NO176308B - Sylindrisk blodvarmer/oksygenator - Google Patents

Sylindrisk blodvarmer/oksygenator Download PDF

Info

Publication number
NO176308B
NO176308B NO921258A NO921258A NO176308B NO 176308 B NO176308 B NO 176308B NO 921258 A NO921258 A NO 921258A NO 921258 A NO921258 A NO 921258A NO 176308 B NO176308 B NO 176308B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
blood
heat exchange
gas
chamber
annular
Prior art date
Application number
NO921258A
Other languages
English (en)
Other versions
NO176308C (no
NO921258D0 (no
NO921258L (no
Inventor
Louis C Cosentino
Jeffrey A Lee
Daniel A Baker
Original Assignee
Minntech Corp
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
Application filed by Minntech Corp filed Critical Minntech Corp
Publication of NO921258D0 publication Critical patent/NO921258D0/no
Publication of NO921258L publication Critical patent/NO921258L/no
Publication of NO176308B publication Critical patent/NO176308B/no
Publication of NO176308C publication Critical patent/NO176308C/no

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
    • A61M1/1621Constructional 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
    • A61M1/36Other 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D63/00Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02Hollow fibre modules
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D63/00Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02Hollow fibre modules
    • B01D63/031Two or more types of hollow fibres within one bundle or within one potting or tube-sheet
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D63/00Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02Hollow fibre modules
    • B01D63/04Hollow fibre modules comprising multiple hollow fibre assemblies
    • 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
    • A61M2206/00Characteristics of a physical parameter; associated device therefor
    • A61M2206/10Flow characteristics
    • A61M2206/16Rotating swirling helical flow, e.g. by tangential inflows
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2313/00Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/22Cooling or heating elements
    • B01D2313/221Heat exchangers

