DE2719171A1

DE2719171A1 - Waermeaustausch-verfahren und -vorrichtung zum regulieren der temperatur von blut

Info

Publication number: DE2719171A1
Application number: DE19772719171
Authority: DE
Inventors: John Edward Lewin
Original assignee: Shiley Laboratories Inc
Current assignee: Livanova Holding USA Inc
Priority date: 1976-05-10
Filing date: 1977-04-29
Publication date: 1977-12-01
Also published as: NL7705077A; GB1536625A; IT1078193B; FR2391737B1; ES458571A1; FR2391737A1; AU507042B2; NL181630B; NL181630C; CA1086714A; JPS5843105B2; DE2719171C2; US4065264A; AU2506277A; JPS52137192A

Description

PATENTS NWALTE

HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN

DlPL.-PHYS. DIPL.-INC.

SHILEY LABORATORIES, INC. kn-s-l6

L/Bi. 25. April 1977

Wärmeaustausch-Verfahren und -Vorrichtung zum Regulieren der Temperatur von Blut

Die Erfindung bezieht sich auf den Wärmeaustausch zum Regulieren der Temperatur von Blut in einem Kreislauf außerhalb eines menschlichen oder tierischen Körpers. Die Führung eines Blutkreislaufs außerhalb des Körpers ist und war seit mehreren Jahren ein Routineverfahren im Operationssaal. Ein wichtiger Bauteil zur Herstellung eines Blutkreislaufs außerhalb eines Körpers ist ein Wärmetauscher, der dazu verwendet wird, die Temperatur des Blutes vor und während einem chirurgischen Eingriff herabzusetzen und anschließend das Blut wieder auf die normale Körpertemperatur anzuwärmen. Das abgekühlte Blut verursacht eine Hypothermie (hypothermia), die den Sauerstoffverbrauch des Patienten wesentlich herabsetzt. Die veröffentlichte Literatur gibt an, daß der Sauerstoffbedarf des Patienten bei einer Temperatur von 30° C auf etwa die Hälfte, bei 25° C auf etwa ein Drittel und bei 20° C auf etwa ein Fünftel herabgesetzt wird. Leichte (33 bis 35° C), mittlere (26 bis 32° C) und tiefe (20° C und darunter) Hypothermien werden in der klinischen Praxis häufig angewendet. Die Hypothermie dient dazu, die lebensnotwendigen Organe, einschließlich Nieren, Herz, Gehirn und Leber, während Operationen zu schützen, die es notwendig machen, die Perfusion zu unterbrechen oder herabzusetzen.

D-707 SCHWÄBISCH GMUND GEMEINSAME KONTEN: D-8 MÖNCHEN 7O TVlchin: (07171) $6 90 Dcutsjic B^nQU^r^t^ 1$/ψ ($97 h$£ ^^{00 70}° ¹⁰⁾ Telefon: (0 89) 77 »9 56 SCHROETER Trlqjrimme_: Schrocpjt SJwibisch Gmünd 02/00 535 (BLZ 61 3 700 86) K. LEHMANN Telegramme: SchroepM

iugaue 4» Ttlex: 7248 368 pigd d Posisdwckkonto München 167941-804 Lipowskyjtraße 10 Telex: 5 212 248 pawe d

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Für den Blutkreislauf außerhalb des Körpers wurde eine Anzahl verschiedener Konstruktionen für Wärmetauscher verwendet, einschließlich hohler Metallspulen, Zylinder und Platten, durch die ein WärmeUbertragungsfluid (typischerweise Wasser) zirkuliert. Ein Überblick über die verschiedenen Arten der Wärmetauscher, die für die Blutzirkulation außerhalb des Körpers verwendet wurden, ist in dem Buch "Heart-Lung Bypass" von Pierre M. Galletti, M.D. et al, Seiten I65 bis 170, enthalten.

Trotz der Vielzahl der verschiedenen Typen von Wärmetauschern, die in der Vergangenheit verwendet wurden, bleibt ein Bedarf für einen sicheren und hochwirksamen Wärmetauscher, der leicht anzuwenden ist und der dennoch billig genug ist, um als Gegenstand hergestellt werden zu können, der nach Gebrauch weggeworfen wird. Es ist also wichtig, daß das Wärmeubertragungsfluid nicht mit dem Blut in Berührung kommen kann; der Wärmetauscher darf also keine Leckstellen aufweisen. Das für den Wärmetausch verwendete Fluid ist normalerweise zirkulierendes Wasser, das aus normalen Wasserleitungen entnommen wird, die in dem Operationssaal angeordnet sind. Einige der z.Zt. für klinische Umgehungs-(bypass)-Operationen verwendeten Wärmetauscher haben eine obere Druckgrenze, die manchmal niedriger ist, als der in dem Operationssaal zur Verfügung stehende Wasserdruck. Die Bedienungsperson, die den Wärmetauscher anschließt, muß daher sehr sorgfältig arbeiten, um niemals den vollen Wasserdruck auf den Wärmetauscher wirken zu lassen. Wenn diese Vorsichtsmaßnahme nicht beachtet wird oder wenn ein unerwarteter Druckanstieg des Wassers erfolgt, könnte innerhalb des Wärmetauschers ein Bruch auftreten, der zu einer Vergiftung des durch den Wärmetauscher fließenden Bluts führen würde.

Es ist auch wichtig, daß der Wärmetauscher einen hohen Wirkungsgrad hat, um die Zeit auf ein Minimum zu reduzieren, die benötigt

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wird, um die Temperatur des Blutes herabzusetzen und eine Hypothermie zu erzeugen und anschließend die Bluttemperatur wieder auf den normalen Wert anzuheben. Eine gewisse physiologische Zersetzung des Bluts tritt ein, wenn der Patient nur wenige Stunden an eines der gegenwärtig verwendeten Geräte zur Behandlung des Bluts mit Sauerstoffblasen angeschlossen ist. Daher kommt die beim Abkühlen und Aufwärmen des Blutes eingesparte Zeit direkt dem Patienten zugute und gibt auch dem Chirurgen zusätzliche Zeit, die erforderlichen chirurgischen Prozeduren durchzuführen.

