DE10341221A1

DE10341221A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Anreichern und/oder Abreichern von Stoffen im menschlichen oder tierischen Blut

Info

Publication number: DE10341221A1
Application number: DE10341221A
Authority: DE
Inventors: Helmut Mathias Prof. Dr. Reul; Giorgio Cattaneo; Andreas Strauss
Original assignee: Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
Current assignee: Cattaneo Giorgio Dipl Ing 72074 Tuebingen De; STRAUSS, ANDREAS, 52064 AACHEN, DE
Priority date: 2003-09-04
Filing date: 2003-09-04
Publication date: 2005-03-31

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Anreichern und/oder Abreichern von Stoffen im menschlichen oder tierischen Blut. Insbesondere betrifft die Erfindung einen kompakten, hochintegrierten Membranoxygenator mit geringem Füllvolumen und kleiner Membranoberfläche sowie integrierter Bluttemperierung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Anreichern und/oder Anreichern von Stoffen im menschlichen oder tierischen Blut. Insbesondere betrifft die Erfindung einen kompakten, hochintegrierten Membranoxygenator zur extrakorporalen Oxygenierung von Patienten mit geringem Füllvolumen und kleiner Membranoberfläche sowie integrierter Bluttemperierung.
Stand der Technik
Patienten mit akutem Lungenversagen (ARDS) benötigen umgehend eine künstliche Beatmung. Durch die konservative Therapie – Sauerstoff wird mit Überdruck über noch intakte Lungenbereiche ins Blut gepresst – bekommt das erkrankte Lungengewebe jedoch keine Gelegenheit, sich zu erholen und kann sich nicht regenerieren. Zusätzlich wird eventuell noch gesundes Gewebe durch die hohen Drücke geschädigt. Der Einsatz von Membranoxygenatoren ist oftmals die letzte Hilfe. Die ECMO-Therapie (Extrakorporale Membran Oxygenation) schont das Lungengewebe und ist in der Lage, den Organismus des Patienten ausreichend mit Sauerstoff zu versorgen. In der Neonatalogie und der Pädiatrie ist die ECMO schon seit vielen Jahren etabliert.
Bei der ECMO erfolgt der Gasaustausch durch semipermeable Membranen. Durch diese wird dem Blut Sauerstoff zugeführt und Kohlendioxyd aus dem Blut entfernt. Das Blut wird in derzeit üblichen, konventionellen Oxygenatoren mittels einer Roller- oder Zentrifugalpumpe durch ein Schlauchsystem gefördert. Zur Steuerung der Bluttemperatur werden Wärmetauscher eingesetzt. Aufgrund der sich so ergebenden großen Blutkontaktoberfläche birgt die ECMO Risiken wie z.B. Blutungen durch die notwendige Zugabe von Heparin, Infektionen, Hämolyse und Thrombozytenaggregation. Ihr Einsatz in der Erwachsenen-Therapie ist daher risikobehaftet und ist deswegen umstritten.
Es sind bereits verschiedene Ausführungsformen von Membranoxygenatoren im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise beschreibt die DE4238884 ein Blutoxygenatorsystem, dass aus den einzelnen Komponenten Oxygenator, Wärmetauscher, Blutfilter und Blutreservoir aufgebaut ist und durch Schläuche zum Transport des Blutes miteinander verbunden sind.
Ferner sind integrierte Membranoxygeneratoren im Stand der Technik offenbart. So beschreibt zum Beispiel die EP0507722 ein Membranoxygenator mit integrierten Membranelementen und einem integrierten Wärmetauscher, wobei das Wärmetauscherelement fest im Oxygenator fixiert ist.
In einer weiteren Ausführungsform eines Oxygenators beschreibt die DE69317763 einen modular aufgebauten integrierten Einwegblutoxygenator, der über ein austauschbares Wärmetauscherelement verfügt.
Die derzeitigen Oxygenatoren haben einige entscheidende Nachteile. Durch die Verwendung eines im Oxygenator integrierten Wärmetauscherelements weisen entsprechende Oxygenatoren große Baugrößen und Kontaktoberflächen zwischen Blut und Oxygenator auf. Ferner müssen bei Oxygenatoren mit einem separaten Wärmekreislauf zusätzliche Pumpvorrichtungen und Vorratsbehältnisse für das Wärmeträgerfluid vorgesehen werden. Durch die bisherige Verwendung eines separaten Wärmetauscherkreislaufs zur Temperierung des Blutes, ist der Aufbau bisher bekannter Oxygenatoren aufwendig und somit kostspielig.