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en blodoksygenator som har en integrerende varmeutvekslingsenhet, hvor oksygenatoren er av den utvendige perfusjonstype.
Blodoksygenatorer
I kjente blodoksygenatorer er hule fibre anvendt som midler til å bringe blodet i kontakt med oksygen og tilveiebringe en måte til å fjerne karbondioksid fra blodet. Fibrene er typisk fremstilt av en homogen membran av gasspermeabelt materiale, såsom silikon, eller av hule fibre fremstilt av en mikroporøs membran av hydrofobt polymert materiale, såsom polyolefiner.
Det finnes to typer av blodoksygenatorer med hule fibre: Den innvendige perfusjonstype, i hvilken blod passerer gjennom hulrommene i de hule fibre mens oksygenet passerer på utsiden av de hule fibre, og den utvendige perfusjonstype. Blodoksygenatorer av den utvendige perfusjonstype lar oksygenet passere gjennom hulrommene i de hule fibre mens blodet flyter forbi på utsiden av de hule fibre.
Eksempler på innvendig perfusjonstype, hulfiberoksygenatorer er beskrevet i U.S. patenter 4 239 729 og 4 749 551.
I blodoksygenatorer av den utvendige perfusjonstype kan oksygenet distribueres jevnt gjennom rommene mellom tilstøtende fibre og blodet kan ventes å bevege seg med bedre blanding. Utvendig perfusjon har imidlertid den ulempen at blodet utsettes for mindre oksygenering enn ønsket på grunn av regional kanalisering av blodet når det passerer på utsiden av de hule fibre. Blodside konvektiv blanding er essensielt for effektiv gassoverføring i blodoksygenatorer. Uten slik blanding utvikles skarpt definerte grenselag, med fullt oksygenert blod nær utveks lingsover f låtene, og fluksene av oksygen og karbondioksid har en tendens til å være lave. Lav transporteffek-tivitet resulterer i voluminøse.,, anordninger, med . ^uønskede høye blodvolum for igangsetting.
Det er kjent blodoksygenatorer av den utvendige perfusjonstype, hvor de hule fibre er orientert perpendikulært på retningen av blodgjennomstrømningen for å forårsake bedre blanding av blodet under gjennomstrømningen enn i konstruksjoner med innvendig perfusjon. Dette arrangement kan tilveiebringe en forbedring i oksygeneringsraten. Hvis antall fibre anvendt i en slik blodoksygenator imidlertid er stort (som er ønskelig) og/eller gjennomstrømningsraten av blod blir øket for å behandle store blodvolum, oppstår problemer. F.eks. kan blodet utvise uakseptable trykkfall mellom innløp og utløp og/eller kanalisering av blodet mellom grupper av fibre kan skje. Ved kanalisering skal det forstås at en betydelig strøm av blod foregår gjennom relativt store arealer av hulrom mellom fibrene, slik at det blir liten eller ingen blanding. Siden oksygenoverførin-gen primært tar plass i et tynt grenselag tilstøtende de hule fibre, blir effektiviteten av den ønskede oksygenering redusert.
Eksempler på blodoksygenatorer av den utvendige perfusjonstype er beskrevet i samverserende søknad PCT/US89/00146, innlevert 13. januar 1989; WO 89/00864; og U.S. patenter 3 794 468; 4 352 736; 4 622 206; 4 659 549; 4 639 353; 4 620 965; 4 791 054; 4 808 378 og 4 715 953, alle inkorporert her som referanse.
I US 4 715 953 er det beskrevet en oksygenator bestående av hule fibre spiralutviklet rundt en kjerne. Fibrene er pakket i suksessive lag som er motsatt vinklet i forhold til hverandre.
Kombinert oksygenator og varmeutvekslinqsanordning
I teknikkens stand er det blitt anerkjent at det er et betydelig varmetap i alle kretser utenfor kroppen og forskjellige anordninger er blitt innført for å opprettholde blodets temperatur innenfor normale fysiologiske grenser. Anordninger, som kombinerer funksjonene oppvarming og oksygenering av blodet, er kjent. U.S. patent 4 111 659 beskriver en var-mer / oksygenator méd en strukturert (embossed) foliemembran. U.S. 4 138 288 beskriver en bobletypeoksygenator med en integrerende varmeanordning på blodutstrømningssiden av oksygenator en. U.S. 4 620 965 beskriver en blodoksygenator av utvendig perfusjonstype med hule fibre og med en assosiert varmeutveksler, også plassert på anordningens utstrømsside for blod, i hvilken blodet strømmer longitudinelt gjennom oksy-genatordelen av anordningen og generelt parallelt med de hule gassutvekslingsfibre. U.S. patenter 4 639 353, 4 659 549 og 4 791 054 beskriver også utvendig perfusjonstype, hulfiberoksygenatorer i hvilken blod strømmer longitudinelt gjennom en generelt rektangulær eller sylindrisk anordning og passerer gjennom et flertall hulfiberutvekslingskamre, adskilt ved trange kanalledeplater. I noen utforminger av de siste anordninger er separate varme- og oksygenutvekslingskammere tilveiebragt.
U.S. 4 645 645 beskriver en hulfibret blodoksygenator, til hvilken en spiralformet varmeutveksler kan festes. Varmeut-veksling utføres ved at blod passerer på tvers av utsiden av en spiralformet belagt metallkveil.
U.S. 4 424 190 beskriver en annen type av hulfibret oksygenator, med en tilknyttet varmedel lokalisert longitudinelt på en generelt sylindrisk anordning.
