DE3041616C2 - Gerät zum Anreichern von Blut mit Sauerstoff - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zum Anreichern von Blut mit Sauerstoff mit einer zylindrischen Kammer, mit einer Vielzahl die Kammer achsparallel durchsetzender Rohre, die in einer die Kammer abschließenden Bodenplatte und einer Kopfdeckplatte münden und fixiert sind, welche Kammeranschlüsse zum Zu- und Abführen einer Wärmetauscherflüssigkeit aufweist, mit einer vor der Bodenplatte liegenden Blut-Sauerstoff-Mischkammer mit Bluteinlaßöffnungen sowie mit einem um die zylindrische Kammer herum angeordneten Entschäumer und einem Blutsammelbehälter.

Geräte zum Anreichern von Blut mit Sauerstoff sind bekannt. Bei solchen Einrichtungen arbeitet das Gerät derart, daß Sauerstoffgas mit Blut so in Kontakt gelangt, daß der Sauerstoff mit dem Hämoglobin im Blut reagiert mit dabei sich ergebender Absorption des Sauerstoffs im Blut und der Freisetzung von Kohlendioxid aus diesem. Ausführungsarten solcher Geräte sind den US-PS 37 68 977,37 69 162,37 69 163,40 67 696 und 35 47 591 zu entnehmen. Bei anderen bekannten Oxygenatoren ist eine Vielzahl von Durchflußrohren kleinen Durchmessers vorgesehen, die parallel zueinander angeordnet sind. Eine Basisplatte sichert das Anordnungsmuster der Rohre des Gerätes an dessen Boden, während eine oberseitig befindliche Kopfplatte die Rohre an der Oberseite des Gerätes sichert. Ein röhrenförmiges Gehäuse umgibt und sichert die Basisplatte, die Kopfplatte und die Vielzahl der Geräterohre. Wärmeübertragungsfluidleitungen sind so angeordnet, daß sie das Gehäuse durchgreifen derart, daß Wärmeübertragungsfluid in das Gehäuse hinein- und aus diesem herausfließen kann und hierbei die Rohre erwärmt, aber ohne jegliches Mischen des Blutes mit dem Wärmeübertragungsfluid.
Beim Betrieb zirkuliert ein Zwei-Phasen-Blut-Sauerstoff-Gemisch aufwärts durch die vielen Durchflußrohre, während ein temperaturgeregeltes Wärmeübertragungsfluid außerhalb der Rohre durch das röhrenförmige Umgrenzungsgehäuse zirkuliert Der Fluß des Zwei-Phasen-Gemisches (Blut/Sauerstoff) im Sauerstoffanreicherungsgerät weist ein Minimum an Turbulenz und Beeinträchtigung des Blutes auf dadurch, daß ein speziell gestaltetes Blut-Sauerstoff-Verteilungsstück vorgesehen ist Das Verteilungsstück weist einen Blutverteilungsteil und einen Sauerstoffverteilungsteil auf, die so gestaltet sind, daß eine große Zahl von Sauerstoffblasen beim Durchfluß des Blutes leicht in das Blut eingebracht werden. Das Gehäuse ist ringsherum von einem Diffusor umgeben, der aus vernetzten!

Polyurethanschaum besteht, welcher das Blut mit Sauerstoff weiter anreichert, wenn es aus dem röhrenförmigen Gehäuse austritt Eine äußere Entschäumerschicht aus behandeltem Polyurethan ist um das röhrenförmige Gehäuse und den Diffusor ringsherum derart angeordnet daß, wenn der Blutschaum einen solchen Entschäumer berührt, die Blutschaumblascn in sich zusammenfallen.

Obwohl sich derartige Ausführungen bei der Sauerstoff-Anreicherung von Blut als nützlich erwiesen haben, bestehen eine Reihe von Nachteilen. Einer ist die Tatsache, daß, wenn das Blut in das Gerät eingeführt wird, anzunehmen ist daß einige der Rohre mehr Blut hindurchlassen als andere. Man glaubt dies sei auf die Bildung schwankender Drücke nahe dem Boden der Rohre zurückzuführen. Wegen dieses Problems muß man sicherstellen, daß das Blut ausreichend mit Sauerstoff angereichert wird. Für gewöhnlich wird durch das Blut mehr Sauerstoff gepumpt als sonst nötig sein würds, um jegliche Unregelmäßigkeiten des Flusses zu kompensieren. Dadurch kann Hämolyse hervorgerufen werden, d. h. ein Zerfall der roten Blutkörperchen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gerät zum Anreichern von Blut mit Sauerstoff zu schaffen, in dem der Gas- und Wärmeaustausch bei gegebenem, klein zu haltendem Volumen unter Vermeidung eines zu großen Sauerstoffdurchsatzes verbessert wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale. Die Merkmale des Unteranspruchs betreffen eine bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.

