DE3788164T2 - Einrichtung zum Trennen von Gasen und Flüssigkeiten. - Google Patents

Einrichtung zum Trennen von Gasen und Flüssigkeiten.

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Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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:
  • Fig. 1 eine vergrößerte schematische Schnittansicht, die die Prinzipien einer Entschäumungsvorrichtung zeigt; und
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (6)

1. Entschäumungsvorrichtung zur Verwendung beim Abscheiden von Schaum, makroskopischen und mikroskopischen Basen aus Blut, die aufweist: ein Reservoir (33), um das Blut zu enthalten, das eine Zuflußeinrichtung (23) und eine Abflußeinrichtung (34) für das Blut hat, die mit dem Reservoir (33) in Verbindung stehen, einen ersten Filter (11A) (28), der positioniert ist, um mit Blut in Kontakt zu gelangen, das durch die Zuflußeinrichtung (23) eingeleitet wird, und um Schaum, makroskopische und mikroskopische Luftblasen daraus abzuscheiden, und ein Sieb (12) (27), durch das aus dem ersten Filter (11A) (28) austretendes Blut hindurchtritt, und einen zweiten Filter (13) (26), um aus dem Sieb (12) (27) austretendes Blut aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet, daß ein oberer Bereich (11) (30) des ersten Filters (11A) (28) ein Schaumverhütungsmittel enthält und sich auf einer vorbestimmten Höhe über einem erwarteten Maximalblutpegel in dem Reservoir (33) befindet, so daß direkter Kontakt zwischen dem oberen Bereich (11) (30) und dem Blut auf oder unter dem Maximalpegel im wesentlichen vermieden wird, und daß der Rest des ersten Filters (11A) (28) kein Schaumverhütungsmittel enthält, wodurch der obere Bereich (11) (30) des ersten Filters (11A) (28) Schaum, makroskopische Blasen und mikroskopische Blasen aus dem Blut aufnimmt, während es durch den Rest des ersten Filters (11A) (28) und das Sieb (12) (27) fließt.
2. Entschäumungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Sieb (12) (27) nur über den genannten Rest des ersten Filters (11A) (28) erstreckt, wodurch das Blut das Sieb (12) (27) umgeht, falls der Pegel des Bluts in dem Reservoir (33) den erwarteten Maximalpegel überschreitet.
3. Entschäumungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (12) (27) mit einem Netzmittel behandelt ist.
4. Entschäumungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaumverhütungsmittel Silicon enthält.
5. Entschäumungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Filter (13) (26) aus einem Polyurethanschaumstoff gebildet ist.
6. Verfahren zum Betreiben einer Entschäumungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Betrieb der Pegel des Bluts derart unterhalten wird, daß direkter Kontakt zwischen dem oberen Bereich (11) (30) und dem Blut auf oder unter dem Maximalpegel im wesentlichen vermieden wird, und daß der obere Bereich (11) (30) des ersten Filters (11A) (28) Schaum, makroskopische Blasen und mikroskopische Blasen aus dem Blut aufnimmt, während es durch den Rest des ersten Filters (11A) (28) und das Sieb (12) (27) fließt.
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