Et problem med tidligere blodoksygenator/oppvarming-kombinert anordninger, som er blitt anerkjent i kjent teknikk er den betydelige størrelse av de kombinerte anordninger, med påfølgende store igangsettingsvolumer. En flat anordning er beskrevet i WO 89/00864 og samverserende søknad, PCT/US89/00146, innlevert 13. januar 1989, som plasserer varmeutvekslings f ibre og gassutvekslingsf ibre i tilstøtende avdelinger, adskilt av en porøs vegg for å eliminere oppsamling og fordelingsmanifolder mellom anordningene. Slike flate anordninger er imidlertid vanskelig å fremstille på grunn av vanskeligheten med pakking av gassutvekslingsfibrene som sikrer optimal effektivitet.
Det er derfor hensikten med oppfinnelsen å tilveiebringe en kombinert blodvarmer/oksygenator som ikke utviser ovenstående ulemper.
Denne hensikt er oppnådd med foreliggende oppfinnelse kjenne-tegnet ved det som fremgår av kravene.
Den foreliggende oppfinnelse angår en ny kompakt, integrert blodvarmer/oksygenator, i hvilken blodet fordelaktig strømmer transverselt i forhold til den aksiale retning av de hule varmeutvekslings- og oksygeneringsfibre. Anordningen har et minimalt igangsettingsvolum og er enkelt sammensatt ved anvendelse av konvensjonell fiberviklingsteknikk for pakking av gassutvekslingsfibrene.
Blodvarmeren/oksygenatoren i henhold til oppfinnelsen er en generell sylindrisk anordning, som er konstruert slik at blodet strømmer inn i et sentralt kammer, som strekker seg longitudinelt langs anordningens akse og deretter beveger seg radialt gjennom respektive ringformede, hule varmeutvekslings- og oksygeneringsfiberbunter, i en retning som generelt er perpen-dikulær til anordningens akse og generelt transversen til den aksiale retning av fibrene, mot den ytre vegg av anordningen, hvor det temperatur justerte og oksygenerte blod oppsamles og føres ut av anordningen gjennom en utløpsport. Fig. 1 er et sideperspektivriss av en blod-varmeveksler/oksygenator i henhold til oppfinnelsen. Fig. 2 er et sideplanriss som med deler skåret vekk fra varmeveksleren/oksygenatoren i fig. 1. Fig. 3 viser et snitt av varmeveksleren/oksygenatoren i henhold til oppfinnelsen, foretatt langs linjen 3-3 i fig. 2. Fig. 4 er et sider iss av en del av anordningen, som sett fra linje 4-4 i fig. 3. Fig. 5 er et forstørret perspektivriss av den delen av fig. 2 som er angitt med nummer 5.
Oppfinnelsen er best beskrevet med referanse til den foretrukkede utforming, illustrert i fig. 1-5.
Den foretrukkede varmeutveksler/oksygenator-anordning i henhold til oppfinnelsen er generelt angitt i figurene med nr. 10. Eksteriøret til anordning 10 omfatter en generelt sylindrisk ytre veggdel 12, proksimalt dekselelement 14 og distalt dekselelement 20. Det distale dekselelement 20 inkluderer en sentralt plassert innløpsport 26 for blod, en utløpsport 28 for oppvarmingsvæske og en utløpsport 30 for gass.
Den proksimale hette 14 inkluderer en utløpsport 32 for blod, en innløpsport 36 for varme veks lings væske og en innløpsport 38 for gass. Opphøyde sirkulære deler 40 og 42 angir manifolder for henholdsvis varme veks lings væske og gassdistribusjon, som tilveiebringer væskekommunikasjon mellom de respektive innløpsporter 36 og 38 og respektive hule bunter av varmevekslings- og gassvekslingsfibre i anordningen. En opphøyet sirkulær del 44 angir en blodoppsamlingsmanifold som, som vist i fig. 1, øker i dimensjon når den nærmer seg utløpsporten 32.
Det distale dekselelement 20 inkluderer også opphøyde sirkulære deler 46 og 48, som angir manif older for oppsamling og styring av varmevekslingsvæske og oksygeneringsgass fra fiberbuntene til deres respektive utløpsporter.
Det indre av anordningen omfatter en serie av ringformede sylindriske kammere 50,54,58 og 62, adskilt av tubulære, porøse veggelementer 52,56 og 60.
Det sentrale kammer 50 kommuniserer med innløpsport 26 for blod. Det neste utenforliggendey ringformede kammer 54 omfatter varmevekslerdelen av anordningen og er fylt med varmevekslings-rør 70 av kjent type, som strekker seg i en generell aksial retning. Ringformet kammer 58 omfatter oksygeneringsdelen av anordningen og er fylt med rør 74, laget av et gassvekslings-membranmateriale, også av kjent type. Gassvekslingsrørene 74 er også fortrinnsvis orientert i en generell aksial retning. Mellom den porøse vegg 60 og den indre overflate av den ytre vegg 12 i anordningen, er et hult sylindrisk blodoppsamlingskammer 62.
De tubulære porøse vegger 52,56,60, varmevekslingsrørene 70,
og gassvekslingsrørene 74 er alle støpt sammen med et kon-vensjonelt støpemateriale 76, som holder de forskjellige indre komponenter i anordningen sammen som en enhet og isolerer de åpne ender av rørene 70 og 74 fra blodstrømmen.
