JP2002533184A - Improved integrated blood oxygenator and pump system - Google Patents

Improved integrated blood oxygenator and pump system

Info

Publication number
JP2002533184A
JP2002533184A JP2000590760A JP2000590760A JP2002533184A JP 2002533184 A JP2002533184 A JP 2002533184A JP 2000590760 A JP2000590760 A JP 2000590760A JP 2000590760 A JP2000590760 A JP 2000590760A JP 2002533184 A JP2002533184 A JP 2002533184A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
blood
gas
gas transfer
transfer element
fiber bundle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2000590760A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
トーマス エイ. アフツァル,
ジーン−ピエール デューリ,
アレックス レイノブ,
アンソニー マカルウィッツ
アレック エイ. ピプラニ,
グレッグ ポッツ,
Original Assignee
カーディオベンション, インコーポレイテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US09/223,676 external-priority patent/US6379618B1/en
Priority claimed from US09/223,685 external-priority patent/US6368557B1/en
Priority claimed from US09/223,423 external-priority patent/US6224829B1/en
Application filed by カーディオベンション, インコーポレイテッド filed Critical カーディオベンション, インコーポレイテッド
Publication of JP2002533184A publication Critical patent/JP2002533184A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/14Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis
    • A61M1/16Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis with membranes
    • A61M1/26Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis with membranes and internal elements which are moving
    • A61M1/267Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis with membranes and internal elements which are moving used for pumping
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/14Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis
    • A61M1/16Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis with membranes
    • A61M1/1621Constructional aspects thereof
    • A61M1/1623Disposition or location of membranes relative to fluids
    • A61M1/1625Dialyser of the outside perfusion type, i.e. blood flow outside hollow membrane fibres or tubes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/14Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis
    • A61M1/16Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis with membranes
    • A61M1/1621Constructional aspects thereof
    • A61M1/1629Constructional aspects thereof with integral heat exchanger
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/14Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis
    • A61M1/16Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis with membranes
    • A61M1/1698Blood oxygenators with or without heat-exchangers
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/14Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis
    • A61M1/16Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis with membranes
    • A61M1/26Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis with membranes and internal elements which are moving
    • A61M1/262Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis with membranes and internal elements which are moving rotating
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/36Other treatment of blood in a by-pass of the natural circulatory system, e.g. temperature adaptation, irradiation ; Extra-corporeal blood circuits
    • A61M1/3621Extra-corporeal blood circuits
    • A61M1/3623Means for actively controlling temperature of blood
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/10Location thereof with respect to the patient's body
    • A61M60/104Extracorporeal pumps, i.e. the blood being pumped outside the patient's body
    • A61M60/109Extracorporeal pumps, i.e. the blood being pumped outside the patient's body incorporated within extracorporeal blood circuits or systems
    • A61M60/113Extracorporeal pumps, i.e. the blood being pumped outside the patient's body incorporated within extracorporeal blood circuits or systems in other functional devices, e.g. dialysers or heart-lung machines
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/20Type thereof
    • A61M60/205Non-positive displacement blood pumps
    • A61M60/216Non-positive displacement blood pumps including a rotating member acting on the blood, e.g. impeller
    • A61M60/226Non-positive displacement blood pumps including a rotating member acting on the blood, e.g. impeller the blood flow through the rotating member having mainly radial components
    • A61M60/232Centrifugal pumps
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/30Medical purposes thereof other than the enhancement of the cardiac output
    • A61M60/35Medical purposes thereof other than the enhancement of the cardiac output for specific surgeries, e.g. for Fontan procedure
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/30Medical purposes thereof other than the enhancement of the cardiac output
    • A61M60/36Medical purposes thereof other than the enhancement of the cardiac output for specific blood treatment; for specific therapy
    • A61M60/38Blood oxygenation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/40Details relating to driving
    • A61M60/403Details relating to driving for non-positive displacement blood pumps
    • A61M60/419Details relating to driving for non-positive displacement blood pumps the force acting on the blood contacting member being permanent magnetic, e.g. from a rotating magnetic coupling between driving and driven magnets
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/50Details relating to control
    • A61M60/508Electronic control means, e.g. for feedback regulation
    • A61M60/538Regulation using real-time blood pump operational parameter data, e.g. motor current
    • A61M60/554Regulation using real-time blood pump operational parameter data, e.g. motor current of blood pressure
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/80Constructional details other than related to driving
    • A61M60/802Constructional details other than related to driving of non-positive displacement blood pumps
    • A61M60/804Impellers
    • A61M60/806Vanes or blades
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/80Constructional details other than related to driving
    • A61M60/802Constructional details other than related to driving of non-positive displacement blood pumps
    • A61M60/818Bearings
    • A61M60/825Contact bearings, e.g. ball-and-cup or pivot bearings
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/36General characteristics of the apparatus related to heating or cooling
    • A61M2205/366General characteristics of the apparatus related to heating or cooling by liquid heat exchangers

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • External Artificial Organs (AREA)

Abstract

(57)【要約】 血液に酸素供給し、そして汲み上げる回転式中空フィラーバンドル(127)アセンブルを有する一体型血液ポンプ/酸素供給器(120)の改良型が提供される。このデバイスの中心軸に沿って配置された内部部材は、微小の泡の発生および血液の傷害を減少させようにファイバーバンドル(127)に入る血液を加速する。ファイバーバンドル(127)のファイバーエレメントに負荷される剪断荷重は、強化構造の付加によって減少される。一方、このガス流路は、フラッディング、およびファイバーエレメントの臨時破裂に起因する酸素供給効率のロスを減少させるように構成される。 SUMMARY An improved version of an integrated blood pump / oxygenator (120) having a rotating hollow filler bundle (127) assembling and pumping blood is provided. Internal members positioned along the central axis of the device accelerate blood entering the fiber bundle (127) to reduce microbubble generation and blood damage. The shear load imposed on the fiber elements of the fiber bundle (127) is reduced by the addition of the reinforcement structure. On the other hand, the gas flow path is configured to reduce the loss of oxygen supply efficiency due to flooding and temporary rupture of the fiber element.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 (発明の分野) 本発明は、心臓手術の間に血液を酸素供給し、そしてポンピングするための体
外システムに関する。より詳細には、本発明は、ガス拡散繊維がポンピングエレ
メントを形成する、統合酸素供給器およびポンプシステムに関する。
[0001] The present invention relates to an extracorporeal system for oxygenating and pumping blood during cardiac surgery. More particularly, the present invention relates to an integrated oxygenator and pump system in which gas diffusion fibers form a pumping element.

【0002】 (発明の背景) 毎年、数十万人もの人々が、心臓虚血を生じる血管病(例えば、動脈硬化症)
を罹患している。30年より長い間にわたり、このような疾患(特に、冠状動脈
の疾患)は、開放手術手順(例えば、冠状動脈バイパス移植)を用いて処置され
てきた。このようなバイパス移植手順の間、心膜嚢にアクセスさせるために胸骨
切開を行い、患者に心肺バイパスを着け、心臓を心停止溶液を用いて停止させる
BACKGROUND OF THE INVENTION [0002] Each year, hundreds of thousands of people suffer from vascular disease that causes cardiac ischemia (eg, arteriosclerosis).
Are suffering. For more than 30 years, such diseases, particularly those of the coronary arteries, have been treated using open surgical procedures (eg, coronary artery bypass grafting). During such a bypass implantation procedure, a sternotomy is performed to access the pericardial sac, the patient is placed on a cardiopulmonary bypass, and the heart is stopped using a cardiac arrest solution.

【0003】 近年、例えば、Heartport,Inc.,Redwood City,
CaliforniaおよびCardioThoracic Systems,
Inc.,Menlo Park,Californiaによる、心臓バイパス
移植についての、侵襲が最小限の技術の開発が、この無菌場で用いられる装置の
大きさを小さくすることにプレミアを付けた。代表的に、開放手術技術は、外科
医が直接眺める、比較的大きな手術部位を提供するのに対し、侵襲が最小限の技
術は、内視鏡、ビデオモニター、およびこれら器具のための種々の位置決めシス
テムを必要とする。これらのデバイスは、無菌場にいっぱいに詰まり、外科医の
操作性を制限し得る。
In recent years, for example, Heartport, Inc. , Redwood City,
California and CardioThoratic Systems,
Inc. The development of a minimally invasive technique for cardiac bypass transplantation, by Menlo Park, California, has put a premium on reducing the size of the devices used in this sterile field. Typically, open surgical techniques provide a relatively large surgical site for direct viewing by the surgeon, while minimally invasive techniques involve endoscopes, video monitors, and various positioning tools for these instruments. Need a system. These devices can fill the sterile field and limit surgeon operability.

【0004】 しかしながら、同時に、酸素供給器およびポンプのプライミング容量を低下さ
せる必要性、および未変性でない表面との血液接触を減少させる要望のために、
患者にできるだけ近くに酸素供給器およびポンプを配置することに関心が高まっ
ている。
However, at the same time, due to the need to reduce the priming capacity of oxygenators and pumps and the desire to reduce blood contact with non-native surfaces,
There is increasing interest in placing oxygenators and pumps as close as possible to the patient.

【0005】 前述の問題を認識して、いくつかの以前から知られていた心肺システムにおい
て、心肺システムの特定の構成要素を小型化し、そして統合することが試みられ
ている。米国特許第5,266,265号および米国特許第5,270,005
号(ともにRaible)は、統合血液リザーバー、中空繊維の静的アレイから
形成された酸素供給器、熱交換器、ポンプ、および制御コンソールに接続された
ケーブルにより制御されるポンプモーターを有する、体外血液酸素供給システム
を記載する。
In recognition of the foregoing problems, some previously known cardiopulmonary systems have attempted to downsize and integrate certain components of the cardiopulmonary system. U.S. Patent No. 5,266,265 and U.S. Patent No. 5,270,005
No. 1 (Raible) has an integrated blood reservoir, an oxygenator formed from a static array of hollow fibers, a heat exchanger, a pump, and a pump motor controlled by a cable connected to a control console. An oxygen supply system is described.

【0006】 前述の特許に記載のシステムは、比較的短い流路を用いている。これは、中空
繊維に隣接した層流域の展開に起因して、不充分なガス交換を生じさせ得る。米
国特許第5,411,706号(Hubbardら)は、血液が患者に送達され
る速度より速い流速で繊維束を通って血液を再循環させることにより、より長い
流路を提供する、1つの解決を記載する。米国特許第3,674,440号(K
itrilakisら)および米国特許第3,841,837号(Kitril
akisら)は、ガス転移表面が、このガス転移表面周囲の境界層の形成を妨げ
るように血液を攪拌する能動エレメントを形成する酸素供給器を記載する。
The systems described in the aforementioned patents use relatively short flow paths. This can result in insufficient gas exchange due to the development of a laminar flow zone adjacent to the hollow fibers. U.S. Patent No. 5,411,706 (Hubbard et al.) Discloses one method of providing a longer flow path by recirculating blood through a fiber bundle at a faster flow rate than blood is delivered to a patient. Describe the solution. U.S. Pat. No. 3,674,440 (K
and U.S. Pat. No. 3,841,837 (Kitril).
Akis et al.) describe an oxygenator that forms an active element that agitates blood so that the gas transfer surface prevents the formation of a boundary layer around the gas transfer surface.

【0007】 Makarewiczら、「A Pumping Intravascula
r Artificial Lung with Active Mixing
、」 ASAIO Journal、39(3):M466−M469(199
3)は、細長いらせん状のベーンに形成された微孔性繊維で作製されたガス交換
表面を有する血管内デバイスを記載する。この細長いらせん状のベーンは、ガス
交換を可能にするだけでなく、デバイスを通って血液をポンピングするように回
転され得る。
[0007] Makarewicz et al., "A Pumping Intravascula.
r Artificial Lung with Active Mixing
, "ASAIO Journal, 39 (3): M466-M469 (199).
3) describes an intravascular device having a gas exchange surface made of microporous fibers formed in elongated helical vanes. This elongated spiral vane can be rotated to not only allow gas exchange, but also to pump blood through the device.

【0008】 Makarewiczら、「A Pumping Artificial L
ung、」 ASAIO Journal、40(3):M518−M521(
1994)は、微孔性繊維束が、中心軸に沿って置かれた多ローブ型クローバー
葉状ベーンに形成された、前述のデバイスの改変を記載する。このベーンが、B
IOMEDICUS(登録商標)血液ポンプ(Bio−Medicus、Ede
n Prairie、Minnesotaの登録商標)のベーンの代わりとされ
た。この著者らは、同時ポンピングおよび酸素供給を達成するという概念が実現
可能であるようであったが、さらなる設計および試験が必要であり、問題(例え
ば、溶血および血小板活性化)に取り組まねばならないとの結論を出した。
[0008] Makarewicz et al., "A Pumping Artificial L
ung, "ASAIO Journal, 40 (3): M518-M521 (
1994) describes a modification of the aforementioned device in which a microporous fiber bundle is formed in a multi-lobed clover leaf vane positioned along a central axis. This vane is B
IOMEDICUS® Blood Pump (Bio-Medicus, Ede
n Prairie, a trademark of Minnesota). The authors found that the concept of achieving simultaneous pumping and oxygenation appeared feasible, but required further design and testing, and had to address issues such as hemolysis and platelet activation. Concluded.

【0009】 Makarewiczら、「New Design for a Pumpi
ng Artificial Lung、」 ASAIO Journal、4
2(5):M615−M619(1996)は、中空繊維束が上記設計の多ロー
ブ型ベーンに代わる、統合ポンプ/酸素供給器を記載する。中空繊維束が、底部
にある入口ガスマニホルド、および頂部にある出口ガスマニホルドに対して、置
かれる。この繊維束は、高速で回転されてポンピング作用を提供し、一方、繊維
束を通る酸素が血液を酸素供給する。
[0009] Makarewicz et al., "New Design for a Pumpi.
ng Artificial Lung, "ASAIO Journal, 4
2 (5): M615-M619 (1996) describes an integrated pump / oxygenator where hollow fiber bundles replace the multi-lobe vanes of the above design. A hollow fiber bundle is placed against the inlet gas manifold at the bottom and the outlet gas manifold at the top. The fiber bundle is rotated at a high speed to provide a pumping action, while oxygen passing through the fiber bundle oxygenates the blood.

【0010】 米国特許第5,830,370号(Maloneyら)は、固定された中心拡
散エレメントとハウジングの外壁との間に回転のために設置された繊維束を有す
るデバイスを記載する。この繊維束は、血液内に乱流を誘発する剪断力を生じる
のに十分に高い速度で回転される。この特許は、乱れた高い剪断流から生じるこ
とが予測される血液損傷(すなわち、溶血および血小板活性化)の問題に取り組
んでいないし、また認識すらしていない。
US Pat. No. 5,830,370 (Maloney et al.) Describes a device having a fiber bundle mounted for rotation between a fixed central diffusion element and an outer wall of a housing. The fiber bundle is rotated at a speed high enough to create a shear force that induces turbulence in the blood. This patent does not address or even recognize the problem of blood damage (ie, hemolysis and platelet activation) that is expected to result from turbulent high shear flow.

