DE69828130T2

DE69828130T2 - Hohlfasermembran-Oxygenator

Info

Publication number: DE69828130T2
Application number: DE69828130T
Authority: DE
Inventors: Kenji Ashigarakami-gun Yokoyama; Takao Ashigarakami-gun Anzai; Atsuo Ashigarakami-gun Okumura; Yuu Ashigarakami-gun Kasori
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1997-10-09
Filing date: 1998-10-09
Publication date: 2005-11-03
Anticipated expiration: 2018-10-10
Also published as: US6495101B1; JP3908839B2; EP0908191A1; EP0908191B1; ES2229431T3; JPH11114056A; DE69828130D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Hohlfasermembran-Oxygenator zum Entfernen von Kohlendioxyd aus Blut und Oxygenieren des Blutes in einer Blutzirkulation außerhalb des Körpers und, spezieller den Hohlfasermembran-Oxygenator des Typs der externen Blutzirkulation.
Beschreibung des verwandten Standes der Technik
Ein im allgemeinen benutzter, eine poröse Membran verwendender Hohlfasermembran-Oxygenator wurde weitreichend auf eine Vorrichtung für extrakorporale Blutzirkulation, eine Vorrichtung zum Unterstützen der Herz-Lungen-Blutzirkulation und ähnliches in der für die Kardiopathie betriebenen Kardiotomie Verwendetes angewendet. Der Oxygenator vom Membrantyp besteht aus hauptsächlich Hohlfasermembranen, durch welche Gas übertragen wird, d.h. Sauerstoff wird in das Blut gelassen und Kohlendioxyd wird vom Blut entfernt.
Zwei Verfahren der Blutzirkulation zum Oxygenator des Membrantyps können verwendet werden, eines ist ein internes Perfusionsverfahren und das andere ist ein externes Perfusionsverfahren. Das erstere Verfahren ermöglicht es, dass Blut zur Innenseite der Hohlfasermembranen fließt und Gas zu deren äußeren Seite fließt. Das letztere Verfahren erlaubt, dass Blut zur äußeren Seite der Hohlfasermembranen fließt und Gas zu deren inneren Seite fließt.
Der Membrantypoxygenator vom externen Perfusionstyp wurde beliebter als derjenige vom internen Perfusionstyp wegen der höheren Massentransferfähigkeit und dem geringeren Maß an Druckverlust. Der vorgenannte Membrantypoxygenator vom externen Perfusionstyp tendiert jedoch dazu, Turbulenz im Blutfluss zu verursachen, was mit Wahrscheinlichkeit Adhäsions- und Aktivierungseigenschaften von Blutblättchen negativ beeinflusst. Im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Gesichtspunkte kann der Oxygenator des internen Perfusionstyps gegenüber dem externen Perfusionstyp als überlegen angesehen werden.
Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 62-172961 offenbart einen Oxygenator vom Membrantyp, welcher mit Benzylalkylammonium-Heparin-Verbundstoff beschichtet ist. Dieser Oxygenator bewirkt ein Abblättern des Verbundstoffes in das Blut während dem Betrieb.
Der vorstehend beschriebene Oxygenator kann mit hydrophilem Polymer beschichtet werden. In einem solchen Fall dringt, wenn poröse Membrane für die Gasübertragung verwendet werden, die Blutplasmakomponente in Mikroporen ein und sickert durch die Membran hindurch, wodurch die Gasübertragungsfähigkeit herabgesetzt wird.
Die japanische Patentanmeldung mit Offenlegungsnummer 4-152952 offenbart aus Alkoxyalkyl(meth)acrylsäureester gebildetes biokompatibles Material, welches auf die Membran des Oxygenators vom Membrantyp aufgebracht werden kann. Jedoch ist es aus praktischer Sicht schwierig, die Hohlfasermembran für den Oxygenator vom Membrantyp direkt aus dem Alkoxyalkyl(meth)acrylsäureester zu bilden. Wenn die Hohlfasermembran für den Oxygenator vom Membrantyp mit Alkoxyalkyl(meth)acrylsäureester unter Verwendung von dessen Lösung beschichtet wird, fließt es in Mikroporen der Hohlfasermembran. Als ein Ergebnis dringt die Blutplasmakomponente in Mikroporen während dem Betrieb des Oxygenators ein und sickert durch die Membran hindurch, wodurch die Gasübertragungsfähigkeit herabgesetzt wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Im Hinblick auf das Vorstehende, ist es eine Aufgabe der Erfindung einen Hohlfasermembran-Oxygenator des externen Blutzirkulationstyps bereitzustellen, welcher Adhäsion und Aktivierung der Blutplättchen minimiert und ein Durchsickern der Blutplasmakomponente verhindert.
Um die Aufgabe zu lösen, ist ein Hohlfasermembran-Oxygenator mit einem Gehäuse und vielen in dem Gehäuse aufgenommenen porösen Hohlfasern mit einer großen Anzahl von porösen Hohlfasermembranen für Gasübertragung, welche es ermöglichen, dass Blut durch die äußere Oberfläche der Hohlfasermembran fließt und dass Sauerstoff enthaltendes Gas durch dessen Innenseite fließt, vorgesehen. In dem Hohlfasermembran-Oxygenator ist eine äußere Oberfläche oder eine äußere Schicht der Hohlfasermembran als ein Blutkontaktabschnitt mit synthetischem Polymer, welches hauptsächlich aus einem C(1-4)Alkoxygruppe und eine C(1-4)Alkylgruppe enthaltendem Alkoxyalkyl(meth)acrylsäureester gebildet ist, beschichtet; und eine Zwischenschicht oder eine innere Schicht der Hohlfasermembran weist im wesentlichen nichts von dem synthetischen Polymer auf.
Um die Aufgabe noch besser zu lösen, ist ein Hohlfasermembran-Oxygenator vorgesehen, welcher ein Gehäuse und viele in dem Gehäuse aufgenommene Hohlfasermembrane aufweist, welche es ermöglichen, das Blut durch die äußere Oberfläche der Hohlfasermembran fließt und dass Sauerstoff enthaltendes Gas durch dessen Innenseite fließt. In dem Hohlfasermembran-Oxygenator ist eine äußere Oberfläche oder eine äußere Schicht der Hohlfasermembran als ein Blut-Kontaktbereich mit synthetischem Polymer beschichtet, welches hauptsächlich aus einem eine sich wiederholende Kombination der in der folgenden chemischen Formel 1 gezeigten Einheit enthaltenden Alkoxyalkyl(meth)acrylsäureester gebildet ist;
(bei der R¹ darstellt: C(1-4)Alkylen, R² darstellt: C(1-4)Alkyl und R³ darstellt: H bzw. CH₃)
und eine Zwischenschicht oder eine innere Schicht der Hohlfasermembran weist im wesentlichen kein darin vorkommendes synthetisches Polymer auf.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorstehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, in denen entsprechende Numerierungen zur Darstellung entsprechender Elemente verwendet werden und bei denen:
1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines Hohlfasermembran-Oxygenators vom externen Blutzirkulationstyp gemäß der Erfindung ist;
2 eine vergrößerte Schnittansicht einer in dem Hohlfasermembran-Oxygenator des externen Blutzirkulationstyps nach der Erfindung verwendete Hohlfasermembran ist;
3 eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform des Hohlfasermembran-Oxygenators des externen Blutzirkulationstyps nach der Erfindung ist;
4 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 3 ist;
5 eine Vorderansicht eines Beispiels eines inneren Röhrenelements, welches in dem Hohlfasermembran-Oxygenator des externen Blutzirkulationstyps nach der Erfindung verwendet ist;
6 eine Längsschnittansicht des Zentrums des in 5 gezeigten inneren Röhrenelements ist; und
7 eine Schnittansicht entlang Linie B-B von 5 ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VERSCHIEDENER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Der Hohlfasermembran-Oxygenator des externen Blutzirkulationstyps der Erfindung wird mit Bezugnahme auf die Ausführungsformen beschrieben.
