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Die Erfindung betrifft ein System, das zum Trennen von Blut
und Gas einsetzbar ist, insbesondere eine medizinische
Vorrichtung wie etwa einen Blutoxygenator oder ein Kardiotomie-
Reservoir, wobei ein Entschäumungssystem verwendet wird, das
eine ausgezeichnete Abscheidung von makroskopischer und
mikroskopischer Luft von Blut ermöglicht, während
gleichzeitig der Kontakt der Blutbahn mit den siliconhaltigen
Verbindungen, die typischerweise in dem Entschäumer eingesetzt
werden, minimiert wird.
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Die Erfindung, auf die Rechte beansprucht werden, ist auf
eine Entschäumungsvorrichtung und ein Verfahren zur
Verwendung' der Vorrichtung beim Abscheiden von Schaum,
makroskopischen und mikroskopischen Blasen aus Blut beschränkt,
wobei es sich jedoch versteht, daß die Vorrichtung auch mit
anderen Flüssigkeiten verwendbar ist.
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Im Stand der Technik gibt es viele Systeme, die zum
Abscheiden von Gas (wie etwa Luft) aus Fluiden verwendet
werden und die außerdem eine Entschäumungsanordnung in solchen
Systemen verwenden. Bei verschiedenen Arten von
chirurgischen Verfahren ist es beispielsweise häufig erforderlich,
eine Behandlung durchzuführen, bei der Patientenblut im
Bypassstrom außerhalb des Körpers des Patienten geführt und
eine Vorrichtung wie etwa ein Oxygenator verwendet wird. Bei
vielen solchen Oxygenatoren wird dem Blut Sauerstoff durch
ein Verfahren zugeführt, bei dem sich ein Schaum bildet und
das daher eine Entschäumungsvorrichtung benötigt.
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Diese Oxygenatoren werden bei der operativen Eröffnung des
Herzens und bei anderen Operationen und Behandlungen des
Körpers angewandt, wenn es erforderlich ist, ein
extrakorporales Kreislaufsystem einzurichten, das vorübergehend die
Funktionen von Herz und Lungen des Patienten übernimmt. Bei
einem solchen System ist der Oxygenator wirksam, um die
Funktion auszuüben, die normalerweise von den Lungen des
Patienten ausgeübt wird, d. h. die lebenserhaltende
Überführung von Sauerstoff in das Blut und von Kohlendioxid aus
dem Blut. Der Oxygenator wird in Verbindung mit einer Pumpe
verwendet, die die Funktion des Herzens ausübt, um eine
Umwälzung des Bluts zu bewirken. Frühe Versionen des
Oxygenators wurden daher häufig als "Herz-Lungen-Maschinen"
bezeichnet. Die frühen Herz-Lungen-Maschinen waren
typischerweise drehbare Scheiben, die durch ein Bad von Blut
geleitet wurden, jedoch nur teilweise darin eintauchten, so
daß die freie Oberfläche der Scheibe das Blut dem Sauerstoff
aussetzte und eine gewissen Gasaustausch erzielte. Danach
wurden beutelartige Oxygenatoren eingeführt, die den
Scheibenoxygenatoren überlegen waren, aber immer noch viel zu
wünschen übrig ließen.
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Heute werden zwei Hauptarten von Blutoxygenatoren verwendet,
die sich als hocheffizient erwiesen haben, zu nur minimalem
Trauma des Bluts führen, leicht aufzustellen und zu bedienen
sind, kostengünstig sind und sehr gute klinische Ergebnisse
liefern, und zwar Blasenoxygenatoren und
Membranoxygenatoren. Bei einem Membranoxygenator ist eine dünne,
hochgasdurchlässige Membran zwischen dem Gas und dem Blut
angeordnet. Venenblut strömt entlang einer Seite der Membran,
und Gas befindet sich auf der anderen Seite. Ein
Druckgradient wird ausgebildet, so daß, wenn der Partialdruck für
Sauerstoff in dem Ventilationsgas höher als der Partialdruck
für Sauerstoff in dem Venenblut ist, Sauerstoff durch die
Membran in das Blut diffundiert. Blasenoxygenatoren
diffundieren einfach Gasblasen in venöses Blut. Das oxygenierte
Blut wird typischerweise entschäumt, bevor es zur Abgabe an
den Patienten bereit ist.