Die derzeit verwendeten großen Oxygenatorvolumina haben des Weiteren den Nachteil, dass eine vergleichsweise große Menge an Blut im Oxygenator verbleibt und dem Patienten nach der Behandlung nicht wieder zugeführt werden kann.
Ferner sind die derzeit bekannten Oxygenatoren für den stationären Einsatz z.B. in einem Operationssaal konzipiert und für einen mobilen Einsatz, z.B. in Rettungsfahrzeugen, ungeeignet. Besonders im Notfall- und Rettungseinsatz muss ein mobiler Oxygenator über „plug-and-play" Eigenschaften verfügen. Ein zeitaufwendiger Aufbau des Systems durch Verbinden der Oxygenatorkomponenten durch Schlauchelemente ist in diesem Einsatzgebiet ausgeschlossen. Ferner muss ein mobiler Oxygenator einfach zu transportieren sein d.h. über ein geringes Gewicht, kleine Baugröße sowie die notwendige Robustheit verfügen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hochintegrierten extrakorporalen Membranoxygenator zu entwickeln, der durch die Integration einer Rotationsblutpumpe kompakt aufgebaut ist und somit ein geringes Füllvolumen aufweist. Diese Bauweise ermöglicht eine reduzierte Blutkontaktoberfläche und den Verzicht auf einen Wärmetauscher. Blutungen, Infektionen, Hämolyse und Thrombose werden so vermieden bzw. reduziert.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Der erfindungsgemäße extrakorporale Membranoxygenator weist technische Merkmale auf, die auf einem extrem kompakten Aufbau basieren und eine Lungenunterstützung mit ausreichender Sauerstoffversorgung und Kohlendioxydentfernung ermöglichen. Das erfindungsgemäße Membranoxygenatorsystem wurde hinsichtlich geringem Füllvolumen (Menge an Blut bzw. Blutersatzflüssigkeit, mit der das Oxygenatorsystem vor Inbetriebnahme zur Vermeidung von Embolien aufgefüllt werden muss) und reduzierter Fremdkontaktoberfläche ausgelegt. Die minimal invasive Verwendung einer Doppellumenkanüle unterstützt die schnelle Einsatzbereitschaft.
Durch die hochintegrierte Anordnung der Blutpumpe im Inneren des Oxygenators gelingt es, den erfindungsgemäßen Oxygenator konstruktiv sehr kompakt zu gestalten und somit Blutkontaktoberfläche und Füllvolumen zu reduzieren. Weiteres Füllvolumen wird dadurch eingespart, dass der Pumpenrotor im vorderen Einlaufbereich des Oxygenators angeordnet ist, sich Blutein- und auslass auf derselben Seite befinden und der Oxygenator durch eine Doppellumenkanüle mit dem Patienten verbunden wird. Auf einen Wärmetauscher kann zum einen aufgrund des geringen Füllvolumens, sowie der wärmeleitenden Verbindung zwischen dem Motor und einem blutführenden Element verzichtet werden.
Jeder Kontakt von Blut mit körperfremden Materialien ruft Thrombenbildung, Plasmaablagerung und Blutzellenschädigung hervor. Der kompakte Aufbau ermöglicht eine geringe Blutkontaktoberfläche (Thrombenbildung, Plasmaablagerung und Blutzellenschädigung werden somit reduziert), und ein sehr geringes Füllvolumen, wodurch auf die Transfusion fremden Blutes verzichtet werden kann.
Eine miniaturisierte Blutpumpe ist im Zentrum des Oxygenators integriert, wobei der Rotor sich im Bluteinlaufbereich befindet. Durch diesen kompakten Aufbau wird auf Schläuche zwischen Antriebssystem und Oxygenator verzichtet. Das gesamte System ist in einem Gehäuse eingekapselt, das leicht mit einer Hand gehalten und transportiert werden kann. Es ist so eine schnelle Einsatzbereitschaft bei akutem Lungenversagen möglich. Während der weiterführenden Behandlung ist das System sehr leicht zu handhaben. Zudem bietet es dem Patienten eine erweiterte Bewegungsfreiheit.