1 ist eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Hohlfasermembranoxygenators des externen Blutzirkulationstyps nach der Erfindung. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht einer porösen Hohlfasermembran für Gasübertragung, welche in dem Hohlfasermembranoxygenator des externen Blutzirkulationstyps nach der Erfindung verwendet wird. 3 ist eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform des Hohlfasermembran-Oxygenators des externen Blutzirkulationstyps nach der Erfindung.
Ein Hohlfasermembranoxygenator des externen Blutzirkulationstyps (nachstehend einfach als Oxygenator bezeichnet) 1 weist das Gehäuse 2 und viele in einem Gehäuse 2 aufgenommene Hohlfasermembrane 3 für Gasübertragung auf. In dem Oxygenator 1 fließt Blut entlang der äußeren Seite der Hohlfasermembrane 3, während sauerstoffenthaltendes Gas entlang deren Innenseite fließt. Eine äußere Oberfläche oder eine äußere Schicht 3a der Hohlfasermembran 3 als ein Blutkontaktbereich ist mit synthetischem Polymer 18, welches hauptsächlich aus eine C(1-4)Alkoxygruppe und eine C(1-4)Alkylgruppe enthaltendem Alkoxyalkyl(meth)acrylsäureester gebildet ist, beschichtet. Eine Zwischenschicht 3b und eine innere Schicht 3c der Hohlfasermembrane 3 enthalten im wesentlichen kein synthetisches Polymer.
In anderen Worten weist der Oxygenator 1 ein Gehäuse 2 und viele in dem Gehäuse 2 untergebrachte poröse Hohlfasermembrane 3 für Gasübertragung auf. In dem Oxygenator 1 fließt Blut entlang der Außenseite der Hohlfasermembran 3, und sauerstoffenthaltendes Gas fließt entlang der Innenseite davon. Als der Blutkontaktbereich ist die äußere Oberfläche oder die äußere Schicht 3a der Hohlfasermembran 3 mit dem synthetischen Polymer 18 beschichtet, welcher hauptsächlich aus eine sich wiederholende Kombination der in der chemischen Formel 1 gezeigten Einheit aufweisendem Alkoxyalkyl(meth)acrylsäureester gebildet ist. Die Zwischenschicht 3b und die innere Schicht 3c der Hohlfasermembran 3 enthalten im wesentlichen kein synthetisches Polymer.
(bei der R¹ darstellt: C(1-4)Alkylen, R² darstellt: C(1-4)Alkyl und R³ darstellt: H bzw. CH₃).
Der Oxygenator 1 dieser Ausführungsform ist mit einem einen Bluteinlass 6 und eine Blutauslass 7 aufweisenden Gehäuse, einem Bündel aus Hohlfasermembranen, welche eine große Anzahl von in dem Gehäuse 2 untergebrachten porösen Hohlfasermembranen 3 für Gasübertragung enthalten, einem Paar Abtrennungen 4, 5 zum flüssigkeitsdichten Abstützen beider Enden des Hohlfasermembranbündels, einer von den Abtrennungen einer Innenseite des Gehäuses 2 und der Außenseite der Hohlfasermembrane 3 begrenzten Blutkammer 12, einer innerhalb der Hohlfasermembran 3 gebildeten Gaskammer und einem Gaseinlass 8 sowie einem Gasauslass 9, welche mit der Gaskammer oder einem Innenraum der Hohlfasermembran 3 in Verbindung stehen, versehen.
Mehr im speziellen ist der Oxygenator 1 nach der Ausführungsform mit dem Röhrengehäuse 2, dem Kollektiv einer Vielzahl von Hohlfasermembranen 3 für Gastransfer, welche in dem Röhrengehäuse 2 angeordnet sind, und Abtrennungen 4, 5 zum flüssigkeitsdichten Halten beider Enden der Hohlfasermembran 3 in dem Gehäuse 2 versehen. Der Innenraum des Röhrengehäuses 2 ist in eine erste Flüssigkeitskammer, d. h. eine Blutkammer 12 und eine zweite Flüssigkeitskammer, d.h. eine Gaskammer unterteilt. Das Röhrengehäuse 2 ist weiterhin mit einem Bluteinlass 6 und einem Blutauslass 7, welche mit der Blutkammer 12 in Verbindung stehen, versehen.
Über der Abtrennung 4 an dem oberen Ende des röhrenförmigen Gehäuses 2 ist ein deckelartiger Gaseinströmkopf 10 mit dem Gaseinlass 8 als einem zweiten mit dem Innenraum der Hohlfasermembran 3, d. h. der Gaskammer verbundenen Flüssigkeitseinlass vorgesehen. Eine Gaseinströmkammer 13 ist an der äußeren Oberfläche der Abtrennung 4 und der inneren Oberfläche des Gaseinströmkopfes 10 begrenzt. Die Gaseinströmkammer 13 steht mit dem Innenraum der Hohlfasermembran 3 in Verbindung.
Unterhalb der Abtrennung 5 ist ein deckelartiger Gasausströmkopf 11 mit dem Gasauslass 9 als ein zweiter mit dem Innenraum der Hohlfasermembran 3 in Verbindung stehender Flüssigkeitsauslass vorgesehen. Eine Gasausströmkammer 14 ist von der äußeren Oberfläche der Abtrennung 5 und der inneren Oberfläche des Gasausströmkopfes 11 begrenzt.
Die Hohlfasermembran 3 ist als eine poröse Membran ausgebildet, deren Innendurchmesser im Bereich von 100 bis 1000 μm liegt. Die Dicke der Hohlfasermembran 3 liegt im Bereich von 5 bis 200 μm vorzugsweise im Bereich von 10 bis 100 μm oder in größerem Masse bevorzugt im Bereich von 10 bis 20 μm. Die Porositätsbereiche sind von 5 bis 90 %, vorzugsweise von 10 bis 80 % oder in größerem Masse bevorzugt von 30 bis 60 %. Die Mikroporengröße liegt im Bereich von 0,.01 bis 5 μm oder bevorzugterweise von 0,01 bis 1 μm. Die poröse Fasermembran kann aus hydrophobem Polymermaterial, wie etwa Polypropylen, Polyethylen, Polysulfon oder Polyacrylonitril, Polytetrafluoroethylen und Celluloseacetat gebildet sein. Es ist bevorzugt, die poröse Fasermembran unter Verwendung von Polyolefinharz, insbesondere Polypropylen herzustellen. Es ist weiterhin bevorzugt, Mikroporen an der Seitenwand unter Verwendung einer Zug- oder Orientiermethode (drawing or orienting method) oder der Festkörperphasen-/Flüssigkeitsphasentrennmethode zu bilden.