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Bei medizinischen Vorrichtungen wie etwa den oben
beschriebenen Oxygenatoren und bei anderen medizinischen
Einrichtungen
wie Kardiotomie-Reservoiren und als Hartgehäuse
ausgebildeten Venenblut-Reservoiren kann Luft oder irgendein
anderes Gas in das Blut eingeleitet werden, z. B. Sauerstoff
(in einem Oxygenator), Stickstoff, Kohlendioxid usw. Wenn
das der Fall ist, ist es typischerweise medizinisch
notwendig, einen bestimmten Gasanteil aus dem Blut abzuscheiden,
bevor das Blut dem Patienten zugeführt wird. Die Trennung
des Bluts von dem Gas verlangt, daß die medizinische
Einrichtung in Verbindung mit einer Entschäumungsvorrichtung
verwendet wird, die charakteristisch irgendeine Art von
Mittel enthält, um die Zerteilung des Schaums zu
unterstützen. Bei medizinischen Anwendungen ist das einzige
Mittel, das sich als annehmbar erwiesen hat, ein
Silicon-Entschäumungsmittel. Im Verlauf der Funktionsausübung des
Silicons, d. h. während der Abscheidung des Gases aus dem Blut,
wird jedoch eine kleine Siliconmenge tatsächlich in das Blut
überführt. Das dabei auftretende Problem ist, daß Silicon
vom menschlichen Körper nicht metabolisiert wird, so daß
sich Silicon im Körper ansammelt. Silicon ist zwar ein
inertes Material, es ist aber im menschlichen Körper
unerwünscht, weil es dazu tendieren kann, einige der sehr feinen
Kapillaren und Arterien im menschlichen Körper zu
verstopfen.
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Wie hier beschrieben wird, können die Merkmale der Erfindung
bei verschiedenen Arten von medizinischen Vorrichtungen
verwendet werden. Beispiele des Typs der sogenannten
Membranoxygenatoren, die die Merkmale der Erfindung anwenden
können, sind in den US-PS'en 4 094 792 und 4 196 075
beschrieben, die beide auf Bentley Laboratories, Inc., die
Rechtsnachfolgerin der vorliegenden Erfindung, übertragen sind.
Zusätzlich kann die Entschäumungsvorrichtung der Erfindung
in Produkten von Bentley Laboratories, Inc., die als
integrierte Membranoxygenatoren Bentley BCM-3 und BCM-7
identifiziert sind und Oxygenatoren mit drei Hauptkomponenten
sind, vorgesehen sein. Beispiele des Blutoxygenators vom
Blasentyp, in denen die Merkmale der Erfindung anwendbar
sind, sind in den US-PS'en 3 468 631, 3 488 158 und
3 578 411 beschrieben, wobei die beiden letzteren
Vorrichtungen beschreiben, die als Bentley-Oxygenator
bekanntgeworden sind, und ferner in den US-PS'en 4 282 180 und
4 440 723, die beide auf Bentley Laboratories, Inc.,
übertragen sind.
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Verschiedene bekannte Beispiele von Blutoxygenatoren und
Gas-Flüssigkeits-Austauschvorrichtungen sind beschrieben in
den folgenden US-PS'en 3 065 748, 3 256 883, 3 493 347,
4 073 622, 4 138 288, 4 182 739, 4 203 944, 4 203 945,
4 288 125, 4 231 988, 4 272 373, 4 336 224, 4 370 151,
4 374 088, 4 396 584, 4 407 777, 4 440 772, 4 493 692 und
4 533 516.
