DE102011052188A1

DE102011052188A1 - Anordnung zum Erwärmen und/oder Befeuchten des Spülgases eines Oxygenerators

Info

Publication number: DE102011052188A1
Application number: DE102011052188A
Authority: DE
Inventors: Thilo Joost
Original assignee: Maquet Vertrieb und Service Deutschland GmbH
Current assignee: Hemovent De GmbH
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2013-01-31

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (10, 100) zum Entfernen von Kohlenstoffdioxid aus einem exkorporalen Blutstrom und/oder zum Anreichern des exkorporalen Blutstroms mit Sauerstoff. Die Anordnung (10, 100) umfasst einen Filter (12), der eine Membran (16) hat, die einen Blutbereich (14) von einem Gasbereich (18) trennt. Der exkorporale Blutstrom ist durch den Blutbereich (14) des Filters (12) geführt und durch den Gasbereich (18) ist ein Gasstrom eines Spülgases geführt. Ferner umfasst die Anordnung (10, 100) eine Heizeinheit (56), die stromaufwärts des Filters (12) angeordnet ist und das Spülgas erwärmt. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Anordnung (10, 200) zum Entfernen von Kohlenstoffdioxid aus einem exkorporalen Blutstrom und/oder zum Anreichern des exkorporalen Blutstroms mit Sauerstoff, die eine Befeuchtungseinheit (54) umfasst, die das Spülgas vor dem Zuführen zu dem Filter (12) befeuchtet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Entfernen von Kohlenstoffdioxid aus einem exkorporalen Blutstrom und/oder zum Anreichern des exkorporalen Blutstroms mit Sauerstoff. Die Anordnung umfasst einen Filter, der eine Membran hat, die einen Blutbereich von einem Gasbereich trennt. Der exkorporale Blutstrom ist durch den Blutbereich geführt und ein Gasstrom eines Spülgases durch den Gasbereich geleitet. Ferner hat die Anordnung eine Zuführleitung zum Zuführen des Spülgases zu dem Filter.
In der Intensivmedizin werden bei erkrankten Patienten sogenannte Oxygeneratoren verwendet, um aus dem Blut dieser Patienten Kohlenstoffdioxid zu entfernen und bei Indikation das Blut gleichzeitig mit Sauerstoff anzureichern. Heutzutage werden fast ausschließlich Oxygeneratoren verwendet, die eine Membran umfassen, über die ein Blutbereich von einem Gasbereich des Oxygenerators getrennt ist. Das Blut wird dem Patienten aus einem Hauptgefäß entnommen und mittels einer Blutpumpe oder durch den Blutdruck des Patienten in den Blutbereich und durch diesen hindurch befördert. Durch den Gasbereich wird zeitgleich ein Spülgas transportiert, wobei als Spülgas in der Regel reiner Sauerstoff oder ein Gemisch aus Sauerstoff und Stickstoff verwendet wird. Insbesondere wird ein Gemisch aus 21% Sauerstoff und 79% Stickstoff, sogenannte AIR, verwendet.
Durch den Druckgradienten des Partialdrucks des Kohlenstoffdioxids bzw. durch den Konzentrationsunterschied des Kohlenstoffdioxids an der Membran wird Kohlenstoffdioxid aus dem Blutbereich durch die Membran hindurch in den Gasbereich transportiert, wohingegen durch den Druckgradienten des Partialdrucks des Sauerstoffs bzw. den entsprechenden Konzentrationsunterschied der Sauerstoff durch die Membran hindurch von dem Gasbereich in den Blutbereich transportiert wird. Hierdurch wird erreicht, dass das Blut mit Sauerstoff angereichert und zeitgleich Kohlenstoffdioxid aus dem Blut entfernt wird. Die Menge an Kohlenstoffdioxid, die pro Zeiteinheit aus dem Blut entnommen wird und ebenso die Menge an Sauerstoff, mit der das Blut pro Zeiteinheit angereichert wird, hängen unter Anderem zum einen von der Strömungsgeschwindigkeit des Spülgases durch den Gasbereich und zum anderen von der Fördergeschwindigkeit des Blutes durch den Blutbereich ab.
Das Spülgas wird insbesondere aus Wandentnahmestellen einer zentralen Gasversorgung, wie diese in medizinischen Einrichtungen üblich ist, entnommen. Das Spülgas entspricht somit den medizinischen Anforderungen und hat eine Temperatur zwischen 15°C und Raumtemperatur sowie eine sehr niedrige Feuchtigkeit. Die Temperatur, mit der das Spülgas in den Oxygenerator strömt hängt hierbei insbesondere von der Strömungsgeschwindigkeit des Spülgases und von der Entfernung zwischen der Wandentnahmestelle und dem Oxygenerator ab.
Problematisch an der geringen Temperatur des Spülgases ist es, dass hierdurch der Blutstrom abgekühlt wird, sodass der an den Oxygenerator angeschlossene Patient im Laufe der Zeit zunehmend auskühlt und somit der ohnehin schon erkrankte Patient weiter belastet wird. Insbesondere bei schwerkranken Patienten, bei denen eine große Durchflussrate an Spülgas zum Gasaustausch notwendig ist, tritt eine besonders große Auskühlung auf. Eine Möglichkeit dies zu verhindern ist es, den Blutstrom nach dem Durchlaufen des Oxygenerators zu erwärmen. Problematisch hieran ist allerdings, dass hierdurch das Blut gestresst wird und somit den Genesungsprozess des Patienten behindert wird.
