DE19532365C2

DE19532365C2 - Hohlfaseroxygenator

Info

Publication number: DE19532365C2
Application number: DE19532365A
Authority: DE
Inventors: Jose Francisco Dr Biscegli
Original assignee: Baxter International Inc
Current assignee: Cpp Holding Representacoes Ltd Sao Paulo Br
Priority date: 1995-09-01
Filing date: 1995-09-01
Publication date: 1998-12-17
Anticipated expiration: 2015-09-02
Also published as: WO1997008933A3; BR9610126A; AU714100B2; DE19532365A1; EP0847285A2; JP3878675B2; AU6964696A; WO1997008933A2; JP2001507245A; ZA967361B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hohlfaseroxygenator, eine spe zielle Anordnung von Hohlfasern und ein Verfahren zur Oxygenierung von Blut.

Auf dem Gebiet der kardiopulmonaren Chirurgie, die oft einen Blut kreislauf außerhalb des Körpers beinhaltet, besteht eine Nachfrage nach Blutoxygenatoren, um die Atmungsfunktionen der Lungen zu ersetzen durch Entfernung von Kohlendioxid aus dem Blut und Zuführen von Sauerstoff in das Blut. Der extrakorporale Blutkreislauf muß alle Funk tionen des Herzen des Patienten und des Blutkreislaufsystems erfüllen, wobei er spezielle Anforderungen erfüllen muß in bezug auf den Blut fluß, die Bluttemperatur, den Austausch von Kohlendioxid und Sauerstoff. Die physiologischen Eigenschaften des Blutes sollen nicht im extrakorpo ralen Blutkreislaufsystem verändert werden. Verschiedene Blutoxygenato ren zur Verwendung in kardiopulmonarer Chirurgie sind bekannt.

In der EP 0 089 122 A2 ist ein Hohlfaserblutoxygenator beschrieben, der eine Matte mit einer Vielzahl von benachbarten Faserschichten um einen porösen Kern aufweist, wobei benachbarte Fasermattenschichten einen Divergenzwinkel von der Längsachse des Kerns aufweisen, wobei der Sinn der Divergenz sich in jeder Schicht ändert. Das Blut fließt radial durch die Fasermatte. Die Fasern füllen nicht im wesentlichen den ganzen Raum einer ringförmigen Kammer um den Kern.

In der EP 0 187 708 A2 ist ein Hohlfaserblutoxygenator beschrieben, worin Fasern oder kleine Faserbänder helixförmig um einen Kern gewunden sind, wobei eine erste Mehrzahl von Fasern in einem Sinn gewunden ist und eine zweite Mehrzahl von Fasern im Gegensinn gewunden ist, ähnlich einem Verfahren zum Aufwickeln von Garn. Das Blut fließt axial durch die Faserwindungen, die im wesentlichen die ganze ringförmige Kammer um den. Kern ausfüllen. Gasfluß und Blutfluß können im Ge genstrom erfolgen.

In der US 4,239,729 ist ein Hohlfaserblutoxygenator beschrieben, in dem Fasern axial in einem länglichen Gehäuse angeordnet sind und das Gehäuse nicht im wesentlichen ausfüllen. Blut fließt durch die Fasern, wogegen das oxygenierende Gas radial in bezug auf die Fasern fließt.

In der US 3,422,008 ist ein Hohlfaserblutoxygenator beschrieben und ein Verfahren zu seiner Bildung, wobei die Hohlfasern helixförmig auf einen Kern gewickelt sind in solcher Weise, daß dazwischenliegende helikale Wicklungen umgekehrt sind. Somit haben aufeinanderfolgende Schichten einen entgegengesetzten Wickelsinn (Windesinn) in bezug auf die Kernachse. Der Blutfluß ist radial. Der ringförmige Raum ist im wesent lichen nicht mit den Fasern ausgefüllt.

In der US 4,031,012 ist eine Trennvorrichtung beschrieben, die als ein Oxygenator verwendet werden kann, und die einen kartenförmigen Kern umfaßt, auf den die Hohlfasern entweder parallel zum Kern gewickelt sind mit einem Winkel zur Kernachse, oder eine kreuzweise oder Zick- Zack-Anordnung in bezug auf nachfolgende Schichten aufweisen, in denen der Winkel umgekehrt ist. Ein Gegenstromfluß von Blut und Sauerstoff ist bevorzugt, wobei das Blut außerhalb der Hohlfasern fließt.

In der GB 1 481 064 ist eine Membranvorrichtung beschrieben, die ein Oxygenator sein kann, der Hohlfaserbündel aufweist, die in einem Behält nis enthalten sind, dieses jedoch nicht im wesentlichen ausfüllen. Ein Winkel von 10 bis 40° kann gebildet werden zwischen benachbarten Schichten von Faserbündeln. Der Fluidfluß ist im wesentlichen radial.

In der US 4,141,835 ist eine Dialysevorrichtung beschrieben, worin eine Anzahl von getrennten Fasern in einer geraden Linie in einem Gehäuse angeordnet sind. Das Gehäuse ist nicht mit den Fasern gefüllt, die auch in helikalen Linien angeordnet sein können. Ein Fluid fließt axial au ßerhalb der Fasern.

In der EP 0 093 677 A1 ist eine Vorrichtung beschrieben, die als ein Oxygenator verwendet werden kann, in der aufgerollte Matten von Fasern angeordnet sind, in denen die Fasern gekreuzt sein können in einem Winkel zwischen 1 und 5°. Das Blut fließt in den Fasern.

Die bekannten Hohlfaserblutoxygenatoren zeigen eine Anzahl an Nachtei len auf, abhängig von ihrer Konstruktion. Sie nehmen viel Raum ein, haben einen kurzen Blutflußweg durch den Oxygenator und haben somit eine kleine Kontaktzone für das Blut und das Gas und folglich eine kurze Verweilzeit für das Blut im Oxygenator, was zu einer schlechten Gasaustauschrate führt. Blut- und Gasdruckabfälle können auftreten, wie auch die Kanalbildung von Blut oder das Stagnieren von Blut in be stimmten Bereichen der Kontaktzone zwischen Blut und Gas.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, einen Blutoxygenator von geringer Größe und einfacher Konstruktion bereitzustellen, der jedoch eine hohe Gasaustauschrate beibehält,
indem ein verbesserter Kontakt von Blut und Gas ermöglicht und die Kanalbildung von Blut und die Bildung von Bereichen mit Blutstagna tion vermieden werden,
wobei nur ein geringer Druckabfall des Blutes, das durch den Oxygenator fließt, auftritt, sowie entsprechende Verfahren zum Oxygenieren von Blut anzugeben.

Diese Aufgabe wird mit den Gegenständen der Ansprüche 1 bzw. 7, 28, 29, 30 gelöst.

Die Unteransprüche geben Ausführungsarten der Erfindung an.