Das Röhrengehäuse 2 ist aus einem hydrophoben synthetischen Harzmaterial, z. B. Polycarbonat, Acryl-Styrol-Copolymer, Acryl-Butylen-Styrol-Copolymer gebildet. Das Gehäuse 2 ist z. B. röhrenförmig geformt und vorzugsweise transparent, so dass dessen Innenseite leicht eingesehen werden kann.
Gemäss dieser Ausführungsform werden eine große Zahl von 5.000 bis 100.000 porösen Hohlfasermembranen parallel axial zueinander ausgerichtet. Diese Hohlfasermembrane 3 werden durch flüssigkeitsdichte Abtrennungen 4, 5 in statischem Zustand gehalten, wobei jede beide. Enden zu den jeweiligen Enden des Gehäuses 2 hin offen hat. Die Abtrennungen 4, 5 werden aus einem Pottmittel (potting agent), z. B. Polyurethan, Silikongummi oder ähnlichem gebildet. Der zwischen den Abtrennungen 4 und 5 gelegene Innenraum des Gehäuses 2 ist weiterhin in eine Gaskammer an der Innenseite der Hohlfasermembran 3 und eine Blutkammer 12 an deren Außenseite unterteilt.
Flüssigkeitsdicht mit dem Gehäuse 2 versehen ist ein Gaseinströmkopf 10 mit einem Gaseinlass 8 und ein Gasausströmkopf 11 mit einem Gasauslass 9. Diese Köpfe 10, 11 sind aus zum Ausbilden des Gehäuses 2 verwendetem hydrophoben synthetischen Harzmaterial gebildet. Die Köpfe 10, 11 sind an dem Gehäuse 2 durch Verschmelzung unter Verwendung von Ultraschallhochfrequenzinduktionsheizen und ähnlichem befestigt. Sie können an dem Gehäuse 2 unter Verwendung von Haftmittel haftend angebracht werden oder mechanisch darauf aufgepasst werden. Alternativ können sie an dem Gehäuse 2 mit einem Spannring (nicht gezeigt) befestigt werden. Folglich ist der gesamte Bereich des Blutkontaktabschnitts des Oxygenators 1 (Innenseite des Gehäuses 2 und Außenseite der Hohlfasermembran 3) aus hydrophobem Material gebildet.
Bezugnehmend auf 2 wird zumindest der Blutkontaktabschnitt des Oxygenators 1, d.h. die äußere Oberfläche oder die äußere Schicht 3a der Hohlfasermembran 3 mit z. B. synthetischem Polymer 18, welches hautsächlich aus eine C(1-4)Alkoxygruppe und eine C(1-4)Alkylgruppe enthaltendem Alkoxyalkyl(meth)acrylsäureester gebildet ist, oder einem synthetischen Polymer 18, welches hauptsächlich aus eine sich wiederholende Kombination der in der chemischen Formel 1 gezeigten Einheit enthaltendem Alkoxyalkyl(meth)acrylsäureester gebildet ist, beschichtet. Weiterhin enthält eine Zwischenschicht 3b oder eine Innenseite 3c der Hohlfasermembran 3 im wesentlichen ein derartiges Polymer. Das heißt, die Zwischenschicht 3b oder die innere Schicht 3c der Hohlfasermembran 3 behält von deren Grundmaterial gezeigte hydrophobe Eigenschaften bei, wodurch ein Durchsickern der Blutplasmakomponente verhindert wird. Insbesondere ist es bevorzugt, dass im wesentlichen kein synthetisches Polymer in der Zwischenschicht 3b und der Innenschicht 3c der Hohlfasermembran 3 vorliegt. Die Hohlfasermembran 3 weist einen Pfad 3d auf, welcher die Gaskammer an ihrem Zentrum bildet.
Als ein Ergebnis wird die Adhäsion und Aktivierung des Blutkörperchens in bezug auf den Blutkontaktabschnitt der Hohlfasermembran 3 minimiert und ein Durchsichern der Blutplasmakomponente wird minimiert. Da die äußere Oberfläche oder die äußere Schicht 3a der Hohlfasermembran 3 (als Außenschicht in dieser Ausführungsform bezeichnet) als der Blutkontaktabschnitt mit dem synthetischen Polymer 18 beschichtet ist, kann Adhäsion und Aktivierung des Blutkörperchens minimiert werden. Da die Zwischenschicht 3b und die innere Schicht 3c der Hohlfasermembran 3 im wesentlichen kein synthetisches Polymer enthält, behalten sie die hydrophoben Eigenschaften des Grundmaterials der Membran bei, wodurch ein Durchsickern der Blutplasmakomponente mit hoher Wirksamkeit vermieden wird.
Das vorstehend erwähnte synthetische Polymer kann nicht nur zum Beschichten der Hohlfasermembrane des Oxygenators, sondern auch für die gesamte Oberfläche des Blutkontaktabschnitts zum Minimieren der Adhäsion und Aktivierung des Blutplättchens verwendet werden. Zusätzlich kann, da der Kontaktwinkel des Blutkontaktbereichs verringert wird, der Anlaufprozess (priming process) vereinfacht werden.
Die Hohlfasermembran oder ein Teil davon außer der Blutkontaktbereich (z. B. ein von der Abtrennung umgebener Bereich) muss nicht mit dem synthetischen Polymer beschichtet werden. Es kann auch kein Problem vorliegen, wenn das synthetische Polymer nicht zum Beschichten des Bereich, welches nicht mit dem Blut in Kontakt steht, aufgetragen wird.
Das synthetische Polymer ist hautsächlich aus Alkoxyalkyl(meth)acrylsäureester gebildet. Das synthetische Polymer enthält Alkoxyalkyl(meth)acrylsäureester für eine Hauptkomponente. Alkoxyalkyl(meth)acrylsäureester ist aus Homopolymer oder Copolymer einer oder mehrerer aus den folgenden Alkoxyalkyl(meth)acrylsäureestern ausgewählten Arten oder aus einem Copolymer des Alkoxyalkyl(meth)acrylsäureester und einem damit copolymerisierbaren Monomer gebildet.
Der Alkoxkyl(meth)acrylsäureester enthält sowohl Alkoxyalkylacrylsäureester als auch Alkoxyalkylmethacrylsäureester, z. B. Methoxymethylacrylsäureester, Methoxyethylacrylsäureester, Methoxypropylacrylsäureester, Ethoxymethylacrylsäureester, Ethoxyethylsäureester, Ethoxypropylacrylsäureester, Ethoxybutylacrylsäureester, Propoxymethylacrylsäureester, Butoxyethylacrylsäureester, Methoxybutylacrylsäureester, Methoxymethylmethacrylsäureester, Methoxyethylmethacrylsäureester, Ethoxymethylmethacrylsäureester, Ethoxyethylmethacrylsäureester, Propoxymethylmethacrylsäureester, Butoxyethylmethacrylsäureester. Insbesondere ist es bevorzugt, Methoxymethylacrylsäureester zu verwenden.
Das folgende Monomer kann mit Alkoxyalkyl(meth)acrylsäureester copolymerisiert werden: Methylacrylsäureester, Ethylacrylsäureester, Propylacrylsäureester, Butylacrylsäureester, 2-Ethylhexylacrylsäureester, Methylmethacrylsäureester, Ethylmethacrylsäureester, Butylmethacrylsäureester, Hexylacrylsäureester, Hexylmethacrylsäureester, Ethylen, Propylen und ähnliches.
