SE437933B - Anordning for overforing av syre och koldioxid till respektive fran blod genom ett mikroporost membran - Google Patents

Description

7711896-6 2 den oxygenerande gasen genom överföringsmembranen och in i blodet och samtidigt passerar koldioxid från blodet genom överförings- membranen och in i strömmen av oxygenerande gas. Sålunda kommer blod som lämnar oxygenatorn att ha högre syrehalt och lägre kol- dioxidhalt än blod som tillföres till oxygenatorn. Å andra sidan kommer den oxygenerande gas, som lämnar oxygenatorn, att ha lägre syrehalt och högre koldioxidhalt jämfört med den gas som tillföres till oxygenatorn.

Under senare tid har mikroporösa membraner, dvs. membraner med ett stort antal små hål, blivit tillgängliga för användning i blodoxygenatorer. Sådana membraner föredrages för användning i membranoxygenatorer, eftersom överföringshastigheten för syre och koldioxid genom dessa är väsentligt högre än motsvarande hastig- heter för överföring genom "solida" membraner (exempelvis sådana av silikongummi, silikongummi/polykarbonatpolymerer eller poly[alkyl- sulfoner]), som tidigare använts i oxygenatorer. Användningen av mikroporösa membraner i blodoxygenatorer ger emellertid upphov till ett problem, som icke existerat vid användning av solida membraner.

Det har visat sig att i blodoxygenatorer,som arbetar med ettmikro- porös membran, avtager överföringshastigheten för koldioxid från venöst blod gradvis ju längre oxygenatorn hålles i drift. Denna minskning av hastigheten för överföring av koldioxid har iakttagits även efter förhållandevis långa driftsperioder för oxygenatorn.

Oförmâga att avlägsna tillräcklig mängd koldioxid från det Blodet Om kol- venösa blodet kan medföra allvarliga följder för patienten. genomför mest effektivt sin funktion vid pH-värdet ca 7,4. dioxid icke avlägsnas från blodet med acceptabel hastighet ökar koncentrationen i blodet med nödvändighet och koldioxiden reagerar med vatten i blodet för att sänka blodets pH-värde. När koldioxid- halten i blodet ökar kommer pH-värdet hos blodet att gradvis minska och den syrebärande förmågan hos blodet blir märkbart och oönskat minskad.

Förutom den i det föregående nämnda minskningen ifråga om hastigheten av överföring av koldioxid, som uppträder i en blod- oxygenator innefattande ettndkroporöstmembran, har man även obser- verat att samtidigt med detta uppträder en gradvis ansamling av vatten i form av droppar i gaskanalen hos oxygenatorn. Detta beror på att mikroporösa membraner förutom att tillåta överföring av syre och koldioxid med hög hastighet även tillåter överföring av vatten- 7711896-6 3 ånga genom membranerna. Om sålunda mikroporösa membraner användes i blodoxygenatorer, överföres en viss mängd vatten från blodet genom membranen och till gaskanalen där vattnet kondenseras i form av vattendroppar. Beroende på den mycket höga lösligheten i vatten kommer koldioxid som passerar genom membranen till gaskanalen att hastigt upplösas i de kondenserade vattendropparna. Det antages att denna ökning av partialtrycket av koldioxid i gaskanalen, som i sin tur sänker koldioxidens partialtryckgradient, som driver kol- dioxiden ut ur blodet, förklarar den observerade minskningen ifråga om överföringshastigheten för koldioxid genom membranen.

I I lungorna hos en patient uppgår förhållandet av överförings- hastigheten för koldioxid till överföringshastigheten för syre (i det följande betecknat "rcoz/ro ") till i genomsnitt ca O,8:l.

Det är allmänt accepterat att i en blodoxygenator bör förhållandet mellan överföringshastigheten för koldioxid och överföringshastig- heten för syre ligga inom intervallet ca O,75;1 till ca 1:1.

