DD233943A5

DD233943A5 - blood oxygenator

Info

Publication number: DD233943A5
Application number: DD27546585A
Authority: DD
Inventors: Tohru Takemura; Atushi Nakashima; Haruhiko Yoshida; Jun Kamo; Eiichi Hamada
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co. Ltd,Jp
Priority date: 1984-04-24
Filing date: 1985-04-23
Publication date: 1986-03-19
Also published as: JPS60225572A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Blutoxygenator aus 1) einem Gehaeuse (1) mit einem Bluteinlass (9) und einem Blutauslass (10), einem Gaseinlass (7) und einem Gasauslass (8), wobei in dem Gehaeuse a) eine Vielzahl von Kontaktkammern (5) ausgebildet sind, durch welche das Blut fliesst und die zahlreiche Kanaele bilden, die wenigstens die Haelfte der Laenge des Blutflusspfades vom Bluteinlass zum Blutauslass ausmachen, und b) Gaspassagen ausgebildet sind, wobei jede der Kontaktkammern (5) mit dem Bluteinlass (9) und dem Blutauslass (10) in Verbindung steht, und 2) einem Hohlfaserbuendel (2) fuer den Gasaustausch in jeder der Kontaktkammern (5), die sich im wesentlichen geradlinig und im wesentlichen senkrecht zur Richtung des Blutflusses erstrecken, wobei die gegenueberliegenden offenen Enden der Hohlfasern mit dem Gaseinlass (9) und dem Gasauslass (10) durch das Medium der Gaspassagen verbunden sind. Fig. 1The invention relates to a blood oxygenator from 1) a housing (1) having a blood inlet (9) and a blood outlet (10), a gas inlet (7) and a gas outlet (8), wherein in the housing a) a plurality of contact chambers (5 ) are formed, through which the blood flows and which form numerous channels that make up at least half of the length of the blood flow path from the blood inlet to the blood outlet, and b) gas passages are formed, each of the contact chambers (5) with the blood inlet (9) and the blood outlet (10), and 2) a hollow fiber bulb (2) for gas exchange in each of the contact chambers (5), extending substantially rectilinearly and substantially perpendicular to the direction of blood flow, the opposite open ends of the hollow fibers are connected to the gas inlet (9) and the gas outlet (10) through the medium of the gas passages. Fig. 1

Description

Field of application of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Blutoxygenator vom Außenperfusionstyp, bei dem Hohlfasem als Gasaustauschmembran verwendet werden. Bei diesem Blutoxygenator sind eine Vielzahl von Kontaktkammern, die jeweils ein Bündel oder Bündel von Hohlfasem für den Gasaustausch und für die Verbindung zwischen dem Bluteinlaß und dem Blutauslaß aufweisen, vorgesehen, die für einen Blutfluß in einer Vielzahl von Pfaden in einem Gehäuse sorgen, und jedes Bündel der Hohlfasem ist so angeordnet, daß es im wesentlichen senkrecht zur Richtung des Blutstromes ist.The present invention relates to an external perfusion type blood oxygenator in which hollow fibers are used as the gas exchange membrane. In this blood oxygenator, a plurality of contact chambers, each having a bundle or bundles of hollow fibers for gas exchange and for connection between the blood inlet and the blood outlet, are provided, which provide blood flow in a plurality of paths in a housing, and each Bundle of the hollow fibers is arranged so that it is substantially perpendicular to the direction of the blood stream.

Trotz dieses kompakten Aufbaus weist dieser Blutoxygenator hohe Sauerstoff- und Kohlendioxid-Austauschraten pro Membraneinheit auf und zwar auch dann, wenn man ihn zum Gasaustausch eines Blutes bei hohen Fließgeschwindigkeiten verwendet, und er zeigt nur einen geringen Druckverlust und nur eine geringe Kanalbild'ify beim Blut und beim Gas. Außerdem läßt er sich aufgrund seines verhältnismäßig leichten Aufbaus leicht herstellen.Despite this compact construction, this blood oxygenator has high oxygen and carbon dioxide exchange rates per membrane unit, even when used for gas exchange of blood at high flow rates, and shows only a small pressure drop and little channeling in the blood and the gas. In addition, it is easy to manufacture because of its relatively light construction.

Characteristic of the known technical solution

Zahlreiche Blutoxygenatoren unter Verwendung von Hohlfasermembranen sind bereits bekannt, z. B. aus den US-PSen 2 972 349, 3 794 468, 4 239 729 und 4 374 802.Numerous blood oxygenators using hollow fiber membranes are already known, e.g. From US Patents 2,972,349, 3,794,468, 4,239,729 and 4,374,802.

Bei diesen Blutoxygenatoren werden homogene Hohlfasermembranen, die aus einem gasdurchlässigen Material, wie Silicon, aufgebaut sind oder mikroporöse Hohlfasermembranen, die aus einem hydrophoben Polymermaterial, wie einem Polyolefin, aufgebaut sind, verwendet, um das Blut mittels der Hohlfasermembran mit dem Gas in Berührung zu bringen und dadurch einen Gasaustausch herbeizuführen. Es gibt zwei Typen von Blutoxygenatoren: Den Innenperfusionstyp, bei welchem das Blut durch die Löcher in den Hohlfasem fließt, während Gas an der Außenseite der Hohlfasem strömt, und den Außenperfusionstyp, bei dem umgekehrt das Gas durch die Löcher der Hohlfasem fließt, während das Blut an der Außenseite der Hohlfasem vorbeigeleitetIn these blood oxygenators, homogeneous hollow fiber membranes composed of a gas permeable material such as silicone or microporous hollow fiber membranes constructed of a hydrophobic polymer material such as a polyolefin are used to bring the blood into contact with the gas via the hollow fiber membrane and thereby cause a gas exchange. There are two types of blood oxygenators: the type of internal perfusion in which the blood flows through the holes in the hollow fibers, while gas flows on the outside of the hollow fibers, and the external perfusion type, in which the gas flows inversely through the holes of the hollow fibers, while the blood led past the outside of the hollow fibers

Bei Blutoxygenatoren vom Innenperfusionstyp findet dann keine Kanalbildung des Blutes statt, wenn das Blut gleichmäßig verteilt und einer großen Anzahl von Hohlfasem zugeführt wird. Da jedoch das Blut, welches durch die Löcher in den Hohlfasem fließt, sichIn internal perfusion type blood oxygenators, channeling of the blood does not take place when the blood is evenly distributed and delivered to a large number of hollow fibers. However, since the blood that flows through the holes in the hollow fibers, itself