Bevorzugterweise enthält das copolymerisierbare Monomer keine Hydroxylgruppe oder kationische Gruppe. Das Copolymer, welches entweder aus zufälligem Copolymer, Blockcopolymer oder Graftcopolymer gebildet ist, kann unter Verwendung eines allgemein verwendeten Verfahrens synthetisiert werden, z. B. von Radikalenpolymersationen, Ionenpolymerisation und Polymerisation unter Verwendung eines Makromers.
Vorzugsweise ist das Verhältnis des copolymerisierbaren Monomers zu irgendeinem Copolymer gleich oder weniger als 50 %. Wenn das Verhältnis 50 überschreitet, wird der von dem Alkoxyalkyl(meth)acrylsäureester abgeleitete Effekt verschlechtert.
Vorzugsweise liegt das durchschnittliche Molekulargewicht des so erlangten Alkoxyalkyl(meth)acrylsäureestercopolymers im Bereich von 10.000 bis 1.000.000 und vorzugsweise von 20.000 bis 100.000.
Ein Hohlfasermembran-Oxygenator des externen Blutzirkulationstyps (im nachstehenden einfach Oxygenator genannt) einer weiteren in 3 gezeigten Ausführungsform kann auch verwendet werden.
Ein Oxygenator 20 dieser Ausführungsform ist mit einem inneren Röhrenelement 31 mit an der Seite ausgebildeten Blutlöchern 32, einem röhrenförmigen Hohlfasermembranbündel 22, welches eine große Anzahl von um die äußere Oberfläche des inneren röhrenförmigen Elements 31 herumgewickelte Zahl von porösen Hohlfasermembranen für Gasübertragung enthält, einem Gehäuse 23 zum Festhalten des röhrenförmigen Hohlfasermembranbündels 22 als auch des inneren Röhrenelements 31, Abtrennungen 25, 26 zum Halten beider Enden des röhrenförmigen Hohlfasermembranbündels 22 in bezug auf das Gehäuse in unbeweglicher Weise, während beide Enden der Hohlfasermembran 3 offengehalten werden, einem Bluteinlass 28 und einem Blutauslass 29, welche mit einer in einem Gehäuse 23 gebildeten Blutkammer 17 in Verbindung stehen und einen Gaseinlass 24 und einen Gasauslass 27, welcher mit der Innenseite der Hohlfasermembran 3 in Verbindung steht, versehen.
3 ist eine Schnittansicht des Hohlfasermembranoxygenators nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung. 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 3.
Bezugnehmend auf 3 und 4 weist das Gehäuse des Oxygenators 20 ein äußeres röhrenförmiges Element 33 zum Aufnehmen des inneren röhrenförmigen Elements 31 darin auf. Das röhrenförmige Hohlfasermembranbündel 22 ist zwischen dem inneren Röhrenelement 31 und dem äußeren Röhrenelement 33 angeordnet. Beim Gehäuse 23 ist eines der dem Bluteinlass und dem Blutauslass umfassenden Öffnungen mit der Innenseite des inneren Röhrenelementes verbunden und die andere, den Bluteinlass und den Blutauslass umfassende Öffnung mit der Innenseite des äußeren Röhrenelements verbunden.
Spezieller ist das Gehäuse 23 des Oxygenators 20 nach dieser Ausführungsform mit dem äußeren Röhrenelement 33 und einem innerhalb des inneren Röhrenelements 31 angeordneten inneren Röhrenkörper 35 versehen, wobei dessen oberes offenes Ende darin offen ist. Der innere röhrenförmige Körper 35 weist einen Bluteinlass 28 an seinem (unteren) Ende auf. Zwei sich nach außen hin erstreckende Blutauslässe 29a, 29b sind an jeder Seite des äußeren Röhrenelements ausgebildet. Nur ein Blutauslass kann ausreichend arbeiten.
Das röhrenförmige Hohlfasermembranbündel 22 ist um die äußere Oberfläche des inneren Röhrenelements 31 gewickelt. Das heißt, das innere Röhrenelement 31 dient als ein Kern des röhrenförmigen Hohlfasermembranbündels 22. Der innerhalb des inneren Röhrenelements 31 angeordnete innere Röhrenkörper 35 hat sein oberes Ende in der Nähe der ersten Abtrennung 25 offen. Der Bluteinlass 28 ist an dem von dem inneren Röhrenelement sich erstreckenden unteren Ende ausgebildet.
Der innere röhrenförmige Körper 35, das innere röhrenförmige Element 31 mit seiner mit dem Hohlfasermembranbündel 22 verwundenen äußeren Oberfläche und das äußere röhrenförmige Element 33 sind im wesentlichen konzentrisch angeordnet. Die Beziehung zwischen einem (oberen) Ende des inneren röhrenförmigen Elements 31 mit seiner mit dem Hohlfasermembranbündel 22 verwundenen äußeren Oberfläche und einem (oberen) Ende des äußeren röhrenförmigen Elements 33 ist mit einer ersten Abtrennung 25 konzentrisch gehalten. Das innere des inneren röhrenförmigen Elements und der von dem äußeren röhrenförmigen Element 33 begrenzte Raum und die äußere Oberfläche der Hohlfasermembran werden flüssigkeitsdicht gehalten, so dass sie nicht mit dem äußeren Bereich in Verbindung stehen.
Der etwas oberhalb des Bluteinlasses 28 des inneren röhrenförmigen Körpers 35 angeordnete Abschnitt, das andere (untere) Ende 31, dessen äußere Oberfläche mit dem Hohlfasermembranbündel 22 verwunden ist und das andere (untere) Ende des äußeren röhrenförmigen Elements 33 sind in bezug auf die zweite Abtrennung 26 konzentrisch angeordnet. Der von dem inneren röhrenförmigen Körper 35 begrenzte Raum und das Innere es inneren röhrenförmigen Elements und der von dem äußeren röhrenförmigen Element 33 begrenzte Raum und die äußere Oberfläche der Hohlfasermembran sind flüssigkeitsdicht gehalten, so dass sie nicht mit dem äußeren Abschnitt in Verbindung stehen. Die Abtrennungen 25, 26 sind aus einem Pottmittel, z.B. Polyurethan, Silikongummi oder ähnlichem ausgebildet.
Daher weist der Oxygenator 20 dieser Ausführungsform eine Blutkammer 17 auf, welche aus einem den Innenraum des inneren röhrenförmigen Körpers 35 bildenden Bluteinströmabschnitt 17a, einer im wesentlichen einen von dem inneren röhrenförmigen Körper 35 und dem inneren röhrenförmigen Element abgegrenzten röhrenförmigen Raum bildenden ersten Blutkammer 17b und einer im wesentlichen einen von dem Hohlfasermembranbündel 22 und dem äußeren röhrenförmigen Element 33 abgegrenzten röhrenförmigen Raum bildendenden zweiten Blutkammer 17c aufgebaut ist.
Durch den Bluteinlass 28 eintretend fließt Blut in den Bluteinströmabschnitt 17a zum Nachobenströmen innerhalb des inneren röhrenförmigen Körpers 35 (Bluteinströmabschnitt 17a) hinein, um aus einem oberen Ende 35a (offenes Ende) des inneren röhrenförmigen Körpers 35 zu strömen. Das Blut strömt weiterhin in die erste Blutkammer 17b, um durch die in dem inneren röhrenförmigen Element 31 gebildete Öffnung 32 hindurchzutreten und kontaktiert die Hohlfasermembrane für Gasübertragung. Dann strömt Blut in die zweite Blutkammer 17c, um durch die Blutauslässe 29a, 29b hindurch herauszuströmen.
