DE2625366A1

DE2625366A1 - Blutoxygenierungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2625366A1
Application number: DE19762625366
Authority: DE
Inventors: Donald Andrew Raible
Original assignee: Bentley Laboratories Inc
Current assignee: Baxter International Inc
Priority date: 1975-06-06
Filing date: 1976-06-04
Publication date: 1976-12-16
Also published as: FR2315283B1; GB1554772A; JPS5634303B2; DE2661025A1; JPS51150899A; DE2661024A1; US4268476A; FR2315283A1; DE2625366C2; CA1088834A

Description

Bentley Laboratories, Inc., Irvine, Calif. / USA Blutoxygenierungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Blasen-Blutoxygeniervorrichtung und ein Verfahren zur Oxygenierung von Blut.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Blutoxygeniervorrichtung, wie sie bei der Oberkörperchirurgie verwendet wird, insbesondere mit verbesserter Blasenbildung und verbessertem Sauerstoff-Kohlendioxyd-Austausch. Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Weiterbildung der in der US-Patentanmeldung Nr. 584,464 vom 6. Juni 1975 unter dem Titel "Eine verbesserte Blutoxygeniervorrichtung" beschriebenen Erfindung.

Die Erfindung stellt eine weitere Verbesserung der Vorrichtungen dar, die in den US-Patentschriften 3,615,238 vom 26. Oktober 1971 (Bentley) mit dem Titel "Oxygenator", 3,578,411 vom 11. Mai 1971 (Bentley et al) mit dem Titel "Blasenbildungseinrichtung für ein Blutbehandlungsgerät", 3,488,158 vom 6. Januar 1970 (Bentley et al) mit dem Titel "Blasenbildungseinrichtung für Oxygenator" sowie in den gleichzeitig anhängigen Anmeldungen Nr. 436,913 mit dem Titel "Blutoxygenator", die inzwischen fallengelassen wurde, und 565,043 mit dem Titel "Verbesserte Oxygeniervorrichtung", die gleichzeitig anhängig ist, beschrieben sind, wobei die dortigen Beschreibungen in die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme darauf einbezogen werden. Diese Vorrichtungen stellen jeweils wichtige Entwicklungen auf dem Gebiet der Blutbehandlung dar.

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Da diese Vorrichtungen aber vorübergehend die Funktion des Herzens und der Lunge eines Patienten während bestimmter Operationen oder anderer Behandlungen des Körpers übernehmen, sind weitere Verbesserungen erwünscht, die innerhalb dieser Vorrichtungen einen Blutbehandlungsvorgang bewirken, der so weit wie möglich äquivalent dem natürlichen Vorgang ist, der vom Herzen und von der Lunge durchgeführt wird.

Eine Eigenschaft des menschlichen Oxygeniervorganges, die bisher schwer nachzubilden war, betrifft das Verhältnis des Sauerstoffs im Blut zu dem Kohlendioxyd, welches gewöhnlich als physiologisches Verhältnis von pO₂ zu pCCU ausgedrückt wird. Bisher waren Oxygeniervorrichtungen entweder nicht in der Lage, dieses Verhältnis von pO₂ zu pCO₂ aufrecht zu erhalten oder arbeiteten mit geringem Wirkungsgrad und/oder in einer solchen Weise, daß dadurch das Blut ungünstigen Einflüssen ausgesetzt werden kann, und zwar in der Absicht, das erwähnte Verhältnis über den während des Betriebs der Vorrichtungen erforderlichen Bereich von Durchflußleistungen beizubehalten. Wenn beispielsweise eine Erhöhung des pO₂ beabsichtigt war, so konnte sie nur durch wesentliche Erhöhung des Sauerstofflusses bezüglich des in die Vorrichtung fließenden 3lutdurchflusses erreicht werden. Ein hohes Durchflußverhältnis von Gas zu Blut bedeutet einen Betrieb des Oxygenators mit schlechtem Wirkungsgrad und, was noch wichtiger ist, erhöht die Gefahr der Hämolyse beträchtlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Blutblasenbildung und einen verbesserten Blutblasenfluß zu ermöglichen, die dazu führen, daß das Oxygenierungsvermögen des Oxygenators verbessert wird. Insbesondere soll ein verbesserter Fluß von Blutblasen längs des Durchganges innerhalb der Oxygenierungskammer und eine verbesserte Blutblasenbildung ermöglicht werden. Ein derartiger verbesserter Durchfluß und die verbesserte Blasenbildung führen zur Vermeidung der Situation, in der relativ wenige nichtgleichförmige Blutblasen zu Anfang erzeugt werden und dann nicht richtig mit freiem Sauerstoff vermischt werden, um eine optimale Sauerstoff-Kohlendioxyd-Übertragung ohne Schädigung des Blutes zu bewirken.

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Ferner soll ein verbesserter Aufbau geschaffen werden, so daß das Anfangsvolumen der Flüssigkeit zum Inbetriebsetzen der Qxygenierungsvorrichtung wesentlich reduziert werden kann. Diese Reduzierung ist von Vorteil bei den gewöhnlich auftretenden Situationen, wo entweder Blut (nicht das des Patienten) allein, Blut, das mit einer Lösung zur BlutVerdünnung vermischt ist, oder eine Blutverdünnungslösung allein als Anfangsfüllung für den Oxygenator verwendet wird. Der Grund, weshalb eine derartige Reduzierung in der ersten vorstehend erwähnten Situation vorteilhaft ist, d.h. wenn also Blut (nicht das des Patienten) allein als Anfangsfüllung verwendet wird, liegt darin, daß je weniger Blut verwendet wird, das nicht das Blut' des Patienten ist, der Oxygenierungsvorgang für den Patienten umso mehr physisch annehmbar bzw. erträglich ist. Der Grund für den Vorteil bei der zweiten Situation, d.h. wenn Blut mit einer Lösung zur Blutverdünnung als Anfangsfüllung verwendet wird, ist der gerade erwähnte Grund genauso wie die Tatsache, daß Blut allein leichter oxygeniert wird als Blut, das mit einer Blutverdünnungslösung vermischt ist, und zwar aufgrund des reduzierten Anteils an roten Blutkörperchen dieses Gemische. Je weniger Gemisch also als Anfangsfüllung verwendet wird, desto besser erfolgt die Oxygenierung während der anfänglichen Arbeitsphasen. Der Grund für den Vorteil in der dritten Situation, d.h. wenn als Anfangsfüllung allein Blutverdünnungslösung verwendet wird, ist derselbe wie die für die zweite Situation vorstehend erwähnten Gründe.

Durch die Erfindung soll also eine Blutoxygeniervorrichtung geschaffen werden, durch die

a) die übertragung von Sauerstoff ins Blut wirkungsvoll und mit gutem Wirkungsgrad bei verbesserter Gas-Blut-Durchflußleistung erreicht wird,

b) verbesserte Blut- und Blutblasen-Durchflußeigenschaften errzielt werden,

c) eine verbesserte Blutblasen- bzw. Blutbläschenbildung erzielt werden kann und

d) das Flüssigkeitsanfangsvolumen beträchtlich reduziert werden ..kann. ... . ._; . ^ _; . . _... .

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Diese Aufgabe wird durch eine Blasen-Blutoxygeniervorrichtung gelöst, die gernaß der Erfindung gekennzeichnet ist durch eine Oxygenierkammer mit einer Mehrzahl von darin gebildeten, Sekundärströmung erzeugenden Umlenkeinrichtungen und einem Durchlaß, der so wirkt, daß er die Sekundarströnung von durch ihn hindurchlaufenden Blutbläschen fördert.