【0011】 前述の参考文献に記載のデバイスは、いくつかの望ましい特徴を提供するが、
これらのデバイスは、商業的に非実用的とする多数の欠点を有する。これらの問
題としては、以下が挙げられる:(a)血液側圧に対してガス側圧がより高いこ
とに起因する、繊維から血液への小泡(「微泡」)の導入;(b)キャビテーシ
ョンにより誘発された血液損傷およびデバイスに対する損傷;(c)高剪断負荷
(これは(i)繊維の座曲または(ii)血液損傷に至る);および(d)繊維
破裂後の入口ガスマニホルドの氾濫(酸素供給効率の迅速な低下を生じる)。
While the devices described in the aforementioned references provide some desirable features,
These devices have a number of drawbacks that make them commercially impractical. These problems include: (a) the introduction of small bubbles ("microbubbles") from the fibers into the blood due to the higher gas side pressure relative to the blood side pressure; (b) due to cavitation Induced blood damage and damage to the device; (c) high shear loading (which leads to (i) fiber bending or (ii) blood damage); and (d) flooding of the inlet gas manifold after fiber rupture ( Causing a rapid drop in oxygen supply efficiency).

【0012】 前述を考慮すると、コンパクトなサイズ、低いプライミング容量、低い表面積
、および境界層転移抵抗性を低下する回転繊維束を使用して血液を十分に酸素供
給する能力を提供する体外血液ポンプ/酸素供給器を提供することが、望ましい
[0012] In view of the foregoing, an extracorporeal blood pump / which provides the ability to fully oxygenate blood using a compact size, low priming capacity, low surface area, and rotating fiber bundles that reduce boundary layer transition resistance It is desirable to provide an oxygenator.

【0013】 血液を酸素供給し、そして回転されたときにポンピング作用を提供するが、血
液へのガスの漏洩(望ましくない泡形成に至る)を受けない中空繊維束を有する
統合された体外血液ポンプ/酸素供給器を提供することが望ましい。
An integrated extracorporeal blood pump with a hollow fiber bundle that oxygenates the blood and provides a pumping action when rotated, but does not suffer from gas leakage into the blood (leading to undesirable foam formation) It is desirable to provide a / oxygenator.

【0014】 血液を酸素供給し、そして回転されたときにポンピング作用を提供するが、以
前に知られている統合ポンプ/酸素供給器システムにおいて観察された微泡生成
の問題を克服する中空繊維束を有する統合された体外血液ポンプ/酸素供給器を
提供することがまた、望ましい。
A hollow fiber bundle that oxygenates the blood and provides a pumping action when rotated, but overcomes the problem of microbubble generation observed in previously known integrated pump / oxygenator systems It would also be desirable to provide an integrated extracorporeal blood pump / oxygenator having

【0015】 高い剪断応力を生じず、従って剪断により誘発される繊維破壊、および結果生
じる漏洩の影響を受けにくい中空繊維束設計を有する統合された体外血液ポンプ
/酸素供給器を提供することが、さらに望ましい。
It is an object of the present invention to provide an integrated extracorporeal blood pump / oxygenator having a hollow fiber bundle design that does not produce high shear stress, and is therefore less susceptible to shear-induced fiber breakage and resulting leakage. More desirable.

【0016】 剪断により誘発された血液損傷(溶血および血小板活性化を含む)を減少させ
る中空繊維束設計を有する統合された体外血液ポンプ/酸素供給器を提供するこ
とが、さらに望ましい。
It is further desirable to provide an integrated extracorporeal blood pump / oxygenator having a hollow fiber bundle design that reduces shear-induced blood damage (including hemolysis and platelet activation).

【0017】 以前に知られている設計よりも、ガスマニホルドの氾濫の影響を受けにくい回
転中空繊維束を有する統合された体外血液ポンプ/酸素供給器を提供することが
、なおさらに望ましい。
It is even more desirable to provide an integrated extracorporeal blood pump / oxygenator with a rotating hollow fiber bundle that is less susceptible to gas manifold flooding than previously known designs.

【0018】 低いプライミング容量を有する統合された体外血液ポンプ/酸素供給器を提供
し、従って、緊急のバックアップ操作のために適切なシステムを作製することが
、さらに望ましい。
It is further desirable to provide an integrated extracorporeal blood pump / oxygenator with low priming capacity, and thus create a suitable system for emergency backup operations.

【0019】 (発明の要旨) 前述の例を見ると、本発明の目的は、小型サイズ、少ないプライミング量なら
びにガス移動に対する境界層抵抗およびファイバーバンドル内の停滞ゾーンの形
成を減少させる回転式ファイバーバンドルを使用して、血液に適切に酸素供給す
る能力を有する一体型体外血液ポンプ/酸素供給器を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the foregoing examples, it is an object of the present invention to provide a rotating fiber bundle that reduces the size, the amount of priming and the boundary layer resistance to gas transfer and the formation of stagnant zones within the fiber bundle. To provide an integrated extracorporeal blood pump / oxygenator with the ability to properly oxygenate the blood.

【0020】 本発明の別の目的は、少ないプライミング量および小さな内部表面積を有する
、一体型体外血液ポンプ/酸素供給器を提供することであり、それによって、血
液の非ネイティブ表面との接触、血液成分に対する潜在的損傷、および感染の危
険を減少させる。
[0020] Another object of the present invention is to provide an integrated extracorporeal blood pump / oxygenator having low priming volume and small internal surface area, thereby contacting non-native surfaces of blood, Reduces potential damage to components and risk of infection.

【0021】 本発明のさらに別の目的は、血液に酸素供給し、かつ回転させた場合にポンピ
ング作用を提供するが、気泡を形成して血液中へのガス漏れを減少させる、中空
ファイバーバンドルを有する一体型体外血液ポンプ/酸素供給器を提供すること
である。
Yet another object of the present invention is to provide a hollow fiber bundle which oxygenates blood and provides a pumping action when rotated, but which forms bubbles to reduce gas leakage into the blood. To provide an integrated extracorporeal blood pump / oxygenator.

【0022】 本発明のさらなる目的は、血液に酸素供給し、かつ回転させた場合にポンピン
グ作用を提供する中空ファイバーバンドルを有する一体型体外血液ポンプ/酸素
供給器を提供することであるが、これは、以前から公知の一体型ポンプ/酸素供
給器システムにおいて観察される微小気泡生成問題を克服する。
It is a further object of the present invention to provide an integrated extracorporeal blood pump / oxygenator having a hollow fiber bundle that oxygenates blood and provides a pumping action when rotated. Overcomes the microbubble generation problem observed in previously known integrated pump / oxygenator systems.

【0023】 本発明のまたさらなる目的は、ファイバーバンドルの個々のエレメント上の高
度な剪断力および結果的な漏れに起因するファイバーの破壊または座屈にあまり
影響されない中空ファイバーバンドルを有する一体型体外血液ポンプ/酸素供給
器を提供することである。
It is a still further object of the present invention to provide an integrated extracorporeal blood having a hollow fiber bundle that is less susceptible to fiber breakage or buckling due to high shear forces and resulting leakage on individual elements of the fiber bundle. It is to provide a pump / oxygenator.

【0024】 本発明のまた別の目的は、剪断誘導血液損傷を減少させる、中空ファイバーバ
ンドル設計を有する一体型体外血液ポンプ/酸素供給器を提供することである。
Yet another object of the present invention is to provide an integrated extracorporeal blood pump / oxygenator with a hollow fiber bundle design that reduces shear-induced blood damage.

【0025】 本発明のまた別の目的は、以前に公知の設計よりガスマニホルドのフラッディ
ングにあまり影響されない、回転式中空ファイバーバンドルを有する一体型体外
血液ポンプ/酸素供給器を提供することである。
It is yet another object of the present invention to provide an integrated extracorporeal blood pump / oxygenator with a rotating hollow fiber bundle that is less susceptible to gas manifold flooding than previously known designs.

【0026】 本発明の別の目的は、少ないプライミング量を有する一体型体外血液ポンプ/
酸素供給器を提供することであり、それによって緊急バックアップ操作のために
適切なシステムを作製する。
Another object of the present invention is to provide an integrated extracorporeal blood pump with low priming volume /
Providing an oxygenator, thereby creating a suitable system for emergency backup operations.

【0027】 本発明のこれらの目的および他の目的は、滅菌領域内での使用のために適切で
あり、少ないプライミング量を有する一体型体外血液ポンプ/酸素供給器を提供
することにより達成される。本発明の原理に従って、このポンプ/酸素供給器は
、血液に酸素供給し、かつ血液を汲み上げるためのさらなる圧力ヘッド(所望さ
れる場合)を発生させる、回転式中空ファイバーバンドルアセンブリを含む。こ
のデバイスは、さらに一つ以上の以下の改善を含む:微小気泡生成および血液損
傷を減少させるための手段;ファイバーバンドルの外側へのそり(outwar
d bowing)を減少させるための手段;およびガスマニホルドのフラッデ
ィングを減少させるための手段。
[0027] These and other objects of the present invention are achieved by providing an integrated extracorporeal blood pump / oxygenator suitable for use in a sterile area and having a low priming volume. . In accordance with the principles of the present invention, the pump / oxygenator includes a rotatable hollow fiber bundle assembly that oxygenates the blood and generates an additional pressure head (if desired) for pumping the blood. The device further includes one or more of the following improvements: means for reducing microbubble generation and blood damage;
means for reducing d bowing); and means for reducing gas manifold flooding.

【0028】 好ましい実施形態において、一体型血液ポンプ/酸素供給器は、ファイバーバ
ンドルの中心近くで、ガス側に対して血液側に圧力を増加させ、それにより血液
中のガス微小気泡の形成を防止する、中心シャフトに沿って配置されるテーパー
状の内部部材を含む。内部部材(これは、必要に応じてヘリカルベーンを含み得
る)はまた、ファイバーバンドルに入る前に血液を徐々に加速させ、それにより
血液損傷を減少させる。高速回転中のファイバーバンドルのファイバーエレメン
トに押しつけられる剪断負荷が、ファイバーバンドルの周囲または内部に伸長す
る強化構造の付加により処理される。これらの強化構造はまた、血液に与えられ
る剪断応力を減少させる際に補助し、それにより血液損傷を減少させる。さらに
、ポンプ/酸素供給器のガスマニホルドは、フラッディングおよびファイバーエ
レメントの時折の破裂に起因する有効性の欠損を減少させるために必要に応じて
構成され得る。
In a preferred embodiment, the integrated blood pump / oxygenator increases the pressure on the blood side relative to the gas side near the center of the fiber bundle, thereby preventing the formation of gas microbubbles in the blood A tapered inner member disposed along a central shaft. The inner member, which may optionally include a helical vane, also gradually accelerates the blood before entering the fiber bundle, thereby reducing blood damage. Shear loads that are pressed against the fiber elements of the rapidly rotating fiber bundle are handled by the addition of reinforcement structures that extend around or into the fiber bundle. These reinforcement structures also assist in reducing the shear stress applied to the blood, thereby reducing blood damage. Further, the gas manifold of the pump / oxygenator may be optionally configured to reduce the loss of effectiveness due to flooding and occasional rupture of the fiber element.

【0029】 本発明の一体型体外血液ポンプ/酸素供給器の代替的な実施形態は、ファイバ
ーバンドルに侵入および/または退去する血液を加速させるための複数のベーン
を含み得る。これらのベーンは、回転式ファイバーバンドルを駆動する同じシャ
フトに結合され得るか、または分離駆動列を使用して異なる角速度で、必要に応
じて駆動され得る。
An alternative embodiment of the integrated extracorporeal blood pump / oxygenator of the present invention may include multiple vanes for accelerating blood entering and / or leaving the fiber bundle. These vanes can be coupled to the same shaft that drives the rotating fiber bundle, or can be driven at different angular velocities as needed using separate drive trains.

【0030】 (発明の詳細な説明) 本発明は、以前に公知のデバイスの欠点を克服する一体型血液ポンプ/酸素供
給器を提供する。本発明の原理に従って、この統合されたシステムは、滅菌領域
内または近くに配置され得、そして少ないプライミング量(例えば、250cc
未満)を有する。本発明の原理に従って構築されるポンプ/酸素供給器は、以下
であることが期待される:(a)血液中へのガス漏れおよび結果的な気泡形成を
ほとんど生じないか、または全く生じない;(b)たとえ高速であっても、キャ
ビテーションをほとんど経験しないか、または全く経験しない;(c)ファイバ
ーエレメントが破裂する傾向があまりない;(d)血液損傷をほとんど誘導しな
いか、または全く生じない;および(e)ファイバーエレメントの時折の破裂が
生じる場合ですら、適切な酸素供給能力を提供する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides an integrated blood pump / oxygenator that overcomes the shortcomings of previously known devices. In accordance with the principles of the present invention, the integrated system can be located in or near a sterile area and has a low priming volume (eg, 250 cc).
Less than). A pump / oxygenator constructed in accordance with the principles of the present invention is expected to: (a) produce little or no gas leakage into the blood and resulting bubble formation; (B) experience little or no cavitation, even at high speeds; (c) little tendency of the fiber element to burst; (d) little or no blood damage And (e) provide adequate oxygen supply capacity, even in the event of occasional rupture of the fiber element.

【0031】 図1および2を参照すると、上記のMakarewiczら、「New De
sign for a pumping Artficial Lung,」と
いう表題を付けられた論文の以前から公知の一体型血液酸素供給器/ポンプ 1
0(これは、その全体が本明細書中に参考として援用される)が記載される。ポ
ンプ/酸素供給器10は、血液入口12、血液出口13、ガス入口14およびガ
ス出口15を有する、シールドハウジング11を含む。中空ファイバーバンドル
16は、底部で、入口ガスマニホルド17に載せられ、そして出口ガスマニホル
ド18は、頂部に載せられる。中空ファイバーバンドルは、BIOMEDICU
S(登録商標)血液ポンプのベーンと置換される(Bio−Medicus、E
den Prairie、Minnesotaの登録商標)。心肺バイパスの当
業者によく知られているように、Bio−Medicusポンプは、駆動軸(示
されず)に添付された磁石と磁気によって結合されるトレイ20内に配置される
磁石19を含む。
Referring to FIGS. 1 and 2, Makarewicz et al., “New De,” supra.
A previously known integrated blood oxygenator / pump 1 in a paper entitled "Sign for a Pumping Artificial Lung," 1
0, which is incorporated herein by reference in its entirety. The pump / oxygenator 10 includes a shield housing 11 having a blood inlet 12, a blood outlet 13, a gas inlet 14, and a gas outlet 15. The hollow fiber bundle 16 is mounted at the bottom on the inlet gas manifold 17 and the outlet gas manifold 18 is mounted on the top. The hollow fiber bundle is BIOMEDICU
S® blood pump replaces vane (Bio-Medicus, E
den Prairie, a registered trademark of Minnesota). As is well known to those skilled in cardiopulmonary bypass, the Bio-Medicus pump includes a magnet 19 located in a tray 20 that is magnetically coupled to a magnet attached to a drive shaft (not shown).