In den bekannten Vorrichtungen wurden die Fasern um den Kern in einem Verfahren gewickelt, das ähnlich dem Aufwickeln des Garns auf eine Spule oder Garnrolle ist (kontinuierliche Rotation des Kerns, verbunden mit oszillierender Axialbewegung der Faserführung, was auch als kreuzweises Wickeln (Cross Winding) bekannt ist). Dabei war die Um fangswinkeldifferenz einer gegebenen Faser zwischen zwei Versiegelungen immer wesentlich größer als 360°, sie beinhaltete oft zahlreiche voll ständige Rotationen, d. h. Vielfache von 360°. Dieses bekannte Verfahren hatte den Nachteil, daß ein Umwickelverfahren erforderlich war und somit sehr lange Fasern zwischen den Versiegelungen. Beim Oxygenator gemäß dem Anspruch 1 wird dieser Nachteil vermieden und die Verwendung wesentlich kürzerer Fasern erlaubt, wie auch eine einfachere Herstellung des Oxygenators.

Durch die Anordnung der Fasern gemäß dem Anspruch 1 und/oder der Trennwand gemäß dem Anspruch 7 wird die Verweilzeit von Blut im Oxygenator erhöht, wodurch die Gasaus tauschrate des Oxygenators verbessert wird. Durch die Orientie rung der Fasern im Oxygenator wird ein längerer Fließweg des Blutes erreicht, was zu einer besseren Gasübertragung führt, einer längeren Verweilzeit und somit einer geringeren Konstruktionsgröße der gesamten Oxygenatoranordnung, während die gleiche Leistungsfähigkeit oder sogar eine verbesserte Leistungsfähigkeit erhalten bzw. erreicht wird. Mit der Anordnung der Fasern und des Blutfließweges durch den Oxygenator tritt keine Kanalbildung von Blut auf, Bereiche mit Blut stagnation werden vermieden und der Druckabfall des Blutes ist eher gering, so daß die Behandlung des Blutes unter moderaten Bedingungen erfolgen kann, die die Beschädigung der Blutbestandteile verhindert oder vermindert. Die Anordnung von Fasern erlaubt eine sehr ein fache Konstruktion des Blutoxygenators, insbesondere eine sehr einfache oder unkomplizierte Anordnung der Fasern um den Kern des Oxygena tors herum.

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, in denen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines zusammengesetzten Oxygena tors zeigt mit einer teilweisen Querschnittsansicht;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer zweiten bevorzugten Ausfüh rungsform eines zusammengesetzten Oxygenators zeigt mit einer teilweisen Quer schnittsansicht;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungs form des Oxygenators aus Fig. 2 zeigt; und

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Hohlfaseranordnung zeigt;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Hohlfaseranordnung zeigt, die den Blutfließweg durch die Faserfilamente und eine Erläuterung der Defini tionen der Faserrichtungen darstellt.

Das Gehäuse des Oxygenators kann gebildet werden aus einem beliebigen geeigneten Material, das keine nachteiligen Wechselwirkungen mit dem Blut und dem freien Sauerstoff enthaltenden Gas zeigt, die durch den Oxygenator fließen. Geeignete Materialien schließen ein, sind aber nicht beschränkt auf Glas, keramische Werkstoffe, Metalle und Legierungen, wie auch polymere Materialien wie Polycarbonat, Polyester, Polyacrylate und Polymethacryla te. Copolymere und Gemische von Polymeren sind ebenfalls geeignet. Die bevorzugten Materialien sind polymere Materialien und deren Legie rungen/Mischungen.

Das Gehäuse des Oxygenators umfaßt eine Kernwand, die eine beliebige gewünschte Form aufweisen kann. Die Kernwand kann eine zylindrische Form aufweisen. Sie kann einen kreisförmigen oder polygonalen Quer schnitt aufweisen. Vorzugsweise hat die Kernwand eine zylindrische Form mit einem kreisförmigen Querschnitt, wobei der Durchmesser in etwa gleich der Höhe des Zylinders ist.

Der Oxygenerator umfaßt weiterhin eine äußere Wand, die von der Kernwand beabstandet ist, wobei eine Kammer zwischen den Wänden gebildet wird. Vorzugsweise sind die äußere Wand und die Kernwand parallel zueinander, wodurch ein Raum mit gleichmäßigem Abstand zwischen ihnen verbleibt. Somit kann die Kammer ringförmig sein, insbesondere einen kreisförmigen oder polygonalen Querschnitt aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform bildet die äußere Wand einen Zylinder mit kreisförmigem Querschnitt, der den Kernzylinder umgibt und eine Kammer dazwischen läßt. In einer bevorzugten Ausführungsform hat der innere Kern einen äußeren Durchmesser von 100 bis 104 mm und eine Höhe von 130 bis 150 mm, die äußere Wand hat einen inneren Durchmesser von 132 bis 134 mm. Somit liegt zwischen den beiden Zylindern ein ringförmiger Raum mit einer Weite von 13 bis 17 mm.

In den Wänden sind mindestens ein Bluteinlaß in und ein Blutauslaß aus der Kammer gebildet. Der Bluteinlaß und der Blutauslaß können in der Kernwand oder in der äußeren Wand oder in beiden Wänden vorgese hen sein. Der Bluteinlaß und der Blutauslaß können an entgegengesetz ten Enden der Kernwand oder der Außenwand oder an den gleichen Enden der Wände angeordnet sein.

In der bevorzugten Ausführungsform, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, ist der Bluteinlaß im unteren Abschnitt der Kernwand gebildet. Vorzugs weise sind eine Mehrzahl von Bluteinlßssen gebildet entlang des Umfangs der Kammer oder der Kernwand, so daß das Blut, das in den Raum zwischen der Kernwand und der äußeren Wand eingeführt wird, gleich mäßig um den Umfang des unteren Endes der Kernwand verteilt werden kann.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform in Fig. 1 ist der Blutauslaß an der Außenseite der äußeren Wand an deren oberem Ende gebildet. Wie für den Bluteinlaß ist eine Vielzahl von Blutauslßssen um den Umfang der Kammer herum angeordnet, insbesondere am oberen Ende der äußeren Wand. Dadurch wird das Blut aus dem Raum zwischen der Kernwand und der äußeren Wand entfernt in einer gleichmäßigen Ver teilung um den Umfang der äußeren Wand herum. Durch diese Anord nung fließt das Blut im wesentlichen axial durch den Raum zwischen der Kernwand und der äußeren Wand.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform können der Blut einlaß und der Blutauslaß an den gleichen Enden der Kernwand bzw. der äußeren Wand angeordnet sein.

In der bevorzugten Ausführungsform, wie sie in Fig. 2 und 3 dargestellt ist, sind die Blutauslässe in der gleichen Weise wie in der Ausführungs form in Fig. 1 angeordnet, mit dem Unterschied, daß die Auslässe am unteren Ende der äußeren Wand angeordnet sind.

Die Kammer, die zwischen der Kernwand und der äußeren Wand gebil det ist, wird durch erste und zweite Kappen an einem ersten bzw zweiten Ende davon geschlossen. Die Kappen können einstückig gebildet sein mit der Kernwand und der äußeren Wand, sie können jedoch auch separat gebildet werden und mit der Kernwand und der äußeren Wand in einem späteren Stadium verbunden werden.

In den Kappen ist mindestens ein Gaseinlaß und ein Gasauslaß gebildet, die mit Schläuchen zum Zuführen und Entfernen eines Gases, vorzugsweise eines freien Sauerstoff enthaltenden Gases verbunden wer den können. In der bevorzugten Ausführungsform in Fig. 2 und 3 ist der Gaseinlaß in der oberen Kappe und der Gasauslaß in der unteren Kappe gebildet.