Många kirurgiska behandlingar som innefattar användning av en blodoxygenator genomföres vid normal kroppstemperatur, dvs. vid ca 37°C. Vid denna temperatur och efter en mycket kort tidrymd, under vilken koldioxid överföres med en fysiologiskt acceptabel hastighet, visar det sig att överföringshastigheten för koldioxid i en oxygenator med mikroporöstmembran sjunker markant och att det i det föregående nämnda förhållandet rcoz/roz minskar till ett värde av 0,5 eller t.o.m. lägre. Sådana värden är givetvis oacceptabelt låga med hänsyn till upprätthållandet av de önskade fysiologiska betingelserna. Denna minskning av överföringshastigheten för kol- dioxid är temperaturberoende och problemet har observerats vid så låga temperaturer som 26 - 28°C.

Det antages att problemet med överföringshastigheten för kol- dioxid eventuellt skulle kunna undvikas genom ökning av strömnings- hastigheten för den syretillförande gasen. Denna åtgärd är emel- lertid icke praktiskt lämplig, eftersom flödet av den syretill- förande gasen icke bör ökas i sådan grad att det tryck som är förenat med den syretillförande gasen överstiger trycket av blodet i blod- kanalen. Detta beror på att man i sådant fall skulle kunna åstad- komma en deformation (distortion) av membranet som i sin tur skulle kunna leda till icke önskad deformation av blodkanalen. Ännu värre är att ökningen av trycket som är förenat med ökningen av flödet av den syretillförande gasen skulle kunna leda till bildning av bubblor 7711896-6 4 av syrgas i det blod som syresättes. Dessutom skulle höga gasflöden medföra ett onödigt slöseri med syretillförande gas.

Det har även antagits att problemet med överföringshastig- heten för koldioxid skulle kunna lösas genom noggrant avpassande av temperaturen hos blodet, den syretillförande gasen och membranerna samt dessas hållare. En sådan lösning skulle emellertid innefatta en komplicerad utrustning och komplicerade arbetsbetingelser och skulle vara långt ifrån allmänt tillämplig. Detta försök att lösa problemen skulle medföra ökad grad av svårighet i de fall vid vilka kirurgen anser det nödvändigt eller önskvärt att sänka eller höja temperaturen hos patientens blod under det kirurgiska ingreppet.

Enligt föreliggande uppfinning åstadkommes en anordning som i hög grad minskar uppträdandet av det i det före- gående nämnda problemet med minskning av överföringshastigheten för koldioxid. Uppfinningen baserar sig på den UPPtäckten att hastig- heten för överföring av koldioxid genom ett mikroporöst membran i en blodoxygenator kan hållas vid acceptabel nivå genom pulsering av flödet av syretillförande gas, även om de integrerade flödena av syretillförande gas är låga. Vid försök varvid den syretillförande gasen icke bringades att pulsera vid början av oxygeneringsförsöket samt en minskning av koldioxidöverföringen uppträdde återställdes hastigheten för överföring av koldioxid till acceptabel nivå genom att man bringade den syretillförande gasen att strömma genom gas- kanalerna hos oxygenatorn med pulserande flöde. Även om orsakerna till dessa fördelaktiga resultat icke är fullt klarlagda, antages det att resultaten beror på att pulseringen åstadkommer höga momen- tana tryckgradienter i gasflödet. En annan möjlig bidragande orsaks- faktor är genereringen av högfrekvenskomponenter av krafter som vibrerar dropparna i gaskanalerna i oxygenatorn. Det har iakttagits att de fördelaktiga effekterna av pulseringen av den syretillfö- rande gasen är mer utpräglade när den pulserande eller avbrytande verkan närmar sig verkan av en kvadratvåg.

Enligt en första utföringsform av uppfinningen har den er- forderliga pulserande verkan åstadkommits genom att man regelbundet avbrutit flödet av syretillförande gas. Användningen av en magnet- ventil som är seriekopplad i gastillföringsledningen och påverkad av en elektrisk tidsregleringsanordning har visat sig lämplig för detta ändamål och ger en i huvudsak kvadratisk vågform vid drift. Det kan emellertid vara mer lämpligt att använda en kolvpump 7711896-6 5 som är kopplad parallell med primärgastillföringsledningen, som i övrigt drives så att den ger ett stabilt gasflöde, så att detta flöde fortsätter vid felfunktion hos gaspulsgeneratorn.