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In der Beschreibung der EP-Patentanmeldung Nr. 122748, die
am 24. Oktober 1984 veröffentlicht wurde, wird eine
Filtereinrichtung für ein Kardiotomie-Reservoir beschrieben, die
Vielfachschichten von konzentrischen rohrförmigen Elementen
mit einem inneren ringförmigen Einlaßkanal aufweist, dem
Blut zugeführt wird. Eine Grobfilterschicht, die ein
offenzelliges, mit Blut kompatibles, synthetisches polymeres
Schaummaterial zum Zerteilen von Blutschaum aufweist, ist
bevorzugt mit einem Schaumverhütungs- bzw.
Entschäumungsmittel behandelt.
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In der Beschreibung der DE-PS 895 441, die im November 1953
veröffentlicht wurde, wird ein Verfahren zum Zerteilen von
Schaum an der Oberfläche von Flüssigkeit in einem Behälter
beschrieben, indem eine mit Silicon benetzte Fläche in einem
Abstand über der Oberfläche angeordnet wird und praktisch
bis zum Rand des Behälters verläuft. Im Fall von
zylindrischen Behältern mit kleinen Durchmessern heißt es, daß es
normalerweise genügt, wenn die Wände des Behälters über dem
Flüssigkeitsspiegel mit Siliconen benetzt sind.
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Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer
Vorrichtung, die zum Abscheiden von Gas aus Blut einsetzbar ist und
bei der die oben angegebenen Nachteile minimiert sind.
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Bei einer zu beschreibenden Anordnung gibt es eine
Entschäumungseinrichtung zum Abscheiden von Gas in Form von
Schaum aus Blut und anschließendem Zerteilen des Schaums in
Blut und Gas. Die Einrichtung weist ein Reservoir und ein
Filterelement auf, das kein Schaumverhütungsmittel enthält
und das in dem unteren Bereich des Reservoirs positioniert
ist, um zuerst mit dem Blut in Kontakt zu gelangen und
Gasschaum und Gasblasen aus dem Blut abzuscheiden. In dem
Reservoir ist über dem höchsten Fluidpegel ein Element
positioniert, das einen Entschäumer enthält und das dann mit dem
Schaum in Kontakt tritt, der aus dem Filterelement
hochsteigt, und den Schaum zerteilt.
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Wenn Blut durch eine medizinische Vorrichtung strömt, kann
es grundsätzlich hin und wieder etwas Gas mitführen. Wenn
sich Gas im Blut befindet und es erwünscht ist, das Gas zu
entfernen, wird charakteristisch ein Entschäumungsmittel wie
etwa ein Siliconmaterial (z. B. Simethicon) eingesetzt. Es
wird aber bevorzugt, keinen direkten Kontakt des Bluts mit
dem Siliconmaterial zu haben. Die Entschäumungsvorrichtung
gemäß den Merkmalen der Erfindung ist insofern speziell, als
im Gebrauch Blut, das kein Gas enthält, das siliconhaltige
Material nicht berührt. Schaum, makroskopische Blasen und
mikroskopische Blasen, die in dem Blut auftreten, werden aus
dem Blut abgeschieden, ohne mit dem
Silicon-Entschäumungsmittel in Kontakt zu gelangen. Nach der Abscheidung wird
dann zugelassen, daß der Schaum und die Blasen zu einem
Bereich der Entschäumungsanordnung gelangen, der über dem
Höchstpegel des Bluts in dem Reservoir der Anordnung
positioniert ist, wo der Schaum und die Blasen dann mit einem in
Entschäumungsmittel getauchten Material in Kontakt gebracht
werden. Die einzige Substanz, die mit dem
Entschäumungsmittel in Kontakt gelangt, ist somit Schaum oder Blasen, die
bis zu dem Bereich über dem Blutspiegel hochsteigen, wo sich
das Entschäumungsmittel befindet. Die Erfindung ist insofern
speziell, als sie eine Entschaumungsvorrichtung definiert,
die zuläßt, daß selektiv nur Schaum und Blasen einem
Entschäumungsmittel ausgesetzt werden.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung sowie weiterer Ziele
und Merkmale derselben wird auf die nachstehende
detaillierte Offenbarung-in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
verwiesen; die Zeichnungen zeigen in:
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Fig. 1 eine vergrößerte schematische Schnittansicht, die
die Prinzipien einer Entschäumungsvorrichtung
zeigt; und
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Fig. 2 eine geschnittene Draufsicht auf einen
Membranoxygenator und einen vergrößerten Bereich
desselben, wobei gezeigt ist, wie eine
Entschäumungsvorrichtung nach der Erfindung mit dem Oxygenator
verwendet werden kann.