De respektive bunter av varmevekslings- og gassvekslingsf ibre er ønskelig simultant innstøpt i endene, slik at det fremstilles en enhetlig montasje som lett kan skjæres over og fremstille åpne rørender, som best vist i fig. 5. Dekslene 14 og 20 er justert i forhold til hverandre slik at de griper om den støpte montasje mellom de respektive fiberbunter. Passende er de porøse tubulære veggelementer 52,56 og 60 forsynt med kontinuerlige ikke-porøse endedeler 80, som er innsatt i støpematerialet slik at når den innstøpte montasje skjæres over eksponerer endedelene 80 kontinuerlige ringer som tilveiebringer tettende overflate som griper inn i dekslene og isolerer de respektive manifolder for distribusjon av gass, blod og oppvarmingsvæske, og oppsamlingsmanifolder, som vist i fig. 2 og 5.
Mest fordelaktig er dekselmontasjene varmesveiset eller ultralydsveiset til endedelene 80 og til endene på den ytre sylindriske vegg 12.
De tubulære porøse veggelementer 52,56 og 60 tilveiebringer separasjon mellom kamrene, mens de tillater blod å passere gjennom uten å yte vesentlig motstand eller forandre strømret-ningen. Hvilken som helst porøs struktur, som tillater passering av blod uten signifikant skade, kan anvendes. Det er imidlertid foretrukket at disse veggelementer blir konstruert av et biokompatibelt plastmateriale, som inneholder et flertall av åpninger 82, anbragt med mellomrom. Åpningene 82 er fortrinnsvis ikke større enn 1,27 cm (1/2 tomme) og fortrinnsvis 0,95 cm (3/8 tomme) i diameter. Åpninger med større diametre vil tillate fibrene å bule inn i åpningene og dermed skape en mulighet for å danne punktvise tomrom i fiberbunten under. En annen ulempe når fibrene buler inn i åpningene er at en fiber kan lukkes ved sammenklemming. Åpninger med mindre diameter kan anvendes, men mellomrommene må selekteres slik at det totale areal av åpninger 82 er tilstrekkelig til å sikre at de respektive porøse tubulære veggelementer ikke i seg selv skaper betydelig motstand mot blodgjennomstrømningen, eller punktvise dødrom hvor blod kan oppsamles og koaguleres.
Egnet materiale for gassvekslingsmembran for fibrene 74 kan være polypropylen, polyetylen eller andre biokompatible materialer, som tilveiebringer gassveksling. Fibrene er væskeimpermeable. Egnede fibre for dette formål er vel kjent og kommersielt tilgjengelig fra et antall produsenter, inkl. Mitsubishi Rayon Sale, Ltd., Tokyo, Japan og Celanese Chemical Company, New York, New York, USA.
Varmevekslingsrørene 70 er fortrinnsvis fremtilt av en poly-uretanharpiks, såsom B.F. Goodrich Estane 58091. Rørene er mye større enn de hule fibrene i oksygenatoren, og er typisk tilnærmet 840 /i (0,033 tommer) i utvendig diameter, med en veggtykkelse på tilnærmet 102 /i (0,004 tommer). Til sammenlig-ning har en typisk oksygenator fiber en utvendig diameter på 200-450 n og en veggtykkelse på mindre enn 50 /i. Fremstilling av varmevekslerrør fra polyuretan er foretrukket istedenfor av rustfritt stål, polyetylen eller polypropylen. Mens effektiviteten til varme veks lingen er en viktig konstruksjons vur-der ing, er det vitalt at det ikke må være noe lekkasje. Endeforseglinger eller pakninger, hvor støp av polyuretan-forbindelser blir-anvendt sammen med rustfrie stålrør, representerer mulige områder for lekkasje av kjølevæske inn i blodet.
Anvendelse av polyuretan varmevekslingsrør med polyuretanfor-bindelser i endestøpen tilveiebringer en positiv tetning som sikrer at ingen lekkasje vil skje. Denne kompatibilitet med innstøpningsforbindelsen øker i betydelig grad produktets sikkerhet.
De hule varmevekslingsrør pakkes inn i kammer 70 slik at kanalisering blir minimalisert. Ytelsesevnen til varmeveksleren er imidlertid ikke betydelig påvirket selv om noe kanalisering er til stede. En pakkingstetthet på mellom tilnærmet 40 % og 60 % tilveiebringer en effektiv varmeveksler med et akseptabelt trykkfall. Det er foretrukket å pakke polyuretanrørene med tilnærmet 45-55 % pakketetthet. Dette tilveiebringer en effektiv enhet, lavt trykktap og med lavt blodvolum for igangsetting. De tynnveggede hule rør av polyuretan tilveiebringer god varmeoverføring. Den ønskede effektivitet ligger i å sikre at alt blodet blir oppvarmet eller avkjølt som ønsket, ikke i hvor mye varme veks lings væske som er nødvendig. Temperaturforskjellen mellom blod og varme veks lings væske bør være lav for å tilveiebringe bedre kontroll.
I den foretrukkede utforming er den totale størrelse av enheten tilnærmet 12,5 cm (5 tommer) i diameter og 18,75 cm (7,5 tommer) lang. Varmevekslingsrør ene er polymere rør, som har en tilnærmet diameter på 830 y, (0,033 tommer), og varme-veksl ing skammer et inneholder tilnærmet 2750 rør. Gassvekslingsfibrene utgjør fordelaktig en mikroporøs hul polypropylen-membran, og finnes i en tilstrekkelig mengde til å tilveiebringe en total blodkontaktoverflate på tilnærmet 3,8 m<2>. Anordningen tillater en oksygentensjon på 150 torr eller mer i utløpsblodet, testet på bovint blod med en hemoglobinkon-sentrasjon på 12 gramprosent; med en innløpsmetning på 55 % og en blodgjennomstrømning på 6 l/min med en oksygengjennomstrøm-ning på 6 l/min. Varmeveksleren tilveiebringer et effek-tivitetsnivå på 45 %, målt ved hjelp av fremgangsmåten til the American Association of Medical Instrumentation (AAMI). Varmevekslingsrørene blir fortrinnsvis skåret til riktig lengde og deretter plassert i kammer 52. Vikling av rørene omkring den sentrale kjerne 52 er mindre fordelaktig, da dette kan føre til at de hule rørene bøyes og dette kan forårsake sprekker eller brudd.