in einem perfekten laminaren Strom bewegt, muß man den Innendurchmesser der Hohlfasern vermindern, um die Oxygenierungsrate (d. h. den Sauerstoffübergang pro Flächeneinheit der Membran) zu erhöhen. Zu diesem Zweck hat man Hohlfasermembranen mit einem Innendurchmesser von 150 bis 300 μιη für die Verwendung in Blutoxygenatoren entwickelt. Selbst wenn man jedoch den Innendurchmesser vermindert, wird das Phänomen des laminaren Flusses des Blutes, welches durch die Hohlfasern fließt, nicht verringert und die Oxygenierungsrate bei einem Blutoxygenator dieses Typs wird nicht erheblich verbessert. Darüber hinaus kann bei einer Verringerung des Innendurchmessers eine Gerinnung (d. h. eine Blockierung der Löcher durch die Koagulation des Blutes) häufiger eintreten, so daß sich dadurch in der Praxis erhebliche Probleme ergeben. Da ein Blutoxygenator im allgemeinen 10000 bis 40000 Hohlfasern in einem Bündel oder in Bündeln verwendet, ist es sehr schwierig, das Gas gleichmäßig auf die Außenoberfläche einer solch großen Anzahl von Hohlfasern aufzubringen und dort zu verteilen. Bei einer ungleichmäßigen Verteilung des Gases wird die Kohlendioxiddesorptionsrate (d. h. die Kohlendioxidübergangsrate pro Flächeneinheit der Membran).verringert. Andererseits kann bei einem Blutoxygenator von Außenperfusionstyp, bei dem das Gas durch die Löcher der Hohlfasern strömt, während das Blut außen an den Hohlfasern vorbeigeleitet wird, das Gas gleichmäßig verteilt werden und man kann erwarten, daß das Blut nicht laminar fließt. Diese Oxygenätoren haben jedoch den Nachteil, daß sie eine unbefriedigende Oxidierung bewirken und zwar wegen der Kanalbildung des Blutes oder der Blutkoagulation an den Stellen einer Stagnation. Deshalb gibt es bisher noch keinen Blutoxygenator, der befriedigend ist.moving in a perfect laminar flow, one must reduce the inside diameter of the hollow fibers to increase the oxygenation rate (i.e., the oxygen transfer per unit area of the membrane). For this purpose, hollow fiber membranes having an inner diameter of 150 to 300 μm have been developed for use in blood oxygenators. However, even if the inside diameter is reduced, the phenomenon of laminar flow of the blood flowing through the hollow fibers is not lowered and the oxygenation rate of a blood oxygenator of this type is not improved significantly. Moreover, coagulation (i.e., blockage of the holes by coagulation of the blood) may occur more frequently as the inner diameter is reduced, thereby causing considerable problems in practice. Since a blood oxygenator generally uses 10,000 to 40,000 hollow fibers in a bundle or bundles, it is very difficult to uniformly apply and distribute the gas to the outer surface of such a large number of hollow fibers. With an uneven distribution of the gas, the carbon dioxide desorption rate (i.e., the carbon dioxide transition rate per unit area of the membrane) is reduced. On the other hand, in a blood oxygenator of external perfusion type in which the gas flows through the holes of the hollow fibers while the blood is led outside the hollow fibers, the gas can be evenly distributed and the blood can not be expected to flow laminarly. However, these oxygenators have the disadvantage of causing unsatisfactory oxidation due to channeling of the blood or coagulation of blood at the sites of stagnation. Therefore, there is still no blood oxygenator that is satisfactory.

Bei den meisten bekannten Blutoxygenatoren wird ein zylindrisches Gehäuse einfach mit einer großen Anzahl von Hohlfasern für den Gasaustausch derart gefüllt, daß die Hohlfasem parallel zur Längsachse des zylindrischen Gehäuses ausgerichtet sind. Blutoxygenatoren mit einem solchen Aufbau zeigen jedoch eine niedrige Gasaustauschrate pro Flächeneinheit der Hohlfasermembran. Eine verbesserte Form eines Blutoxygenators vom Außenperfusionstyp wird in US-PS 3 794 468 beschrieben. Dort wird ein Blutoxygenator gezeigt, bei dem hohle rohrförmige Leitungen aus einer semipermeablen Membran um einen hohlen zylindrischen Kern mit einer großen Anzahl von Poren in der Wandung gewunden sind und sich in einem Gehäuse befinden und das Blut aus der Öffnung des Kerns durch die Poren strömt, während das Gas durch die Bohrungen der hohlen rohrförmigen Leitungen strömt. Dieser Blutoxygenator hat jedoch den Nachteil, daß das mitgerissene Blutvolumen außerordentlich groß ist und daß ein sehr kompliziertes Verfahren zu dessen Herstellung erforderlich ist. Deshalb ist eine praktische Anwendung dieses Blutoxygenators bisher nicht erfolgt.In most known blood oxygenators, a cylindrical housing is simply filled with a large number of gas exchange hollow fibers such that the hollow fibers are aligned parallel to the longitudinal axis of the cylindrical housing. However, blood oxygenators having such a structure exhibit a low gas exchange rate per unit area of the hollow fiber membrane. An improved form of external perfusion type blood oxygenator is described in U.S. Patent No. 3,794,468. There, a blood oxygenator is shown in which hollow tubular conduits of a semipermeable membrane are wound around a hollow cylindrical core having a large number of pores in the wall and are contained in a housing and the blood flows out of the opening of the core through the pores, while the gas flows through the bores of the hollow tubular ducts. However, this blood oxygenator has the disadvantage that the entrained blood volume is extremely large and that a very complicated process for its production is required. Therefore, a practical application of this blood oxygenator has not been done.

Die üblichen bekannten Blutoxygenatoren, bei denen die Hohlfasern so ausgerichtet sind, daß sie im wesentlichen senkrecht zur Richtung des Blutstromes liegen, ergeben stärker ausgeprägte Turbulenzen des Blutstroms und damit eine Verbesserung der Oxygenierungsrate im Vergleich zu solchen Blutoxygenatoren, bei denen die Hohlfasern parallel zur Richtung des Blutstroms ausgerichtet sind. Wenn man jedoch die Größe eines solchen Blutoxygenators vergrößert oder die Fließgeschwindigkeit des Blutes erhöht, um ein größeres Blutvolumen zu behandeln, dann treten Probleme auf, nämlich eine Erhöhung des Druckverlustes, eine . Kanalbiidung des Blutes und eine Blutkoagulation an den Stellen, an denen eine Stagnation vorliegt. Der Stand der Technik hat bisher keine Lösung dieser Probleme gezeigt.The usual known blood oxygenators in which the hollow fibers are oriented to be substantially perpendicular to the direction of the blood flow result in more pronounced turbulence of the blood stream and hence an improvement in the rate of oxygenation compared to those blood oxygenators in which the hollow fibers are parallel to the direction of the blood Bloodstream are aligned. However, if one increases the size of such a blood oxygenator or increases the flow rate of the blood to treat a larger volume of blood, then problems arise, namely, an increase in the pressure loss, a. Channeling of the blood and blood coagulation at the sites where there is stagnation. The prior art has so far shown no solution to these problems.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, einen Blutoxygenator vom Außenperfusionstyp zur Verfügung zu stellen, der eine hohe Oxygenierungsrate und Kohlendioxiddesorptionsrate aufweist, der wenig Stagnation oder Kanalbiidung des Blutes zeigt und bei dem nur ein geringer Druckverlust eintritt. Verbunden damit ist auch das Ziel, einen Blutoxygenator zur Verfugung zu stellen, der kompakt gebaut sein kann und der leicht und ohne Mühe herzustellen ist und den man schließlich auch sehr gut handhaben kann.The object of the invention is to provide a blood oxygenator of the external perfusion type which has a high oxygenation rate and carbon dioxide desorption rate, which shows little stagnation or channeling of the blood and in which only a slight pressure loss occurs. The goal is also to provide a blood oxygenator that is compact and easy to make and easy to handle.

Schließlich ist es auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Blutoxygenator vom Außenperfusionstyp zur Verfügung zu stellen, bei dem nur sehr wenige Gasblasen im Blut zurückgehalten werden.Finally, it is also an object of the present invention to provide a blood oxygenator of the external perfusion type in which only a very few gas bubbles are retained in the blood.