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Ganz allgemein kann die zu beschreibende
Entschäumungsvorrichtung verwendet werden, um ein Gas wie etwa Luft aus
verschiedenen Arten von Fluiden wie etwa Blut abzuscheiden.
Das hier beschriebene Entschäumungssystem eignet sich
speziell zur Verwendung bei jeder als offenes System
ausgelegten Vorrichtung, die eine Trennung von Luft und Blut
verlangt. Ausgezeichnete Einsatzgelegenheiten für dieses
Entschäumungssystem gibt es bei solchen medizinischen
Einrichtungen wie beispielsweise Blasenoxygenatoren,
Membranoxygenatoren, Kardiotomie-Reservoiren, Venenblut-Reservoiren
vom Hartschalentyp, Blut-Autotransfusionssystemen und
Kardiplegiesystemen mit sauerstoffangereichertem Blut. Die
speziellen Merkmale der Entschäumungsvorrichtung gemäß der
Erfindung werden zwar unter Bezugnahme auf ihre Verwendung
in einem Oxygenator zur Abscheidung von Gasschaum und
Gasblasen aus Blut beschrieben, es versteht sich aber, daß die
Entschäumungsvorrichtung vielseitiger anwendbar ist, nicht
die speziellen Konstruktionsmerkmale der hier beschriebenen
Ausführungsform benötigt und fähig ist, diverse Gase aus
verschiedenen Flüssigkeiten abzuscheiden, wenn sie mit einer
medizinischen Einrichtung und in anderen Umgebungen
eingesetzt wird.
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Die wesentlichen Merkmale einer bevorzugten Ausführungsform
der Entschäumungsvorrichtung 10 der Erfindung sind in Fig. 1
gezeigt. Die gezeigte Vorrichtung kann entweder als der
BCM-3- oder BCM-7-Entschäumer von Bentley Laboratories, Inc.
identifiziert werden, der beispielsweise in dem integrierten
Membranoxygenator Bentley BCM-3 oder BCM-7 gemäß der
Beschreibung in der gemeinsam übertragenen und gleichzeitig
anhängigen Anmeldung Serial Nr vom (Docket-
Nr. MM:550) mit dem Titel "Integrated Membrane Oxygenator,
Heat Exchanger and Reservoir", oder in dem
Membranoxygenator-Reservoir Bentley BMR-1500 einsetzbar ist. Die
Entschäumungsvorrichtung 10 ist eine dreiteilige Anordnung, die
eine ausgezeichnete Abscheidung von Schaum und
makroskopischer und mikroskopischer Luft aus Blut ermöglicht,
während gleichzeitig der Kontakt der Blutbahn mit der
siliconhaltigen Schaumverhütungsverbindung, die in der Vorrichtung
verwendet wird, minimiert wird. Die drei Hauptbestandteile
der Entschäumungsvorrichtung 10 von Fig. 1 sind folgende:
(a) ein gering schaumverhütend benetztes (nur am oberen
Bereich 11) Polyurethan als thermisch retikulierte
(offenzellige) Schaumvorstufe 11A, die beispielsweise aus 12,7 mm
dickem Polyurethan mit 100 ppi (Poren/inch) besteht; (b) ein
Sieb 12, das ein heparinüberzogenes
50-um-Monodur-Polyestersieb (Sieböffnung in um) mit 36% offener Fläche
(Köperbindung) ist; und (c) eine Abstandshalter-Schaumstufe 13, die
eine 3,175 mm dicke, thermisch retikulierte (offenzellige)
Abstandshalter-Schaumstufe aus 15-ppi-Polyurethan sein sein
kann.