Die Erfindung betrifft somit einen Wärmetauscher für einen Blutkreislauf außerhalb eines Körpers, wobei der Wärmetauscher durch ein Metallrohr gebildet ist, das eine oder mehrere einstückig mit dem Rohr ausgebildete, im wesentlichen kontinuierlich verlaufende hohle, schnecken- oder wendeiförmige Rippen längs des Metallrohres aufweist, die einen im wesentlichen kontinuierlichen, wendeiförmigen Strömungsweg bzw. eine durch diese Rippen ausgebildete Strömungsrinne bilden. Das Metallrohr seinerseits hat vereinfacht ausgedrückt Wendelform oder Schneckenform und ist zwischen einem äußeren zylindrischen Mantel und einer inneren zylindrischen Säule angeordnet, die sich innerhalb des schneckenförmig oder wendelförmig gestalteten Rohres erstreckt. Sowohl die Säule als auch der Mantel sind derart bemessen, daß Umfangsteile der Rippe oder der Rippen in Berührung mit der äußeren Wand der Säule und der inneren Wand des zylindrischen Mantels stehen oder diesen Teilen dicht benachbart sind. Das Verfahren zum Regulieren der Bluttemperatur, das unter Verwendung dieser Art von Wärmetauscher durchgeführt wird, besteht darin, daß man ein Wärmeübertragungsfluid durch das Rohr und die hohle Rippe oder hohlen Rippen strömen läßt und daß man das Blut in Gegenstromrichtung über die äußere Oberfläche des wendelförmig gerippten Rohres strömen läßt. Die Kombination der Rippe oder

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Rippen und der benachbarten Oberflächen der Säule und des Mantels begrenzen die Blutströmung im wesentlichen auf Strömungswege mit begrenztem Querschnitt und großer Länge, wobei diese Strömungswege durch die schneckenförmige(n) oder wendeiförmige(n) Rinne(n) gebildet sind.

Der erfindungsgemäße Wärmetauscher bietet mehrere bedeutende Vorteile. So ist sein Wirkungsgrad sehr hoch, und zwar wegen der langen Verweilzeit des Bluts, der hohen Leitfähigkeit des Wärmetauscherrohres, des Gegenstromprinzips und wegen der hohen Fließgeschwindigkeit des Wärmeübertragungsfluids durch das gerippte Rohr.

Gemäß der Erfindung ausgebildete Wärmetauscher haben die notwendige Zuverlässigkeit für eine routinemäßige Verwendung bei Herzoperationen und anderen Eingriffen, bei denen ein Blutkreislauf außerhalb des Körpers aufrechterhalten wird. Das Metallrohr für das Wärmeübertragungsfluid ist ein einstückiges Gebilde, das sowohl vor als auch nach dem Einbau in den äußeren Mantel oder die Blutkammer vollständig und genau geprüft werden kann, z.B. im Hinblick auf Lecks, die unter wesentlich höheren Fluiddrücken auftreten könnten, als sie jemals in einem Operationssaal zu erwarten sind. Die einstückige Ausbildung des Wärmetauscherrohres bietet noch einen weiteren wichtigen Vorteil, indem nur die Enden des Rohres durch die Wand der das Blut enthaltenden Kammer hindurchgeführt werden, so daß die Anzahl der öffnungen in dieser Kammer, die hermetisch abgedichtet werden müssen, auf ein Minimum herabgesetzt ist. Darüber hinaus müssen innerhalb der Blutkammer keine Anschlüsse an dem Wärmetauscherrohr ausgebildet werden, da der Einlaß und der Auslaß für das Wärmeübertragungsfluid durch die Enden des Rohres gebildet sind, die sich außerhalb der Kammer erstrecken. Jede Leckstelle an der Verbindung des

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Wärmetauscherrohres mit der Leitung für das Wärmeübertragungsfluid läßt nur Wasser oder das jeweils verwendete Wärmeübertragungsfluid außerhalb der Blutkammer austreten.

Das wendelförmig oder schneckenförmig gerippte Wärmetauscherrohr kann innerhalb der Blutkammer getrennt von einem Gerät zur Behandlung des Blutes mit Sauerstoff angeordnet sein oder es kann mit einem solchen Gerät zur Sauerstoffbehandlung des Blutes verbunden oder in ein solches Gerät eingebaut sein, z.B. an derjenigen Seite einer Blut-Sauerstoff-Mischkammer, die venöses Blut enthält, oder an der Auslaßseite eines solchen Gerätes innerhalb der Entschäumungskammer. Bei den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen, bei denen der Wärmetauscher innerhalb der Mischkammer eines Gerätes zur Behandlung von Blut mit Sauerstoffblasen angeordnet ist, trägt die Strömung von Blut und Blutschaum durch die verhältnismäßig langen Strömungswege mit geringem Querschnitt zu dem Vorgang der Gasübertragung an das oder von dem Blut bei.

Der erfindungsgemäße Wärmetauscher kann in Bezug auf Material- und Herstellungskosten genügend wirtschaftlich hergestellt werden, so daß er nach dem Gebrauch weggeworfen werden kann, wodurch die mit der Sterilisation verbundenen Probleme und Kosten vermieden werden. Außerdem können die erfindungsgemäß ausgebildeten Wärmetauscher biologisch inaktiv und mit menschlichem Blut verträglich ausgebildet werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 ist eine lotrechte Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Gerätes zur Sauerstoffbehandlung von Blut mit einem eingebauten Wärmetauscher;

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Fig. 2 ist ein Teilschnitt nach der Linie 2-2 von Fig. Ij

Fig. 3 ist eine lotrechte Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer anderen bevorzugten Ausführungsform eines Gerätes zur Sauerstoffbehandlung von Blut mit einem eingebauten Wärmetauscher j

Fig. 4 ist ein Teilschnitt nach der Linie Ί-4 von Fig. 3;

Fig. 5 ist eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Wärmetauschers zur Verwendung als getrennter Bestandteil in einem Blutkreislauf außerhalb des Körpers j

Fig. 6 ist ein Teilschnitt nach der Linie 6-6 von Fig. 5;

Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht des Auslasses, der eine Leitung für das Wärmeaustauschfluid, ein starres Verbindungsstück und Stäbe enthält, die zum Positionieren der zentral im Inneren des Wärmetauschers gemäß Fig. 5 angeordneten Säule dienenj

Fig. 8 ist eine lotrechte Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines anderen Ausführungsbeispieles eines Gerätes zur Behandlung von Blut mit Sauerstoff mit einem eingebauten Wärmetauscher j

Fig. 9a ist eine Schnittansicht nach der Linie 9a-9a in Fig. 8, die die Enden des Wärmetauscherrohres in paralleler Anordnung zeigt; und

Fig. 9b ist eine Schnittansicht nach der Linie 9a-9a in Fig. 8, die die Enden des Wärmetauscherrohres in nicht-paralleler Anordnung zeigt.