Neben dem Gaseinlaß, dem Gasauslaß, dem Bluteinlaß und dem Blutauslaß können weitere Verbindungen in der Kernwand, der äußeren Wand oder den Kappen vorgesehen sein, um beispielsweise Vorrichtungen zum Messen der Temperatur des Blutes oder zum Entneh men von Bluttestproben vorzusehen oder einzuführen.

Die Hohlfasern oder Hohlfaserfilamente, die erfindungsgemäß verwendet werden, können beliebige Fasern sein, die selektiv durchlässig sind und durchgehende Lumen aufweisen.

Die Fasern werden vorzugsweise aus Polypropylen hergestellt, das durch Silikone oder andere Arten von Polymeren modifiziert wurde.

Die Hohlfaserfilamente haben einen beliebigen gewünschten Durchmesser, wobei ein äußerer Durchmesser von 365 bis 400 µm bevorzugt ist, wobei ein Durchmesser von 365 bis 380 µm besonders bevorzugt ist. Geeignete Hohlfaserfilamente sind technisch erhältlich von den Firmen AKZO und CELANESE unter den Handelsnamen Oxiphan und celgard.

Eine weitere bevorzugte Hohlfaser ist eine mikroporöse Polypropylenhohl faser mit einem inneren Durchmesser von 50 µm, einem äußeren Durch messer von 280 µm, einer durchschnittlichen Porengröße von 0,04 µm und einer Porösität von 50%.

Die selektiv durchlässigen durchgehenden Hohlfaserfilamente erstrecken sich innerhalb der Kammer zwischen der ersten Kappe und der zweiten Kappe. In einer bevorzugten Ausführungsform füllen die Hohlfasern im wesentlichen die Kammer zwischen der Kernwand und der äußeren Wand.

Die Enden der Fasern sind versiegelt oder verschweißt zwischen der Kernwand und der äußeren Wand an den Enden der Kammer, beabstan det von den Kappen, so daß ein Kopfraum zwischen den Versiegelungen oder Verschweißungen und den Kappen verbleibt. Die Enden der Fasern sind offen, so daß Gas aus dem Gaseinlaß in einer der Kappen durch die Fasern und schließlich durch den Gasauslaß in der anderen Kappe fließen kann.

In der bevorzugten Ausführungsform, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, sind die Fasern in der Kammer derart angeordnet, daß die Umfangs winkeldifferenz der Fasern zwischen den beiden Versiegelungen zwischen 0° und 180° liegt. Der Ausdruck "Umfangswinkeldifferenz" beschreibt einen Winkel, durch den der Kern gedreht werden muß entlang seiner Längsachse, um von einer Versiegelung der Hohlfaser zur anderen Versiegelung der Hohlfaser zu gelangen. Er kann auch beschrieben werden als der Winkel zwischen den Projektionen der Längsachse des Kerns, des ersten Versiegelungspunktes der Faser und des zweiten Ver siegelungspunktes der Faser in eine Fläche, die senkrecht zur Längsachse des Kerns ist. In Fig. 5 ist der Ausdruck "Umfangswinkeldifferenz" erläutert.

Die Umfangswinkeldifferenz beträgt zwischen 0° und 180° für die Fasern, vorzugsweise zwischen 0° und 90°.

Die Hohlfasern sind geteilt in eine erste Mehrzahl von Fasern und eine zweite Mehrzahl von Fasern. Beide Mehrzahlen von Fasern haben den gleichen Richtungssinn in bezug auf die Umfangswinkeldiffe renz, die von ihnen gebildet wird, sie haben jedoch unterschiedliche Umfangswinkeldifferenzen. Das heißt, daß der Weg einer der Mehrzahl von Fasern von einer Versiegelung zur anderen Versiegelung steiler ist als der Weg der anderen Mehrzahl (Pluralität) von Fasern. Darüber hinaus ist die Länge von Fasern in der ersten. Mehrzahl von Fasern verschieden von der Länge der Fasern in der zweiten Mehrzahl von Fasern. Dies ist ein Ergebnis davon, daß der Weg einer der Mehrzahl von Fasern steiler ist als der Weg der anderen Mehrzahl von Fasern. Somit hat eine Mehrzahl von Fasern einen längeren Weg von einer Versiegelung zur anderen Versiegelung, so daß eine unterschiedliche Länge dieser Mehrzahl von Fasern von der anderen Mehrzahl von Fasern resultiert. Vorzugsweise sind die Filamente in jeder der Mehr zahlen von Fasern zueinander parallel und verlaufen von einer Versiege lung zur anderen Versiegelung im wesentlichen ohne zusätzliche Kurven oder Biegungen. Auf diese Weise hat die steiler verlaufende Mehrzahl von Fasern notwendigerweise eine geringere Länge zwischen den Ver siegelungen als die weniger steiler verlaufende Mehrzahl von Fasern.

Mit einer Umfangswinkeldifferenz von 0° erstrecken sich die Fasern im wesentlichen parallel zur Längsachse des Kerns von einer Versiegelung zur anderen Versiegelung. Mit einer Umfangswinkeldifferenz von 180° verlaufen die Fasern halb um den Kern herum auf ihrem Weg von einer Versiegelung zur anderen Versiegelung. Somit verläuft keine der Fasern mehr als halb um den Kern der Oxygenatorkammer herum.

In den Oxygenatoren entsprechend dem Stand der Technik ist in der Regel eine Mehrzahl von Fasern um den Kern in einer helikalen Art gewickelt. Am Ende des Kerns wird die Wickelrichtung umgekehrt, aber der Wickelsinn wird beibehalten. Somit ist das Wickeln der Fasern um den Kern ähnlich dem Aufwickeln eines Garns, wobei das Garn aufwärts und abwärts auf einem sich drehenden Kern bewegt wird, auf den es gewickelt wird. Diese Art des Wickelns von Fasern um den Kern herum hat zahlreiche Beschränkungen: Jede Faser muß um den Kern mehrmals gewickelt werden, um sie am Kern zu befestigen. Somit beträgt im allgemeinen die Umfangswinkeldifferenz für die Fasern zwischen Ver siegelungen ein Mehrfaches von 360°. Diese große Umfangswinkeldifferenz ist notwendig, um die Fasern an dem Kern zu fixieren, wenn die Wickel richtung der Fasern umgekehrt wird am Ende des Kerns. Anderenfalls würden die Fasern vom Kern herunterfallen. Die Umkehrung der Wickel richtung, aber nicht des Wickelsinns, führt notwendigerweise zu einer Anordnung von Fasern, in denen (nach Schneiden der Fasern im Bereich der Versiegelungen) eine Mehrzahl der Fasern einen Richtungssinn auf dem Kern aufweist und eine Umfangswinkeldifferenz, und eine zweite Mehrzahl von Fasern den entgegengesetzten Richtungssinn um den Kern und die gleiche Umfangswinkeldifferenz aufweist, aber im entgegengesetz ten Richtungssinn.

