DE2123620C3 - Gerät zur Regelung der Temperatur von Blut und ähnlichen Medien - Google Patents

Description

Gerät zur Regelung der Temperatur von Blut und ähnlichen Medien unter sterilen Bedingungen mit einem Behälter, in welchem das Medium mit einer Außenoberfläche eines von einem wärmeaustauschenden Medium durchströmten zylindrischen Wärmetauschers in Kontakt gebracht ist.

Bei einem bekannten Gerät der vorstehend bezeichneten Gattung ist der Wärmetauscher in einem Behälter vorgesehen, der sich im unteren Teil einer Sauerstoffanreicherungsvorrichtung befindet. Der Behälter besteht aus einem harten, durchsichtigen Kunststoff und weist in einem dünnen vertikalen Teil ein erweitertes zylindrisches Teil mit annähernd horizontaler Achse auf. !n diesem erweiterten Teil wird der zylindrische Wärmetauscher eingesetzt. Der Kontakt zwischen dem Medium (Blut) und der Oberfläche des Wärmetauschers wird bei dem genannten Gerät dadurch hergestellt, daß das Blut in einer dünnen Schicht durch den Zwischenraum zwischen dem erweiterten zylindrischen Teil und dem Wärmetauscher hindurchströmt.
Ein solches Gerät ist jedoch nicht frei von Gefahren für den Patienten, da ein Eintreten der den Wärmetauscher durchströmenden Flüssigkeit, wie Wasser, in das in dem Behälter enthaltene Blut nicht mit Sicherheit verhinderbar ist.

ίο Temperaturregler für Blut werden insbesondere während Operationen benötigt, bei denen einem Patienten Blut zugeführt werden muß. Dabei darf das dem Patienten zugeführte Blut nicht durch die Temperaturregeleinrichtung infiziert werden und auch

keine Luftbläschen enthalten. Ferner muß das Blut so schonend temperiert werden, daß die Blutzellen nicht beschädigt werden. Für diesen Zweck geeignete Temperaturregler sind bekannt. In diesen bekannten Geräten sind die Wärmetauscher besonders sorgfältig und in anspruchsvoller Technik ausgeführt, da eine längere Betriebsdauer beabsichtigt ist, während welcher nach jedem Blutdurchfluß eine Sterilisierung vorgenommen wird. Da die Sterilisierung jedoch ein zeitraubender und kostenintensiver Vorgang ist, währenddessen die Regeleinrichtung nicht betriebsbereit ist, sollte auch auf diesem Sachgebiet der Weg des Einweginstrumentes beschritten werden, wozu vorliegende Erfindung eine Möglichkeit aufzeigt.

Aus der DT-Gebrauchsmusterschrift 17 42 494 ist ein Behälter für Infusions- und Transfusionslösungen in Form eines aus dünnwandigen Kunststoffolien bestehenden Beutels bekannt, dessen Ränder miteinander verschweißt sind. Im Bereich seiner oberen Kante ist dieser bekannte Beutel mit Hilfe von Durchlochungen zwischen zwei Querschweißnähten an eine Haltevorrichtung aufhängbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Geräi der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß es nach einmaligem Gebrauch weggeworfen werden kann, aber trotz seiner preiswerten Ausführung für den Patienten keinerlei Risiko darstellt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Behälter ein im Bereich seiner Oberkante aufhängbarer und aus zwei an den Rändern miteinander verschweißten biegsamen Kunststoffolien bestehender, zusammenlegbarer Beutel vorgesehen ist, durch den sich unterhalb einer Eintrittsöffnung für das Medium der Wärmetauscher in Form eines starren rohrförmigen Körpers mit gegen den Beutel abgedichteten Endbereichen senkrecht zu den Beutelseitenrändern erstreckt.