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Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2

In den Fig. 1 und 2 ist ein Gerät 10 zur Behandlung von Blut mit Sauerstoff dargestellt, das einen Wärmetauscher aufweist. Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel,wie bei den anderen Ausführungsbeispielen nach den Fig. 3, 4, 7, 8, 9a und 9b, ist das Gerät 10 zur Sauerstoffbehandlung entsprechend der Erfindung ausgebildet, die in der älteren Patentanmeldung P 27 04 554.1 vom 3. Februar 1977 (kn-s-15) der gleichen Anmelderin beschrieben ist. Die Kammer 11 des Geräts zur Behandlung des Bluts mit Sauerstoffblasen ist durch einen zylindrischen Mantel 12 gebildet, der an seinem unteren Ende durch eine mit mehreren öffnungen versehene Endkappe 13 abgeschlossen ist. In der äußeren Wand der Endkappe 13 sind eine oder mehrere Bluteinlaßöffnungen ausgebildet, von denen eine Einlaßöffnung 14 dargestellt ist, die über eine flexible Leitung 15 für venöses Blut mit einem Blutkreislauf außerhalb eines Körpers verbunden ist. In der Mitte der Kappe 13 befindet sich eine Einlaßöffnung 20 für Sauerstoff, die sich durch die Wand der Kappe 13 hindurch erstreckt und die einen sich nach außen erstreckenden, mit Rippen versehenen Anschluß 21 zum Anschließen an eine flexible Sauerstoff leitung 22 aufweist. Der durch die Einlaßöffnung 20 eintretende Sauerstoff wird durch eine Sprüheinrichtung 23 veranlaßt, eine Vielzahl von Sauerstoffblasen zu bilden. Diese Blasen strömen durch das venöse Blut, das durch den ringförmigen Trog

24 eintritt, der in der Endkappe 13 ausgebildet ist, und die Blut-Sauerstoff-Mischung fließt nach oben durch ein dreidimensionales, offenzelliges Mischmaterial 25, das oberhalb der Sprüheinrichtung 23 innerhalb der Kammer 11 durch ein Paar ringförmiger Halteringe 26 und 27 abgestützt ist. Das Mischmaterial

25 ist als Zylinder ausgebildet und füllt den Querschnitt innerhalb des zylindrischen Mantels 12 zwischen den ringförmigen Halteringen 26 und 27 vollständig aus.

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Eine Säule 30 ist koaxial innerhalb des aufrechtstehenden, zylindrischen Mantels 12 angeordnet und wird durch eine waagerechte Stange 29 abgestützt, die ein einstückig mit dem ringförmigen Haltering 27 ausgebildeter Quersteg ist.Beide Enden der Säule 30 sind durch Kappen 31 hermetisch abgedichtet.

Die Oberseite der Kammer 11 ist offen. Das durch die Sauerstoffbehandlung arteriell gemachte Blut, das in Form von flüssigem Blut und Blutschaum vorliegt,steigt durch die öffnung am oberen Ende der Kammer 11 nach oben und gelangt in einen Kanal 33, der durch eine im wesentlichen halbzylindrische Abdeckung 35 gebildet ist, die an einer flachen Abdeckplatte 36 befestigt ist. Wie in der erwähnten älteren Patentanmeldung beschrieben, führt der Kanal 33 zu einer Entschäumungskammer 37, in der das Blut entschäumt und das dann geschlossen vorliegende, arterielle Blut gesammelt und in den Blutkreislauf außerhalb des Körpers zurückgeführt wird.

Der Wärmetauscher enthält ein Paar schneckenförmig oder wendelförmig gerippter, von einem Warmeaustauschfluid durchströmter Wärmetauscherrohre 39 und 4l. Wie dargestellt, haben die hohlen Rippen 43 auf diesen Rohren die Gestalt einer dreifachen Schneckenwendel und bilden so eine Reihe kontinuierlicher, wendeiförmiger oder schneckenförmiger Rinnen oder Strömungswege 45· Diese wendelförmig gerippten Rohre 39 und 41 können vorteilhafterweise aus einem dünnwandigen Metallrohr hergestellt werden. Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung solcher wendelförmig gerippter Rohre sind beispielsweise in den US-PSen RE24,783 und 3,015,355 beschrieben.

Ein auf diese Weise hergestelltes Aluminiumrohr, das nachträglich außen mit einem dünnen Überzug von Polyurethan versehen ist, bildet ein verhältnismäßig billiges, zuverlässiges und hochwirk-

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sames Wärmetauscherelement. Die Beschichtung mit einem Polyurethanfilm schafft eine Verträglichkeit mit menschlichem Blut, wobei diese Beschichtung vorteilhafterweise elektrolytisch als Pulver aufgebracht und anschließend erhitzt wird, um eine sehr harte, dauerhafte Beschichtung an der äußeren Oberfläche des Aluminiumrohres zu bilden. Auch rostfreier Stahl kann verwendet werden, was den Vorteil hat, daß für die Verträglichkeit mit Blut keine Beschichtung nötig ist, wobei sich aber auch gewisse Nachteile ergeben. So ist dieses Metall ein wesentlich schlechterer Wärmeleiter und ist erheblich teuerer als Aluminium.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, sind die wendelförmig gerippten Rohre 39 und Hl ihrerseits in wendeiförmiger Anordnung zwischen der zentralen Säule 30 und der inneren Wand des Mantels 12 angeordnet, so daß Umfangsteile der Rippen dicht benachbart und vorzugsweise in Berührung mit der äußeren Oberfläche der Säule 30 und der inneren Wand 51 der Kammer 11 sind. Ein Ende jedes der Rohre 39 und 4l geht durch hermetisch abgedichtete öffnungen 53 und 55» die am unteren Ende der Kammer 11 ausgebildet sind, und die gegenüberliegenden Enden der Rohre 39 und 41 erstrecken sich durch hermetisch abgedichtete öffnungen 57 und 59 in der Abdeckung 35· Ein Klebstoff auf Urethanbasis schafft eine wirksame Abdichtung zwischen der äußeren Oberfläche der mit Polyurethan beschichteten Rohre und der Kammer 11 sowie der Abdeckung 35, die aus einem Polykarbonat-Kunststoff hergestellt sein können.

Der Mantel 12 ist vorteilhafterweise aus einem Polykarbonat-Kunststoff stranggepreßt oder gespritzt und weist einen nicht dargestellten Längsschlitz auf, so daß der Mantel während der Herstellung seitlich geöffnet werden kann, um die wendelförmig gerippten Rohre 39 und 41 aufzunehmen. Nachdem diese Rohre und

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die innere Säule 30 eingebaut sind, werden die Schlitzkanten des Mantels 12 mit einem Klebstoff auf der Basis von Äthylen-Dichlorid miteinander verbunden.

Biegsame Leitungen 61 und 63 werden an das obere Ende der Rohre 39 und ¹Il angeklemmt, um ein Wärmeübertragungsfluid, vorzugsweise Druckwasser, mit der gewünschten Temperatur zuzuführen. Die unteren Enden der gerippten Rohre 39 und ¹Jl werden durch biegsame Leitungen 65 und 67 mit einem Ablauf verbunden. Auf diese Weise ist die Strömung des Wärmetauschmediums entgegengesetzt der Strömung des Bluts in der Kammer 11, so daß ein Gegenstrom-Wärmetauscher vorliegt.