Folglich ist es nicht möglich, Fasern um den Kern herum anzuordnen mit einer Umfangswinkeldifferenz, die kleiner ist als 180° (aus prakti schen Gründen nicht kleiner als mindestens einige 100°). Darüber hinaus ist es nicht möglich, daß zwei Mehrzahlen von Fasern den gleichen Richtungssinn haben, aber verschiedene Umfangswinkeldifferenzen, da die Anordnung der zweiten Mehrzahl von Fasern genau die umgekehrte Anordnung der ersten Mehrzahl von Fasern ist, was immer zur gleichen Umfangswinkeldifferenz, aber zu unterschiedlichem Richtungssinn führt.

Als eine Folge davon kann die Hohlfaseranordnung entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht erhalten werden durch Rotieren des Kern und Wickeln der Filamente von einer fort laufenen Rolle von Filamenten auf den Kern durch Umkehren der Zuführrichtung des Filaments am oberen und unteren Ende des Kerns, da dieses Verfahren zur Herstellung der Fasermatte nur anwendbar ist, wenn die zweite Mehrzahl von Fasern im anderen Sinn in bezug auf die erste Mehrzahl der Fasern gewickelt wird. In einer bevorzugten Aus führungsform der vorliegenden Erfindung unterscheiden sich die Umfangs winkeldifferenzen der ersten Mehrzahl von Fasern und der zweiten Mehrzahl von Fasern um mindestens 5°.

Die Richtung der Fasern um den Kern kann weiterhin beschrieben werden durch den Neigungswinkel zwischen den Faserfilamenten und der Längsachse des Kerns. Beträgt dieser Neigungswinkel 0°, so sind die Faserfilamente im wesentlichen parallel zur Längsachse des Kerns. Be trägt dieser Winkel 90°, so verlaufen die Fasern um den Kern in einer Ebene, die jeweils senkrecht zur Längsachse des Kerns ist. Entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die vorzugsweise parallelen Fasern der ersten Mehrzahl von Fasern einen Neigungswinkel mit der Längsachse des Kerns von weniger als 90° auf und die vorzugsweise parallelen Fasern der zweiten Mehrzahl von Fasern einen Neigungswinkel mit der Längsachse des Kerns von zwischen 0° und dem Neigungswinkel der Fasern der ersten Mehrzahl von Fasern. Somit haben die zwei Mehrzahlen von Fasern voneinander verschiedene Nei gungswinkel in bezug auf die Längsachse des Kerns. Dies ist in Fig. 4 gezeigt.

Vorzugsweise haben die Fasern der ersten Mehrzahl von Fasern einen Neigungswinkel mit der Längsachse des Kerns von 10° bis 40° und die Fasern der zweiten Mehrzahl von Fasern haben einen Neigungswinkel mit der Längsachse des Kerns von zwischen 0° und dem Neigungswinkel der Fasern der ersten Mehrzahl von Fasern. In einer weiteren bevorzug ten Ausführungsform haben die Fasern der ersten Mehrzahl von Fasern einen Neigungswinkel von 10° bis 25°, insbesondere 10° bis 20°, und die Fasern der zweiten Mehrzahl von Fasern haben einen Neigungswinkel von 0° bis 7°, vorzugsweise 0° bis 4°, besonders bevorzugt 2° bis 4°. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform haben die Mehrzahlen von Fasern Neigungswinkel von 12° bzw. 4°.

Die Füllung der Kammer mit Hohlfaserfilamenten kann erreicht werden durch Anordnung durchgehender Streifen von Schichten von Faserfilamen ten um den Kern herum, mit der Maßgabe, daß die axiale Weite der Streifen länger ist als der axiale Abstand zwischen den Versiegelungen. Somit werden durchgehende Streifen von Schichten von Faserfilamenten gebildet und diese Streifen werden in einem zweiten Schritt um den Kern angeordnet, beispielsweise durch spiralförmiges Aufwickeln des durchgehenden Streifens um den Kern. Da die axiale Weite der Streifen länger ist als der axiale Abstand zwischen den Versiegelungen, muß der kontinuierliche Streifen nicht helixförmig um den Kern gewickelt werden, was beinhalten würde, daß die Zuführung des durchgehenden Streifens entlang der Längsachse des Kerns geführt werden müßte. Somit ist die Anordnung der durchgehenden Streifen von Schichten von Faserfilamen ten viel einfacher im Vergleich zum Wickeln der Fasern ähnlich einer Garnspule, entsprechend dem Stand der Technik.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung sind zwei durchgehende Streifen von Schichten von Faserfilamenten um den Kern angeordnet, wobei die Streifen zwei parallele Kanten aufweisen, zwischen denen mindestens eine Schicht von parallelen be abstandeten Faserfilamenten sich erstreckt, die in bezug auf die pa rallelen Kanten geneigt sind, wobei ein Streifen die erste Mehrzahl von parallelen Fasern enthält mit dem ersten Neigungswinkel und der zweite Streifen die zweite Mehrzahl von parallelen Fasern enthält mit dem zweiten Neigungswinkel. Die Streifen können einzelne Schichten von Faserfilamenten aufweisen und die zwei Streifen können um den Kern in einer Weise angeordnet sein, daß benachbarte Schichten auf dem Kern in radialer Richtung unterschiedliche Neigungswinkel aufweisen.

Dies ist in Fig. 4 angedeutet. Die Füllung der Kammer mit Hohlfaserfi lamenten kann ebenfalls erreicht werden durch aufeinanderfolgende Schichten von kurzen Einzelschicht-gewebten Matten der Faserfilamente.

In diesen Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 werden Streifen oder Matten von Einzel schichten von Faserfilamenten hergestellt durch zunächst Anordnen einer Schicht von langen parallelen Fasern, die im wesentlichen gleichmäßig voneinander beabstandet sind, und die sodann in ihrer Position durch ein Verbindungselement fixiert werden, vorzugsweise einen Schußfaden, der ein flexibles Monofilament mit geringem Durchmesser ist. Der Faden muß genügend flexibel sein, um einfach um die Hohlfasern gebogen zu werden. Darüber hinaus muß er eine ausreichende Reißfestigkeit und Spannung aufweisen, um die Filamente in ihrer Position zu fixieren, wie in bekannten Geweben von Kleidung. Dieses Monofilament läßt gleich mäßige Abstände zwischen den kurzen einzelnen Faserfilamenten zu.

Die im wesentlichen parallelen. Fasern in jedem dieser Streifen sind voneinander beabstandet durch vorzugsweise 0,8 bis 1,2 Faserdurchmesser. Das Verbindungselement, vorzugsweise der dünne filamentartige Ver binder oder Schußfaden, wird transversal in allen Fasern des Streifens in diesem Streifen angeordnet oder parallel zur oberen und unteren Kante. In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in Fig. 2 und 3 dargestellt ist und die dem Gegenstand des Anspruchs 7 entspricht, kann eine bekannte Hohlfaserfilamentfüllung verwendet werden, bei der die Hohlfaserfilamente sich innerhalb der Kammer zwischen der ersten Kappe und der zweiten Kappe erstrecken. Die Umfangswinkeldifferenz der Faserfilamente zwischen den Versiegelungen ist nicht eingeschränkt und der Richtungssinn der Fasern ist ebenfalls nicht eingeschränkt. Es muß jedoch eine Trennwand, wie sie nachstehend beschrieben ist, in dieser Ausführungsform vorgesehen werden.