Das erfindungsgemäße Blutoxygenierverfahren ist gekennzeichnet durch Bildung von Blutbläschen mit einem sauerstoffreichen Gas, Ausübung von Kräften auf die Blutbläschen, die bewirken, daß die Bläschen eine Sekundärströnung ausführen, wodurch den Bläschen allgemein eine Drehbewegung aufgeprägt wird, die es ermöglicht, daß eine Gasübertragung so erfolgt, daß ein wesentlicher Betrag des im Blut ursprünglich vorhandenen Kohlendioxyds durch Sauerstoff ausgetauscht wird, und Umwandlung der oxygenierten Blutbläschen in flüssiges Blut.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Oxygeniervorrichtung eine Oxygenierkammer und eine Wärmeaustauschkammer. Die Oxygenierkammer umfaßt eine Blasenbildungskammer und eine Misch kammer bzw. einen Durchlaß. Die Blasen- oder Bläschenerzeugungskammer ist mit Sauerstoff- und Bluteinlässen und mit einem Diffusions- oder Verteilungskegel versehen. Das in die Bläschenbildungskammer eintretende Venenblut wird mit Bläschen durchsetzt durch eine Mehrzahl von kleinen Sauerstoffstrahlen, die aus dem Verteilungskegel austreten, und zwar in entgegengesetzter Richtung oder parallel zum Blutfluß, so daß Blutbläschen gebildet werden. Die Blutbläschen gelangen dann in die Mischkammer. Die Mischkammer ist mit einer Mehrzahl von sekundären Durchflußeinrichtungen versehen, die so wirken, daß ein sekundärer Fluß aus Blutbläschen, der durch diese hindurch fließt, unterstützt wird. Der Durchlaß steuert gemeinsam mit dem Verteilungskegel die Bläschengröße und fördert in wirksamer Weise die Oxygenierung der Blutbläschen. Die Blutbläschen, die aus der Oxygenierungskammer austreten, müssen durch eine Wärmeaustauschkammer und eine Entschäu-

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mungseinrichtung laufen, bevor sie die Oxygenierungsvorrichtung verlassen.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Entschäumungseinrichtung um die Oxygenierungskammer herum angeordnet. Die Blutbläschen treten aus der Oxygenierungskammer aus und gelangen nach unten zur Außenseite der Oxygenierungskammer durch einen offenen Raum, der durch ein Entschäumer-Trägerelement gebildet wird, das zwischen der Oxygenierkammer und Schichten aus Entschäurrungsmaterial angeordnet ist, welches die Kammer umgibt. Die Bläschen fließen dann in das angesammelte und von Bläschen befreite Blut, das sich um das untere Ende der Kammer herum ausbreitet und werden im wesentlichen in flüssiges bzw. von Bläschen befreites oxygeniertes Blut und in freies Sauerstoffgas und freies Kohlendioxydgas verwandelt, wobei letztere Gase abgeleitet werden. Das flüssige Blut läuft dann durch das Entschäumungsmaterial herum, welches das angesammelte Blut umgibt. Bläschen, die auf ihrem Weg nach unten zur Außenseite der Bläschenbildungskammer nicht zurückgebildet wurden, werden während ihres Durchganges seitlich durcn das Entschäumungsmaterial hindurch beseitigt. Nachdem das Blut durch das Entschäumungsmaterial gelangt ist, fließt es in die Wärmeaustauschkammer, damit Wärme in das Blut übertragen wird, bevor es zuir. Patienten zurückläuft. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform laufen die Blutbläschen durch die Wärmeaustauschkammer, bevor sie durch die Entschäumungseinrichtung geleitet werden. Die Entschäumungseinrichtung ist um die Außenseite des Wärmeaustauschers herum angeordnet und ist in ähnlicher Weise mit Entschäumungseinrichtung-Trägerelementen versehen, die das Entschäumungsmaterial im Abstand von der Wärmeaustauschkammer halten, wodurch in ähnlicher Weise ein offener Raum für den Durchlaß von Blutbläschen gebildet wird. Nachdem das Blut durch das Entschäumungsmaterial geleitet wurde, wird es zum Patienten zurückgeführt.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Fic^ruren.

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Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Perspektiv-Seitenansicht der erfindungsgemäßen Oxygeniervorrichtung, teilweise im Schnitt/ zur Darstellung der Oxygenierkammer und der Wärmeaustauschkammer;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Oxygeniervorrichtung;

Fig. 3 eine Seitenansicht im Schnitt der Oxygenierkammer;

Fig. 4 eine Perspektivansicht der Oxygenierkammer und des Entschäumungseinrichtung-Trägerelements, zur Darstellung des Blutflusses und der Blutbläschen vom Auslaß der Kammer;

Fig. 5 eine Ansicht der Oxygenierkammer zur Darstellung der Anordnung des Entschäumungseinrichtung-Trägerelements und eines Spritzschirmes;

Fig. 6 eine Perspektivansicht der Bläschenerzeugungskammer und des Verteilungskegels zur Darstellung des Blut- und Sauerstofflusses in die Bläschenerzeugungskammer und der Bildung von Blutbläschen;

Fig. 7 eine Perspektivansicht, teilweise im Schnitt, einer anderen Ausführungsform der Oxygeniervorrichtung, wobei die Oxygenierkammer und die Wärmeaustauschkammer dargestellt sind; und

Fig. 8 eine Querschnittsansicht längs Linie 8-8 in Fig. 7.

Es wird nun im einzelnen auf die Figuren 1 bis 6 Bezug genommen. Dort ist eine der bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Oxygeniervorrichtung dargestellt. Die Vorrichtung umfaßt eine obere zylindrische Kammer, die allgemein mit dem Bezugszeichen 10 versehen ist (und gewöhnlich Oxygenierkammer genannt wird), eine schmale mittlere Kammer, die allgemein mit 11 bezeichnet ist,

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eine untere zylindrische Kammer, die allgemein mit 12 bezeichnet ist (und gewöhnlich als Wärmeaustauschkammer bezeichnet wird) und eine allgemein mit 13 bezeichnete Sammelkammer. Im Gebrauch kann die Oxygeniervorrichtung an Haken oder mit anderen geeigneten Einrichtungen aufgehängt werden, die durch Öffnungen 14 greifen, die an gegenüberliegenden Enden der oberen Kammer 10 gebildet sind. Im normalen Betrieb liegt der Winkel, der durch die Achse der oberen zylindrischen Kammer 10 mit der Horizontalen gebildet wird, vorzugsweise im Bereich von etwa 35 bis 40 Grad, und zwar insbesondere von 37 bis 38 Grad.

Die Kammern 10, 11, 12 und 13 sind vorzugsweise aus Polykarbonat-Plastikmaterial hergestellt (wird von der General Electric unter der Handelsbezeichnung "Lexan" vertrieben), das entweder durch Vakuumverformung oder Spritzguß in zwei selbsttragende, im wesentlichen steife Schalen 15 und 16 geformt ist, welche im wesentlichen identisch miteinander sind, außer daß die eine spiegelbildlich zur anderen ist. Die beiden Schalen sind jeweils mit einem in der gleichen Ebene liegenden Umfangsflansch 17 versehen, und die Umfangsflansche der zwei Schalen haften durch einen geeigneten Kleber oder andere Verbindungsverfahren aneinander, um ein einheitliches, transparentes Gebilde zu ergeben. Das Plastikmaterial ist inert, nichtgiftig, undurchlässig gegenüber Gasen und Flüssigkeiten und kann sterilisiert werden. Es enthält keine herauslösbaren Plastifiziermittel, die traumatisch auf das Blut einwirken können, und ist außerordentlich fest und haltbar, um gelegentlichen Schlägen oder Stoßen zu widerstehen.

Das obere Gebilde bzw. die Oxygenierkammer 10 umfaßt eine allgemein mit 18 bezeichnete Bläschenerzeugungseinheit gemäß der Erfindung, welche vorzugsweise so befestigt ist, daß ihre Längsachse im wesentlichen mit der Längsachse der zylindrischen Kammer 10 zusammenfällt. Die Funktion der Bläschenerzeugungseinheit besteht allgemein darin, Sauerstoffgas mit ankommendem Venenblut zu vermischen, so daß Blutfilme in Bläschenform gebildet werden, die in einer Sauerstoffatmosphäre durch die Bläschenerzeugungseinheit hindurch zu einem Auslaß geführt werden. Die Sauerstoff-

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atmosphäre existiert innerhalb jedes Blutbläschens genauso wie in der Kammer, die die Bläschen umgibt, und die dünnen Filme aus Venenblut, die dem Sauerstoff ausgesetzt sind, bewirken eine Übertragung des Sauerstoffgases in das Hemoglobin im Blut und die daraus folgende Freisetzung von Kohlendioxyd aus dem Hämoglobin des Blutes.