Da das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 viele Merkmale und Vorteile mit den anderen, unten beschriebenen Ausführungsbeispielen gemeinsam hat, werden diese Merkmale und Vorteile im einzelnen später beschrieben. Ein wesentliches, unterscheidendes Merkmal des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 1 und 2 ist die Verwendung von zwei Wärmetauscherrohren 39 und ¹Il. Der Wärmeübertragungs-Wirkungsgrads eines Wärmetauschers hängt von der Fließgeschwindigkeit und der Durchflußmenge des Wärmeübertragungsfluids ab. Obwohl der Wärmetauscher mit einem Rohr, der bei den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen verwendet wird, bei allen bisher untersuchten Umgebungsbedingungen in Operationssälen einen sehr zufriedenstellenden Wirkungsgrad hat, wäre das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 mit einem Doppelrohr dann vorzuziehen und würde besonders wirksam sein, wenn nur sehr geringe Fließgeschwindigkeiten oder Durchflußmengen des Wärmeübertragungsf luids für den Blutkreislauf außerhalb des Körpers zur Verfügung stehen.

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Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und

Die Fig. 3 und H zeigen das derzeit bevorzugte Ausführungsbeispiel eines Geräts zur Sauerstoffbehandlung von Blut mit einem darin angeordneten Wärmetauscher. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Kammer 70 für das Sauerstoffbehandlungsgerät durch ein Paar zueinander passender Kunststoffschalen 71 und 73 gebildet, die jeweils einen flachen Randflansch 75 und 77 aufweisen. Diese Flansche können miteinander verbunden werden, um einen vollständigen zylindrischen Mantel 80 zu bilden. Die Halbschalen 71 und 73 werden vorteilhafterweise durch Vakuumformgebung oder Spritzgießen aus Polykarbonat-Kunststoff hergestellt.

Der zylindrische Mantel 80 weist eine obere seitliche öffnung 8l und eine untere seitliche öffnung 83 auf, die jeweils einen einstückig damit ausgebildeten, sich nach außen erstreckenden zylindrischen Stutzen 85 haben, durch den sich die zugehörigen Enden eines einfachen, schneckenförmig oder wendelförmig gerippten Wärmetauscherrohres 87 erstrecken. Die Innenwand dieser sich nach außen erstreckenden zylindrischen Stutzen 85 und die dieser benachbarte äußere Oberfläche des Wärmetauscherrohres 87 sind miteinander zur Bildung einer hermetischen Abdichtung verbunden. Äthylen-Dichlorid stellt ein ausgezeichnetes Mittel zur Verbindung der Halbschalen aus Polykarbonat-Kunststoff dar.

Ein besonderer Vorteil der in Fig. 3 und H gezeigten Konstruktion besteht darin, daß das Wärmetauscherrohr 87 leicht innerhalb der Kammer 70 eingebaut werden kann. Wenn das gerippte Rohr 87 in Wendelform oder Schneckenform gebracht wird, hat es die Tendenz, sich zu öffnen oder nach außen zu erweitern, wodurch sich eine gewisse Gleitberührung oder Reibungsberührung mit den Innenwänden der Kammer 70 und den Außenwänden der Säule 90 ergibt, wenn das Rohr 87 in einen einstückigen zylindrischen Mantel ein-

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gebaut wird, wie er in den Fig. 1 und 2 als Mantel 12 dargestellt ist. Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und H wird die innere Säule 90 innerhalb des wendeiförmigen gerippten Rohres 87 eingesetzt, und diese beiden Teile werden in die Halbschale 73 eingesetzt, so daß die beiden Enden des Wärmetauscherrohres 87 sich durch die öffnungen 8l und 83 erstrecken. Die dazu passende, andere Halbschale 71 wird über das Wärmetauscherrohr 87 gelegt, und die zusammenpassenden Flansche 75 und 77 werden miteinander verbunden, um eine vollständig abgedichtete, zylindrische Manteleinheit 80 zu bilden. Wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel berühren die Umfangsteile der Rippen 9I des Rohres 87 vorteilhafterweise sowohl die Innenwand der Kammer 70 als auch die Außenwand der Säule 90.

Eine Kunststoffstange 93 oder eine andere geeignete Einrichtung ist an gegenüberliegenden Teilen einer oder beider der Halbschalen 71 und 73 befestigt, um die innere Säule 90 in einer vorbestimmten Stellung abzustützen.

Die zueinander passenden Halbschalen 71 und 73 sind an ihrem unteren Ende und an ihrem oberen Ende eingezogen und bilden öffnungen 95 und 97 mit zylindrischen Flanschen 99 und 101. Der Flansch 101 paßt dicht zu dem Außendurchmesser eines zylindrischen Teils 103 am unteren Ende und eines zylindrischen Teiles 105 am oberen Ende der Vorrichtung. Wie dargestellt, kann an jedem der Flansche 99 und 101 eine kleine ringförmige Nut 107 ausgebildet sein, die eine zusätzliche Menge Abdichtungsmaterial aufnimmt, um eine hermetische Abdichtung zwischen der Blutkammer 80 und den zylinderförmigen Teilen 103 und 105 zu bewirken.

Ein dreidimensionales, offenzelliges Mischmaterial 109 ist innerhalb des zylinderförmigen Teils 103 durch ein Paar Ringe

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und 113 abgestützt, die an der Innenwand des zylinderförmigen Teils 103 befestigt sind. Dieses Mischmaterial füllt den inneren Querschnitt der Kammer 115 über die Länge des Mischmaterials vollständig aus.

Eine Endkappe 117 ist am Boden des zylinderförmigen Teils 103 befestigt und schließt diesen ab. Diese Kappe weist eine oder mehrere Bluteinlaßöffnungen auf, von denen die dargestellte öffnung 119 mit einem Blutkreislauf außerhalb eines Körpers über eine biegsame Leitung 121 für venöses Blut verbunden ist. In der Mitte der Endkappe 117 erstreckt sich durch deren Wand eine Sauerstoff-Einlaßöffnung 123, die mit einer nachgiebigen Sauerstoffleitung 125 verbunden ist. Der durch die Einlaßöffnung 123 eintretende Sauerstoff wird durch eine Sprüheinrichtung veranlaßt, eine Vielzahl von Sauerstoffblasen zu bilden. Diese Blasen strömen durch das venöse Blut, das durch den ringförmigen Trog 129 eintritt, der in der Endkappe 117 ausgebildet ist.

Der obere zylinderförmige Teil 105 ist innerhalb einer öffnung 131 befestigt, die in einer flachen Abdeckplatte 133 gebildet ist. Das arteriell gemachte, aufgeschäumte Blut steigt durch die öffnung 131 nach oben und geht durch einen Kanal, der durch die Abdeckung 35 gebildet wird zu einer Entschäumungskammer 37, wie sie in der oben erwähnten älteren Patentanmeldung beschrieben ist.

Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5, 6 und 7

Obwohl die Erfindung vorstehend in Verbindung mit einem Gerät zur Sauerstoffbehandlung von Blut beschrieben wurde, kann der Wärmetauscher gemäß der Erfindung auch als unabhängige Einheit ausgebildet sein, die an anderer Stelle in einem Blutkreislauf außerhalb eines Körpers eingesetzt wird. Gemäß den Fig. 5, 6 und

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7 ist die gleiche Art eines wendelförmig oder schneckenförmig gerippten Wärmetauscherrohres 135 wie bei den vorhergehenden
Ausführungsbeispielen in spiralförmiger Anordnung zwischen einer inneren zylindrischen Säule 137 und einem äußeren Mantel, also innerhalb einer zylindrischen Kammer 139 angeordnet. Vorteilhafterweise sind Umfangsteile der Rippen in Berührung mit der Außenseite der zentral angeordneten Säule 137 und der Innenwand der Kammer 139. Wie oben in Bezug auf die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 1 und 2 beschrieben, ist der die Kammer 139 bildende Zylinder 145 vorteilhafterweise längsgeschlitzt, um das Einsetzen des Wärmetauscherrohres 135 zu erleichtern, worauf die Kanten des Schlitzes miteinander verbunden werden.

Endkappen 141 und 143 sind an gegenüberliegenden Enden des
Zylinders 145 befestigt, wobei jede der Endkappen eine seitliche öffnung mit einem einstückig ausgebildeten, sich nach außen
erstreckenden zylindrischen Stutzen 147 und 149 aufweist, durch die jeweils ein Ende des Wärmetauscherrohres 135 hindurchgeht. Eine geeignete hermetische Abdichtung ist zwischen diesem Teil der außenliegenden Wand 151 des Wärmetauscherrohres 135 und der Innenwand der Stutzen 147 und 149 gebildet, um ein Lecken von Blut zu verhindern. Vorzugsweise wird ein geeigneter Kleber, beispielsweise ein Urethankleber, verwendet, um eine Verbindung zwischen dem Zylinder 145 und den Endkappen 141 und 143 zu
bilden, die aus Polykarbonat-Kunststoff bestehen.

Die Endkappen l4l und 143 haben jeweils eine zentrale öffnung 153 und 155» die konzentrisch zu dem spiralförmig ausgebildeten Wärmetauscherrohr 135 angeordnet sind. In jeder dieser öffnungen ist ein Einlaß- bzw. Auslaßteil 157 angeordnet, das einen
rippenförmigen Verbindungsteil 159 aufweist, der sich von dem Wärmetauscher nach außen erstreckt. Ferner weist der Einlaß-

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bzw. Auslaßteil 157 vier Stützstäbe l6l auf, die sich nach innen in den Wärmetauscher hinein erstrecken, sowie eine durchgeführte Leitung 163, durch die Blut in den Wärmetauscher eintreten und aus diesem austreten kann. Wie Fig. 5 zeigt, stehen die vier Stäbe l6l in Berührung mit der äußeren Endoberfläche 167 der zentral angeordneten Säule 137, um deren Enden in gleichen Abständen von den Endkappen I¹Il und 1*13 zu halten.

Bei der Verwendung dieses Wärmetauschers werden flexible Wasserleitungen 169 und 171 wie dargestellt an die sich nach außen erstreckenden Enden 173 des gerippten Wärmetauscherrohres 135 angeschlossen, und die Leitung 171 wird an eine geeignete Quelle eines unter Druck stehenden Wärmetauschfluids angeschlossen. Blut wird im Gegenstrom in den Wärmetauscher durch eine nachgiebige Leitung 172 eingeführt, die mit dem gerippten Anschlußstück 159 verbunden ist. Das abgekühlte oder angewärmte Blut fließt aus dem Wärmetauscher durch den Auslaßteil 157 in eine nachgiebige Leitung 17¹I, die an dem gerippten Verbindungsteil angeschlossen ist.

Ausführungsbeispiel nach Fig. 8, 9a und 9b

Die Fig. 8, 9a und 9b zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Geräts zum Behandeln von Blut mit Sauerstoff, das einen Wärmetauscher aufweist. Die Kammer 175 des mit Sauerstoffblasen beschickten Behandlungsgeräts ist durch einen zylindrischen Mantel 177 gebildet, dessen unteres Ende durch eine Endkappe 179 abgeschlossen ist, die eine seitliche öffnung I8I aufweist, die einen damit einstückig damit ausgebildeten, sich nach außen erstreckenden zylindrischen Stutzen I83 hat, der an der Außenwand der Endkappe 179 ausgebildet ist. Ferner hat die Endkappe 179 einen eingezogenen Teil I85 an der Unterseite, der einen zylindrischen Flansch I87 aufweist, der eine zentrale

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öffnung 189 umgibt. Dieser zylindrische Flansch I87 der Endkappe 179 ist so bemessen, daß er zu dem Außendurchmesser eines Zylinders 191 paßt, mit dem er durch ein geeignetes Material, wie Äthylen-Diclorid, verbunden ist. Ein dreidimensionales, offenzelliges Mischmaterial 193 ist innerhalb des Zylinders durch einen Ring 195 an der Unterseite und einen Ring 197 an der Oberseite abgestützt. Wie dargestellt, füllt das Material 193 den inneren Querschnitt des Zylinders längs der Länge des Mischmaterials vollständig aus.

Das untere Ende des Zylinders 19I ist durch eine mit mehreren öffnungen versehene Endkappe 199 abgeschlossen. In der Außenwand der Endkappe 199 sind eine oder mehrere Bluteinlaßöffnungen ausgebildet, von denen eine öffnung 201 mit einem Blutkreislauf außerhalb eines Körpers durch eine nachgiebige Leitung 202 für venöses Blut verbunden ist. In der Mitte der Endkappe 199 erstreckt sich durch deren Wand eine Sauerstoffeinlaßöffnung 203. Der durch die öffnung 203 über die Sauerstoffleitung 205 eintretende Sauerstoff wird mittels einer Sprüheinrichtung 207 veranlaßt, eine Vielzahl von Sauerstoffblasen zu bilden. Diese Blasen strömen durch das venöse Blut, das durch den ringförmigen Trog 209 eintritt, der durch die Endkappe 199 gebildet ist, und die Blut-Sauerstoff-Mischung fließt nach oben durch das dreidimensionale offenzellige Mischmaterial 193, das oberhalb der Sprüheinrichtung 207 innerhalb des Zylinders 191 abgestützt ist.

Eine aufrechtstehende Säule 211 ist koaxial innerhalb des aufrechtstehenden zylindrischen Mantels 177 angeordnet und wird durch eine waagerechte Stange 213 gehaltert, die in geeigneten, halbkreisförmigen Schlitzen 215 abgestützt ist, die in der Oberseite des Zylinders 19I ausgebildet sind. Die Säule 211 ist vorzugsweise durch ein hohles zylindrisches Teil 217 gebildet,

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dessen Enden durch Ringscheiben 219 abgedichtet sind, von denen eine am unteren Ende der Säule 211 dargestellt ist.