Fiberbunten for gassveksling er mest egnet fremstilt ved å vikle fibrene 74 i spiral rundt det tubulære veggelement 56, påfølgende lag blir vinklet i forhold til hverandre for å fremstille et nettverksmønster. Det kryssende fiberarrangement foretrekkes fremfor parallell fiberpakking, siden det tvinger blodet til en effektiv, men skånsom transversen blanding uten å traumatisere blodet. Viklingsteknikker for å fremstille sylindriske bunter av hule fibre er vel kjent og er beskrevet i referanser som: U.S. 3 755 034, 3 794 468, 4 224 094, 4 336 138, 4 368 124 og 4 430 219, hvorav alle inkorporeres her som referanser. Den foretrukne vinkel mellom fibrene i de påfølgende lag er mellom tilnærmet 10° og 30°, mer fordelaktig mellom 15° og 20°, mest fordelaktig 18°. Fibrene løper i en generelt aksial retning, slik at et aksialplan halverer vinkelen mellom de påfølgende fiberlag. F.eks. i den mest foretrukne utforming vil et lag avvike fra den aksiale retning med +9°, og det neste lag vil avvike fra den aksiale retning med -9°. Pakkingstettheten til gassvekslingsfibrene 74 bør være mellom tilnærmet 45 % og 60 %, mest fordelaktig mellom tilnærmet 50 % og 55 %. Når pakkingstettheten er altfor høy vil den resulterende motstand mot blodgjennomstrømning redusere oksygeneringseffektiviteten. Likeledes når pakketettheten er altfor lav vil kanalisering og redusert, turbulent gjennom-strømning av blodet også redusere oksygeneringsef fektiviteten. Innenfor det foretrukne området er oksygeneringsef f ektivitet maks ima1isert.
For innstøpning av endene av montasjen av fiberbunter og porøse vegge lemenet er 52,56 og 60, er en polyuretan innstøpningsfor^ bindelse foretrukket. Egnede innstøpningsforbindelser er tilgjengelige fra Caschem, Inc., Bayonne, New Jersey, USA. Et polyuretan støpingssystem fra Caschem, Inc. er beskrevet i Reissue Patent 31 389. Etter innstøpning reåpnes de hule fibre ved konvensjonelle teknikker, såsom overskjæring av innstøpnin-gen med en skarp kniv for å eksponere fibrenes indre.
Etter innsetting av den innstøpte og overskårede montasje i sylinder 12 blir dekselelementene 14 og 20 innsatt I på linje slik at de griper om og forsegler den støpte montasje mellom de respektive fiberbunter.
Dekslene 14 og 20, sylinderkapsel 12 og de porøse tubulære veggelementer 52,56 og 60 er alle fortrinnsvis fremstilt av ikke-toksiske biokompatible plastharpikser. Egnede harpikser er polykarbonatharpikser, såsom harpikser av merket Lexan, General Electric Company, Polymer Product Department, Pittsfield, Massachusetts. Lexan 144 kvalitet polykarbonatharpikser er for tiden foretrukket.
Under drift føres blod inn i anordningen gjennom dén sentrale innløpsport 26, fyller kammer 50 og passerer deretter med en retning generelt perpendikulært til aksen gjennom den porøse vegg 52, rundt varmeutvekslings f ibre 70, gjennom porøs vegg 56, rundt gassutvekslingsf ibre 74, gjennom vegg 60, inn i oppsam-lingskammer 62 og deretter opp inn i blodoppsamlingsmanifold 44 i dekselet 14, og forlater til slutt anordningen gjennom blodutløpsport 32.
En fordel tilveiebragt av anordningens kompakte struktur er en reduksjon i oppstartingsvolum, som er resultat av at blod blir ført direkte fra varmeutvekslingskammer 54 til oksygenerings-kammer 58 uten å passere gjennom mellomliggende oppsamlings- og distribusjonsmanifolder.
Enda en annen fordel ved oppfinnelsen sammenlignet med mange tidligere anordninger, beskrevet ovenfor, er lokaliseringen av varmeutvekslingskammeret oppstrøms i forhold til gassut-vekslingskammeret. Siden gassoppløseligheten varierer betydelig med temperaturen er det viktig at blodet blir oksygenert på den temperaturen det vil ha ved innføring i kroppen. Hvis blodet oppvarmes etter det er oksygenert kan oksygeneringsnivået overskride gassmettingspunktet på den høyere temperatur og resultere i dannelsen av farlige embolier. Hvis blodet blir avkjølt etter oksygenering kan oksygenering med redusert effektivitet resultere.
Sammenlignet med de rektangulære anordninger beskrevet i WO 89/0864 og PCT/US89/00146 tilveiebringer anordningen i henhold til den foreliggende oppfinnelse en betydlig mindre komplisert anordning å fremstille. Spesielt var det nødvendig, for å oppnå den ønskede vinklede og skjeve orientering av gassutvekslingsf ibrene i den rektangulære anordning i henhold til kjent teknikJc, å anvende en fremstillingsteknikk som ikke bare la alternerende lag i et nettverksmønster, med en vinkel på tilnærmet 18° i forhold til hverandre, men det var også nødvendig at hvert påfølgende parallelt lag ble forskjøvet for å minimalisere kanalisering. I den sylindriske anordning i henhold til den foreliggende oppfinnelse kan det ønskede nettverk av påfølgende lag lett fremstilles ved konvensjonell skrueviklingsteknikk, og den økende diameter i vinningene resulterer naturlig i en forskyvning av de påfølgende paral-lelle lag uten kompliserte reguleringstrinn.