Bei der Durchführung dieses Sauerstoff-Kohlendioxyd-Austausches ist es besonders wichtig, daß so viele Bläschen wie möglich mit gleichmäßiger Größe gebildet werden und daß eine sorgfältige Vermischung von Blutbläschen im Durchlaß der Bläschenerzeugungseinheit sowie eine kontinuierliche Bewegung der Blutbläschen über den gesamten Durchlaß erfolgen, um eine Staubildung im Durchlaß zu vermeiden. Ähnlich wichtig ist die Steuerung der Größe der Blutbläschen, während sie durch den Durchlaß hindurchgelangen. Es hat sich erwiesen, daß der Aufbaader vorliegenden Bläschenerzeugungseinheit diesbezüglich extrem v/irksam ist und in der Lage ist, ein beabsichtigtes physiologisches Verhältnis von Sauerstoff zu Kohlendioxyd bei verbesserten Gas-Blut-Durchflußleistungen aufrecht zu erhalten. Es hat sich ferner gezeigt, daß die Bläschenerzeugungseinheit in der Lage ist, eine beträchtliche Verstärkung der Oxygenierung des Blutes über den Bereich von sowohl großen als auch kleinen Blutdurchflußleistungen herbeizuführen.

Der Aufbau der Bläschenerzeugungseinheit 18 ist im einzelnen am besten aus den Figuren 1 und 3 zu ersehen, und alle Teile der Bläschenerzeugungseinheit sind vorzugsweise aus dem zuvor erwähnten Polykarbonat-Plastikmaterial gebildet. Es wird nun auf Figur 3 Bezug genommen. Die Bläschenerzeugungseinheit 18 umfaßt ein hohles, gestrecktes Gehäuse, das allgemein mit 19 bezeichnet ist, und umfaßt allgemein eine Bläschenerzeugungskammer 53 und einen kontinuierlichen, geschlossenen Vermischungsdurchlaß 20. Eine Verschlußplatte 21 ist an einem Ende der Bläschenerzeugungseinheit angeordnet und trägt eine Venenblut-Einlaßeinrichtung, die

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allgemein mit 22 bezeichnet ist, und eine allgemein mit 23 bezeichnete Sauerstoff-Einlaßeinrichtung. Die Verschlußplatte 21 weist einen Umfangsflansch 2 4 auf, der mit geeignetem Kleber an das untere Ende des Gehäuses 19 der Bläschenerzeugungseinheit angeheftet ist, um eine luftdichte Verbindung zu ergeben. Das andere Ende des Gehäuses 19 der Bläschenerzeugungseinheit ist mit einer Kappe bzw. einem Abdeckelement bedeckt, das allgemein mit 25 bezeichnet ist und entfernbar auf vier mit 25a bezeichneten Nasen befestigt ist, die kreisförmig 90 voneinander entfernt an der Außenseite des Gehäuses 19 angebracht sind. Das Abdeckelement bzw. die Kappe ist vorzugsweise allgemein kreisförmig und ist mit einem überhängenden Teil 26 versehen, der nach außen von den Seiten des Gehäuses 19 durch die Nasen 25a so beabstandet ist, daß eine Auslaßöffnung 27 gebildet wird, die sich über 360° um das Gehäuse 19 herum für das Blut und die Blutbläschen erstreckt, welche allgemein mit 28 bezeichnet sind. Ein derartiger Auslaß ermöglicht einen verbesserten Durchfluß durch die Bläschenerzeugungseinheit. Die Kappe 25 ist, wenn sie auf den Nasen 25a aufgesetzt ist, etwa 0,31 cm (1/8 Zoll) vom obersten Teil 28 der Bläschenerzeugungseinheit 18 entfernt. Das Gehäuse 19 ist so unterteilt, daß ein kontinuierlicher geschlossener Vermischungsdurchlaß 20 in eine Mehrzahl von Durchlaßsegmenten aufgeteilt wird. Ein oberes Segment 30 ist durch eine allgemein gerundete obere Wandung 31 und eine allgemein ebene Bodenwandung 32 festgelegt, die sich von der Bläschenerzeugungskammer 53 am Einlaßabschnitt 33 aus nach oben und nach hinten von diesem weg erstreckt in Richtung auf einen nach unten gewendeten, abgerundeten Endteil 34. Die innere Oberfläche 35 des Teils 34 richtet das Fluidmittel von einem stromabwärts gelegenen Auslaßende 36 des Segments 30 in einen Verbindungsteil 37, durch den das obere Segment 30 in Verbindung mit einem senkrecht daran angrenzenden Mischsegment 38 ist, wo Blutbläschen gleichförmig mit freiem Sauerstoff vermischt werden. Der Durchflußguerschnitt des Durchlasses 20, der am Einlaßabschnitt 33 relativ groß ist, verjüngt sich allmählich nach innen zu bzw. nimmt ab, indem er sich zum Auslaßende 36 hin

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und durch den Verbindungsteil 37 erstreckt. Das Fluidmittel wird ferner durch das Segment 38 nach unten und nach vorne gerichtet.

Das Mischsegment 38 ist durch eine gewellte Wandung 32a, die die Rückseite der allgemein ebenen Wandung 32 ist, und eine gewellte untere Wandung 39a festgelegt. Bei den bevorzugten Ausführungsformen umfaßt jede der Wandungen 32a und 39a eine Reihe von bogenförmigen Abschnitten bzw. sekundären flußerzeugenden Umlenkvorsprüngen 38a, die Ende an Ende angeordnet sind, um einen serpentinenförmigen Durchlaß zu bilden. Während die Blutbläschen durch den Serpentinenförmigen Durchlaß hindurchgelangen_f unterliegen sie einem Sekundärfluß, der die Wirksamkeit des Sauerstoff-Kohlendioxyd-Austausches beträchtlich verstärkt. Der Sekundärfluß ist eine leicht wirbelnde bzw. sich drehende Flußbewegung der Blutbläschen. Der sekundäre Fluß wird dem Strom aus Blutbläschen aufgeprägt, während diese durch die gerundeten Teile der bogenförmigen Abschnitte laufen, die den serpentinenförmigen Durchlaß enthalten. Die Blutbläschen werden somit kontinuierlich in eine Wirbel- und Drehbewegung versetzt, während sie durch die Strecke des serpentinenförmigen Durchlasses hindurchlaufen. Diese leichte Dreh- bzw. Rotationsbewegung der Blutbläschen erleichtert bedeutend die Oxygenierung des Blutes. Das Segment 38 erstreckt sich von seiner Verbindungsstelle 37 im hinteren Teil, der in Verbindung mit dem oberen Segment 30 ist, zu einem vorderen Auslaßende 40, wo es in Verbindung mit einem unteren Segment 41 gelangt. Der Durchflußquerschnitt des Durchlasses 20 vergrößert sich zuerst leicht, während er sich vom stromaufwärts gelegenen Einlaßende an dem Verbindungsteil 37 zu einem mittleren Abschnitt 41a hin erstreckt, und nimmt dann ab, während er sich in Richtung zum Auslaß 40 hin erstreckt. Die innere Oberfläche 42 des abgerundeten Endteiles 43 richtet das Fluidmittel durch einen Verbindungsteil 44 hindurch, durch den das Segment 38 mit dem Segment 41 in Verbindung ist. Das Auslaßende 40 und insbesondere der Verbindungsteil 44 definieren einen Abschnitt des Durchlasses 20 mit reduziertem bzw. eingeengtem Durchflußquerschnitt, der etwas kleiner ist als der Durchflußquerschnitt des Durchlasses 20 am Aus-

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laß 36 und am Verbindungsteil 37. Das Fluidmittel wird zurückgeleitet in Rückwärtsrichtung des Segments 41 durch die innere Oberfläche 42 des abgerundeten, nach hinten gerichteten Wandteiles 43. Das untere Segment 41 führt von seinem Verbindungsteil mit dem Mischsegment 38 fort in Richtung auf die Auslaßeinrichtung 27, die von dem Einlaßabschnitt 33 entfernt liegt. Das untere Durchlaßsegment 41 wird begrenzt von der allgemein ebenen Wandung 39, welche die Rückseite der gewellten unteren Wandung 39a ist, und eine allgemein gerundete Bodenwandung 46. Der Durchflußquerschnitt des Durchlasses 20 im unteren Segment 41 nimmt zu, während er sich von dem Verbindungsteil 44 aus erstreckt, um einen relativ großen und unbeengten Durchflußquerschnitt über die Länge des Segmentes 41 hinweg zu ergeben.