Auch die geringe Feuchtigkeit des Spülgases ist problematisch, da hierdurch dem Blutstrom Wasser entzogen wird, was ebenfalls negativ für den Genesungsprozess des Patienten ist. Des Weiteren erfolgt durch die geringe Feuchtigkeit des Spülgases ein Niederschlag von Wasser an der Membran, wodurch die für den Gasaustausch zur Verfügung stehende Membranoberfläche verkleinert wird und somit eventuell die gewünschte Transferleistung von Kohlenstoffdioxid und/oder Sauerstoff nicht mehr erreicht werden kann.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zum Entfernen von Kohlenstoffdioxid aus einem exkorporalen Blutstrom und/oder zum Anreichern des exkorporalen Blutstroms mit Sauerstoff anzugeben, mit deren Hilfe das Entfernen des Kohlenstoffdioxids bzw. die Anreicherung mit Sauerstoff auf einfache Weise schonend und effektiv erfolgen kann.
Diese Aufgabe wird jeweils durch eine Anordnung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist stromaufwärts des Filters eine Heizeinheit angeordnet, mit deren Hilfe das Spülgas vor dem Durchströmen des Gasbereichs des Filters erwärmt wird, sodass durch das Spülgas den Blutstrom nicht oder nur ein wenig gekühlt wird. Somit wird eine Auskühlung des an die Anordnung angeschlossenen Patienten vermieden, ohne dass hierfür das Blut gewärmt werden muss, wodurch das Blut nicht unnötig gestresst wird.
Die Heizeinheit umfasst vorzugsweise ein Heizelement, das mit Hilfe einer Steuereinheit steuerbar ist. Insbesondere kann mit Hilfe der Steuereinheit die Heizleistung des Heizelements variiert werden, sodass die Heizleistung und somit die Temperatur des Spülgases, wenn dieses dem Filter zugeführt wird, an die jeweiligen Gegebenheiten, insbesondere an die Temperatur des Spülgases bei der Entnahme aus einer Wandentnahmestelle und/oder die Strömungsgeschwindigkeit des Spülgases, angepasst werden kann.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Heizeinheit mindestens zwei, vorzugsweise mehr als zwei, einzeln zu- und abschaltbare Heizelemente, sodass die Heizleistung auf einfache Weise variiert werden kann, indem entsprechend die Anzahl der von einem Strom durchflossenen Heizelemente variiert wird.
Die Heizelemente bzw. das Heizelement sind insbesondere jeweils als Heizdrähte ausgebildet, sodass ein besonders einfacher und effektiver Aufbau erreicht ist.
Die Zuleitung hat insbesondere einen Kanal, durch den das Spülgas geführt ist und eine diesen Kanal begrenzende Wandung. Die Heizeinheit ist vorzugsweise mindestens teilweise, insbesondere vollständig, in diese Wandung integriert, sodass eine besonders einfache Handhabung erreicht wird. Insbesondere sind Heizdrähte in die Wandung eingearbeitet, wobei bei einem Durchfließen der Heizdrähte mit einem elektrischen Strom die Wandung und somit auch das durch den Kanal geführte Spülgas erwärmt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Heizeinheit auch an der dem Kanal abgewandten Seite der Wandung angeordnet sein und somit die Wandung erwärmen, die wiederrum dann das durch den Kanal geführte Spülgas erwärmt.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn eine Steuereinheit zur Steuerung der Heizeinheit vorgesehen ist und wenn die Steuereinheit die Heizeinheit derart ansteuert, dass diese das Spülgas auf eine voreingestellte Temperatur erwärmt. Bei der Steuereinheit handelt es sich insbesondere um die gleiche Steuereinheit, über die das Heizelement angesteuert wird. Hierdurch wird erreicht, dass das Spülgas effektiv auf eine voreingestellte Temperatur erwärmt werden kann, sodass das Spülgas insbesondere auf die für den jeweiligen Patienten optimale Temperatur eingestellt werden kann. Die Heizelemente sind derart ausgebildet, dass mit ihrer Hilfe bei einer Strömungsgeschwindigkeit zwischen 0,1 l/min und 20 l/min das Spülgas auf eine Temperatur zwischen 25°C und 43°C erwärmbar ist. Die voreingestellte Temperatur ist insbesondere auf Körpertemperatur voreingestellt, sodass das durch den Blutbereich geführte Blut weder erwärmt noch gekühlt wird.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist stromabwärts der Heizeinheit und stromaufwärts des Filters ein Temperatursensor zur Ermittlung eines Ist-Werts der Temperatur des Spülgases angeordnet. Die Steuereinheit vergleicht diesen Ist-Wert der Temperatur mit der voreingestellten Temperatur und steuert in Abhängigkeit des Ergebnisses dieses Vergleichs die Heizeinheit an. Insbesondere steuert die Steuereinheit die Heizeinheit in Form eines Regelkreises derart an, dass das Spülgas beim Durchlaufen des Filters die voreingestellte Temperatur auch tatsächlich hat. So wird sichergestellt, dass auch bei umweltbedingten Störgrößen das Spülgas die gewünschte Temperatur hat und eine unerwünschte Auskühlung des Patienten vermieden wird.