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Die Polyurethanschaum-Vorstufe 11 ist das einzige Element
der Entschäumungsvorrichtung 10, die ein Entschäumungsmittel
enthält. Gemäß den Merkmalen der Erfindung ist eine
Entschäumungsverbindung (z. B. Simethicon) auf das schwach
entschäumende Entschäumungselement 11A nur entlang einem
relativ schmalen Rand 11, z. B. einem Rand von 2,54 cm (2''),
gemessen vom Oberende der Entschäumungsvorrichtung 10,
aufgebracht. (Es ist zu beachten, daß 11 und 11A dasselbe Stück
Schaummaterial sind.) Es ist gerade diese Schaumverhütungs-
Konstruktion, die eine schaumverhütend beschichtete
Oberfläche nur dem interessierenden Blutschaum und den Blasen
darbietet, die, weil sie schwimmfähig sind, zur Oberfläche
des Bluts aufschwimmen. Somit wird ein Kontakt zwischen dem
Blut und dem Überzug aus Silicon- Entschäumungsmittel
minimiert, d. h. ein Kontakt erfolgt mit dem Schaum und den
Blasen und dem Entschäumungsmittel oberhalb des maximalen
Flüssigkeitsspiegels des Bluts. Wenn die
Entschäumungsvorrichtung 10 in einem Oxygenator verwendet wird, bleibt im
Normalbetrieb die maximale Höhe der Blutsäule in der
Entschäumungsvorrichtung unterhalb des untersten Randbereichs
des Elements 11, der das Schaumverhütungsmaterial enthält.
Mikroblasen werden von der Simethicon-Verbindung oder
anderen Entschäumungsmitteln nicht signifikant beeinflußt, und
es ist unnötig, die gesamte Blutbahn den
Entschäumungsmitteln auszusetzen. Die Entschäumungsvorrichtung 10 erlaubt
es, selektiv nur Blutschaum einem Entschäumungsmittel
auszusetzen.
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Die Polyurethanschaum-Vorstufe 11A mit 100 ppi hat die
Wirkung, Schaum, makroskopische Luftblasen und mikroskopische
Luftblasen, die in dem Blut auftreten, auszufiltern, bevor
das Blut zu dem heparinbeschichteten Polyester-Mikrosieb 12
gelangt. Das Mikrosieb 12 kann zwar die makroskopische Luft
abtrennen, die zuerst dem Vorstufen-Polyurethanschaum 11
präsentiert wird, aber das bewirkt die Bildung einer zum
Zusetzen führenden Luftschicht auf dem Sieb. Wenn Mikrosiebe
großen Mengen makroskopischer Luft ausgesetzt werden, wird
ihre wirksame Oberfläche verringert, und ihre Fähigkeit zum
Durchlassen von Fluiden kann beeinträchtigt werden, auch
wenn sie mit Netzmitteln wie Heparin behandelt sind. Eine
mögliche Folge des Luftverschlusses dieser Mikrosiebe ist,
daß durch die verringerte Sieboberfläche gehendes Blut einem
erhöhten Durchflußwiderstand und gesteigerten Druckabfall
unterliegt. Diese Erhöhungen können eine Schädigung von im
Blut gebildeten Elementen hervorrufen. Die Anbringung einer
Polyurethanschaum-"Filterstufe" vor dem heparinbeschichteten
Sieb verbessert ganz erheblich die Abtrennung von Luft aus
dem Blut sowie die Bluthandhabungsfähigkeit der
Entschäumungsanordnung.