Der mit Hilfe der Erfindung erzielbare technische Fortschritt ist in erster Linie darin zu sehen, daß bei dem erfindungsgemäßen nach Gebrauch wegwerfbaren Gerät ein selbsttätiges Verschließen des Durchtrittskanals für das Blut längs der Oberfläche des Wärmetauschers erzielbar ist, da sich der Kunststoffbeutel im leeren Zustand an die Oberflächen des Wärmetauschers anlegt und somit den Blutdruchtritt blockiert. Bei dem Gerät nach der Erfindung werden die beiden Folien lediglich durch die Flüssigkeit aufgebläht, wobei zu unterstreichen ist, daß der Wärmetauscherkörper dicht an diesen Folien liegt. Ist kein Blut zwischen den Folien vorhanden, so liegen diese dicht aufeinander und verhindern damit, daß eine das Blut fördernde Pumpe durch den Wärmetauscher Luft ansaugt, was eine große Gefahr für den Patienten darstellen würde. Ferner sei unterstrichen, daß selbst dann, wenn die stirnseitigen Verschlüsse des Wärmetauschers Undichtigkeiten zei-

gen, kein Eintreten des wärmetauschenden Mediums, wie beispielsweise Wasser, in das Blut zu befürchten ist, da der Wärmetauscher den zur Verfügung stehenden Ir.nenraum des Beutels durchsetzt Diese vorteilhafte Wirkung ist selbst dann gewährleistet, wenn die Enden des Wärmetauschers nicht aus dem Beutel herausragen, da sich ein Teil des Beutels, wie bereits erwähnt, in Anlage am Wärmetauscherkörper befindet. Außerdem verhindern die nachgiebig-elastischen W£nde des Beutels ein Verspritzen des Blutes und gestattet der obere Teii des Beutels die Aufnahme von Gasbläschen deren Eindringen in den Blutkreislaut des Patienten auf jeden Fall verhindert werden muß.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Oberfläche des Wärmetauschers mit im wesentlichen senkrecht zu seiner Längsachse verlaufenden Rippen bzw. Riffelungen versehen. Diese Rippen bzw. Riffelungen erstrecken sich annähernd rechtwinklig zur Achse des Wärmetauschers unil da das Blut zum Großteil in den Tälern dieser Rippen oder Riffelungen strömt, wird ein großer Strömungsquerschnitt erzielt, was ein Mitreißen von Luftbläschen verhindert. Dabei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, daß die Rippen bzw. Riffelungen wendelförmig ausgebildet sind, daß an den Enden des Wärmetauschers gegossene oder formgepreßte Endverschlüsse vorgesehen sind und daß die Rippen bzw. Riffelungen an den Enden des Wärmetauschers geglättet sind. Eine wendeiförmige Riffelung ist besonders einfach und daher wirtschaftlich herzustellen. Es hat sich gezeigt, daß es nicht darauf ankommt, daß sich die Rippen bzw. Riffelungen genau rechtwinklig zur Längsachse des Wärmetauschers erstrecken. Die erwähnten gegossenen oder formgepreßten Endverschlüsse gewährleisten gemeinsam mit dem Ausfüllen der Wellentäler an den Enden des Wärmetauscherkörpers eine gute Abdichtung gegenüber dem Beutel. Dadurch, daß das Gießen oder Formpressen der Enidverschlüsse gleichzeitig durchgeführt wird, kann der Herstellungsvorgang vereinfacht werden. Der Wärmetauscher kann leicht mit Ein- und Austrittsstutzen versehen werden, weil diese gleichzeitig mit dem Gießen oder Formpressen der Endverschlüsse herstellbar sind.

Wie bereits angedeutet, kann das Austreten von beispielsweise Wasser aus dem Wärmetauscher in den Beutel dadurch verhindert werden, daß der Wärmetauscher mit seinen beiden Enden aus dem Beutel herausragt. Dadurch, daß der Wärmetauscher in der genannten Weise die Beutelwandungen durchsetzt, kann mit erhöhter Sicherheit ein Eintreten des Wärmetauschermediums in das Bhrt verhindert werden, was infolge eines Bruches des Wärmetauscherkörpers beispielsweise dann erfolgen könnte, wenn eine Blockierung der Austrittsöffnung für das Wärmetauschermedium zu einem zu starken Druckanstieg führt. Es ist nämlich schwierig, einen Wärmetauscher zu schaffen, der an den Enden dieselbe Festigkeit besitzt, wie in seinem übrigen Teil. Diese verringerte Festigkeit ist zum Teil auf das für die Endverschlüsse verwendete Material zurückzuführen, wozu im allgemeinen Blech oder Kunststoff-Formteile verwendet werden. Andererseits kann die verringerte Festigkeit der Wärrnetauschei endbereiche aber auch eine Folge einer unzureichenden Verbindung zwischen dem Endverschluß und dem Wärmetauscher sein. Üblicherweise werden die Endverschlüsse mit ihrem Umfang in den rohrförmigen Wärmetauscher eingeklebt. Dadurch, daß der Wärmetauscher jedoch mit seinen beiden Enden aus dem Beutel herausrag), kann von den Wärmetauscher-Endbereichen keine Gefahr mehr für das im Beutel enthaltene Blut ausgehen.

