DE60105925T2 - Vorrichtung zur Sauerstoffanreicherung von Blut in einem extrakorporalen Kreislauf - Google Patents

Vorrichtung zur Sauerstoffanreicherung von Blut in einem extrakorporalen Kreislauf Download PDF

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Description

  • Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Sauerstoffanreichern von Blut in einer extrakorporalen Leitung.
  • Bei einem chirurgischen Eingriff fließt Blut durch extrakorporale Leitungen. Die extrakorporalen Leitungen umfassen eine Vorrichtung zum Sauerstoffanreichern für den Transfer von Sauerstoff ins Blut, welches vom Patienten über eine Leitung, die als Venenleitung bekannt ist, erhalten wird und dann über eine Leitung, die als Arterienleitung bekannt ist, an den Patienten zurückgeführt wird.
  • Der Oxygenator ist so aufgebaut, dass er einen Teilabschnitt abgrenzt, welcher Kapillaren aus mikroporöser Membran enthält, die Sauerstoff zuführen und vom Blut, das durch diesen Teilabschnitt fließt, von außen benetzt werden. Es gibt auch Oxygenatoren, die einen Wärmeaustauscher umfassen, welchen das Blut vor Eintreten in den Oxygenator durchlaufen soll, um es bei der richtigen Temperatur zu halten.
  • Häufig ist auf der Arterienleitung ein Filter (der Arterienfilter) angebracht, um alle im Blut vorhandenen Luftblasen zurückzuhalten, so dass verhindert wird, dass sie in dem Blut zurückbleiben, das an den Patienten zurückgeführt wird. Angesichts der inhärenten Komplexität der extrakorporalen Leitung, in welche der Arterienfilter eingeführt wird, kann dieses Vorhandensein von Luftblasen jedoch für den Operateur zu Problemen führen.
  • Die Patentschrift US-A-5,762,868 offenbart eine Blutoxygenator- und eine Wärmetauscher-Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, in welcher alle Luftblasen mittels eines halbkreisförmigen Plisseeblutfilters gefiltert werden, welcher in derselben Kammer des halbkreisförmigen Sauerstoff-anreichernden Mediums in dem Zwischenraum zwischen den gegenüberliegenden Enden des genannten Sauerstoff-anreichernden Mediums angeordnet ist.
  • Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Sauerstoffanreichern von Blut bereitzustellen, in welcher die extrakorporale Leitung vereinfacht ist und welche maximale Sicherheit bietet, um zu verhindern, dass im Blut, das zum Patienten zurückgeführt wird, Luftblasen enthalten sind.
  • Das beabsichtigte Ziel wird durch eine Vorrichtung zum Sauerstoffanreichern von Blut erreicht, umfassend eine erste Anordnung zur Abgrenzung eines Teilabschnitts, welcher Kapillaren aus mikroporöser Membran enthält. Die Kapillaren führen Sauerstoff zu und werden von außen von dem Blut benetzt, das durch den Teilabschnitt zwischen einem Ansaugverbinder, welcher mit der Venenleitung der extrakorporalen Leiung verbunden ist, und einem Zufuhrverbinder fließt. Eine zweite Anordnung, welche mit der ersten Anordnung monolithisch verbunden ist und an diese angrenzt, eignet sich zur Aufnahme von Blutfiltrationsmitteln, die den Teilabschnitt so unterteilen, dass er in eine Blutverteilungskammer abgegrenzt wird, welche ein Luftventil aufweist und mit dem Zufuhrverbinder der ersten Anordnung verbunden ist, sowie in eine Blutsammelkammer, welche mit einem Zufuhrverbinder ausgestattet ist, welcher mit der Arterienleitung der extrakorporalen Leitung verbunden ist.
  • Weitere Merkmale und Vorteile sind aus der Beschreibung einer bevorzugten, jedoch nicht ausschließlichen Ausführungsform der Erfindung ersichtlich, welche beispielhaft, jedoch nicht begrenzend in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht wird, worin:
  • 1 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung zum Sauerstoffanreichern dieser Erfindung ist;
  • 2 eine Schnittdarstellung entlang der Längsebene der in 1 gezeigten Vorrichtung ist;
  • 3 eine Schnittdarstellung der in 2 gezeigten Vorrichtung entlang der Stirnebene III-III ist;
  • 4 und 5 Schnittdarstellungen entlang der Ebene IV-IV bzw. der Ebene V-V von 2 sind;
  • 6 eine perspektivische Ansicht des Filtrationsmittels ist, wobei ein Teil der Filtrationsmembran weggeschnitten wurde;
  • 7 eine perspektivische Ansicht des Arterienfilters ist;
  • 8 eine Seitenansicht des Arterienfilter ist.