Durch die magnetische Kopplung zwischen dem Rotor und Motor der integrierten Blutpumpe, kann auf Dichtungselemente bei den beweglichen Antriebkomponenten verzichtet werden, was zu einer deutlichen Erhöhung der Betriebssicherheit des erfindungsgemäßen Blutoxygenators führt.
Das Blut strömt innerhalb des erfindungsgemäßen Oxygenators durch mindestens zwei blutführende Elemente – ein einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung konzentrische zylindrische Räume – in denen gaspermeable Fasern eingebettet sind. Das Blut, das von dem Pumpenrotor im Einlaufbereich gefördert wird, strömt vorteilhafter Weise zunächst die Fasern in dem blutführenden Element an, dass dem Motor am nächsten ist. Am hinteren Ende dieses blutführenden Elements fließt das Blut durch Aussparungen, die in der Trennwand zwischen den beiden Räumen angebracht sind, in das nächstliegende blutführende Element. Das Blut strömt nun, bezogen auf die Fließrichtung des Blutes im ersten blutführenden Element, in die entgegengesetzte Richtung. Am Ende des äußersten blutführenden Elements befindet sich der Auslass, der sich in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung aufgrund der Strömungsumlenkung auf derselben Seite wie der Bluteinlass liegt. Diese Strömungsführung hat zwei entscheidende Vorteile:
Der Einlass und der Auslass liegen dicht nebeneinander, so dass der Anschluss z.B. eines in den Körper einzuführenden doppellumigen Katheters Platz sparend ist. Es ist so möglich, einen kompakten Anschlussadapter direkt auf Blutein- und Auslass des Bluteinlaufdeckels zu setzen, und so die Konnektierung mit dem doppellumigen Katheter leicht zu ermöglichen. Auf diese Weise verzichtet man auf lange Schläuche, die bei entfernten Einlass- und Auslassstellen notwendig sind. Diese Konfiguration ist kompakt und leicht zu handhaben und reduziert die für das Blut schädliche fremde Kontaktoberfläche.
Dadurch, dass die Fasern in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung in zwei konzentrische Bereiche unterteilt sind, verringert sich der Blutdurchflussquerschnitt. Dadurch erhöht sich die Blutgeschwindigkeit, aber auch die Laufstrecke. Die mittlere Verweilzeit des Blutes im Oxygenator bleibt somit – im Vergleich mit dem Fall, dass sich keine Trennwand zwischen den beiden Bereichen befindet – unverändert. Allerdings führt die erhöhte Geschwindigkeit aufgrund einer besseren Blutdurchmischung und konvektiver Prozesse zu einer bedeutenden Zunahme des spezifischen Gasaustausches (pro Faseroberfläche). Um einen ausreichenden gesamten Gasaustausch zu erzielen, kann daher eine kleinere Faseroberfläche in dem Oxygenator untergebracht werden, was die Ausmaße des Systems zusätzlich beschränkt.
Das erfindungsgemäße System verzichtet auf einen Wärmetauscher. Durch die kompakte Konfiguration und das Integrieren des Motors in den Oxygenator kann eine physiologische Bluttemperatur gewährleistet werden, ohne eine zusätzliche Komponente in den Blutkreislauf einzubinden. Das System ist so ausgelegt, dass sich ein Gleichgewicht zwischen Wärmezufuhr von der integrierten Pumpe und Wärmeabfuhr mit der Umgebung einstellt. Hierzu sind die blutführenden Elemente wärmeleitend mit dem Motor verbunden. Aufgrund des kompakten Aufbaus und der daher geringen Faseroberfläche ist die Wärmeabfuhr mit der Umgebung beschränkt. Daher kann die erzeugte Wärme des Pumpenmotors, der sich in einer besonderen Ausführungsform der Erfindung in der Mitte des von Blut umströmten inneren zylindrischen Raumes befindet, die Wärmeverluste kompensieren. Dieser Wärmeausgleich erfolgt sowohl für kleine als auch für große Blutvolumenströme automatisch und ohne den Einsatz einer Steuerungseinheit, so dass die Temperatur nur in einem kleinen, erlaubten physiologischen Bereich schwankt. Bei einem hohen Blutvolumenstrom erhöht sich die Motortemperatur und daher die Wärmezufuhr. Die konvektiven Prozesse, die aufgrund der turbulenten Strömung und der Blutdurchmischung von dem erhöhten Volumenstrom gefördert werden, führen gleichzeitig an manchen Stellen des Systems zu einer höheren Wärmeabfuhr mit der Umgebung. Die Systemtemperatur autoreguliert sich daher bei Volumenstromänderungen, so dass das System auf einen Wärmetauscher verzichten kann. Die Blutkontaktoberfläche und das Füllvolumen werden durch diesen Sachverhalt zusätzlich reduziert.
