DE3871735T2

DE3871735T2 - Blutfilter.

Info

Publication number: DE3871735T2
Application number: DE8888120071T
Authority: DE
Inventors: Yoshiro Katsura
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1987-12-04
Filing date: 1988-12-01
Publication date: 1993-01-21
Anticipated expiration: 2008-12-02
Also published as: AU2641988A; JPH01148266A; AU602619B2; EP0318993B1; EP0318993A3; US4919802A; ES2034131T3; EP0318993A2; DE3871735D1; JPH0362111B2; CA1315707C

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft einen Blutfilter zur Entfernung von Fremdstoffen und Blasen aus Blut, das durch einen außerhalb des Körpers befindlichen Blutkreislauf einschließlich einer künstlichen Herz-Lunge oder eines Pumpenoxygenators, einer künstlichen Niere oder eines Dialysators, und eine Vorrichtung zur Trennung von Blutzellen- und Plasmakomponenten, und mehr im einzelnen einen Blutfilter, der eine verbesserte Blasenentfernungsfähigkeit aufweist.
Im Stand der Technik ist eine Anzahl von Blutfiltern bekannt. Ein typischer Blutfilter ist in der US-A-4 411 783 offenbart. In FIG. 14 ist der allgemein mit 100 bezeichnete Blutfilter dargestellt, wobei er ein beispielsweise aus Polykarbonatharz gebildetes Zylindergehäuse 102, das einen Bluteinlaß 105 und einen Blutauslaß 108 aufweist, und ein im Gehäuse 102 zwischen dem Einlaß 105 und dein Auslaß 108 aufgenommenes Filterelement 109 umfaßt. Das Filtereleinent 109 ist hergestellt, indem ein Maschensieb mit einer Öffnung von 20-50 um zwischen Plastiknetzen sandwichartig angeordnet wird, das Sandwich in Falten gefaltet wird und die Enden zusammengepaßt werden, um ein im wesentlichen zylindrisches Filterelement zu bilden. Um zu verhindern, daß Blasen direkt zum Filterelement 109 gelangen, ist der Bluteinlaß 105 tangential mit dem Zylindergehäuse 102 verbunden derart, daß das Blut B in einer tangentialen Richtung in das Gehäuseinnere eintreten kann, um darin eine Wirbelströmung zu bilden, wie in FIG. 15 gezeigt ist, die ein längs der Linien III-III ausgeführter Querschnitt des Blutfilters von Fig. 14 ist. Es ist auch bekannt, zwischen dem Bluteinlaß und dem Filterelement einen fortlaufenden Schaum anzuordnen um zu verhindern, daß Blasen direkt zum Filterelement gelangen.
Bei dem Blutfilter der oben erwähnten Art, bei dem Blut B durch den Einlaß 105 in das Gehäuse 102 eintritt, um darin eine Wirbelströmung zu bilden, werden Blasen durch einen Zentrifugaleffekt entfernt, daß sich in der Wirbelströmung des Bluts B mitgerissene feine Blasen mit einer geringen Masse zum Zentrum des Wirbels hin sammeln. Da Auftrieb stets an Blasen im Blut B angreift, schwimmen dann abgetrennte Blasen und sammeln sich bei einem axialen oberen Teil des Gehäuses 102 und strömen durch eine Entlüftungsöffnung 106 am axialen oberen Teil des Gehäuses 102 heraus. Das Filterelement 109 entfernt lediglich diejenigen Blasen, die durch den Auftrieb und die Zentrifugalkraft der Wirbelströmung nicht entfernt werden, d.h. Blasen, die in der Wirbelströmung des Bluts B nicht mitgerissen worden sind. Bei der oben erwähnten Abwandlung, bei der ein durchgehender Schaum zwischen dem Einlaß und dem Filterelement vorhanden ist, entfernt der Schaum derartige Blasen.
Im oben erwähnten Blutfilter 100 prallt jedoch die Zuströmung von Blut, das durch den Einlaß 105 in das Gehäuse 102 eintritt, direkt gegen eine Blutwirbelströmung, die bereits im Gehäuse 102 wie in FIG. 15 gezeigt wirbelt. Da dies eine Störung im Blutzufluß bewirkt, bevor sich der Zufluß mit der Wirbelströmung vereinigt, werden Blasen nicht so sanft zur Blutwirbelströmung befördert. Somit weist dieser bekannte Blutfilter 100 den Nachteil auf, daß mehr Blasen das Filterelement 109 erreichen, da Blasen mit geringer Masse nicht so wirksam vom Blut B getrennt werden können, indem Blasen auf der Blutwirbelströmung mitgerissen werden und es gestattet wird, daß sich derartige Blasen durch einen Zentrifugaleffekt zum Wirbelzentrum hin sammeln. Blasen im Blut B prallen gegen das Filterelement 109 und bleiben an diesem haften und einige Blasen dringen dann allmählich durch das Filterelement 109 durch, teilweise unter dem Einfluß einer Druckänderung, die durch Pulsierung einer Förderpumpe bewirkt wird. Der oben erwähnte Blutfilter von der Art, bei der ein durchgehender Schaum verwendet wird, weist auch verschiedene Probleme einschließlich des Haftenbleibens von Plättchen am Schaum, Beschädigung an Zellen, eines erhöhten Druckverlusts und der Schwierigkeit, beim Ansaugen Blasen zu entfernen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Ein Ziel der Erfindung ist es, einen neuen und verbesserten Blutfilter mit relativ einfachem Aufbau vorzusehen, der eine hohe Blasenentfernungsleistung aufweist, während das Haftenbleiben von Plättchen, Zellenbeschädigung und Druckverlust auf ein Minimum gebracht werden und die Blasenentfernung beim Ansaugen erleichtert wird.