  • Im Hinblick auf die 1 bis 8 bezeichnet die Ziffer 1 im Allgemeinen die Vorrichtung, die eine erste Anordnung umfasst, welche gewöhnlich mit der Bezugsziffer 2 bezeichnet ist, sowie eine zweite Anordnung, welche allgemein mit der Bezugsziffer 3 bezeichnet ist, wobei sie monolithisch miteinander verbunden sind.
  • Anordnung 2, welche den eigentlichen Oxygenator bildet, umfasst die zylindrischen Wände 4 und 5, welche geeignet sind, einen Teilabschnitt 6 zu definieren, welcher eine Sauerstoffanreicherungskammer umfasst, die auf bekannte Weise Hohlfasern oder Kapillaren aus mikroporöser Membran enthält, welche durch die Lumen der Fasern von Gaseinlass 25 zu Gasauslass 27 Sauerstoff zuführen.
  • Die Anordnung des Oxygenators ist ähnlich der, die in der gemeinsam übertragenen US-Patentschrift Nr. 5,817,278 (Fini et al.) offenbart ist. Im Mittelteil des zylindrischen Oxygenators befindet sich ein Wärmetauscher, welcher ebenso bekannt ist und welcher allgemein mit der Bezugsziffer 7 bezeichnet wird. Der Einlass zu dem Wärmetauscher umfasst den Ansaugverbinder 8, der geeignet ist, mit der Venenleitung einer extrakorporalen Leitung verbunden zu werden.
  • Das Blut tritt durch den Einlass 8 in den Wärmetauscher 7, fließt hindurch und gelangt zum Auslass 9 des Wärmetauschers. Der Auslass des Wärmetauschers umfasst den Verbinder 9, welcher in einen Teilabschnitt 6 führt. Das Blut, das durch den Verbinder 9 in den Abschnitt 6 gelangt, benetzt von außen die darin enthaltenen Kapillaren, bis das Blut nach der Sauerstoffanreicherung an den Auslass des Oxygenators gelangt ist. Der Zufuhrverbinder 10 stellt einen Strompfad vom Auslass des Oxygenators zum Einlass von Anordnung 3 bereit. Verbinder 10 ist an einer höheren Position angebracht, um die Eliminierung von Luftblasen sicherzustellen, wie aus den Pfeilen in den Figuren ersichtlich ist.
  • Die im Allgemeinen mit der Bezugsziffer 3 bezeichnete Anordnung ist monolithisch mit der oben beschriebenen ersten Anordnung 2 verbunden und dient als Arterienfilter. Anordnung 3 ist ringförmig und umfasst ein Gehäuse 30, das einen Innenabschnitt definiert, welcher die Blutverteilungskammer 11, den Zwischenraum 12, welcher das Filtrationsmittel 28 umfasst, und die Blutsammelkammer 13 umfasst.
  • Wie in 4 gezeigt, ist die Blutverteilungskammer 11 mit dem Verbinder 10 verbunden, um den Ausfluss des Blutes vom Oxygenator in einer Region aufzunehmen, die mit einem Grat 14 versehen ist, der geeignet ist, das Blut in zwei halbringförmige Strompfade zu spalten, die auf gegenüber liegenden Seiten bezüglich des Verbinders 10 liegen und die sich in die diametral entgegengesetzte Region erstrecken, in der das Luftventil 15 bereitgestellt ist.
  • Wie in den Figuren gezeigt, verläuft der Strompfad, dem jder Halbring folgt durch den Innenabschnitt, der durch das Gehäuse des Arterienfilters definiert wird. Das Gehäuse hat eine konstante Basisabmessung und eine Höhe, die von der Region neben dem Verbinder 10 sinkt und dann bei einem Luftventil 15 auf einen Maximalwert stiegt, wie am besten aus 8 ersichtlich ist. Der Querschnittsbereich des Innenabschnitts, der den Blutdurchfluss definiert, ist eine Funktion der Höhe des Gehäuses. Folglich ist der Querschnittsbereich des Innenabschnitts oder des Blutdurchflusses am Einlass des Arterienfilters größer als der Querschnittsbereich an solchen Stellen, wo die Höhe geringer als am Einlass ist.