Under utvecklingen av uppfinningen har det visat sig att en pulserande verkan,som åstadkommer en tryckförändring i oxygenatorn av 20 till 30 mm Hg och vanligen ungefär det sistnämnda värdet, medför att dropparna avlägsnas utan att det samtidigt rådande trycket i blodkanalen överskridits.

Uppfinningen âskådliggöres närmare i det följande under hän- visning till bifogade ritningar.

På figur 1 visas schematiskt en utföringsform av en anordning enligt uppfinningen.

Figur 2 är en perspektivvy av en del av anordningen enligt figur l.

Figur 3 är en tvärsektion i större skala utefter linjen 3-3 på figur 2.

Figur 4 är en tabell med data och resultat som erhållits vid användning av anordningen enligt figur 1 enligt en utföringsform av uppfinningen.

Figur 5 är en motsvarande tabell som anger resultat erhållna vid en annan utföringsform av uppfinningen.

Figur 6 visar schematiskt en annan utföringsform.

Pâ figur l visas en extra-korporeal anordning och krets för syretillförsel (oxygenering) till venöst blod hos djur eller människor och återföringen av det syresatta blodet till det arteriel- la blodsystemet. Kretsen 10 innefattar en deoxygenator 12 inne- hållande blod, en blodreservoar 15 för upprätthållande av blodnivån i deoxygenatorn, en rullpump 18, en oxygenator 21, en gaspulsgene~ rator 35 och en cylinder 45 med syretillförande gas. Dessa olika element är sammankopplade med varandra med lämpliga rör eller slangar 26. _ Deoxygenatorn 12 kan utgöras av ett levande djur, exempelvis en ung kalv, i vilket fall venöst blod lämnar djuret genom en venös kanyl och syresatt blod återföres till djurets arteriella blodsystem genom en arteriell kanyl. Alternativt kan, såsom även är mycket lämpligt för rutinmässiga laboratoriumundersökningar, deoxygenatorn 12 innefatta en apparat för tillföring av koldioxid till och minsk- ning av koncentrationen av syre i det blod som tillföres till denna.

Blod för laboratorieundersökningar kan tagas från ett nyligen slaktat 7711896-6 6 djur. Blod som skall syresättas lämnar deoxygenatorn 12 såsom anges med en pil A och återföres till deoxygenatorn såsom visas med en pil B. Deoxygenatorn 12 kan, om denna utgöres av en apparat till skillnad från ett levande djur, innefatta någon i och för sig väl- känd oxygenator genom vars gaskanal en blandning av deoxygenerande gas, vanligen innefattande kväve, koldioxid och syre, föres varvid blod samtidigt föres genom anordningens blodkanal.

Blod från deoxygenatorn 12 strömmar under inverkan av tyngd- kraften in i behållaren eller reservoaren l5, som kan utgöras av någon lämplig anordning med inlopps- och utloppsöppningar. En flexibel påse kan användas till en sådan reservoar, eftersom en sådan lätt kan tryckas samman och plattas ut för eliminering av luft från denna före införandet av blod i kretsen.

Blod pumpas från reservoaren l5 till oxygenatorn 21 med någon lämplig i och för sig känd pumpanordning 18. En rullpump, exempel- vis av den typ som föres i handeln av Sarns under beteckningen Code Number 6002, är lämplig för detta ändamål. Pumpanordningen är lämpligen justerbar så att blodflödet kan justeras när så erfordras.

Blod som lämnar pumpanordningen 18 pumpas till oxygenatorn 21, som kan utgöras av någon lämplig membranoxygenator innefattande ett mikroporöst membran men lämpligen är av den typ som anges i den brittiska patentskriften l.442.754, vilken har använts vid utveck- landet av föreliggande uppfinning. Oxygenatorn 21 är försedd med ett blodinlopp 22, ett blodutlopp 23, ett gasinlopp 24 och ett gas- utlopp 25. Oxygenatorn innefattar även en första kanal för genom- strömning av blod som skall syresättas, en andra kanal för genom- strömning av en syretillförande eller oxygenerande gas samt ett mikroporöst membran, varvid de två kanalerna åtminstone delvis bildas av det mikroporösa membranet. Efter att ha lämnat oxygenatorn vid blodutloppet 23 strömmar syresatt blod in i deoxygenatorn l2.

