DE2737920A1 - Vorrichtung zum gasaustausch zwischen einem stroemenden medium und einer aeusseren atmosphaere - Google Patents

Vorrichtung zum gasaustausch zwischen einem stroemenden medium und einer aeusseren atmosphaere

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Description

München, den /ί./■'. *L*S. 1877 "" ^* 1O1/026
Dr. E. Fresenius Chem.-pharm. Industrie KG, Apparatebau KG,
638Ο Bad Homburg v.d.H.
Vorrichtung zum Gasaustausch zwischen einem strömenden Medium und einer äußeren Atmosphäre
Zusammenfassung
Es wird eine Vorrichtung zur Förderung eines Mediums mit gleichzeitigem Gasaustausch zwischen dem Fördermedium und einer äußeren Atmosphäre vorgeschlagen. Die Vorrichtung besteht aus einer Mehrzahl elastischer, gasdurchlässiger Schläuche, die über den Rotor einer Rollenpumpe gespannt sind. Durch das Walken und die wellenförmigen Querschnittsänderungen der Pumpenschläuche wird ein sehr wirksamer Gasaustausch erreicht. Durch Einkapselung des Rotors in ein Gehäuse läßt sich jede gewünschte Gasatmosphäre zur Teilnahme an dem Gasaustausch bereitstellen.
Stand der Technik
In verschiedenen Gebieten der Chemie und Technik, insbesondere auch in der Medizintechnik, besteht die Notwendigkeit, eine Flüssigkeit oder ein Gas zu fördern und einen Stoffaustausch zwischen dem geförderten Medium und einem anderen Medium herbeizuführen. Ein Beispiel hierfür ist die Herz-Lungenmaschine, die bei Herzoperationen zum zeitweiligen Ersatz der Funktionen des Herzens und der Lunge eingesetzt wird. Sie enthält als wesentliche Funktionselemente eine
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-Χ-
Pumpe zum Fördern des Blutes und einen Oxigenator zur Anreicherung des Blutes mit Sauerstoff und zum gleichzeitigen Entfernen des Kohlendioxids aus dem Blut. Zur Durchführung dieser beiden Funktionen hat man bisher zwei verschiedene hintereinander geschaltete Vorrichtungen verwendet .
In der Medizintechnik wird vielfach die Rollenpumpe verwendet, die aus einem über einige umlaufende Rollen gespannten Schlauch besteht. Solche Rollenpumpen sind einfach, zuverlässig und betriebssicher und haben vor allem den Vorteil, daß das in dem Schlauch geförderte Gut nicht mit der Außenwelt in Berührung kommen kann, so daß die Sterilität des Fördermediums gewährleistet ist.
Andererseits ist es bekannt, daß bestimmte Kunststoffe, z. B. Silikonkautschuk, eine sehr hohe Gasdurchlässigkeit aufweisen und deshalb als Oxigenator in Betracht kommen. Die Oberfläche der Schläuche mit normalen Abmessungen ist aber im Verhältnis zum Volumen zu klein, um eine v/irksame Durchmischung und Begasung des durch den Schlauch geförderten Mediums erzielen zu können.
Vorteile der Erfindung
Der im Hauptanspruch gekennzeichneten Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ausgehend von dem oben geschilderten Stand der Technik eine Vorrichtung bereitzustellen, die das strömende Medium zugleich fördern und wirksam mit Gas beladen kann. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß eine Mehrzahl elastischer, gasdurchlässiger Schläuche über den Rotor einer Rollenpumpe gespannt.
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Durch die Aufteilung in mehrere parallele Schläuche und das ständige Walken und Kneten derselben kann eine sehr v/irksame Funktion als Gasaustauscher, beispielsweise als Oxigenator, erreicht v/erden.
Als Schlauchmaterial eignen sich verschiedene Kunststoffe, die gute Elastizität mit sehr hoher Gasdurchlässigkeit vereinigen. Hierzu gehört z. B. Silikonkautschuk.
Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigen
Fig. 1 und 2 Seitenansicht und Draufsicht einer Vorrichtung zum Fördern einer Flüssigkeit mit gleichzeitigem Gasaustausch mit der freien Atmosphäre und
Fig. 3 und 4 Seitenansicht und Draufsicht einer Vorrichtung zum Stoffaustausch zwischen dem geförderten Medium und einem in einem äußeren Gehäuse befindlichen Medium.
Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung gleicht in ihrem Aufbau einer normalen Rollenpumpe, vorzugsweise in Form einer sogenannten statorlosen Schlauchpumpe. Bei solchen Pumpen ist ein elastischer Schlauch mit einer gewissen Vorspannung über von einem Rotor getragene Rollen geschlungen, so daß der Schlauchquerschnitt an den Auflagestellen der Rollen infolge dieser Vorspannung vollständig verschlossen wird. Durch den Umlauf der mit dem Rotor verbundenen Rollen wird das im Schlauch befindliche Medium wellenförmig gefördert.
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Der mit Flanschen 110 versehene Rotor 101, der von der Achse 102 eines Getriebemotors 103 angetrieben wird, trägt vier Rollen 104, die in den Flanschen 110 frei drehbar gelagert sind, über die Rollen 104 sind mehrere (z. B. drei) Pumpenschläuche 105 gespannt, deren Enden in einer Halterung 106 befestigt sind. Die Schläuche 105 bestehen aus gasdurchlässigem Silikonkautschuk.
Zur Verteilung des in einer Leitung 107 zugeführten flüssigen Mediums (z. B. Blut) auf die Pumpenschläuche 105 dient ein Verteilerstück 108 und zur Wiedervereinigung der Teilströme der einzelnen Pumpenschläuche dient ein gleichartiges Sammelstück 109.
Durch die Aufteilung des Förderstromes in mehrere parallele Teilströme in den einzelnen Pumpenschläuchen 105 ergibt sich eine Vergrößerung der für den Gasaustausch benötigten Oberfläche. Durch die Kombination einer entsprechenden Anzahl von Pumpenschläuchen in Verbindung mit einem entsprechend dimensionierten Rotor kann praktisch jede gewünschte Oberfläche erzielt werden.
Durch das ständige Walken und die wellenförmige Querschnittsänderung der Pumpenschläuche wird das zugeführte Medium innerhalb der Schläuche, insbesondere auch in der Grenzzone Schlauchwandung/Medium ständig durchmischt, wodurch optimale Bedingungen für die Aufnahme des durch die Schlauchwände eindiffundierenden Gases in das in den Schläuchen befindliche Medium geschaffen sind. Vorteilhaft ist außerdem, daß unter der Bedingung, daß die Rollen die Pumpenschläuche voll verschließen, die Förderströme in den einzelnen Pumpenschläuchen und damit die Austauschbedingungen gleich sind. Dies läßt sich durch ausreichende Vorspannung der Pumpenschläuche bewerkstelligen.
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Die in Fig. 3 und 4 dargestellte Vorrichtung unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 und 2 nur dadurch, daß der Rotor und die Pumpenschläuche in ein Gehäuse 115 eingekapselt und so gegen die Atmosphäre abgeschirmt sind. Das Gehäuse besitzt beispielsweise einen abnehmbaren Deckel 111, der in Halterungen 112 befestigt ist und einen leichten Austausch der Pumpenschläuche 105 ermöglicht. Das zur Bildung der äußeren Atmosphäre dienende Medium wird über einen Stutzen 113 zugeleitet und über einen Stutzen 114 abgeführt.
Bei geeigneter Ausbildung des Gehäuses kann das äußere Medium auch aus einer Flüssigkeit bestehen. In weiterer Ausgestaltung ist in diesem Falle die Vorrichtung als Dialysator verwendbar. Zu diesem Zweck bestehen die Pumpenschläuche aus einem semipermeablen, für Ionen und Gasmoleküle durchlässigen Werkstoff.
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Claims (5)