  • Dies führt dazu, dass das Blut nach Verlangsamung am Einlass von Anordnung 3 bei anfänglicher Abtrennung aller darin enthaltenen Luftblasen, bis zu einem gewissen Grad beschleunigt, was das Weiterleiten der Blasen fördert, die so nicht Gefahr laufen, im Blut eingeschlossen zu werden; schließlich verlangsamt es sich wieder in der Nähe des Ventils, und schafft damit die besten Bedingungen für die endgültige Abtrennung der Blasen, welche durch das Ventil austreten.
  • Ist die Menge an Luftblasen im Blut gering, reicht die beschriebene Fluiddynamik-Behandlung möglicherweise aus, um diese vollständig zu eliminieren. Sind sie jedoch in beträchtlicher Menge vorhanden, so werden sie schließlich durch die Filtrationsmembran aus dem Blut eliminiert, bevor das Blut zum Patienten zurückgelangt.
  • Das in Region 12 enthaltene Blutfiltrationsmittel 28 umfasst die Filtrationsmembran 16, welche vom ringförmigen Rahmen 17 getragen wird. Wie am besten aus 6 ersichtlich ist, wo ein Teil der Filtrationsmembran entfernt wurde, umfasst der ringförmige Rahmen 17 drahtartige radiale U-förmige Brücken, wie 18, welche sich monolithisch von der Basis 19 erstrecken, welche eine konstante Breite hat. Das Blut muss in jedem der beiden halbringförmigen Strompfade durch die Filtrationsmembran 16 fließen, um vom Einlass zum Auslass des Arterienfilters zu gelangen.
  • Nachdem es das Filtrationsmittel 28 durchlaufen hat, gelangt das Blut in die untere Sammelkammer 13 (5), welche mit dem Auslassdurchgang 20 versehen ist, der geeignet ist, mit der Arterienleitung der extrakorporalen Leitung verbunden zu sein. Die untere Sammelkammer weist eine konstante Breite und eine Höhe auf, die graduell von der Einlassseite des Arterienfilters (am Verbinder 10) zur Auslassseite des Arterienfilters (am Auslassdurchgang 20) ansteigt, zu welchem der Blutstrom durch den Grat 21 geführt wird.
  • Wenn technische Merkmale die in irgendeinem Anspruch erwähnt sind, von Bezugszeichen gefolgt werden wurden diese Bezugszeichen zum ausschließlichen Zweck der Verbesserung der Verständlichkeit der Ansprüche eingefügt und entsrechend haben diese Bezugszeichen keine begrenzende Wirkung auf die Auslegung jedes Elements die rein beispielhaft durch diese Bezugszeichen gekennzeichnet werden.

Claims (12)

  1. Integrierte Vorrichtung (1) zum Sauerstoffanreichern und Filtern von Blut in einer extrakorporalen Leitung, umfassend einen Wärmetauscher (7), einen Oxygenator (2) und einen Arterienblut-Filter (3), wobei der Oxygenator (2) ein Oxygenatorgehäuse einschließlich einer Oberseite, eines Bodens und einer Seitenwand aufweist, die gemeinsam eine Sauerstoffanreicherungskammer (6) umgrenzen, die eine mikroporöse Membran enthält, wobei das Oxygenatorgehäuse einen Bluteinlass (9) und einen Blutauslass (10) aufweist, die so positioniert sind, dass sie einen Blutstrompfad längs einer ersten Seite der mikroporösen Membran definieren, und einen Gaseinlass (25) und einen Gasauslass (27), die so positioniert sind, dass sie einen Gasstrompfad längs einer zweiten Seite der mikroporösen Membran definieren, dadurch gekennzeichnet, dass der Arterienblut-Filter (3) ein Filtergehäuse einschließlich einer Oberseite und eines Bodens, einer im wesentlichen zylindrischen Außenwand und einer im wesentlichen zylindrischen Innenwand aufweist, die gemeinsam eine im wesentlichen ringförmige Innenkammer definieren, welche eine Filtrationsmembran (16) enthält, wobei die innere Wand eine im wesentlichen zylindrische Öffnung im Gehäuse des Arterienfilters (3) definiert, das Filtergehäuse einen Bluteinlass (10), der mit der inneren Kammer auf einer ersten Seite der Filtrationsmembran (16) verbunden ist, und einem Blutauslass, der mit der inneren Kammer auf einer zweiten Seite der Filtrationsmembran (16) verbunden ist, aufweist, um einen Blutstrompfad durch die Filtrationsmembran (16) zu definieren, wobei der Bluteinlass (10) des Arterienfilters (3) mit dem Blutauslass des Oxygenators verbunden ist, das Gehäuse des Oxygenators (2) starr mit dem Gehäuse des Arterienfilters (3) verbunden ist und in der im wesentlichen zylindrischen Öffnung im Gehäuse des Arterienfilters (3) angeordnet ist.