Explanation of the essence of the invention

Gemäß der Erfindung wird ein Blutoxygenator zur Verfügung gestellt, der aus (1) einem Gehäuse mit einm Bluteinlaß, einem Blutauslaß, einem Gaseinlaß und einem Gasauslaß besteht und wobei in dem Gehäuse (a) eine Vielzahl von Kontaktkammern ausgebildet ist, durch welche das Blut fließt und die zahlreichen Kanäle bilden, die wenigstens die Hälfte der Länge des Blutflußpfades vom Bluteinlaß zum Blutauslaß ausmachen,According to the invention, there is provided a blood oxygenator comprising (1) a housing having a blood inlet, a blood outlet, a gas inlet and a gas outlet, and wherein a plurality of contact chambers through which the blood flows are formed in the housing (a) and form the numerous channels that make up at least half the length of the blood flow path from the blood inlet to the blood outlet,

und (b) Gasdurchlässe ausgebildet sind, wobei jede der Kontaktkammern mit dem Bluteinlaß und dem Blutauslaß in Verbindung Steht; und (2) ein Bündel oder Bündel von Hohlfasern für den Gasaustausch in jeder der Kontaktkammern so verteilt sind, daß sie im wesentlichen geradlinig und im wesentlichen senkrecht zur Richtung des Blutstroms ausgerichtet sind und die gegenüberstehenden offenen Enden der Hohlfasern mit dem Gaseinlaß und dem Gasauslaß durch das Medium des Gasdurchgangs in Verbindung sind.and (b) gas passages are formed, each of the contact chambers communicating with the blood inlet and the blood outlet; and (2) a bundle or bundles of gas exchange hollow fibers are distributed in each of the contact chambers so as to be substantially rectilinear and substantially perpendicular to the direction of blood flow and the opposed open ends of the hollow fibers to the gas inlet and gas outlet the medium of the gas passage are in communication.

embodiment

Fig. 1: ist eine Längsseitenansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Blutoxygenators,1 is a longitudinal side view of an embodiment of the blood oxygenator according to the invention,

Fig. 2: ist ein Teilausschnitt des Blutoxygenators von Fig. 1,FIG. 2 is a partial section of the blood oxygenator of FIG. 1; FIG.

Fig. 3: ist ein Längsschnitt gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Blutoxygenators,3 is a longitudinal section according to another embodiment of the blood oxygenator according to the invention,

Fig. 4: ist ein Teilausschnitt des Blutoxygenators gemäß Fig. 3,4 is a partial section of the blood oxygenator according to FIG. 3, FIG.

Fig. 5: ist ein Lär jsschnitt einer weiteren *usführungsform des erfindungsgemäßen Blutoxyganators,5 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of the blood oxy-gasator of the present invention;

Fig. 6: ist ein Querschnitt längs der Linie X-X' von Fig. 5,FIG. 6 is a cross-section along the line X-X 'of FIG. 5; FIG.

Fig. 7: ist ein Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Blutoxygenators, undFig. 7: is a longitudinal section of another embodiment of the blood oxygenator according to the invention, and

Fig. 8 und 9: sind Querschnitte längs der Linien Y-Y' bzw. Z-Z' in Fig. 7.8 and 9 are cross sections along the lines Y-Y 'and Z-Z' in Fig. 7th

Der erfindungsgemäße Blutoxygenator wird unter Hinweis auf die Figuren näher erläutert.The blood oxygenator according to the invention will be explained in more detail with reference to the figures.

Der in Fig. 1 und 2 gezeigte Blutoxygenator umfaßt ein Gehäuse 1, Hohlfasern 2, Befestigungsteile 3 und Unterteilungsteile 4. Diese Teile teilen den Hohlraum des Gehäuses 1 in eine Vielzahl von Kontaktkammern 5, die eine Vielzahl von Räumen darstellen, die übereinander aufgebaut sind und durch welche das Blut fließen kann. Weiterhin sind vorgesehen Gasdurchlässe 6, 6' zum einführen des sauerstoffhaltigen Gases in die Bohrungen der Hohlfasern 2. Das Gehäuse 1 ist mit einem Gaseinlaß 7, einem Gasauslaß 8, einem Bluteinlaß 9 und einem Blutauslaß 10 versehen.The blood oxygenator shown in Figs. 1 and 2 comprises a housing 1, hollow fibers 2, fixing parts 3 and partitioning parts 4. These parts divide the cavity of the housing 1 into a plurality of contact chambers 5 which constitute a plurality of spaces superimposed and through which the blood can flow. Furthermore, gas passages 6, 6 'for introducing the oxygen-containing gas into the bores of the hollow fibers 2 are provided. The housing 1 is provided with a gas inlet 7, a gas outlet 8, a blood inlet 9 and a blood outlet 10.

Die Hohlfasern 2 sind in den Kontsktkammem 5 so verteilt, daß sie im wesentlichen geradlinig vorliegen und an zwei gegenüberliegenden Befestigungsteilen 3 derart befestigt sind, daß ihre jeweiligen Enden gegenüber den Gasdurchlässen 6 und 6' offen sind. Jede der Kontaktkammern 5, durch welche das Blut fließt, ist in eine Vielzahl von Räumen aufgeteilt, die parallel ausgerichtet sind und zwar durch die Unterteilungsteile 4, die mittels der Befestigungsteile 3 in ähnlicher Weise an den Hohlfasern befestigt sind. Um das Blut gleichmäßig in jede der Kontaktkammern und um die Kontaktkammern herum zu verteilen, befindet sichThe hollow fibers 2 are distributed in the Kontsktkammem 5 so that they are substantially rectilinear and are secured to two opposite fastening parts 3 such that their respective ends opposite the gas passages 6 and 6 'are open. Each of the contact chambers 5, through which the blood flows, is divided into a plurality of spaces which are aligned in parallel by the partitioning parts 4, which are fastened to the hollow fibers in a similar manner by means of the fastening parts 3. To distribute the blood evenly into each of the contact chambers and around the contact chambers is located

eine Verteilungsplatte 11 am Gehäuse 1 und Befestigungsteile 3 und Unterteilungsteile 4 können zwischen der Blutverteilungskammer 12 (oder 13) und den Kontaktkammern 5 vorgesehen sein.a distribution plate 11 on the housing 1 and fixing parts 3 and dividing parts 4 may be provided between the blood distribution chamber 12 (or 13) and the contact chambers 5.

