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JPS5829463A - Method and apparatus for adding oxygen to blood by using air permeable diaphragm - Google Patents

Method and apparatus for adding oxygen to blood by using air permeable diaphragm

Info

Publication number
JPS5829463A
JPS5829463A JP57125949A JP12594982A JPS5829463A JP S5829463 A JPS5829463 A JP S5829463A JP 57125949 A JP57125949 A JP 57125949A JP 12594982 A JP12594982 A JP 12594982A JP S5829463 A JPS5829463 A JP S5829463A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
blood
diaphragm
oxygen
carbon dioxide
hollow fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP57125949A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
カ−ル・オステルタ−ク
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Akzo NV
Original Assignee
Akzo NV
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 Akzo NV filed Critical Akzo NV
Publication of JPS5829463A publication Critical patent/JPS5829463A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • A61M2205/3606General characteristics of the apparatus related to heating or cooling cooled
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、通気性ダイヤフラム全通して拡散的に血液酸
素添加する方法及び装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method and apparatus for diffusively oxygenating blood across a ventilated diaphragm.

拡散的血液酸素添加の場合には、酸素は気泡を形成する
ことなく血液中に達する。
In the case of diffusive blood oxygenation, oxygen reaches the blood without forming bubbles.

例えば心臓手術の場合には、患者への必要な酸素供給は
血液への酸素の直接的供給いわゆる血液酸素添加によっ
て維持される。この場合、同時に血液からの過剰の二酸
化炭素の排出が行なわれる。この血液酸素添加は患者の
体外でいわゆる酸素添加によって行なわれる。血液酸素
添加方法及び装置は自体公知である。更に、前記の手術
の際には同時に患者の体温はその血液を所望のレベルに
体外温度調整によって維持される。この場合、一般には
1ず開始時、即ち本手術の前に患者の体温全急激に低下
させ、引続に手術際中に上記の低い体温に維持しかつ手
術後に正常な体温に戻すのが通例である。血液の冷却は
、例えば患者の血液あるいは捷たその一部分のみ全氷水
中に入れた管を導ひくことによって行なわれる。低い体
温の維持及び手術後の患者の血液の再加温、更にまた上
記の手術前の冷却は、特にこれらのために開発された同
様に公知の熱交換器で実施することができる。
For example, in the case of cardiac surgery, the necessary oxygen supply to the patient is maintained by direct supply of oxygen to the blood, so-called blood oxygenation. In this case, at the same time excess carbon dioxide is expelled from the blood. This blood oxygenation takes place outside the patient's body by so-called oxygenation. Blood oxygenation methods and devices are known per se. Furthermore, during the aforementioned surgery, the patient's body temperature is simultaneously maintained at the desired level by extracorporeal thermoregulation of his blood. In this case, the patient's body temperature is generally first lowered rapidly at the beginning, that is, before the main surgery, and then the patient's body temperature is maintained at this low temperature during the surgery, and then returned to normal body temperature after the surgery. be. Cooling of the blood is carried out, for example, by introducing a tube into which only the patient's blood, or a portion thereof that has been lysed, is completely immersed in ice water. The maintenance of a low body temperature and the rewarming of the patient's blood after surgery, as well as the above-mentioned pre-operative cooling, can be carried out with likewise known heat exchangers developed specifically for these purposes.

同様に、中空繊維ないしは中空糸、チューブラフィルム
又はフラットフィルムもしくは薄膜から成る血液酸素添
加器及び熱交換器を製造することも公知でありかついわ
ゆるモジュールの形で製造する。ことが公知である、こ
の場合には血液への酸素供給及び血液からの二酸化炭素
除去は中空繊維、中空糸、チューブ又はフィルムとして
構成された酸素添加器のダイヤフラム全通して行なわれ
かつ患者の血液の冷却、温度調整及び加温は第2の装置
、即ち熱交換器で、例えば適当な温度を有する水で行な
われる。
It is likewise known to produce blood oxygenators and heat exchangers made of hollow fibers or hollow fibers, tubular films or flat films or thin films and in the form of so-called modules. It is known that the supply of oxygen to the blood and the removal of carbon dioxide from the blood take place throughout the diaphragm of an oxygenator constructed as a hollow fiber, hollow fiber, tube or film and that the blood of the patient is The cooling, temperature conditioning and warming of the mixture takes place in a second device, a heat exchanger, for example with water having a suitable temperature.