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist stromabwärts des Filters ein weiterer Temperatursensor zur Ermittlung der Temperatur des Spülgases vorgesehen. Die Steuereinheit steuert die Heizeinheit insbesondere in Abhängigkeit der mit Hilfe des weiteren Temperatursensors ermittelten Temperatur an. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ermittelt die Steuereinheit einen Differenzwert zwischen dem mit Hilfe des einen Temperatursensors ermittelten Ist-Wert der Temperatur und der mit Hilfe des weiteren Temperatursensors ermittelten Temperatur. Über die Abkühlung bzw. Erwärmung des Spülgases während des Durchlaufens des Filters kann auf die Wärmeentnahme des Blutstroms von dem Spülgas geschlossen werden, sodass hierüber wichtige Rückschlüsse über den Gesundheitszustand des Patienten und/oder die Effizienz der angewandten Therapie möglich sind.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist stromaufwärts des Filters eine Befeuchtungseinheit zum Befeuchten des Spülgases angeordnet, sodass die Feuchtigkeit des Spülgases vor dem Eintritt in den Filter erhöht wird und somit ein Wasserentzug aus dem Blutstrom vermieden wird. Ferner wird hierdurch vermieden, dass sich Wasser an der Membran ablagert und somit die Transferleistung des Filters beeinflusst.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Anordnung zum Entfernen von Kohlenstoffdioxid aus einem exkorporalen Blutstrom und/oder zum Anreichern des exkorporalen Blutstroms mit Sauerstoff, die stromaufwärts des Filters eine Befeuchtungseinheit zur Befeuchtung des Spülgases umfasst. Durch die Befeuchtungseinheit wird die Luftfeuchtigkeit des Spülgases erhöht, sodass zum einen die Übertragung von Wasser aus dem Blutstrom an das Spülgas vermieden oder zumindest reduziert wird und zum anderen ebenfalls die Ablagerung von Wasser an der Membran vermindert oder ganz vermieden wird. Somit werden eine Austrocknung des Patienten und eine Reduzierung der Transferleistung durch die Reduzierung der zur Verfügung stehenden Membranfläche vermieden.
Die im Folgenden aufgeführten weiteren vorteilhaften Ausbildungen, insbesondere die Weiterbildungen der Befeuchtungseinheit, beziehen sich sowohl auf die Anordnung gemäß den zweiten Aspekt, die lediglich die Befeuchtungseinheit umfasst, als auch auf die vorteilhafte Weiterbildung der Anordnung gemäß des ersten Aspekts, nach dem die Anordnung sowohl eine Heizeinheit als auch eine Befeuchtungseinheit umfasst.
Die Befeuchtungseinheit umfasst vorzugsweise einen zumindest teilweise mit Wasser befüllten Behälter, durch den das Spülgas geleitet ist. Somit wird die Feuchtigkeit des Spülgases auf einfache Weise erhöht. Das Spülgas kann hierzu durch das Wasser hindurch und/oder durch eine im Behälter oberhalb des Wassers ausgebildete Wasserdampfphase geführt werden.
Bei einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist eine Beheizungseinheit zum Erwärmen des Wassers auf eine voreingestellte Temperatur vorgesehen. Somit wird zum einen erreicht, dass durch das Wasser das Spülgas zumindest nicht abkühlt oder optimalerweise sogar erwärmt wird. Zum anderen wird hierdurch erreicht, dass das Wasser besser und schneller verdampft, sodass eine effektive Befeuchtung des Spülgases gewährleistet ist. Die voreingestellte Temperatur, auf die die Beheizungseinheit das Wasser erwärmt, ist insbesondere gleich der voreingestellten Temperatur eingestellt, auf die die Heizeinheit das Spülgas erwärmt.
Die Befeuchtungseinheit ist insbesondere so ausgebildet, dass mit Ihrer Hilfe das Spülgas derart befeuchtet wird, dass es eine Wasserdampfsättigung von 100% erreicht, sodass sichergestellt ist, dass kein Wasser von dem Blutstrom an das Spülgas übertragen werden kann.
Ferner kann eine Steuereinheit zur Steuerung der Beheizungseinheit vorgesehen sein, die die Beheizungseinheit derart ansteuert, dass diese das Wasser auf die zuvor eingestellte Temperatur erwärmt. Bei der Steuereinheit handelt es sich insbesondere um dieselbe Steuereinheit, die auch das Heizelement ansteuert.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn stromabwärts der Befeuchtungseinheit und stromaufwärts des Filters ein Feuchtigkeitssensor zur Ermittlung der Luftfeuchtigkeit des Spülgases vorgesehen ist, und wenn die Steuereinheit in Abhängigkeit der ermittelten Luftfeuchtigkeit die Beheizungseinheit ansteuert. Insbesondere vergleicht die Steuereinheit die ermittelte Luftfeuchtigkeit mit einer voreingestellten Luftfeuchtigkeit und regelt in Abhängigkeit dieses Ergebnisses dieses Vergleichs die Beheizungseinheit derart an, dass die voreingestellte Luftfeuchtigkeit auch tatsächlich erreicht wird.