Vorteilhafterweise kann der Beutel im Bereich des Wärmetauschers von zwei Mantelhälften umgeben sein, die im Abstand von der Oberfläche des Wärmetauschers gehalten sind. Auf diese Weise läßt sich die Strömung so beeinflussen, daß eine gleichmäßige Ausnutzung der wärmetauschenden Oberflächen erzielt wird. Dabei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, daß die Mantelhälften mit Stirnwänden versehen sind, die wenigstens mit den Rändern der äußeren Stirnflächen der Endverschlüsse dichtend in Anlage sind. Außerdem ist es günstig, wenn der Abstand zwischen den Mantelhälften und der Oberfläche des Wärmetauschers in Strömungsrichtung des Blutes zunimmt, da sich so eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung der Strömung über die wärmetauschenden Flächen gewährleisten läßt.

Bei dem Gerät nach der Erfindung befindet sich das Blut, dessen Temperatur zu regeln ist, in einem Behälter, in welchem es mit einer Außenfläche eines Wärmetauschers in Berührung gelangt, der von einem Wärmetauschermedium durchflossen wird. Der Behälter besteht aus einem zusammenlegbaren Beutel, der von zwei Wänden aus biegsamer thermoplastischer Folie gebildet wird, die unter Bildung eines Beutels zusammengeschweißt sind. Der Wärmetauscher ist als rohrförniiger starrer Körper ausgebildet und erstreckt sich unterhalb der öffnung, durch welche das Blut in den zusammenlegbaren Beutel eintritt. Dabei erstreckt sich der Wärmetauscher in der Ebene, in welcher die beiden Beutelseitenwände miteinander verschweißt sind. Zwischen dem Wärmetauscher und dem Beutel ist eine Abdichtung vorgesehen. Die getroffene Abordnung eines Wärmetauschers in einem zusammenlegbaren Beutel besitzt den Vorteil, daß bei leerem Behälter kein Blut durch diesen hindurchgehen kann, weil sich die biegsamen Beutelwände so gegeneinander legen, daß der Austritt verstopft ist. Ferner kann auf einfache Weise eine zuverlässige Abdichtung zwischen dem Wärmetauscher und dem Beutel dadurch erzielt werden, daß beispielsweise mit Hilfe einer Klammer oder eines Gummibandes ein den Wärmetauscherkörper umgebender Beutelabschnitt gegen diesen Körper gedruckt wird. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß das Blut entlang elastischen Wänden strömt, wodurch ein Verspritzen vermieden werden kann, was wiederum die Entgasung des Blutes erleichtert. Wie bereits erwähnt, ermöglicht der obere Teil des Beutels die Aufnahme von aus dem Blut entwichenen Gasbläschen. Schaum und Gasbläschen können somit nicht in den Blutkreislauf des Patienten eindringen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorderansicht des Temperaturreglers, F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie H-II in F i g. 1 und

Fig.3 einen Horizontalschnitt nach der Linie III-1II in F i g. 2.

Der dargestellte Temperaturregler besteht aus einem geschlossenen Beutel 1, der aus zwei Kunststoffblättern gebildet ist, die an ihren Rändern durch eine Schweißnaht 2 miteinander verbunden sind. Der Beutel ist an seinem oberen Rand aufgehängt, z. B. an einer einen Saum 3 durchsetzenden Stange 4. Der Beutel 1 besitzt somit einen geschlossenen Behälter, in welchem beispielsweise die Temperatur von Blut verändert werden kann, welches in einer Sauerstoffanreicherungs-