【0032】 入口12を介してポンプ/酸素供給器10に入る血液は、中心ボイド21内を
通過する。ファイバーバンドル16が回転される場合、血液は、遠心力によって
ファイバーバンドル16内に引き込まれ、血液がファイバーバンドルを通過する
ように加速させ、そして血液出口13を通ってポンプ/酸素供給器を抜け出る。
酸素は、ガス入口14を通って、マニホルド17に流れ、そこから血液は、ファ
イバーバンドルの個々のファイバーに分配される。血液が、ファイバーバンドル
16を通過するとき、二酸化炭素が中空ファイバーの細孔壁を通ってファイバー
に拡散するが、酸素は、ファイバーバンドルから血液中に拡散する。残存酸素お
よび二酸化炭素は、出口ガスマニホルド18を通過し、そしてそこからガス出口
15を通って大気中に発散され得る。
Blood entering pump / oxygenator 10 via inlet 12 passes through central void 21. As the fiber bundle 16 is rotated, blood is drawn into the fiber bundle 16 by centrifugal force, accelerating blood to pass through the fiber bundle, and exiting the pump / oxygenator through the blood outlet 13.
Oxygen flows through gas inlet 14 to manifold 17 from which blood is distributed to the individual fibers of the fiber bundle. As blood passes through the fiber bundle 16, carbon dioxide diffuses through the pore walls of the hollow fiber into the fiber, while oxygen diffuses from the fiber bundle into the blood. Residual oxygen and carbon dioxide pass through the outlet gas manifold 18 and may be vented therefrom through the gas outlet 15 to the atmosphere.

【0033】 図1および図2のポンプ/酸素供給器は、大いに所望されるいくつかの特徴(
少ないプライミング量および小さな表面積を含む)を提供するが、出願人は、そ
のデバイスは、商業的に実行不可能にする多くの欠点を有すると決定づけた。し
かし、出願人はまた、それらの欠点を克服する種々の改善をも発見し、そして本
明細書中以後に記載される改善は、図1および図2のポンプ/酸素供給器と類似
する、ポンプ/酸素供給器が商業的に実行可能な製品になり得ることを期待する
The pump / oxygenator of FIGS. 1 and 2 has several highly desirable features (
(Including a small amount of priming and a small surface area), Applicants have determined that the device has a number of drawbacks that make it commercially impractical. However, Applicants have also discovered various improvements that overcome their drawbacks, and the improvements described hereinafter are similar to the pump / oxygenator of FIGS. / Hope that the oxygenator can be a commercially viable product.

【0034】 図1および図2のデバイスの第1の欠点は、微小気泡を生成すること、すなわ
ちガス側から血液側へ細孔膜を通ってガス気泡を引き込む低圧領域を誘導するフ
ァイバーバンドルの回転の傾向である。具体的には、ファイバーバンドル16の
回転は、中心核21内に形成するように低圧領域を引き起こし、中心に最も近い
ファイバーエレメントの膜を介して、ガス気泡を順々に引っ張る。さらに、局在
化した低圧領域の形成は、古典的なキャビテーションすなわち、微小気泡の形態
の気相の生成を誘導し得る。気泡は、固有の危険で困らせるだけでなく、患者に
灌流させる前にろ過されない場合、血液を泡立たせ得、それによって酸素供給効
率を減少させる。
A first drawback of the device of FIGS. 1 and 2 is that it creates microbubbles, ie rotation of the fiber bundle that induces a low pressure region that draws gas bubbles from the gas side through the pore membrane from the blood side to the blood side. This is the tendency. Specifically, rotation of the fiber bundle 16 causes a low pressure region to form within the central nucleus 21, which in turn pulls gas bubbles through the membrane of the fiber element closest to the center. In addition, the formation of localized low-pressure regions can induce classical cavitation, ie, the formation of a gas phase in the form of microbubbles. Bubbles not only annoy at the inherent danger, but can also bubble blood if not filtered before perfusing the patient, thereby reducing oxygenation efficiency.

【0035】 図1および図2のデバイスの第2の欠点は、ファイバーバンドルの回転する間
、個々のファイバーエレメントが半径方向外向きにたわむ傾向があることである
。ファイバーバンドルの回転の速度に依存して、ファイバーバンドルにおいて発
生した力は非常に高くなり、ファイバーが、頻繁にポットから引き剥がされるか
、または破断することもあり得る。次いでこれは、入口気体マニホルドへの血液
の漏出を引き起こす。
A second disadvantage of the devices of FIGS. 1 and 2 is that the individual fiber elements tend to flex radially outward during rotation of the fiber bundle. Depending on the speed of rotation of the fiber bundle, the forces generated in the fiber bundle can be very high and the fiber can be frequently pulled from the pot or broken. This in turn causes a leak of blood into the inlet gas manifold.

【0036】 ゆるんだかまたは破断したファイバーからの漏出は、上記の以前に公知のデバ
イスにおいて、第3のそして顕著な問題を引き起こし得る。具体的には、破断し
たかまたはゆるんだファイバーを通る、入口気体マニホルド17または出口気体
マニホルド18への大量の血液の漏出が、これらの気体マニホルドに氾濫をまね
き、それにより、ファイバーバンドルへの酸素供給を遮断し、そしてそのデバイ
スを操作不能にする。
[0036] Leakage from loose or broken fibers can cause a third and significant problem in the previously known devices described above. In particular, a large amount of blood leaking into the inlet gas manifold 17 or the outlet gas manifold 18 through broken or loose fibers will cause these gas manifolds to flood, thereby causing oxygen to the fiber bundles Shut off the supply and render the device inoperable.

【0037】 さらに、比較的少数のファイバーを通って気体マニホルドへ血液が漏出したと
しても、ファイバーバンドルの回転は、血液を半径方向外向きに推進させ、そし
てファイバーバンドル16の外周囲に沿って貯まらせる。この貯まった血液は、
次いで、気体流からファイバーエレメントを遮断する。その貯まった血液によっ
て悪影響を受けた面積は、半径に正比例し、ファイバーバンドルの外側端での氾
濫は、酸素供給効率の迅速な減少をもたらす。
In addition, even if blood leaks into the gas manifold through a relatively small number of fibers, rotation of the fiber bundle urges blood radially outward and collects along the outer perimeter of fiber bundle 16. Let This stored blood is
The fiber element is then shut off from the gas flow. The area affected by the pooled blood is directly proportional to the radius, and flooding at the outer end of the fiber bundle results in a rapid decrease in oxygenation efficiency.

【0038】 図1および2のデバイスのなお別の重大な欠点は、その血液に与えられる高い
剪断により、所望でない血液の外傷(溶血および血小板活性化を含む)が生じる
ことである。この高い剪断ストレスおよび結果としての血液外傷は、血液がファ
イバーバンドルに出入りするところで主に発生する。ファイバーバンドルに入る
とき、血液は、ファイバーバンドルの迅速に回転しているファイバーと衝突し、
そしてそれゆえこれらの衝突によって迅速に加速される。また、血液がファイバ
ーバンドルを出るとき、それは、ファイバーバンドルとハウジングの内壁との間
の境界で高い剪断レベルに曝される。これは、ファイバーバンドルの外向きのた
わみが存在する場合に特にそうであり得、そこでは、そのたわみがファイバーバ
ンドルの外側とハウジングの内壁との間のクリアランスを減少させる。
[0038] Yet another significant disadvantage of the devices of FIGS. 1 and 2 is that the high shear applied to the blood results in undesirable blood trauma, including hemolysis and platelet activation. This high shear stress and the resulting blood trauma occurs primarily where blood enters and exits the fiber bundle. When entering the fiber bundle, the blood collides with the rapidly rotating fibers of the fiber bundle,
And are therefore rapidly accelerated by these collisions. Also, as blood exits the fiber bundle, it is exposed to high levels of shear at the interface between the fiber bundle and the inner wall of the housing. This may be especially the case when there is an outward deflection of the fiber bundle, where the deflection reduces the clearance between the outside of the fiber bundle and the inner wall of the housing.

【0039】 ここで図3に言及すると、本発明に従って構築された装置が記載されている。
本発明のポンプ/酸素供給器30には、上記の援用されたMakarewicz
らの論文に記載されるデバイスに対するいくつかの改善(個々にまたは組み合わ
せて有用である)であって、上記の問題を克服した改善が含まれている。ポンプ
/酸素供給器30は、モーター32のドライブシャフト31(これは、次いでコ
ントローラ33によって制御される)に磁気的に連結されている。脱酸素された
静脈血は、ポンプ/酸素供給器30に、静脈血入口34に連結した適切な生体適
合性のチューブ(示さず)を介して供給される;酸素供給された血液は、ポンプ
/酸素供給器30から、血液出口35に連結した生体適合性のチューブ(示さず
)を通して患者に戻される。
Referring now to FIG. 3, an apparatus constructed in accordance with the present invention is described.
The pump / oxygenator 30 of the present invention includes the above-incorporated Makarewicz.
Several improvements to the devices described in these articles (useful individually or in combination) include those that overcome the above problems. Pump / oxygenator 30 is magnetically coupled to drive shaft 31 of motor 32, which is then controlled by controller 33. Deoxygenated venous blood is supplied to the pump / oxygenator 30 via a suitable biocompatible tube (not shown) connected to a venous blood inlet 34; From the oxygenator 30, it is returned to the patient through a biocompatible tube (not shown) connected to the blood outlet 35.

【0040】 加圧酸素は、ポンプ/酸素供給器30へと気体入口ポート36を介して導入さ
れ、その間に、酸素と二酸化炭素との混合物は、気体出口ポート37を介してポ
ンプ/酸素供給器30を出る。モーター32、磁気的に連結されたドライブシャ
フト31、およびコントローラ33は、それ自体当該分野で公知の物品であり、
そしてBio−Medicus,Inc.,Eden Prairie,Min
nesotaから入手可能な多数のシステムの任意のものを備え得る。あるいは
、ドライブシャフト31、モーター32、およびコントローラ33は、それらの
配置を患者に近づけることを可能にするように小型化され得る。
The pressurized oxygen is introduced to the pump / oxygenator 30 via the gas inlet port 36, while the mixture of oxygen and carbon dioxide is pumped via the gas outlet port 37 to the pump / oxygenator Exit 30. Motor 32, magnetically coupled drive shaft 31, and controller 33 are articles known per se in the art,
And Bio-Medicus, Inc. , Eden Prairie, Min
It may comprise any of a number of systems available from Nesota. Alternatively, drive shaft 31, motor 32, and controller 33 may be miniaturized to allow their placement closer to the patient.

【0041】 ここで図4A〜4Bおよび図5A〜5Dに言及して、本発明の一体化したポン
プ/酸素供給器30の内部配置が記載される。ポンプ/酸素供給器30は、ハウ
ジング40の内部でシャフト42上で回転するファイバーバンドルアセンブリ4
1の形態で、気体移送エレメントを含むハウジング40を備える。シャフト42
は、シャフトインペラー65に固定され、これは、トレイ44に装着される。ト
レイ44は、1つ以上のマグネット45を保持し、これはファイバーバンドルア
センブリ41をドライブシャフト31に磁気的に連結させるために使用される(
図3を参照)。
Referring now to FIGS. 4A-4B and FIGS. 5A-5D, the internal arrangement of the integrated pump / oxygenator 30 of the present invention will be described. The pump / oxygenator 30 includes a fiber bundle assembly 4 rotating on a shaft 42 inside a housing 40.
In one form, a housing 40 including a gas transfer element is provided. Shaft 42
Is fixed to a shaft impeller 65, which is mounted on the tray 44. The tray 44 holds one or more magnets 45, which are used to magnetically couple the fiber bundle assembly 41 to the drive shaft 31 (
See FIG. 3).

【0042】 ファイバーバンドル46は、好ましくは、多数の微小孔中空ファイバーエレメ
ントから形成される環状の形状を備え、そして中心ボイド46aを備える。中空
ファイバーエレメントの上端は、ファイバーの内部管腔が、入口気体マニホルド
49中のボイド48と連通するように、領域47に入れられる。同様に、ファイ
バーバンドル46の中空ファイバーエレメントの下端は、ファイバーの内部管腔
が、出口気体マニホルド52中のボイド51と連通するように、領域50に入れ
られる。多数の適切な生体適合性のポッティング材料の任意のもの(例えば、ポ
リウレタンまたはエポキシ)が、使用され得る。
The fiber bundle 46 preferably has an annular shape formed from a multiplicity of microporous hollow fiber elements and includes a central void 46a. The upper end of the hollow fiber element is placed in region 47 such that the inner lumen of the fiber communicates with void 48 in inlet gas manifold 49. Similarly, the lower end of the hollow fiber element of fiber bundle 46 is placed in region 50 such that the inner lumen of the fiber communicates with void 51 in outlet gas manifold 52. Any of a number of suitable biocompatible potting materials (eg, polyurethane or epoxy) can be used.

【0043】 シャフト42は、同軸的に配置されて環を形成する内部チューブ53および外
部チューブ54を備える。環55は、壁を貫通する孔57を介して気体入口ポー
ト36(図3に示す)と連通し、そして壁を貫通する孔59および複数のポンピ
ングベーン61中の通路60を介して入口気体マニホルド49のボイド48と連
通している。内部チューブ53の管腔62は、その上端で気体出口ポート63と
連通し、そして出口気体マニホルド52中のボイド51とその下端でシャフトイ
ンペラー65中の通過路64を介して連通している。シャフトシール66aは、
スペース67を分離し、これは気体出口ポート63を、スペース68から、管腔
62に結合し、これは気体入口ポート36を(図3に示す)を環55に連結する
。シャフトシール66bは、スペース58を、ファイバーバンドルアセンブリ4
1を包含するハウジング40の内部から分離する。シャフトシール66aおよび
66bは、シールキャップ66cおよび66dで、それぞれ維持される(図5A
を参照)。
The shaft 42 includes an inner tube 53 and an outer tube 54 that are coaxially arranged to form a ring. The annulus 55 communicates with the gas inlet port 36 (shown in FIG. 3) through a hole 57 through the wall and the inlet gas manifold via a hole 59 through the wall and a passage 60 in a plurality of pumping vanes 61. It communicates with 49 voids 48. The lumen 62 of the inner tube 53 communicates at its upper end with the gas outlet port 63 and communicates with the void 51 in the outlet gas manifold 52 at its lower end via a passage 64 in the shaft impeller 65. The shaft seal 66a is
A space 67 is separated, which connects the gas outlet port 63, from the space 68, to the lumen 62, which connects the gas inlet port 36 (shown in FIG. 3) to the annulus 55. The shaft seal 66b divides the space 58 into the fiber bundle assembly 4.
1 from the interior of the housing 40 containing the same. Shaft seals 66a and 66b are maintained by seal caps 66c and 66d, respectively (FIG. 5A).
See).