Das obere Ende des zylindrischen Mantels 177 wird durch eine ähnliche Endkappe l80 abgeschlossen, die eine seitliche Öffnung 182 mit einem damit verbundenen, sich nach außen erstreckenden zylindrischen Stutzen 184 und einen eingezogenen, mit Flansch versehenen Teil I86 aufweist, der eine zentrale Öffnung umgibt. Die Innenwand des Flansches I86 umgreift die äußere Wand eines Zylinders 221, der seinerseits an einer flachen Abdeckplatte befestigt ist. Wie bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1, 2, 3 und 4, ist eine im allgemeinen halbzylindrische Abdeckung 135 an der oberen Oberfläche der Abdeckplatte Zi^ befestigt, um das flüssige Blut und den Blutschaum in eine Entschäumerkammer 37 zu führen.

Das schneckenförmig oder wendelförmig gerippte Wärmetauscherrohr 225 weist seinerseits selbst Wendelform oder Schneckenform auf. Es ist in dem Raum zwischen der zentralen Säule 211 und der Innenwand der zylindrischen Kammer 177 derart angeordnet, daß Umfangsteile der Rippen 227 des Rohres 225 vorteilhafterweise die Außenwand der Säule 211 und die Innenwand des Mantels 177 berühren oder diesen Teilen sehr dicht benachbart sind.

Die Anordnung gemäß Fig. 8 wird in bequemer Weise dadurch zusammengebaut, daß das wendelförmig gerippte Rohr 225 mit der in seinem Inneren angeordneten Säule 211 in den zylindrischen Mantel 177 eingesetzt wird. Wie oben in Bezug auf die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 1, 2, 5, 6 und 7 beschrieben, ist der Mantel 177 vorzugsweise längsgeschlitzt, um das Einsetzen des Wärmetauscherrohres 225 zu erleichtern, worauf die Kanten des Schlitzes miteinander verbunden werden. Wie in Fig. 8 dargestellt, erstrecken sich die Enden des Wärmetauscherrohres 225 dann ober-

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halb und unterhalb des Mantels 177· Diese Enden werden dann in die entsprechenden öffnungen l8l und 182 eingesetzt, die in den oberen und unteren Endkappen 179 und 180 ausgebildet sind.

Ein besonderer Vorteil dieser Konstruktion ist in den Fig. 9a und 9b dargestellt. Es hat sich gezeigt, daß nach dem Einsetzen des wendelförmig gestalteten Rohres 225 in den Mantel 177 das Rohr 225, selbst wenn es genau entsprechend den Anweisungen hergestellt worden ist, nicht immer eine identische Schneckenform aufweist. Insbesondere besteht, wie oben bereits festgestellt wurde, eine Tendenz, daß sich das spiralförmig gebogene Rohr aufrollt, so daß es schwer sein kann, die Rohrenden längs paralleler Achsen anzuordnen, wie es in Fig. 9a dargestellt ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel können die oberen und unteren Endkappen 179 und l8O derart orientiert werden, daß die Achsen der Stutzen I83 und 18¹J nicht parallel zueinander liegen, wie in Fig. 9b gezeigt, so daß jede Orientierung der Enden des jeweiligen Wärmetauscherrohres 225 aufgenommen werden kann, nachdem das Wärmetauscherrohr 225 in die Kammer 177 eingesetzt ist.

Die Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Wärmetauscher bietet bedeutende Vorteile für die Verwendung in Blutkreisläufen außerhalb des Körpers.

Ein solcher Vorteil besteht in einer hochwirksamen übertragung von Wärme von dem Blut auf das Wärmetauschmedium. Dies ist von wesentlicher Bedeutung, denn je schneller das Blut des Patienten abgekühlt und wieder erwärmt werden kann, desto kürzer ist die Zeit, während der der Patient an den Umgehungs-Blutkreislauf außerhalb des Körpers angeschlossen werden muß.

Die Wirksamkeit eines Wärmetauschers wird normalerweise als Wirkungsgrad P/P nach folgender Gleichung ausgedrückt:

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p/F - Temperatur Blut aus - Temperatur Blut ein Temperatur H₃O ein - Temperatur HpO aus

Wärmetauscher, die in einem Sauerstoff-Blutbehandlungsgerät eingebaut sind, wie bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 3, ^y 8, 9a und 9b haben Wirkungsgrade von 0,7 oder höher für einen Blutdurchfluß von 2 Liter/Minute und 0,^7 oder höher für einen Blutdurchfluß von 6 Liter/Minute. Eine Reihe von Faktoren trägt zu der ausgezeichneten Wärmeübertragungswirkung bei. Hierzu gehören die folgenden:

1. Die Kombination der Strömungswege bzw. Rinnen des Wärmetauscherrohres und der benachbarten inneren und äußeren Wandoberflächen der Blutkammer schafft eine Vielzahl von kontinuierlichen Strömungswegen mit beschränktem Querschnitt, die einen im wesentlichen gleichförmigen Strömungswiderstand für das Blut und den Blutschaum bilden. Infolgedessen haben das Blut und der Blutschaum eine lange Verweilzeit in dem Wärmetauscher. Darüber hinaus werden durch diese Ausbildungen Staubereiche vermieden, die sonst den Wärmeübergang behindern würden und die auch aus physiologischen Gesichtspunkten unerwünscht sind. In den bisher mit den Ausführungsformen nach den Fig. 3, 4, 8 und 9 durchgeführten Versuchen wurde beobachtet, daß das Blut und der Blutschaum sich in ständiger Zirkulation durch diese Strömungswege mit engem Querschnitt befanden. Staubereiche waren nicht zu erkennen. Darüber hinaus folgte ein, wesentlicher Teil des Blutes und des Blutschaums den wendelförmig gewundenen Wegen um die Wärmetauscherrohre herum, die durch das dreifache Wendelmuster der Strömungsrinnen gebildet sind, wobei es sich um Strömungswege handelt, die wesentlich länger sind als die Länge der Blutkammer oder die Länge des Wärmetauscherrohres. Auf

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diese Weise erreicht man eine intensive Berührung des Blutes mit dem Wärmetauscherrohr und eine lange Verweilzeit.

2. Die ausgedehnten wendeiförmigen hohlen Rippen des Wärmetauscherrohres bieten eine große Oberfläche für die Übertragung der Wärme zwischen dem Wärmeübertragungsfluid und dem Blut bzw. dem Blutschaum. Die bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen verwendeten Rohre haben beispielsweise eine äußere Oberfläche

ρ
in der Größenordnung von 2000 cm .