Der Filter ist insbesondere als Oxygenerator ausgebildet. Ferner ist vorzugsweise eine Blutpumpe vorgesehen, mit deren Hilfe der Blutstrom durch den Blutbereich befördert wird. Ebenso kann eine Gasfördereinheit zum Erzeugen des Gasstroms des Spülgases, beispielsweise ein Ventilator, vorgesehen sein. Alternativ kann die Gasströmung auch durch den Druck, unter dem das Spülgas in einem Gasvorratsbehälter aufgenommen ist, erzeugt sein.
Das Spülgas umfasst insbesondere Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid, Stickstoff und/oder mindestens ein Edelgas, beispielsweise Helium, Neon, Xenon, Krypton oder Argon.
Ferner kann die Anordnung eine Gasmischeinheit umfassen, mit deren Hilfe das Spülgas aus mindestens zwei in verschiedenen Gasvorratsbehältern aufgenommenen Gasen gemischt werden kann. Somit kann die Zusammensetzung des Spülgases auf einfache Weise an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden, ohne dass hierfür der Gasvorratsbehälter bzw. die Gasvorratsbehälter getauscht werden müssen.
Die Gasvorratsbehälter sind derart ausgebildet, dass das Spülgas mit einer voreingestellten Strömungsgeschwindigkeit, insbesondere einer Strömungsgeschwindigkeit zwischen 0,1 l/min und 20 l/min, dem Filter zugeführt wird. Über die Strömungsgeschwindigkeit kann auf einfache Weise auch die Transferleistung, d. h. die pro Zeiteinheit übertragene Menge an Sauerstoff bzw. Kohlenstoffdioxid, eingestellt werden.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Steuereinheit eine Eingabe und/oder Ausgabeeinheit zur Ausgabe von Informationen an eine Bedienperson und/oder zur Eingabe von Informationen durch die Bedienperson umfasst. Auf diese Weise können auf einfache Art Informationen an eine Bedienperson ausgegeben werden und diese kann, insbesondere durch Eingabe von Steuerungsdaten, die Anordnung steuern. Die Bedienperson kann beispielsweise die Zusammensetzung des Spülgases, die Strömungsgeschwindigkeit, die Temperatur des Spülgases und/oder die Luftfeuchtigkeit des Spülgases über die Steuereinheit auf einfache Weise einstellen. Die Steuereinheit hat insbesondere ein Touchscreen, sodass für die Ein- und Ausgabe der Informationen nur eine einzige Einheit notwendig ist und diese von der Bedienperson einfach und intuitiv gesteuert werden kann. Hierdurch werden Fehlbedienungen vermieden und eine einfache Handhabung erreicht.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn stromabwärts und/oder stromaufwärts des Filters jeweils einen Sensor zur Ermittlung der Strömungsgeschwindigkeit des Spülgases vorgesehen ist. Somit kann auf einfache Weise die Strömungsgeschwindigkeit des Spülgases überwacht werden und, insbesondere über den Vergleich der ermittelten Strömungsgeschwindigkeit bzw. der ermittelten Strömungsgeschwindigkeiten mit einem voreingestellten Soll-Wert, eine entsprechende Regelung der Strömungsgeschwindigkeit durchgeführt werden, sodass die eingestellte Strömungsgeschwindigkeit auch tatsächlich eingehalten wird und somit die gewünschte voreingestellte Transferleistung erreicht wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, die die Erfindung in Zusammenhang mit den beigefügten Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Anordnung zum Entfernen von Kohlenstoffdioxid aus einem exkorporalen Blutstrom und/oder zum Anreichern des exkorporalen Blutstroms mit Sauerstoff gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 eine schematische Darstellung einer Anordnung zum Entfernen von Kohlenstoffdioxid aus einem exkorporalen Blutstrom und/oder zum Anreichern des exkorporalen Blutstroms mit Sauerstoff gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
3 eine schematische Darstellung einer Anordnung zum Entfernen von Kohlenstoffdioxid aus einem exkorporalen Blutstrom und/oder zum Anreichern des exkorporalen Blutstroms mit Sauerstoff gemäß einer dritten Ausführungsform.
In 1 ist eine schematische Darstellung einer Anordnung 10 zum Entfernen von Kohlenstoffdioxid aus einem exkorporalen Blutstrom eines Patienten und zum Anreichen des exkorporalen Blutstroms mit Sauerstoff dargestellt. Alternativ kann die Anordnung 10 auch lediglich zum Entfernen von Kohlenstoffdioxid aus dem exkorporalen Blutstrom oder lediglich zum Anreichen des exkorporalen Blutstroms mit Sauerstoff verwendet werden.
Die Anordnung 10 umfasst einen Oxygenerator 12, der einen Blutbereich 14 und einen über eine Membran 16 von diesem Blutbereich 14 getrennten Gasbereich 18 aufweist. Durch den Blutbereich 14 wird der exkorporale Blutstrom entsprechend der Pfeile P1 und P2 hindurchgefördert, wozu eine Zuleitung 20 und eine Abflussleitung 22 vorgesehen sind. Durch den Gasbereich 18 wird ein Spülgas gefördert, was durch den Pfeil P3 angedeutet ist.