  2. Vorrichtung (1) zum Sauerstoffanreichern und Filtern von Blut gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ein Filtrationsmittel (28) die im wesentlichen ringförmige Innenkammer in eine Blutverteilungskammer (11) und eine Blutsammelkammer (13) unterteilt.
  3. Vorrichtung (1) zum Sauerstoffanreichern und Filtern von Blut gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blutverteilungskammer (11) durch eine im wesentlichen konstante Basisabmessung und eine Höhe begrenzt ist, die von einer Region neben dem Verbinder (10) sinkt, und dann auf einen Maximalwert steigt, wo ein Luftventil (15) auf der Oberseite des Gehäuses vorgesehen ist.
  4. Vorrichtung (1) zum Sauerstoffanreichern und Filtern von Blut gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Blutverteilungskammer (11) mit dem Verbinder (10) verbunden ist, um den Ausfluss des Bluts aus der Sauerstoffanreicherungskammer (6) in einer Region aufzunehmen, die mit einem Grat (14) versehen ist, der geeignet ist, das Blut in zwei halbringförmige Strompfade zu spalten, die auf gegenüber liegenden Seiten bezüglich des Verbinders (10) liegen und die sich in die diametral entgegengesetzte Region erstrecken.
  5. Vorrichtung (1) zum Sauerstoffanreichern und Filtern von Blut gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zufuhrverbinder (10) einen Strompfad vom Auslass der Sauerstoffanreicherungskammer (6) zum Einlass des Arterienblutfilters (3) bereitstellt.
  6. Vorrichtung (1) zum Sauerstoffanreichern und Filtern von Blut gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftventil (15) in einer Region bereitgestellt ist, die diametral entgegengesetzt in Bezug auf den Verbinder (10) liegt.
  7. Vorrichtung (1) zum Sauerstoffanreichern und Filtern von Blut gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Sammelkammer (13) mit einem Auslassdurchgang (20) versehen ist, der dafür geeignet ist, mit der Arterienleitung der extrakorporalen Leitung verbunden zu werden.
  8. Vorrichtung (1) zum Sauerstoffanreichern und Filtern von Blut gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Sammelkammer (13) eine im wesentlichen konstante Breite und eine Höhe aufweist, die graduell von der Einlassseite (10) des Arterienfilters zur Auslassseite (20) ansteigt.
  9. Vorrichtung (1) zum Sauerstoffanreichern und Filtern von Blut gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Blutstrom der unteren Sammelkammer (13) durch einen Kamm (21) zu einem Auslassdurchgang (20) gerichtet ist.
  10. Vorrichtung (1) zum Sauerstoffanreichern und Filtern von Blut gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blutfiltrationsmittel (28) eine Filtrationsmembran (16) umfasst, die von einem ringförmigen Rahmen (17) getragen wird.
  11. Vorrichtung (1) zum Sauerstoffanreichern und Filtern von Blut gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Rahmen (17) drahtartige radiale U-förmige Brücken (18) umfasst.
  12. Vorrichtung (1) zum Sauerstoffanreichern und Filtern von Blut gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Sammelkammer (13) eine im wesentlichen konstante Breite und eine Höhe aufweist, die graduell vom Verbinder (10) zur Auslassseite (20) ansteigt.
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