Durch die spezielle Anordnung und Gestaltung der Rohre im Sauerstoffanreicherungsgerät werden die Probleme, die die schwankenden oder sich ändernden Geschwindigkeiten beim Durchfluß des Blutes durch unterschiedliche Rohre des Gerätes hindurch mit sich bringen, im wesentlichen überwunden. Außerdem kann, weil die Wirksamkeit und Nutzleistung jedes Rohres größer ist als bei den bekannten Rohren, die Anzahl der nötigen Rohre vermindert werden. Durch die Anwendung des Sauerstoff-Anreicherungsgerätes nach der vorliegenden Erfindung lassen sich auch Verbesserungen im Wärmeaustausch und der Sauerstoffübertragungsgeschwindigkeit sowie eine Verringerung des Füllvolumens des Gerätes erzielen. Weitere Vorteile des Gerätes werden weiter unten im einzelnen dargelegt.

Bei dem Gerät ist eine Kammer vorgesehen, die eine Mehrzahl von Rohren mit elliptischem Querschnitt

enthält Blut fließt in die Rohre an deren Boden hinein und oben heraus. Eine Bodenplatte und eine obere Kopfplatte sind mit der Kammer verbunden und sichern die Anordnung der Rohre. Mittel zur Einführung von Wärmeübertragungsfluid in die Kammer und Entfernen desselben aus dieser heraus ermöglichen die Regulierung der Temperatur des Blutes. Fin Verteilungsstück führt ein Gemisch aus Sauerstoffblasen und Blut in die Rohre des Gerätes. Das Verteilungsstück ist mit der ersten Kammer benachbart der Bodenplatte derart verbunden, daß das Gemisch aus Blut und Sauerstoff die Rohre durchfließt, wo das Blut mit Sauerstoff angereichert wird. Das Blut tritt aus den Rohren benachbart der oberen Kopfplatte unter Schaumbildung aus. Ein Entschäumer in Form eines Polyurethanrings, welcher die Anreicherung des Blutes mit Sauerstoff weiter begünstigt und verstärkt, ist benachbart der oberen Kopfplatte angeordnet Der Ring ist vorzugsweise zwischen der Kammer und einem herabführenden Fließführungsorgan angeordnet, das mit der Kammer benachbart der oberen Kopfplatte vereinigt ist

Ein röhrenförmiger Teil aus Entschäumungsmaterial ist um die Kammer ringsherum derart angeordnet, daß der Blutschaum den Entschäumer berührt, nachdem er durch den Polyurethanring geflossen ist Wenn der Blutschaum den Entschäumer berührt, fallen die Blasen in sich zusammen derart, daß ein Strom entschäumten Blutes erzeugt wird. Das Blut fließt dann in einen Speicher, der sich außerhalb der ersten Kammer befindet Am Speicher ist eine Blutauslaßöffnung vorgesehen, welche bewirkt daß das jetzt mit Sauerstoff angereicherte und entschäumte Blut ohne weiteres aus dem Gerät entfernt werden kann.

Die neuen Merkmale der Erfindung werden sowohl hinsichtlich ihres Aufbaus als auch ihrer Wirkungsweise in der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert bei der als Beispiel eine derzeit bevorzugte Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht ist. Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise Schnittansicht des Gerätes,

F i g. 2 eine vergrößerte Querschnittsansicht der Blut-Sauerstoff-Mischkammer,

F i g. 3 eine Querschnittsansicht von F i g. 1 nach den Linien 3-3, mit Veranschaulichung des Blutverteilungsstücks,

F i g. 4 eine Querschnittsansicht von F i g. 1 nach den Linien 4-4, mit Darstellung der Auslaßenden der verschiedenen Rohre des Gerätes,

F i g. 5 eine Querschnittsansicht von F i g. 1 nach den Linien 5-5, mit der Darstellung einer Durchtrittsöffnung am Blutspeichertank,

F i g. 6 eine innere Querschnittsansicht von F i g. 1 nach den Linien 6-6,

F i g. 7 eine Querschnittsansicht von F i g. 1 nach den Linien 7-7,

Fig.8 eine graphische Darstellung, welche einen Vergleich des Wärmeaustauschleistungsfaktors in Abhängigkeit vom Blutfluß in Litern/Min, des erfindungsgemäßen Geräts und von bekannten Geräten zeigt,

F i g. 9 eine graphische Darstellung, welche einen entsprechenden Vergleich der Sauerstoffübertragung bei bestimmten Flußverhältnissen Gas-zu-Blut zeigt, und

Fig. 10 eine graphische Darstellung, weiche einen entsprechenden Vergleich des Startvolumens in Abhängigkeit von der Blutflußgeschwindigkeit zeigt.