【0044】 シャフト42はベアリング69に保持され、一方、シャフトインペラー65は
ベアリング71および72に保持される。スラストウォシャー73は、ベアリン
グ71と72との間に置かれ、そして次いで全アセンブリがベアリングシャフト
74に保持される。ベアリングシャフト74は、ハウジング40のより低いプレ
ート75に肩ネジ76によって固定され、そしてO−リングシール77上に置か
れる。ショルダネジ76はまた、O−リング78でシールされる。シャフトイン
ペラー65は、環55の下端をシールし、一方、その環の上端は、プラグ79に
よってシールされる。
The shaft 42 is held by bearings 69, while the shaft impeller 65 is held by bearings 71 and 72. Thrust washer 73 is placed between bearings 71 and 72, and then the entire assembly is held on bearing shaft 74. The bearing shaft 74 is fixed to the lower plate 75 of the housing 40 by shoulder screws 76 and rests on an O-ring seal 77. The shoulder screw 76 is also sealed with an O-ring 78. The shaft impeller 65 seals the lower end of the ring 55, while the upper end of the ring is sealed by a plug 79.

【0045】 シャフトインペラー65(図5Bに示される)は、中心ボイド46aに入る血
液を半径方向に排除する内部部材を形成し、そして上部ハブ80および下部ハブ
80aを備える。上部ハブ80は、上部ポッティング47に接続され、そして下
部ハブ80aは、下部ポッティング50に接続される。ポンピングベーン61は
、必要に応じて、ハブ80上に組み込まれ得、そして螺旋状に下方に向かって延
びてベーン90を形成する。図5Cは、シャフトインペラー65の代替の実施形
態を示し、ここで、ポンピングベーン61はまた、必要に応じて、ハブ80の上
部に延びる。複数のベーン61の間の開口85は、血液が、静脈血入口86を介
してポンプ/酸素供給器30に進入してファイバーバンドル46に流入すること
を可能にする。ベーン61は、ファイバーバンドル46を通って通過する血液を
ポンプし、そして加速するベーンとして作用するように構成される。当然に理解
されるように、そのポンプハウジングおよびシール位置は、図5Cの延長したベ
ーン61を収容するために適切に改変されなければならない。
The shaft impeller 65 (shown in FIG. 5B) forms an inner member that radially displaces blood entering the central void 46a and includes an upper hub 80 and a lower hub 80a. The upper hub 80 is connected to the upper potting 47 and the lower hub 80a is connected to the lower potting 50. A pumping vane 61 can be optionally incorporated on the hub 80 and extends helically downward to form a vane 90. FIG. 5C shows an alternative embodiment of the shaft impeller 65, where the pumping vanes 61 also optionally extend above the hub 80. The openings 85 between the plurality of vanes 61 allow blood to enter the pump / oxygenator 30 via the venous blood inlet 86 and flow into the fiber bundle 46. Vane 61 is configured to act as a vane that pumps and accelerates blood passing through fiber bundle 46. As will be appreciated, the pump housing and seal location must be appropriately modified to accommodate the extended vane 61 of FIG. 5C.

【0046】 本発明の原理に従って、ポンプ/酸素供給器30は、図1および2のデバイス
に観察される欠点を克服する多数の特徴を備える。これらの改善は、ポンプ/酸
素供給器の意図される適用に依存して、個々に、または組み合わせて使用され得
る。
In accordance with the principles of the present invention, pump / oxygenator 30 includes a number of features that overcome the disadvantages observed with the devices of FIGS. These improvements can be used individually or in combination, depending on the intended application of the pump / oxygenator.

【0047】 図1および2に示される以前から公知のデバイスの微小泡生成および剪断誘導
性血液外傷を減少させるために、シャフトインペラー65の円錐形テーパー状の
部分65aが、ハブ80と80aとの間の血液側圧(blood side p
resure)を増大するために提供される。必要に応じて、複数のベーン61
および90は、インペラーシャフト65上に配置されて、以前に公知のデバイス
において観察された泡形成を、ファイバーバンドル41に進入する血液の圧力を
増大させることにより、より高速に、さらに減少し得る。シャフトインペラー6
5のテーパー状部分65aはまた、中空ファイバーバンドルへの血液の侵入を漸
次に加速することによって、血液外傷を減少させること、従って、血液が回転す
るバンドルに衝突するときに以前に公知のデザインにおいて遭遇した高い剪断力
を減少することが予想される。さらに、あるいは代替的に、血液がポンプ/酸素
供給器30に供給される圧力が、例えば、以下に図7〜11に関して記載される
ように、補助的なプレポンプを使用することによって、増大され得る。
To reduce the microbubble generation and shear-induced blood trauma of the previously known device shown in FIGS. 1 and 2, the conical tapered portion 65a of the shaft impeller 65 is connected to the hubs 80 and 80a. Blood side pressure between
resourcing). If necessary, a plurality of vanes 61
And 90 may be disposed on the impeller shaft 65 to further reduce the foam formation previously observed in previously known devices, by increasing the pressure of the blood entering the fiber bundle 41, faster. Shaft impeller 6
5 also reduces blood trauma by progressively accelerating the penetration of blood into the hollow fiber bundle, thus reducing the risk of blood impingement on the rotating bundle in previously known designs. It is expected to reduce the high shear forces encountered. Additionally or alternatively, the pressure at which blood is supplied to the pump / oxygenator 30 may be increased, for example, by using an auxiliary pre-pump, as described below with respect to FIGS. .

【0048】 図1および図2の以前に公知のデバイスにおいて遭遇した氾濫の問題を減少す
るために、入口気体マニホルドと出口気体マニホルドの位置は、出口気体マニホ
ルド52によって形成されるボイド51が、内部チューブ53の管腔62に結合
されるように、必要に応じて逆転され得る(図1および2のデザインに対して)
。さらに、バッフルプレート91は、ボイド51に配置され得、そしてその下面
に通路64と連通する溝92を備える。バッフルプレート91は、存在する場合
には、ファイバーバンドル46を出る気体を、そのバッフルプレートの最も外側
の端の周りを通過させる。従って、出口気体マニホルドのボイド51への血液漏
出は、そのマニホルドから排除され、そして気体出口ポート63を通過する排気
流に同伴される。
To reduce the flooding problem encountered in the previously known devices of FIGS. 1 and 2, the locations of the inlet and outlet gas manifolds are such that the voids 51 formed by the outlet gas manifolds 52 have internal voids 51. Can be inverted as needed to couple to lumen 62 of tube 53 (for the designs of FIGS. 1 and 2)
. Further, the baffle plate 91 may be disposed in the void 51 and includes a groove 92 on its lower surface that communicates with the passage 64. Baffle plate 91, when present, allows gas exiting fiber bundle 46 to pass around the outermost end of the baffle plate. Thus, blood leakage of the outlet gas manifold into the void 51 is eliminated from the manifold and entrained in the exhaust stream passing through the gas outlet port 63.

【0049】 ファイバーの以前から公知であったデバイスが直面したような圧力誘導型故障
を減少させるため、およびポッティング材料なしで引っ張られるファイバーを減
少させるために、支持構造は、好ましくは、ファイバーバンドルアセンブリ41
のまわりに配置される。図5Aに言及して、ファイバーバンドルアセンブリ41
およびシャフト42は、ハウジング40なしに示される。適切な生体適合性の材
料(例えば、金属またはプラスチック)から作製された襟およびスリーブを備え
得るガードル95が、ファイバーバンドル46の周囲に配置される。ガードル9
5は、好ましくは、入口気体マニホルドおよび出口気体マニホルド内のファイバ
ーバンドル46を用いてポットに入れられる。
The support structure preferably comprises a fiber bundle assembly to reduce pressure induced failure such as encountered in previously known devices for fibers and to reduce fibers pulled without potting material. 41
Placed around. Referring to FIG. 5A, fiber bundle assembly 41
And shaft 42 is shown without housing 40. A girdle 95, which may include a collar and sleeve made of a suitable biocompatible material (eg, metal or plastic), is placed around the fiber bundle 46. Girdle 9
5 is preferably potted using fiber bundles 46 in the inlet and outlet gas manifolds.

【0050】 本発明の原理に従って、ガードル95は、ポンプ/酸素供給器30が高速で操
作された場合に、ファイバーバンドル46のファイバーエレメントが半径方向外
向きにたわむことを減少する。従って、ガードル95は、ファイバーエレメント
にかけられるひずみを減少し、ファイバーエレメントがハウジングの内部表面と
接触することを防止し、そしてファイバーエレメントがポッティング材料なしで
引っ張られるか、さもなくば破断する危険性を減少する。ガードル95は、破断
するファイバーエレメントの数を減少させることが期待されるので、氾濫の危険
性を減少させることが期待される。バッフルプレート91および上記の逆向き気
体流通路との組み合わせにより、破断したファイバーの名目上の数の存在下でさ
え、ポンプ/酸素供給器30が高気体交換効率を維持することが予想される。
In accordance with the principles of the present invention, girdle 95 reduces radial deflection of the fiber elements of fiber bundle 46 when pump / oxygenator 30 is operated at high speed. Thus, the girdle 95 reduces the strain on the fiber element, prevents the fiber element from contacting the interior surface of the housing, and reduces the risk of the fiber element being pulled or otherwise broken without potting material. Decrease. The girdle 95 is expected to reduce the number of fiber elements that break, thus reducing the risk of flooding. With the combination of the baffle plate 91 and the above-described reverse gas flow passage, it is expected that the pump / oxygenator 30 will maintain high gas exchange efficiency even in the presence of a nominal number of broken fibers.

【0051】 図5Dを参照して、ファイバーバンドル46は、好ましくは、糸98によって
相互接続された多くのファイバー97を含む中空のファイバーマット96を含む
。1つの好ましい実施形態において、ファイバーバンドル46は、ハブ80およ
び80aの周りに中空ファイバーマット96を巻きつけ、次いで、適切な生体適
合性接着剤を使用して次の内層に対してこのマットの自由端を密封することによ
って形成される。次いで、ガードル95が、図5Aに関して上記されるように、
ファイバーバンドルの外周の周りに配置され得る。あるいは、またはガードル9
6に加えて、このファイバーバンドルは、ファイバーマットの重なり領域を一緒
に接着するか、または熱密封することによって強化され得る。このように接着さ
れた領域を放射状に並べることによって、ファイバーバンドルの構造的な一体化
が、十分に増加され、外側に向かう反りを減少するが、ファイバーバンドルを通
る血液の外側への移動を逆に影響することはない。
Referring to FIG. 5D, fiber bundle 46 preferably includes a hollow fiber mat 96 that includes a number of fibers 97 interconnected by threads 98. In one preferred embodiment, the fiber bundle 46 wraps a hollow fiber mat 96 around the hubs 80 and 80a and then frees the mat against the next inner layer using a suitable biocompatible adhesive. It is formed by sealing the edges. The girdle 95 is then, as described above with respect to FIG.
It can be placed around the outer circumference of the fiber bundle. Or or girdle 9
In addition to 6, the fiber bundle may be strengthened by gluing or heat sealing the overlapping areas of the fiber mat. By radially arranging such bonded areas, the structural integrity of the fiber bundle is sufficiently increased to reduce outward bow, but to reverse the outward movement of blood through the fiber bundle. Has no effect.

【0052】 さらに、上記の支持構造体は、ファイバーバンドルの外側表面とハウジングの
内部壁との間の適切な間隔を維持することによって、血液損傷の減少を補助する
。具体的には、これらの構造体は、血液に課される、放射状に内側に向かう力を
付与し、そして、血液に課される高いせん断応力を回避することが期待され、こ
こで、ファイバーバンドルの反った部分は、ハウジングの内壁に非常に接近して
回転し、そして/または内壁に接触する。
In addition, the support structure described above helps to reduce blood damage by maintaining a proper spacing between the outer surface of the fiber bundle and the inner wall of the housing. Specifically, these structures are expected to impart a radially inward force imposed on the blood and to avoid the high shear stress imposed on the blood, where the fiber bundle The curved portion rotates very close to the inner wall of the housing and / or contacts the inner wall.

【0053】 ここで、図6を参照して、本発明の代替の実施形態における使用のために適切
なシャフト100が記載される。シャフト100は、シャフト100が、ポンピ
ングベーンおよび加速ベーン102の上に配置された複数のベーン101を含む
ことを除いて、図5Cのシャフト42に対する構成に類似している。ベーン10
1は、シャフト100に沿って流れる血液の圧力を増加するように設計され、そ
れによって、高速作動間のキャビティション、発泡および血液損傷についての可
能性をさらに減少させる。もちろん、意図が理解されるように、ポンプハウジン
グは、ベーン101と適合するように改変されなくてはならず、そしてベーン1
01の数、形状および配向が経験的に選択されて、適切な流速および圧力頭を提
供し得、そして血液損傷をさらに減少し得る。
Referring now to FIG. 6, a shaft 100 suitable for use in an alternative embodiment of the present invention will be described. The shaft 100 is similar to the configuration for the shaft 42 of FIG. 5C, except that the shaft 100 includes a plurality of vanes 101 located above the pumping vanes and acceleration vanes 102. Vane 10
1 is designed to increase the pressure of blood flowing along the shaft 100, thereby further reducing the potential for cavitation, foaming and blood damage during high speed operation. Of course, as the intent is understood, the pump housing must be modified to be compatible with vane 101 and vane 1
The number, shape and orientation of 01 may be chosen empirically to provide adequate flow rates and pressure heads and to further reduce blood damage.

【0054】 図7において、予備加速ベーンのさらなる代替の実施形態が例示される。この
実施形態において、シャフト110および加速ベーン111は、図4および5の
実施形態のシャフトインペラー65のテーパー状の部分65aに関して上に記載
された機能を提供する。シャフト112は、シャフト110と共軸的に配置され
た中空チューブを備え、そして複数のベーン113を含む。シャフト112は、
例えば、適合した伝動装置またはベルト配置を介した別個のモータによって、シ
ャフト110と同じまたは異なる角速度で駆動され得る。その結果、ベーン11
3によって提供される予備加速の量は、ファイバーバンドルの回転速度の関数と
して変化し得る。ベーン113の数、配向および形状は、経験的に決定され得る
が、本発明を実施するために必要とされ得るポンプ/酸素供給器30に対する他
の改変が、ポンプ設計の当業者に、調査から明らかである。
In FIG. 7, a further alternative embodiment of the pre-acceleration vane is illustrated. In this embodiment, the shaft 110 and the acceleration vanes 111 provide the functions described above with respect to the tapered portion 65a of the shaft impeller 65 of the embodiment of FIGS. Shaft 112 includes a hollow tube coaxially disposed with shaft 110 and includes a plurality of vanes 113. The shaft 112 is
For example, it may be driven at the same or a different angular speed as shaft 110 by a separate motor via a suitable transmission or belt arrangement. As a result, vane 11
The amount of pre-acceleration provided by 3 can vary as a function of the rotational speed of the fiber bundle. Although the number, orientation and shape of the vanes 113 can be determined empirically, other modifications to the pump / oxygenator 30 that may be required to practice the present invention will be apparent to those skilled in the art of pump design, from investigations. it is obvious.