Claims (14)

1. Anordning for blodoksygenering og varmeveksling (10) bestående av hule gassvekslings- og varmevekslingsfibre, og som har blodinnløp (26), blodutløp (32), varmevekslingsf luidinnløp (36), varmevekslingsf luidutløp (28), gassinnløp (38) og et gassutløp (30) , karakterisert ved at den består av et generelt sylindrisk, lukket hus (12) som har proksimale og distale endestykker, hvor endestykkene inkluderer inn-løpsporten (26) for blod, utløpsporten (32) for blod, inn-løpsporten for varmevekslingsfluid (36), utløpsporten for varmevekslingsfluid (28) , innløpsporten for gass (38) og utløpsporten for gass (30); et ringformet sentralt sylindrisk kammer (50) i en kjerne (52) som strekker seg longitudinelt inne i nevnte hus (12) i fluid kommunikasjon med blodinnløpsporten (26) ; et første ringformet intermediært kammer (54) som inneholder en ringformet bunt av varmevekslingsrør (70) ; plassert rundt kjernen, hvor kammmeret (54) mottar nevnte sentrale kammer (50) deri og strekker seg longitudinelt i nevnte hus (12), hvor det intermediære kammer (54) er avgrenset av ringformede veggelementer (52, 56) hvorav (56) er plassert rundt og utenfor varmevekslingsrør ene (70) ; et andre ringformet intermediært kammer (58) som mottar nevnte første ringformede intermediære kammer (54) deri og strekker seg longitudinelt i nevnte hus (12), hvor det andre intermediære kammer (58) inneholder en ringformet bunt av gassvekslingsf ibre (74) utenfor bunten av varmevekslingsf ibre, og hvor kammeret (58) er avgrenset av ringformede veggelementer (56, 60) , hvorav (60) er plassert rundt og utenfor gassutvekslingsf ibrene (74); et ringformet ytre kammer (62) tilstøtende det ringformede veggelement (60) og som mottar nevnte andre ringformede intermediære kammer (62) deri og strekker seg generelt longitudinelt i fluid kommunikasjon med blodutløpsporten (32) slik at det tilveiebringer en blodgjennomstrømningsvei fra nevnte blodinnløpsport (26), gjennom nevnte sentrale (50), første og andre intermediære (54, 58) og ytre kamre (62) til nevnte blodutløpsport (32) ; hvor de ringformede veggelementer (52, 56, 60) er porøse og posisjonert mellom og adskiller nevnte sentrale (50) , første og andre intermediære (54, 58) og ytre kamre (62) , hvilke veggelementer (52, 56, 60) tillater blod å passere derigjennom uten betydelig motstand slik at blodgjennomstrøm-ningsruten strekker seg radielt utover gjennom lengden av anordningen (10) , fra kjernen (52) gjennom varme veks lingsrør-bunten (70) , det første porøse veggelement (56) , deretter gjennom gassvekslingsf iberbunten (74) , det andre porøse veggelement (60) til det ytre ringformede kammer (62) ; en ringformet bunt av hule varmevekslingsrør (70) med åpne endestykker plassert generelt longitudinelt i nevnte første intermediære kammer (54) , hvor nevnte rør (70) har proksimale og distale åpne endestykker plassert i den proksimale og distale ende av huset (12) ; første og andre tetningsanordning ved de respektive proksimale og distale endestykker av varmevekslingsrør bunten (70) som tilveiebringer en tettende separasjon av de åpne rørendestykker (70) fra blodgjennomstrømningsruten; de åpne rørendestykker (70) ved den proksimale ende av varme veks lingsrørbunt en (70) er i fluid kommunikasjon med varmevekslingsf luidinnløpsporten (36), og de åpne rørende-stykker (70) ved den distale ende av varmevekslingsrør bunten (70) er i fluid kommunikasjon med varmevekslingsfluidutløps-porten (28) slik at det tilveiebringes en varmevekslingsf luidg j ennomstrømningsrute; en ringformet bunt av hule gassvekslingsf ibre med åpne endestykker (74) , lokalisert generelt longitudinelt i nevnte andre intermediære kammer (58), nevnte fibre (74) har proksimale og distale åpne endestykker plassert i den proksimale og distale ende av huset (12); tredje og fjerde tetningsanordning ved de respektive proksimale og distale ender av gassvekslingsf iberbunten tilveiebringer tettet adskillelse av fiberendene fra nevnte blod og varmestrømruter; de åpne fiber endestykker (74) ved den proksimale ende av gassvekslingsfiberbunten (74) er i fluid kommunikasjon med gassinnløpsporten (38) og de åpne fiber endestykker (74) ved den distale ende av nevnte gassvekslingsfiberbunt (74) er i fluid kommunikasjon med gassutløpsporten (30) , slik at det tilveiebringes en gassgj ennomstrømningsrute.