Bei diesem Blutoxygenator wird das sauerstoff haltige Gas durch den Gaseinlaß 7 zu dem Gasauslaß 6 innerhalb des Gehäuses 1 geleitet und passiert dann durch die Bohrungen der Hohlfasern 2, die sich in den Kontaktkammern 5 befinden, wobei ein Gasaustausch mit dem Blut durch das Medium der Hohlfasermembran stattfindet. Das so sauerstoffverminderte Gas mit einem erhöhten Anteil an Kohlendioxid wird zu dem Gasdurchlaß 6' geleitet und dann am Gasauslaß 8 entfernt. Das sauerstoffhaltige Gas, welches in den Gaseinlaß 7 geleitet wird, kann selbstverständlich reiner Sauerstoff sein. Blut, das einem menschlichen Körper entnommen wurde (d. h. venöses Blut) wird durch den Bluteinlaß 9 in die Blutverteilungskammer 12 innerhalb des Gehäuses 1 eingeführt und dann in die Kontaktkammer 5 durch die Schlitze in der Verteilungsplatte 11 geleitet. In den Kontaktkammern 5 fließt das venöse Blut in eine Richtung, die im wesentlichen senkrecht zu den Hohlfasern 2 ist und kommt mit diesen in Kontakt und unterliegt dabei einem Gasaustausch durch das Medium der Hohlfasermembran, wobei das sauerstoffhaltige Gas durch die Bohrungen der Hohlfasern 2 fließt. Auf diese Weise wird venöses Blut in arterielles Blut umgewandelt, welches dann durch die Blutsammeikammer 13 geführt und aus dem Blutoxygenator durch den Blutauslaß 10 entfernt wird.In this Blutoxygenator the oxygen-containing gas is passed through the gas inlet 7 to the gas outlet 6 within the housing 1 and then passes through the holes of the hollow fibers 2, which are located in the contact chambers 5, wherein a gas exchange with the blood through the medium of the hollow fiber membrane takes place. The thus oxygen-reduced gas with an increased content of carbon dioxide is led to the gas passage 6 'and then removed at the gas outlet 8. The oxygen-containing gas which is passed into the gas inlet 7 may of course be pure oxygen. Blood taken from a human body (i.e., venous blood) is introduced through the blood inlet 9 into the blood distribution chamber 12 within the housing 1, and then into the contact chamber 5 through the slits in the distribution plate 11. In the contact chambers 5, the venous blood flows in a direction that is substantially perpendicular to the hollow fibers 2 and comes into contact with them and thereby undergoes gas exchange through the medium of the hollow fiber membrane, wherein the oxygen-containing gas flows through the holes of the hollow fibers 2. In this way, venous blood is converted to arterial blood, which is then passed through the blood collection chamber 13 and removed from the blood oxygenator through the blood outlet 10.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform besteht die Kontaktkammer 5 aus vier durch drei Unterteilungsteile 4 getrennten Räumen. Es kann jedoch jede beliebige Anzahl von Kontaktkammer 5 vorliegen, unter der Voraussetzung, daß die Anzahl der Kontaktkammern 5 nicht kleiner als zwei ist. Bei diesem Blutoxygenator hat die Dicke a jeder Kontaktkammer (d. h. die Entfernung zwischen den anliegenden Trennwänden oder zwischen der Trennwand und dem Gehäuse) eine besondere Bedeutung. Um eine Kanalbildung des Blutes oder die Ausbildung von Stagnationsstellen zu vermeiden und um Turbulenzen in dem Blutfluß innerhalb der Kontaktkammem zu erzeugen und die Gasaustauscheffizienz des Blutes zu erhöhen, ist es wünschenswert, daß die Dicke a einer jeden Kontaktkammer so klein wie möglich ist. Wenn jedoch die Dicke a zu klein ist, wird eine große Anzahl von Trennwänden benötigt und dadurch ergibt sich ein Blutoxygenator, bei dem ein erheblicher Druckverlust vorliegt und der auch sehr schwierig zu bauen ist. Aus praktischen Gründen soll deshalb die Dicke a vorzugsweise so sein, daß sie bei etwa 5 bis 50 mm liegt. Ist die Dicke a der einzelnen Kontakikammern zu klein, dann läßt sich eine Kanalbildung oder eine Stagnation des Blutes innerhalb der Kontaktkammer nur schwierig vermeiden und die Ziele der Erfindung können dann nicht erreicht werden.In the embodiment shown in Fig. 1, the contact chamber 5 consists of four by three partition parts 4 separate spaces. However, any number of contact chambers 5 may be present, provided that the number of contact chambers 5 is not less than two. In this blood oxygenator, the thickness a of each contact chamber (that is, the distance between the adjacent partition walls or between the partition wall and the housing) has a special significance. In order to avoid channeling of the blood or formation of stagnation sites and to create turbulence in the blood flow within the contact chambers and increase the gas exchange efficiency of the blood, it is desirable that the thickness a of each contact chamber be as small as possible. However, if the thickness a is too small, a large number of partitions are needed and this results in a blood oxygenator, which has a considerable pressure loss and is also very difficult to build. For practical reasons, therefore, the thickness a should preferably be such that it is about 5 to 50 mm. If the thickness a of the individual contact chambers is too small, channeling or stagnation of the blood within the contact chamber is difficult to avoid and the objectives of the invention can not be achieved.

Eine Methode zur Verringerung der Dicke a der Kontaktkammer und zur Erhöhung der Fließrate des Blutes besteht darin, daß man die Weite w der Kontaktkammem (d. h. die Entfernung zwischen zwei Befestigungsteilen) vergrößert. Um jedoch den gewünschten hoch gasaustauschbaren Strom des Blutes in jeder Kontaktkammer zu erzielen, soll die Weite w der jeweiligen Kontaktkammer vorzugsweise das etwa 5- bis 60fache der Dicke a ausmachen. Ist die Weite w kleiner als das 5fache der Dicke a, dann können die Oberflächen der Befestigungsteile eine erhebliche Wirkung auf den Blutstrom ausüben und damit unerwünschte Ergebnisse ergeben. Wenn die Weite w mehr als das 60fache der Dicke a beträgt, ist es schwierig, das Blut gleichmäßig über die Überfläche aller Hohlfasern zu verteilen und dadurch eine Kanalbildung des Blutes zu vermeiden. Außerdem hätte das Gehäuse eine derartig große Weite, daß Schwierigkeiten bei der Herstellung und der Handhabung auftreten könnten.One method of reducing the thickness a of the contact chamber and increasing the flow rate of the blood is to increase the width w of the contact combs (i.e., the distance between two attachment parts). However, in order to achieve the desired highly gas-exchangeable flow of blood in each contact chamber, the width w of the respective contact chamber should preferably be about 5 to 60 times the thickness a. If the width w is less than 5 times the thickness a, then the surfaces of the attachment parts can exert a significant effect on the blood flow and thus give undesirable results. If the width w is more than 60 times the thickness a, it is difficult to distribute the blood evenly over the surface of all the hollow fibers, thereby preventing the blood from seeping. In addition, the housing would have such a large width that difficulties in manufacture and handling could occur.

Bei dem Blutoxygenator der vorliegenden Erfindung sind die Hohlfasem in den Kontaktkammem so angeordnet, daß sie im wesentlichen senkrecht zur Richtung des Blutstroms liegen. Der Ausdruck „Richtung des Blutstroms" bedeutet hier nicht nur die Richtung des Blutstroms, wie er tatsächlich erfolgt, indem das Blut durch die Kontaktkammer strömt, sondern die Richtung der geraden Linie, welche den Bluteinlaß einer jeden Kontaktkammer mit dem Blutauslaß derselben verbindet. Um eine Kanalbildung des Blutes zu vermeiden, sollen die Hohlfasern einen Winkel von wenigstens 45° zur Richtung des Blutstroms bilden und es ist noch bevorzugter, daß die Hohlfasern im wesentlichen senkrecht zur Richtung des Blutstroms liegen. Wenn die Hohlfasern in jeder Kontaktkammer vorzugsweise so verteilt sind, wie dies in Fig. 2 gezeigt wird, dann sind sie im wesentlichen geradlinig und parallel zueinander. Die Hohlfasern können aber auch derart verteilt sein, daß sie Bündel formen und jedes Bündel der Hohlfasern dann zur Längsachse in einem Winkel von bis zu 45° verdreht ist.In the blood oxygenator of the present invention, the hollow fibers in the contact chambers are arranged so as to be substantially perpendicular to the direction of blood flow. The term "direction of blood flow" herein means not only the direction of blood flow as it actually occurs by the blood flowing through the contact chamber, but the direction of the straight line connecting the blood inlet of each contact chamber to the blood outlet thereof To avoid channeling of the blood, the hollow fibers should form an angle of at least 45 ° to the direction of blood flow, and more preferably, the hollow fibers are substantially perpendicular to the direction of blood flow 2, they are substantially rectilinear and parallel to each other, but the hollow fibers may also be distributed so as to form bundles and each bundle of hollow fibers is then twisted to the longitudinal axis at an angle of up to 45 °.