【0055】 あるいは、または加えて、ベーン113およびハウジング40は、ベーン11
3およびシャフト112が別個のポンプとして機能し、その出口が、加速ベーン
111を介してファイバーバンドルに方向付けられ得、または適切なバルビング
を介して、患者を灌流するように戻す方向に方向付けられ得るように構成され得
る。この様式で、本発明のポンプ/酸素供給器を使用して、例えば、鼓動する心
臓の手術の間、部分的に心臓を取り出し、次いで、心臓が停止している手術の段
階において、患者を満たされた心臓肺動脈(cardiopulmonary)
バイパスの状態に置く。
Alternatively or additionally, vane 113 and housing 40 may be connected to vane 11
3 and shaft 112 function as separate pumps, the outlets of which can be directed to the fiber bundle via accelerating vanes 111, or via suitable valving in the direction of returning the patient to perfuse. May be configured to obtain. In this manner, the pump / oxygenator of the present invention may be used to partially remove the heart, for example, during a beating heart procedure, and then fill the patient during the cardiac arrest phase of the procedure. Isolated cardiopulmonary artery (cardiopulmonary)
Put in bypass.

【0056】 ここで、図8〜11を参照して、図7の複数のベーン113を別個の予備ポン
プエレメントとして提供する好ましい実施形態が記載される。図8Aおよび8B
に関連して、本発明の原理に従って構成されたポンプ/酸素供給器120が記載
され、ここで、ガス移動エレメントの中心ボイド内のミクロ泡の発生が、別個に
駆動される予備ポンプを使用して減少される。ポンプ/酸素供給器120はまた
、心臓手術の段階に依存して、血液を加熱または冷却するための熱交換器を実例
的に含む。ポンプ/酸素供給器120は、好ましくは、モータドライブ121a
および121bに磁気的に連結され、これらのモータドライブは、コントローラ
122によってプログラム可能に制御される。コントローラ122は、マイクロ
プロセッサ123およびディスプレイ/入力コンソール124を含み、そして例
えば、LCDスクリーンおよびキーボードを備え得る。
Referring now to FIGS. 8-11, a preferred embodiment will be described in which the plurality of vanes 113 of FIG. 7 are provided as separate backup pump elements. 8A and 8B
A pump / oxygenator 120 constructed in accordance with the principles of the present invention is described, wherein the generation of microbubbles in the central void of the gas transfer element uses a separately driven pre-pump. Is reduced. The pump / oxygenator 120 also illustratively includes a heat exchanger for heating or cooling the blood, depending on the stage of cardiac surgery. The pump / oxygenator 120 preferably has a motor drive 121a
And 121b are magnetically coupled, and these motor drives are programmably controlled by a controller 122. Controller 122 includes a microprocessor 123 and a display / input console 124 and may include, for example, an LCD screen and a keyboard.

【0057】 図8Aを参照して、ポンプ/酸素供給器120は、回転式ファイバーバンドル
127を収納するコンパートメント126および遠心分離ポンプ129を収納す
るコンパートメント128を有するハウジング125を含む。コンパートメント
128は、好ましくは、通路130によってコンパートメント126に連結され
、その結果、遠心分離ポンプ129の出口が、ファイバーバンドル127の中心
ボイド131に方向付けられる。血液は、血液入口132を介してデバイス12
0に入り、そして血液出口133を介して出る。
Referring to FIG. 8A, pump / oxygenator 120 includes a housing 125 having a compartment 126 containing a rotating fiber bundle 127 and a compartment 128 containing a centrifugal pump 129. The compartment 128 is preferably connected to the compartment 126 by a passage 130 so that the outlet of the centrifugal pump 129 is directed to the central void 131 of the fiber bundle 127. Blood is delivered to device 12 via blood inlet 132.
Enters zero and exits via blood outlet 133.

【0058】 酸素に富むガス混合物は、ガス入口ポート134を介して入り、そして酸素が
減少した、二酸化炭素に富む排出ガスは、ガス出口ポート135を介して出る。
加熱または冷却された水(手術の所定の段階において必要とされるように、血液
を温めるか、または冷却するために所望されるかどうかに依存して)は、水入口
ポート137を介してコイル状チューブ136に入り、水出口ポート138を介
して出る。例えば、ファイバーバンドルが、心臓処置の間に、静止状態に保たれ
ることが可能にされた場合、ポート139を使用して、デバイス120のプライ
ミングの間にコンパートメント126から空気を排気し、そして必要に応じて、
ポート139を使用して、淀んだ血液を洗い流すために、新鮮な血液をコンパー
トメント126に導入し得る。ファイバーバンドル127の中心ボイド内での血
圧がモニタされ得、そして中心ボイド131内に蓄積するガスが、排気ポート1
40を介して、排気され得る。出願人らは、回転式ファイバーバンドルデバイス
(例えば、図4および図8に記載される)の長期間の作動の間、デバイス内で形
成されるようなこのようなミクロ泡が、中心ボイド131の中心付近で融合する
傾向にあることを観測した。そこに連結された排気ポート140およびライン1
41は、中心ボイド131の上部内に延び、そしていかにガスがポンプ/酸素供
給器120内に集まろうとも排気するために有利に使用され得る。
The oxygen-rich gas mixture enters via a gas inlet port 134 and the oxygen-depleted, carbon dioxide-rich exhaust gas exits via a gas outlet port 135.
Heated or cooled water (depending on whether it is desired to warm or cool the blood as required at a given stage of surgery) is coiled through water inlet port 137 Enters the tube 136 and exits through a water outlet port 138. For example, if the fiber bundle is allowed to remain stationary during a cardiac procedure, port 139 may be used to evacuate air from compartment 126 during priming of device 120, and In response to the,
Port 139 may be used to introduce fresh blood into compartment 126 to flush stagnant blood. The blood pressure in the central void of the fiber bundle 127 can be monitored, and the gas that accumulates in the central void 131 is exhaust gas 1
Via 40, it can be evacuated. Applicants believe that during prolonged operation of a rotating fiber bundle device (eg, as described in FIGS. 4 and 8), such microbubbles, such as those formed within the device, may cause the central void 131 It was observed that there was a tendency to fuse near the center. Exhaust port 140 and line 1 connected thereto
The 41 extends into the top of the central void 131 and may be advantageously used to exhaust no matter how gas collects in the pump / oxygenator 120.

【0059】 図9に関連して、遠心分離ポンプ129は、中心流ダイバーター148に隣接
したハブ147上に取り付けられた複数のベーン146を有するインペラー14
5を備える。インペラー145は、永久磁石150を保持する磁石トレイ149
上に取り付けられる。血液入口ポート132を介する血液流入は、インペラー1
45の回転によって引き起こされる圧力および半径方向速度の上昇を経験し、そ
して通路130を介してコンパートメント128を出、ここで、血液はファイバ
ーバンドル127の中心ボイド131に方向付けられる。遠心分離ポンプ129
は、対応する永久磁石またはモータドライブ121a中の電磁石に磁気的に連結
され、その結果、インペラー145が、所望の角速度で回転され、選択されたポ
ンピング熱および流速を提供し得る。
Referring to FIG. 9, the centrifugal pump 129 includes an impeller 14 having a plurality of vanes 146 mounted on a hub 147 adjacent to a central flow diverter 148.
5 is provided. The impeller 145 includes a magnet tray 149 holding the permanent magnets 150.
Mounted on top. Blood inflow through blood inlet port 132 is impeller 1
It experiences an increase in pressure and radial velocity caused by the rotation of 45 and exits the compartment 128 via passage 130, where blood is directed to the central void 131 of the fiber bundle 127. Centrifugal pump 129
Is magnetically coupled to a corresponding permanent magnet or electromagnet in the motor drive 121a so that the impeller 145 can be rotated at the desired angular velocity to provide the selected pumping heat and flow rate.

【0060】 図8A、10および11A〜11Cに関連して、ファイバーバンドル127が
、以下に記載されるように、モータードライブ121bによって駆動される場合
、所望の角速度での回転のために、コンパートメント126内に取り付けられる
。特に、ファイバーバンドル127は、中心ボイド131を取り囲むように配置
された複数の中空ファイバーエレメントを備える。ファイバーエレメントの下部
端は、ポッティングリング155によって入口ガスマニホルド156に連結され
、そしてボイド157に連絡する。一方、ファイバーエレメントの上部端は、ポ
ッティングリング158によって、ガス出口マニホルド159に連結され、そし
てボイド160に連絡する。ファイバーバンドル127は、コンパートメント1
26内での回転のために、シャフト161において低部端で、かつ分配チューブ
162において上部端で取り付けられる。シャフト161は、シャフト163に
連結され、これは、次いで、ベアリング164内で回転し、一方、分配チューブ
はベアリング165内で回転する。
8A, 10 and 11A-11C, when the fiber bundle 127 is driven by the motor drive 121b, as described below, for rotation at the desired angular velocity, the compartment 126 Mounted inside. In particular, the fiber bundle 127 comprises a plurality of hollow fiber elements arranged to surround the central void 131. The lower end of the fiber element is connected to the inlet gas manifold 156 by a potting ring 155 and communicates with the void 157. The upper end of the fiber element, on the other hand, is connected by a potting ring 158 to the gas outlet manifold 159 and communicates with the void 160. Fiber bundle 127 is located in compartment 1
Mounted at the lower end on shaft 161 and at the upper end on distribution tube 162 for rotation within 26. Shaft 161 is connected to shaft 163, which in turn rotates in bearing 164, while the distribution tube rotates in bearing 165.

【0061】 図11Cに関連して、分配チューブ162は、好ましくは、中心ボア166を
有するステンレス鋼シャフト、ガス入口内腔167およびガス出口内腔168を
備える。内腔167および168は、どちらかの端部に接近しており、そして半
円状ノッチ169aおよび169b、ならびに170aおよび170bそれぞれ
を介してシャフトの外側に連絡している。分配チューブ162は、ハウジング1
25内に配置され、その結果、ノッチ169aは、チャンバー171に連絡し、
そこヘ、酸素に富んだガスが、ガス入口ポート134を介して導入される。この
酸素に富んだガスは、ガス入口内腔167を通って流下し、ノッチ169bを介
してチューブ162を出る。ノッチ169bは、キャビティ172に連絡し、こ
のキャビティ172は、以下により詳細に記載される。ファイバーバンドル12
7の上部端を通ってボイド160に排気されたガスは、ノッチ170aを介して
チューブ162に入り、ガス出口内腔168を通過し、そしてノッチ170bを
介してチューブ162を出る。ノッチ170bは、キャビティ173に連絡し、
順にガス出口ポート135に連絡する。通路130を介して遠心分離ポンプ12
9を出る血液は、分配チューブ162のボア166を通ってファイバーバンドル
127の中心ボイド131に入る。
Referring to FIG. 11C, the distribution tube 162 preferably comprises a stainless steel shaft having a central bore 166, a gas inlet lumen 167 and a gas outlet lumen 168. Lumens 167 and 168 are close to either end and communicate with the outside of the shaft via semi-circular notches 169a and 169b, and 170a and 170b, respectively. The distribution tube 162 is connected to the housing 1
25 so that the notch 169a communicates with the chamber 171 and
There, oxygen-rich gas is introduced through gas inlet port 134. This oxygen-rich gas flows down through gas inlet lumen 167 and exits tube 162 via notch 169b. Notch 169b communicates with cavity 172, which is described in more detail below. Fiber bundle 12
Gas evacuated to void 160 through the upper end of 7 enters tube 162 via notch 170a, passes through gas outlet lumen 168, and exits tube 162 via notch 170b. Notch 170b communicates with cavity 173,
Connect to the gas outlet port 135 in order. Centrifuge pump 12 via passage 130
Blood exiting 9 enters central void 131 of fiber bundle 127 through bore 166 of distribution tube 162.

【0062】 ここで、図10および11を参照して、ファイバーバンドル127は、中心ボ
イド131に配置された支持構造体180を備える。支持構造体180は、上部
ハブ181、下部ハブ182、接続ロッド183およびテーパー状の内部部材1
84を備える。上部ハブ181は、キャビティ172を形成する環状溝、複数の
半径方向に方向付けされた通路185および複数の垂直方向のボア(これは、半
径方向に方向付けられた通路185と交差する(図11Aを参照のこと))を含
む。下部ハブ182は、同様に、半径方向に方向付けされたボア188を介して
ボイド157の環状溝部分に連絡する複数の垂直方向に方向付けされたボア18
7を含む(図11Bを参照のこと)。接続ロッド183(これは、中空である)
は、それらの上部端で、上部ハブ181の垂直方向のボア186のそれぞれの中
に取り付けられ、そしてロッドの下部端で、下部ハブ182の垂直方向のボア1
87のそれぞれの中に取り付けられる。この様式において、ノッチ169bを通
ってキャビティ172に導入されたガスは、上部ハブ181のボア185および
186を通過し、接続ロッド183を通過し、下部ハブ182のボア187およ
び188を通過し、そしてポッティングリング155およびガス入口マニホルド
156によって形成されるボイド157に入る。
Referring now to FIGS. 10 and 11, fiber bundle 127 includes a support structure 180 disposed in central void 131. The support structure 180 comprises an upper hub 181, a lower hub 182, a connecting rod 183 and a tapered inner member 1
84 is provided. The upper hub 181 includes an annular groove forming a cavity 172, a plurality of radially oriented passages 185, and a plurality of vertical bores (which intersect the radially oriented passages 185 (FIG. 11A). See))). The lower hub 182 also includes a plurality of vertically oriented bores 18 that communicate with the annular groove portion of the void 157 via radially oriented bores 188.
7 (see FIG. 11B). Connecting rod 183 (which is hollow)
Are mounted at their upper ends in each of the vertical bores 186 of the upper hub 181, and at the lower ends of the rods, the vertical bores 1 of the lower hub 182.
87 are mounted in each. In this manner, gas introduced into cavity 172 through notch 169b passes through bores 185 and 186 of upper hub 181, passes through connecting rod 183, passes through bores 187 and 188 of lower hub 182, and It enters the void 157 formed by the potting ring 155 and the gas inlet manifold 156.

【0063】 従って、ガス入口ポート134を通って導入される酸素富化ガスは、ボイド1
57に導かれ、このボイド157から、ファイバーバンドル127を備える多数
の中空ファイバーエレメントを通ってガスが移動する。ファイバーエレメントの
上端を通ってボイド160に出るガスは、分離チューブ162内のノッチ170
aを介して出口管腔168にガス出口管腔168に入り、次いでノッチ170b
および空洞173を通ってガス出口ポート135へ通過する。
Accordingly, the oxygen-enriched gas introduced through gas inlet port 134
57, from which the gas travels through a number of hollow fiber elements comprising fiber bundles 127. Gas exiting the void 160 through the upper end of the fiber element is passed through the notch 170 in the separation tube 162.
a into the outlet lumen 168 via a, then the notch 170b
And through the cavity 173 to the gas outlet port 135.