この場合には、血液は前記装置のダイヤプラムの一万側
をかつ酸素及び水は他方側全流動する。中空繊維ダイヤ
フラムの場合には、血液は一般に中空繊維の内部(空胴
ン全貫流する。
In this case, blood flows entirely on one side of the diaphragm of the device, and oxygen and water on the other side. In the case of hollow fiber diaphragms, blood generally flows through the interior of the hollow fibers.

この公知方法の欠点は、特に前記の2つの装置があるこ
とに起因して患者の体外で保持されるべき血液容量及び
血液と接触する異物接触面が比較的大きく、従って2つ
の装置を常時監視しなければならず、夫々のユニット自
体がトラブルを誘因することがありかつ使用後に酸素添
加器だけでなく、大抵の場合には熱交換器も排棄されね
ばならないことにある。
A disadvantage of this known method is that, in particular due to the presence of the two devices mentioned above, the blood volume to be maintained outside the patient's body and the foreign body contact surface that comes into contact with the blood are relatively large, and therefore the two devices are constantly monitored. The problem lies in the fact that the respective units themselves can cause trouble and that not only the oxygenator but also the heat exchanger in most cases must be disposed of after use.

従って、本発明の課題は、前記形式の使い捨てダイヤフ
ラム式酸累添加器及び使い捨てないしは再使用可能な熱
交換器を使用する際に生じる欠点全排除することであっ
た。
The object of the invention was therefore to eliminate all the disadvantages which arise when using disposable diaphragm acid accumulators and disposable or reusable heat exchangers of the type described above.

この課題全解決するために、血液への酸素供給及び血液
からの二酸化炭素除去をダイヤフラムを透過する上記両
ガスの拡散によって行ないかつ血液の冷却及び加温ヲ少
なくとも1つの熱交換器で行なう形式の、患者の血液の
体外酸素添加及び温度調節を行なう方法において、本発
明では、血液から流体又はその逆方向の熱伝達を間接的
熱担体としての循環路内を導びかれる酸素で行ないかつ
血液への酸素供給並びに血液からの二酸化炭素除去を熱
伝達と同時に行ないかつ血液への酸素供給、血液からの
二酸化炭素除去及び熱伝達を同一のダイヤフラムによっ
て行なうことを提案する。
In order to completely solve this problem, a type of heat exchanger is used, in which the supply of oxygen to the blood and the removal of carbon dioxide from the blood are carried out by the diffusion of the above-mentioned gases through a diaphragm, and the cooling and heating of the blood is carried out by at least one heat exchanger. , a method for extracorporeal oxygenation and temperature regulation of the blood of a patient, in which the heat transfer from the blood to the fluid or vice versa is carried out with oxygen conducted in the circuit as an indirect heat carrier and to the blood. It is proposed that the oxygen supply to the blood and the removal of carbon dioxide from the blood take place simultaneously with the heat transfer, and that the oxygen supply to the blood, the removal of carbon dioxide from the blood and the heat transfer take place by the same diaphragm.

従って、本発明方法は、ガス交換及び熱伝達を行なうこ
とができる唯一のダイヤフラムユニット(モジュールン
ヲ必要とするにすぎない。
Therefore, the method of the invention requires only one diaphragm unit (module) capable of performing gas exchange and heat transfer.

この場合、血液への酸素量f’8は適当な酸素圧を利用
することによって制御することができ、一方伝達すべき
熱量は適当な酸素温度及び/又は伝達ユニットヲ通過す
る適当な酸素量を調節することによって調節することが
できる。この目的のために、酸素循環路用として適当に
設計された循環装置並びに通常の温度、圧力及び調量装
置及び制御装置が設けられている。酸素の冷却、温度調
節及び加温(これらは例えば適当な温度を有する水で行
なうことができる)のために。
In this case, the amount of oxygen to the blood f'8 can be controlled by using an appropriate oxygen pressure, while the amount of heat to be transferred can be controlled by adjusting the appropriate oxygen temperature and/or the appropriate amount of oxygen passing through the transfer unit. It can be adjusted by For this purpose, a suitably designed circulation system for the oxygen circuit and the usual temperature, pressure and metering devices and control devices are provided. For cooling, temperature regulation and warming of oxygen (these can be carried out, for example, with water at a suitable temperature).