En syretillförande eller oxygenerande gas har känd samman- sättning, som kan utgöras av antingen ren syrgas eller en blandning av syre med någon annan gas eller andra gaser, tillföres från en gasbehâllare 45. Med gasbehållaren 45 är förenad en kombination av tryckregulator och mätare 46 och flödesregleringsventil 47. Om det vid förfarandet enligt uppfinningen är önskvärt att pulsera den syretillförande gasen genom oxygenatorn, tillföres den syretill- förande gasen från förrådsbehållaren 45 genom regleringsventilen 47 till organ 35 för pulsering av den syretillförande gasen. Dessa 7711896-6 7 organ, som i det följande i vissa fall betecknas pulsgenerator, innefattar en magnetventil 36, till vilken är ansluten en elektrisk tidsreglerande anordning 40. Magnetventilen är försedd med ett gas- inlopp 37 och ett gasutlopp 38.' Den elektroniska tidsreglerande anordningen sänder elektriska impulser i förutbestämda tidpunkter till magnetventilen, vilken påverkas av dessa elektriska impulser för att regelbundet öppna och sluta ventilen. öppnandet och slutan- det av ventilen ger det önskade pulserande flödet av syretillförande gas. Den syretillförande gasen tillföres oxygenatorn 21 genom dennas gasinlopp 24 och lämnar oxygenatorn genom dennas gasutlopp 25.

Såsom framgår av figur l är kretsen försedd med en provtag- ningsöppning 50 för provtagning av venöst blod och en provtagnings- öppning 51 för arteriellt blod. Gas som lämnar oxygenatorn kan uppsamlas i en lämplig uppsamlingsanordning vid oxygenatorns gas- utlopp 25 eller kan genom icke visade rörledningar tillföras till en gaskromatograf eller liknande anordning för analys. Anordningen innefattar även en tvåvägsventil 42. Ventilen 42 är anbringad mellan förrådsbehållaren 45 för syretillförande gas och gaspuls- generatorinloppet 37 samt företrädesvis mellan flödesreglerings- ventilen 47 och inloppet 37. Det är uppenbart att tvåvägsventilen 42 kan inställas så att den syretillförande gasen föres genom gas- pulsgeneratorn 35 och förhindras att strömma genom ledningsdelen 26a som är en shuntledning i förhållande till gaspulsgeneratorn.

Alternativt kan ventilen 42 inställas så att den syretillförande gasen föres genom rörledningsdelen 26a och förhindras att strömma genom gaspulsgeneratorn. Anordningen och kretsen enligt figur l kan sålunda användas för genomförande av experiment, varvid den syretillförande gasen föres genom oxygenatorn under konstant flöde eller under pulserande flöde.

Oxygenatorkretsen innefattar även ett par tvåvägsventiler 27, 28. Tvåvägsventilen 27 är anordnad i kretsen omedelbart uppströms i förhållande till oxygenatorns blodinlopp 22. Tvåvägsventilen 28 är anbringad i kretsen omedelbart nedströms i förhållande till oxygenatorns blodutlopp 23. Ventilerna 27, 28 kan inställas så att blod antingen pumpas genom oxygenatorn, varvid blodet icke passerar genom rörledningsdelen 26b mellan ventilerna 27, 28, eller pumpas genom rörledningsdelen 26b mellan ventilerna 27, 28, varvid blodet passerar förbi oxygenatorn.

På figurerna 2 och 3 visas detaljer av oxygenatorn enligt 7711896-6 8 figur 1. Oxygenatorn 21 innefattar en första kanal 110 för genom- strömning av blod och en andra kanal för genomströmning av syretill- förande gas. Den första kanalen 110 definieras av ett par mikro- porösa membraner 113, som är anordnade på ett visst inbördes avstånd och vilka vardera utgöres av ett ark eller skikt av polytetrafluor- etylen med en tjocklek av 65 i 5 um och en medelporstorlek av 0,3 um.