Die Anordnung 10 umfasst vier Vorratsbehälter 24, in denen jeweils ein Gas aufgenommen ist. Die Vorratsbehälter 24 sind über Leitungen 52 mit einer Gasmischeinheit 50, die auch als Gasblender bezeichnet wird, verbunden. Über die Gasmischeinheit 50 wird das Spülgas aus den in den Vorratsbehältern 24 aufgenommenen Gasen gemischt. Hierbei kann auch lediglich eines der in den Vorratsbehältern 24 aufgenommenen Gase als Spülgas verwendet werden, d. h. dass die Gasmischeinheit 50 nicht zwangsläufig mindestens zwei Gase zu einem Spülgas zusammenmischen muss. Als Gase sind in den Vorratsbehältern 24 insbesondere Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoffdioxid, ein Gemisch aus 79% Stickstoff und 21% Sauerstoff, Helium, Neon, Xenon oder Argon aufgenommen. Über die Zusammensetzung des Spülgases kann insbesondere gesteuert werden, ob über den Oxygenerator 10 dem Blutstrom lediglich Kohlenstoffdioxid entnommen wird, dem Blutstrom lediglich Sauerstoff zugeführt wird oder dem Blutstrom sowohl Kohlenstoffdioxid entnommen als auch Sauerstoff zugeführt wird.
Bei alternativen Ausführungsformen können auch weniger als vier Vorratsbehälter 24 oder mehr als vier Vorratsbehälter 24, beispielsweise fünf Vorratsbehälter 24, vorgesehen sein. Ebenso ist es alternativ möglich, dass lediglich ein Vorratsbehälter 24 vorgesehen ist, aus dem das Spülgas entnommen wird. In diesem Fall ist es nicht notwendig, eine Gasmischeinheit 50 vorzusehen. Die Gase werden insbesondere Wandentnahmestellen einer zentralen Gasversorgung eines Krankenhauses entnommen. In diesem Fall sind die Vorratsbehälter 24 ortsfern von der Gasmischeinheit 50 angeordnet.
Das Spülgas wird über eine Zuführleitung 26 von der Gasmischeinheit 50 dem Gasbereich 18 zugeführt. Nach dem Anreichern des Spülgases mit dem dem Blutstrom entnommenen Kohlenstoffdioxid bzw. dem Transfer von Sauerstoff von dem Spülgas in den Blutstrom wird das Spülgas über eine Abflussleitung 28 abgeführt und beispielsweise einem Recyclingsystem zugeführt. Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann auch eine Rückführleitung vorgesehen sein, die das Spülgas nach dem Durchströmen des Gasbereichs 18 wieder der Zuführleitung 26 zuführt, sodass das Spülgas mehrfach verwendet werden kann. Somit ist es nicht notwendig, ständig „frisches” Spülgas aus dem Vorratsbehälter 24 zu entnehmen und dem Gasbereich 18 zuzuführen. In der Rückführleitung ist insbesondere ein Ventilator angeordnet, durch den die Gasströmung des Spülgases aufrechterhalten wird. Die Rückführleitung ist vorzugsweise an der Gasmischeinheit 50 angeschlossen, sodass das zurückgeführte Spülgas über die Gasmischeinheit 50 mit eventuell den Vorratsbehältern 24 entnommenen Gasen gemischt werden kann. Alternativ kann die Verbindung der Rückführleitung mit der Zuführleitung 26 auch stromabwärts der Gasmischeinheit 50 erfolgen.
Das den Vorratsbehälter 24 entnommene Gas hat insbesondere eine Temperatur zwischen 14°C und Raumtemperatur und eine sehr geringe Luftfeuchtigkeit. Die geringe Temperatur würde eine Abkühlung des durch den Blutbereich 14 geführten Blutstroms bewirken, sodass eine unerwünschte Auskühlung des Patienten möglich wäre. Durch die geringe Luftfeuchtigkeit würde dem Blutstrom Feuchtigkeit entzogen, was zum einen zu einer Austrocknung des Patienten und zum anderen zum Bilden von Kondenswasser an der Membran 16 des Oxygenerators 12 führt, sodass die für den Transfer des Gases zwischen dem Blutbereich 14 und dem Gasbereich 18 zu Verfügung stehende Fläche verringert wird und somit die Transferleistung des Oxygenerators 12 beeinflusst wird. Um diese negativen Effekte zu vermeiden, sind stromabwärts der Gasmischeinheit 50 und stromaufwärts des Oxygenerators 12 eine Befeuchtungseinheit 54 und eine Heizeinheit 56 angeordnet. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Befeuchtungseinheit 54 stromaufwärts der Heizeinheit 56 angeordnet. Bei einer alternativen Ausführungsform kann aber auch die Heizeinheit 56 stromaufwärts der Befeuchtungseinheit 54 angeordnet sein. Ferner können die Heizeinheit 56 und die Befeuchtungseinheit 54 auch als gemeinsame Baueinheit ausgebildet sein.
Durch die Befeuchtungseinheit 54 wird die Luftfeuchtigkeit des Spülgases auf eine voreingestellte Luftfeuchtigkeit erhöht. Insbesondere hat das Spülgas nach dem Durchströmen der Befeuchtungseinheit 54 eine Wasserdampfsättigung zwischen 95% und 100%, insbesondere von 100%. Somit wird sichergestellt, dass kein Wasserübertrag von dem Blutstrom zum Spülgas erfolgt und sich auch kein Wasser an der Membran 16 niederschlägt bzw. der Feuchtigkeitsübertrag und das sich niederschlagende Wasser reduziert werden.
