is normally terminated by a hemostat or the like.
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klemmt. Nach Abschluß des Oxygenierungsvorgangs kann diese Leitung, jedoch geöffnet werden, um das vollständige Ausfließen des Bluts aus der Diffusionsvorrichtung über den Auslaß 78 zu erleichtern.stuck. However, upon completion of the oxygenation process, this conduit may be opened to facilitate complete outflow of the blood from the diffuser through the outlet 78.
Der Oxygenator 12 kann zweckmäßig so ausgebildet sein, daß die Blutströmungswege der Hüllen bzw. Taschen 16 etwa 108 mm lang, 0,64 mm dick (Fig. 2) und 152,4 mm tief (Fig. 1) sind, um auf diese Weise die erforderliche Membranoberfläche zur Verfügung zu stellen, welche dem Beatmungsbedarf eines erwachsenen Patienten genügt.'The oxygenator 12 may be conveniently configured such that the blood flow paths of the sheaths 16 are about 108 mm long, 0.64 mm thick (Figure 2), and 152.4 mm deep (Figure 1), in this manner provide the required membrane surface that meets the ventilation needs of an adult patient. '
Die Breite 56 kann 190,5 mm betragen,, so daß ein System mit außerordentlich geringem Druckabfall, gleichmäßiger Strömung und höchst wirksamer Oxygenierungs- und Temperaturregelleistung geboten wird. Der Behälter 6 2 kann ebenfalls eine Breite von 190,5 mm besitzen, so daß ihn der bandförmige Blutstrom turbulenzfrei durchströmen kann und .Gasbläschen auf dem schrägen Boden 72 abgetrennt werden können.The width 56 may be 190.5 mm, thus providing a system with extremely low pressure drop, uniform flow, and highly efficient oxygenation and temperature control performance. The container 6 2 may also have a width of 190.5 mm, so that it can flow through the band-shaped blood stream without turbulence and .Gasbläschen can be separated on the sloping bottom 72.
Selbstverständlich ist die Erfindung keineswegs auf die dargestellte und beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern zahlreichen Änderungen und Abwandlungen zugänglich.Of course, the invention is by no means limited to the illustrated and described embodiment, but numerous changes and modifications accessible.
Claims (20)
die Tiefe des Blut(strömungs)kreislaufs durch den Wärmetauscher. 2. Device after point. 1, characterized in that said width is at least twice as large
the depth of the blood (circulation) cycle through the heat exchanger.
von Taschen an der einen Seite dieser Wand verläuft und
daß der Auslaß des Wärmetauschers im Betrieb in einer Lage lotrecht über der Membrandiffusionsvorrichtung ausrichtbar ist.5. The device according to item 4, characterized in that the heat exchanger has a tortuous metal heat exchange wall that the blood circulation through a first set
runs from pockets on one side of this wall and
that the outlet of the heat exchanger during operation in a position perpendicular to the membrane diffusion device is alignable.
kommuniziert.8. The device according to item 7, characterized in that a vertically arranged blood line is provided, which communicates with the bloodstream inlet of the membrane diffusion device
communicated.
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