【0064】 本発明の原理に従って、テーパー状内部部材は、支持構造体180および中心
ボイド131内に配置され、下部ハブ182に結合される。分離チューブ162
のボア166を通って中心ボイドに入る血液は、内部部材184上に当たり、そ
の内部部材のテーパー状面によって半径方向外向きに徐々に配置される。図4の
実施形態のインペラ軸65のテーパー状部65aのように、内部部材184は装
置のプライミング容量を減少させ、そして中心ボイド内の圧力を増加させること
(従って、微気泡の発生を減少させること)、および周囲のファイバーバンドル
の角速度に対してボイドに入る血液を徐々に加速することの両方によって、血液
損傷を減少させる。
In accordance with the principles of the present invention, a tapered inner member is disposed within support structure 180 and central void 131 and is coupled to lower hub 182. Separation tube 162
Blood entering the central void through the bore 166 of the inner member 184 strikes the inner member 184 and is gradually positioned radially outwardly by the tapered surface of the inner member. Like the tapered portion 65a of the impeller shaft 65 of the embodiment of FIG. 4, the inner member 184 reduces the priming capacity of the device and increases the pressure in the central void (and thus reduces the generation of microbubbles). And reducing the blood damage both by gradually accelerating the blood entering the void relative to the angular velocity of the surrounding fiber bundle.

【0065】 出願人は、図4に示されるような回転ファイバーバンドルを有するプロトタイ
プ装置の作動中に、微気泡がどのような形態で中心ボイドの軸に沿って融合する
傾向にあるかどうかについて観察した。それ故に、中心ボイド131の上部と連
絡する下端を有する通気管141が設けられ、その結果中心ボイド内で融合する
任意の気泡が通気され得、それによって気泡が下流に運ばれる危険性をさらに減
少させる。さらに、通気管141および通気ポート140は、ファイバーバンド
ルの中心ボイド内の血圧を測定するために使用され得る。この血圧はまた、通気
管141に取り付けられた圧力変換器142によって測定され得る(図10を参
照のこと)。次いで、ファイバーバンドル回転速度、入口ガス圧および予備ポン
プ129によって供給される熱と一緒になって、この情報は、コンパートメント
126内の微気泡形成を制御するために使用され得る。
Applicants have observed whether microbubbles tend to coalesce along the axis of the central void during operation of a prototype device having a rotating fiber bundle as shown in FIG. did. Therefore, a vent tube 141 having a lower end communicating with the upper part of the central void 131 is provided, so that any bubbles that merge within the central void can be vented, thereby further reducing the risk of the bubbles being carried downstream. Let it. In addition, the vent tube 141 and vent port 140 can be used to measure blood pressure within the central void of the fiber bundle. This blood pressure may also be measured by a pressure transducer 142 attached to the vent tube 141 (see FIG. 10). This information, along with the fiber bundle rotation speed, inlet gas pressure and heat supplied by the pre-pump 129, can then be used to control microbubble formation in the compartment 126.

【0066】 前述の実施形態にあるように、下部ハブ182は、軸161および163、な
らびに駆動ピン191によって磁石トレイ190に結合される。磁石トレイ19
0は、好ましくはモータドライブ121bにファイバーバンドルを磁気によって
結合する永久磁石193を保持し、その結果回転運動がファイバーバンドル12
7に伝達される。本明細書以下に記載されるように、遠心ポンプ129およびフ
ァイバーバンドル127は、好ましくは異なる角速度で駆動され、この角速度は
コントローラ122によって選択されるかまたは調整され、ポンプ/酸素供給器
の幾つかの特徴を最適化する(微気泡の発生を最小化する)。
As in the previous embodiment, lower hub 182 is coupled to magnet tray 190 by shafts 161 and 163 and drive pin 191. Magnet tray 19
0 preferably holds a permanent magnet 193 that magnetically couples the fiber bundle to the motor drive 121b so that rotational movement is
7 is transmitted. As described hereinbelow, the centrifugal pump 129 and the fiber bundle 127 are preferably driven at different angular velocities, which are selected or regulated by the controller 122 and some of the pump / oxygenators (Minimize the generation of microbubbles).

【0067】 本発明の好ましい局面に従って、遠心ポンプ129およびファイバーバンドル
127の回転速度は選択されるかまたは調整され、その結果、ある範囲の血流速
度にわたっておよびある範囲のガス入口圧力に対して、ポンプ/酸素供給器12
0を通って通過する血液の酸素供給レベルが最適化され得、微気泡形成および関
連する血液損傷を制限する。従って、例えば、コントローラ122のマイクロプ
ロセッサ123は、ガス入口圧力、ならびに予備ポンプおよびファイバーバンド
ルの回転速度に関する適切な経験的に誘導されたアルゴリズムでプログラムされ
、以下のように所定の流速のための血液酸素供給の少なくとも極小値を得る: Hpre-pump=f1(ω1) (1) FE=f2(ω1,ω2) (2) O2=f3(FE,ω1,ω2,ΡI,ΡO) (3) Bgen=f4(Hpre-pump,O2,TI,TO) (4) ここで、 Hpre-pumpは、予備ポンプ129によって発生する圧力水頭である; f1( )は、遠心ポンプ回転速度ω1とポンプ/酸素供給器120の所定の寸
法に対する予備ポンプの圧力水頭との間の相互関係を記載する経験的に誘導され
た関数である; FEは、血液出口ポート133における流速である; f2( )は、遠心ポンプ回転速度ω1、ファイバーバンドル回転速度ω2、お
よび血流速度との間の相互関係を記載する経験的に誘導された関数である; O2は、血液出口ポート133を出る血液の酸素供給速度である; f3( )は、血液出口ポートFEにおける流速、遠心ポンプ回転速度ω1、フ
ァイバーバンドル回転速度ω2とガス入口圧力ΡIおよびガス出口圧力ΡOのそれ
ぞれとの間の相互関係を記載する経験的に誘導された関数である; Bgenは、微気泡の発生速度である;および f4( )は、微気泡の発生速度、予備ポンプ圧力水頭、酸素供給レベルと、
必要に応じて水入口ポート137および水出口ポート138においてコイル13
6を通って循環される流体の温度との間の相互関係を記載する経験的に誘導され
た関数である; 出願人は、ポンプ/酸素供給器120の適切なパラメータ研究(すなわち、1
つ以上の変数が一定に保持され、残りの変数がある範囲にわたって変化される)
を実行することによって、関数f1( )、f2( )、f3( )およびf4
)が容易に決定され得ることを期待する。得られる曲線は、当該分野において周
知の多変量式処理技術を使用して発生され、所定のセットの出力に対するポンプ
120の挙動を内挿または外挿し得る。血液損傷を最小化するように、最小ファ
イバーバンドル速度で酸素供給レベルを最大化するための局所最適値が決定され
得る。他の分析はデバイス120の性能を最適化するために有利に行なわれ得る
According to a preferred aspect of the present invention, the rotational speed of the centrifugal pump 129 and fiber bundle 127 is selected or adjusted so that over a range of blood flow rates and for a range of gas inlet pressures, Pump / oxygenator 12
The oxygenation level of the blood passing through zero can be optimized, limiting microbubble formation and associated blood damage. Thus, for example, the microprocessor 123 of the controller 122 is programmed with an appropriate empirically derived algorithm for the gas inlet pressure and the rotational speed of the pre-pump and fiber bundle, and as described below, Obtain at least a minimum value of the oxygen supply: H pre-pump = f 11 ) (1) FE = f 21 , ω 2 ) (2) O 2 = f 3 ( FE , ω 1 , ω 2 , Ρ I , Ρ O ) (3) B gen = f 4 (H pre-pump , O 2 , T I , T O ) (4) where H pre-pump is generated by the backup pump 129. F 1 () is an empirically derived function describing the correlation between the centrifugal pump rotation speed ω 1 and the pressure head of the backup pump for a given dimension of the pump / oxygenator 120. F E is the blood outlet port 13 F 2 () is an empirically derived function describing the correlation between centrifugal pump rotation speed ω 1 , fiber bundle rotation speed ω 2 , and blood flow speed; O 2 is an oxygen feed rate of blood leaving the blood outlet port 133; f 3 (), the flow rate at the blood outlet port F E, centrifugal pump rotational speed omega 1, the fiber bundle rotational speed omega 2 and the gas inlet pressure [rho I And an empirically derived function describing the correlation between each of the gas outlet pressures Ρ O ; B gen is the microbubble generation rate; and f 4 () is the microbubble generation Speed, pre-pump pressure head, oxygen supply level,
If necessary, coil 13 at water inlet port 137 and water outlet port 138
6 is an empirically derived function that describes the correlation between the temperature of the fluid circulated through 6;
One or more variables are kept constant and the remaining variables are varied over a range)
By executing the functions f 1 (), f 2 (), f 3 () and f 4 (
) Can be easily determined. The resulting curve is generated using multivariate processing techniques well known in the art, and may interpolate or extrapolate the behavior of the pump 120 for a given set of outputs. To minimize blood damage, a local optimum for maximizing the oxygen supply level at the minimum fiber bundle speed may be determined. Other analyzes may be advantageously performed to optimize the performance of device 120.

【0068】 従って、コントローラ122は、本明細書の前述において記載されたように決
定されたアルゴリズムを用いてプログラムされ得、その結果、所定の所望される
血流速度および血液出口ポート133における酸素供給レベルに対して、予備ポ
ンプおよびファイバーバンドルの回転速度が血液損傷および微気泡の発生を減少
させるように最適化される。あるいは、所望の血流速度および酸素供給レベルを
達成するために許容される最低回転速度でファイバーバンドルを常に回転するこ
とによって、ファイバーバンドル127のファイバーエレメント上にかかる遠心
負荷を最小化するような、他の最適化ストラテジーが有利に採用され得る。
Accordingly, the controller 122 may be programmed using an algorithm determined as described hereinabove, such that a predetermined desired blood flow rate and oxygen supply at the blood outlet port 133 are provided. For the level, the rotational speed of the pre-pump and fiber bundle is optimized to reduce blood damage and microbubble generation. Alternatively, such as minimizing the centrifugal load on the fiber elements of the fiber bundle 127 by constantly rotating the fiber bundle at the lowest rotational speed allowed to achieve the desired blood flow rate and oxygenation level. Other optimization strategies can be advantageously employed.

【0069】 好ましい実施形態において、圧力センサ142(図10を参照のこと)は、コ
ントローラ122に結合され、中心ボイド131内の血圧に対応するシグナルを
提供する。センサによるシグナル出力は、駆動モータ121aおよび121bの
速度を選択するかまたは調整するためにコントローラ122によって使用され、
中心ボイド内の血圧が有意な微気泡の発生が検出されるレベルよりも高いレベル
に維持されることを保証する。
In a preferred embodiment, a pressure sensor 142 (see FIG. 10) is coupled to controller 122 and provides a signal corresponding to blood pressure in central void 131. The signal output by the sensor is used by the controller 122 to select or adjust the speed of the drive motors 121a and 121b,
Ensures that the blood pressure in the central void is maintained at a level higher than the level at which significant microbubble generation is detected.

【0070】 ここで図12を参照すると、本発明のポンプ/酸素供給器の別の代替の実施形
態の内部アセンブリ200が記載されている。アセンブリ200は、入口ガスマ
ニホルド202および出口ガスマニホルド203を有するファイバーバンドル2
01を備え、図4および5の実施形態に関して本明細書の前述で記載されたよう
に、ベアリング205を有する軸204ならびに軸シール206aおよび206
b上に取り付けられる。しかし、アセンブリ200は、ファイバーバンドルに対
して固定して取りつけられ、そしてそのファイバーバンドルと回転するベーン2
07をさらに備える。ベーン207は、ポンプ/酸素発生器によって発生される
圧力水頭を増加するように設けられる。特に、血液放出ファイバーバンドル20
1はベーン207に当たり、それがポンプ/酸素供給器を出る際にさらに加速さ
れる。当然のことながら明らかなように、このハウジングはベーン207を収容
するように改変されなければならず、一方で、所望される程度のさらなる圧力水
頭を提供し、血液損傷を最小化するために、ベーン207の数、配向および形状
が選択され得る。
Referring now to FIG. 12, an internal assembly 200 of another alternative embodiment of the pump / oxygenator of the present invention is described. The assembly 200 comprises a fiber bundle 2 having an inlet gas manifold 202 and an outlet gas manifold 203.
And shaft seals 206a and 206 with bearings 205 as previously described herein with respect to the embodiments of FIGS.
b. However, the assembly 200 is fixedly attached to the fiber bundle, and the rotating vane 2
07 is further provided. Vane 207 is provided to increase the pressure head generated by the pump / oxygen generator. In particular, the blood release fiber bundle 20
1 hits vane 207 and is further accelerated as it exits the pump / oxygenator. As will be apparent, this housing must be modified to accommodate the vane 207, while providing the desired degree of additional pressure head and minimizing blood damage. The number, orientation and shape of the vanes 207 can be selected.

【0071】 本発明の一体型血液ポンプ/酸素供給器は、磁気カップリングを採用するよう
に例示的に記載されている。しかし、本発明は、他の駆動システムによる使用の
ために容易に適応され得る。例えば、磁石トレイが直接モータドライブと置き換
えられ得るか、または滅菌領域の外側に配置された駆動システムおよび制御コン
ソールにケーブルによって結合され得る。このような直接駆動システムが、滅菌
領域内に収容されるように小型化され得る。さらに、コントロールは赤外のまた
は他のこのような遠隔の制御手段を使用して、遠隔に操作され得る。本発明の一
体型血液ポンプ/酸素供給器はまた、熱交換器、静脈リザーバ、動脈フィルター
、外科分野吸引、心臓孔などのような他の標準成分を有する標準心肺バイパスシ
ステムに組み込まれ得る。
The integrated blood pump / oxygenator of the present invention has been illustratively described as employing a magnetic coupling. However, the invention can be easily adapted for use with other drive systems. For example, the magnet tray may be directly replaced with a motor drive, or may be connected by a cable to a drive system and control console located outside the sterile area. Such a direct drive system can be miniaturized to be contained within a sterile area. Further, the controls can be remotely operated using infrared or other such remote control means. The integrated blood pump / oxygenator of the present invention can also be incorporated into a standard cardiopulmonary bypass system with other standard components such as heat exchangers, venous reservoirs, arterial filters, surgical suction, cardiac foramen, and the like.