Die Befeuchtungseinheit 54 weist insbesondere einen Behälter 58 auf, der zumindest teilweise mit Wasser befüllt ist. Alternativ kann auch eine andere, insbesondere wasserhaltige, Flüssigkeit zum Befüllen des Behälters 58 verwendet werden. Das Spülgas durchströmt das Wasser 60 und/oder die oberhalb des Wassers 60 ausgebildete Wasserdampfphase 62, sodass das Spülgas befeuchtet wird.
Ferner ist eine Beheizungseinheit 64 vorgesehen, mit deren Hilfe das Wasser 60 erwärmt werden kann. Somit wird zum einen bereits in der Befeuchtungseinheit 54 eine Erwärmung des Spülgases sichergestellt. Zum anderen kann über die Temperatur des Wassers die Menge an Wasserdampf, die von dem Spülgas aufgenommen wird, eingestellt werden, sodass die Luftfeuchtigkeit des Spülgases einstellbar ist.
Über die Heizeinheit 56 wird das Spülgas auf eine voreingestellte Temperatur erwärmt, sodass der Blutstrom beim Durchlauf des Oxygenerators 12 nicht oder zumindest weniger als bei nicht erwärmtem Spülgas abkühlt. Die Heizeinheit 56 ist insbesondere derart dimensioniert, dass mit ihrer Hilfe das Spülgas bei einer Strömungsgeschwindigkeit zwischen 0,1 l/min und 20 l/min auf eine Temperatur zwischen 25°C und 43°C erwärmbar ist. Insbesondere wird das Spülgas auf Körpertemperatur erwärmt, sodass weder eine Abkühlung noch eine Erwärmung des Blutstroms beim Durchströmen des Oxygenerators 12 erfolgt.
Das Heizelement 56 ist insbesondere in eine Wandung der Zuführleitung 26 integriert, sodass ein besonders einfacher, platzsparender und sicherer Aufbau erreicht ist. Alternativ kann das Heizelement 56 auch an einer Außenseite der Wandung der Zuführleitung 26 angeordnet sein. Die Heizeinheit 56 umfasst insbesondere mehrere einzeln zu- und abschaltbare Heizelemente, sodass die Heizleistung durch das entsprechende Zu- und Abschalten der Heizelemente einfach geregelt werden kann. Insbesondere umfasst die Heizeinheit 56 einen oder mehrere Heizdrähte, die, wenn sie von einem elektrischen Strom durchflossen sind, erwärmt werden und somit das die Zuführleitung 26 im Bereich der Heizeinheit 56 durchströmende Spülgas entsprechend erwärmen. Die Heizleistung der Heizeinheit 56 kann in diesem Fall vorzugsweise über die Spannung, mit der die Heizelemente beaufschlagt werden, und der sich in Abhängigkeit von der Spannung ergebenden Stromstärke gesteuert werden.
Ferner umfasst die Anordnung 10 eine Steuereinheit 30, mit deren Hilfe die Gasmischeinheit 50, die Befeuchtungseinheit 54, die Heizeinheit 56 und/oder die Beheizungseinheit 64 ansteuerbar sind. Die Steuereinheit 30 weist einen Touchscreen 40 auf, mit dessen Hilfe Informationen an eine Bedienperson der Anordnung 10 ausgegeben werden können und Informationen durch die Bedienperson, insbesondere Daten zur Steuerung der Anordnung 10, eingegeben werden können. Ein solcher Touchscreen 40 ermöglicht zum einen eine besonders einfache Steuerung der Vorrichtung 10 und zum anderen eine gute, insbesondere grafische, Ausgabe von Daten an die Bedienperson.
Die Bedienperson kann über den Touchscreen 40 insbesondere die Zusammensetzung des Spülgases, die Strömungsgeschwindigkeit des Spülgases, die Luftfeuchtigkeit des Spülgases und/oder die Temperatur des Spülgases einstellen.
Ferner umfasst die Anordnung 10 zwei Temperatursensoren 66, 68, mit deren Hilfe die Temperatur des Spülgases ermittelbar ist. Einer der Temperatursensoren 66 ist hierbei stromaufwärts des Oxygenerators 12 und der andere Temperatursensor 68 stromabwärts des Oxygenerators 12 angeordnet. Die Steuereinheit 30 vergleicht insbesondere jeweils den mit Hilfe eines der beiden Temperatursensoren 66, 68 ermittelten Ist-Wert oder beide ermittelten Ist-Werte der Temperatur mit der voreingestellten Temperatur und steuert die Heizeinheit 56 derart an, dass diese das Spülgas auch tatsächlich auf die voreingestellte Soll-Temperatur erwärmt. Es ist insbesondere ein Regelkreis ausgebildet, sodass umweltbedingte Störgrößen ausgeglichen werden.
Ferner ermittelt die Steuereinheit 30 insbesondere einen Differenzwert aus den beiden mit Hilfe der Temperatursensoren 66, 68 ermittelten Ist-Werten der Temperatur des Spülgases und gibt diesen Ist-Wert, beispielsweise grafisch, über den Touchscreen 40 an die Bedienperson aus, sodass über den Wärmeverlust des Spülgases beim Durchlaufen des Oxygenerators 12 auf die Temperatur des Blutstroms bzw. den Energieübertrag an den Blutstrom geschlossen werden kann und somit Informationen über den Zustand des Patienten gewonnen werden können.