このために慣用の適当に設計された熱交換器を使用する
ことができる。この熱交換器の形態、構成及び設計は、
該熱交換器が公知方法におけるように不可避的に血液と
接触することがなく、従って使用後も捨てる必要がない
ことがら簡単化される。
Customary, suitably designed heat exchangers can be used for this purpose. The form, configuration and design of this heat exchanger are as follows:
This is simplified because the heat exchanger does not unavoidably come into contact with blood, as in known methods, and therefore does not have to be discarded after use.

従って5本発明方法を実施するためには、酸素循環路か
ら二酸化炭素全除去するための通常の装置、患者の血液
によって酸素循環路から受容された酸素を補充する装置
、患者の血液の循環ポンプ並びに前記の安全装置が必要
である。
Therefore, in order to carry out the method of the invention, conventional equipment is required for the total removal of carbon dioxide from the oxygen circuit, a device for replenishing the oxygen received from the oxygen circuit by the patient's blood, a pump for circulating the patient's blood. In addition, the above-mentioned safety devices are required.

本発明方法を実施するためには、十分な熱伝達を保証す
る限り、全ての拡散性の血液酸素添加のために適当なダ
イヤフラムを使用することができる。十分な熱伝達は所
望の形式でダイヤフラム厚を適当に規定することにより
達成することができる。通常のダイヤフラムにおいては
、酸素移行のために必要なダイヤフラム面積は一般に熱
伝達のために必要とされるよりも太きへ従ってこの理由
から組合せられた熱伝達のためには付加的なダイヤフラ
ム面は不必要である。
To carry out the method of the invention, any suitable diaphragm for diffusive blood oxygenation can be used, as long as sufficient heat transfer is ensured. Sufficient heat transfer can be achieved by suitably defining the diaphragm thickness in the desired manner. In conventional diaphragms, the diaphragm area required for oxygen transfer is generally thicker than that required for heat transfer, so for this reason additional diaphragm surface is required for combined heat transfer. It's unnecessary.

極めて良好な結果は、例えば厚さが3〜300μmの範
囲にある、ポリゾロピレン、ポリアミド又は西ドイツ国
特許出願公開第2737745号明細書記載の微孔状の
気泡状重合体構造を有するものから成るダイヤフラムで
達成される。この場合には、中空償維又は中空糸として
存在するダイヤフラム、特に西Fイッ国特許出願公開第
2833493号明細書に記載されているようなものが
有利である。ダイヤフラムの気孔の大きさは、細菌の侵
透を阻止するために帆2μm未満であるのが有利である
、それというのもこの種の耐細菌性ダイヤフラムを使用
すると酸素循環路の無菌保持を行なわなくてもよいから
である。疎水性ダイヤフラムを使用すれば、血液からの
水及び蛋白質の浸出が阻止される。従って、元来親水性
のダイヤフラムは予め自体公知の方法で疎水性化するの
が有利である。しかしながら、本発明方法は例示した前
記のダイヤフラム型及び材料に成縮されるものではない
Very good results have been obtained, for example, with diaphragms made of polyzolopyrene, polyamide or those having a microporous cellular polymer structure as described in DE-A-2737745, with a thickness in the range from 3 to 300 μm. achieved. In this case, diaphragms present as hollow fibers or hollow fibers are advantageous, in particular those described in EP-A-2833493. The pore size of the diaphragm is advantageously less than 2 μm in order to prevent the penetration of bacteria, since the use of this type of bacteria-resistant diaphragm ensures the sterility of the oxygen circuit. This is because it is not necessary. The use of a hydrophobic diaphragm prevents leaching of water and proteins from the blood. It is therefore advantageous to render the originally hydrophilic diaphragm hydrophobic in advance by methods known per se. However, the method of the present invention is not limited to the diaphragm type and material described above.