【0072】 本発明の好ましい例示的な実施形態が上に記載され、種々の変化および改変が
本発明から逸脱することなく本発明においてなされ得、本発明の真の精神および
範囲内に入るこのような全ての変化および改変をカバーすることが添付の特許請
求の範囲において意図される。
The preferred exemplary embodiments of the present invention have been described above, and various changes and modifications may be made in the present invention without departing from the invention, and as such fall within the true spirit and scope of the invention. It is intended in the appended claims to cover all such changes and modifications.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

本発明のさらなる特徴、その性質および種々の利点は、付随する図面および上
記の好ましい実施形態の詳細な説明からより明らかになり、ここで:
Further features of the invention, its nature and various advantages, will be more apparent from the accompanying drawings and the above detailed description of the preferred embodiments, in which:

【図1】 図1は、以前に公知の一体型血液酸素供給器およびポンプシステムの斜視図で
ある。
FIG. 1 is a perspective view of a previously known integrated blood oxygenator and pump system.

【図2】 図2は、図1のポンプ/酸素供給器の側断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional side view of the pump / oxygenator of FIG.

【図3】 図3は、本発明に従って構築される、一体型血液酸素供給器/ポンプの概略図
である。
FIG. 3 is a schematic diagram of an integrated blood oxygenator / pump constructed in accordance with the present invention.

【図4】 図4Aおよび図4Bは、各々、図3のポンプ/酸素供給器の側断面図および切
取内部図である。
4A and 4B are a cross-sectional side view and a cutaway interior view of the pump / oxygenator of FIG. 3, respectively.

【図5】 図5A〜図5Dは、図3のポンプ/酸素供給器の内部構成要素の斜視図である
5A to 5D are perspective views of internal components of the pump / oxygenator of FIG. 3;

【図6】 図6は、本発明のポンプ/酸素供給器における使用のために適切なシャフトの
代替的実施形態の部分的な斜視図である。
FIG. 6 is a partial perspective view of an alternative embodiment of a shaft suitable for use in the pump / oxygenator of the present invention.

【図7】 図7は、本発明について使用するために適切なシャフトおよびインペラー配置
のさらなる代替的実施形態の部分的な斜視図である。
FIG. 7 is a partial perspective view of a further alternative embodiment of a shaft and impeller arrangement suitable for use with the present invention.

【図8】 図8Aおよび図8Bは、各々、分離プレポンプエレメントとして図7のプレ加
速ベーンを実行するポンプ/酸素供給器を描写する外観斜視図および部分的断面
図である。
8A and 8B are an external perspective view and a partial cross-sectional view, respectively, depicting a pump / oxygenator implementing the pre-acceleration vane of FIG. 7 as a separate pre-pump element.

【図9】 図9は、図8のポンプ/酸素供給器のプレポンプエレメントの側断面図である
FIG. 9 is a side sectional view of a pre-pump element of the pump / oxygenator of FIG.

【図10】 図10は、図8のデバイスのポンプ/酸素供給器構成要素の側断面図である。FIG. 10 is a side cross-sectional view of the pump / oxygenator component of the device of FIG.

【図11】 図11A、11B、および11Cは、各々、図10のボックスで囲まれた11
Aおよび11Bの部分の詳細な図であり、そして図11Aの区分ガス管の斜視図
である。
FIGS. 11A, 11B, and 11C each show 11 boxed in FIG.
FIG. 11B is a detailed view of portions A and 11B, and a perspective view of the segmented gas pipe of FIG.

【図12】 図12は、本発明のポンプ/酸素供給器の使用のために適切な内部アセンブリ
のさらなる代替的実施形態の部分図である。
FIG. 12 is a partial view of a further alternative embodiment of an internal assembly suitable for use with the pump / oxygenator of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 09/223,685 (32)優先日 平成10年12月30日(1998.12.30) (33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C R,CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES,FI ,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID, IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,KR,K Z,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MA ,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ, PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,S K,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG ,UZ,VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 デューリ, ジーン−ピエール アメリカ合衆国 カリフォルニア 94086, サニーベイル, ダブリュー. アイオ ワ アベニュー 1171 (72)発明者 レイノブ, アレックス アメリカ合衆国 カリフォルニア 94596, ウォルナット クリーク, バンダース ライス コート ナンバー10 2101 (72)発明者 マカルウィッツ アンソニー アメリカ合衆国 カリフォルニア 94508, ダブリン, コットンウッド サークル ナンバーエイ 6518 (72)発明者 ピプラニ, アレック エイ. アメリカ合衆国 カリフォルニア 94040, マウンテン ビュー, デル メディオ アベニュー ナンバー219 141 (72)発明者 ポッツ, グレッグ アメリカ合衆国 カリフォルニア 94040, マウンテン ビュー, デル メディオ アベニュー ナンバー207 250 Fターム(参考) 4C077 AA03 AA11 BB06 CC03 DD01 DD08 EE01 LL05 PP02 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (31) Priority claim number 09 / 223,685 (32) Priority date December 30, 1998 (December 30, 1998) (33) Priority claim country United States (US) ( 81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, R, CU, CZ, DE, DK, DM, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI SK, SL, TJ, TM, TR, TT, TZ, UA, UG, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72) Inventor Duri, Jean-Pierre United States California 94086, Sunnyvale, W .; Iowa Avenue 1171 (72) Inventor Raynob, Alex United States of America 94596, Walnut Creek, Banders Rice Court No. 10 2101 (72) Inventor Makalwitz Anthony United States of America 94508, Dublin, Cottonwood Circle Number A 6518 (72) Inventor Piprani, Alec A. United States California 94040, Mountain View, Del Medio Avenue Number 219 141 (72) Inventor Potts, Greg United States California 94040, Mountain View, Del Medio Avenue Number 207 250 F-Term (Reference) 4C077 AA03 AA11 BB06 CC03 DD01 DD08 EE01 LL05 PP02