Der Filter wie beansprucht umfaßt:
- einen Blasentrennabschnitt enthaltend
- eine Kammer mit allgemein kreisförmigem Querschnitt, um die Abtrennung von Blasen vom Blut zu gestatten,
- eine Entlüftungsöffnung, die an einem oberen Ende der Kammer für den Auslaß von Luft gebildet ist,
- eine Einlaßleitung, die sich von der Kammer in horizontaler Richtung fort erstreckt, um Blut in die Kammer zuzuführen, und
- einen Einströmteil, der sich mit der Einlaßleitung zur Kammer vereinigt, und
- einen Blutfilterabschnitt, der unterhalb des Blasentrennabschnittes angeordnet ist, enthaltend
- einen Auslaß, der an einem unteren Ende des Filterabschnittes für den Auslaß von Blut angeordnet ist, und
- ein zwischen dem Einlaß und dem Auslaß angeordnetes Filterelement.
Gemäß der vorliegenden Erfindung erstreckt sich die Achse der Einlaßleitung im wesentlichen parallel zu und radial außerhalb einer Tangentenlinie des Umfangs der allgemein kreisförmigen Kammer an der Verbindung zwischen der Kammer und der Einlaßleitung,
- wodurch der Einströmteil zuströmendes Blut aus der Einlaßleitung einführt, so daß es als im wesentlichen laminare Strömung zu einer Blutströmung in der Kammer strömt und dann sich mit der letzteren Strömung vereinigt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die obigen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung besser verständlich, ausgeführt in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, in denen
FIG. 1 eine perspektivische Ansicht eines Blutfilters gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
FIG. 2 eine Seitenansicht des Blutfilters von FIG. 1 ist;
FIG. 3 ein vertikaler Querschnitt des Blutfilters, ausgeführt längs Linien I-I in FIG. 2, ist;
FIG. 4 ein horizontaler Querschnitt des Blutfilters, ausgeführt längs Linien II-II in FIG. 2, ist, wobei der Filterabschnitt fortgelassen ist;
FIG. 5 teilweise im Querschnitt das in FIG. 1 verwendete Filterelement veranschaulicht;
FIG. 6 und 7 Querschnitte ähnlich FIG. 4 sind, die verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung veranschaulichen;
FIG. 8 eine schematische Ansicht ist, die einen künstlichen Herz-Lungenkreislauf zeigt, bei dem der Blutfilter der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
FIG. 9 und 10 schematische horizontale und vertikale Querschnittsansichten sind, die den Innenaufbau und -abmessungen des beim Beispiel hergestellten Blutfilters zeigen;
FIG. 11 und 12 schematische horizontale und vertikale Querschnmittsansichten sind, die den Innenaufbau und -abmessungen des beim Vergleichsbeispiel hergestellten Blutfilters zeigen;
FIG. 13 eine schematische Ansicht ist, die einen Testkreislauf aufzeigt, der dazu verwendet wird, die Leistung eines Blutfilters der Erfindung und eines Vergleichsfilters zu bestimmen;
FIG. 14 ein vertikaler Querschnitt eines Blutfilters des Standes der Technik ist; und
FIG. 15 ein horizontaler Querschnitt des Blutfilters gemäß Stand der Technik ist, ausgeführt längs Linien III- III in Fig. 14.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Die Erfindung wird mehr im einzelnen unter Bezugnahme auf in den Zeichnungen veranschaulichte verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben.
Der Blutfilter gemäß der vorliegenden Erfindung wird allgemein mit 1 bezeichnet, welcher umfaßt einen Blasentrennabschnitt 2, enthaltend eine Kammer 10 mit allgemein kreisförmigem Querschnitt, um die Abtrennung von Blasen vom Blut zu gestatten, eine Entlüftungsöffnung 12, die an einem oberen Ende der Kammer 10 für den Auslaß von Luft gebildet ist, eine Einlaßleitung 13, die sich von der Kammer 10 in horizontaler Richtung fort erstreckt, um Blut in die Kammer zuzuführen, wobei sich die Achse der Einlaßleitung 13 im wesentlichen parallel zu einer Tangentenlinie der allgemein kreisförmigen Kammer 10 an der Verbindung zwischen der Kammer und der Einlaßleitung erstreckt, und einen Einströmteil 15, der sich mit der Einlaßleitung 13 zur Kammer 10 vereinigt; und einen Blutfilterabschnitt 3, der unterhalb des Blasentrennabschnittes 2 angeordnet ist, enthaltend einen Auslaß 16, der an einem unteren Ende des Filterabschnittes für den Auslaß von Blut angeordnet ist, und ein zwischen dem Einlaß 13 und dem Auslaß 16 angeordnetes Filterelement 18; wodurch der Einströmteil 15 zuströmendes Blut aus der Einlaßleitung 13 einführt, so daß es als im wesentlichen laminare Strömung zu einer Blutwirbelströmung in der Kammer 10 strömt und sich dann mit der Wirbelströmung vereinigt.