本発明方法を実施する装置は、前記の必要な自体公知の
装置、例えば患者の血液及び循環路を導ひかれる酸素の
ための循環装置、二酸化炭素吸収装置、血液全冷却又は
加熱するための熱交換器、血液の酸素富化及び血液から
の二酸化炭素除去のためのダイヤフラム並びに循環路内
を送られる血液及び循環路内を送られる酸素のための導
管を有している形式のものにおいて、本発明によれば熱
交換器は酸素循環内に配置されておす、シかも血液への
酸素供給、血液からの二酸化炭素除去及び血液の冷却な
いしは加熱全行なうダイヤフラムの熱伝達効率は熱交換
器のダイヤフラムと少なくとも正確に同じ犬−きさであ
る。ダイヤフラムの熱伝達効率は、血液通過量、酸素通
過量、ダイヤフラムの温度差、ダイヤフラムの厚さ並び
にダイヤフラムの伝熱比の影響を受ける。
The device for carrying out the method of the invention includes the necessary devices known per se, such as a circulation device for the patient's blood and the oxygen conducted through the circulation, a carbon dioxide absorption device, a heat source for total cooling or heating of the blood. of the type having an exchanger, a diaphragm for enriching the blood with oxygen and removing carbon dioxide from the blood, and conduits for the blood carried in the circulation and the oxygen carried in the circulation; According to the invention, the heat exchanger is arranged in the oxygen circulation, and the heat transfer efficiency of the diaphragm for supplying oxygen to the blood, removing carbon dioxide from the blood, and cooling or heating the blood is determined by the diaphragm of the heat exchanger. At least it's exactly the same dog size. The heat transfer efficiency of the diaphragm is influenced by the blood throughput, the oxygen throughput, the temperature difference across the diaphragm, the thickness of the diaphragm, and the heat transfer ratio of the diaphragm.

本発明の装置のために必要な唯一のダイヤフラムユニッ
トヲ製造するためには、前記の材料、更にその他の適当
な材料から成るタラットレート、チューブラフィルム又
は中空繊維もしくは中空糸の形のダイヤフラムを使用す
ることができる。この場合、モジュール形で存在し、従
って簡単にかつ特別の知識が無くとも、場合によっては
素人によって、そのための装置に使用ないしは接続しか
つ使用後には問題なく解体しかつ排除することができる
ような実施態様が有利である。
To manufacture the only diaphragm unit necessary for the device of the invention, a diaphragm in the form of a tallatrate, a tubular film or a hollow fiber or hollow fiber made of the above-mentioned materials, as well as other suitable materials, is used. can do. In this case, they are present in modular form and can therefore be used or connected to the equipment for this purpose easily and even without special knowledge, even by an amateur, and after use can be dismantled and removed without problems. Embodiments are advantageous.

ここで取上げられる装置の場合には、可能な限り大きな
ダイヤフラム面積を小さな容積内に収容し、そうして−
回切り使用される交換ユニットヲできるだけ小さくかつ
廉価に構成することができるようにすることが所望され
るので、本発明では中空繊維が150〜450μmの範
囲の内径及び3〜300μmの範囲の壁厚を有する中空
繊維から成るモジュールを使用するのが有利である。こ
の種の中空繊維は、容′$、200cdを有するケーシ
ング内に例えば5m’の有効交換面積を収容することが
できる。中空繊維の長さは、血液側(中空繊維の内側〕
での不必要に高い圧力損失を避けるために大きすぎるべ
きでない。この長さは有利には50〜500簡の範囲に
ある。
In the case of the device considered here, the largest possible diaphragm area is accommodated in a small volume, and -
Since it is desirable to be able to construct exchangeable units for single-cut use as small and as inexpensively as possible, the invention provides that the hollow fibers have an inner diameter in the range from 150 to 450 μm and a wall thickness in the range from 3 to 300 μm. It is advantageous to use modules made of hollow fibers with Hollow fibers of this type can accommodate an effective exchange area of, for example, 5 m' in a casing having a volume of 200 cd. The length of the hollow fiber is on the blood side (inside the hollow fiber)
should not be too large to avoid unnecessarily high pressure drop at. This length advantageously lies in the range from 50 to 500 lengths.