Ferner sind zwei Feuchtigkeitssensoren 70, 72 zur Ermittlung der Luftfeuchtigkeit des Spülgases vorgesehen, wobei wiederrum einer dieser Feuchtigkeitssensoren 70, 72 stromaufwärts des Oxygenerators 12 und einer stromabwärts des Oxygenerators 12 angeordnet sind. Auch in diesem Fall vergleicht die Steuereinheit 30 insbesondere einen der ermittelten Ist-Werte der Luftfeuchtigkeit oder beide der ermittelten Ist-Werte der Luftfeuchtigkeit mit der eingestellten Soll-Luftfeuchtigkeit und steuert die Beheizungseinheit 64 insbesondere in Abhängigkeit des Ergebnisses dieses Vergleichs derart an, dass diese das Wasser 60 so erwärmt, dass das Spülgas nach dem Durchströmen der Befeuchtungseinheit 64 auch tatsächlich die eingestellte Soll-Luftfeuchtigkeit hat. Insbesondere ist wiederrum ein Regelkreis ausgebildet.
Ferner kann die Anordnung 10 auch zwei Strömungsgeschwindigkeitssensoren zur Ermittlung der Strömungsgeschwindigkeit des Spülgases umfassen, wobei vorzugsweise ein Strömungssensor stromaufwärts des Oxygenerators 12 und einer stromabwärts des Oxygenerators 12 angeordnet ist. Die Steuereinheit 30 vergleicht den über den bzw. die über die Geschwindigkeitssensoren ermittelten Ist-Wert bzw. Ist-Werte der Strömungsgeschwindigkeit des Spülgases mit dem voreingestellten Soll-Wert der Strömungsgeschwindigkeit und steuert die Mischeinheit 50 derart an, dass die tatsächliche Strömungsgeschwindigkeit dem Soll-Wert entspricht.
In 2 ist eine schematische Darstellung einer Anordnung 100 gemäß einer zweiten Ausführungsform gezeigt. Bei der Anordnung 100 gemäß der zweiten Ausführungsform sind keine Befeuchtungseinheit 54 zum Befeuchten des Spülgases und entsprechend auch keine Beheizungseinheit 64 zum Beheizen des Wassers 60 der Befeuchtungseinheit 54 vorgesehen. Das Spülgas wird somit nur durch die Heizeinheit 56 vor dem Zuführen zum Oxygenerator 12 erwärmt. Ebenso sind auch keine Feuchtigkeitssensoren 70, 72 vorgesehen.
In 3 ist eine Anordnung 200 gemäß einer dritten Ausführungsform dargestellt. Die Anordnung 200 gemäß der drittem Ausführungsform unterscheidet sich von der Anordnung 10 gemäß der ersten Ausführungsform dadurch, dass keine Heizeinheit 56 und auch keine Temperatursensoren 66, 68 vorgesehen sind. Die Temperierung des Spülgases erfolgt somit ausschließlich über die Temperatur des Wassers 60 der Befeuchtungseinheit 54.
Bezugszeichenliste

10, 100, 200: Anordnung
12: Oxygenerator
14: Blutbereich
16: Membran
18: Gasbereich
20, 22: Leitung
24: Vorratsbehälter
26: Zuführleitung
28: Abflussleitung
30: Steuereinheit
40: Touchscreen
50: Gasmischeinheit
52: Leitung
54: Befeuchtungseinheit
56: Heizeinheit
58: Behälter
60: Wasser
62: Wasserdampfphase
64: Beheizungseinheit
66, 68: Temperatursensor
70, 72: Feuchtigkeitssensor
P1, P2: Richtung

Claims

Anordnung zum Entfernen von Kohlenstoffdioxid aus einem exkorporalen Blutstrom und/oder zum Anreichern des exkorporalen Blutstroms mit Sauerstoff, mit einem Filter (12), der eine Membran (16) umfasst, die einen Blutbereich (14), durch den der exkorporale Blutstrom geführt ist, von einem Gasbereich (18), durch den ein Gasstrom eines Spülgases geführt ist, trennt, und mit einer Zuführleitung (26) zum Zuführen des Spülgases zu dem Filter (12), dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts des Filters (12) eine Heizeinheit (56) zum Erwärmen des Spülgases angeordnet ist.
Anordnung (10, 100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinheit (56) mindestens ein mit Hilfe einer Steuereinheit (30) steuerbares Heizelement umfasst.
Anordnung (10, 100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinheit (56) mindestens zwei, vorzugsweise mehr als zwei, einzeln zu- und abschaltbare Heizelemente umfasst.
Anordnung (10, 100) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement bzw. die Heizelemente als Heizdrähte ausgebildet sind.
Anordnung (10, 100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführleitung (26) einen Kanal, durch den das Spülgas geführt ist, und eine diesen Kanal begrenzende Wandung umfasst, und dass die Heizeinheit (56) zumindest teilweise in diese Wandung integriert ist.
Anordnung (10, 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführleitung (26) einen Kanal, durch den das Spülgas geführt ist, und eine diesen Kanal begrenzende Wandung umfasst, und dass die Heizeinheit (56) an der dem Kanal abgewandten Seite der Wandung angeordnet ist.