An einem Ende des äußeren röhrenförmigen Elements 33 ist ein Gaseinströmelement 41 mit einem Gaseinlass 24 befestigt. Ein Gasausströmelement 42 mit einem Gasauslass 27 ist entsprechend an dem anderen Ende des äußeren röhrenförmigen Elements 33 befestigt. Der Bluteinlass 28 des inneren röhrenförmigen Körpers 35 erstreckt sich durch das Gasausströmelement 42 nach unten.
Das äußere röhrenförmige Element 33 kann in einer Ringform, mehrkantigen Form und "elliptischen Form im Querschnitt ausgebildet sein. Vorzugsweise ist es in der ringförmigen Form ausgebildet. Der Innendurchmesser des äußeren röhrenförmigen Elements befindet sich vorzugsweise im Bereich von 32 bis 164 mm und die effektive Länge (eine Gesamtlänge ausschließlich des von der Abtrennung umgebenen Abschnitts) liegt im Bereich von 10 bis 730 mm.
Das innere röhrenförmige Element 31 kann Ringform, eine mehrkantige Form und elliptische Form im Querschnitt aufweisen. Vorzugsweise ist es in Ringform ausgebildet. Der äußere Durchmesser des inneren röhrenförmigen Elements liegt vorzugsweise im Bereich von 20 bis 100 mm. Die effektive Länge (eine Gesamtlänge ausschließlich des von der Abtrennung umgebenen Abschnitts) liegt vorzugsweise im Bereich von 10 bis 730 mm. Das innere röhrenförmige Element 31 weist eine große Anzahl von Blutöffnungen 32 an seiner Seite auf. Der Gesamtbereich dieser Blutöffnungen 32 wird vorzugsweise unter Beibehaltung der erforderlichen Festigkeit des röhrenförmigen Elements maximiert. Wie in der eine Vorderansicht des inneren röhrenförmigen Elements darstellenden 5, der eine Längsschnittansicht des Zentrums des inneren röhrenförmigen Elementes darstellenden 6 und der eine Ansicht entlang der Linie B-B von 5 darstellenden 7 gezeigt, sind eine Vielzahl von ringförmigen Öffnungen 32 z. B. 4 bis 24 Öffnungen, (8 in dieser Ausführungsform) in gleichmäßigem Abstand um den äußeren Randbereich des inneren röhrenförmigen Elements ausgebildet. Vorzugsweise sind eine Vielzahl von Gruppen der ringförmigen Öffnungen 32 weiterhin in gleichmäßigen Abständen über die Länge des inneren röhrenförmigen Elements (8 Gruppen in dieser Ausführungsform) ausgebildet. Die Öffnung kann entweder kreisförmige, mehrkantige oder elliptische Form aufweisen.
Jedoch ist es bevorzugt, die Öffnung in der elliptischen Form, wie in 5 gezeigt, auszubilden.
Der innere röhrenförmige Körper 35 kann Ringform, eine mehrkantige Form und elliptische Form im Querschnitt aufweisen. Vorzugsweise ist er in Ringform ausgebildet. Der Abstand zwischen der Öffnung am oberen Ende des inneren röhrenförmigen Körpers 35 und der ersten Abtrennung 25 liegt vorzugsweise im Bereich von 20 bis 50 mm. Der Innendurchmesser des inneren röhrenförmigen Körpers 35 liegt vorzugsweise im Bereich von 10 bis 30 mm.
Vorzugsweise liegt die Dicke des röhrenförmigen Hohlfasermembranbündels 22 im Bereich von 5 bis 35 mm, insbesondere von 10 bis 28 mm. Die Packungsdichte der Hohlfasermembran in bezug auf den röhrenförmigen Raum, welcher von der Außenseite des röhrenförmigen Hohlfasermembranbündels 22 und der Innenseite davon begrenzt ist, liegt vorzugsweise im Bereich von 40 bis 85 %, insbesondere von 45 bis 80%. Der Außendurchmesser des Hohlfasermembranbündels 22 liegt vorzugsweise im Bereich von 30 bis 170 mm, insbesondere von 70 bis 130 mm.
Die Membran kann zum Zweck der Gasübertragung, wie vorstehend beschrieben, verwendet werden.
Das Hohlfasermembranbündel 22 wird im folgenden Verfahren gebildet. Die Hohlfasermembrane werden um die inneren röhrenförmigen Elemente 31 zum Ausbilden einer Hohlfasermembranspule gewickelt, wobei das innere röhrenförmige Element 31 als dessen Kern genutzt wird. Beide Enden der so ausgebildeten Hohlfasermembranspule werden an den Abtrennungen befestigt und werden zusammen mit dem inneren röhrenförmigen Element 31 als der Kern abgeschnitten. Als ein Ergebnis sind beide Enden der Hohlfasermembrane zur äußeren Oberfläche der Abtrennung hin offen.
Es ist bevorzugt, die Hohlfasermembrane, einen nach dem anderen, oder eine Kombination einer Vielzahl davon um das innere röhrenförmige Element 31 so zu wickeln, dass sie im wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind und in einem im wesentlichen gleichmäßigen Abstand voneinander beabstandet sind. Dieser Abstand zwischen den Hohlfasermembranen, welche einander benachbart sind, ist vorzugsweise auf 1/10 bis 1/1 in bezug auf den Außendurchmesser der Hohlfasermembrane festgelegt. Spezieller ist der Abstand zwischen den benachbarten Fasermembranen auf einen Wert von vorzugsweise von 30 bis 200 μm und in größerem Maße bevorzugt von 50 bis 180 μm festgelegt.
Es ist bevorzugt, das Hohlfasermembranbündel 22 durch Verwinden der Hohlfasermembrane, eines nach dem anderen oder einer Kombination einer Vielzahl davon um das innere röhrenförmige Element 31 zu wickeln, so dass sie im wesentlichen parallel in bezug aufeinander ausgerichtet sind und mit einem im wesentlichen regelmäßigen Abstand voneinander angeordnet sind. Darüber hinaus werden vorzugsweise die Hohlfasermembrane um das innere röhrenförmige Element 31 durch Betreiben eines Rotationselements zum Drehen des inneren röhrenförmigen Elements 31 und eines Wicklers zum Auffädeln der Hohlfasermembran unter der Bedingung gewickelt, wobei der die folgende Gleichung erfüllt ist; Hub (engl: traverse) [mm/Los] × n(ganze Zahl) = Hubschwingbreite × 2 ± (Außendurchmesser der Hohlfasermembran + Abstand zwischen benachbarten Hohlfasermembranen) × die Anzahl von um das innere röhrenförmige Element gewundenen Hohlfasermembranen (Gleichung 1)
Das vorstehend beschriebene Verfahren zum Ausbilden des Hohlfasermembranbündels 22 minimiert Ungleichmäßigkeit im Blutfluss. Die vorstehend beschriebene ganze Zahl (n), die den Zusammenhang zwischen der Umdrehungsanzahl des Wicklungsrotationselements und der Anzahl von Hin- und Herbewegungen des Wicklers darstellt, sollte auf 1 bis 5 und vorzugsweise auf 2 bis 4 eingestellt sein.