循環路内を導びかnる酸素が交換ユニットの中空繊維を
包囲する流れは、中空繊維の長手軸線に対して横方向で
ある、即ち血液と酸素と、が交差して流れるようにする
のが有利・である。これによりモジュールないしはモジ
ュールケーシングの形態を著しく簡単にすることができ
る。
The flow of oxygen conducted in the circuit surrounding the hollow fibers of the exchange unit is transverse to the longitudinal axis of the hollow fibers, i.e. blood and oxygen flow crosswise. is advantageous. This makes it possible to significantly simplify the design of the module or the module housing.

しかし、所望であれば、血液と酸素とを相互に向流もし
くは順流で流すことができる。前記流動形式の混合形も
可能である。いずれにせよ、十分な熱伝達効率を保証す
るために循環路内を導びかれる酸素は高速度で中空繊維
の周囲を流動するように配慮すべきである。従って、こ
のために必要な高い通過量を達成するために、中空繊維
は相互に十分な間隔を置いて配置すべきである。従って
、隣合った中空繊の間隔は、その直径の約帆2〜2倍で
あるべきである。このことは実質的に、前記のように別
の成形ダイヤフラムから製造された交換ユニットに関し
ても当嵌る。
However, if desired, the blood and oxygen can flow countercurrently or countercurrently to each other. Mixed forms of the above-mentioned fluid forms are also possible. In any case, care should be taken that the oxygen conducted in the circuit flows around the hollow fibers at a high velocity in order to ensure sufficient heat transfer efficiency. Therefore, the hollow fibers should be spaced sufficiently apart from each other in order to achieve the high throughput required for this purpose. Therefore, the spacing between adjacent hollow fibers should be about 2 to 2 times their diameter. This also applies substantially to replacement units manufactured from separate molded diaphragms as described above.

本発明の方法及び本発明の装置は、血液の温度調整のた
めに再使用可能であるような公知の方法及び装置に比較
して、唯一の交換面(ダイヤプラム)で物質及び熱伝達
を組合せることにより患者の体外で保持される血液容量
及び血液と接触する異物接触面が著しく小さく、監視の
ためには1つだけの装置で済みかつ患者の血液と接触し
た部分は使用後に排棄することができかづ再使用可能な
熱交換器は費用のかかる方法で再洗浄及び減菌する必要
がないという大きな利点?有する。
The inventive method and the inventive device combine mass and heat transfer in a single exchange surface (diaphragm), compared to known methods and devices that are reusable for blood temperature regulation. As a result, the volume of blood held outside the patient's body and the contact surface with foreign objects that come into contact with the blood are significantly smaller, requiring only one device for monitoring, and the parts that came into contact with the patient's blood are discarded after use. The big advantage of reusable heat exchangers is that they do not need to be re-cleaned and sterilized in a costly manner. have

次に、図示の実施例につき本発明の詳細な説明する。The invention will now be described in detail with reference to the illustrated embodiments.

第1図には、本発明を理解するために重要な部分のみが
示されており、一方その他の自体公知の慣用の装置、例
えば測定装置及び調節装置は簡明化のために省略しであ
る。第1図に示された部分は以下のとおりである、即ち
Iは患者、2は患者に接続された血液循環導管、3は血
液循環ポンプ、41i組合された物質/熱−伝達ユニッ
トを、5は酸素循環導管、6は熱交換器、7は酸素循環
装置、8は二酸化炭素吸収装置をかつ9は酸素供給口を
示す。
In FIG. 1, only those parts which are important for understanding the invention are shown, while other conventional devices known per se, such as measuring devices and adjusting devices, have been omitted for the sake of clarity. The parts shown in FIG. 1 are: I the patient, 2 the blood circulation conduit connected to the patient, 3 the blood circulation pump, 41i the combined mass/heat-transfer unit, 5 is an oxygen circulation conduit, 6 is a heat exchanger, 7 is an oxygen circulation device, 8 is a carbon dioxide absorption device, and 9 is an oxygen supply port.