Die Hohlfaserfilamente können um den Kern herumgewickelt werden, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Dies führt zu einer ersten Mehrzahl von Fasern, die in einem Sinn um den Kern gewickelt sind, und einen Neigungswinkel aufweisen, und zu einer zweiten Mehrzahl von Fasern, die um den Kern im Gegensinn gewickelt sind und den gegen sinnigen Neigungswinkel aufweisen. Die Umfangswinkeldifferenzen sind gleich für beide Mehrzahlen von Fasern und diese Differenz übersteigt 360°.

Vorzugsweise haben die Hohlfaserfilamente eine Anordnung, wie sie für die erste Ausführungsform beschrieben ist.

Die Hohlfaserern werden versiegelt, verschweißt oder verklebt im Raum zwischen der Kernwand und der äußeren Wand an dem oberen und unteren Ende davon, wobei die Enden der Filamente offen bleiben, so daß ein Gas durch die Faserfilamente fließen kann. Vorzugsweise sind die Fasern mit einem polymeren Harz versiegelt, das den gleichen thermischen Expansionskoeffizienten aufweist wie die Hohlfasern und das Gehäuse. Geeignete Harze sind Polyurethanharze, wobei Epoxyharze bevorzugt sind.

Die Harzversiegelung der Filamente wird so ausgeführt, daß eine Kam mer zwischen der Kernwand, der äußeren Wand und den Harzversiege lungen gebildet wird, in welcher Blut fließen kann, aber die Versiegelun gen nicht durchtritt. In der bevorzugten Ausführungsform sind die Ver siegelungen in solcher Weise angeordnet, daß zwischen den Kappen und den Versiegelungen ein Kopfraum verbleibt für die Einführung oder Entfernung des freien Sauerstoff enthaltenden Gases. Darüber hinaus sind die Versiegelungen in solcher Art angeordnet, daß die Bluteinlässe und Blutauslässe in den Wänden in der Kammer angeordnet sind, die von der Kernwand, der äußeren Wand und den Versiegelungen gebildet wird.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Trennwand vorgesehen zwischen der Kernwand und der äußeren Wand in einer beabstandeten Position davon, wobei sich die Trennwand von einer Versiegelung in Richtung der anderen Versiegelung erstreckt, so daß Bereiche in der Kammer gebildet werden. Die Bereiche oder Abschnitte haben eine Fließverbindung in der Nähe der anderen Versiegelung. Die Fließverbindung in der Nähe der anderen Versiegelung kann auf unter schiedliche Weise vorgesehen werden. Die Trennwand kann sich in die andere Versiegelung erstrecken und dort versiegelt sein und Öffnungen in der Nähe dieser anderen Versiegelung aufweisen. Ringförmige Schlitze können in dieser Trennwand vorgesehen sein. Andererseits kann sich die gesamte Trennwand nur bis zu einem Abstand von der anderen Ver siegelung erstrecken, wodurch ein ringförmiger Raum zwischen dem Ende der Trennwand und dieser Versiegelung gelassen wird. Die Größe dieses Raums oder die Größe der Löcher oder ringförmigen Schlitze kann variiert werden in Abhängigkeit von den Fließbedingungen des Blutes. Wenn Fließbeschränkungen für das Blut vorgesehen werden sollen, können die Abstände oder Löcher oder Schlitze klein ausgebildet werden. Vorzugsweise ist der Abstand oder sind die Schlitze oder die Öffnungen so groß, daß sie nicht die Fließeigenschaften des Blutes beeinträchtigen und keinen Druckabfall im Blut verursachen.

Durch diese Anordnung wird die Kammer in Abschnitte eingeteilt mit Fluß von Blut und Gas im Gegenstrom und Fluß von Blut und Gas im Gleichstrom.

Die Trennwand kann in jeder der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, d. h. in Verbindung mit einer Hohlfaserfila mentanordnung, in der die Umfangswinkeldifferenz für die Fasern zwi schen den Versiegelungen der Kammer zwischen 0 und 180° beträgt, wobei die erste Mehrzahl von Fasern und die zweite Mehrzahl von Fasern den gleichen Richtungssinn, aber unterschiedliche Umfangswinkel differenzen aufweisen, die Länge der Fasern der ersten Mehrzahl von Fasern unterschiedlich ist von der Länge der Fasern der zweiten Mehr zahl von Fasern, oder in einer Anordnung, in der sich die Hohlfaserfila mente innerhalb der Kammer zwischen der ersten Kappe und der zwei ten Kappe erstrecken.

Vorzugsweise wird die Trennwand kombiniert mit der ersten Anordnung von Hohlfaserfilamenten. Vorzugsweise erstreckt sich mindestens eine Trennwand von einer der Versiegelungen der Kammer zu einer Position, die beabstandet ist von der anderen Versiegelung der Kammer.

In bezug auf Fig. 2 und 3 ist eine Trennwand vorgesehen im Oxygena tor. Die Trennwand ist zylindrisch zwischen der Kernwand und der äußeren Wand angeordnet und in der untere Versiegelung versiegelt. Die Trennwand erstreckt sich bis zu einer Position, die beabstandet ist von der oberen Versiegelung.

Die Trennwand kann aus einem beliebigen geeigneten Material bestehen, wie Folien aus polymerem Material, wie Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat oder Polymethacrylat. Das bevorzugte Material ist Polycarbo nat. Die Trennwand kann eine Dicke von 5 bis 12 µm, vorzugsweise 8 bis 10 µm aufweisen. Die Trennwand trennt die ringförmige Kammer in zwei Abschnitte, durch die das Blut geleitet wird. Die zwei Abschnitte der ringförmigen Kammer können unterschiedliche Größen haben, ab hängig von der Position der Trennwand zwischen der Kernwand und der äußeren Wand. Die Trennwand kann im Zentrum der Kammer angeord net sein, so daß zwei Abschnitte mit gleicher Dicke gebildet werden können, aber abhängig von den gewünschten Flußeigenschaften oder gewünschten Gasaustauscheigenschaften kann die Trennwand näher an der Kernwand oder näher an der äußeren Wand angeordnet sein. Die Posi tion der Trennwand kann die Oxygenierungsergebnisse beeinflußen, wenn Blut durch die Kammer geleitet wird. Durch Anordnung der Trennwand näher an der äußeren Wand können zwei Abschnitte von etwa gleichem Volumen erhalten werden, wogegen durch Anordnung der Trennwand im Zentrum der Kammer zwei Abschnitte mit unterschiedlichen Volumina erhalten werden. Das Blut, das in die Kammer am unteren Ende der Kernwand tritt, fließt zunächst nach oben zur oberen Versiegelung der Kammer in einem Gegenstrom zum Gasfluß. An einer Position nahe der oberen Versiegelung der Kammer wird die Flußrichtung des Blutes umgekehrt und es fließt nach unten zur unteren Versiegelung im zweiten Abschnitt, somit im gleichen Sinn wie der Gasfluß. Das Blut verläßt die Kammer am Blutauslaß. Durch diese Anordnung wird der Blutweg durch die Kammer etwa verdoppelt. Darüber hinaus ist der Blutfluß nicht nur im gleichen Sinn oder im Gegenstrom mit dem Gasfluß, sondern im Gegensinn (Gegenstrom) und im Gleichsinn mit dem Gasfluß. Dies führt zu einer verbesserten Gasaustauschrate zwischen Blut und Gas.