Varje membran 113 uppbäres på en serie åsar 115 utformade i styva stödplattor 114 av plast. Varje membran innefattar vidare fâror 116 vars bottnar hålles på avstånd från den inre botten ll2 hos stöd- plattorna 114. Membranerna är fästade på känt sätt, exempelvis med användning av ett bindemedel, till åsarna hos respektive stöd- plattor. Den i det föregående nämnda andra kanalen för genom- strömning av en syretillförande gas innefattar en serie gasflödes- kanaler 117, vilka definieras av utrymmena mellan fårorna ll6 och stödplattorna 114. Det vertikala avståndet från bottnen 112 till toppen av åsarna 115 är ca 1,78 mm, under det att det vertikala avståndet från bottnarna av fårorna 116 till botten 112 är ca 1,14 mm Förhållandet mellan bredd (pitch) och djup hos fårorna 116 kan variera men är lämpligen 4:1.

Såsom framgår av figur 3 är stödplattorna 114 anordnade med ett vertikalt inbördes avstånd och inriktade på sådant sätt i för- hållande till varandra att åsarna 115 hos plattorna är anordnade vertikalt i linje. Typiskt är de i linje anordnade åsarna hos de två plattorna anbringade med ett inbördes avstånd av ca 0,4 mm.

Det vertikala inbördes avståndet mellan stödplattorna upprätthålles med användning av lämpliga distansremsor eller mellanläggsremsor (icke visade), som är förslutna till membranerna vid dessas sido- kanter till bildning av ett membranomslag (envelope), som utgör den blodkanal genom vilken det blod, som skall syresättas, föres.

Oxygenatorn 21 innefattar vidare en blodfördelningskammare 112, som på oxygenatorns inloppssida står i förbindelse med den första kanalen 110 och är försedd med ett blodinlopp 22. Det finnes en motsvarande blodfördelningskammare 123 som står i förbindelse på oxygenatorns utloppssida med den första kanalen l1O och är för- sedd med ett blodutlopp 23. Vidare finnes en gasfördelningskammare 124 som på oxygenatorns inloppssida står i förbindelse med gas- kanalerna 117 och är försedd med ett gasinlopp 24. Vidare finnes en gasfördelningskammare 125 som står i förbindelse på oxygenatorns utloppssida med gaskanalerna ll7 och är försedd med ett gasutlopp 25. 7711896-6 9 Oxygenatorn 21 som användes vid de angivna försöken var försedd med en blodkanal 110 oph kan sålunda betecknas "enkelkanal“-oxygenator och kanalen för flöde av syretillförande gas innefattade ca 200 gaskanaler 117. Det är uppenbart att alla material som står i kontakt med blod bör vara kombinerbara med blod och ogiftiga.

De data som anges i tabellerna på figurerna 4 och 5 erhölls vid försök med oxygeneringskretsen och anordningen enligt figurerna l - 3. Följande preliminära steg genomfördes vid förberedelse vid samtliga försök, både när dessa försök innefattade passage av syre- tillförande gas med konstant flöde och under pulserande flöde.

Färskt helblod av däggdjur, företrädesvis icke mer än 48 timmar gammalt, erhölls och hepariniserades till en levringstid av minst två gånger motsvarande tid för icke hepariniserat blod. Det hepariniserade blodet fördes in i deoxygenatorn 12. Tvåvägsventilernz 27, 28 inställdes så att blodet passerade förbi oxygenatorn 21.

Pumpen 18 igångsattes därefter och blodet fördes med ett förutbestämt flöde från deoxygenatorn 12 till behållaren 15 och därefter in i pumpen l8 samt därefter genom rörledningar innefattande kretsen och åter till deoxygenatorn 12. Blodet passerade icke vid detta till- fälle genom oxygenatorn 21. Blodkanalen hos oxygenatorn förbereddes genom fyllning med 0,9 viktprocentig vattenlösning av natriumklorid.