Da die semipermeablen Membranelemente in Oxygenatoren zu den kostenintensivsten Bauelementen gehören, führt die deutlich reduzierte notwendige Faseroberfläche, neben den beschriebenen technisch-medizinischen Vorteilen, zu einer signifikanten Kostenreduktion des erfindungsgemäßen Membranoxygenators.
Der Aufbau des erfindungsgemäßen Membranoxygenators mittels weniger, einfach zu fertigender geometrischer Grundelemente trägt des Weiteren zu einer kostengünstigen Produktion des Oxygenators bei.
Ferner ist der Oxygenator durch seinen einfachen Aufbau leicht zerlegbar und somit einfach zu reinigen und zu desinfizieren.
Bei den Membranelementen kann es sich in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung auch um Dialyse- oder sonstige Austauschmembranen handeln. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann dann als Dialyse- oder Austauschgerät zur Durchführung von Dialysen (Hämodialysen/Peritonealdialysen) oder sonstigen Austauschverfahren (Plasmapheresen, Hämapheresen, Plasmaadsorption, Hämofiltrationen, Hämodiafiltrationen, Hämoperfusionen, Leberersatzverfahren) bei Menschen und Tieren verwendet werden.
Die Vorrichtung kann außerdem als Oxygenator, Dialyse- oder Austauschgerät für Lagerung, Transport oder Aufbewahrung von menschlichen und tierischen Organen genutzt werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematisch dargestellten Ausführungsformen beschrieben.
Hierbei zeigt:
1: 3D-Querschnittszeichnung des Membranoxygenators mit Darstellung der Blutstromführung
2: Darstellung des Anschluss des Membranoxygenators an Patienten mittels Doppellumenkanüle
3: Querschnittszeichnung des Membranoxygenators
4: Darstellung des Motorgehäuses
5: Darstellung eines Zylinders
5a: 3D-Darstellung eines Zylinders
6: Darstellung des Bodenelements
7: Darstellung des Kopfelements
8: Darstellung des Ringelements
9: Darstellung des Deckelelements
10: 3D-Explosionsdarstellung des Membranoxygenators

1: Motor
2: Magnetkupplung
3: Rotor
4: Bluteinlauf
5: Innerste Hohlfasermembranelemente
6: Äußerste Hohlfasermembranelemente
7: Gaseinlass
8: Gassauslass
9: Blutauslass
10: Deckelelement
11: Kopfelement
12: Ringelement
13: Bodenelement
14: Innerster Körper (Zylinder)
15: Zwischenkörper (Zylinder)
16: Äußerster Körper (Zylinder)
17: Öffnung
18: Gaskanal
19: Gasumlenkkanal
20: Blutauslasskanal

In 1 ist der erfindungsgemäße extrakorporale Membranoxygenator im Längsschnitt dargestellt. Die integrierte Rotationsblutpumpe – mit Motor (1), Magnetkupplung (2) und Rotor (3) – fördert durch eine Doppellumenkanüle aus der unteren Hohlvene sauerstoffarmes, venöses Blut (A) durch den Bluteinlaufstutzen (4) an den inneren (5) und äußeren Hohlfasermembranen (6) vorbei. Die Verwendung einer Doppellumenkanüle hat den Vorteil, dass deutlich geringere Wärmeverluste des Blutes beim Transport vom und zum Oxygenator auftreten, als bei der Verwendung von 2 separaten einlumigen Kathedern. Zur Oxygenierung strömt Sauerstoff (B) durch den Sauerstoffeinlass (7) zunächst durch die inneren (5) und anschließend durch die äußeren Hohlfasern (6). Sowohl der Blutstrom als auch der einströmende Sauerstoff ändern innerhalb des Oxygenators an den Punkten (I) bzw. (II) ihre Hauptströmungsrichtung um 180°. Sauerstoff und Blut werden im Gegenstrom geführt. Nach erfolgtem Stoffaustausch verlassen das nicht verbrauchte O2 (C) und das aus dem Blutvolumenstrom entfernte CO2 (C) den Oxygenator durch den Gasauslass (8). Durch den Blutauslass (9), der sich auf der selben Seite wie der Bluteinlass (4) befindet, strömt das oxygenierte Blut (D) aus dem Oxygenator und wird z.B. durch die Doppellumenkanüle in den Körperkreislauf zurückgeführt.