Weitere Trennwände, die in der unteren Versiegelung oder oberen Versiegelung versiegelt sind, können in der Kammer angeordnet sein, um den Fließweg des Blutes weiter zu erhöhen und die Gasaustauschrate zu verbessern. In Verbindung mit der Trennwand kann die ringförmige Kammer mit den Hohlfaserfilamenten in einer Anordnung gefüllt werden, worin die Fasern der ersten Mehrzahl von Fasern einen Neigungswinkel mit der Längsachse des Kerns von weniger als 90° und die Fasern der zweiten Mehrzahl von Fasern einen Neigungswinkel mit der Längsachse des Kerns von zwischen 0° und dem Neigungswinkel der Fasern der ersten Mehrzahl von Fasern aufweisen, vorzugsweise 10° bis 25° bzw. 0° bis 7°.

Beste Ergebnisse werden erhalten, wenn die Fasern in der letzteren Weise angeordnet sind, insbesondere mit Winkeln von 4° bzw. 12°.

Wahlweise kann der Bluteinlaß des Hohlfaseroxygenators mit einem Wärmetauscher zur Einstellung der Temperatur des einfließenden Blutes versehen sein. Entsprechend der bevorzugten Ausführungsformen, wie sie in Fig. 1 bis 3 dargestellt sind, ist der Wärmetauscher am unteren Ende des Oxygenators innerhalb des Kerns des Oxygenators angeordnet. Er umfaßt eine Mehrzahl von Metall röhren, in denen ein wärmeaustauschendes Fluid zirkuliert. Das Blut wird entlang der Außenseiten der Metallröhren geleitet, die voneinander beabstandet sind. Das zur Einstellung der Temperatur im Wärmetauscher verwendete Fluid ist vorzugsweise Wasser.

Das im Hohlfaseroxygenator verwendete Gas kann ein beliebiges Gas sein, das freien Sauerstoff enthält, das geeignet ist, Sauerstoff durch die semipermeablen Hohlfasern in das Blut zu transferieren und Kohlendioxid aus dem Blut aufzuneh men. Vorzugsweise sollte das Gas einen Gehalt an freiem Sauerstoff von 21 bis 100 Vol.-% aufweisen, vorzugsweise von 60 bis 90 Vol.-%. Das bevorzugte Gas ist Luft, die einen Sauerstoffgehalt von 21% hat, vorzugs weise gemischt mit einem zweiten freien Sauerstoff enthaltenden Gas, so daß der bevorzugte Sauerstoffgehalt von 60 bis 90 Vol.-% erhalten wird. Die Gasdruckdifferenz, die zwischen Gaseinlaß und Gasauslaß angelegt wird, kann von 0 bis 13,3 kPa betragen, vorzugsweise von 0 bis 4 kPa. Dies führt zu einem Gasfluß von 0,2 bis 10 l/min für eine bevorzugte Ausführungsform des Oxygenators entsprechend der vorliegenden Erfin dung, wie er in Fig. 1 bis 3 dargestellt ist.

Um verwendbar im kardiopulmolaren Blutkreislaufstrom eines mensch lichen Körpers zu sein, muß der Blutfluß durch den Oxygenator im Bereich von 1 bis 6 l/min liegen. In dem Blutoxygenator entsprechend der vorliegenden Erfindung kann der Blutfluß eingestellt werden auf 0,2 bis 6 l/min. vorzugsweise von 1 bis 6 l/min. Um diesen Blutfluß zu erreichen, muß eine Druckdifferenz von 8 bis 27 kPa angelegt werden zwischen dem Bluteinlaß und dem Blutauslaß. Mit einem Blutfluß von 6 l/min beträgt die typische Verweilzeit des Blutes im Hohlfaseroxygenator entsprechend der vorliegenden Erfindung 1/6 min. Der Flußweg des Blutes entlang der Hohlfasern beträgt etwa 180 mm. Details des Blut flußweges können Fig. 5 entnommen werden. Ohne an eine bestimmte Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, daß das Blut entlang der Hohlfaserfilamente helixförmig um die Achse der Kammer fließt. Dies stellt einen effektiven Kontakt des Blutes mit der äußeren Oberfläche der Hohlfasern sicher, was zu einem verbesserten Sauerstoffaustausch führt.

Im Vergleich zu bekannten Blutoxygenatoren zeigt der beanspruchte Hohlfaserblutoxy genator eine hohe Gasaustau schrate, wobei er eine Kammer von kleinen Ausmaßen aufweist, die mit Hohlfaserfilamenten gefüllt ist. Keine Kanalbildung von Blut wird im Oxygenator entsprechend der vorliegenden Erfindung beobachtet, sowie keine Bereiche mit Blutstagnation. Der Druckabfall des Blutes, das durch den Oxygenator fließt, ist gering.

Die nachstehenden Beispiele erläutern die Vorteile des beanspruchten Hohlfaseroxygena tors in bezug auf die bevorzug ten Ausführungsformen.

Beispiel 1

Ein Hohlfaserblutoxygenator entsprechend Fig. 1 wurde zusammengebaut durch Verwendung von 3,2 bis zu 3,6 m2 der Hohlfaserfilamente, herge stellt von AKZO ENKA GROUP, um die ringförmige Kammer zwischen der Kernwand und der äußeren Wand zu füllen. Eine Hälfte der Filamente wurde angeordnet mit einem Neigungswinkel von 4° in bezug auf die Achse des Kerns und die andere Hälfte der Fasern wurde angeordnet, um den Kern mit einem Neigungswinkel von 12° in bezug auf die Längsachse des Kerns. Dies entspricht einer Umfangswinkeldifferenz von 8° bzw. 25°. Zwei Streifen von Fasern, die jeweils einen der unterschied lichen Neigungswinkel aufwiesen, wurden in der Kammer angeordnet. Der Blutoxygenator wurde verwendet, um das Blut, das von einem Patienten kam, in einem extrakorporalen Blutkreislauf zu behandeln mit einem anfänglichen Sauerstoffgehalt von 11 ml/dl und einem anfänglichen Kohlendioxidgehalt von 54 ml/dl. Die angelegte Blutdruckdifferenz betrug 26,6 kPa und die angelegte Druckdifferenz für die Luft betrug 4 kPa. Somit betrugen die Flußraten für das Gas 6 l/min und 6 l/min für das Blut. Das Blut, das den Oxygenator verließ, hatte einen Sauerstoffgehalt von 19,3 ml/dl und einen Kohlendioxidgehalt von 50 ml/dl. Somit zeigte der Blutoxygenator entsprechend der vorliegenden Erfindung eine über legene Gasaustauschrate. Keine Stagnation oder Kanalbildung des Blutes und keine Agglomeration von Blutteilchen wurde beobachtet.

Beispiel 2

Ein Hohlfaserblutoxygenator wurde angeordnet entsprechend Fig. 2 durch Verwendung von Hohlfaserfilamenten, hergestellt von AKZO ENKA GROUP. Die ringförmige Kammer wurde mit den Fasern gefüllt durch Aufwickeln. Weitere experimentielle Bedingungen waren wie nachstehend:

Eine Trennwand, hergestellt aus Polypropylen, wurde in die ringförmige Kammer eingesetzt, gleichmäßig beabstandet von der äußeren Wand in einem Abstand von 7 bis 8 mm. Die Trennwand wurde in der unteren Versiegelung der Kammer versiegelt. Sie erstreckte sich parallel zur äußeren und zur Kernwand und endete in einem Abstand von 13 bis 15 mm von der oberen Versiegelung.