Bei der bevorzugten Ausführungsform enthält das Gerät 10 gemäß Fig. 1 eine Mehrzahl von länglichen Aluminiumrohren 12, die in »einer aus plastischem Werkstoff bestehenden rohrförmigen Kammer 14 angeordnet sind Blut und Sauerstoff werden am Boden der Kammer 14 eingeführt Dieses Gemisch aus Blut und

s Sauerstoff fließt durch die verschiedenen Rohre 12, und zwar derart, daß es jedes Rohr 12 füllt und dort gründlich durchmischt wird. Als Ergebnis des Mischens wird Kohlendioxid aus dem Blut entfernt und das BJut mit Sauerstoff gesättigt Blut und Blutschaum fließen aus

ic dem Oberteil der Kammer 14 heraus und werden nachfolgend entschäumt Der Entschäumungsschritt bringt die Blasen des Blutes zum Zusammenfallen (Kollabieren) derart, daß die eingeschlossenen ungelösten Gase daraus entweichen. Blut wird dann im Gerät 10 gesammelt, daß es dann abgezogen und einem Patienten zugeführt werden kann.

Obgleich die Wirkungsweise des Gerätes 10 zur Anreicherung von Blut mit Sauerstoff derzeit noch nicht völlig aufgeklärt werden konnte, werden eine Reihe von Vorteilen gegenüber vorbekannten gleichartigen Einrichtungen durch die Form oder Gestalt, die Anordnung und Menge der Rohre 12 erwirkt Weil die Rohre 12 einen länglichen Querschnitt haben, gelangt durch jedes Rohr 12 ein dünnerer Blutfilm als bei im allgemeinen zylindrischen Rohren. Mithin verteilt sich dasselbe Volumen Blut auf eine größere Oberfläche als bei runden Rohren. Der längliche, gestreckte Querschnitt der Rohre 12 und der dünnere Blutfilm ermöglicht eine schnellere und bessere Wärmeübertragung zwischen dem Blut und einem Wärmeübertragungsfluidium, das um die verschiedenen Rohre 12 herumfließt Außerdem verbessert die größere Oberfläche für ein bestimmtes Blutvolumen die Gasübertragungsgeschwindigkeit, so daß die Gestaltung der Rohre 12 dazu beiträgt, daß das Blut rascher und besser mit Sauerstoff angereichert wird.

Durch die Anordnung der Rohre 12 des Gerätes 10 entfallen die wesentlichen Probleme unterschiedlicher Flußgeschwindigkeiten durch die verschiedenen Rohre,

wie sie bei bekannten Ausführungen vorgesehen sind. Dies wiederum bewirkt, daß für das Gerät 10 weniger Rohre als bei vielen bekannten Ausführungen verwendet werden können. Weniger Rohre haben zur Folge, daß während des Betriebes innerhalb des Gerätes 10

weniger Blut enthalten ist. ^!

Aus F i g. 1 ist ferner ersichtlich, daß die Rohre 12 des Gerätes im wesentlichen auf konzentrischen Kreisen um die Kammerachse mit Abstand zueinander angeordnet sind. Die Rohre 12 werden in dieser speziellen

so Anordnung gehalten, indem sie zwischen unteren Bodenplatten 16 und oberen Kopfplatten 18 gelagert sind. Diese Platten 16 und 18 sind ihrerseits mit der Kammer 14 verbunden, und zwar benachbart dereri Oberseite und Boden, um auf diese Weise das Innere der Kammer 14 abzuschließen. Jedes Rohr 12 hat einen Einlaß 20 und einen Auslaß 22. Der Einlaß 20 erstreckt sich durch die Bodendeckplatten 16 derart, daß Blut und' Sauerstoff, wie weiter unten beschrieben weiden wird, durch ihn eintreten kann. Der Auslaß 22 jedes Rohres 12 erstreckt sich durch die Kopfplatten 18 derart, daß das Blut und der Sauerstoff ohne weiteres aus ihm herausfließen können.

Eine Reihe von Wärmeübertragungsfluidrohren 26 ist ebei;^falls in der Kammer 14 vorgesehen. Ein Wärmeübertragungsfluid, üblicherweise Wasser, tritt durch die Einlaßöffnung 28 in die Kammer 14 ein und fließt um jedes der Rohre 12 herum. Auf diese Weise wird die Temperatur des Blutes geregelt. Setzt das Flniii spin«»n

Fluß aufwärts zu den Kopfplatten 18 fort, erreicht es die oberen Einlasse 30 der Fluidrohre 26. Das Wärmeübertragungsfluid fließt dann die verschiedenen Rohre 26 herab und aus den Bodenauslässen 32. Bei der bevorzugten Ausführungsform werden die Rohre 26 mittels einer Platte 33 und einer Auslaßführung 92 (F i g. 4) an Ort und Stelle gehalten. Von den Auslässen 32 wird das Wasser durch eine Wärmeübertragungsfluidauslaßöffnung 34 aus der Kammer 14 herausgeführt.