Ein Ausführungsbeispiel des Blutfilters der vorliegenden Erfindung ist unter Bezugnahme auf FIG. 1 bis 4 veranschaulicht.
Der Blutfilter 1 enthält einen Blasentrennabschnitt 2 und einen Blutfilterabschnitt 3. Der Blasentrennabschnitt 2 enthält ein oberes Gehäuse mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt, das darin eine Kammer 10 begrenzt, um zu gestatten, daß sich Blasen vom Blut trennen. Das obere Gehäuse ist ein allgemein zylindrisches Gehäuse, auf dem ein allgemein konischer Deckel 22 angebracht ist. Eine Entlüftungsöffnung 12 ist an einem oberen Ende des konischen Deckels 22 in Verbindung mit der Kammer für den Auslaß von Luft geöffnet. Eine röhrenförmige Bluteinlaßleitung 13 erstreckt sich horizontal von der Seite des oberen Gehäuses. Ein Bluteinströmteil 15 vereinigt sich mit der Einlaßleitung 13 zur Kammer 10. Der Blutfilterabschnitt 3 enthält ein allgemein zylindrisches unteres Gehäuse 20, das konzentrisch unterhalb und angrenzend an das obere Gehäuse angeordnet ist. Ein Auslaß 16 öffnet sich an einem axialen unteren Ende des unteren Gehäuses, um Blut aus diesem auszulassen. Im unteren Gehäuse ist ein Filterelement 18 aufgenommen, so daß es sich zwischen dem Einlaß und dem Auslaß in axialer Richtung erstreckt.
Mehr im einzelnen, der Blutfilter 1 gemäß dem in FIG. 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiel enthält ein integrales Gehäuse 20 mit einer oberen Öffnung und einen allgemein konischen Deckel 22, der auf dem Gehäuse zum Verschließen der Öffnung angebracht ist. Das integrale Gehäuse kann so betrachtet werden, daß es obere und untere Gehäuse umfaßt. Das obere Gehäuse begrenzt die Blasentrennkammer 10 darin und weist den daran befestigten Einströmteil 15 auf. Das untere Gehäuse bildet den Filterabschnitt 3, wobei das Filterelement 18 darin aufgenommen ist. Das obere Gehäuse und der Deckel 22 begrenzen die Blasentrennkammer 10. D.h., der Deckel 22 begrenzt einen oberen Abschnitt der Blasentrennkammer 10. Die Entlüftungsöffnung 12 ist am oberen Ende des Deckels 22 gebildet, so daß die Kammer 10 mit dem Außenraum verbunden ist. Die gesamten Gehäusebauteile einschließlich des Deckels, der oberen und unteren Gehäuse kann aus beliebigen gewünschten Kunstharzen einschließlich Polykarbonat, Polypropylen, Polyethylen, Styrolbutadien (SB)-Harz und Methylen-Butadien-Styrol (MBS)-Harz gebildet sein. Diese Komponenten sind vorzugsweise wie in FIG. 1 und 2 gezeigt transparent, da eine leichte Beobachtung des Inhalts im Gehäuse erwünscht ist. Das die Kammer 10 begrenzende obere Gehäuse ist beim veranschaulichten Ausführungsbeispiel über eine Stufe 20a mit dem unteren Gehäuse verbunden. Es ist auch möglich, daß der Blasentrennabschnitt 2 und der Blutfilterabschnitt 3 im wesentlichen denselben Durchmesser aufweisen können, so daß sie glatt miteinander verbunden sind. Es ist auch eine sich verjüngende Verbindung möglich. Es sei festgestellt, daß der Blutfilterabschnitt in Fig. 4 fortgelassen ist.
Das Gehäuse 20 ist an seiner oberen Seitenwand mit dem Bluteinlaß 13 versehen. Der Einlaß 13 weist eine zylindrische Blutzuströmleitung 14 auf, die außerhalb der Blasentrennkammer 10 vorgesehen ist und sich im wesentlichen parallel zu einer Tangente zu einem Querschnittskreis der Blasentrennkammer 10 erstreckt. Der Bluteinströmteil 15 ist mit der Blutzuströmleitung 14 an einem vorderen Ende und mit der Kammer 10 an einem hinteren Ende verbunden. Der Einströmteil 15 weist eine Außenwand 15a auf, deren radialer Abstand von der Kammer 10 vom vorderen Ende zum hinteren Ende hin allmählich abnimmt. Der Einströmteil 15 weist die maximale Querschnittsfläche an der Verbindung mit der Blutzuströmleitung 14 auf und nimmt dann in der Querschnittsfläche ab oder verengt sich, bis sich der Einströmteil 15 mit dem oberen Gehäuse 10b oder der Kammer 10 vereinigt. Der Einströmteil 15 umschließt einen Teil des Außenumfangs der Blasentrennkammer.