Der Blutoxygenator entsprechend Beispiel 2 zeigte eine hohe Gasaustau schrate. Keine Kanalbildung oder Stagnation von Blut wurde beobachtet.

Beispiel 3

Ein Hohlfaserblutoxygenator wurde angeordnet entsprechend Fig. 2 und 3 durch Verwendung von Hohlfaserfilamenten, hergestellt von AKZO ENKA GROUP. Die ringförmige Kammer wurde mit den Fasern gefüllt durch das gleiche Verfahren wie es in Beispiel 1 verwendet wurde. Weitere experimentielle Bedingungen waren wie nachstehend:

Eine Trennwand, hergestellt aus Polypropylen, wurde in die ringförmige Kammer eingesetzt, in gleichmäßigem Abstand von der äußeren Wand bei einem Abstand von 7 bis 8 mm. Die Trennwand wurde in der unteren Versiegelung der Kammer versiegelt. Sie erstreckte sich parallel zur äußeren und zur Kernwand und endete in einem Abstand von 13 bis 15 mm von der oberen Versiegelung.

Der Blutoxygenator entsprechend Beispiel 3 zeigte eine hohe Gasaustau schrate. Keine Kanalbildung oder Stagnation von Blut wurde beobachtet.

Beispiel 4 (Vergleichsbeispiel)

Ein technisch erhältlicher Hohlfaserblutoxygenator (DIDECO 7003 ITALIAN COMPANY) wurde verwendet in einem Vergleichsexperiment. Die experi mentiellen Bedingungen waren wie nachstehend:

Bluteinlaß:
CO2_-Gehalt = 60 ml/dl
O2-Gehalt = 11,2 ml/dl
Blutauslaß:
CO2-Gehalt = 54 ml/dl
O2_-Gehalt = 17,6 ml/dl

Der Druckabfall für das Blut betrug 22,6 kPa. Die Flußrate für das Gas betrug 6 l/min und die Flußrate für das Blut betrug 6 l/min.

Die Ergebnisse aus Beispielen 1, 2 und 3 und aus dem Vergleichsbei spiel 4 zeigen, daß die Anordnung von Hohlfaserfilamenten im beanspruchten Hohlfaserblutoxygenator zu einer Verbesserung der Gasaustauschrate führt, während die Kanalbildung oder die Stagnation von Blut verhindert wird.

Claims

1. Hohlfaseroxygenator, umfassend ein Gehäuse, umfassend eine Kernwand und eine äußere Wand, die beabstandet ist von der Kernwand, wodurch eine Kammer zwischen den Wänden gebildet wird, mindestens einen Bluteinlaß in und einen Blutauslaß aus der Kam mer, eine erste und zweite Kappe, die die Kammer am ersten bzw zweiten Ende verschließen, wobei eine der Kappen mindestens einen Gaseinlaß und die andere mindestens einen Gasauslaß, ver bunden damit, aufweist,und
selektiv durchlässige, durchgehende Hohlfaserfilamente, die sich innerhalb der Kammer zwischen der ersten Kappe und der zweiten Kappe erstrecken, wobei die Enden der Fasern versiegelt sind zwischen der Kernwand und der äußeren Wand an den Enden der Kammer und beabstandet von den Kappen, wobei ein Kopfraum zwischen den Versiegelungen und den Kappen verbleibt, wobei die Enden der Fasern offen sind,
wobei die Umfangswinkeldifferenz für die Fasern zwischen den beiden Versiegelungen zwischen 0° und 180° beträgt, wobei eine erste Mehrzahl von parallelen Fasern und eine zweite Mehrzahl von parallelen Fasern den gleichen Richtungssinn, aber unterschiedli che Umfangswinkeldifferenzen aufweisen, und
wobei die Länge der Fasern der ersten Mehrzahl von parallelen Fasern unterschiedlich ist von der Länge der Fasern der zweiten Mehrzahl von parallelen Fasern.

2. Hohlfaseroxygenator nach Anspruch 1, wobei die Umfangs winkeldifferenz zwischen 0 und 90° beträgt.

3. Hohlfaseroxygenator nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Umfangswinkeldifferenz der ersten Mehrzahl von Fasern und der zweiten Mehrzahl von Fasern sich um mindestens 5° unterscheidet.

4. Hohlfaseroxygenator nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Fasern der ersten Mehrzahl von parallelen Fasern einen Nei gungswinkel mit der Längsachse des Kerns von weniger als 90° und die Fasern der zweiten Mehrzahl von parallelen Fasern einen Nei gungswinkel mit der Längsachse des Kerns zwischen 0° und dem Neigungswinkel der Fasern der ersten der Mehrzahl von parallelen Fasern aufweisen.

5. Hohlfaseroxygenator nach Anspruch 3, wobei die Fasern der ersten Mehrzahl von Fasern einen Neigungswinkel mit der Längsachse des Kerns von 5 bis 50° und die Fasern der zweiten Mehrzahl von Fasern einen Neigungswinkel mit der Längsachse des Kerns zwischen 0° und dem Neigungswinkel der Fasern der ersten Mehrzahl von Fasern aufweisen.

6. Hohlfaseroxygenator nach Anspruch 4, wobei die Fasern der ersten Mehrzahl von Fasern einen Neigungswinkel mit der Längsachse des Kerns von 10 bis 25° und die Fasern der zweiten Mehrzahl von Fasern einen Neigungswinkel mit der Längsachse des Kerns von 0° bis 7° aufweisen.

7. Hohlfaseroxygenator, umfassend ein Gehäuse, umfassend eine Kernwand und eine äußere Wand, die beabstandet ist von der Kernwand, wodurch eine Kammer zwischen den Wänden gebildet wird, mindestens einen Bluteinlaß in und einen Blutauslaß aus der Kam mer, eine erste und zweite Kappe, die die Kammer am ersten bzw. zweiten Ende davon verschließen, wobei eine der Kappen mindestens einen Gaseinlaß und die andere mindestens einen Gasauslaß, ver bunden damit, aufweist, und selektiv durchlässige, durchgehende Hohlfaserfilamente, die sich innerhalb der Kammer zwischen der ersten Kappe und der zweiten Kappe erstrecken, wobei die Enden der Fasern versiegelt sind zwischen der Kernwand und der äußeren Wand an den Enden der Kammer und beabstandet von den Kappen, wobei ein Kopfraum zwischen den Versiegelungen und den Kappen verbleibt, wobei die Enden der Fasern offen sind, und
wobei mindestens eine Trennwand zwischen der Kernwand und der äußeren Wand, davon beabstandet; angeordnet ist, die sich von einer der Versiegelungen in Richtung zur anderen Versiegelung erstreckt und somit die Kammer in Abschnitte teilt, die eine Fließverbindung zwischen den Abschnitten in der Nähe der anderen Versiegelung aufweisen, wodurch ein Gegenstromfluß von Blut und Gas in einem Abschnitt und ein gleichsinniger Fluß von Blut und Gas im anderen Abschnitt ermöglicht wird.