Der in dieser Ausführungsform beschriebene Oxygenator ist so aufgebaut, dass er dem Blut ermöglicht, durch das Hohlfasermembranbündel 22 von dessen Innenseite her hindurchzufließen und hindurchzutreten, außerhalb des Hohlfasermembranbündels 22 weiter zu fließen und aus dem Oxygenator 2Q herauszufließen. Jedoch ist der Oxygenator 20 der Erfindung nicht auf diesen Typus begrenzt. Umgekehrt kann z. B. der Oxygenator 20 so aufgebaut sein, dass er Blut ermöglicht, durch das Hohlfasermembranbündel 22 von dessen Außenseite her hindurchzufließen und hindurchzutreten, weiterhin innerhalb des Hohlfasermembranbündels 22 zu fließen und aus dem Oxygenator 20 herauszufließen.
Bezugnehmend auf 2 ist bei dem Oxygenator 20 zumindest die Außenseite oder die äußere Schicht 3a der Hohlfasermembran 3 mit synthetischem Polymer, welches hautsächlich aus eine C(1-4)Alkoxygruppe und eine C(1-4)Alkylgruppe enthaltendem Alkoxyalkyl(meth)acrylsäureester gebildet ist, oder einem synthetischen Polymer 18, welches hauptsächlich aus eine sich wiederholende Kombination der in der vorstehenden chemischen Formel 1 gezeigten Einheit enthaltendem Alkoxyalkyl(meth)acrylsäureester gebildet ist, beschichtet. Die Zwischenschicht 3b und die Innenschicht 3c der Hohlfasermembran 3 enthalten im wesentlichen kein synthetisches Polymer. Die Hohlfasermembran 3 weist einen Pfad 3d auf, der die in ihrem Zentrum gebildete Gaskammer bildet.
Die Hohlfasermembrane des Oxygenators 20 werden nacheinander miteinander in Kontakt stehend zum Ausbilden einer spulenartigen Struktur mit einem komplizierten Blutpfad und einer großen Anzahl von engen Abschnitten laminiert. Daher weist diese Art von Oxygenator eine hervorragende Gasübertragungsfähigkeit auf. Auf der anderen Seite kann er gegenüber dem Oxygenator des externen Blutzirkulationstyps, welcher nicht in die spulenartige Struktur ausgebildet ist, in Hinsicht auf Adhäsions- und Aktivierungseigenschaften des Blutplättchens minderwertig sein.
Die äußere Oberfläche oder die äußere Schicht 3a der Hohlfasermembran 3 (als äußere Schicht in dieser Ausführungsform bezeichnet) als der Blutkontaktabschnitt der Hohlfasermembran des Oxygenators 20 ist mit dem vorstehend erwähnten synthetischen Polymer 18 beschichtet. Als ein Ergebnis kann Adhäsion und Aktivierung des Blutplättchens an der Blutkontaktoberfläche der Hohlfasermembran 3 minimiert werden. Darüber hinaus ist kein synthetisches Polymer 18 in der Zwischenschicht 3b und der inneren Schicht 3c der Hohlfasermembran enthalten, so dass von dem Grundmaterial der Membran an den Tag gelegte Hydrophobie beibehalten werden kann, wodurch ein Durchsickern der Blutplasmakomponente verhindert wird.
Das synthetische Polymer kann zum Beschichten von nicht nur dem Hohlfasermembranen sondern auch einem kompletten Bereich an Blutkontaktabschnitten des Oxygenators verwendet werden. Die Hohlfasermembran oder ein Teil davon außer dem Blutkontaktabschnitt (z. B. dem von der Abtrennung umgebenen Abschnitt, dem Kontaktabschnitt zwischen den Hohlfasermembranen) muss nicht mit dem synthetischen Polymer beschichtet werden.
Nachstehend ist ein Verfahren zum Herstellen des Hohlfasermembranoxygenators des externen Blutzirkulationstyps beschrieben.
Der Oxygenator (z. B. mit einer wie in 1 oder 3 gezeigten Struktur) wird hergestellt. Dann wird hauptsächlich aus dem vorstehend erwähnten Alkoxyalkyl(meth)acrylsäureester oder dessen Lösung gebildetes, synthetisches Polymer enthaltende Flüssigkeit zum derartigen Fließen durch den Blutpfad des Oxygenators, dass der Blutkontaktbereich mit dem vorstehend erwähnten synthetischen Polymer beschichtet wird, zugeführt.
Es ist in diesem Fall bevorzugt, Lösungsmittel zu verwenden, welches einen Lösungsparameterwert in bezug auf das synthetische Polymer aufweist, welcher im Bereich von 38 bis 40 (MPa)- liegt. Wenn das Lösungsmittel eine Vielzahl von Komponenten, z.B. 2 Komponenten (Lösungsmittel A und Lösungsmittel B) enthält, kann der Löslichkeitsparameterwert aus der folgenden Gleichung 2 abgeleitet werden. Löslichkeitsparameterwert = Löslichkeitsparameter von A × Volumen von A/Gesamtvolumen + Löslichkeitsparameter von B × Volumen von B/Gesamtvolumen (Gleichung 2).
Wenn das Lösungsmittel 3 Komponenten enthält (Lösungsmittel A, Lösungsmittel B und Lösungsmittel C) kann der Löslichkeitsparameterwert aus der folgenden Gleichung 3 abgeleitet werden. Löslichkeitsparameterwert = Löslichkeitsparameter von A × Volumen von A/Gesamtvolumen + Löslichkeitsparameter von B × Volumen von B/Gesamtvolumen + Löslichkeitsparameter von C × Volumen von C/Gesamtvolumen (Gleichung 3)
Es ist bevorzugt, ein Lösungsmittel zu verwenden, welches nicht in die Mikropore der Hohlfasermembran eindringen kann, so dass es ihr Zentrum erreicht. Es ist damit bevorzugt, ein in einem gewissen Ausmaß Wasser enthaltendes Lösungsmittel zu verwenden. Um den vorstehend erwähnten Punkt zu erreichen und das synthetische Polymer löslich zu machen, ist es bevorzugt, Zweikomponentenlösungsmittel zu verwenden, welches Wasser und Alkohol, spezieller eine Mischung aus Wasser, Methanol und Ethanol enthält.
Die Konzentration des in dem Lösungsmittel enthaltenen Alkoxyalkyl(meth)acrylsäureesters liegt im Bereich von 0,01 bis 5,0 Gew.-% und vorzugsweise von 0,1 bis 1,0 Gew.-%. Die Hohlfasermembran kann vor der Herstellung des Oxygenators mit der synthetischen Polymerlösung beschichtet werden. Das im Stand der Technik bekannte Beschichtungsverfahren kann verwendet werden, z. B. Eintauchverfahren, Sprayverfahren und ähnliche Polymerlösungsmittel verwendende Verfahren.
Bei dem Oxygenator der Erfindung ist das auf die äußere Oberfläche oder die äußere Schicht der Hohlfasermembran durch Beschichten aufgebrachte synthetische Polymer vorzugsweise ein Verfestigungsmaterial aus einer Lösung des synthetischen Polymers unter Verwendung eines Lösungsmittels mit einem Löslichkeitsparameterwert im Bereich von 38 bis 40 (MPa)-. Das Lösungsmittel ist vorzugsweise eine Mischung aus Wasser und Alkohol. Das Lösungsmittel ist in größerem Maße bevorzugt eine Mischung aus Wasser, Methanol und Ethanol.