Das durch den Einlaßbereich eintretende Blut wandert somit durch einen Weg von der Form eines umgekehrten S und läuft zuerst durch das obere Segment 30, wird dann nach unten gerichtet und nach vorne zurück durch das Mischsegment 38 geleitet und wird dann nach oben gerichtet und nach hinten zurückgeleitet durch das untere Segment 41, von dem aus es durch die Auslaßeinrichtung 27 hindurch nach außen geführt wird. In den Abschnitten des Durchlasses 20, wo der Durchflußquerschnitt verkleinert ist, wird die Flußgeschwindigkeit vergrößert, so daß ein kontinuierlicher Fluß durch die ganze Bläschenerzeugungseinheit gewährleistet ist und somit Stau bzw. Stagnation reduziert werden. Die Änderungen des Durchflußquerschnittes des Durchlasses 2Q steuern ferner die Größe der Blutbläschen, während diese durch die Bläschenerzeugungseinheit laufen. So sind die Blutbläschen am kleinsten, wenn sie im Bläschenerzeugungsabschnitt zuerst gebildet werden, wo der auf die Blutbläschen einwirkende Druck als Ergebnis der oben erwähnten flußabwärts gelegenen Bläschen am größten ist. Während die Blutbläschen nach oben in das Durchlaßsegment 30 weitergelangen, nimmt der Druck ab, und die Größe der Bläschen nimmt zu. Da jedoch der Durchflußquerschnitt des Durchlasses 20 verkleinert wird, wird der hindurchlaufende Fluß eingeengt, und die Bläschen-

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größe wird erneut verkleinert. Während des Durchlaufens der Bläschen durch die Bläschenerzeugungseinheit sieht also das Muster der Bläschengröße folgendermaßen aus:

Die Bläschengröße ist am kleinsten, wenn die Bläschen zuerst in dem Bläschenerzeugungsabschnitt 33 erzeugt werden; die Bläschengröße nimmt zu, während die Blutbläschan anfangen, in dem Segment 30 nach oben weiterzulaufen; die Bläschengröße nimmt ab, während die Blutbläschen sich zum Auslaß 36 und zum Verbindungsteil 37 hin und durch diese hindurch bewegen; die Bläschengröße nimmt zu, während die Blutbläschen durch das Segment 38 aus dem Verbindungsteil 37 hindurch und zu dem Mittelabschnitt 41a des Segmentes 38 gelangen, und nimmt dann ab, während die Blutbläschen zum Auslaßende 40 und zum Verbindungsteil 44 und durch diese hindurch gelangen; und schließlich nimmtdie Bläschengröße zu, während die Blutbläschen vom Verbindungsteil 44 durch das Segment zur Auslaßeinrichtung 27 gelangen.

Es wird angenommen, daß aufgrund der Tatsache, daß die Atmosphäre innerhalb der Vorrichtung mehr Sauerstoff als Kohlendioxyd aufweist, Blutbläschen leichter Sauerstoff auf der Oberfläche der Bläschen annehmen und leichter Kohlendioxyd in das Innere der Bläschen freisetzen. Es wird somit angenommen, daß die größeren Bläschen Kohlendioxyd leichter freisetzen und daß die kleineren Bläschen wirkungsvoller oxygeniert werden. Daher wird diese Steuerung der Bläschengröße, und insbesondere die Änderungen der Bläschengröße, während diese durch den Durchlaß 20 hindurchlaufen, als sehr wesentlich bei der Durchführung der beabsichtigten Gas-Blut-Übertragung angesehen.

Am Einlaßabschnitt 3 3 befindet sich die Bläschenerzeugungskammer 53, die ein kegelförmiges Wandelement 50 aufweist, das einen allgemein eiförmigen Verteilungskegel 51 an drei Füßen 51a trägt.

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Diese Füße 51a sind hohl und bilden einen Durchlaß von der Außenseite des kegelförmigen Wandelements 50 zur Innenseite des Verteilungskegels 51 für Sauerstoff, welcher in den Bereich zwischen das kegelförmige Wandelement 50 und die Verschlußplatte 21 über die Sauerstoff-Einlaßeinrichtung 23 eingeleitet wird. Die Füße 51a sind als Teil des oberen Teiles 51b des Verteilungskegels 51 ausgebildet, wobei dieser obere Teil aus Polykarbonat-Plastikrcaterial aufgebaut ist. Mit dem oberen Teil 51b ist ein unterer Teil 51c des Verteilungskegels verbunden, welcher aus porösem Polyäthylenmaterial gebildet ist,welches unter der Bezeichnung "Porex" als Polyäthylen mit hoher Dichte im Handel bei der Porex Division of Glasrock Products, Inc. erhältlich ist, mit einer Mehrzahl von kleinen Öffnungen 51d, durch die Sauerstoff in das Gehäuse 19 eingelassen wird. Dieses Material wird durch Sintern von Teilchen aus Polyäthylen zur Erzeugung einer porösen Struktur mit relativ gleichförmiger Porengröße hergestellt. Andere Plastikmaterialien wie Polypropylen und Polyvinylidenfluorid können in derselben Weise verarbeitet werden, wie in der Broschüre "Porex Poröse Plastikmaterialien für die Industrie, Wissenschaft und Medizin" beschrieben ist, welche unter Bezugnahme darauf in die vorliegende Offenbarung einbezogen wird. Die Porengröße kann sich ändern, wobei 10 bis 30 Mikron geeignet sind und 20 Mikron vorgezogen werden. Stattdessen können perforierte Elemente verwendet werden, beispielsweise wie sie in den US-Patentschriften 3,488,158 und 3,578,411 beschrieben sind.

Wie aus Figur 6 ersichtlich ist, ist der innere Verteilungskegel zentral innerhalb der Kammer 53 angeordnet, und die innere Oberfläche des kegelförmigen Wandelements 50 bildet eine sich erweiternde Mündung für die Einlaßöffnung 52 der Bluteinlaßeinrichtung 22, und der Bodentei]/51c liegt direkt gegenüber der Einlaßöffnung 52. Während Venenblut aus der Einlaßöffnung 52 herausfließt, wird dessen laminare Strömung gestört, und es wird ein Sekundärfluß bzw. eine Turbulenz aufgeprägt. Das Blut ist gleichförmig um den Verteilungskegel 51 herum angeordnet und wird durch die Mehrzahl von kleinen, strahlförmigen Strömungen des Sauerstoffes, die direkt

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in den Blutfluß gerichtet sind, sofort einer Bläschenbildung unterzogen. Durch Ausbildung des Bodenteils des Verteilungskegels aus porösem Porex-Polyäthylen können Bläschen mit kleinem Durchmesser und relativ gleichförmige Bläschen gebildet werden. Die Stellung und die Strukturanordnung des Verteilungskegels bewirken nicht nur eine gleichförmige Verteilung des ankommenden Venenblutes, so daß praktisch das gesamte ankommende Blut schnell zu Blaschenfilmen ausgebildet wird mit wirkungsvoller und schneller Freisetzung des Blutes in Form eines Filmes gegenüber einer Sauerstoffatmosphäre, sondern gewährleistet auch eine gleichförmige Verteilung des bläschenförmigen Blutes, das in den kontinuierlichen geschlossenen Mischdurchlaß 20 hineinfließt. Die Anzahl der gebildeten Bläschen, die Gleichförmigkeit der Bläschen und die Strömungsverteilung in dem ankommenden Venenblut sowie das bläschenförmige Blut, das in den geschlossenen Durchlaß hineingelangt, tragen alle, und zwar einzeln und in Kombination, beträchtlich zu dem wirksameren Oxygenierungsvorgang bei.