Beim erfindungsgemäßen Blutoxygenator beträgt der Packungsgrad der Hohlfasern in den jeweiligen Kontaktkammem vorzugsweise 10 bis 55% und noch bevorzugter 20 bis 40%. Der hier verwendete Begriff „Packungsgrad" bedeutet den Anteil der Gesamtquerschnittsfläche der Hohlfasern zu der Gesamtquerschnittsfläche der Kontaktkammer, gesehen in einer Ebene parallel zur Richtung des Blutstorms in der Kontaktkammer. Beträgt der Packungsgrad weniger als 10%, dann tritt eine Kanalbildung des Blutes ein und ist er größer als 55%, dann wird der Fließwiderstand des Blutes zu hoch und es kann eine Hämolyse eintreten. Um die Funktionalität (d. h. die Gasaustauschkapazität) eines Blutoxygenators zu erhöhen, ist es wichtig, die Dicke der Kontaktkammem zu vermindern. Wenn jedoch die Dicke vermindert wird, wird die Querschnittsfläche des Blutflußpfades kleiner und ergibt eine Erhöhung der Blutflußgeschwindigkeit und damit eine Erhöhung des Blutverlustes. Bei einem Blutoxygenator gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Blut, das in den Bluteinlaß eingeführt wird, deshalb auf zwei oder mehr Fließpfade verteilt. Dadurch wird es ermöglicht, die Geschwindigkeit des Blutes, welches durch die jeweilige Kontaktkammer fließt, zu vermindern und damit auch den Druckverlust zu erniedrigen.In the blood oxygenator of the present invention, the degree of packing of the hollow fibers in the respective contact chambers is preferably 10 to 55%, and more preferably 20 to 40%. The term "degree of packing" used here means the proportion of the total cross-sectional area of the hollow fibers to the total cross-sectional area of the contact chamber, viewed in a plane parallel to the direction of blood flow in the contact chamber If it is greater than 55%, blood flow resistance will become too high and hemolysis may occur.To increase the functionality (ie, gas exchange capacity) of a blood oxygenator, it is important to reduce the thickness of the contact combs, but if the thickness decreases Therefore, in a blood oxygenator according to the present invention, the blood introduced into the blood inlet is distributed to two or more flow paths allows the Geschwi Deterioration of the blood flowing through the respective contact chamber, and thus to reduce the pressure loss.

Die in dem Blutoxygenator der vorliegenden Erfindung enthaltenen Hohlfasern können zahlreiche Arten von Hohlfasern sein. Beispiele hierfür sind Hohlfasem aus einer homogenen oder porösen Membran aus einem Material, wie Cellulose, Polyolefin, Polysulfone, Polyvinylalkal', il, Siliconharze, Polymethylmethacrylat und dergleichen. Hohlfasern aus einer porösen Polyolefinmembran werden jedoch bevorzugt, weil sie eine ausgezeichnete Dauerhaftigkeit und Gasdurchlässigkeit aufweisen. Ganz besonders bevorzugt werden Hohlfasern aus einer Membran, die aus Fibrilen besteht, die in Schichten zwischen den beiden Oberflächen aufeinander liegen und bei denen Knoten die jeweiligen Enden der Fibrilen fixieren und bei denen deshalb Mikroporen in den Räumen zwischen den Fibrilen und den Verbindungen vorliegen, und die so miteinander verbunden sind, daß sie von einer Oberfläche zur anderen sich erstrecken. Ein Beispiel für solche Hohlfasern sind Polyprophylen-Hohlfasem, die im Handel von Mitsubishi Rayon Co., Ltd. unter dem Handelsnamen Polyprophylene Hollow Fiber KPF erhältlich sind. Die E.efestigungsteile können in einfacher Weise gleich ausgebildet sein, wie bei der Herstellung der sogenannten Hohlfaserfiltermodule unter Verwendung von Hohlfasern. Insbesondere kann man dies dadurch erzielen, daß man ein Vergießmaterial mit guten Klebeeigenschaften (wie ein Polyurethanharz oder dergleichen) verwendet und es integral mit den Hohlfasern und den Unterteilungsteilen formt.The hollow fibers contained in the blood oxygenator of the present invention may be many kinds of hollow fibers. Examples of these are hollow fibers of a homogeneous or porous membrane of a material such as cellulose, polyolefin, polysulfones, polyvinylalkaline, silicone resins, polymethylmethacrylate and the like. However, hollow fibers of a porous polyolefin membrane are preferred because they have excellent durability and gas permeability. Very particular preference is given to hollow fibers made of a membrane which consists of fibrils which lie in layers between the two surfaces and in which nodes fix the respective ends of the fibrils and in which therefore micropores are present in the spaces between the fibrils and the compounds, and which are interconnected so that they extend from one surface to the other. An example of such hollow fibers are polypropene hollow fibers commercially available from Mitsubishi Rayon Co., Ltd. available under the trade name Polyprophylene Hollow Fiber KPF. The E.Estestigungsteile can be made the same in a simple manner, as in the production of so-called hollow fiber filter modules using hollow fibers. In particular, this can be achieved by using a potting material having good adhesive properties (such as a polyurethane resin or the like) and molding it integrally with the hollow fibers and the partitioning members.

Der erfindungsgemäße Blutoxygenator kann mit einem Wärmeaustauscher für Blut, der stromabwärts oder stromaufwärts zum Blutoxygenator angebracht ist, kombiniert sein.The blood oxygenator of the invention may be combined with a heat exchanger for blood located downstream or upstream of the blood oxygenator.

Der in den Fig. 3 und 4 gezeigte Blutoxygenator stellt eine Modifizierung des Blutoxygenators von Fig. 1 der vorher beschriebenen Art dar. Bei diesem Blutoxygenator ist die Höhlung des Gehäuses 1 durch ein einziges Unterteilungsteil 14 unterteilt, unterThe blood oxygenator shown in Figs. 3 and 4 represents a modification of the blood oxygenator of Fig. 1 of the type previously described. In this blood oxygenator, the cavity of the housing 1 is divided by a single partition member 14

Ausbildung von zwei parallel zueinander angeordneten Kontaktkammern 15. Das Gehäuse 1 und die Unterteilungsteile 14 sind mit Prallblechen (oder Vorsprüngen) 16 versehen, so daß jede Kontaktkammer 15 keinen einfachen blattähnlichen Raum ergibt. Vielmehr hat jede Kontaktkammer 15 eine Vielzahl von Blutfließkanälen 17, die durch die Prallbleche 16 ausgebildet sind und den Blutflußpfad in senkrechter Richtung zur Richtung des Blutflusses und zur Richtung des Hohlfaserbündels (nachfolgend als die Richtung der Dicke der Kontaktkammer bezeichnet) verengen und weist eine Vielzahl von Abteilungen 18 auf, die durch diese Blutfließkanäle 17 abgetrennt sind und Hohlfasern 2 enthalten. Bei dieser Ausführungsform ist jede Kontaktkammer 15 in vier Abteilungen 18 mittels der Blutfließkanäle 17 unterteilt. Obwohl es hinsichtlich der Oxygenierungsrate wünschenswert ist, die Anzahl der Abteilungen zu erhöhen, sollte jede Kontaktkammer vorzugsweise in zwei bis sechs Abteilungen unterteilt sein, unter Berücksichtigung des Druckverlustes und der Einfachheit des Aufbaus.Formation of two mutually parallel contact chambers 15. The housing 1 and the partition members 14 are provided with baffles (or projections) 16, so that each contact chamber 15 does not give a simple sheet-like space. Rather, each contact chamber 15 has a plurality of blood flow channels 17 formed by the baffles 16 and narrowing the blood flow path in the direction perpendicular to the blood flow direction and the direction of the hollow fiber bundle (hereinafter referred to as the thickness direction of the contact chamber) and has a plurality of Divisions 18, which are separated by these blood flow channels 17 and contain hollow fibers 2. In this embodiment, each contact chamber 15 is divided into four compartments 18 by means of the blood flow channels 17. Although it is desirable in terms of oxygenation rate to increase the number of compartments, each contact chamber should preferably be divided into two to six compartments, taking into account the pressure loss and the ease of construction.