vorrichtung oder einem Dialysator behandelt worden ist und während einer Operation in den Blutkreislauf eines Patienten zurückgeführt werden soll. Das Blut wird von dem abgerundeten unteren Teil des Beutels 1 abgezogen. In diesem Teil ist an einer Wand des Beutels 1 ein AnschluBstutzen S aus Kunststoff angeschweißt, an dem ein Verbindungsschlauch 6 angebracht werden kann. Das Blut kann durch eine öffnung 7 eintreten, die in der Schweißnaht 2 auf der einen Seite des Beutels 1 ausgebildet und mit einer Zuleitung 8 versehen ist. Diese kann mit dem Beutel einstückig sein und in diesem Fall dadurch gebildet werden, daß an einem Fortsatz der beiden Kunststoffblätter, aus denen der Beutel hergestellt ist, eine zusätzliche Schweißnaht vorgesehen wird. Damit gewährleistet ist, daß der z. B. infolge einer Unterbrechung der Blutzufuhr entleerte Beutel 1 im leeren Zustand zusammengedrückt wird, kann die Zuleitung 8 eine abwärts gerichtete Biegung 10 haben, die eine Art Siphon bildet. Man kann dies dadurch erzielen, daß die Schweißnaht 9 unter der öffnung 7 in den Schweißnähten 2 des Beutels 1 bis zu seinem äußeren Rand reicht Die Zuleitung 8 kann einen Teil eines Sauerstoffanreicherers oder eines Dialysators bilden, mit dem der Wärmetauscher verbunden ist. Die Zuleitung 8 kann auch mit einer Kupplungseinrichtung zur Verbindung mit anderen Einrichtungen versehen sein, weil der Temperaturregler auch in anderen Fällen verwendbar ist, in denen die Temperatur t;nes Mediums unter sterilen Bedingungen geregelt werden soll.

Der Beutel 1 hat in der Nähe des unteren Endes der beiden Seitennähte je einen Fortsatz 11. In jedem dieser Fortsätze 11 sind in dessen zum Seitenrand parallelen Teil die Sehennähte 2 unterbrochen. Die Fortsätze 11 bilden daher Hülsen, die einander gegenüberliegen und durch die sich eine Wärmetauschfläche 12 erstreckt, die von einem zylindrischen Wärmetauschkörper 13 gebildet wird. Die Hülsen liegen an den Endteilen der Zyiindermantelfläche 12 des Wärmetauschkörpers 13 an und sind je von einem Gummiband 14 umgeben, das mit Hilfe einer Klemme aus nichtrostendem Stahl festgelegt ist. Auf diese Weise wird eine Abdichtung zwischen dem Beutel 1 und dem Wärmetauschkörper 13 erzielt.

Damit das Blut beim Durchtritt durch den Temperaturregler die Oberfläche des Wärmetauschkörpers 13 bestreicht, ist der Beutel von zwei halbzylindrischen Mantelhälften IS umschlossen, die in ihrer Form der Wärmtauschfläche 12 entsprechen. Der Abstand zwischen den Rändern 16,17 der Mantelhälften sowie der Abstand zwischen den Mantelhälften und der Wärmelauschfläche bestimmen die Strömungsverteilung über die Wärmetauschfläche. Wenn der Abstand zwischen den Rändern 16 (F i g. 2) ziemlich klein ist und die dort vorhandene öffnung sich zu den Enden der Mantelhälften hin etwas verbreitert, erhält man eine ziemlich gleichmäßige Strömungsverteilung. Dies ist für den Austritt von Gasblasen wichtig, weil die Strömungsgeschwindigkeit an keiner Stelle so hoch sein darf, daß ein Aufsteigen von etwa vorhandenen Gasblasen in den oberen Teil verhindert wird. öo

Die Wärmetauschfläche 12 ist insbesondere eine gewellte oder auf andere Weise vergrößerte Fläche, damit bei kompakter Ausbildung eine beträchtliche Wärmeübertragung erzielt werden kann. F i g. 3 zeigt einen Schnitt durch die mit einer Riffelung 18 ausgebildete Wärmetauschfläche. Diese kann von einem Ausgleichsrohr gebildet werden, das aus einem widerstands-nahtgeschweißten Blech aus nichtrostendem Suhl hergestellt ist Dabei bildet die Riffelung 18 eine Wendel, doch hat diese Ausbildung für die Wärmetauschkörper bestreichende Strömung keine Bedeutung.

Die Strömung tritt durch die Riffelungs- bzw. Wellentäler, die außen durch die den Beutel 1 bildenden Folien begrenzt sind. Diese werden durch die Mantelhälften 15 in nächster Nähe der Riffelung 18 oder in nur kleinem Abstand zu ihr gehalten.