Zwar wird die oben beschriebene Struktur zur Kombinierung des ankommenden Blutes mit Sauerstoff vorgezogenffkann jedoch auch eine poröse oder durchlässige Membran verwendet werden, oder das poröse Plastikmaterial kann mit einer solchen Membran auf seiner äußeren Oberfläche versehen sein, um eine größere Gleichförmigkeit der Bläschengröße zu erzielen.

Ferner kann die Verteilungseinrichtung praktisch jegliche Gestalt annehmen, beispielsweise konisch, rohrförmig usw., es wird jedoch angenommen, daß die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform einen hohen Wirkungsgrad bei minimalem Risiko der Blutschädigung ergibt.

Bei den gezeigten Ausführungsformen wird ein Venturieffekt erzeugt, während das ankommende Blut um den Verteilungskegel herumläuft.

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Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, ist das Gehäuse 19, wenn es in Arbeitsstellung ist, nach oben geneigt. Die anfänglich in der Bläschenerzeugungskammer 53 gebildeten Blutbläschen werden durch die geneigte Oberfläche 54 nach oben in das obere Durchlaßsegment 30 geführt. Innerhalb des Segmentes 30 können einige Bläschen zerplatzen und neue Bluttröpfchen bilden, während weitere andere kleine Mengen bzw. Tröpfchen aus Blut bei der Aufwärtsbewegung des bläschenförmigen Blutes im Segment 30 mitgetragen werden können. Während die Bluttröpfchen gebildet werden, lagern sie sich jedoch aneinander an und fließen zurück nach unten aufgrund der Schwerkraft in die Bläschenerzeugungskammer 53, wo das Blut erneut zu Bläschen umgeformt wird und sich erneut nach oben durch das Durchlaßsegment 30 hindurch bewegt.

Während die Blutbläschen durch die Auslaßeinrichtung 27 der Bläschenerzeugungseinheit 18 gelangen, fließen die Bläschen an der Außenseite des Gehäuses 19 nach unten zu flüssigem Blut, das in der Oxygenierkammer 10 gestaut oder angesammelt ist. Das Niveau dieses angesammelten Blutes ist gleich demjenigen im Blutbehälter 60 der zentralen Kammer 11 und ist ungefähr durch die in Figur 1 gezeigte strichpunktierte Linie 60a angedeutet. Einige Bläschen können sich auflösen und Bluttröpfchen bilden, während sie an der Außenseite des Gehäuses 19 nach unten fließen, während andere Bläschen sich auflösen können, während sie in Berührung mit der von Bläschen befreiten Blutflüssigkeit gelangen, die um die Außenseite des unteren Endes der Oxygenierkammer herum angesammelt ist.

Es wird nun auf die Figuren 1 und 5 Bezug genommen. Auf äse Außenseite der Bläschenerzeugingseinheit 18 ist eine Entschäumungseinrichtung-Trägereinrichtung 61 angeordnet, die den Abstand zwischen der Bläschenerzeugungseinheit 18 und einer Entschaumungseinrichtung 62 bildet, damit die Blutbläschen frei von der Auslaßeinrichtung 27 zu dem angesammelten Blut gelangen können. Diese Entschäumungseinrichtung-Trägereinrichtung 61 ist vorzugsweise aus Polypropylen gitterwerkartig aufgebaut und besitzt eine Mehr-

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zahl von Abstandselementen 63, die parallel zueinander sind, und eine Mehrzahl von Haltebändern 64, die parallel zueinander sind, jedoch senkrecht zu den Äbstandssegmenten 63 mit diesen befestigt sind, wobei diese Haltebänder 64 an jedem Ende der Abstandssegmente 63 fest angeordnet sind. Bestimmte von den Haltebändern 64 sind langer als andere und weisen Stifte 64a auf, die an ihren Enden befestigt sind, welche sich radial von der Längsachse der Kammer 10 aus erstrecken, sowie Löcher 64b in den anderen Enden zur Aufnahme der Stifte 64a. Diese Anordnung ermöglicht es, daß die Entschäumungseinrichtung-Trägereinrichtung an ihrer Stelle befestigt v/erden kann, während sie um die Außenseite der Bläschenerzeugungseinheit 18 herumgewickelt ist, durch Einschnappen der Stifte 64a in den Löchern 64b.

Wie in Figur 4 gezeigt ist, sind die Abstandssegmente 63 vorzugsweise so aufgebaut, daß sie eine Seite aufweisen, die eine Aufsetzverlängerung 65 an einem Ende und eine Kappenausnehmung 66 am anderen Ende aufweisen. Die anderen drei Seiten der Abstandssegmente 63 sind flach, und die Haltebänder 64 sind über die flache Seite jedes AbstandsSegmentes 63 gegenüber den Aufsetzverlängerungen 65 und den Kappenausnehmungen 66 gelegt.

Wie in Figur 5 gezeigt ist, ist die Entschäumungseinrichtung 61 um die Bläschenerzeugungseinheit 18 herumgewunden, wobei die Abstandssegmente 63 parallel zu ihrer Längsachse verlaufen und die Haltebänder 64 die Bläschenerzeugungseinheit 18 rechtwinklig zu ihrer Längsachse umschreiben. Die einzigen Teile der Entschäumungs· einrichtung-Trägereinrichtung 61, die mit dem Gehäuse 19 der Bläschenerzeugungseinheit in Berührung sind, sind die AufsetζVerlängerungen 65, die diese Berührung am unteren Ende des Gehäuses 19 der Bläschenerzeugungseinheit und an einem sich ausweitenden Teil 6 7 desselben vornehmen, welcher eine Einengungsoberfläche bildet, auf der die AufsetζVerlängerungen 65 ruhen und die Entschäumungseinrichtung-Trägereinrichtung 61 an ihrer gewünschten Stelle bezüglich der Blasenerzeugungseinheit 18 halten. Die Kappenausnehmungen 66 am oberen Ende der Entschäumungseinrichtung-Trägerein-

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richtung 61 bilden eine Öffnung, durch die die Kappe 25, welche den oberen Teil der Bläschenerzeugungseinheit 18 bedeckt, in ihrer Arbeitsstellung zwischen der Entschäumungseinrichtung-Trägereinrichtung 61 gebracht werden kann, welche sich bis ungefähr zur oberen Wandung 25b der Kappe 25 erstreckt, wenn die Oxygenierkammer 10 in ihrem voll zusammengesetzten Zustand ist.

Die Trägereinrichtung 61 der Entschäuraungseinrichtung wird an ihrer Stelle um die Bläschenerzeugungseinheit 18 herum durch die Entschäumungseinrichtung 62 gehalten, die sie von dem Gehäuse 19 der Bläschenerzeugungseinheit um etwa 1,25 cm (0,5 Zoll) entfernt hält. Die Entschäumungseinrichtung 62 ist vorzugsweise in Form einer Manschette ausgebildet, die an beiden Enden offen ist, über die äußere seitliche Oberfläche der Trägereinrichtung 61 der Entschäumungseinrichtung paßt und ein Zugband an ihrem unteren offenen Ende aufweist, welches fest um die Bläschenerzeugungseinheit 18 herumgezogen ist, so daß das gesamte aus dieser ausfließende Blut durch die Entschäumungseinrichtung 62 hindurch fließt. Der obere Teil des Beutels paßt, wenn er auf die Trägereinrichtung 61 der Entschäumungseinrichtung aufgesetzt ist, eng um ein zylindrisches Segment 26a der Kappe 25 herum, welches mit der oberen Wandung 2 5b der Kappe 25 verbunden ist und sich von dieser aus weg erstreckt. Diese Anordnung ermöglicht ein Fenster, so daß die Bedienungsperson der Oxygeniervorrichtung sehen kann, daß Blutbläschen richtig gebildet werden. Die Manschette ist aus einer Mehrzahl von ähnlich geformten Manschettenschichten 68 aus gestricktem Maschenmaterial aufgebaut, wobei die Schichten miteinander verschachtelt sind, um eine Mehrzahl von gewundenen Durchflußwegen zu bilden. Die gestrickten bzw. gewirkten Schichten 68 sind vorzugsweise aus Polypropylenfasern gebildet (Polyurethanschaum kann ebenfalls genommen werden), von denen jede allgemein glatt und rund ist und keine rauhen Oberflächen aufweist (die die roten Blutkörperchen beschädigen können) im Hinblick auf den dort hindurchfließenden Blutstrom. Die Polypropylenschichten 6 8 sind imprägniert oder überzogen mit einer nichtgiftigen Antischaumverbindung von der Art des in der Technik wohlbekannten medizinischen Antischaum-Silikons.