この装置は以下のように作動する:患者lの血液は血液
循環ポンプ3によって組合された物質/熱−交換器4を
通って再び患者1の体内に戻される。酸素は酸素循環装
置7によって酸素循環導管5を経て循環路内を導かれか
つ二酸化炭素吸収装置8、熱交換器6及び組合された物
質/熱−伝達ユニット4全経て搬送される。熱交換器6
内で、循環路内を搬送される酸素は例えば冷いもしくは
温い水又はその他の液状媒体のゾルによって、患者1の
所望の血液ないしは体温を達成するために必要である温
度に調整される。酸素の加温又は冷却は別の形式例えば
電気加熱装置又は冷却装置を用いて行なうこともできる
。更に、第1図に示されているような1つだけの熱交換
器6の代りに、同種の2つの装置を使用することも可能
であり、この場合には一方を酸素の加温のためにかつ他
方を酸素の冷却のために使用することができる。組合さ
れた物質−熱一伝達ユニット4の場合には、酸素と血液
との間の熱伝達、並びに装置4のダイヤフラム全透過す
る酸素の拡散による患者の血液の酸素富化及び同様に装
置4のダイヤフラムを透過する患者の血液から二酸化炭
素の酸素内への拡散によって行なわれる、患者lの血液
からの二酸化炭素の除去が行なわれる。引続き、循環路
の酸素内に回収された二酸化炭素は、二酸化炭素吸収器
内で酸素から除去される。患者によって消費された酸素
は、連続的に接続口9を介して循環系5に補充すること
ができる。
The device operates as follows: the blood of the patient I is returned to the patient's body by means of a blood circulation pump 3 through a combined substance/heat exchanger 4 . Oxygen is guided in the circuit via the oxygen circulation line 5 by the oxygen circulation device 7 and is conveyed through the carbon dioxide absorption device 8, the heat exchanger 6 and the combined mass/heat transfer unit 4. heat exchanger 6
Therein, the oxygen transported in the circuit is adjusted to the temperature required to achieve the desired blood or body temperature of the patient 1, for example by means of a sol of cold or hot water or other liquid media. The heating or cooling of the oxygen can also be carried out in other ways, for example using electrical heating or cooling devices. Furthermore, instead of only one heat exchanger 6 as shown in FIG. 1, it is also possible to use two devices of the same type, one for heating the oxygen. and the other can be used for cooling the oxygen. In the case of a combined substance-heat transfer unit 4, the oxygen enrichment of the patient's blood by heat transfer between oxygen and blood as well as the diffusion of oxygen across the diaphragm of the device 4 as well as the Removal of carbon dioxide from the patient's blood is effected by diffusion of carbon dioxide into the oxygen from the patient's blood through the diaphragm. Subsequently, the carbon dioxide recovered in the oxygen of the circuit is removed from the oxygen in a carbon dioxide absorber. Oxygen consumed by the patient can be continuously replenished into the circulatory system 5 via the connection 9.

この場合、前記プロセスの全ての制御及び監視は、図示
されていない温度、圧力、貫流量測定及び制御装置等を
用いて行なうのが有利である。交換ユニット4内で酸素
から回収又は放出された熱は、酸素が熱交換器6を貫流
する際に再び供給又は尋出される。
In this case, all control and monitoring of the process is advantageously carried out using temperature, pressure, throughflow measurement and control devices, etc., which are not shown. The heat recovered or released from the oxygen in the exchange unit 4 is supplied or extracted again as the oxygen flows through the heat exchanger 6.

第2図は、第1図の熱交換器を断面しかつ拡大して示す
図である。この本発明により組合された熱−物質−交換
ユニットの実施例では、ダイヤフラムはケーシング11
内に配置された中空繊維束10から成る。ケーシングは
血液分配室12、血液捕集室13%酸素分配室14及び
酸素捕集室15から構成されている。血液室は酸素室か
ら液密に隔離されている。この種のダイヤフラム酸素添
加ユニットの原理的構造は自体2公知であるので、詳細
には説明しない。只留意すべきことは、第2図に示され
た本発明方法のために有利な実施例では、酸素が中空糸
束°10に対して横方向で貫流することあり、これによ
って高い物質及び熱伝達効率が達成される。更に、酸素
及び血液の流れ方向は、矢印によって示されている。こ
の場合に達成される流れ形式はいわゆる交差流である。
FIG. 2 is a cross-sectional and enlarged view of the heat exchanger of FIG. 1. In this embodiment of the combined heat-mass exchange unit according to the invention, the diaphragm is connected to the casing 11.
It consists of a hollow fiber bundle 10 arranged within. The casing is composed of a blood distribution chamber 12, a blood collection chamber 13% oxygen distribution chamber 14, and an oxygen collection chamber 15. The blood chamber is fluid-tightly isolated from the oxygen chamber. The basic structure of this type of diaphragm oxygenation unit is well known per se, so it will not be described in detail. It should only be noted that in the preferred embodiment for the process according to the invention, which is shown in FIG. Transmission efficiency is achieved. Furthermore, the direction of oxygen and blood flow is indicated by arrows. The flow type achieved in this case is a so-called crossflow.