2. Blodoksygenatoranordning (10) som angitt i krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter et ringformet blodoppsamlingskammer (62) mellom nevnte tredje porøse veggelementkammer (60) og en indre overflate av nevnte sylindriske hus (12), hvor blodutløpsporten (32) åpner inn i nevnte blodoppsamlingskammer (62).
3. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte gassvekslingsfibre (74) er skrueviklet i konsentriske lag som strekker seg generelt longitudinelt, hvor de påfølgende lag er vinklet i forhold til hverandre i et nettverkmønster.
4. Anordning som angitt i krav 3, karakterisert ved at vinklen mellom gassvekslingsfiberlagene (74) er mellom 10° og 30°.
5. Anordning som angitt i krav 4, karakterisert ved at nevnte vinkel er tilnærmet 18<0>.
6. Anordning som angitt i krav 4, karakterisert ved at vinkelen angitt av nevnte gassvekslingsf iber lag (74) åpner seg utover mot den proksimale ende og er orientert generelt symmetrisk om et plan som passerer gjennom anordningens akse.
7. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at pakkingstettheten til gassvekslingsfibrene (74) er mellom 45% og 60%.
8. Anordning som angitt i krav 7, karakterisert ved at nevnte pakkingstetthet er mellom 50% og 55%.
9. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at varmevekslingsrørene (70) er polyuretanfibre.
10. Anordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at varmevekslingsrørbunten (70) og gassvekslingsf iberbunten (74) og de porøse veggelementer (52, 56, 60) er forenet ved å støpe endene av nevnte rør og fiberbunter (70, 74) og nevnte porøse veggelementer (52, 56, 60) sammen.
11. Anordning som angitt i krav 10, karakterisert ved at støpematerialet (76) for endestykkene er en polyuretan.
12. Anordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at huset (12) omfatter et sylindrisk legeme (12) med proksimale og distale endedeksler (14, 20) som er tettende festet dertil, hvor innløpsporter (26, 36, 38) for blod, varmevekslingsf luid og gassvekslingsf luid og utløpsporter (28, 30, 32) for blod, varmevekslingsf luid og gassvekslingsf luid er lokalisert på nevnte deksler (14, 20) .
13. Anordning som angitt i krav 12, karakterisert ved at det proksimale deksel (14) omfatter blodutløpsporten (32), innløpsport (36) for varmevekslingsf luid og innløpsport (38) for gass, og det distale deksel (20) omfatter innløpsport (26) for blod og utløpsporter (28, 30) for gass og varmevekslingsf luid.
14. Anordning som angitt i krav 13, karakterisert ved at det proksimale deksel (14) er konstruert for å tilveiebringe en sirkelformet blodførende manifold (44) til å føre blod fra blodoppsamlings- kammeret (62) til blodutløpsporten (32) og sirkelformede gass-og varmevekslingsf luid-distribusjonsmanifolder (40, 42) som tilveiebringer fluid kommunikasjon mellom de respektive gass-og varmevekslingsf luid- innløpsporter (30, 28) og de proksimale utløp av de respektive gassvekslingsf ibre (74) og varme-vekslingsrør (70); og hvor det distale deksel (20) er konstruert til å frembringe fluid kommunikasjon mellom nevnte blodinnløpsport (26) og nevnte sentrale kammer (50) , og sirkulære gass- og varmevekslingsfluid-utløpsmanifolder (48, 46) som tilveiebringer fluid kommunikasjon mellom de distale ender av henholdsvis nevnte gassvekslingsf ibre (34) og varmevekslingsf ibre (70) og de respektive gass- og varmevekslingsf luid-utløpsporter (30, 28).
NO921258A 1989-10-01 1992-03-31 Sylindrisk blodvarmer/oksygenator NO176308C (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US1989/004314 WO1991004758A1 (en) 1989-10-01 1989-10-01 Cylindrical blood heater/oxygenator