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Während sich Blutbläschen auf der Oberfläche des angesammelten Blutes sammeln und auf der Oberfläche nach außen wandern, gelangen sie also in Berührung mit den Entschäumungsschichten, die die Oberflächenspannung der Bläschen reduzieren, wodurch diese aufgelöst werden, und es werden Ströme oxygenierten Blutes gebildet, wobei überschüssiger Sauerstoff und Kohlendioxyd freigesetzt werden, die die Bläschenerzeugungseinheit über die Auslaßeinrichtung 27 verlassen, gelangen dann durch die Entschäumungseinrichtung 62 und einen porösen Beutel 70 hindurch, der die Entschäumungseinrichtung umgibt, und treten schließlich aus der Oxygenierkammer 10 durch öffnung 69 (in Figur 1 gezeigt) aus, die für diesen Zweck nahe an dem oberen Teil bzw. Deckel der Oxygenierkammer vorgesehen ist. Dasselbe gilt für jegliche Blutbläschen, die in Berührung mit der Entschäumungseinrichtung 62 gelangen können, bevor sie das Blut erreichen, das in der Oxygenierkammer innerhalb der Entschäumungseinrichtung angesammelt ist.

Wie in Figur 5 gezeigt ist, bedeckt ein poröser Beutel 70 die Entschäumungseinrichtung 62 in derselben Weise, wie die Entschäumungseinrichtung ihre Trägereinrichtung 61 bedeckt, weist jedoch Zugbänder an ihren beiden offenen Enden auf, die fest um die Bläschenerzeugungseinheit 18 und Kappe 25 herumgezogen sind, so daß das gesamte Blut und Gas, welche aus der Bläschenerzeugungseinheit 18 herausfließen, durch den Beutel 70 gelangen. Dieser Beutel 70 unterstützt die Halterung der Entschäumungseinrichtung 62 in ihrer gezeigten Gestalt. Der Beutel 70, der vorzugsweise aus Nybnmaterial gebildet ist und eine Porengröße von etwa 150 Mikron aufweist, filtert ferner das Blut, während es aus der Bläschenerzeugungseinheit 18 austritt. Bei der Oxygeniervorrichtung in Erwachsenengröße besitzt der Beutel 70 vorzugsweise eine Oberfläche von etwa 9 30 cm (144 Ouadratzoll). Bei der Oxygeniervorrichtung in Erwachsenengröße wird es ferner vorgezogen, etwa 4 oder 5 Schichten 68 des Polypropylennetzes vorzusehen, während

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für Kindergröße die Anzahl der Schichten erniedrigt werden kann.

Zwischen der Entschaumungseinrichtung 62 und dem porösen Beutel 70 ist ein Polyäthylenblatt 71 so angeordnet, daß es sich lam den Boden der Bläschenerzeugungseinheit 18 über beinahe 120 erstreckt. Der bogenförmig angeordnete untere Hand des Polyäthylenblattes 71 ist normalerweise etwa 1O cm (4 Zoll) oberhalb des unteren Endes der Oxygenierkammer 1O angeordnet, und der obere bogenförmige Rand des Blattes 71 erstreckt sich unter die obere Wandung 25b der Kappe. Dieses Blatt 71 ist mit der Entschaumungseinrichtung 62 durch stiftähnliche linopfelemente 71a verbunden, die widerhakenförmige Enden aufweisen, -welche durch das Blatt 71 hindurchgreifen und sich in die Entschaumungseinrichtung 62 hinein erstrecken. Das Polyäthylenblatt 71 bildet eine durchlaßähnliche Gestalt zum Ausrichten bzw. Lenken des Stromes "von irgendwelchem von Bläschen befreiten Blut, das durch die Entschaumungseinrichtung 62 hindurchläuft, bevor es das angesammelte Blut in der Oxygenierkammer TO erreicht. Dieses Blatt 71 bewirkt, daß derartiges von Bläschen befreites Blut unter einem Winkel nach unten durch die Entschaumungseinrichtung 62 innerhalb des Blattes 71 hindurchfließt, wodurch ein maximal wirksamer Vorgang der Befreiung von Bläschen unterstützt wird, und bewirkt, daß das Blut nach und nach zum unteren Ende der Oxygenierkammer 1O fließt, damit ein weicherer Austritt daraus durch die Austrittsöffnung 72 (am besten in Figur 1 gezeigt) erfolgt. Bormalerweise wird von Bläschen befreites Blut direkt hinter Öffnung 72 gesammelt, und wenn das Blatt 71 nicht vorhanden wäre, so könnte etwas von dem von Bläschen befreiten Blut aus der Oxyge— nierkammer 1O nach unten tropfen und auf das derart angesammelte Blut spritzen, wodurch unerwünschte Bläschenbildung verursacht wird.

Wie am besten aus Figur 1 zu ersehen ist, ist die Bläschenerzeugungseinheit zentriert bezüglich der Oxygenierkammer und von de-

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ren inneren Oberflächen weggehalten durch das zylindrische Segment 26a der Kappe 25, welches in eine zylindrische Ausnehmung 2 6b der oberen Wandung der Oxygenierkammer 10 paßt. Diese Gestalt vergrößert die Stabilität der Bläschenerzeugungseinheit im Vergleich zu den vorherigen Anordnungen, bei denen die Bläschenerzeugungseinheit an ihrem unteren Ende freitragend angeordnet ist, und reduziert beträchtlich die Gefahr, daß die Bläschenerzeugungseinheit aufgrund von Erschütterungen bei äac Handhabung oder Schwimmen während des Betriebs leck wird.

Die schmale mittlere bzw. Zwischenkammer 11 bildet den Behälter 60 für das oxygenierte Blut. Diese zentrale Kammer besitzt Seitenwandteile 87 (von denen nur eine gezeigt ist), die allgemein in recht kleinem Abstand voneinander liegen und aufeinanderzu verjüngt sind, während sie sich beide von der Oxygenierkammer 10 aus zu der Wärmeaustauschkammer 12 hin erstrecken und vom oberen Ende der Oxygenierkammer zu deren Bodenende. Die Seitenwandteile 87 sind zusammen vom unteren Ende der Oxygenierkammer 10 aus zur Wärmeaustauschkammer 12 gerundet und ebenso vom oberen Ende der Oxygenierkammer aus zu dem Wärmeaustauscher. Aufgrund des größeren Abstandes zwischen den Seitenwandteilen 87 im wesentlichen über den gesamten Weg vom oberen Ende der Oxygenierkammer zu dem Wärmeaustauscher bildet jedoch deren Rundung zusammen eine "V-förmige Rückwand 88 für die mittlere Kammer 11, wobei der Flansch 17 an deren Mitte nach unten läuft.

Im Gebrauch nimmt das untere Ende der zentralen Kammer bzw. des Behälters 11 ein geringes Volumen von oxygeniertem Blut in Bezug auf das obere Ende auf und füllt sich recht schnell, so daß das Niveau des Blutes sich bevorzugt in das untere Ende der oberen Oxygenierkammer 10 erstreckt. Diese doppelt verjüngte Gestalt ermöglicht es, daß weniger Anfangsflüssigkeit bei der Inbetriebnahme der Oxygeniervorrichtung benötigt wird, als in den Einheiten, die in den vorstehend aufgeführten Patenten bzw. anhängigen Anmeldungen beschrieben sind. Diese Reduzierung des benötigten Anfangsflüssigkeitsvolumens macht den Oxygeniervorgang für den Patienten physisch besser verträglich, wenn andere Flüssigkeiten

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als sein eigenes Blut für die Anfangsfüllung verwendet werden, denn je weniger Flüssigkeit (die nicht das Blut des Patienten ist) verwendet wird, desto besser wird der Vorgang für den Patienten verträglich, und unterstützt eine bessere Oxygenierung, wenn Gemische aus deiti Blut und Blutverdünnungs lösungen verwendet werden, weil Blut alleine leichter oxygeniert wird als Blutgemische und je kleiner das Volumen von solchen Gemischen ist, die Oxygenierung umso besser ist.