Gaskanalen hos oxygenatorn 21 ventilerades genom genomledning av syretillförande gas. En deoxygenerande gas innefattande en bland- ning av koldioxid, syre och kväve fördes genom gaskanalen hos deoxygenatorn l2. Sammansättningen och/eller flödet av den deoxy- generande gasen justerades enligt välkända metoder, så att partial- trycket av CO2 i det blod (p C02), som lämnade deoxygenatorn, var ca 45 mm Hg samt syremättnaden hos det bortgående blodet var ca 65 %. Hemaglobinhalten i det cirkulerande blodet hölls vid ca 12 gm. %, varvid hemaglobinkoncentrationen justerades genom tillsats av isotonisk lösning eller packade celler. När de ovan angivna stegen hade avslutats inställdes tvåvägsventilerna 27, 28 så att blodet cirkulerade genom oxygenatorn 21. Ett prov av blod uttogs vid den venösa provtagningsöppningen 50 och kontrollerades beträf- fande syremättnad. Om så erfordrades justerades sammansättningen hos den deoxygenerande gasblandningen så att de i det följande angivna betingelserna vid stabilt tillstånd (venöst) erhölls i det blod som lämnade oxygenatorinloppet 22: % 02-mättnad = 65 % É 5 %, pCO2 = 45 É 5 mm Hg, pH = 7,4 É O,l. Dessa kontroller och juste- 7711896-6 10 ringar upprepades tills de i det föregående angivna betingelserna (dvs. betingelserna vid inloppet till oxygenatorn) uppnåtts vid konstant drift.

Sedan stabilt tillstånd uppnåtts vid oxygenatorns inlopp uttogs prover på följande sätt. Prover av blod som tillfördes till och lämnade oxygenatorn togs samtidigt. En del av vart och ett av dessa blodprover analyserades i en blodgasanalysator (föres i handeln av Corning under beteckningen Model No. 165) för bestämning av blodets pH-värde, blodets partialtryck av syre (pO2) och blodets partialtryck av koldioxid (pCO2). Återstående del av varje blod- prov analyserades för % syremättnad och total hemaglobinhalt i en CO-oximeter (exempelvis av den typ som föres i handeln av Instrumentation Laboratories, Inc. under beteckningen Model No. IL 182).

Efter de i det föregående angivna preliminära stegen drevs den beskrivna apparaten med ventilerna 27 och 28 inställda för genomledning av blod genom oxygenatorn men med ventilen 42 inställd så att den syretillförande gasen fördes förbi gaspulsgeneratorn.

Under denna drift fastställdes att i en blodoxygenator innefattande en blodkanal och en kanal för syretillförande gas med båda dessa kanaler delvis begränsade av ett mikroporöst membran är överförings- hastigheten av koldioxid från blodet genom det mikroporösa membranet till strömmen av syretillförande gas icke tillräcklig för att bi- behålla förhållandet rCO2/ro inom det önskade området.

Detaljer och resultat från ett sådant försök anges i tabellen på figur 4. Det framgår att prover av venöst blod, arteriellt blod och effluentgas uttogs samtidigt med periodiska intervall. Venöst blod, dvs. blod från deoxygenatorn 12, som skulle tillföras till oxygenatorn 21 genom blodinloppet 22, provtogs vid den venösa prov- tagningsöppningen 50. Arteriellt blod, dvs. blod som just lämnat oxygenatorn 21 genom blodutloppet 23, provtogs vid den arteriella provtagningsöppningen 51. Effluentgas, dvs. gas som just lämnat oxygenatorn 21 genom gasutloppet 25, provtogs vid utloppet. De venösa och arteriella blodproverna analyserades beträffande pH, pC02, p02, % 02-mättnad och total hemaglobinhalt såsom beskrivits i det föregående. Effluentgasflödet bestämdes med användning av en spirometer (föres i handeln av Benedict-Roth under beteckningen Model No. 6449-MlO) och analyserades beträffande volymprocent (vol-%) koldioxidhalt med gaskromatografi. Sammansättningen av den syre- -.-....-__.._......._fl 7711896-6 ll tíllförande gasen från förrådsbehållaren 45 var redan känd men ett prov av denna kunde tagas på något lämpligt ställe före tillföringen till oxygenatorn Zl vid gasinloppet 24 och provet analyseras, exem- pelvis på gaskromatografisk väg om så erfordras.

Provtagningen genomfördes periodiskt och i allmänhet med intervall av ca 15 minuter och driften genomfördes under ca 3 timmars tid. Förfluten tidrymd, blodets pH-värde, pO2, pCO2, total hema- globinhalt, sammansättningen av effluentgasen, anges i figur 4.