Der Wärmetauschkörper 13 ist mit Endverschlüssen

19 versehen, die von einem Eintrittsstutzen 20 und einem Austrittsstutzen 21 für das Wärmetauschmedium durchsetzt sind. Man kann die Endverschlüsse 19 in situ aus Kunststoff gießen oder formpressen und gleichzeitig die Wellentäler an den Enden des Rohres so ausfüllen, daß eine Fläche erhalten wird, gegen die sich der Kunststoff dicht anlegen kann. Man kann zu diesem Zweck das Material für die Endverschlüsse in eine Gummiform einfüllen, in die das Ende des gewellten Rohres 13 eingeführt wird, ehe der Kunststoff erhärtet. Die Gummiform kann gegebenenfalls auf dem Endverschluß verbleiben. Der Eintrittsstutzen 20 und der Austrittsstutzen 21 können aus durchgehenden Rohrstücken bestehen, damit der Strömungsmitteldruck nicht zu einer Längsdehnung des Wärmetauschkörpers 13 führt Das gewellte Rohr wird einer Abdrückprüfung unterzogen, ehe es in der für die Wärmetauschfläche erforderlichen Länge abgeschnitten wird. Man erhält auf diese Weise eine beträchtliche Sicherheit gegen ein Auftreten von undichten Stellen, durch die das Wärmetauschmedium in den das Blut enthaltenden Beutel 1 eintreten könnte. Ferner sind in der beschriebenen Ausführungsform die Endverschlüsse ziemlich schwach, so daß sie eher brechen als das die Wärmetauschfläche bildende bzw. tragende Rohr 12, wenn eine Störung zu einem Druckanstieg des Wärmetauschmediums führt Dadurch wird die Sicherheit weiter erhöht Zur Verteilung des Wärmetauschmediums in dem Rohrkörper sind in dem Eintrittsstutzen

20 und dem Austrittsstutzen 21 in kleinen Abständen voneinander Löcher 23 ausgebildet, deren Achsen sich tangential zu der Achse des Rohrkörpers erstrecken.

Wenn die Stutzen für das Wärmetauschmedium nicht von durchgehenden Rohrstücken gebildet werden, können die Mantelhälften 15 mit Stirnwänden versehen sein, die an den äußeren Stirnflächen der Endverschlüsse des Wärmetauschkörpers anliegen bzw. sie umschließen und dadurch eine Längsdehnung der gewellten Wärmetauschfläche verhindern.

Damit eine möglichst hohe Reinheit des Blutes oder sonstigen Mediums gewährleistet ist, dessen Temperatur mit Hilfe des erfindungsgemäßen Temperaturreglers geregelt werden soll, kann man in dem unteren Teil des Beutels 1 zwischen dem Rohrkörper 13 und der Austrittsöffnung 21 ein Filter einbauen, das Feststoffteilchen u. dgl. zurückhält

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Gerät zur Regelung der Temperatur von Blut und ähnlichen Medien unter sterilen Bedingungen mit einem Behälter, in welchem das Medium mit einer Außenoberfläche eines von einem wärmeaustauschenden Medium durchströmten zylindrischer! Wärmetauschers in Kontakt gebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Behälter ein im Bereich seiner Oberkante aufhängbarer und aus zwei an den Rändern miteinander verschweißten biegsamen Kunststoffolien bestehender, zusammenlegbarer Beutel (1) vorgesehen ist, durch den sich unterhalb einer Eintrittsöffnung (7) für das Medium der Wärmetauscher in Form eines sta-ren rohrförmigen Körpers (13) mit gegen den Beutel abgedichteten Endbereichen senkrecht zu den Beutelseitenrändern (2) erstreckt.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (12) des Wärmetauschers (13) mit im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Körpers verlaufenden Rippen bzw. Riffelungen (18) versehen ist.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen bzw. Riffelungen (18) wendelförmig ausgebildet sind, daß an den Enden des Wärmetauschers (13) gegossene oder formgepreßte Endverschlüsse (19) vorgesehen sind und daß die Rippen bzw. Riffelungen an den Enden des Wärmetauschers geglättet sind.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (13) mit seinen beiden Enden aus dem Beutel (1) herausragt·

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Beutel (1) im Bereich des Wärmetauschers (13) von zwei Mantelhälften (15) umgeben ist, die im Abstand von der Oberfläche (12) des Wärmetauschers gehalten sind.

6. Geräte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantclhälften (15) mit Stirnwänden versehen sind, die wenigstens mit den Rändern der äußeren Stirnflächen der Endverschlüsse (19) dichtend in Anlage sind.

7. Gerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Mantelhälften (15) und der Oberfläche (12) des Wärmetauschers (13) in Strömungsrichtung des Mediums zunimmt.