Mit der ersten rohrförmigen Kammer 14 benachbart den Bodendeckplatten 16 ist eine Blut-Sauerstoff-Mischkammer 36 verbunden. Diese weist oben ein Blutverteilungsstück 38 und unten ein Sauerstoffverteilungsstück 40 auf. Eine Sauerstoffeinlaßöffnung 42 steht mit dem Sauerstoffverteiiungsstück 40 in Fließverbindung derart, daß Sauerstoff ohne weiteres durch die öffnung 42 hindurch in das Verteilungsstück 40 fließen kann (auch Fig. 2). Zwischen dem Blutverteilungsstück 38 und dem Sauerstoffverteilungsstück 40 befindet sich eine kreisförmige Platte 44, die eine große Zahl von öffnungen oder Gaseinlaßmündungen 46 aufweist, die derart angeordnet und gestaltet sind, daß eine Vielzahl fein unterteilter Sauerstoffblasen erzeugt werden, wenn der Sauerstoff durch die Platte 44 in das Blutverteilungsstück 38 hineinfließt. Das Blut fließt durch die Bluteinlaßöffnung 24 in das Blutverteilungsstück 38, wo es sich mit den Sauerstoffblasen mischt.

Die Sauerstoffblasen begünstigen, daß das Blut herauf durch die Einlasse 20 der verschiedenen Rohre 12 des Gerätes fließt, wo das Blut mit Sauerstoff angereichert wird. Erreicht das Blut die Auslässe 22 von jedem der Rohre 12, fließt es von dort in der Form eines Blutschaumes heraus, wie es durch den Pfeil 48 angezeigt ist. Ein Wehr 49 erstreckt sich aufwärts von der Kammer 14 benachbart den Kopfplatten 18. Setzt der Blutschaum seinen Fluß aus den Auslassen 22 heraus fort, fließt er über das Wehr 49 und wird durch einen Ring 52 aus vernetztem Polyurethanschaum hindurchgelenkt, wo eine intensive Mischung stattfindet. Dieser Fluß wird von einem herabführenden Fließführungsorgan 50 gelenkt, welches den Polyurethanring 52 ringsherum umgibt und mit der Kammer 14 benachbart den Kopfplatten 18 vereinigt ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform passen Kupplungsorgane 51, die am Fließführungsorgan 50 ausgebildet sind, mit einem sich aufwärts erstreckenden Zapfen 51a zusammen, der an der Oberseite der Kammer 14 angeordnet ist. Weil das Blut gezwungen wird, durch den Ring 52 zu fließen, tritt eine weitere Wechselwirkung zwischen dem Sauerstoff und dem Blut ein, wodurch eine weitere Anreicherung des Blutes mit Sauerstoff erfolgt

Nachdem das Blut durch den Ring 52 gelangt ist, fließt es in einen Entschäumer 54. Dieser besteht z. B. aus einem vernetzten Polyurethanschaum, der mit einer Silikonverbindung behandelt worden ist Diese Verbindung, so wurde gefunden, bewirkt, daß der Blutschaum in sich zusammenfällt, so daß ein entschäumtes Blut entsteht Bei der bevorzugten Ausführungsform besteht der Entschäumer aus einem zylindrischen Teil 55 aus silikonbehandeltem Polyurethanschaum, der um die erste rohrförmige Kammer 14 ringsherum vorgesehen ist sowie aus einem Bodenringteil 56, der aus demselben behandelten Materia! hergestellt ist Das Teil 55 wird mittels eines gewellten Schildes oder Stützorgans 58 an Ort und Stelle gehalten, das ebenfalls rohrförmig ist und das Teil 55 ringsherum umgibt Das Stützorgan 58 hat eine große Zahl von öffnungen 59, die es gestatten, daß ein Teil des Blutes auswärts durch das Teil 55 und das Stützorgan 58 fließt. Um sicherzustellen, daß alles Blut mit mindestens einem Teil des Entschäumermaterials in Berührung kommt, ist der aus Entschäumermaterial bestehende Ringteil 56 benachbart dem Boden des Entschäumerteiles 55 vorgesehen. Das Ringteil 56 ist an einer sich auswärts erstreckenden flachen Platte 57 angeordnet, die eine große Zahl von öffnungen 57a aufweist. Die öffnungen 57a gestatten es auch, daß Blut ίο aus dem Entschäumer herausfließt.

Wenn das Blut durch den Entschäumer 54 fließt, kommt es gegebenenfalls mit einem Gewebefilter 60 aus Nylon in Berührung, welches das entschäumte Blut filtert. Das Filter 60 umgibt, bei der bevorzugten Ausführungsform, das Stützorgan 58 wie auch die Teile 55 und 56 ringsherum. Auf diese Weise wird das Blut gefiltert, bevor es aus dem Gerät 10 herausfließt. Um das gefilterte und entschäumte Blut im Gerät 10 zu halten, ist ringsum das Filter 60, das gewellte Organ 58 und den Entschäumer 54 eine zweite Kammer 62 angeordnet, die zwischen einem oberen Verschluß 64 und einem am Boden befindlichen Verschluß 66 an ihrem Platz gehalten wird.