3. Obwohl das Wärmeaustauschmedium durch das Wärmetauscherrohr in jeder Richtung fließen kann, wird der Wärmeübergang bei Verwendung als Gegenstrom-Wärmetauscher verbessert, wobei also das Blut und das Wärmetauschmedium in im allgemeinen entgegengesetzten Richtungen fließen.

4. Die Wandstärke des wendelförmig gerippten Rohres kann verhältnismäßig dünn sein, beispielsweise 0,4 mm, so daß die Wärmeübertragungseigenschaften weiter verbessert werden. Die beschichteten Aluminiumrohre haben eine hohe Wärmeleitfähigkeit, obwohl die Polyurethan-Beschichtung die Wärmeleitfähigkeit des Aluminiumrohres um etwa 15 % vermindert.

5. Das wendelförmig gerippte Wärmetauscherrohr hat einen genügend großen inneren Durchmesser, beispielsweise 12,7 nun, um eine hohe Durchflußgeschwindigkeit des Wärmeübertragungsmediums von z.B. 21 1 Wasser/Minute zu ermöglichen.

Es wurde gefunden, daß neben der Schaffung eines hochwirksamen Wärmetauschers das wendelförmig gerippte Wärmetauscherrohr zusätzlich in Verbindung mit den inneren und äußeren Wandflächen der Blutkammer zum Anreichern des Blutes mit Sauerstoff beiträgt. Auf diese Weise werden das Blut und der Blutschaum, die an der

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Oberseite des dreidimensionalen Mischmaterials bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1, 2, 3, 4, 8, 9a und 9b entweichen, zusätzlich einer übertragung von Sauerstoff auf das Blut und einer Entfernung von Kohlendioxyd aus dem Blut unterworfen, und zwar wegen der langen Wege mit engem Querschnitt, durch die das Blut und der Blutschaum durch den Wärmetauscher hindurchgehen. Die bisher durchgeführten Versuche zeigen z.B., daß bei der Sauerstoffbehandlung des Blutes mit dem Gerät nach den Fig. 3, 4, 8 und 9 ein Zylinder von Mischmaterial mit einer Dicke von 25 mm und einem Durchmesser von 75 nun in Verbindung mit dem Wärmetauscher etwa den gleichen Gasaustausch beim Blut bewirkt wie ein Zylinder von 50 mm Dicke und 75 mm Durchmesser ohne den in das Gerät eingebauten Wärmetauscher.

Obwohl bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der Wärmetauscher innerhalb der Sauerstoff-Behandlungskammer für das Blut eingebaut ist, sind die wesentlichen Merkmale des Wärmetauscherrohres, die zu dessen hoher Wärmeübertragungswirkung beitragen, auch an anderen Stellen innerhalb des Sauerstoff-Behandlungsgeräts vorteilhaft. So könnte beispielsweise das wendelförmig gerippte Wärmetauscherrohr auch innerhalb der Entschäumungskammer angeordnet sein, so daß das durch die Entschäumerkammer fließende Blut oder das innerhalb dieser Kammer fließende Blut veranlaßt würde, durch die Rinnen des Wärmetauscherrohres zu zirkulieren.

Der Einbau des Wärmetauscherrohres bietet auch einen wesentlichen Vorteil insofern, als er eine wirksame Abdichtung ermöglicht, die jegliche Verunreinigung des Blutes durch das Wärmetauschmedium verhindert. Daher ist erfindungsgemäß das Wärmetauscherrohr so konstruiert, daß es ein kontinuierliches Bauteil ist, das innerhalb der Blutkammer keine Anschlüsse aufweist. Jede Leckstelle

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an der Verbindung des Wärmetauscherrohres und der flexiblen Leitung für Wasser oder anderes Wärmetauscherfluid bewirkt lediglich ein Austreten dieses Mediums außerhalb der Blutkammer.

Nachdem das Wärmetauscherrohr die rippenförmig gewendelte Gestalt erhalten hat, ist es dick und stabil genug, Drücke des Wärmeübertragungsmediums auszuhalten, die wesentlich höher sind als die normalerweise in der Klinik auftretenden Drücke. Dies ist wichtig, weil normalerweise das Wärmetauscherrohr direkt an einen Wasserhahn im Operationssaal angeschlossen wird, der, wenn er voll aufgedreht wird, Wasser mit einem Druck bis zu 4,25 kp/cm liefern kann. Ein versehentliches Schließen des Ablaufs könnte dann einen Druckanstieg innerhalb des Wärmetauschers bis auf diesen Wert zur Folge haben. Solche hohen Drücke können die bisher gebräuchlichen Wärmetauscher zu Bruch bringen, die gegenwärtig für Blutkreisläufe außerhalb des Körpers weitgehend verwendet werden. Die gerippten Rohre des erfindungsgemäßen Wärmetauschers sind bei wesentlich höheren Drücken von etwa 8 kp/cm geprüft worden, ohne daß. sich Anzeichen von Beschädigungen oder Brüchen ergaben.

Zusätzlich zu den ausgezeichneten Wärmeübertragungseigenschaften kann der erfindungsgemäße Wärmetauscher einfach und wirtschaftlich hergestellt werden. So ist das wendelförmig gerippte Rohr ein einziges Bauteil, das vor oder nach dem Einbau in die Blutkammer vollständig auf Undichtigkeiten geprüft werden kann. Es wurde auch gefunden, daß sehr kleine, beispielsweise stecknadelkopfgroße Löcher in dem aus Aluminium bestehenden Wärmetauscherrohr durch die Polyurethan-Beschichtung abgedichtet werden. Vorteilhafterweise bedeckt die Beschichtung das ganze Rohr einschließlich derjenigen Teile, die sich durch die abgedichteten öffnungen der Blutkammer hindurch erstrecken, so daß ein zusätzlicher Schutz gegen Undichtigkeiten gegeben ist.

Claims

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HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN

DIPL.-PHYS. DIPL.-INC.

771017ί

SHILEY LABORATORIES, INC. kn-s-l6

L/Bi.

25. April 1977

PATENTANSPRÜCHE

Wärmeaustausch-Verfahren zum Regulieren der Temperatur von Blut in einem Kreislauf außerhalb eines Körpers, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- Man läßt das Blut durch eine Vielzahl von Bahnen mit engem Querschnitt und großer Länge über und um die äußere Oberfläche einer Leitung fließen, die eine im wesentlichen kontinuierliche, hohle, schneckenförmige oder wendeiförmige Rippe längs ihrer Längserstreckung aufweist, die einen im wesentlichen kontinuierlichen, schnecken- oder wendeiförmigen Strömungsweg bietet, und

- man läßt ein Wärmeübertragungsfluid vorbestimmter Temperatur durch das Innere der Leitung und der hohlen Rippe fließen.

Verfahren nach Anspruch 1, wobei man zur Bildung von Blutschaum Sauerstoffblasen durch das Blut strömen läßt, um Sauerstoff im Blut aufzunehmen und Kohlendioxyd aus dem Blut abzugeben, dadurch gekennzeichnet , daß Blutschaum durch die Strömungswege fließt, bevor das Blut entschäumt wird.