In 2 ist der Anschluss des erfindungsgemäßen Oxygenators an einen Patienten dargestellt. Die konzentrische Doppellumenkanüle wird über einen Adapter mit Blutein- und Auslass des Oxygenators konnektiert.
3 zeigt einen Querschnitt des erfindungsgemäßen extrakorporalen Membranoxygenators.
In der Mitte des Systems befindet sich eine Rotationsblutpumpe (1,2,3), die sich – in einem Motorgehäuse gelagert – im Inneren von koaxial angeordneten Körpern (14,15,16) befindet. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung haben die Körper (14,15,16) eine zylindrische Form. Der Pumpenrotor (3) ist vorne im Oxygenator angeordnet. Die vorzugsweise zylindrischen Körper (14,15,16) weisen an jeweils einem Ende Aussparungen auf, durch die der Blutvolumenstrom ein -, hindurch – und ausfließt.
In den blutführenden Räumen, die durch die Mantelfläche zweier aufeinanderfolgender zylinderischer Körper gebildet werden, sind semipermeable Hohlfasern (5,6) angeordnet. Hierbei ist zumindest ein, vorteilhafter Weise dass dem Motor (1) am nächsten, blutführende Element wärmeleitend mit dem Motor (1) verbunden.
Ein Bodenelement (13) sowie ein Kopfelement (11) sind lösbar und dichtig gegenüber dem äußersten Zylinderelement (16) und dem innersten Zylinderelement (14) angeordnet.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung können das Boden (13)- und Kopfelement (11) fest mit den Körpern (14,15,16) verbunden sein. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn die Baugruppenelemente mittels Spritzgussverfahren gefertigt werden.
Das Ringelement (12) sitzt lösbar und dichtig auf dem äußersten Zylinder (16). Ringelement (12) und Deckelelement (10) sind dichtig und lösbar miteinander verbunden. In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung können Ringelement (12) und Deckelelement (10) fest miteinander verbunden sein und zu einem Bauelement integriert sein. Für diese spezielle Ausführungsform bietet sich zur Herstellung vorteilhaftiger Weise ein Spritzgussverfahren an.
Der äußerste Zylinder (16) – die Oxygenatorhülle – ist vorzugsweise ganz oder teilweise durchsichtig, um eine Sichtkontrolle während des Betriebes zu gewährleisten. Das Material der Zylinder ist vorzugsweise ein biokompatibler Werkstoff.
Die Öffnung des äußersten Körpers (16) ist über einen Kanal mit dem Blutauslass (9) verbunden.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung, ist das vordere Ende des Oxygenatormoduls mit einem Kopfelement (11) und Deckelelement (10), das mit dem Ringelement (12) verbunden ist, versehen.
In das Deckelelement (10) sind ein Bluteinlass- (4) und Blutauslasskonnektor (9) integriert. Blutein- (4) und auslass (9) befinden sich auf derselben Seite und sind gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung konzentrisch angeordnet, um ein einfacheres Anschließen des koaxialen Doppellumenkatheters zu ermöglichen.
Die innere Kontur des Deckelelements (10) und des Ringelements (12) sowie die äußere Kontur des Kopfelements (11) sind so ausgestaltet, dass sich im zusammengebauten Zustand ein Blutauslasskanal (20) bildet, in dem das oxygenierte Blut aus dem äußersten Zylinder (16) zum Blutauslass (9) geführt wird.
Das hintere Ende des Oxygenators ist so ausgestaltet, dass an der Stirnseite der blutführenden Elemente mindestens zwei nicht miteinander verbundene vertiefungen (18) angeordnet sind, die jeweils mit einem oder mehreren Gaseinlassöffnungen (7) oder Gasaustrittsöffnungen (8) verbunden sind und deren innere und äußere Begrenzung jeweils durch die Mantelquerschnittsflächen zweier benachbarter Körper (z.B. 14 und 15), die ein blutführendes Elemente ausgestalten (z.B. 5), gebildet wird.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist das hintere Ende des Oxygenators mit dem Bodenelement (13), in das die Anschlüsse für Ein- (7) und Auslass (8) angeordnet sind, dichtig und lösbar verschlossen.