  1. München, den „ /. st.'.'.·. ϊέ??? 1O1/G26
    Dr. E. Fresenius Chem.-pharm. Industrie KG, Apparatebau KG,
    6380 Bad Horaburo v.d.H.
    Ansprüche
    Vorrichtung zum Gasaustausch zwischen einem strömenden Medium und einer äußeren Atmosphäre, bestehend aus einem von dem Medium durchflossenen Gefäß mit gasdurchlässigen Wänden, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß aus einer Mehrzahlelastischer, über den Rotor (101) einer Rollenpumpe gespannter, gasdurchlässiger Schläuche (105) besteht.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schläuche (105) parallel angeordnet und mit gemeinsamen Verteiler- und Sammelstücken (Io8, 109) verbunden sind.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor und die Schläuche in ein geschlossenes Gehäuse (115) eingekapselt sind.
    Dr.Hk/Du.
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  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
    das Gehäuse flüssigkeitsdicht ist und daß die Schläuche (1O5) aus einem semipermeable^ für Gasmoleküle und Ionen durchlässigen Werkstoff bestehen.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch an dem Gehäuse angebrachte Zu- und Ableitungsstützen (113, 114).
    909809/0378
DE2737920A 1977-08-23 1977-08-23 Vorrichtung zum Gasaustausch zwischen einem strömenden Medium und einer äußeren Atmosphäre Expired DE2737920C2 (de)

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