Der obere Verschluß 64 weist ein mittig angeordnetes Kupplungsorgan 65 auf, das mit einem an einem Führungsteil 50 ausgebildeten Zapfen 65a passend zusammenwirkt. Dies hilft eine starre und stabilere Ausbildung zu sichern. Vom Bodenverschluß 66 hängt nach unten ein Biuttank 68, der in Fließverbindung mit dem Raum zwischen der Kammer 14 und der Kammer 62 steht. Der Tank 68 wird begrenzt von dem Verschließorgan 66 und der Kammer 62 und bildet einen Blutspeicher 70, welcher das entschäumte und gefilterte Blut vor dem Gebrauch aufnimmt. Der Tank 68 weist Blutauslaßöffnungen 72 derart auf, daß das Blut aus dem Gerät 10 leicht abgezogen und einem Patienten zugeführt werden kann.

In den F i g. 2 und 3 ist die Blul-Sauerstoff-Mischkammer 36 deutlicher veranschaulicht Das Verteilungsstück 36 weist ein Blutverteüungsstück 38 und ein Sauerstoffverteilungsstück 40 auf, die in einer solchen Anordnung vorgesehen sind, daß sich das Sauerstoffverteilungsstück 40 unterhalt) des Blutverteilungsstücks 38 befindet Die Sauerstoffeinlaßöffnung 42 steht mit dem Sauer-Stoffverteilungsstück 40 in Verbindung und lenkt Sauerstoff in das Verteilungsstück 40. Der Sauerstoff fließt aus dem Verteilungsstück 40 durch in der Platte 44 ausgebildete öffnungen 46 derart heraus, daß fein verteilte Sauerstoffblasen in das Blut eingeleitet werden. Außerdem sind in dem Verteilungsstück 40 mehrere radial angeordnete Stützrippenorgane 84 vorgesehen, die in einem zentral angeordneten rechteckigen Teil 86 enden.

Das Blutverteüungsstück 38 weist Bluteinlaßöffnungen 24 auf. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist eine Anzahl von Bluteinlaßöffnungen 24a, 24b und 24c vorgesehen. Zum Beispiel ist die dem Patent zugeordnete Einlaßöffnung 24b der zum Gerät 10 führende Haupteintritt, wo sauerstoffarmes Blut in das Gerät 10 eintritt Die Öffnungen 24a und 24c gestatten, falls solches erwünscht ist, den Eintritt zusätzlichen Blutes in das Blutverteüungsstück 38. An der Einlaßöffnung 246 befindet sich, wie zu bemerken ist, eine Zutrittsöffnung 82, die es ermöglicht, eine Probe des Blutes zu entnehmen, wenn das Blut in das Verteilungsstück 38 fließt Da sich das Blut und der Sauerstoff im Blutverteüungsstück 38 mischen, kann in einem gewissen Grade Anreicherung mit Sauerstoff eintreten.

Um jedoch das Blut mit Sauerstoff ausreichend anzureichern, wird das Blut nach oben durch die Rohre 12 gelenkt, wo sich die Anreicherung des Blutes mit Sauerstoff vollzieht.

F i g. 1 läßt auch eine Sicherheitsmaßnahme erkennen. Das bevorzugte Wärmeübertragungsfluidum Wasser fließt in Berührung mit den verschiedenen Rohren 12 die Kammer 14 herauf. Die für das Blut vorgesehenen Rohre 12 des Gerätes erstrecken sich durch die obere Kopfdeckplatte 18a (siehe auch F i g. 6) wie auch die Bodendeckplatte 16a. Sollte Wasser irgendwie seinen Weg hinter die Deckplatte 180 finden, würde das Überfließrohr 74 solches Wasser durch die obere Öffnung 76 im Rohr 74 zum zugehörigen Auslaß 78 leiten. Wie F i g. 1 und 2 erkennen lassen, steht dieser Auslaß 78 mit einem Raum 88 in Verbindung, der sich zwischen den Bodendeckplatten 16a und i6b befindet In gleicher Weise würde Leckwasser, falls es hinter die Bodendeckplatte 166 gelangt, ebenfalls in den Raum 88 fließen. Falls Leckwasser benachbart der Oberseite oder dem Boden der Kammer 14 auftreten sollte, würde es zum Raum 88 geleitet und danach durch Austrittsöffnungen 80 vom Gerät 10 nach außen.