Claims (45)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 血液をプロセス化するためのシステムであって、該システム
は、以下: ガス入口、ガス出口、血液入口、および血液出口を有する、ハウジング; ハウジング内での回転のために配置されるファイバーバンドルであって、該フ
ァイバーバンドルが、該血液入口で流体連絡した中心ボイドを有する、ファイバ
ーバンドル;ならびに 中心ボイド内に配置される内部部材であって、該内部部材が、該ハウジングに
対して回転可能である、内部部材、を備える、システム。
Claims: 1. A system for processing blood, the system comprising: a housing having a gas inlet, a gas outlet, a blood inlet, and a blood outlet; arranged for rotation in the housing. A fiber bundle, wherein the fiber bundle has a central void in fluid communication with the blood inlet; and an internal member disposed within the central void, wherein the internal member is disposed with respect to the housing. A system that is rotatable and rotatable.
【請求項2】 前記内部部材が、該内部部材に装着される少なくとも1つの
ベーンを有する、請求項1に記載の装置。
2. The apparatus of claim 1, wherein said inner member has at least one vane mounted on said inner member.
【請求項3】 前記血液を加速し、そして前記血液入口から前記中心ボイド
へ該血液を送達するポンピングエレメントをさらに備える、請求項1に記載の装
置。
3. The device of claim 1, further comprising a pumping element that accelerates the blood and delivers the blood from the blood inlet to the central void.
【請求項4】 前記ポンピングエレメントが、複数のベーンを備える、請求
項3に記載の装置。
4. The apparatus according to claim 3, wherein said pumping element comprises a plurality of vanes.
【請求項5】 前記複数のベーンが、前記ファイバーバンドルと異なる角速
度で回転する、請求項4に記載の装置。
5. The apparatus of claim 4, wherein the plurality of vanes rotate at a different angular velocity than the fiber bundle.
【請求項6】 前記内部部材は、長径を有し、そして該長径に沿ってテーパ
ーをつけられた、請求項1に記載の装置。
6. The apparatus of claim 1, wherein the inner member has a major axis and is tapered along the major axis.
【請求項7】 前記ファイバーバンドルの外部表面の周りに配置されたガー
ドルをさらに備える、請求項1に記載の装置。
7. The apparatus of claim 1, further comprising a girdle disposed around an outer surface of the fiber bundle.
【請求項8】 請求項1に記載の装置であって、前記ファイバーバンドルが
、中空ファイバーマットの多重層を備え、そして該装置が、該多重層に挿入され
た接着材料を備える、装置。
8. The apparatus of claim 1, wherein the fiber bundle comprises multiple layers of a hollow fiber mat, and wherein the apparatus comprises an adhesive material inserted into the multiple layers.
【請求項9】 前記ファイバーバンドルに連結されたガスマニホルド、およ
び該ガスマニホルド内に配置され、そして前記ファイバーバンドルの外部端から
離れて血液を推進させるために適用されるバフル板をさらに備える、請求項1に
記載の装置。
9. The apparatus of claim 9, further comprising a gas manifold coupled to the fiber bundle, and a baffle plate disposed within the gas manifold and adapted to propel blood away from an external end of the fiber bundle. Item 10. The apparatus according to Item 1.
【請求項10】 前記内部部材が、前記ファイバーバンドルに連結される、
請求項1に記載の装置。
10. The internal member is connected to the fiber bundle.
The device according to claim 1.
【請求項11】 請求項3に記載の装置であって、前記ハウジングが、前記
ファイバーバンドルを収容する第1コンパートメント、前記ポンピングエレメン
トを収容する第2コンパートメント、および該ファイバーバンドルの前記中心ボ
イドに入るために該第1コンパートメントを出る血液を方向付ける通路を含む、
装置。
11. The apparatus of claim 3, wherein the housing enters a first compartment containing the fiber bundle, a second compartment containing the pumping element, and the central void of the fiber bundle. A passage for directing blood exiting the first compartment for
apparatus.
【請求項12】 前記中心ボイドと連絡し、そして該中心ボイド内に収集さ
れるガスのガス抜きを可能とするために適用される、ポートをさらに備える、請
求項1に記載の装置。
12. The apparatus of claim 1, further comprising a port in communication with the central void and adapted to allow venting of gas collected in the central void.
【請求項13】 前記ファイバーバンドルおよび前記ポンピングエレメント
の回転速度を制御するコントローラをさらに備える、請求項1に記載の装置。
13. The apparatus according to claim 1, further comprising a controller for controlling a rotation speed of the fiber bundle and the pumping element.
【請求項14】 請求項13に記載の装置であって、該装置は、前記中心ボ
イド内の血圧に対応する出力シグナルを提供する圧力センサをさらに備え、そし
て、ここで、前記コントローラは、該出力シグナルに対応する前記ポンピングエ
レメントの回転速度を制御するためにプログラムされる、装置。
14. The device according to claim 13, wherein the device further comprises a pressure sensor that provides an output signal corresponding to blood pressure in the central void, and wherein the controller comprises: An apparatus programmed to control a rotational speed of the pumping element corresponding to an output signal.
【請求項15】 前記コントローラがまた、前記出力シグナルに対応する前
記ガス移動エレメントの回転速度を制御するためにプログラムされる、請求項1
4に記載の装置。
15. The controller of claim 1, wherein the controller is also programmed to control a rotational speed of the gas transfer element corresponding to the output signal.
An apparatus according to claim 4.
【請求項16】 前記コントローラが、前記ポンピングエレメントの回転速
度度を制御するためにプログラムされ、前記中心ボイド内で、予め決められたレ
ベルよりも高いレベルで血圧を維持する、請求項14に記載の装置。
16. The controller of claim 14, wherein the controller is programmed to control a degree of rotational speed of the pumping element and maintains a blood pressure at a level higher than a predetermined level within the central void. Equipment.
【請求項17】 前記コントローラが、前記血液出口において、使用者が選
択した流速に応答して、前記ガス移動エレメントおよび前記ポンピングエレメン
トの回転速度を調節する、請求項14に記載の装置。
17. The apparatus of claim 14, wherein the controller adjusts a rotational speed of the gas transfer element and the pumping element at the blood outlet in response to a flow rate selected by a user.
【請求項18】 前記ハウジング内に配置された熱交換器をさらに備える、
請求項1に記載の装置。
18. The method according to claim 18, further comprising a heat exchanger disposed in the housing.
The device according to claim 1.
【請求項19】 前記熱交換器が、前記ファイバーバンドルの周囲に配置さ
れたコイル状チューブを備える、請求項18に記載の装置。
19. The apparatus of claim 18, wherein said heat exchanger comprises a coiled tube disposed around said fiber bundle.
【請求項20】 血液をプロセス化するためのデバイスであって、該デバイ
スは、以下: ガス入口、ガス出口、血液入口、および血液出口を有する、ハウジング; 第1末端、第2末端、および中心ボイドを有するガス移動エレメントであって
、該第1末端は、該ガス入口で連絡し、そして該第2末端は、該ガス出口で連絡
し、該ガス移動エレメントは、該ハウジング内に回転可能に取り付けられている
、ガス移動エレメント;ならびに 該ガス移動エレメントの回転速度と異なる速度で、ハウジング内での回転のた
めに取り付けられているポンピングエレメントであって、該ポンピングエレメン
トは、前記血液入口から該ガス移動エレメントの該中心ボイドに、該血液を汲み
上げる、ポンピングエレメント、を備える、デバイス。
20. A device for processing blood, the device comprising: a housing having a gas inlet, a gas outlet, a blood inlet, and a blood outlet; a first end, a second end, and a center. A gas transfer element having a void, wherein the first end communicates with the gas inlet and the second end communicates with the gas outlet, wherein the gas transfer element is rotatably mounted within the housing. A gas transfer element mounted; and a pumping element mounted for rotation within the housing at a speed different than a rotational speed of the gas transfer element, the pumping element being adapted to move from the blood inlet through the blood inlet. A device comprising: a pumping element that pumps the blood into the central void of a gas transfer element.
【請求項21】 請求項20に記載のデバイスであって、該デバイスが、前
記中心ボイド内に配置された内部部材をさらに備え、該内部部材は、前記第1末
端から前記ガス移動エレメントの該第2末端にテーパーがつけられている、デバ
イス。
21. The device according to claim 20, wherein the device further comprises an inner member disposed within the central void, wherein the inner member extends from the first end of the gas transfer element. The device, wherein the second end is tapered.
【請求項22】 請求項21に記載のデバイスであって、前記内部部材が、
ガス移動エレメントに連結され、そして該ガス移動エレメントの角速度と同じ角
速度で回転される、デバイス。
22. The device according to claim 21, wherein the internal member comprises:
A device coupled to the gas transfer element and rotated at the same angular velocity as the gas transfer element.
【請求項23】 前記中心ボイドと連絡し、そして該中心ボイド内に収集さ
れるガスのガス抜きを可能とするために適用される、ポートをさらに備える、請
求項20に記載のデバイス。
23. The device of claim 20, further comprising a port in communication with the central void and adapted to allow venting of gas collected in the central void.
【請求項24】 前記ガス移動エレメントおよび前記ポンピングエレメント
の回転速度を制御するコントローラをさらに備える、請求項20に記載のデバイ
ス。
24. The device of claim 20, further comprising a controller that controls a rotational speed of the gas transfer element and the pumping element.
【請求項25】 請求項24に記載のデバイスであって、該デバイスは、前
記中心ボイド内の血圧に対応する出力シグナルを提供する圧力センサをさらに備
え、そして、ここで、前記コントローラは、該出力シグナルに対応する前記ポン
ピングエレメントの回転速度を制御するためにプログラムされる、デバイス。
25. The device according to claim 24, wherein the device further comprises a pressure sensor that provides an output signal corresponding to blood pressure in the central void, and wherein the controller comprises: A device programmed to control the rotational speed of the pumping element in response to an output signal.
【請求項26】 前記コントローラがまた、前記出力シグナルに対応する前
記ガス移動エレメントの回転速度を制御するためにプログラムされる、請求項2
5に記載のデバイス。
26. The controller of claim 2, wherein the controller is also programmed to control a rotational speed of the gas transfer element corresponding to the output signal.
6. The device according to 5.
【請求項27】 前記コントローラが、前記ポンピングエレメントの回転速
度度を制御するためにプログラムされ、前記中心ボイド内で、予め決められたレ
ベルよりも高いレベルで血圧を維持する、請求項25に記載のデバイス。
27. The controller of claim 25, wherein the controller is programmed to control a degree of rotational speed of the pumping element to maintain a blood pressure at a level higher than a predetermined level within the central void. Devices.
【請求項28】 前記コントローラが、前記血液出口において、使用者が選
択した流速に応答して、前記ガス移動エレメントおよび前記ポンピングエレメン
トの回転速度を調節する、請求項24に記載のデバイス。
28. The device of claim 24, wherein the controller adjusts a rotational speed of the gas transfer element and the pumping element at the blood outlet in response to a flow rate selected by a user.
【請求項29】 請求項20に記載のデバイスであって、前記ハウジングが
、前記ガス移動エレメントを収容する第1コンパートメント、前記ポンピングエ
レメントを収容する第2コンパートメント、および該ガス移動エレメントの前記
中心ボイドに入るために該第1コンパートメントを出る血液を方向付ける通路を
含む、デバイス。
29. The device according to claim 20, wherein the housing has a first compartment containing the gas transfer element, a second compartment containing the pumping element, and the central void of the gas transfer element. A device comprising a passage for directing blood to exit the first compartment to enter.
【請求項30】 前記第1コンパートメント内および前記ガス移動エレメン
トの周りに配置された熱交換器をさらに備える、請求項29に記載のデバイス。
30. The device of claim 29, further comprising a heat exchanger located in the first compartment and around the gas transfer element.
【請求項31】 血液をプロセス化するための方法であって、該方法は、以
下: ハウジングを含むデバイスを提供する工程であって、該ハウジングは、以下:
ガス入口;ガス出口;血液入口;血液出口;該ハウジング内での回転のために配
置されたガス移動エレメントであって、該ガス移動エレメントは、第1末端、第
2末端、中心ボイド、および該中心ボイド内に配置された内部部材を有する、ガ
ス移動エレメントを有し、該第1末端は、該ガス入口に連結され、そして該第2
末端は、該ガス出口に連結される、工程; 血液が該中心ボイドに入るように、該血液を該ハウジング内に流す、工程; 酸素含有ガスを該ガス移動エレメントに送達し、少なくとも酸素を、該デバイ
スを通過して該血液に移動させる、工程; 血液を該ガス移動エレメントに向けて該中心ボイドから外に流す該内部部材を
回転する、工程;ならびに 該ハウジングを通って流れる血液に酸素供給するために該ガス移動エレメント
を回転する、工程を包含する、方法。
31. A method for processing blood, the method comprising: providing a device comprising a housing, the housing comprising:
A gas inlet; a gas outlet; a blood inlet; a blood outlet; a gas transfer element arranged for rotation within the housing, the gas transfer element comprising a first end, a second end, a central void, and the gas transfer element. A gas transfer element having an inner member disposed within a central void, the first end connected to the gas inlet, and the second end connected to the gas inlet;
Flowing the blood into the housing such that blood enters the central void; delivering an oxygen-containing gas to the gas transfer element to remove at least oxygen from the gas transfer element; Transferring the blood through the device to the blood; rotating the inner member to flow blood out of the central void toward the gas transfer element; and providing oxygen to the blood flowing through the housing. Rotating the gas transfer element to do so.
【請求項32】 請求項31に記載の方法であって、前記内部部材を回転さ
せる工程が、該ガス移動エレメントの角速度と同じ角速度で、該内部部材を回転
させる工程を包含する、方法。
32. The method of claim 31, wherein rotating the inner member comprises rotating the inner member at an angular velocity equal to the angular velocity of the gas moving element.
【請求項33】 請求項31に記載の方法であって、前記内部部材を回転さ
せる工程が、該ガス移動エレメントの角速度と異なる角速度で、該内部部材を回
転させる工程を包含する、方法。
33. The method according to claim 31, wherein rotating the inner member comprises rotating the inner member at an angular velocity different from the angular velocity of the gas moving element.
【請求項34】 請求項33に記載の方法であって、該方法は、前記血液出
口における所望の血液流速の機能として、前記内部部材の角速度を、前記ガス移
動エレメントの角速度と調和させる工程を包含する、方法。
34. The method according to claim 33, comprising matching the angular velocity of the inner member with the angular velocity of the gas transfer element as a function of a desired blood flow rate at the blood outlet. Including, methods.
【請求項35】 請求項33に記載の方法であって、該方法は、前記血液出
口における血液の所望の酸素供給レベルの機能として、前記内部部材の角速度を
、前記ガス移動エレメントの角速度と調和させる工程をさらに包含する、方法。
35. The method according to claim 33, wherein the method adjusts the angular velocity of the inner member with the angular velocity of the gas transfer element as a function of a desired oxygenation level of blood at the blood outlet. The method further comprising the step of:
【請求項36】 請求項31に記載の方法であって、デバイスを提供する工
程が、前記内部部材が、第1末端および第2末端を有し、そして該第1末端から
該第2末端にテーパーをつけられた、デバイスを供給する工程を包含する、方法
36. The method of claim 31, wherein the step of providing a device includes the step of the inner member having a first end and a second end and from the first end to the second end. Providing a tapered, device.
【請求項37】 請求項31に記載の方法であって、デバイスを提供する工
程が、前記ガス移動エレメントが、複数のファイバーおよび該ファイバーの外側
へのそりを減少させるための手段を有する、デバイスを供給する工程を包含する
、方法。
37. The method of claim 31, wherein providing a device comprises the step of providing a gas transfer element comprising a plurality of fibers and means for reducing outward bowing of the fibers. Providing a method.
【請求項38】 請求項31に記載の方法であって、デバイスを供給する工
程が、前記ガス移動エレメントの周りに配置された熱交換器を有するデバイスを
供給する工程、および該熱交換器を通って半径方向外側に血液を推進させる該ガ
ス移動エレメントを回転させる工程、を包含する、方法。
38. The method of claim 31, wherein providing a device comprises providing a device having a heat exchanger disposed about the gas transfer element, and providing the device with a heat exchanger. Rotating the gas transfer element to propel blood radially outwardly therethrough.
【請求項39】 前記中心ボイド内に収集するガスを抜く工程をさらに包含
する、請求項31に記載の方法。
39. The method of claim 31, further comprising venting gas collected in said central void.
【請求項40】 請求項31に記載の方法であって、前記デバイスは、前記
中心ボイドに入る前に前記血液入口から前記血液を受容するために位置付けされ
るポンピングエレメントをさらに含み、該方法は、中心ボイドの方へ該血液を加
速し、そして送達するためにポンピングエレメントを回転する工程をさらに包含
する、方法。
40. The method according to claim 31, wherein the device further comprises a pumping element positioned to receive the blood from the blood inlet before entering the central void, the method comprising: Rotating the pumping element to accelerate and deliver the blood toward the central void.
【請求項41】 前記ガス移動エレメントおよび前記ポンピングエレメント
の回転速度を制御する工程をさらに包含する、請求項40に記載の方法。
41. The method of claim 40, further comprising controlling a rotational speed of said gas transfer element and said pumping element.
【請求項42】 請求項41に記載の方法であって、前記デバイスが、前記
中心ボイド内の血圧に応答する出力シグナルを提供する圧力センサをさらに備え
、該方法は、さらに以下: 該中心ボイド内の該血圧を測定する工程;および 該出力シグナルに応答する該ポンピングエレメントの回転速度を制御する工程
、を包含する、方法。
42. The method of claim 41, wherein the device further comprises a pressure sensor that provides an output signal responsive to blood pressure in the central void, the method further comprising: Measuring the blood pressure in the pump; and controlling the rotational speed of the pumping element in response to the output signal.
【請求項43】 前記出力シグナルに応答する前記ガス移動用をの回転速度
を制御する工程をさらに包含する、請求項42に記載の方法。
43. The method of claim 42, further comprising controlling a rotational speed for said gas transfer in response to said output signal.
【請求項44】 請求項42に記載の方法であって、該方法が、前記中心ボ
イド内で、予め決められたレベルよりも高いレベルで血圧を維持するために、前
記ポンピングエレメントの回転速度を制御する工程をさらに包含する、請求項4
2に記載の方法。
44. The method according to claim 42, wherein the method comprises adjusting the rotational speed of the pumping element to maintain blood pressure at a higher level in the central void than a predetermined level. 5. The method of claim 4, further comprising the step of controlling.
3. The method according to 2.
【請求項45】 請求項41に記載の方法であって、該方法は、前記血液出
口において、使用者が選択した流速に応答して、前記ガス移動エレメントおよび
前記ポンピングエレメントの回転速度を調節する工程を包含する、方法。
45. The method according to claim 41, wherein the method adjusts the rotational speed of the gas transfer element and the pumping element at the blood outlet in response to a flow rate selected by a user. A method comprising the steps of:
JP2000590760A 1998-12-30 1999-12-30 Improved integrated blood oxygenator and pump system Withdrawn JP2002533184A (en)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/223,676 1998-12-30
US09/223,685 1998-12-30
US09/223,676 US6379618B1 (en) 1998-12-30 1998-12-30 Integrated blood oxygenator and pump system having means for reducing microbubble generation
US09/223,685 US6368557B1 (en) 1998-12-30 1998-12-30 Integrated blood oxygenator and pump system having means for reducing manifold flooding
US09/223,423 1998-12-30
US09/223,423 US6224829B1 (en) 1998-12-30 1998-12-30 Integrated blood oxygenator and pump system having means for reducing fiber breakage
PCT/US1999/031194 WO2000038816A1 (en) 1998-12-30 1999-12-30 Improved integrated blood oxygenator and pump system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002533184A true JP2002533184A (en) 2002-10-08

Family

ID=27397231

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000590760A Withdrawn JP2002533184A (en) 1998-12-30 1999-12-30 Improved integrated blood oxygenator and pump system

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP1163034A1 (en)
JP (1) JP2002533184A (en)
AU (1) AU2397600A (en)
CA (1) CA2358053A1 (en)
WO (1) WO2000038816A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006520650A (en) * 2003-03-17 2006-09-14 カーディオベンション, インコーポレイテッド Extracorporeal blood handling system with automatic flow control and method of use
JP2021514733A (en) * 2018-02-26 2021-06-17 ヘモベント ゲーエムベーハー Control or adjustment device

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005023152A1 (en) 2004-12-21 2006-06-22 Rwth Aachen Oxygenator for use especially in dialysis operates by pumping blood through a continuously moving exchange wall, especially a hollow fiber bundle
CN111156161A (en) * 2018-11-07 2020-05-15 宁波方太厨具有限公司 Vibration and noise reduction structure of booster pump
CN111249551B (en) * 2020-01-21 2020-11-24 深圳汉诺医疗创新技术有限公司 Worm type pump head for artificial heart, artificial heart pump and ECMO equipment

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3674440A (en) 1970-05-07 1972-07-04 Tecna Corp Oxygenator
US3841837A (en) 1972-10-05 1974-10-15 Tecna Corp Oxygenator
JPS5739854A (en) * 1980-08-25 1982-03-05 Terumo Corp Hollow fiber type artificial lung building in heat exchanger
US5270005A (en) 1990-09-07 1993-12-14 Baxter International Inc. Extracorporeal blood oxygenation system incorporating integrated reservoir-membrane oxygenerator-heat exchanger and pump assembly
WO1994003266A1 (en) 1992-08-03 1994-02-17 Maloney James V Jr Improved mass and thermal transfer means for use in heart lung machines, dialyzers, and other applications
US5266265A (en) 1992-10-08 1993-11-30 Baxter International, Inc. Modular disposable blood oxygenator/heat exchanger with durable heat source component, selectively including rotary or ventricular blood pump, venous reservoir, and auxiliary heat exchange component
US5312589A (en) * 1993-03-04 1994-05-17 Electromedics, Inc. Gas transfer apparatus
US5411706A (en) 1994-02-09 1995-05-02 Hubbard; Lloyd C. Pump/oxygenator with blood recirculation

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006520650A (en) * 2003-03-17 2006-09-14 カーディオベンション, インコーポレイテッド Extracorporeal blood handling system with automatic flow control and method of use
JP2021514733A (en) * 2018-02-26 2021-06-17 ヘモベント ゲーエムベーハー Control or adjustment device
JP7504797B2 (en) 2018-02-26 2024-06-24 ヘモベント ゲーエムベーハー Control or Regulating Device

Also Published As

Publication number Publication date
WO2000038816A1 (en) 2000-07-06
AU2397600A (en) 2000-07-31
EP1163034A1 (en) 2001-12-19
WO2000038816A9 (en) 2001-12-20
CA2358053A1 (en) 2000-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6503450B1 (en) Integrated blood oxygenator and pump system
US6224829B1 (en) Integrated blood oxygenator and pump system having means for reducing fiber breakage
US6368557B1 (en) Integrated blood oxygenator and pump system having means for reducing manifold flooding
US6379618B1 (en) Integrated blood oxygenator and pump system having means for reducing microbubble generation
US6454999B1 (en) Integrated blood pump and oxygenator system having extended blood flow path
US6387323B1 (en) Integrated blood oxygenator and pump system having active blood oxygenator
US6974436B1 (en) Integrated pump and cannula system and related methods
CA2367469C (en) Heart assist system
US6532964B2 (en) Pulmonary and circulatory blood flow support devices and methods for heart surgery procedures
US6106497A (en) System and method for preventing an air embolism in a surgical procedure
CN107708765B (en) External mobile lung auxiliary technology device
US5785686A (en) Cannula system for a biventricular cardiac support system or a cardiopulmonary bypass system
US6217826B1 (en) Membrane apparatus with enhanced mass transfer, heat transfer and pumping capabilities via active mixing
US7122151B2 (en) Membrane apparatus with enhanced mass transfer, heat transfer and pumping capabilities via active mixing
JP2002535091A (en) Impeller blood pump with port sealed in retracted position.
JP2002533184A (en) Improved integrated blood oxygenator and pump system
US20020128587A1 (en) Pulmonary and circulatory blood flow support devices and methods for heart surgery procedures
US20240001107A1 (en) Catheter for membrane blood oxygenation

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20070306