Publications (4)

Publication Number Publication Date
NO921258D0 NO921258D0 (no) 1992-03-31
NO921258L NO921258L (no) 1992-03-31
NO176308B true NO176308B (no) 1994-12-05
NO176308C NO176308C (no) 1995-03-15

Family

ID=22215260

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO921258A NO176308C (no) 1989-10-01 1992-03-31 Sylindrisk blodvarmer/oksygenator

Country Status (8)

Country Link
EP (1) EP0548065B1 (no)
BR (1) BR8907905A (no)
DE (1) DE68925291T2 (no)
DK (1) DK43392D0 (no)
FI (1) FI921416A (no)
HU (1) HUT64867A (no)
NO (1) NO176308C (no)
WO (1) WO1991004758A1 (no)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5514095A (en) * 1994-04-04 1996-05-07 Haemonetics Corporation Apparatus for heating, filtering and eliminating gas from biological fluids
DE59600309D1 (de) * 1995-09-25 1998-08-06 Medos Medizintechnik Gmbh Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeiten, insbesondere von Blut
US5823987A (en) * 1996-01-11 1998-10-20 Medtronic, Inc. Compact membrane-type blood oxygenator with concentric heat exchanger
US5876667A (en) * 1996-01-11 1999-03-02 Medtronic, Inc. Blood heat exchange system employing micro-conduit
WO1997033636A1 (en) * 1996-01-11 1997-09-18 Medtronic, Inc. Blood oxygenator with heat exchanger
AU1572597A (en) * 1996-01-16 1997-08-11 Medtronic, Inc. Blood heat exchanger core construction
FR2815886B1 (fr) 2000-10-30 2002-12-06 Hospal Ind Faisceau de fibres creuses pour un appareil pour le traitement extracorporel du sang et du plasma et son procede de fabrication
DE102009017413A1 (de) * 2009-04-14 2010-11-18 Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh Filtervorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Filtervorrichtung
DE102010000820A1 (de) * 2010-01-12 2011-07-14 Raumedic Ag, 95213 Wärmetauscherkörper
EP2363196B1 (en) 2010-03-03 2017-07-12 Gambro Lundia AB Diffusion and/or filtration device
JPWO2017051600A1 (ja) * 2015-09-25 2018-07-12 テルモ株式会社 人工肺
DE102015225555A1 (de) 2015-12-17 2017-06-22 Raumedic Ag Wärmetauscherschlauch für einen Wärmetauscher eines Oxygenators
WO2019150569A1 (ja) * 2018-02-05 2019-08-08 テルモ株式会社 人工肺及びその製造方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1963319B1 (de) * 1969-12-17 1970-12-03 Bio Cal Instr Gmbh Kuenstliche Lunge
GB1482405A (en) * 1973-05-29 1977-08-10 Bentley Lab Membrane transfer process and apparatus
US4818490A (en) * 1982-04-26 1989-04-04 Cobe Laboratories, Inc. Integral blood oxygenator
US4620965A (en) * 1982-09-22 1986-11-04 Terumo Corporation Hollow fiber-type artificial lung
JPS59186562A (ja) * 1983-01-14 1984-10-23 アメリカン ホスピタル サプライ コ−ポレ−シヨン 血液酸素供給器
US4715953A (en) * 1983-04-01 1987-12-29 Baxter Travenol Laboratories, Inc. Hollow fiber separation device manifold
CA1251109A (en) * 1984-04-24 1989-03-14 Tohru Takemura Blood oxygenator using a hollow-fiber membrane
CA1267339A (en) * 1985-01-08 1990-04-03 Anthony Badolato Mass transfer device having a microporous, spirally wound hollow fiber membrane
IT1218450B (it) * 1985-09-24 1990-04-19 Teresa Borgione Perfezionamenti agli ossigenatori per il sangue, a fibre cave
US4808378A (en) * 1985-11-11 1989-02-28 Senko Medical Instrument Mfg. Co., Ltd. Blood oxygenator
US4698207A (en) * 1986-07-14 1987-10-06 Baxter Travenol Laboratories, Inc. Integrated membrane oxygenator, heat exchanger and reservoir

Also Published As

Publication number Publication date
DE68925291T2 (de) 1996-05-09
BR8907905A (pt) 1992-09-29
DE68925291D1 (de) 1996-02-08
FI921416A0 (fi) 1992-03-31
NO176308C (no) 1995-03-15
NO921258D0 (no) 1992-03-31
WO1991004758A1 (en) 1991-04-18
EP0548065B1 (en) 1995-12-27
DK43392A (da) 1992-03-31
HU9201024D0 (en) 1992-06-29
EP0548065A1 (en) 1993-06-30
FI921416A (fi) 1992-03-31
NO921258L (no) 1992-03-31
EP0548065A4 (en) 1992-06-12
HUT64867A (en) 1994-03-28
DK43392D0 (da) 1992-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
USRE36774E (en) Cylindrical blood heater/oxygenator
US5578267A (en) Cylindrical blood heater/oxygenator
CA1216207A (en) Hollow fiber-type artificial lung
EP0439528B1 (en) Integrated membrane blood oxygenator/heat exchanger
EP0176651B1 (en) Heat exchanger and blood oxygenating device furnished therewith
US5225161A (en) Integrated membrane blood oxygenator/heat exchanger
US5137531A (en) Outside perfusion type blood oxygenator
US5236665A (en) Hollow fiber treatment apparatus and membrane oxygenator
US8545754B2 (en) Radial design oxygenator with heat exchanger
US5162101A (en) Oxygenator wedge configuration
US5489413A (en) Hollow fiber blood oxygenator
US5217689A (en) Blood oxygenation system
NO176308B (no) Sylindrisk blodvarmer/oksygenator
EP0089748A2 (en) Rigid shell expansible blood reservoir, heater and hollow fibre membrane oxygenator assembly
JP5828170B2 (ja) 熱交換器を有する径方向設計人工肺
US20100269342A1 (en) Method of making radial design oxygenator with heat exchanger
JP2000501954A (ja) 血液酸素供給器と熱交換器
US20100272606A1 (en) Radial flow oxygenator/heat exchanger
US20100272607A1 (en) Radial design oxygenator with heat exchanger and inlet mandrel
AU675496B2 (en) Hollow fiber blood oxygenator
US5906741A (en) Outlet manifold for blood oxygenator apparatus
US5922202A (en) Inlet manifold for blood oxygenator apparatus
AU714100B2 (en) Hollow fiber oxygenator
CA2241844C (en) Mesh spacer for heat exchanger
US20100272605A1 (en) Radial design oxygenator with heat exchanger and pump