Mehr im einzelnen, der Einströmteil 15 weist die Außenwand 15a auf einem Kreis mit einem Radius r1 um einen Mittelpunkt auf, versetzt gegen den Mittelpunkt des oberen Gehäuses, wie in FIG. 4 gezeigt. Ein Blutzufluß wird in die Blasentrennkammer 10 über einen Winkel von 90º bis 360º, vorzugsweise 135º bis 225º, glatt eingeführt. Der Einströmteil 15 ist ein Vereinigungsteil, bei dem sich ein vom Einlaß 13 zuströmender Zufluß von Blut mit einer Blutwirbelströmung längs der Innenwand 10b des oberen Gehäuses vereinigt. Die Achse 13a der Einlaßleitung 14 erstreckt sich im wesentlichen parallel zu einer Tangente 10c zum kreisförmigen Querschnitt der Blasentrennkammer 10. Somit vereinigt sich im Einströmteil 15 ein vom Einlaß 13 zuströmender Blutzufluß mit einer Blutwirbelströmung in der Kammer, so daß ihre Stromlinien im wesentlichen parallel zueinander sind, und somit strömen sie als im wesentlichen laminare Strömung. Der vertikale Querschnitt des Einlasses 13, der Zuströmleitung 14 und des Einströmteils 15 können kreisförmig oder rechteckförmig sein.
Die Entlüftungsöffnung 12 befindet sich in Verbindung mit dem oberen Ende der Blasentrennkammer 10. Die Entlüftungsöffnung 12 kann mit einer Ventileinrichtung wie einem Dreiwegehahn (nicht gezeigt) versehen sein. Die Entlüftungsöffnung 12 befindet sich am oberen Ende des konischen Deckels 22 oder mit der Achse der Blasentrennkammer 10 ausgerichtet. Die Zuströmung von aus dem Einlaß 13 zuströmendem Blut zur Kammer 10 in einer dazu tangentialen Richtung mit einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit bildet eine Wirbelströmung in der Kammer 10, wo sich Blasen zentrifugal vom Blut absondern, zum axialen Mittelpunkt der Kammer 10 hin bewegen und sich in einem oberen Teil der Kammer 10 sammeln. Dann können Blasen leicht durch Freigabe der Entlüftungsöffnung 12 ausgelassen werden.
Der Deckel 22 ist fluiddicht am oberen Gehäuse 20 durch Klebstoffverbindung, Ultraschallschweißen oder HF-Schweißen befestigt.
Das Filterelement 18 ist im unteren Gehäuse 20 aufgenommen derart, daß ein Blasen enthaltender, vom Einlaß 13 zuströmender Blutzufluß nicht direkt gegen das Filterelement 18 aufprallt. Das Filterelement 18 ist wie in Fig. 5 gezeigt hergestellt, indem ein Maschensieb 30 mit einer Öffnung von etwa 20 - 50 um an seinen gegenüberliegenden Hauptflächen zwischen Kunststoffnetzen 31 und 31 sandwichartig angeordnet wird, das Sandwich in Falten gefaltet wird, das gefaltete Sandwich abgerundet wird und seine Enden zusammengepaßt werden, um ein allgemein zylindrisches Filterelement zu bilden. Das Maschensieb 30 ist gewöhnlich aus einem hydrophoben Kunstharz wie Polypropylen, Polyethylen und Polyester gebildet. Das Netz 31 ist auch aus einem ähnlichen Harz wie Polypropylen, Polyethylen und Polyester gebildet. Gegenüberliegende Endabschnitte des zylindrischen Filterelements 18 sind verbunden, um Dichtungen 24a und 24b (siehe FIG. 3) zu bilden, indem beliebige gewünschte Vergießzusammensetzungen vergossen werden, einschließlich Polyolefinen wie Polypropylen und Polyethylen, Ethylenvinylacetat (EVA), Polyurethan, Styrol, Butadienstyrol (SBS) und Silikonkautschuk und andere Elastomere. Wie in FIG. 3 gezeigt ist das zylindrische Filterelement 18 in axialer Richtung im Gehäuse 20 aufgenommen, wobei sich eine Dichtung 24a am oberen Ende und die andere Dichtung 24b in engem Kontakt mit dem Gehäuseboden befinden. Dieser Aufbau verhindert, daß Blut im Bypaß zum Auslaß 16 gelangt, ohne durch das Filterelement 18 durchzutreten. In einer zentralen Bohrung des Filterelementes 18 ist ein im allgemeinen röhrenförmiger Halter 26 mit einem verschlossenen Boden eingesetzt, um die Form des Filterelementes beizubehalten. Ein allgemein konisches Verschlußelement 28 ist an der oberen Dichtung 24a des Filterelementes 18 angebracht. Das Filterelement 18 entfernt Fremdstoffe mit einer relativ großen Masse, beispielsweise Thromben aus einer Blutströmung.
Weitere Ausführungsbeispiele des Blutfilters der vorliegenden Erfindung sind in FIG. 6 und 7 veranschaulicht.
FIG. 6 und 7 zeigen einen längs einer oberen horizontalen Ebene ähnlich FIG. 4 ausgeführten Querschnitt des Blutfilters, der den Blutfilterabschnitt schematisch veranschaulicht, der eine Innenstruktur des Filters bildet. Das Ausführungsbeispiel von FIG. 6 unterscheidet sich von demjenigen von FIG. 1-5 im Aufbau des Bluteinströmteils 15. Die Seitenwand 15a des Einströmteils 15 umschließt etwa weniger als eine Hälfte des Umfangs der Blasentrennkammer 10 und weist einen festen Radius r1 in FIG. 4 auf. Beim Ausführungsbeispiel von FIG. 6 umschließt die Seitenwand 15a des Einströmteils 15 etwa den gesamten Umfang der Blasentrennkammer 10. Die Seitenwand 15a besteht aus zwei halbkreisförmigen Segmenten mit unterschiedlichen Krümmungen, wobei ein erstes Segment mit 180º einen ersten Radius r1 und ein zweites Segment mit 180º einen zweiten Radius r2 aufweist, wobei der erste Radius größer als der zweite Radius ist (r1 > r2). Somit ist der Einströmteil 15 bei diesem Ausführungsbeispiel in einer Umfangsrichtung relativ lang. Das heißt, die Vereinigungslinie zwischen dem Einströmteil 15 und der Kammer 10 ist lang. Eine Bluteinströmung aus dem Einlaß 13 vereinigt sich allmählicher mit einer Blutwirbelströmung in der Kammer 10.