Die F i g. 1 und 4 veranschaulichen die Rohre 12 des Gerätes. Jedes Rohr 12 hat einen elliptischen Querschnitt. Die Rohre 12 sind in der Kammer 14 im wesentlichen auf konzentrischen Kreisen um die Kammerachse mit Abstand zueinander angeordnet, wobei ihre länglichen Achsen im allgemeinen senkrecht zum Radius der Kammer «4 verlaufen. Obwohl F i g. 4 tatsächlich zeigt, daß die konzentrische Anordnung der Rohre 12 durch Auslaßrohre 22 (siehe Fig. 1) und das Abstandorgan 94 unterbrochen sind, muß ein derartiges Anordnungsmuster als im Querschnitt im allgemeinen kreisförmig erachtet werden.

Es wurde festgestellt, daß infolge der dynamischen Verhältnisse der Druck in der Mitte der Bodenplatte der bekannten Geräte dem Blut nicht zuträglich war. Bei der bevorzugten Ausführungsform des Gerätes 10 befinden sich keine Rohre 12 in der Nachbarschaft der Mitte, d. h. in der Nähe der Längsachse der Kammer 14. Um zu verhüten, daß das Fehlen von Rohren 12 in diesem Bereich der Kammer 14 als Fließkanal für das Wärmeübertragungsfluidum wirkt, erstrecken sich mittig angeordnete längliche aus Polystyrol bestehende Abstandorgane 94 von einer Stelle benachbart dem Boden der Kammer 14 zu deren Oberseite.

Wie bei vielen Geräten zum Anreichern des Blutes mit Sauerstoff und anderen medizinischen Vorrichtungen, weist das Gerät 10 eine Anzahl von Zutrittsöffnungen zur Entnahme von Proben oder Zufuhr von Fluidum auf. Gemäß F i g. 5 ist am Tank 68 eine Zutrittsöffnung 90 ausgebildet. Als weitere Zutrittsöffnungen befinden sich die Zutrittsöffnung 65 am oberseitigen Verschluß 64 und die Zutrittsöffnung 82 an einem der Bluteinlaßöffnungen 246.

Die graphische Darstellung in Fig.8 läßt den entscheidenden Vorteil des Gerätes 10 nach der vorliegenden Erfindung im Vergleich mit dem Stande der Technik erkennen. In Fig.8 ist der Wärmeaustauschleistungsfaktor zur Anreicherung von Blut mit Sauerstoff in Abhängigkeit vom Blutfluß in der graphischen Darstellung verschiedener Geräte aufgetragen. Die Linie A stellt den Leistungsfaktor in Abhängigkeit vom Blutfluß für das Gerät 10 nach der vorliegenden Erfindung dar. Die Linien B und C sind entsprechende Kurven für bekannte Geräte des Rundrohrtyps. Die graphische Darstellung veranschaulicht verschiedene Gas- und Blutflußbedingungen und die Ergebnisse zeigen eine Zunahme des Wärmeaustauschleistungskoeffizienten (Cp) um 10 zu 33% gegenüber bekannten Vorrichtungen. Der Wärmeaustauschleistungskoeffizient (Cp) v/kd definiert als

wobei bedeuten:

Tg₀ = Temperatur des austretenden Blutes, T_wt = Temperatur des eintretenden Wasiers, Tgi = Temperatur des eintretenden Blutes.

in der graphischen Darstellung gemäß F i g. 9 ist die Sauerstoffübertragung verschiedener Geräte zur Anreicherung von Blut mit Sauerstoff in Abhängigkeit vom Fließverhältnis (Gas-zu-Blut) aufgetragen. Die Sauerstoffübertragungsgeschwindigkeit für das vorliegende Gerät 10 ist als Linie A dargestellt Die Linie B gibt die Sauerstoffübertragungsgeschwindigkeit für ein bekanntes Gerät an, und Linie C repräsentiert die Sauerstoffübertragungsgeschwindigkeit für ein weiteres bekanntes Gerät. Man sieht, daß die Sauerstoffübertragungsgeschwindigkeit für das vorliegende Gerät 10 entsprechend Linie A bis zu etwa 30% höher liegt als die entsprechende Geschwindigkeit für die Linie C unter gleichartigen Bedingungen. Die entsprechenden Geschwindigkeiten für Linie B und das vorliegende Gerät 10 liegen viel näher zusammen. Hieraus kann man schließen, daß der größere Teil der Verbesserung bei der Sauerstoffübertragungsleistung des Gerätes 10 der

Änderung der Anordnung der Entschäumeranlage zurechenbar ist (Das Gerät mit der Linie C hat eine Entschäumerausbildung, die gegenüber demjenigen mit der Linie B unterschiedlich ist) Die Verbesserungen des Gerätes 10 nach der vorliegenden Erfindung im Vergleich mit dem Gerät mit der Linie B ist so nimmt man an, dem größeren wirksamen Umfang der Rohre 12 verglichen mit den runden Rohren in dem Gerät mit der Linie B zuzurechnen.