Hastigheten av överföringen av koldioxid (i ml/minut) beräknades genom multiplikation av volymprocentvärdet C02 i effluentgasen med flödet i ml/minut av effluentgasen och resultaten anges på högra sidan av figur 4.

Såsom framgår av figur 4 uppgick koldioxidöverföringshastig- heten i genomsnitt till 11,89 ml/minut och syreöverföringshastig- heten i genomsnitt till 27,05 ml/minut. När sålunda syrgas fördes genom oxygenatorn under stabilt flöde var förhållandet mellan medelöverföringshastigheten för koldioxid och medelöverförings- hastigheten för syre 0,45, vilket är väsentligt lägre än det genom snittliga fysiologiska värdet 0,8:l som utmärker normalt fungerande lungor.

Ett ytterligare försök genomfördes för fastställande av för- delarna med pulsering av den syretillförande gasen när denna strömmar Detta ytterligare försök genomfördes generellt på samma sätt som det genom en oxygenator som är försedd med mikroporöst membran. förut beskrivna med undantag av att tvåvägsventilen 42 inställdes, så att den syretillförande gasen fördes genom gaspulsgeneratorn 35 och härigenom erhölls ett pulserande flöde hos strömmen av syre- tillförande gas som passerade genom oxygenatorn 21. Generatorn 35 drevs med tidsregleringsanordningen 40 inställd för manövrering av magnetventilen 36 med frekvensen 60 cykler/minut och med ett på-av- -förhållande av 0,25. avbrytes flödet av syretillförande gas från gaspulsgeneratorns Detta innebär att när ventilen 36 är sluten utlopp 38 och trycket av den syretillförande gasen i gaspulsgenera- torn och i den del av kretsen som är belägen uppströms i förhållande till denna höjes. När ventilen 36 öppnar genom påverkan av signalen från tidsregleringsanordningen 40 strömmar syretillförande gas från gaspulsgeneratorn under inverkan av det tryck som uppbyggts under det tidsintervall när ventilen 36 var sluten. Resultatet av detta är att den syretillförande gasen bringas att strömma genom oxygena- 7711396-6 l2 torn 21 med pulserande flöde. Detta innebär med andra ord att vid en viss tidpunkt, dvs. när ventilen 36 är sluten, är trycket av den syretillförande gasen i oxygenatorn 21 förhållandevis lågt eller sjunkande från ett förhållandevis högt värde till ett förhållandevis lågt värde och vid en annan tidpunkt, dvs. när ventilen 36 är öppen, är trycket av den syretillförande gasen förhållandevis högt eller är ökande från ett förhållandevis lågt tryck till ett förhållandevis högt tryck. Det finns sålunda ett tidsintervall när trycket av den syretillförande gasen i oxygenatorn 21 är lägre än genomsnittliga trycket och efterföljande tidsintervall när trycket av den syretill- förande gasen i oxygenatorn är högre än medeltrycket.

Detaljuppgifter beträffande och resultat från detta ytter- ligare försök är angivna i tabellform i figur 5, av vilken framgår att koldioxidöverföringshastigheten uppgick i genomsnitt till 29,2 ml/minut och syreöverföringshastigheten till i genomsnitt 29,31 ml/minut. (Det kan observeras att det genom provtagningen först fastställda syreöverföringshastighetsvärdet i figur 5 är lågt på grund av den höga procentuella 02-mättnaden i det venösa blod- flödet vid denna tidpunkt och detta överföringshastighetsvärde utelämnades därför vid beräkning av den genomsnittliga syreöver- föringshastigheten). När sålunda syrgas föres genom oxygenatorn under pulserande flöde, är sålunda förhållandet mellan medelhastig- heten för överföring av koldioxid till medelhastigheten för över- föring av syre 0,99. Detta värde är mycket högre än motsvarande värde som erhålles när den syretillförande gasen fördes genom oxy- genatorn med stabilt konstant flöde och ligger vid den övre änden av förhållandet för det genomsnittliga fysiologiska värdet O,8:l till l:l, som utmärker normalt fungerande lungor.