Das Ausführungsbeispiel von FIG. 7 ist ähnlich demjenigen von FIG. 6, unterscheidet sich jedoch von dem letzteren dahingehend, daß die Seitenwand 15a des Einströmteils 15 aus vier viertelkreisförmigen Segmenten verschiedener Krümmungen besteht, d.h. ersten, zweiten, dritten und vierten Segmenten mit jeweils 90º, die unterschiedliche Radien r1, r2, r3 und r4 aufweisen (r1 > r2 > r3 > r4). Der Abstand zwischen der Seitenwand 15a und der Außenlinie der Blasentrennkammer 10 nimmt allmählich vom vorderen Ende zum hinteren Ende hin ab.
Der verbleibende Aufbau und die Arbeitsweise der in FIG. 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispiele sind dieselben wie in FIG. 1 bis 5.
Der Blutfilter der vorliegenden Erfindung wird lediglich in Verbindung mit der Entfernung von Blasen aus Blut beschrieben. Die Erfindung ist nicht auf Blut beschränkt und kann auf beliebige flüssige Arzneimittel angewendet werden.
Die Arbeitsweise des Blutfilters der vorliegenden Erfindung wird in Verbindung mit dem in FIG. 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiel veranschaulicht, während auch auf FIG. 8 Bezug genommen wird.
Der Blutfilter 1 wird in einem künstlichen Herz-Lungenkreislauf 50 wie in FIG. 8 gezeigt verwendet, beispielsweise für den Zweck, Blasen und Fremdstoffe aus Blut zu entfernen. Der Kreislauf 50 enthält einen Patienten 41, einen Blutspeicher 43, eine Pumpe 45, einen Wärmetauscher/Oxygenator 48 und den Blutfilter 1 in dieser Reihenfolge angeschlossen. Mehr im einzelnen, die Vene des Patienten 41 ist über eine Leitung 42 mit dem Speicher 43 verbunden. Der Speicher 43 ist über eine Leitung 44 mit der Pumpe 45, über eine Leitung 46 mit dem Oxygenator 48 und dann über die Leitung 49 mit dem Einlaß des Blutfilters 1 verbunden. Der Auslaß des Blutfilters 1 ist mit der Aorta des Patienten 41 über eine Leitung 51 verbunden. Blut im Speicher 43 wird über die Verbindungsleitungen durch die Pumpe 45 zum Einlaß 13 des Filters 1 gepumpt. Da die Pumpe 45 Blut unter Druck zuführt, errreicht eine Blutströmung mit einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit den Einströmteil 15 über den Einlaß 13 und die Zuströmleitung 14 (siehe FIG. 3 und 4). Da der Einströmteil 15 so aufgebaut ist, daß sich seine Seitenwand 15a allmählich der Blasentrennkammer 10 nähert, gelangt das vom Einlaß 13 zuströmende Blut durch den Einströmteil 15 als laminare Strömung mit einer Blutwirbelströmung in der Kammer 10 und vereinigt sich dann mit der letzteren. Das vom Einlaß 13 zuströmende Blut prallt nicht direkt gegen die vorhandene, in der Kammer 10 und dem Filterabschnitt 3 umwirbelnde Blutströmung. Das neu zugeführte Blut strömt entlang der Seitenwand 15a des Gehäuses 20, das den Einströmteil 15 begrenzt, wobei es in eine Wirbelströmung umgewandelt wird und sich dann mit der in der Kammer 10 und dem Filterabschnitt 3 vorhandenen umwirbelnden Blutströmung vereinigt. Daher bewirkt das neu zugeführte Blut keine wesentliche Störung der vorhandenen Wirbelströmung in der Kammer 10. Da das Blut, das gerade aus dem Einlaß zugeführt worden ist, nicht wesentlich störend auf die vorhandene Wirbelströmung im Filtergefäß einwirkt, wandern wenige Blasen im neu zugeführten Blut zum Filterelement 18. Während Blut in der Kammer 10 als Wirbelströmung strömt, wandern Blasen mit geringer Masse im Blut aufgrund einer Zentrifugalwirbelkraft zum Wirbelzentrum hin und gleichzeitig bewegen sie sich aufgrund von im Blut wirkendem Auftrieb nach oben, wobei sie sich gegebenenfalls in einem zentralen oberen Teil der Kammer 10 sammeln. Die so gesammelten Blasen oder Luft wird durch die Entlüftungsöffnung 12 nach außen ausgelassen. Das in den Filterabschnitt 3 eintretende Blut wird von Fremdstoffen gefiltert. Das gefilterte Blut wird aus dem Auslaß 16 des Blutfilters 1 durch die Leitung 51 zur Aorta des Patienten 41 zurückgeführt.
Untenstehend ist zwecks Veranschaulichung und nicht zwecks Beschränkung ein Beispiel eines Blutfilters der vorliegenden Erfindung gegeben.