Bei der graphischen Darstellung in Fig. 10 ist das Füllvolumen in Abhängigkeit von der Blutfließgeschwindigkeit für das Gerät 10 und ein bekanntes Gerät nach Harvey aufgetragen. Man sieht daß für das Gerät 10, veranschaulicht durch Linie A, das Füllvolumen wesentlich kleiner als dasjenige der bekannten Geräte, Linie B oder Linie Q ist Das Füllvolumen ist ein Maß des Volumens des während des Betriebes im Gerät 10 enthaltenen Blutes (ohne die Volumen der Blutspeicher). Die Verminderung des Füllvolumens des Gerätes 10, verglichen mit diesen anderen Ausführungen, ist so

nimmt man an, den Änderungen bei den obenerwähnten Entschäumereinrichtungen und der Verminderung der Anzahl von Rohren zuzurechnen, wodurch ein Drittel des Rohrvolumens des Gerätes entfällt Dieses verminderte Rohrvolumen beim vorliegenden Gerät wirkt sich \ nicht nachteilig auf die Blutfließgeschwindigkeit pro Rohr, auf den Einlaßdruck oder die damit in Beziehung stehende Leistungscharakteristiken aus, da durch die Verminderung des Rohrvolumens weniger leistungsfähige Rohre entfallen. Bei dem vorliegenden Gerät 10 ' werden vorzugsweise 24 Rohre verwendet Bei den · vorbekannten Geräten wurden z. B. 32 Rohre verwendet
Für den Betrieb des vorliegenden Gerätes iO wird

dieses zunächst in eine nicht gezeigte Montagehalterung eingesetzt Mit den zugehörigen Einlaß- und Auslaßöffnungen werden verschiedene biegsame Leitungen derart verbunden, daß Blut, Sauerstoff und Wasser durch das Gerät 10 fließen können. Zum Beispiel wird das Sauerstoffrohr 96 zuerst mit der Sauerstoffeinlaßöffnung 42 verbunden, so daß Sauerstoff mit der Geschwindigkeit von 2 Liter pro Minute in das Gerät 10 hineinfließen kann. Alsdann wird ein Wärmeübertragungsfluidrohr 98 mit der Fluideinlaßöffnung 28 und mit der Fluidauslaßöffnung 34 verbunden. Hierauf werden verschiedene Blutzuleitungen 100 mit dem Gerät 10 verbunden. Insbesondere wird eine Zuleitung 100 mit dem Kardiotomieeinlaß 24c und dem venösen Einlaß 24b verbunden. Ebenfalls wird außerdem ein Rohrsystem 102 mit den Blutauslaßöffnungen 72 und ganz besonders mit dem Koronarperfusionsauslaß 72a und dem arteriellen Auslaß 72b verbunden. Obwohl nicht dargestellt, ist das Gerät 10 z. B. mit verschiedenen Temperatursonden ausgestattet, die in den Bluttank 68 und an einer anderen Stelle eingesetzt werden. Auf diese Weise kann die Temperatur des Blutes, wenn es durch das Gerät 10 fließt, ohne Schwierigkeit bestimmt werden.

Vor Inbetriebnahme ist es nötig, das Gerät 10 mit Blut zu füllen. Dies kann durch die öffnung 53 geschehen. Falls erwünscht, kann außerdem zusätzliches Blut durch die Zutrittsöffnung 67, die sich am oberen Verschluß 64 befindet, zugesetzt werden.

Wenn das Blut durch die öffnung 24 in das Blutverteilungsstück zu fließen beginnt, mischt sich Sauerstoff, der nach oben durch das Sauerstoffverteilungsstück 40 durch die öffnungen 46 in der Platte 44 fließt, mit dem Blut in dem Blutverteilungsstück 38 und bewirkt, daß das Blut aufwärts durch die Mehrzahl von Rohren 12 des Gerätes fließt.