第3図から明らかなように、4角形横断面全有する中空
繊維束10を利用しかつ該繊維束を、中心部分が同様に
4角形に構成されたケーシング10内に配置するのが特
に有利であることが立証された。この実施例は必要とさ
れる交換効率を達成するために極めて有効である。
As can be seen from FIG. 3, it is particularly advantageous to use a hollow fiber bundle 10 with a completely square cross-section and to arrange this fiber bundle in a housing 10 whose central part is likewise designed squarely. One thing has been proven. This embodiment is extremely effective in achieving the required exchange efficiency.

第1図に示された実施例の場合には、複数の熱交換器6
を冷却のために又は複数の熱交換器6を酸素の加温のた
めに使用することができる。
In the embodiment shown in FIG. 1, a plurality of heat exchangers 6
The heat exchangers 6 can be used for cooling the oxygen or for warming the oxygen.

この場合には、夫々一部分を当該目的のためにかつその
他の部分を制御目的のために接続することができる。
In this case, one part can be connected for this purpose and the other part for control purposes.

実施例 以下に、患者の体温を10分以内で28℃に低下させか
つ後で20分以内で再び37℃に上昇させることが可能
である、組合された物質−熱一伝達ユニットの第2図及
び第3図で詳細に説明した実施例のデータを示す。この
ために交換装置を通過する必要な酸素通過量は冷却段階
で780n?/h1加温段階で600 ma/hである
EXAMPLE Below, Figure 2 of a combined substance-heat transfer unit is capable of reducing the body temperature of a patient to 28°C within 10 minutes and later raising it again to 37°C within 20 minutes. and FIG. 3 shows data of the embodiment described in detail. For this purpose, the required amount of oxygen passing through the exchanger is 780n in the cooling stage? /h1 heating stage is 600 ma/h.

冷却段階では、酸素は2℃の温度をかつ加温段階では5
0℃の温度を有する。交換ユニット全通って圧送された
血液量は1分当シ4tであつた。酸素の冷却及び加熱は
、相応する温度の水で行なった。
During the cooling stage, the oxygen maintains a temperature of 2°C and during the warming stage, at a temperature of 5°C.
It has a temperature of 0°C. The amount of blood pumped through the exchange unit was 4 tons per minute. Cooling and heating of the oxygen took place with water at the corresponding temperature.

伝達を行うダイヤフラム面は、4角形横断面を有する中
空糸束の形であった。中空糸束は以下の寸法を有してい
た: 長さ                 250m中空
糸の外径            0・6瓢中空糸の壁
厚           0・15鵡中空糸相互間の中
心距離       1.2調中空糸の数      
   約10,700本ダイヤフラムの総伝達面槓  
    約5−中空繊維束の高さ及び幅      1
24Wr+n伝達ユニツトのケーシング内の酸素 のための入口及び出口の横断面積 3318mn中空鍼
維束内の中空糸は、隣合った列の中空糸が夫々&ピッチ
だけずらされて配置されている、即ち直接的に隣接し会
った中空糸が横断面で見て等辺3角形を形成するように
配置されている。
The diaphragm surface carrying out the transmission was in the form of a hollow fiber bundle with a square cross section. The hollow fiber bundle had the following dimensions: Length 250 m Outer diameter of the hollow fibers Wall thickness of the 0.6 gourd hollow fibers 0.15 m Center distance between the hollow fibers 1.2 Number of hollow fibers
Approximately 10,700 diaphragm transmission planes
Approximately 5 - height and width of hollow fiber bundle 1
Cross-sectional area of the inlet and outlet for oxygen in the casing of the 24Wr+n transmission unit 3318mm The hollow fibers in the hollow acupuncture bundle are arranged so that the hollow fibers of adjacent rows are offset by &pitch respectively, i.e. directly Hollow fibers that are adjacent to each other are arranged so as to form an equilateral triangle when viewed in cross section.