Die Prallbleche 16 können jeden beliebigen Querschnitt haben, einschließlich dem in Fig. 3 gezeigten, unter der Voraussetzung, daß sie die Blutfließkanäle 17 in Richtung zur Dicke der Kontaktkammer 15 verengen. Prallbleche mit einem gekrümmten Querschnitt, wie in Fig. 3 gezeigt wird, werden jedoch bevorzugt, um eine Kanalbildung des Blutes zu verhindern. Der Zweck der Prallbleche 17, die in jeder der Kontaktkammer 15 angebracht sind, besteht darin, Turbulenzen im Blutfluß in Richtung zur Dicke der Kontaktkammer 15 zu erzeugen und dadurch eine Kanalbildung des Blutes zu verhindern. Wie in Fig. 3 gezeigt wird, sollte die Art, in welcher jede Kontaktkammer 15 durch ein Prallblech 16 in Richtung zu ihrer Dicke verengt wird, derart sein, daß die anliegenden Blutfließkanäle alternativ an den oberen und unteren Seiten ausgebildet werden. Um diese Wirkung bei den Blutfließkanälen 17 zu erzielen, soll die Dicke e der Blutfließkanäle 17 vorzugsweise gleich oder kleiner als die Hälfte der Dicke b der Abteilung 18 sein. Dadurch, daß man Prallbleche 16 vorsieht, kann die Dicke b der Abteilungen 18 größer sein als die Dicke a der in Fig. 1 gezeigten Kontaktkammern.The baffles 16 may have any cross-section, including that shown in Fig. 3, provided that they narrow the blood flow channels 17 in the direction of the thickness of the contact chamber 15. However, baffles having a curved cross section, as shown in Fig. 3, are preferred to prevent channeling of the blood. The purpose of the baffles 17, which are mounted in each of the contact chambers 15, is to create turbulence in the blood flow in the direction of the thickness of the contact chamber 15 and thereby prevent channeling of the blood. As shown in Fig. 3, the manner in which each contact chamber 15 is narrowed by a baffle 16 toward its thickness should be such that the adjacent blood flow channels are alternatively formed at the upper and lower sides. To achieve this effect in the blood flow channels 17, the thickness e of the blood flow channels 17 should preferably be equal to or less than half the thickness b of the department 18. By providing baffles 16, the thickness b of the compartments 18 may be greater than the thickness a of the contact chambers shown in FIG.

Fig. 5 und 6 sind weitere Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Blutoxygenators. Dieser Blutoxygenator ist derart ausgestaltet, daß zusätzlich zu den Bündeln von Hohlfasern 2 für den Gasaustausch Bündeln von Hohlfasern 20 für den Wärmeaustausch verwendet werden und im zylindrischen Gehäuse 19 enthalten sind. Wie in Fig. 6 gezeigt wird, sind die Kontaktkammern 21 zueinander so ausgerichtet, daß sie zwei Kreisbögen längs der Seitenwandung des zylindrischen Gehäuses 19 bilden und sich vom Bluteinlaß 9, der an der Seitenwand des zylindrischen Gehäuses 19 vorgesehen ist, zu einem Blutauslaß 10, der an der gegenüberliegenden Seite davon vorgesehen ist erstrecken. Bei dieser Ausführungsform ist auch jede Kontaktkammer 21 in eine Vielzahl von Abteilungen 23 bis 26 mittels der Blutfließkanäle 22, die in Richtung zur Dicke der Kontaktkammer sich verengen, unterteilt. Ähnlich wie bei der vorhergehenden Ausführungsform ermöglichen die Blutfließkanäle 22 die Verhinderung einer Kanalbildung des Blutflusses. Obwohl die in Fig. 6 gezeigte Ausführungsform zwei Kontaktkammern mit jeweils vier Abteilungen, die in Reihe miteinander verbunden sind (und somit insgesamt acht Abteilungen ergeben), einschließt, kann die Anzahl der in jeder Kontaktkammer vorgesehenen Abteilungen zwei oder mehr betragen.FIGS. 5 and 6 are further embodiments of a blood oxygenator according to the invention. This blood oxygenator is configured such that, in addition to the bundles of hollow fibers 2 for gas exchange, bundles of hollow fibers 20 for heat exchange are used and contained in the cylindrical housing 19. As shown in Fig. 6, the contact chambers 21 are aligned with each other so that they form two arcs along the side wall of the cylindrical housing 19 and from the blood inlet 9, which is provided on the side wall of the cylindrical housing 19, to a blood outlet 10, which is provided on the opposite side thereof. In this embodiment, each contact chamber 21 is also divided into a plurality of compartments 23 to 26 by means of the blood flow channels 22 which narrow in the direction of the thickness of the contact chamber. Similar to the previous embodiment, the blood flow channels 22 facilitate the prevention of channeling blood flow. Although the embodiment shown in Fig. 6 includes two contact chambers each having four compartments connected in series (thus giving a total of eight compartments), the number of compartments provided in each contact compartment may be two or more.

Unmittelbar nachdem das Blut durch den Bluteinlaß 9 in die erste Abteilung einer jeden Kontaktkammer eingeführt worden ist, fließt das Blut in ungleiche Richtungen. Deshalb sind, wie dies in Fig. 6 gezeigt wird, vorzugsweise Prallbleche 27 vorgesehen, um das durch den Bluteinlaß 9 eingeführte Blut daran zu hindern, in radiale Richtungen zu fließen. Die Funktionalität des Blutoxygenators kann noch dadurch verbessert werden, daß man ihn mit einer Blutverteilungskammer 28 ausrüstet.Immediately after the blood is introduced through the blood inlet 9 into the first compartment of each contact chamber, the blood flows in unequal directions. Therefore, as shown in Fig. 6, baffles 27 are preferably provided to prevent the blood introduced through the blood inlet 9 from flowing in radial directions. The functionality of the blood oxygenator can be further improved by equipping it with a blood distribution chamber 28.

Wenn jede Kontaktkammer drei oder vier Abteilungen hat, können ein oder zwei Abteilungen, die am Bluteinlaß 9 öder den Blutauslaß 10 anliegen, mit einem Rohrbündel oder Hohlfasern für den Wärmeaustausch anstelle der Hohlfaserbündel für den Gasaustausch bepackt sein, um so als Wärmeaustauschkammer oder -kammern zu wirken. Bei diesem Blutoxygenator enthält die Abteilung 23 ein Bündel von Hohlfasern für den Wärmeaustausch, während jede der Abteilungen 24 bis 26 Hohlfaserbündel für den Gasaustausch enthält. In Fig. 6 sind das Hohlfaserbündel für den Wärmeaustausch und die Hohlfaserbündel für den Gasaustausch _ys6 angeordnet, daß sie senkrecht zur Ebene der Zeichnung (oder parallel zur Längsachse des Gehäuses 19) ausgerichtet sind. Die gegenüberliegenden offenen Enden der Hohlfasern für den Wärmeaustausch stehen in Verbindung mit dem Wärmeaustauschmedium-Einlaß 29 bzw. mit dem Wärmeaustauschmedium-Auslaß 30.If each contact chamber has three or four compartments, one or two compartments abutting the blood inlet 9 or blood outlet 10 may be packed with a tube bundle or hollow fibers for heat exchange instead of the gas exchange hollow fiber bundles so as to be a heat exchange chamber or chambers Act. In this blood oxygenator, compartment 23 contains a bundle of hollow fibers for heat exchange, while each of the compartments contains 24 to 26 hollow fiber bundles for gas exchange. In Fig. 6, the hollow fiber bundle for heat exchange and the hollow fiber bundles for gas exchange _y s6 are arranged to be oriented perpendicular to the plane of the drawing (or parallel to the longitudinal axis of the housing 19). The opposite open ends of the hollow fibers for heat exchange are in communication with the heat exchange medium inlet 29 and with the heat exchange medium outlet 30, respectively.