8. Hohlfaseroxygenator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei mindestens eine Trennwand zwischen der Kernwand und der äußeren Wand, davon beabstandet, angeordnet ist, die sich von einer der Versiegelungen in Richtung zur anderen Versiegelung erstreckt und somit die Kammer in mindestens zwei Abschnitte teilt, die eine Fließverbindung zwischen den Abschnitten in der Nähe der anderen Versiegelung aufweisen, wodurch ein Gegenstromfluß von Blut und Gas in einem Abschnitt und ein gleichsinniger Fluß von Blut und Gas im anderen Abschnitt ermöglicht wird.

9. Hohlfaseroxygenator nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei die mindestens eine Trennwand sich von einer der Versiegelungen zu einer Position beabstandet von der anderen Versiegelung erstreckt.

10. Hohlfaseroxygenator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Hohlfaserfilamente die Kammer im wesentlichen ausfüllen.

11. Hohlfaseroxygenator nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei durchgehende Streifen von Schichten von Faserfilamenten um den Kern herum angeordnet sind mit der Maßgabe, daß die axiale Breite der Streifen länger ist als der axiale freie Abstand zwischen den Versiegelungen.

12. Hohlfaseroxygenator nach Anspruch 10, wobei zwei durchgehende Streifen von Schichten von Faserfilamenten um den Kern herum angeordnet sind, wobei die Streifen zwei parallele Kanten haben, zwischen denen mindestens eine Schicht von parallelen beabstandeten Faserfilamenten sich erstreckt, die in bezug auf die parallelen Kan ten geneigt sind, wobei ein Streifen die erste Mehrzahl von parallelen Fasern mit dem ersten Neigungswinkel enthält und der zweite Streifen die zweite Mehrzahl von parallelen Fasern mit dem zweiten Neigungs winkel enthält.

13. Hohlfaseroxygenator nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Streifen einzelne Schichten von Faserfilamenten aufweisen und benachbarte Schichten des Kern (in radialer Richtung) unterschiedliche Neigungs winkel aufweisen.

14. Hohlfaseroxygenator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Bluteinlaß und der Blutauslaß an entgegengesetzten Enden der Kernwand oder der äußeren Wand angeordnet sind.

15. Hohlfaseroxygenator nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei der Bluteinlaß und der Blutauslaß an den gleichen Enden der Kernwand bzw. der äußeren Wand angeordnet sind.

16. Hohlfaseroxygenator nach Anspruch 15, wobei der Bluteinlaß am unteren Ende der Kernwand angeordnet ist und der Blutauslaß am unteren Ende der äußeren Wand angeordnet ist.

17. Hohlfaseroxygenator nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Mehrzahl von Bluteinlässen und Blutauslässen entlang des Umfangs der Kammer angeordnet sind.

18. Hohlfaseroxygenator nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Gaseinlaß in der oberen Kappe und der Gasauslaß in der unteren Kappe angeordnet sind.

19. Hohlfaseroxygenator nach Anspruch 7 oder Anspruch 8 oder einem Anspruch, der sich auf Anspruch 7 oder 8 bezieht, wobei die Trenn wand sich von der unteren Versiegelung zu einer Position beabstan det von der oberen Versiegelung erstreckt.

20. Hohlfaseroxygenator nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kammer ringförmig ist, insbesondere einen kreisförmigen Quer schnitt aufweist.

21. Hohlfaseroxygenator nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die Kammer einen polygonalen Querschnitt aufweist.

22. Hohlfaseroxygenator nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Fasern mikroporöse Polypropylenhohlfasern sind mit einem inneren Durchmesser von 50 µm, einem äußeren Durchmesser von 280 µm, einer durchschnittlichen Porengröße von 0,04 µm und einer Porösität von 50%.

23. Hohlfaseroxygenator nach einem der vorstehenden Ansprüche, weiter hin umfassend einen integrierten Wärmetauscher zur Steuerung der Temperatur des Blutes.

24. Hohlfaseroxygenator nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Fasern in mindestens einem Streifen angeordnet sind, der eine größere Breite aufweist als den axialen freien Abstand zwischen den Versiegelungen und wobei die Fasern in einem Streifen im wesentli chen parallel zueinander und beabstandet voneinander sind, vorzugs weise 0,8 bis 1,2 Faserdurchmesser, und aneinandergehalten werden durch ein oder mehrere verbindende Elemente, vorzugsweise dünne filamentartige Verbindungselemente, die transversal in allen Fasern des Streifens in diesem Streifen angeordnet sind.

25. Hohlfaseroxygenator nach Anspruch 24, wobei 16,8 bis 18,5 Fasern pro cm Länge der Streifen angeordnet sind.

26. Hohlfaseroxygenator nach Anspruch 1, wobei die Fasern um den Kern aufgewickelt sind, wobei eine erste Mehrzahl der Fasern um den Kern in einem Sinn aufgewickelt sind und eine zweite Mehrzahl der Fasern um den Kern im Gegensinn aufgewickelt sind.

27. Hohlfaseroxygenator nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und 14 bis 23, wobei die Fasern angeordnet sind als eine oder mehrere Faser matten, umfassend parallele Hohlfasern, vorzugsweise mindestens zwei Gruppen von Hohlfasern, wobei die parallelen Fasern der Matten relativ zueinander in Position gehalten werden durch eines oder mehrere Verbindungselemente, vorzugsweise dünne filamentartige Verbindungselemente.

28. Verfahren zum Oxygenieren von Blut, umfassend das Leiten eines freien Sauerstoff enthaltenden Gases durch eine Mehrzahl von Hohlfaserfilamenten, die sich im wesentlichen axial durch eine Oxy genatorkammer erstrecken, und Leiten von Blut durch die Oxygena torkammer, wobei das Blut vornehmlich axial durch die Kammer entlang der Mehrzahl von Fasern fließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern derart angeordnet sind, daß sie insgesamt einen helikalen Fluß des Blutes um die Achse der Kammer verursachen.

29. Verfahren zum Oxygenieren von Blut, umfassend das Leiten eines freien Sauerstoff enthaltenden Gases durch eine Mehrzahl von Hohlfaserfilamenten, die sich im wesentlichen axial durch eine Oxy genatorkammer erstrecken, und Leiten von Blut durch die Oxygena torkammer, wobei das Blut vornehmlich axial durch die Kammer entlang der Mehrzahl von Fasern fließt, dadurch gekennzeichnet, daß das Blut im ersten Abschnitt der Kammer im wesentlichen in die Gegenrichtung zum Fluß des freien Sauerstoff enthaltenden Gases durch die Fasern im ersten Abschnitt fließt, und daß das Blut in einem zweiten Abschnitt der Kammer im wesentlichen in die gleiche Richtung wie der Fluß des freien Sauerstoff enthaltenden Gases durch die Fasern in dem zweiten Abschnitt fließt.

30. Verfahren zum Oxygenieren von Blut, umfassend das Leiten von Blut über Bluteinlaß und Blutauslaß durch einen Oxygenator ent sprechend einem der Ansprüche 1 bis 22, das Leiten eines freien Sauerstoff enthaltenden Gases über den Gaseinlaß und Gasauslaß durch den Oxygenator, und das Steuern der Temperatur des Blutes.