Diese doppelt verjüngte Gestalt ermöglicht ferner einen gleichförmigen Blutstrom durch die zentrale Kammer 11, was beträchtlich die Möglichkeit verringert, daß Plättchen sich an den Seitenwandteilen 87 ansammeln. Der Grund dafür, daß dieses Gebilde eine gleichförmige Strömung ermöglicht, liegt darin, daß die Oxygeniervorrichtung in ihrer Arbeitsstellung in einer geneigten Stellung ist, wie vorstehend erwähnt wurde, und aufgrund dieser Neigung das Blut dazu neigt, durch die zentrale Kammer 11 schneller im vorderen Teil zu fließen, d.h. in dem Teil, der am nächsten an der Einlaßeinrichtung 22 liegt, wenn der Durchflußquerschnitt über eine horizontale Ebene der zentralen Kammer gleichförmig von vorne nach hinten ist. Durch Einbau des vorstehend beschriebenen Gebildes nimmt der Durchflußquerschnitt über eine horizontale Ebene in der zentralen Kammer ab, und zwar während des Fortschreitens von vorne nach hinten, wodurch die Tendenz neutralisiert wird, daß größere Durchflußleistungen näher am Vorderteil der Kammer vorliegen und die gleichmäßige Strömung ermöglicht wird, die vorteilhaft ist in Bezug auf eine Verminderung der Ansammlung von Plättchen auf den Seitenwandteilen 87 der zentralen Kammer 11.

Im Betrieb tritt Blut in die Oxygenierkammer 10 durch die Bluteinlässe 22 ein, und Sauerstoff wird durch den Einlaß 23 in die Oxygenierkammer eingeführt. Das Blut und der Sauerstoff werden miteinander vermischt und wandern durch den Durchlaß im Inneren der Bläschenerzeugungseinheit 18, und werden insbesondere ver-

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mischt durch das obere Segment 38 und gelangen schließlich durch die Auslaßeinrichtung 27, die von der Kappe 25 begrenzt ist. Nach dem Durchlauf durch diesen Auslaß gelangt das Blut nach außen und außen an dem Gehäuse 19 der Bläschenerzeugungseinheit nach unten zu dem gespeicherten Blut und durch die Entschäumungseinrichtung 62 hindurch in die zentrale Kammer 11.

In der zentralen Kammer 11 wird das Blut in einer senkrechten, allgemein blattähnlichen Säule gehalten und fließt daraus durch die Öffnung 91 in die Wärmeaustauschkammer 12, so daß seine Temperatur vor der Rückkehr zum Patienten erhöht werden kann. Aus der Wärmeaustauschkammer wandert das Blut zu der Sammelkammer 13 für das Blut, aus der es durch die Auslaßöffnungen zum Patienten zurückgeführt v/erden kann.

Es wird nun auf die Figuren 7 und 8 Bezug genommen. Dort sind andere bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Blutoxygeniervorrichtung gezeigt. Die Oxygeniervorrichtung besteht allgemein aus einem äußeren Gehäuse 110, in dem eine Oxygenierkammer 112 und eine Wärmeaustauschkammer 114 angeordnet sind. Die verschiedenen Teile der Oxygeniervorrichtung bestehen vorzugsweise aus Polykarbonatmaterial. Die Oxygenierkammer umfaßt allgemein eine Bläschenerzeugungskammer 116 und einen Mischkanal 118. Die Bläschenerzeugungskammer ist mit einem ähnlich ausgebildeten Verteilungs- bzw. Diffusionskegel 120 versehen, der vom Sauerstoffeinlaß 122 gehalten wird. Der Bodenteil· 121 des Verteilungskegels ist vorzugsweise in ähnlicher Weise aus einem porösen Polyäthylen mit Porengrößen von etwa 10 bis 30 Mikron. Die Bläschenerzeugungskammer ist zusätzlich mit Einlassen 124 für Venenblut versehen, die sich in die Bläschenerzeugungskammer 116 hinein öffnen. Der Verteilungskegel ist vorzugsweise in ähnlicher Weise zentral innerhalb der Kammer 116 angeordnet, um die laminare Strömung des eintretenden Blutes zu stören. Der so angeordnete Verteilungskegel ermöglicht in ähnlicher Weise die Einführung eines beträchtlichen Teils Sauerstoff in die Bläschenerzeugungskam-

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mer in Richtung direkt entgegengesetzt dem anströmenden Blut.

Der Mischdurchlaß 114 ist in ähnlicher Weise mit oberen und unteren gewellten Wandungen 125 bzw. 126 versehen, die sich vorzugsweise über die gesamte Länge der Mischkammer 114 erstrecken. Die gewellten Wandungen 123 und 126 umfassen in ähnlicher Weise eine Reihe von bogenförmigen Umlenkabschnitten zur Erzeugung eines Sekundärflusses bzw. Vorsprünge 128, die so angeordnet sind, daß sie einen serpentinenförmigen Durchlaß bilden. Der serpentinenförmige Durchlaß funktioniert in ähnlicher Weise so, daß ein Sekundärfluß von Blutbläschen erzeugt wird, während diese durchlaufen. Der Durchflußquerschnitt des Mischdurchlasses ändert sich in ähnlicherweise über seine Länge zur Steuerung der Größe der Blutbläschen. Die bogenförmigen Vorsprünge 128 sind so versetzt, daß der Abstand 129 - zwischen gegenüberliegenden bogenförmigen Vorsprüngen weniger beträgt als der Abstand 131 zwischen aufeinanderfolgenden gegenüberliegenden bogenförmigen Vorsprüngen. Der Durchflußquerschnitt nimmt daher nach und nach zu bzw. ab über die gesamte Länge des Durchlasses 114. Diese Änderung des Durchflußquerschnitts verbessert das Oxygeniervermögen der Oxygeniervorrichtung.

Die Wärmeaustauschkammer 114 ist innerhalb eines Innengehäuses 130 angeordnet und umfaßt eine allgemein stumpf- bzw. kegelstumpf förmige Umhüllung 132 mit einer Heizungsleitung 134, die schraubenförmig um die Umhüllung herumgewunden ist. Die Heizungsleitung ist vorzugsweise aus einem thermisch leitfähigen Metall mit einem biokompatiblen Überzug gebildet. Die Heizungsleitung ist mit Einlaßleitungen 136 und Auslaßeinrichtungen 138 versehen. Die Wandung des Innengehäuses 130 und die Wandung der Umhüllung 132 begrenzen einen schmalen Durchlaß 140, der die Heizungsleitung enthält und ermöglicht, daß das Blut aus der Mischkammer austritt, um durch das Innengehäuse nach oben in enge Berührung mit der Heizungsleitung zu fließen. Der dünne Film der Blutbläschen ermöglicht eine wirksamere Wärmeübertragung aus den Heizungs-

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leitungen zum Blut, wodurch eine wirksamere Regulierung der Bluttemperatur erreicht wird. Der obere Teil des Innengehäuses 130 ist mit einem Längsschlitz 142 versehen, damit die Blutbläschen aus dem Innengehäuse austreten können.