Förutom de resultat och värden som diskuterats i samband med de i det föregående angivna försöken har ytterligare försök visat att när den syretillförande gasen bringas att pulsera genom oxy- genatorn, ökar hastigheten för överföring av koldioxid när det integrerade flödet av syretillförande gas ökar. Även om, såsom visas på figur 5, mycket goda hastigheter för överföring av koldioxid erhölls när den syretillförande gasen brin- gades att pulsera med en frekvens av 60 cykler/minut, bör det observeras att den syretillförande gasens pulsfrekvens kan varieras utan att man avviker från uppfinningstanken. Försök har visat att gynnsamma resultat kan erhållas med pulsfrekvenser inom området 7711896-6 13 30 - 120 cykler/minut. Vid frekvenser under ca 30 cykler/minut kan överföringshastigheten för koldioxid vara otillräcklig för att ge det önskade förhållandet mellan hastigheten för överföring av kol- dioxid och hastigheten för överföring av syre. Det synes medföra ringa eller icke någon fördel att pulsera gasen med en frekvens som överstiger 120 cykler/minut. Baserat på hittills utförda under- sökningar föredrages användning av en gaspulseringsfrekvens av från ca 50 cykler/minut till ca 100 cykler/minut.

Likaledes kan till-från-förhållandet för pulsgeneratorn varieras.

Det är uppenbart för fackmannen att olika andra modifikationer kan genomföras utan att man avviker från uppfinningstanken. Sålunda kan exempelvis den syretillförande gasen bringas att pulsera med användning av en mekaniskt manövrerad ventil i stället för en elektriskt tidsreglerad magnetventil, som använts vid utvecklingen av uppfinningen. Enligt ett annat alternativ kan den syretillförande gasen tillföras från förrådsbehållaren till oxygenatorn genom ett stycke av flexibel slang samt flödet av gasen avbrytas med en tryck- kam, vilken med valda tidsintervall avbryter flödet av syretill- förande gas genom den flexibla slangen.

Enligt ytterligare ett alternativ som nämnts i det föregående kan man använda en kolvpump som kopplas parallellt med en med konstant flöde tillförd gas. Detta åskådliggöres schematiskt på figur 6, enligt vilken en oxygenator 21 visas med inlopp och utlopp 22 till 25 enligt figur l och med en kolvpump 50.

Claims (7)

7711896-6 14 PATENTKRAV

1. l. Anordning för genomförande av överföring genom ett mikroporöst membran av syre och koldioxid till respektive från blod, varvid anordningen innefattar en första kanal för genomströmning av blod och en andra kanal för genomströmning av syretillförande gas samt dessa båda kanaler åtminstone delvis avgränsas av membranet, k ä n n e t e c k n a d därav, att membranet är mikroporöst och att anordningen är försedd med organ (35) för tillföring av gasen såsom ett pulserande flöde.

2. Anordning enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k - n a d därav, att gastillföringsorganen är anordnade att åstadkomma det pulserande flödet genom avbrytning av detta, exempelvis med en magnetventil (36) i gastillföringsledningen.

3. Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k - n a d därav, att gastillföringsorganen innefattar en kolv- pump (50), som är parallellkopplad med ett primärgasförråd eller en primärgaskälla, som åstadkommer ett konstant gas- flöde.

4. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d därav, att gastillföringsorganen är anordnade att bringa gasflödet att pulsera med en frekvens av minst 30 cykler/minut och företrädesvis inom området från 30 till 120 cykler/minut samt i synnerhet inom området från 50 till 100 cykler/minut, varvid frekvensen eventuellt är justerbar.

5. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d därav, att gastillföringsorganen är anordnade att bringa flödet att pulsera med successiva perio- der med relativt ökad och minskad strömningsnivå, varvid dessa perioder uppvisar ett tids- eller mängdförhâllande av upp till 4. 7711896-6

6. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d därav, att gastillföringsorganen är anordnade att åstadkomma ett pulserande flödestryck med för- ändringar av upp till 30 mm Hg.

7. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d därav, att anordningen är försedd med organ för tillföring av gasen såsom ett pulserande flöde med i huvudsak rektangulär vågform.