4 zeigt das Motorgehäuse. Die äußere Kontur des Motorgehäuses ist so ausgestaltet, dass das Motorgehäuse in den innersten Zylinder (14) passgenau angeordnet werden kann. Die innere Kontur des Motorgehäuses ist so ausgebildet, dass eine Antriebseinheit, z.B. bestehend aus einem Motor (1) und einer Magnetkupplung (2), passgenau im Motorgehäuse angeordnet werden kann. Das Motorgehäuse besteht vorzugsweise aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit. Das Motorgehäuse kann über Verbindungselemente mit dem Bodenelement (13) verbunden und so innerhalb des innersten Zylinders (14) fixiert werden.
5 und 5a zeigen einen Zylinder. Der Zylinder (14,15,16) verfügt an einem Ende über mindestens eine Öffnung (17). In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Öffnung (17) als schlanke Rechtecke mit abgerundeten Stirnseiten ausgeführt.
6 zeigt das Bodenelement des Oxygenators. Auf der dem Oxygenator zugewandten Stirnseite sind im Bodenelement (13) als Gaskanal Vertiefungen (18) angeordnet, deren innere und äußere Begrenzung durch die Mantelquerschnittsflächen zweier benachbarter Zylinder gebildet wird. Das Bodenelement ist so ausgestaltet, dass es den jeweils äußersten Zylinder (16) und innersten Zylinder (14) dichtig und lösbar umschließt.
7 zeigt das Kopfelement des Oxygenators. Das Kopfelement (11) ist derart ausgestaltet, dass es jeweils den äußersten (16) und innersten Zylinder (14) lösbar und dichtig umschließt. Das Kopfelement (11) verfügt über eine durchgehende Bluteintrittsöffnung (4) und mindestens über eine Vertiefung (19), die einen Gasumlenkkanal (19) bildet. Der Gasumlenkkanal (19) ist derart gestaltet, dass er ein Zwischenzylinder (15) überspannt und seine innere und äußere Begrenzung durch die Mantelquerschnittsflächen von den Zylindern gebildet wird, die den entsprechenden Zwischenzylinder (15) umschließen.
8 zeigt das Ringelement (12) des Oxygenators.
9 zeigt das Deckelelement (10) des Oxygenators. Das Deckelelemt (10) verfügt jeweils über mindestens eine Öffnung für den Bluteinlass (4) und Blutauslass (9). In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung, können Bluteinlass (4) und Blutauslass (9) konzentrisch angeordnet sein, sodass mit einem Adapter ein doppellumiger Katheter an das Deckelelement (10) angeschlossen werden kann.
10 zeigt den erfindungsgemäßen extrakorporalen Oxygenator in einer 3D Explosionszeichnung.

Claims

Vorrichtung zum Anreichern und/oder Abreichern von Stoffen im menschlichen oder tierischen Blut, gekennzeichnet dadurch, dass ein oder mehrere blutführende Elemente wärmeleitend mit einer Antriebseinheit (1) verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung aus einer ungeraden Anzahl von mindestens drei konzentrisch angeordneten, die blutführenden Elemente bildenden Körpern (14,15,16) besteht, wobei, beginnend mit dem äußersten Körper (16), die Körper jeweils abwechselnd über eine Öffnung (17) am oberen oder unteren Ende ihrer Mantelfläche verfügen.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, dass an einer Stirnseite der blutführenden Elemente mindestens zwei nicht miteinander verbundene Gaskanäle (18) angeordnet sind, die jeweils mit einer oder mehreren Gaseinlassöffnungen (7) oder Gasaustrittsöffnungen (8) verbunden sind und deren innere und äußere Begrenzung jeweils durch die Mantelquerschnittsflächen zweier benachbarter Körper, die ein blutführendes Element ausgestalten, gebildet wird.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Stirnseite der blutführenden Elemente mindestens ein Gasumlenkkanal (19) derart ausgestaltet ist, dass jeweils 2 benachbarte blutführende Elemente durchströmbar verbunden sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Körper, die die blutführenden Elemente ausgestalten, Zylinder sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung über ein den äußeren Zylinder dichtig umschließendes Ringelement (12) verfügt, dessen innere Kontur einen Teil eines Bluttransportkanals zwischen Ringelement (12), äußersten Zylinder (16) und Kopfelement (11) ausbildet.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein mit dem Ringelement (12) dichtig lösbar verbundenes und mit einer durchgehenden Bluteintrittsöffnung versehenes Deckelelement (10) aufweist, dessen innere Kontur einen Teil eines Bluttransportkanals zwischen Kopfelement (11) und Deckelelement (10) ausbildet.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pumpenelement, bestehend aus Motor (1), Magnetkupplung (2) und Rotor (3), im innersten Zylinder (14) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Motor (1) und Rotor (3) durch eine magnetische Kupplung (2) verbunden sind