Wärmeaustausch-Vorrichtung zum Regulieren der Temperatur von Blut in einem Kreislauf außerhalb eines Körpers, mit einer Kammer, durch die das Blut strömt, und mit einem Wärmetausche

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D-707 SCHWABISCH CMÜND GEMEINSAME KONTEN: D-β MÖNCHEN 70

Telefon: (07171) 56 90 Deutsche Bank München 70/37 369 (BLZ 700 70010) Telefon: i0 89) 7719 56

H. SCHROETER Telegramme: Schroepat Schwäbisch Gmiind 02/00 S3S (BLZ 613 70016) K.LEHMANN Telegramme: Schrocptt

BodugatK 49 Telex: 7248 868 pagd d Ponschcckkonto München 167941-104 Lipowskystratc 10 Telex: S 212 241 piwc d

ORIGINAL INSPECTED

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in der Kammer, gekennzeichnet durch eine Wärme-Ubertragungseinrichtung (39, 41), die eine im wesentlichen kontinuierliche, schnecken- oder wendeiförmige Rippe (43) längs ihrer Längserstreckung aufweist, wobei die Rippe einen kontinuierlichen, schnecken- oder wendeiförmigen Strömungsweg (45) bildet, der wesentlich länger ist als die Länge der Wärmeübertragungseinrichtung, wobei die Rippe dicht benachbart zu oder in Berührung mit einer Wand (51) der Kammer (11) angeordnet ist, so daß im wesentlichen das gesamte Blut in Berührung mit äußeren Oberflächen der Wärmeübertragungseinrichtung durch eine Vielzahl von Strömungswegen mit engem Querschnitt, aber großer Länge um die Außenseite der Wärmeübertragungseinrichtung herumfließt, wobei diese Strömungswege durch den schnecken- oder wendeiförmiger Strömungsweg in Verbindung mit der Kammerwand gebildet sind, so daß das Blut eine relativ lange Verweilzeit in Berührung mit der Wärmeübertragungseinrichtung hat.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (11) einen im wesentlichen zylindrischen Teil (12) aufweist, und daß innerhalb des zylindrischen Teils eine Säule (30) zentral angeordnet ist, wobei die Wärmeübertragungseinrichtung (39, 4l) in dem Raum zwischen der Außenwand der Säule und der Innenwand des zylindrischen Teils angeordnet ist, so daß Umfangsteile der Rippe (43) in Berührung mit oder dicht zu der Außenwand der Säule und der Innenwand der Kammer angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Wärmeübertragungseinrichtung (39, 41) selbst schnecken- oder wendelförmig ausgebildet ist und die Säule (30) umgibt.

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6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5> dadurch gekennzeichnet , daß die Wärmeübertragungseinrichtung (39, 41) eine Leitung für das Wärmeübertragungsfluid aufweist, wobei die Leitung einen Einlaß (61, 63) und einen Auslaß (65, 67) für das Wärmeübertragungsfluid aufweist und wobei die Rippe (43) hohl ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß eine Einrichtung (20, 21, 22, 23) zum Zuführen von Sauerstoffblasen in die Kammer (11) zur Bildung von Blutschaum vorgesehen ist, so daß Sauerstoff vom Blut aufgenommen und Kohlendioxyd vom Blut abgegeben wird, wobei im wesentlichen das gesamte Blut und der gesamte Blutschaum in Berührung mit äußeren Oberflächen der Wärmeübertragungseinrichtung (39, ill) fließen, bevor das Blut wesentlich entschäumt wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungswege (45) mit engem Querschnitt aber großer Länge derart ausgebildet sind, daß sie zum Einmischen der Sauerstoffblasen in das Blut beitragen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Kammer (11) erste (53, 55) und zweite (57» 59) abgedichtete Öffnungen aufweist, durch die sich die entgegengesetzten Enden der Wärmeübertragungseinrichtung (39, 41) erstrecken, und daß die Anschlußstellen der Wärmeübertragungseinrichtung außerhalb der Kammer

(11) liegen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung des Wärmeübertragungsfluids durch die Wärmeübertragungseinrichtung (Rohr 39, 41) im wesentlichen

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entgegengesetzt zu der Strömung des Bluts gerichtet ist, so daß die Vorrichtung nach dem Gegenstromprinzip arbeitet.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Wärmeübertragungseinrichtung (Rohr 39,i|l)drei im wesentlichen unter gleichen gegenseitigen Abständen angeordnete, im wesentlichen kontinuierliche hohle schneckenförmige oder wendeiförmige Rippen (43) in einer dreifachen Wendel- oder Schneckenanordnung längs ihrer Länge aufweist, wodurch eine Vielzahl kontinuierlicher wendeiförmiger oder schneckenförmiger Strömungswege (45)gebildet ist, die wesentlich länger sind als die Länge des Strömungsweges des Wärmeübertragungsfluids.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Kammer (70) zwei im wesentlichen zylindrische Hälften (71 j 73) aufweist, die längs ihrer Kanten zusammenpassen, wobei diese Hälften die Wärmeübertragungseinrichtung (87) umgeben und längs ihrer Kanten miteinander verbunden sind, um eine hermetische Abdichtung zu bilden.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Kammerhälften (73) erste (81) und zweite öffnungen (83) aufweist, durch die sich entgegengesetzte Enden der Wärmeübertragungseinrichtung (87) hindurch erstrecken.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Blutkammer (11) einen im wesentlichen einstückigen zylindrischen Mantel (12) aufweist, der in seiner Wand eine Einrichtung einschließlich eines Längsschlitzes zum öffnen des Mantels aufweist, um die Wärmeübertragungseinrichtung (39, ill) einführen zu können.

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15· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis I¹I, dadurch gekennzeichnet , daß sie an jedem Ende der Kammer (139) eine Endkappe (I¹U, 143) aufweist, wobei diese Endkappen jeweils eine abgedichtete Öffnung (147, 149) aufweisen, durch die sich ein Ende der Wärmeübertragungseinrichtung (135) erstreckt, und daß die Anschlüsse für die Wärmeübertragungseinrichtung außerhalb der Kammer angeordnet sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 15, dadurch gekennzeichnet , daß die Wärmeübertragungseinrichtung zwei von dem Wärmeübertragungsf luid durchströmte Rohre (39 > ¹Jl) aufweist, von denen jedes schnecken- oder wendeiförmige Gestalt hat, wobei der axiale Abstand zwischen den Wendeln jedes Rohres etwa gleich dem Querschnitt des mit Rippen (43) versehenen Rohres (39, 41) ist, und wobei die Rohre derart zusammengebaut sind, daß die Wendel des einen Rohres zwischen den Wendeln des anderen Rohres liegen.