Ausführungsformen
Ausführungsform 1
Ungefähr 20.000 aus porösem Polypropylen hergestellte Hohlfasermembrane, die jeweils einen Innendurchmesser von 195 μm, einen Aussendurchmesser von 295 μm und eine Porosität von etwa 35 % aufwiesen, wurden in dem Gehäuse so angeordnet, um den Hohlfasermembranoxygenator des externen Blutzirkulationstyps mit der Membranfläche von 1,8 m², wie in 1 gezeigt, herzustellen.
Die synthetische Polymerlösung (Konzentration: 0,5 Gew.-%) wurde mittels Auflösens von Polymethoxyäthylacrylsäureester (durchschnittliches Molekülgewicht: 70.000) in dem Wasser, Methanol und Ethanol in einem Verhältnis von 6:1:3 Lösungsmittel Löslichkeitsparameterwert gegenüber Polymethoxyethylacrylsäureester: 38,8(MPa)-) hergestellt.
Die hergestellte synthetische Polymerlösung wurde der Blutpfadseite des Oxygenators zum Beschichten der gesamten Fläche des Blutkontaktabschnitts davon mit dem synthetischen Polymer zugeführt. Dann wurde der Hohlfasermembranoxygenator des externen Blutzirkulationstyps nach der Erfindung hergestellt.
Vergleichsbeispiel 1
Der Hohlfasermembranoxygenator, bei dem der Blutkontaktabschnitt nicht mit dem vorstehend erwähnten synthetischen Polymer beschichtet ist, wurde als Vergleichsbeispiel 1 hergestellt.
Vergleichsbeispiel 2
Etwa 24.000 poröse Polypropylenhohlfasermembrane, die jeweils einen Innendurchmesser von 195 μm, einen Außendurchmesser von 295 μm und eine Porosität von etwa 35 % aufweisen, wurden in dem Gehäuse zum Herstellen des Hohlfasermembranoxygenators des internen Blutzirkulationstyps mit einer Membranfläche von 2,0 m² angeordnet.
Vergleichsbeispiel 3
Die synthetische Polymerlösung (Konzentration: 0,5 Gew.-%) wurde durch Auflösen von Polymethoxyethylacrylsäureester (durchschnittliches Molekulargewicht: 70.000), welches mit dem in Ausführungsform 1 verwendeten übereinstimmt, in einem einzelkomponentigen Lösungsmittel aus Methanol (Löslichkeitsparameterwert gegenüber Polymethoxyethylacrylsäureester: 29,7 (MPa)-) hergestellt.
Die somit hergestellte synthetische Polymerlösung wurde in dem Blutpfad des Oxygenators zum Beschichten der gesamten Fläche des Blutkontaktabschnitts davon mit dem synthetischen Polymer zugeführt. Dann wurde der Oxygenator als ein Vergleichsbeispiel 3 hergestellt.
Experiment 1
Jeder Oxygenator der Ausführungsform 1 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 wurde in den extrakorporalen Blutzirkulationskreislauf eingebracht und mit 200 ml frisch abgenommenen Blut mit zugefügtem Heparin und 350 ml Milchsäure enthaltender Ringerlösung befüllt. Das bei 97°C gehaltene Blut wurde in dem Kreislauf mit 1 L/min. 4 Stunden lang durchtränkt (perfused). Für jeden Fall wurde die Anzahl von Blutplättchen und β-TG gemessen. Die Tabellen 1 und 2 zeigen die entsprechenden Messergebnisse. Der Begriff β-TG stellt das Maß an Aktivierung des Blutplättchens dar. Nach der Blutzirkulation wurde es bezüglich eines Durchsickerns von Blutplasma geprüft. Tabelle 3 zeigt die Überprüfungsergebnisse.
Tabelle 1
Tabelle 2
Tabelle 3
Ausführungsform 2
Das in dieser Ausführungsform verwendete innere röhrenförmige Element hatte eine in den 5 bis 7 gezeigte Form, einen Durchmesser von 50 mm und eine Länge von 188 mm. Vier Hohlfasermembrane, welche aus porösem Polypropylen hergestellt wurden und deren jede einen Innendurchmesser von 195 μm, einen Aussendurchmesser von 295 μm und eine Porosität von etwa 35 % aufwies, wurden um das innere röhrenförmige Element mit einem gleichmäßigen Abstand herumgewickelt. Dann wurde eine Hohlfasermembranspule durch Wicklung einer Vielzahl von in bezug auf die Hohlfasermembran aus den vier Hohlfasermembranen benachbarten Hohlfasermembranen mit dem gleichen Abstand, wie für die zuvor aufgewickelten Membrane gewählt, gebildet.
Die Hohlfasermembranspule wurde in dem äußeren röhrenförmigen Element untergebracht. Ein Ende der Hohlfasermembranspule würde mit einem Pottmittel befestigt und dann abgeschnitten. Der innere röhrenförmige Körper wurde in die Hohlfasermembranspule eingeführt. Danach wurde das andere Ende der Spule mit dem Pottmittel befestigt. Das andere Ende der Hohlfasermembranspule wurde, ohne den inneren Röhrenkörper zu schneiden, durch Drehen der Hohlfasermembranspule, während der innere röhrenförmige Körper im Zentrum gehalten wurde, abgeschnitten. Dann wurde ein Gaseinströmelement und ein Gasausströmelement eingerichtet. Auf diese Weise wurde ein Oxygenator mit einem wie in 3 gezeigt aufgebauten Fasermembranbündel hergestellt. Die Fläche jeder Hohlfasermembran wurde auf 2,5 m² festgelegt. Der Abstand zwischen den Hohlfasermembranen war 50 μm, die Dicke des Hohlfasermembranbündels war 10 mm, die effektive Länge davon war 153 mm und die Befüllungsdichte in dem von dem Hohlfasermembranbündel abgegrenzten Bereich war 65 %
Die synthetische Polymerlösung (Konzentration: 0,5 Gew.-%) wurde mittels Auflösens von Polymethoxyethylacrylsäureester (durchschnittliches Molekulargewicht: 70.000) in dem eine Mischung aus Wasser, Methanol und Ethanol im Verhältnis von 6:1:3 (Löslichkeitsparameter gegenüber Polymethoxyethylacrylsäureester: 38,8 (MPa)-) enthaltenden Lösungsmittel hergestellt.
Die so hergestellte synthetische Polymerlösung wurde dem vorstehend erwähnten Blutpfad des Oxygenators so zugeführt, dass die gesamte Fläche des Blutkontaktabschnitts des Oxygenators mit dem synthetischen Polymer beschichtet wurde.
Vergleichsbeispiel 5
Der Oxygenator, bei dem der Blutkontaktabschnitt nicht mit dem synthetischen Polymer beschichtet war, wurde als das Vergleichsbeispiel 5 verwendet.
Vergleichsbeispiel 6
Die synthetische Polymerlösung (Konzentration: 0,5 Gew.-%) wurde mittels Auflösens von Polymethoxyethylacrylsäureester (durchschnittliches Molekülgewicht: 70.000), welche mit der in der Ausführungsform 1 in dem einzelkomponentigen Lösungsmittel aus Methanol (Löslichkeitsparameterwert gegenüber Polymethoxyethylacrylsäureester: 29,7 (MPa)-) identisch war, hergestellt.