Beispiel

Es wurden ein Gehäuse und ein Deckel mit einem Innenaufbau und Abmessungen wie in FIG. 9 und 10 gezeigt verwendet. Das Gehäuse begrenzte ein Innenvolumen von etwa 200 ml, wenn der Deckel darauf angebracht war. Ein Filterelement war eine allgemein zylindrische Maschensiebanordnung mit einer Öffnung von 40 u, einem Abstand von 12 mm, einer effektiven Höhe von 68 mm und einer Faltenzahl 40 (hergestellt von Izumi K.K., Warenzeichen T-350), die hergestellt wurde, indem eine Polyester-Maschensiebanordnung zwischen einem Paar von Polyesternetzen sandwichartig angeordnet wurde und das Laminat wie in FIG. 5 gezeigt gefaltet und abgerundet wurde. Das Filterelement hatte einen Außendurchmesser von 50 mm wie in FIG. 9 gezeigt und eine effektive Oberfläche von 650 cm². Das Filterelement war am oberen und unteren Ende mit einer Polyurethan-Vergießzusammensetzung verbunden. Ein rohrförmiger Halter in Form eines sich verjüngenden Rohrs mit einem verschlossenen Boden und einem Ringflansch um eine obere Öffnung von diesen wurde in eine zentrale Bohrung des Filterelementes von oben eingeführt. Ein konisches Verschlußelement war am oberen Ende des Filterelementes befestigt, um den Halter zu überdecken. Das konische Verschlußelement hatte einen Durchmesser wie in FIG. 9 gezeigt. Das untere Ende des Filterelementes war am Boden im Inneren des Gehäuses mit einem Polyurethan-Klebstoff befestigt. Der Deckel war am Gehäuse befestigt, womit der Blutfilter mit dem in FIG. 1 bis 5 gezeigten Aufbau fertiggestellt war.