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Nach dem Durchtritt von Blut durch die 100-ppi-Vorstufe 11
gelangt es in Kontakt mit dem heparinbenetzten
50-um-Polyestersieb 12. Dieses Sieb eliminiert wirkungsvoll
Mikroblasen mit einem Durchmesser von mehr als 50 um. Polyester-
Mikrosiebgewebe sind zwar mit kleineren Sieböffnungen
verfügbar, die eine noch stärkere Filtration der Luft ergeben
würden, aber diese Gewebe führen zu gewissen Nachteilen. Mit
abnehmender Sieböffnungsgröße des Gewebes nimmt der
Prozentsatz der offenen Fläche des Gewebes (der effektiven
Blutdurchgangsfläche) deutlich ab. Mit abnehmendem Prozentsatz
der offenen Fläche unterliegt das Blut größeren Widerständen
und Scherkräften. Erhöhte Scherkräfte wirken sich in stark
erhöhter Schädigung des Bluts aus. Das mit Heparin benetzte
50-um-PES-Köpersieb sorgt für ausgezeichnete
Mikroblasenfiltration in Verbindung mit einer relativ großen offenen
Fläche von 36%. Die Auswertung von Langzeit-Blutdurchfluß
in vitro durch dieses Sieb hat deutlich die ausgezeichnete
Bluthandhabungsfähigkeit dieses Materials demonstriert.
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Wie Fig. 1 zeigt, umschließt das heparinbeschichtete
Mikrosieb 12 nicht den oberen Bereich des Polyurethanschaums 11.
Im Normalbetrieb der Entschäumungsvorrichtung 10 liegt der
Blutspiegel innerhalb des Entschäumers immer unter dem Rand
des Polyester-Mikrosiebs. Sollte das Sieb 12 sich zusetzen,
dann übersteigt der Blutspiegel innerhalb des Entschäumers
die Höhe des Siebs, und der Blutstrom umgeht das Sieb. Der
gesamte Blutstrom geht durch den mit Entschäumungsmittel
behandelten Teil des Polyurethan-Entschäumers 11 und fließt
kaskadenartig über das zugesetzte Mikrosieb. Diese integrale
Bypass-Charakteristik der Entschäumeranordnung 10 ist ein
wesentliches Sicherheitsmerkmal, das die Verwendung eines
Mikrosiebs in der Blutbahn erlaubt, ohne daß die Gefahr
einer vollständigen Blockierung der Blutbahn gleichzeitig
mit dem Zusetzen des Siebs besteht.
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Das dritte Element der Entschäumeranordnung 10 ist eine
Abstandsstufe 13, die bevorzugt ein 3,175 mm dickes
Polyurethanmaterial mit 15 ppi aus thermisch retikuliertem
(offenzelligem) Material ist. Dieses Element ist eine
Abstandsstufe, die eine Dochtwirkung von Blut zwischen dem
Polyester-Mikrosieb 12 (oder dem oberen Segment der 100-ppi-
Vorstufe 11) und der äußeren Umschließungslage, z. B. einem
Polyester-Trikotmaterial, in dem die Elemente der
Entschäumungsanordnung eingeschlossen sind, verhindert. Ein
großporiges Material wie ein 15-ppi-Polyurethanmaterial 13 wird
für diese Abstandsstufe bevorzugt eingesetzt, um die
Materialoberfläche für ein erneutes Vermischen von Luft und Blut
zu begrenzen.
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Alle drei Elemente 11A, 12 und 13 sind bevorzugt in einer
äußeren Lage aus einem gewirkten Strumpf 14 angeordnet, und
die gesamte Entschäumungsanordnung ist an einem formsteifen
belüfteten Traggitter 15 befestigt. Der Strumpf 14 und das
Siebelement 12 sind an den Positionen 16 und 17 mit Laschen
verbunden, und zwar auf die nachstehend beschriebene Weise,
d. h. bei dem gegebenen Beispiel, wie die
Entschäumungsanordnung 10 in einem Membran-Oxygenator eingesetzt werden
kann.
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Gemäß den Merkmalen der vorstehend beschriebenen speziellen
Ausführungsform der Entschäumungsanordnung gibt es bestimmte
kritische Parameter, die es der Entschäumungsanordnung
ermöglichen, in der Umgebung eines Oxygenators, speziell eines
Membranoxygenators, auf effiziente Weise zu funktionieren.