Die somit hergestellte synthetische Polymerlösung wurde dem Blutpfad des Oxygenators zum Beschichten der gesamten Fläche des Blutkontaktbereichs davon mit dem synthetischen Polymer zugeführt. Der Oxygenator wurde wie in dem Vergleichsbeispiel 6 hergestellt.
Experiment 3
Jeder Oxygenator der Ausführungsform 2 und der Vergleichsbeispiele 5, 6 wurde in den extrakorporalen Zirkulationskreislauf eingefügt und mit 200 ml frisch gesammelten Blut, welches hinzugefügtes Heparin und 350 ml Milchsäure enthaltende Ringerlösung enthielt, befüllt. Das bei 37°C gehaltene Blut wurde innerhalb des Kreislaufs mit 1 L/min. über 4 Stunden durchtränkt. Für jeden Fall wurde die Blutplättchenanzahl und β-TG gemessen. Die Tabellen 4 und 5 zeigen die entsprechenden Messergebnisse. Der Begriff β-TG stellt das Ausmaß der Aktivierung des Blutplättchens dar. Nach der Blutzirkulation wurde bezüglich eines Durchsickerns von Blutplasma geprüft. Tabelle 6 zeigt das Überprüfungsergebnis.
Tabelle 4
Tabelle 5
Tabelle 6
Bei dem Oxygenator der Erfindung wird die äußere Oberfläche oder die äußere Schicht der Hohlfasermembran als der Blutkontaktabschnitt der Hohlfasermembran mit dem vorstehend erwähnten synthetischen Polymer beschichtet. Als ein Ergebnis kann die Adhäsion und die Aktivierung des Blutplättchens minimiert werden. Da das synthetische Polymer in der Zwischenschicht und der inneren Schicht der Hohlfasermembran nicht existiert, behalten die Zwischenschicht und die innere Schicht der Holfasermembran die von dem Grundmaterial der Membran gezeigte hydrophobe Eigenschaft bei, wodurch das Hindurchsickern des Blutplasmas verhindert wird.
Während die bevorzugte Form der Erfindung beschrieben wurde, ist zu verstehen, dass Modifikationen für Fachleute offensichtlich erscheinen können, ohne von dem Schutzumfang der folgenden Ansprüchen abzuweichen.

Claims

Hohlfasermembran-Oxygenator (1) mit einem Gehäuse (2) und vielen in dem Gehäuse aufgenommenen porösen Hohlfasermembranen (3) für Gasübertragung, welche es ermöglichen, dass Blut durch die äußere Oberfläche (3a) der Hohlfasermembran fließt und dass sauerstoffenthaltendes Gas durch dessen Innenseite fließt, wobei: eine äußere Oberfläche oder eine äußere Schicht (3a) der Hohlfasermembran (3) als ein Blutkontaktabschnitt mit einem synthetischen Polymer (18), welches hauptsächlich aus eine C(1-4)Alkoxygruppe und eine C(1-4)Alkylgruppe enthaltendem Alkoxyalkyl(meth)acrylsäureester gebildet ist, beschichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zwischenschicht (3b) oder eine innere Schicht (3c) der Hohlfasermembran (3) im wesentlichen nichts von dem synthetischen Polymer aufweist.
Hohlfasermembran-Oxygenator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das hauptsächlich aus Alkoxyalkyl(meth)acrylsäureester gebildete synthetische Polymer (18) eine sich wiederholende Kombination der in der folgenden chemischen Formel 1 gezeigten Einheit ist
bei der R¹ darstellt: C(1-4)Alken, R² darstellt: C(1-4)Alkyl, und R³ darstellt: H bzw. CH₃.
Hohlfasermembran-Oxygenator nach Anspruch 1 oder 2, bei dem Polymethoxyehylacrylsäureester als der synthetische Polymer verwendet wird.
Hohlfasermembran-Oxygenator nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, bei dem das Gehäuse (2) einen Bluteinlass (6) und einen Blutauslass (7) aufweist; und bei dem der Hohlfasermembran-Oxygenator aufweist: ein Bündel aus Hohlfasermembranen, welches aus einer großen Anzahl der in dem Gehäuse untergebrachten porösen Hohlfasermembranen (3) für Gasübertragung gebildet ist; ein Paar Abtrennungen (4, 5) zum flüssigkeitsdichten Abstützen beider Enden des Hohlfasermembranbündels in dem Gehäuse; eine von den Abtrennungen (4, 5), einer inneren Oberfläche des Gehäuses (2) und einer äußeren Oberfläche der Hohlfasermembran (3) begrenzte Blutkammer (12); eine innerhalb der Hohlfasermembran gebildete Gaskammer (3d); und einen Gaseinlass (8) sowie einen Gasauslass (9), welche mit der Gaskammer in Verbindung stehen.
Hohlfasermembran-Oxygenator (20) nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, bei dem der Hohlfasermembran-Oxygenator aufweist: ein inneres Röhrenelement (31) mit einer an seiner Seitenoberfläche gebildeten Öffnung (32), welche es ermöglicht, dass Blut hindurch fließt; ein röhrenförmiges Hohlfasermembranbündel (22), welches aus einer großen Anzahl der porösen Hohlfasermembranen (3) für Gasübertragung gebildet ist, welche um eine äußere Oberfläche des inneren Röhrenelements (31) gewickelt sind; wobei das Gehäuse (23) zum Aufnehmen des röhrenförmigen Hohlfasermembranbündels (22) und des inneren Röhrenelements (31) vorgesehen ist; Abtrennungen (25, 26) zum Befestigen beider Enden des röhrenförmigen Hohlfasermembranbündels an dem Gehäuse (23); einen Bluteinlass (28) und einen Blutauslass (29), welche mit einer in dem Gehäuse (23) gebildeten Blutkammer (17) in Verbindung stehen; und einen Gaseinlass (24) und einen Gasauslass (27), welche mit der Innenseite der hohlen Fasermembran (3) in Verbindung stehen.
Hohlfasermembran-Oxygenator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der gesamte Bereich des Blutkontaktabschnitts des Hohlfasermembran-Oxygenators mit dem synthetischen Polymer beschichtet ist.
Hohlfasermembran-Oxygenator nach Anspruch 5, bei dem das innere Röhrenelement einige an seiner Seitenoberfläche gebildete Öffnungen (32) aufweist, welche es ermöglichen, dass Blut hindurch fließt.
Hohlfasermembran-Oxygenator nach einer der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das auf die äußere Oberfläche oder die äußere Schicht der Hohlfasermembran durch Beschichten aufgebrachte synthetische Polymer ein Verfestigungsmaterial einer Lösung des ein Lösungsmittel mit einem Löslichkeitsparameterwert im Bereich von 38 bis 40 (MPa)^1/2 verwendenden synthetischen Polymers ist.
Hohlfasermembran-Oxygenator nach Anspruch 8, bei dem das Lösungsmittel eine Mischung aus Wasser und Alkohol ist.
Hohlfasermembran-Oxygenator nach Anspruch 8, bei dem das Lösungsmittel eine Mischung aus Wasser, Methanol und Ethanol ist.
Hohlfasermembran-Oxagenator nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Zwischenschicht und die innere Schicht der Hohlfasermembran im wesentlichen nichts von dem synthetischen Polymer aufweisen.