Obwohl Metallrohre eine gute Wärmeleitfähigkeit haben oder als Rohre für den Wärmeaustausch verwendet werden können, verwendet man vorzugsweise Hohlfasern aus einem Plastikmaterial mit einem Innendurchmesser von 5 bis 1000 pm und einer Wanddicke von etwa 2 bis 20 pm. Beispielsweise kann man Hohlfasern aus einer nicht-porösen Membran aus Polyethylen oder Polypropylen verwenden. Alternativ können auch aus einer porösen Membran hergestellte Hohlfasern verwendet werden, unter der Voraussetzung, daß die Membran keine Poren hat, die sich von einer Oberfläche zur anderen erstrecken.Although metal pipes have good thermal conductivity or can be used as tubes for heat exchange, it is preferable to use hollow fibers made of a plastic material having an inner diameter of 5 to 1000 μm and a wall thickness of about 2 to 20 μm. For example, one can use hollow fibers of a non-porous membrane of polyethylene or polypropylene. Alternatively, hollow fibers made from a porous membrane may also be used, provided that the membrane has no pores extending from one surface to the other.

Bei diesem Blutoxygenator wird das durch den Bluteinlaß 9 eingeführte Blut in die beiden am Bluteinlaß 9 anliegenden Abteilungen 23 eingeführt. Dann fließt das Blut in jeder Kontaktkammer hintereinander durch die Abteilungen 24, 25 und 26 in der Umfangsrichtung des zylindrischen Gehäuses 19. Andererseits fließt das Gas durch die Bohrungen in den Hohlfasern in axialer Richtung des zylindrischen Gehäuses. Auf diese Weise fließen das Blut und das Gas in Richtungen, die im wesentlichen senkrecht zueinander sind und kommen dadurch in Kontakt unter Ausbildung des Gasaustausches.In this blood oxygenator, the blood introduced through the blood inlet 9 is introduced into the two compartments 23 abutting the blood inlet 9. Then, the blood in each contact chamber sequentially flows through the divisions 24, 25 and 26 in the circumferential direction of the cylindrical housing 19. On the other hand, the gas flows through the holes in the hollow fibers in the axial direction of the cylindrical housing. In this way, the blood and the gas flow in directions that are substantially perpendicular to each other and thereby come into contact to form the gas exchange.

Die in den Fig. 7 bis 9 gezeigte Ausführungsform ist eine Modifizierung des in den Fig. 5 und 6 gezeigten Blutoxygenators. Bei dieser Ausführungsform befinden sich der Bluteinlaß9 und der Blutauslaß 10 an dergleichen Seite der Seitenwandung des zylindrischen Gehäuses 31 und eine Wärmeaustauschkammer 32 ist in der Mitte des Gehäuses 31 vorgesehen.The embodiment shown in Figures 7 to 9 is a modification of the blood oxygenator shown in Figures 5 and 6. In this embodiment, the blood inlet 9 and the blood outlet 10 are on the same side of the side wall of the cylindrical housing 31, and a heat exchange chamber 32 is provided in the center of the housing 31.

Blut wird durch den Bluteinlaß 9 ir die Wärmeaustauschkammer 32, die in Hohlfaserbündel 20 für den Wärmeaustausch enthält, eingeleitet und unterliegt dort einem Wärmeaustausch mit dem Wärmeaustauschmedium, welches durch die Löcher der Hohlfasern, die für den Wärmeaustausch verwendet werden, fließt. Dann wird das Blut in zwei Kontaktkammern 33, die parallel zueinander ausgerichtet sind, verteilt und dem Raum an der Außenseite der Hohlfasern für den Gasaustausch zugeführt und zum Blutauslaß 10 geleitet, wobei es einem Sauerstoff-Kohlendioxid-Austausch mit dem Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltenden Gas, welches durch die Bohrungen der Hohlfasern für den Gasaustausch fließt, unterworfen wird. Das dabei gebildete oxygenierte Blut wird am Blutauslaß 10 abgezogen.Blood is introduced through the blood inlet 9 into the heat exchange chamber 32 contained in hollow fiber bundles 20 for heat exchange, where it undergoes heat exchange with the heat exchange medium flowing through the holes of the hollow fibers used for heat exchange. Then, the blood is distributed into two contact chambers 33, which are aligned parallel to each other, and supplied to the space on the outside of the gas exchange hollow fibers and sent to the blood outlet 10, exchanging oxygen and carbon dioxide with the oxygen or oxygen containing gas, which is passed through the holes of the hollow fibers for gas exchange is subjected. The thereby formed oxygenated blood is withdrawn at the blood outlet 10.

Um eine Kanalbildung des Blutes zu vermeiden, ist es vorteilhaft, daß in ähnlicher Weise wie bei dem in Fig. 5 und 6 gezeigten Blutoxygenator jede der Kontaktkammern 33 so angeordnet ist, daß sie zwei Kreisbögen längs der Seitenwandung des zylindrischen Gehäuses ausbildet und in eine Vielzahl von Abteilungen 35 und 36 durch die Blutfließkanäle 34 aufgeteilt ist. Obwohl die Wärmeaustauschkammer 32 bei dieser Ausführungsform Hohlfaserbündel für den Wärmeaustausch enthält, ist es doch auch möglich, daß die Wärmeaustauschkammer 32 Hohlfasern für den Gasaustausch enthält und daß die beiden Abteilungen, die am Blutauslaß 10 anliegen, Hohlfaserbündel für den Wärmeaustausch enthalten.In order to avoid channeling of the blood, it is advantageous that, similar to the blood oxygenator shown in Figs. 5 and 6, each of the contact chambers 33 is arranged to form two circular arcs along the side wall of the cylindrical housing and into a plurality of departments 35 and 36 is divided by the blood flow channels 34. Although the heat exchange chamber 32 in this embodiment includes hollow fiber bundles for heat exchange, it is also possible that the heat exchange chamber 32 contains hollow fibers for gas exchange and that the two compartments which abut the blood outlet 10 contain hollow fiber bundles for heat exchange.

Gewünschtenfalls kann dieser Blutoxygenator mit Belüftungseinrichtungen 37, die im wesentlichen auf der gegenüberliegenden Seite zum Bluteinlaß 9 und dem Blutauslaß 10 vorgesehen sind, ausgerüstet sein. Diese Belüftungseinrichtungen 37 stehen in Verbindung mit der Wärmeaustauschkammer 32 (und den Kontaktkammern).If desired, this blood oxygenator may be equipped with aeration means 37 provided substantially on the opposite side to the blood inlet 9 and the blood outlet 10. These aerators 37 are in communication with the heat exchange chamber 32 (and the contact chambers).