In der Entschäumungsanordnung 10 sind die Porengrößen des
Polyurethanschaums 11, 11A und 13 und des Polyestersiebs 12
kritisch für die effiziente Funktion der Gesamtanordnung.
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Bei den Vorstufenelementen 11 und 11A aus thermisch
retikuliertem Polyurethanschaum ist eine bevorzugte Porengröße des
Materials ca. 100 ppi, und diese Porengröße kann zwischen
ca. 80 und 110 ppi liegen. Es wird bevorzugt, für das
Element 11 keinen Schaum mit einer Porengröße von weniger
als ca. 80 ppi zu verwenden, weil diese Art von Material
makroskopische Luft nicht hinreichend zurückhält. Wenn die
Porengröße des Elements 11A größer als ca. 110 ppi ist, kann
es ein zu großes Durchbruchvolumen haben, wodurch die
Blutbahn in Kontakt mit Entschäumungsmitteln gebracht wird. Bei
dem Monodur-Polyestersieb 12 ist eine bevorzugte Porengröße
für das Siebmaterial ca. 50 um und kann im Bereich von ca.
50-71 um liegen. Es wird bevorzugt, kein Sieb mit Öffnungen
von weniger als ca. 50 m zu verwenden, weil diese Art von
Mikrosieb einen ungenügenden Prozentsatz offener Fläche hat.
Ein niedriger Prozentsatz offener Fläche kann zu
unannehmbaren Werten der Blutschädigung führen. Wenn das
Sieböffnungen hat, die größer als ca. 71 um sind, zeigt es nur
geringe Wirkung in bezug auf die Verringerung von
Mikroblasenwerten. Bei der thermisch retikulierten
Polyurethanschaum-Abstandsstufe 13 ist eine bevorzugte Porengröße ca.
15 ppi, und diese kann zwischen ca. 15 und 25 ppi liegen. Es
wird bevorzugt, keine Schaumstoff-Abstandsstufe 13 mit einer
Porenzahl von weniger als ca. 15 ppi zu verwenden, weil es
schwierig ist, Entschäumermaterial mit dieser geringen
Porengröße herzustellen. Polyurethanschaummaterial mit einer
Porenzahl von mehr als ca. 25 ppi ist im allgemeinen nicht
akzeptabel, weil es zu viel Materialoberfläche für ein
Rückvermischen von Luft und Blut bietet.
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Der Betrieb und die Anwendung der Entschäumungsanordnung,
die vorstehend beschrieben wurde, wird nachstehend in der
Umgebung eines Membranoxygenators erläutert. Fig. 2 zeigt
einen Membranoxygenator 20, wobei der in einem Kreis
eingeschlossene Bereich 21 vergrößert die Struktur einer
Entschäumungsanordnung 22 zeigt, die die speziellen Merkmale
der Erfindung verkörpert. Im Gebrauch wird Blut von einem
Patienten durch einen Venenblut-Einlaßverbinder, der am
oberen Bereich 23 des Oxygenators angeordnet ist, in den
Membranoxygenator eingespeist. Nachdem das Blut in den
Oxygenator eingetreten ist, sickert es langsam in
Abwärtsrichtung auf Wärmetauscherrohre 24, die bevorzugt in Form
eines spiralförmigen Wickelrohrs ausgebildet sind, und dann
in die Entschäumungsanordnung 22. Es ist zu beachten, daß in
dem Membranoxygenator der Zweck des Leitens von Blut durch
die Entschäumungsanordnung darin besteht, unerwünschte Luft,
die zusammen mit dem Blut in den Oxygenator eingespeist
wird, abzuscheiden.