Die Entschäumungseinrichtung 144 ist um die Außenseite des Innengehäuses 130 herum angeordnet. Die Entschäumungseinrichtung umfaßt vorzugsweise in ähnlicher Weise gestricktes bzw. gewirktes Polypropylen oder stattdessen Polyurethanschaum bzw. Kombinationen aus Schäumen, und die Entschäumungseinrichtung ist vorzugsweise imprägniert init einer Silikon-Antischaumverbindung. Die Entschäumungseinrichtung 144 ist ferner mit einem ähnlichen porösen Beutel 146 versehen, der um die Außenseite der Entschäumungseinrichtung herum angeordnet ist und so wirkt, daß er die Entschäumungseinrichtung gegen das Innengehäuse 130 hält. Der Beutel 146 ist mit einem Zugband versehen, das an der Außenseite der Oxygenierkammer 112 und an dem nach unten stehenden Flansch 148 befestigt ist, welcher an dem Außengehäuse 110 befestigt ist. Die Entschäumungseinrichtung 144 ist um die Außenseite des Innengehäuses 130 herum so angeordnet, daß die aus dem Schlitz 142 heraustretenden Blutbläschen durch die Entschäumungseinrichtung laufen müssen, bevor sie aus dem Gehäuse 110 austreten, das flüssige Blut jedoch einfach an der äußeren Oberfläche des Gehäuses 130 nach unten fließt. Die Wandung des Innengehäuses 130 ist vorzugsweise mit einer Mehrzahl von Trägerrippen 150 für die Entschäumungseinrichtung versehen, die so wirken, daß die Entschäumungseinrichtung 144 im Abstand von der Wandung des Innengehäuses gehalten wird, wodurch in ähnlicher Weise ein offener Raum 152 für den Durchlaß vonaus dem Schlitz 142 austretenden Blutbläschen gebildet wird. Die Entschäumungseinrichtung ist ferner in ähnlicher Weise mit einem Polyäthylenblatt versehen, das zwischen der Entschäumungseinrichtung und dem porösen Beutel angeordnet ist. Das Blatt wirkt als Durchlaß zur Ausrichtung des Stromes des von Bläschen befreiten Blutes innerhalb der Entschäumungseinrichtung.

Im Betrieb tritt das Venenblut durch den Einlaß 124 in das Gehäuse ein, und Sauerstoff gelangt in das Gehäuse durch den Sauerstoff-

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einlaß 122. Das Blut fließt in die Blutbläschenerzeugungskaminer 116 und wird sofort in Blutbläschen verwandelt, während es am Verteilungskegel 120 vorbeigelangt. Die Blutbläschen fließen aus der Bläschenerzeugungskammer heraus und nach oben in den Mischdurchlaß 118. Beim Austritt aus dem Mischdurchlaß 118 fließen die Blutbläschen nach oben in die von dem Innengehäuse 130 gebildete Kammer durch den Durchlaß 140 um die Heizungsleitung herum. Die Blutbläschen treten aus dem Durchlaß 140 durch den Schlitz 142 hindurch aus, der im Innengehäuse 130 gebildet ist, und fließen in den offenen Raum 152, der zwischen dem Innengehäuse und der Entschäumungseinrichtung gebildet ist. Die Bläschen werden durch die Berührung mit dem angesammelten Blut im Raum 152 aufgelöst oder werden in Berührung mit der Entschäumungseinrichtung gedrängt, wodurch die Bläschen in flüssiges Blut und freies Sauerstoff- und Kohlendioxydgas verwandelt werden. Die freien Gase verlassen das Gehäuse durch Öffnung 151, die im oberen Teil des Außengehäuses 110 gebildet ist. Das von Bläschen befreite Blut fließt an der unteren Wandung 153 des Außengehäuses nach unten und tritt aus dem Gehäuse durch die Öffnung hindurch aus.

Durch die Erfindung können Blutoxygeniervorrichtungen wirksam und mit hohem Wirkungsgrad Sauerstoff in Blut übertragen, bei einem verbesserten Gas-Blut-Verhältnis, während ein angestrebtes physiologisches Sauerstoff-Kohlendioxyd-Verhältnis aufrechterhalten wird. Zusätzlich ermöglicht die Erfindung verbesserte Bläschenbildungs- und Strömungseigenschaften, die eine wirksamere Sauerstoff-Kohlendioxydübertragung und einen insgesamt wirksameren Oxygeniervorgang ermöglichen, wodurch ein niedrigeres Gas-Blutdurchflußleistungsverhältnis ermöglicht wird, das niedrigere Hemolysewerte ergibt. Ferner schafft die Erfindung eine Oxygeniervorrichtung, die eine Reduzierung des Anfangsvolumens ermöglicht, das zur Inbetriebnahme und für den Betrieb der Einheit erforderlich ist.

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Es wurden zwar vorstehend verschiedene Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung beschrieben, es soll jedoch betont werden, daß für den Fachmann weitere Abwandlungen möglich sind, die sich vom Erfindungsgedanken nicht entfernen.

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Claims

Patentansprüche

Blasen-Blutoxygeniervorrichtung, gekennzeichnet durch eine Oxygenierkainmer (10) mit einer Mehrzahl von darin gebildeten, Sekundärströmung erzeugenden Umlenkeinrichtungen (38a) und einem Durchlaß, der so wirkt, daß er die Sekundärströmung von durch ihn hindurchlaufenden Blutbläschen fördert.
2. Oxygeniervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkeinrichtungen (38a) eine Mehrzahl von Vorsprüngen innerhalb des Durchlasses sind.
3. Oxygeniervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxygenierkammer (10) ferner mit einer porösen Verteilungseinrichtung (51) versehen ist, die in der Lage ist, Sauerstoff in die Oxygenierkammer (10) in einer Richtung entgegengesetzt zur Strömung des Blutes zur Bildung von Blutbläschen einzuführen.
4. Oxygeniervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Verteilungseinrichtung (51) Porengrößen von etwa 10 bis etwa 30 Mikron aufweist.
5. Oxygeniervorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilungseinrichtung (51) innerhalb der Oxygeniervorrichtung angeordnet ist, so daß Blutbläschen auf einem auseinanderstrebenden Weg um die Verteilungseinrichtung (51) herum fließen, so daß Sekundärströmung der dort herumfließenden Blutbläschen gefördert wird.
6. Oxygeniervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wärmeaustauschkammer (12) vagesehen ist, die sich in die Oxygenierkainmer (10) hinein öffnet, so daß der

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Durchgang von Blutbläschen aus der Oxygenierkammer (10) in die Wärmeaustauschkammer (12) ermöglicht wird.
7. Oxygeniervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschkammer (12) eine Heizungsleitung aufweist, die darin schraubenförmig angeordnet ist.
8. Oxygeniervorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entschäumungseinrichtung (62) vorgesehen ist, die um die Wärmeaustauschkammer (12) herum angeordnet ist, und daß die Wärmeaustauschkammer mit einer Entschäumungseinrichtung-Trägereinrichtung (61) zum Halten der Entschäumungseinrichtung (62) im Abstand von der Wärmeaustauschkammer (12) versehen ist.
9. Oxygeniervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägereinrichtung (61) eine Mehrzahl von Rippen umfaßt.
10. Oxygeniervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entschäumungseinrichtung (62) vorgesehen ist, die um die Oxygenierkammer (10) herum angeordnet ist, und daß die Oxygenierkammer (10) mit einer Entschaumungs-Trägereinrichtung (61) zum Halten der Entschäumungseinrichtung (62) im Abstand von der Oxygenierkammer (10) versehen ist.
11. Blasen-Oxygeniervorrichtung, gekennzeichnet durch eine Oxygenierkammer mit einer darin angeordneten Verteilungseinrichtung, die in der Lage ist, Sauerstoff in die Kammer in Richtung entgegengesetzt zur Strömung des Blutes zur Bildung von Blutbläschen einzuführen.
12. Oxygeniervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Verteilungseinrichtung Porengrößen von etwa 10 bis etwa 30 Mikron aufweist.

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13. Oxygeniervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilungseinrichtung innerhalb der Oxygeniervorrichtung so angeordnet ist, daß eine Blutströmung auf einem auseinanderstrebenden Weg um die Verteilungseinrichtung herum bewirkt wird, so daß eine Sekundärströmung von dort herum gelangenden Blutbläschen gefördert wird.
14. Verfahren zur Oxygenierung von Blut, gekennzeichnet durch
Bildung von Blutbläschen mit einem sauerstoffreichen Gas,
Ausübung von Kräften auf die Blutbläschen, die bewirken, daß
die Bläschen eine Sekundärströmung ausführen, wodurch den Bläschen allgemein eine Drehbewegung aufgeprägt wird, die es ermöglicht, daß eine Gasübertragung so erfolgt, daß ein wesentlicher Betrag des im Blut ursprünglich vorhandenen Kohlendioxyds durch Sauerstoff ausgetauscht wird, und

Umwandlung der oxygenierten Blutbläschen in flüssiges Blut.

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