Anordnung (10, 100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit (30) zur Steuerung der Heizeinheit (56) vorgesehen ist, und dass die Steuereinheit (30) die Heizeinheit (56) derart ansteuert, dass diese das Spülgas auf eine voreingestellte Temperatur, insbesondere auf Körpertemperatur, erwärmt.
Anordnung (10, 100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinheit (56) derart dimensioniert ist, dass mit ihrer Hilfe bei einem Strömungsgeschwindigkeit des Gasstroms des Spülgases zwischen 0,1 l/min und 20 l/min das Spülgas auf die voreingestellte Temperatur erwärmbar ist.
Anordnung (10, 100) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts der Heizeinheit (56) und stromaufwärts des Filters (12) eine Temperatursensor (66) zur Ermittlung eines Ist-Werts der Temperatur des Spülgases angeordnet ist, dass die Steuereinheit (30) diesen Ist-Wert mit der voreingestellten Temperatur vergleicht, und dass die Steuereinheit (30) die Heizeinheit (56) in Abhängigkeit des Ergebnisses diesen Vergleichs ansteuert, vorzugsweise in Form eines Regelkreises regelt.
Anordnung (10, 100) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts des Filters (12) ein weiterer Temperatursensor (68) zur Ermittlung der Temperatur des Spülgases vorgesehen ist, und dass die Steuereinheit (30) die Heizeinheit (56) in Abhängigkeit der mit Hilfe des weiteren Temperatursensors (68) ermittelten Temperatur, insbesondere in Abhängigkeit der Differenz zwischen dem mit Hilfe des einen Temperatursensors (66) ermittelten Ist-Werts der Temperatur und der mit Hilfe des weiteren Temperatursensors (68) ermittelten Temperatur, ansteuert.
Anordnung (10, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts des Filters (12) eine Befeuchtungseinheit (54) zur Befeuchtung des Spülgases angeordnet ist.
Anordnung zum Entfernen von Kohlenstoffdioxid aus einem exkorporalen Blutstrom und/oder zum Anreichern des exkorporalen Blutstroms mit Sauerstoff, mit einem Filter (12), der eine Membran (16) umfasst, die einen Blutbereich (14), durch den der exkorporale Blutstrom geführt ist, von einem Gasbereich (18), durch den ein Gasstrom eines Spülgases geführt ist, trennt, und mit einer Zuführleitung (26) zum Zuführen des Spülgases zu dem Filter, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts des Filters (12) eine Befeuchtungseinheit (54) zur Befeuchtung des Spülgases angeordnet ist.
Anordnung (10, 200) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Befeuchtungseinheit (54) einen zumindest teilweise mit Wasser (60) befüllten Behälter (58) umfasst, durch den das Spülgas geleitet ist.
Anordnung (10, 200) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülgas durch das Wasser geführt ist.
Anordnung (10, 200) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülgas durch eine im Behälter (58) oberhalb des Wasserspiegels ausgebildete Wasserdampfphase (62) geführt ist.
Anordnung (10, 200) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beheizungseinheit (64) zum Erwärmen des Wassers (60) auf eine voreingestellten Temperatur vorgesehen ist.
Anordnung (10, 200) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit (30) zur Steuerung der Beheizungseinheit (64) vorgesehen ist, und dass die Steuereinheit (30) die Beheizungseinheit (64) derart ansteuert, dass diese das Wasser (60) auf die voreingestellte Temperatur erwärmt.
Anordnung (10, 200) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts der Befeuchtungseinheit (64) eine Feuchtigkeitssensor (70, 72) zur Ermittlung der Luftfeuchtigkeit des Spülgases vorgesehen ist, und dass die Steuereinheit (30) in Abhängigkeit des ermittelten Luftfeuchtigkeit die Beheizungseinheit (64) ansteuert.
Anordnung (10, 200) nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Befeuchtungseinheit (54) derart ausgebildet ist, dass das Spülgas nach dem Durchströmen der Befeuchtungseinheit (54) eine Wasserdampfsättigung zwischen 95% und 100%, insbesondere von 100%, hat.
Anordnung (10, 100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (12) einen Oxygenerator umfasst.
Anordnung (10, 100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülgas Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid, Stickstoff und/oder mindestens ein Edelgas umfasst.
Anordnung (10, 100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasfördereinheit eine Gasmischeinheit (50) und/oder einen Ventilator umfasst.
Anordnung (10, 100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Spülgasvorratsbehälter (24) vorgesehen ist, in dem das Spülgas aufgenommen ist.
Anordnung (10, 100, 200) nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (30) die Gasfördereinheit derart ansteuert, dass diese das Spülgas mit einer voreingestellten Strömungsgeschwindigkeit, insbesondere einer Strömungsgeschwindigkeit zwischen 0,1 l/min und 20 l/min, dem Filter (129 zuführt.
Anordnung (10, 100, 200) nach einem der Ansprüche 2 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (30) eine Eingabe- und/oder Ausgabeeinheit, insbesondere einen Touchscreen (40), zur Ausgabe von Informationen an eine Bedienperson und/oder zur Eingabe von Informationen, insbesondere zur Eingabe von Steuerungsdaten, durch eine Bedienperson umfasst.