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Die Entschäumungsanordnung 22 ist aufgebaut aus einer
äußeren Lage eines Polyester-Trikotstrumpfs 25. Angrenzend
an den Strumpf 25 befindet sich eine Lage 26 aus einem
Polyurethanschaummaterial mit 15 ppi. Ein 50-um-Monodur-
Polyestersieb 27 ist zwischen dem Schaummaterial 26 und
einer Lage 28 aus Polyurethanschaumstoff mit 100 ppi
positioniert. Eine Laschenelement (nicht gezeigt) ist an dem
Sieb 27 an einer Position 29 befestigt und dient dazu, die
Schaumlage 28 nach innen (wie gezeigt) zu drücken, und zwar
an der ungefähren Stelle des maximalen Blutspiegels
innerhalb der Entschäumungsanordnung. Das
Polyurethanschaummaterial 30 mit 100 ppi, das über diesem eingedrückten
Bereich von 100-ppi-Schaummaterial positioniert ist (d. h.
über dem maximalen Blutspiegel innerhalb der
Entschäumungsanordnung positioniert ist), ist der Bereich des 100-ppi-
Schaummaterials, der ein Entschäumungsmittel wie
beispielsweise Simethicon aufweist. Die nächste gezeigte Lage der
Entschäumungsanordnung 22 ist ein Traggitter 31. Ein
weiteres
Laschenelement ist an dem Strumpf 25 an einer Position
32 befestigt und hält den Strumpf an dem Traggitter.
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Im Gebrauch des Membranoxygenators 20 wird das Blut von den
Wärmetauscherrohren 24 in Kontakt mit der Polyurethanschaum-
Vorstufe 28 mit 100 ppi (dem Teil des 100-ppi-Schaumstoffs
ohne Entschäumungsmittel) geleitet, die bewirkt, daß Schaum,
makroskopische Luftblasen und mikroskopische Luftblasen, die
in dem Blut anwesend sind, ausgefiltert werden. Danach
fließt das Blut zu dem mit Heparin überzogenen Polyester-
Mikrosieb 27, das die Mikroluftblasen in dem Blut, deren
Durchmesser größer als 50 um ist, effektiv beseitigt. Die
aus dem Blut abgeschiedenen Mikroblasen und jeder weitere
Schaum gelangt zu dem Entschäumungsbereich 30 des 100-ppi-
Polyurethanschaums, der über dem maximalen Blutspiegel
liegt, wenn die Abscheidung der Luft aus dem Blut erfolgt.
Somit ermöglicht es die Entschäumungseinrichtung, daß
selektiv nur Blutschaum (Blasen) dem Entschäumungsmittel
ausgesetzt wird.
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Nachdem das Blut durch die Entschäumungsanordnung 22
gegangen ist, gelangt es in ein Venenblut-Reservoir 33. Danach
strömt das Blut aus dem Reservoir durch einen
Venenreservoir-Auslaßverbinder 34 zu einer Pumpe (nicht gezeigt), die
das Blut-zurück zum unteren Bereich des Oxygenators 20 durch
einen Oxygenatoreinlaßverbinder (nicht gezeigt) fördert. Im
unteren Bereich des Membranoxygenators findet der
eigentliche Sauerstoffaustausch mit dem Blut statt. Nach dem
Zurückpumpen in den Oxygenator fließt das Blut durch eine
Vielzahl von vertikalen Hohlfasern 35. Der Oxygenator hat
einen Sauerstoffeinlaßverbinder 37, der den Fasern 35
Sauerstoff zuführt, und einen Sauerstoffauslaßverbinder 36,
der dem Sauerstoff ermöglicht, aus dem Oxygenator
auszutreten. Grundsätzlich fließt das Blut durch die Fasern 35,
während der Sauerstoff um die Hohlfasern herumströmt,
wodurch die Zuführung von Sauerstoff erfolgt.
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Die beschriebene Vorrichtung gemäß der Erfindung kann
eingesetzt werden, um zahlreiche Arten von Flüssigkeiten zu
entschäumen. Ein Beispiel einer Flüssigkeit ist Blut, das als
spezielles Beispiel verwendet wurde, um eine genaue
Ausführungsform der Erfindung zu beschreiben.