Um die Temperatur des Blutes zu regeln, fließt Wasser oder ein anderes Wärmeübertragungsfluid in die Kammer 14, durch die öffnung 28 und herauf zu den oberen Kopfplatten 18 hin. Wenn das Wasser durch die Kammer 14 und um das Abstandorgan 94 fließt, werden mit den Rohren 12 erwünschte Fließcharakteristiken und demzufolge eine gute Wärmeübertragung erzielt. Wenn das Wasser die Kopfplatte 186 erreicht, fließt es dann stromabwärts der Wärmeübertragungsfluidrohre 26 und durch die Auslaßöffnung 34 aus dem Gerät 10 heraus. Sollte etwas Wasser an der Platte 18ö vorbeifließen, würde es zwischen den oberen Kopfplatten 18a und 18Ä fließen. Ein Überströmrohr 74 steht mit dem Raum zwischen den Deckplatten 18a und iSb in Verbindung und leitet Wasser zu dem zwischen den Bodendeckplatten ifiannd i6b gebildeten Raum 88. Von hier würde das Wa^er durch eine Reihe von ringsherum ausgebildeten öffnungen 80 aus dem Gerät 10 herausfließen. Auf diese Weise werden Wasser- und Blutfluß daran gehindert, daß sie sich miteinander mischen.
Setzt das Blut seinen Fluß nach oben durch die verschiedenen Rohre 12 des Gerätes fort, tritt es von dort in Form eines Blutschaumes durch Auslässe 22 aus. Der Blutschaum fließt dann, wie der Pfeil 48 zeigt, über das Wehr 49 und durch den ringförmigen Ring 52 aus vernetztem Polyurethanschaum. Der Ring 52 verursacht ein weiteres Vermischen von Blut und Sauerstoff, und man nimmt an, daß die Blutblasen wieder an Größe zunehmen. Dieses weitere Mischen und Blasenvergrößerung bewirken eine weitere Anreicherung des Blutes mit Sauerstoff. Der Fluß des Blutschaumes durch den Ring 52 wird mittels des Fließführungsorgans 50 gelenkt, welches den Schaum durch den Ring 52 kanalisiert.

Da der Blutschaum durch den Ring 52 fließt, setzt er seinen Fluß abwärts fort und berührt den Entschäumer

54. Dieser besteht ebenfalls aus vernetztem Polyurethanschaum, hat aber eine kleinere Porengröße als der Ring 52 und ist mit einer Silikonverbindung behandelt, die bewirkt, daß die Blutblasen in sich zusammenfallen. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Entschäumer 54 aus Teilen 55 und 56 aufgebaut, die so angeordnet sind, daß der Blutschaum mit einem oder beiden Teilen in Berührung kommt.

Das gewellte Stützorgan 58 umgibt ringsherum das Entschäumerteil 55. Das Stützorgan 58 leitet das entschäumte Blut abwärts zum Boden des Gerätes 10 hin. Das Organ 58 weist außerdem in Längsrichtung eine größere Zahl von öffnungen 59 auf, die gestatten, daß ein Teil des Blutes von dort nach außen fließt Blutschaum, der den Teil 55 nicht berührt, setzt seinen Fluß nach unten fort, bis der Teil 56 erreicht ist. Hier fließt übrigbleibender Blutschaum durch den Teil 56, wodurch bewirkt wird, daß die Blutblasen in sich zusammenfallen. Das sich ergebende, entschäumte Blut fließt dann durch öffnungen 57a in der Platte 57 und in den Speicher 68.

Das Stützorgan 58 ist ebenso wie der Entschäumer 54 von einem Filterelement 60 umgeben, das aus Nylon besteht. Auf diese Weise wird das Blut, wenn es die Entschäumerteile 54 oder 56 durchfließt beim Durchgang durch das Element 60 gefiltert welches grobe Emboliekörper entfernt Wenn das Blut durch das Element 60 fließt, wird in dem sich abwärts erstreckenden Bluttank 68 ein Vorrat aus Blut gebildet Ist der Tank 68 voll, sammelt sich zusätzliches Blut zwischen der Kammer 62 und dem sich nach auswärts erstreckenden Verschluß 66. Das Blut wird nach Bedarf aus dem Tank 68 durch Auslaßöffnungen 72s und b abgezogen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Gerät zum Anreichern von Blut mit Sauerstoff mit einer zylindrischen Kammer, mit einer Vielzahl die Kammer achsparallel durchsetzender Rohre, die in einer die Kammer abschließenden Bodenplatte und einer Kopfdeckplatte münden und fixiert sind, welche Kammeranschlüsse zum Zu- und Abführen einer Wärmetauscherflüssigkeit aufweist, mit einer vor der Bodenplatte liegenden Blut-Sauerstoff-Mischkammer mit Bluteinlaßöffnungen, sowie mit einem um die zylindrische Kammer herum angeordneten Entschäumer und einem Blutsammelbehälter, dadurch gekennzeichnet,

daß die Rohre (12) im wesentlichen auf konzentrischen Kreisen um die Kammerachse mit Abstand zueinander unter Freilassen des der Achse benachbarten Raumes angeordnet sind,
daß die Rohre (12) einen elliptischen Querschnitt aufweisen, dessen große Halbachse tangential zu den konzentrischen Kreisen liegt,
und daß in dem der Kammerachse benachbarten, von Rohren freien Raum ein sich von der Bodenplatte (16a, i6b) zur Kopfdeckplatte (8) erstreckender Verdrängungskörper (94) angebracht ist

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts von der Kammer (14) benachbart den oberen Kopfplatten (18) und daran anschließend der Entschäumer in Form eines Ringes (52) aus vernetzten Polyurethanschaum angeordnet ist