Vergleichsbeispiel

Es wurden ein Gehäuse und ein Deckel mit einem Innenaufbau und Abmessungen wie in FIG. 11 und 12 gezeigt verwendet. Das Gehäuse begrenzte ein Innenvolumen von etwa 200 ml, wenn der Deckel darauf angebracht war. Ein Filterelement war dasselbe wie es beim Beispiel verwendet wurde. Das Filterelement hatte einen Außendurchmesser von 50 mm wie in FIG. 12 gezeigt und eine effektive Oberfläche von etwa 650 cm². Das Filterelement war an den oberen und unteren Enden mit einer Polyurethan-Vergießzusammensetzung verbunden. Die Filteranordnung wurde durch dieselbe Arbeitsweise wie im Beispiel fertiggestellt, indem ein rohrförmiger Halter in eine zentrale Bohrung des Filterelementes eingesetzt wurde und ein konisches Verschlußelement am oberen Ende des Filterelementes befestigt wurde, um den Halter zu überdecken. Das untere Ende des Filterelementes war am Boden im Inneren des Gehäuses mit einem Polyurethan-Klebstoff befestigt. Der Deckel war am Gehäuse befestigt, womit ein Vergleichsblutfilter fertiggestellt war.

Experiment

Es wurde ein Experiment mit den beim Beispiel und Vergleichsbeispiel hergestellten Blutfiltern ausgeführt. Das Experiment wurde ausgeführt, indem der Blutfilter in einen Blutkreislauf wie in FIG. 13 gezeigt eingebaut wurde.
Kurz festgestellt, der Kreislauf enthält einen Blutspeicher 63, eine Pumpe 65, parallel angeschlossene Filter A und B und einen Ultraschallblasendetektor 61. Der Speicher 63 ist mit einer Ansaugöffnung der Pumpe 65 über eine Leitung 64 verbunden. Eine Auslaßöffnung der Pumpe 65 ist mit Einlässen der parallelen Filter A und B über eine Abzweigleitung 66 verbunden. Auslässe der Filter A und B sind mit dem Detektor 61 über eine Abzweigleitung 60 verbunden. Der Detektor 61 ist über eine Leitung 60 und eine Klemme 62 mit dem Speicher 63 verbunden. Entlüftungsöffnungen der Filter sind über Entleerungsleitungen 73 mit dem Speicher 63 verbunden. Die Leitung 64 ist mit einer Abzapfung mit einem Luftinjektor 74 versehen, um Luft in Blut einzublasen. Die Leitungen 66 und 60 sind mit Klemmen 75 und 76 versehen, um eine Blutleitung zwischen den Filtern A und B zu schalten. Es sei festgestellt, daß A den Blutfilter des Beispiels und B den Blutfilter des Vergleichsbeispiels bezeichnet.
Beim Beispiel wurde Rinderblut (Ht 35%) verwendet. Die Blutfilter des Beispiels und des Vergleichsbeispiels waren beide so aufgebaut, daß sie Rinderblut mit einem mittleren Druck von 26700 ± 2670 Pascal (200±20) mmHg auf der stromaufwärtigen Seite des Filters filterten. Die Pumpe war so aufgebaut, daß sie Blut mit einer Strömungsrate von 4 Liter/min pumpte. Es wurde Luft in Blut mit einer Rate von 20 ml/min mittels des Luftinjektors 74 eingeblasen. Es wurden Blasen im Blut unter Verwendung des Ultraschallblasendetektors gemessen (Hps-1000, hergestellt von Microemboli Detection System Extracorporeal Technologies, Inc., Indianapolis, USA). Die für die Blutfilter des Beispiels und Vergleichsbeispiels benötigten Ansaugmengen waren im wesentlichen gleich.
Die Blasen wurden in den Blutströmungen gezählt, die durch die Blutfilter des Beispiels und Vergleichsbeispiels durchgetreten waren. Die Blasenzählmessung wurde 600 mal pro 30 Sekunden ausgeführt. Die Zählung ist ein Integrationswert von bei Ultraschallimpulsexposition abgetasteten maximalen Blasendurchmessern (ein Mittelwert von fünf Messungen). Da keine genaue Zählung betreffend Blasen mit einem kleinen Durchmesser von weniger als 20 um erhalten werden konnte, wurden die entsprechenden Daten fortgelassen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 Blasengröße (um) Filter A (Zählung) Filter B (Zählung)
Es ist offensichtlich, daß die Anordnung der Erfindung wirksam ist, den Filter beim Entfernen von Blasen aus Blut zu unterstützen.
Wie aus der obigen Lehre hervorgeht, ist der Blutfilter der vorliegenden Erfindung so aufgebaut, daß er einen Blasentrennabschnitt umfaßt, enthaltend eine Kammer mit allgemein kreisförmigem Querschnitt, um die Trennung von Blasen vom Blut zu gestatten, eine Entlüftungsöffnung, die an einem oberen Ende der Kammer für den Auslaß von Luft gebildet ist, eine Einlaßleitung, die sich von der Kammer in horizontaler Richtung fort erstreckt, um Blut in die Kammer einzuführen, wobei sich die Achse der Einlaßleitung im wesentlichen parallel und radial außerhalb einer Tangentenlinie des Umfangs der allgemein kreisförmigen Kammer an der Verbindung zwischen der Kammer und der Einlaßleitung erstreckt, und einen Einströmteil angrenzend an die Einlaßleitung; und einen Blutfilterabschnitt, der unterhalb des Blasentrennabschnittes angeordnet ist, enthaltend einen an einem unteren Ende des Filterabschnittes angeordneten Auslaß für den Auslaß von Blut und ein zwischen dem Einlaß und dem Auslaß angeordnetes Filterelement; wodurch der Einströmteil zuströmendes Blut aus der Einlaßleitung einführt, so daß es als im wesentlichen laminare Strömung zu einer Blutwirbelströmung in der Kammer strömt und sich dann mit der Wirbelströmung vereinigt. An der Grenzfläche zwischen dem Einströmteil und der Kammer trifft das neu durch die Einlaßleitung eingeführte Blut nicht direkt gegen die Blutwirbelströmung, die in der Kammer gewirbelt hat. Das neu eingeführte Blut gelangt zunächst als im wesentlichen laminare Strömung zur vorhandenen Wirbelströmung am vorderen Ende des Einströmteils, wandelt sich dann allmählich in eine Wirbelströmung um, wenn es sich entlang der den Einströmteil begrenzenden Seitenwand vorbewegt, und vereinigt sich dann mit der vorhandenen Wirbelströmung in der Kammer, bis es das hintere Ende des Einströmteils erreicht. Die Bluteinströmung veranlaßt keine Störung in der in der Kammer vorhandenen Blutwirbelströmung. Da das Blut, das gerade aus der Einlaßleitung eingeführt worden ist, im wesentlichen nicht mit der vorhandenen Blutströmung in der Kammer wechselwirkt, werden die meisten Blasen im neu eingeführten Blut leicht zur Wirbelströmung mitgerissen, während wenige Blasen das Filterelement erreichen. Dann wandern Blasen mit einer geringen Masse aufgrund einer Wirbelzentrifugalkraft zum Wirbelmittelpunkt hin, während sie aufgrund von Auftrieb nach oben herauskommen, wobei sie sich auf diese Weise am oberen Teil der Kammer sammeln. Die so gesammelten Blasen werden durch die Entlüftungsöffnung leicht aus dem Gehäuse nach außen ausgelassen.
Der Blutfilter der Erfindung hat ungeachtet eines einfachen Aufbaus eine hohe Blasenentfernungsfähigkeit und ist gegenüber einem herkömmlichen Blutfilter, bei dem durchgehender Schaum zur Blasenentfernung verwendet wird, merklich verbessert betreffend Haftenbleiben von Plättchen, Zellenbeschädigung, Druckverlust und Blasenentfernung beim Ansaugbetrieb.
Offensichtlich sind Abwandlungen und Änderungen der vorliegenden Erfindung angesichts der obigen Lehren möglich. Es ist daher verständlich, daß die Erfindung im Bereich der beigefügten Ansprüche anders als hier speziell beschrieben praktiziert werden kann.