Zwar ist es vorteilhaft, zwei Belüftungseinrichtungen vorzusehen, wie dies in der Ausführungsform der Fig. 7 bis 9 gezeigt wird, jedoch ist es auch möglich, nur eine Belüftungseinrichtung vorzusehen. Der Blutoxygenator soll vorzugsweise derart ausgerüstet sein, daß sich die Belüftungseinrichtung an der oberen Seite befindet. Auf diese Weise kann alles eingefangene Gas, das sich in dem Blut am oberen Teil der Höhlung aufgrund des Unterschiedes im spezifischen Gewicht zwischen Gas und Blut akkumuliert, leicht aus dem Gehäuse durch die Belüftungseinrichtungen 37 abgeführt werden. ·"~ Die Belüftungseinrichtungen 37 können einen Belüftungsteil einschließen, deraus irgendeinem gegenüber Blut undurchdringbarem, für Gase aber durchlässigen Material besteht. Beispielsweise kann dieser Teil aus einer porösen oder homogenen Membran aus Cellulose oder Polyolefinen oder Polymethylmethacrylat oder Silicon bestehen. Besonders bevorzugt werden poröse Polyolefinmembrane einschließlich der Hohlfasern, wie sie im Handel von Mitsubishi Rayon Co., Ltd., erhältlich sind und unter den Handelsnamen Polypropylene Hollow Fiber KPF und Polyethylene Hollow Fiber EHF vertrieben werden.Although it is advantageous to provide two ventilation devices, as shown in the embodiment of Figs. 7 to 9, but it is also possible to provide only one ventilation device. The blood oxygenator should preferably be equipped such that the aerator is at the upper side. In this way, any trapped gas that accumulates in the blood at the top of the cavity due to the difference in specific gravity between gas and blood can be easily removed from the housing through the aerators 37. The aerators 37 may include a ventilation member made of any material impermeable to blood but permeable to gases, for example this member may be a porous or homogeneous membrane of cellulose or polyolefins or polymethyl methacrylate or silicone hollow fibers, commercially available from Mitsubishi Rayon Co., Ltd., and sold under the trade names Polypropylene Hollow Fiber KPF and Polyethylene Hollow Fiber EHF.

In den in den Fig. 5 bis 9 gezeigten Blutoxygenatoren können die Hohlfaserbündel für den Gasaustausch und, falls vorhanden, die Hohlfaserbündel für den Wärmeaustausch in dem zylindrischen Gehäuse in gut ausgeglichener Weise vorhanden sein und dadurch wird das Vergießen der Hohlfasern und das Anbringen der Endverschlüsse an das Gehäuse vereinfacht. Außerdem ermöglicht die verbesserte Festigkeit des Gehäuses den Blutoxygenator kompakt und leichtgewichtig auszugestalten.In the blood oxygenators shown in Figs. 5 to 9, the hollow fiber bundles for the gas exchange and, if present, the hollow fiber bundles for the heat exchange may be well balanced in the cylindrical housing, thereby casting the hollow fibers and attaching the end caps the housing is simplified. In addition, the improved strength of the housing allows the blood oxygenator to be made compact and lightweight.

Da das Blut, das durch einen einzigen Bluteinlaß eingeführt wird, in eine Vielzahl von Kanälen verteilt wird, die wenigstens die Hälfte der Länge des Blutflußpfades vom Bluteinlaß bis zum Blutauslaß bilden,Since the blood introduced through a single blood inlet is distributed into a plurality of channels which constitute at least half the length of the blood flow path from the blood inlet to the blood outlet,

wird die durchschnittliche Fließrate auf etwa die Hälfte vermindert und dies ergibt eine Verminderung des Fließwiderstandes und damit eine Verminderung des Druckverlustes.the average flow rate is reduced to about half and this results in a reduction of the flow resistance and thus a reduction of the pressure loss.

Sind die Belüftungseinrichtungen vorgesehen, wie dies in den Blutoxygenatoren gemäß Fig. 7 bis 9 gezeigt wird, kann jegliches Gas, das im Blut eingeschlossen ist und sich am oberen Teil der Gehäusehöhlung akkumuliert, leicht nach außen durch die Belüftungseinrichtungen entkommen, und dadurch wird eine Blutkoagulation oder ein ähnliches Problem, das sich durch die Zurückhaltung der Gasblasen ergibt, verhindert.When the aeration devices are provided, as shown in the blood oxygenators of Figs. 7-9, any gas trapped in the blood and accumulating at the top of the housing cavity can easily escape outward through the aerators, thereby causing blood coagulation or a similar problem resulting from the restraint of the gas bubbles prevented.

Claims

Invention claim:

A blood oxygenator of 1) a housing (1) having a blood inlet (9) and a blood outlet (10), a gas inlet (7) and a gas outlet (8), wherein formed in the housing a) a plurality of contact chambers (5) are, through which the blood flows and which form numerous channels that make up at least half the length of the blood flow path from the blood inlet to the blood outlet, and b) gas passages are formed, each of the contact chambers (5) with the blood inlet (9) and the blood outlet (10) and 2) a hollow fiber bundle (2) for gas exchange in each of the contact chambers (5) extending substantially rectilinearly and substantially perpendicular to the direction of blood flow, the opposite open ends of the hollow fibers being in communication with the Gas inlet (9) and the gas outlet (10) are connected by the medium of the gas passages.

2. blood oxygenator according to item 1, characterized in that the contact chambers (5,15,21, 33) are divided into a plurality of superposed compartments (18, 23-26, 35, 36).

3. Blood oxygenator according to item 1, characterized in that the contact chambers (5, 15, 21, 33) are subdivided into a plurality of compartments (18, 23-26, 35, 36) and blood flow channels (17, 22, 34 ), which are narrowed by baffles (16, 27) so that they are aligned substantially parallel to the bundle or the bundles of the hollow fibers (2, 20).

4. blood oxygenator according to item 3, characterized in that the contact chambers (5,15, 21, 33) in two to six departments (18, 23-26, 35, 36) are divided.

5. blood oxygenator according to item 4, characterized in that the packing degree of the hollow fibers (2) for the gas exchange in each of the contact chambers (5,15, 21, 33) in the range of 20 to 40%.

6. blood oxygenator according to item 1, characterized in that the housing (1,19, 31) has a cylindrical shape, that the blood inlet (9) and the blood outlet (10) are provided on the side wall of the cylindrical housing, that the gas inlet ( 7) and the gas outlet (8) are provided on the opposite end surfaces of the cylindrical housing, that the contact chambers (5,15, 21, 33) are arranged parallel so that they form two arcs along the side wall of the cylindrical housing, that or the bundles of gas exchange hollow fibers (2) are distributed so as to be substantially parallel to the longitudinal axis of the cylindrical housing and that each of the contact chambers is divided into a plurality of compartments (18, 23-26, 35, 36) through blood flow channels ( 17, 22, 34) which narrow in a direction substantially perpendicular to the direction of the blood flow and the bundle or bundles of hollow fibers.

7. Blood oxygenator according to item 6, characterized in that some of the compartments (18, 23-26, 35, 36) contain tube bundles (20) for heat exchange, such as the hollow fiber bundle (s) (2) for the gas exchange and that the opposite open Ends of the tubes for heat exchange with the heat exchange medium inlet (29) and the heat exchange medium outlet (30) are provided, which are provided on the opposite end surfaces of the cylindrical housing.

8. blood oxygenator according to item 7, characterized in that the tubes (20) for heat exchange hollow fibers having an inner diameter of 5 to 1000 μηη and a wall thickness of 2 to 20 μπη.

9. blood oxygenator according to item 6, characterized in that a heat exchange chamber (32) in the center of the cylindrical

Housing is provided and contains a tube bundle (20) for the heat exchange, which is arranged in the same way as the or the hollow fiber bundles (2) for the gas exchange and wherein the blood inlet (9) with each of the contact chambers (5,15, 21, 33) communicates through the medium of the heat exchange chamber (32) and the opposite ends of the tubes for heat exchange with the heat exchange medium inlet (29) and the heat exchange medium outlet (30) provided on opposite end surfaces of the cylindrical housing Connection stand.

10. blood oxygenator according to item 9, characterized in that the blood inlet (9) and the blood outlet (10) are arranged substantially on the same side of the circumference of the cylindrical housing (1,19, 31) and that at least one ventilation device (37) is provided on the opposite side and communicates with the heat exchange chamber (32).

For this 4 pages drawings