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (1) überwiegend innerhalb des innersten Zylinders (14) lösbar angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den blutführenden Elementen, Membranelemente (5,6) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass mindestens eine Gaseintrittsöffnung (7) und mindestens eine Gasaustrittsöffnung (8) auf der nach außen gerichteten Stirnseite des Bodenelements (13) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Bluteinlassöffnung (4) und mindestens eine Blutaustrittsöffnung (9) auf der nach außen gerichteten Stirnseite des Deckelelements (10) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder (14,15,16) aus biokompatiblen Material bestehen.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Zylinder aus einem transparenten Werkstoff gefertigt ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper, der zwischen blutführendem Element (14) und Motor (1) angeordnet ist, aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit besteht.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Füllvolumen zwischen 1 ml und 1000 ml Blut beträgt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Membranoberfläche zwischen 0,05 und 5 m² beträgt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die spezifische Gasaustauschrate des Oxygenators zwischen 100 mlO₂/m²/min und 2000 mlO₂/m²/min beträgt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Blutvolumenstrom durch den Oxygenator von 0,2 l/min bis 10 l/min liegt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Blutes entlang der Membranelemente zwischen 0,001 m/s bis 5 m/s liegt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleistung des Motors (1) zwischen 0,5 W und 25 W liegt.
Verfahren zum Anreichern und/ oder Abreichern von Stoffen im menschlichen oder tierischen Blut, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte i. Blut strömt zunächst durch ein oder mehrere blutführende Elemente, die wärmeleitend mit dem Motor (1) verbünden sind. ii. Das temperierte Blut wird nachfolgend in den blutführenden Elementen relativ zueinander mindestens einmal im Gegenstrom geführt.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass auf der blutabgewandten Seite der semipermeablen Membran das Fluid ein Gas oder eine Flüssigkeit ist.
Vorrichtung und Verfahren zur An- bzw. Abreicherung von Stoffen im menschlichen oder tierischen Blut oder in Blutersatzflüssigkeiten zur Verwendung als Oxygenator.
Vorrichtung und Verfahren zur An- bzw. Abreicherung von Stoffen im menschlichen oder tierischen Blut oder in Blutersatzflüssigkeiten zur Verwendung als Oxygenator in einer Herz-Lungen-Maschine.
Vorrichtung und Verfahren zur An- bzw. Abreicherung von Stoffen im menschlichen oder tierischen Blut oder in Blutersatzflüssigkeiten zur Verwendung in der Dialyse (Hämodialyse/Peritonealdialyse).
Vorrichtung und Verfahren zur An- bzw. Abreicherung von Stoffen im menschlichen oder tierischen Blut oder in Blutersatzflüssigkeiten zur Verwendung in Austauschverfahren (Plasmapherese, Hämapherese, Plasmaadsorption, Hämofiltration, Hämodiafiltration, Hämoperfusion, Leberersatzverfahren).
Vorrichtung und Verfahren zur An- bzw. Abreicherung von Stoffen im menschlichen oder tierischen Blut oder in Blutersatzflüssigkeiten zur intrakorporalen Verwendung als Dialysegerät, Austauschgerät oder Oxygenator.
Vorrichtung und Verfahren zur An- bzw. Abreicherung von Stoffen im menschlichen oder tierischen Blut oder in Blutersatzflüssigkeiten zur Verwendung als Oxygenator, Dialysegerät oder Austauschgerät bei der Lagerung, dem Transport oder der Aufbewahrung von menschlichen und tierischen Organen.
Vorrichtung und Verfahren zur An- bzw. Abreicherung von Stoffen in 2 Fluiden zur Verwendung in der Biotechnologie.