Claims

1. Blutfilter (1), umfassend

- einen Blasentrennabschnitt (2), enthaltend eine Kammer (10) mit allgemein kreisförmigem Querschnitt, um die Abtrennung von Blasen vom Blut zu gestatten,

- eine Entlüftungsöffnung (12), die an einem oberen Ende der Kammer für den Auslaß von Luft gebildet ist,

- eine Einlaßleitung (13), die sich von der Kammer in horizontaler Richtung fort erstreckt, um Blut in die Kammer zuzuführen, und

- einen Einströmteil (15), der sich mit der Einlaßleitung in die Kammer vereinigt, und

- einen Blutfilterabschnitt (3), der unterhalb des Blasentrennabschnittes angeordnet ist, enthaltend

- einen Auslaß (16), der an einem unteren Ende des Filterabschnittes für den Auslaß von Blut angeordnet ist, und

- ein zwischen dem Einlaß und dem Auslaß angeordnetes Filterelement (18), dadurch gekennzeichnet, daß sich die Achse der Einlaßleitung im wesentlichen parallel und radial außerhalb einer Tangentenlinie des Umfangs der allgemein kreisförmigen Kammer an der Verbindung zwischen der Kammer und der Einlaßleitung erstreckt,

- wodurch der Einströmteil zuströmendes Blut aus der Einlaßleitung einführt, so daß es als im wesentlichen laminare Strömung zu einer Blutströmung in der Kammer strömt und dann sich mit der letzteren Strömung vereinigt.

2. Blutfilter nach Anspruch 1, bei dem der Einströmteil an die Einlaßleitung an einem vorderen Ende und an die Kammer an einem hinteren Ende angrenzt und wenigstens einen Teil der allgemein kreisförmigen Kammer des Blasentrennabschnittes umschließt, und der Abstand zwischen dem Einströmteil und der Kammer allmählich vom vorderen Ende zum hinteren Ende abnimmt.

3. Blutfilter nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Blasentrennabschnitt weiter einen allgemein konischen, die Kammer überdeckenden Deckel (22) enthält, wobei die Entlüftungsöffnung am oberen Ende des Deckels vorgesehen ist.