実験は試験管内で、受容器内に保持した子牛の血液を用
いて実施した。この際に測定された温度及び通過量から
、前記値が得。られた。
Experiments were performed in vitro using calf blood held in a receptor. The above value was obtained from the temperature and amount of passage measured at this time. It was done.

伝達ユニットの平均的時間当り熱伝達効率は、冷却段階
で15,840に、Jであった。
The average hourly heat transfer efficiency of the transfer unit was 15,840 J during the cooling phase.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明装置の原理的構成を示す略示図、第2図
は第1図の交換ユニットの拡大断面図及び第3図は第2
図の交換ユニットの平面図である。 4・・・伝達装置、5・・・酸素循環路、6・・・熱交
換器、IO・・中空繊維(糸)束 第1図
FIG. 1 is a schematic diagram showing the basic configuration of the device of the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view of the exchange unit in FIG. 1, and FIG.
FIG. 3 is a plan view of the replacement unit shown in FIG. 4...Transmission device, 5...Oxygen circulation path, 6...Heat exchanger, IO...Hollow fiber (thread) bundle Fig. 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、#素循環路から酸素をダイヤフラムを通して血液中
で気泡が形成されないように血液中に拡散させかつ血液
から二酸化炭素をダイヤフラムを通して酸素循環路中に
拡散させかつ血液を少なくとも1個の熱交換器を用いて
冷却、加温又は所定の温度に保持することにより、通気
性ダイヤフラムを用いで血液酸素添加する方法において
、血液から流体又はその逆方向の熱伝達を間接的熱担体
としての循環路内を導ひかれる酸素で行ないかつ血液へ
の酸素供給並びに血液からの二酸化炭素除去を熱伝達と
同時に行ないかつ血液への酸素供給。 血液からの二酸化炭素除去及び熱伝達を同一のダイヤフ
ラムによって行なうことを特徴とする、通気性ダイヤフ
ラムを用いて血液酸素添加する方法。 2、 ポリプロピレンから成るダイヤプラムを特徴する
特許請求の範囲第1項記載の方法。 3、微孔性の気泡状重合体構造から成るダイヤプラムを
特徴する特許請求の範囲第1項記載の方法。 4、 西ドイツ国特許出願公開第2737745号明細
書記載の微孔性の気泡状重合体構造から成るダイヤフラ
ムを特徴する特許請求の範囲第1項又は第3項記載の方
法。 5、 中空繊維束から成るダイヤフラムを特徴する特許
請求の範囲第1項〜第4項のいずれか1項に記載の方法
。 6、西ドイツ国特許出願公開第2833493号明細書
記載の中空糸から成るダイヤフラムを特徴する特許請求
の範囲41項〜第6項のいずれか1項に記載の方法。 7.3〜300μmの範囲の厚さを有するダイヤフラム
を特徴する特許請求の範囲第1項〜第6項のいずれか1
項に記載の方法。 8 患者の血液及び循環路内を導ひかれる酸素のための
循環装置、二酸化炭素吸収装置、血液を冷却又は加温す
る熱交換器、血液の酸素富化及び血液からの二酸化炭素
除去のだめのダイヤプラム並びに循環路内を導びかれる
血液及び循環路内を搬送される酸素のための導管を備え
た、通気性ダイヤフラムを用いて血液酸素添加する装置
において、熱交換器(6)が酸素循環路(5)内に配置
されておりかつ伝達装置(4)のダイヤフラムの達成可
能な熱伝達効率が少なくとも熱交換器(6)と同じであ
ることを特徴とする、通気性ダイヤフラムを用いて血液
酸素添加する装置。 9 ダイヤフラムがポリプロピレンから成る、特許請求
の範囲第8項記載の装置。 10、ダイヤフラムが微孔性の気泡状重合体構造から成
る、特許請求の範囲第8項記載の装置。 11、ダイヤフラムが西ドイツ国特肝出願公開第273
7745号明細書記載の微孔性の気泡状重合体構造から
成る、特許請求の範囲第8項又は第10項記載の装置。 12  ダイヤフラムが中空繊維束(10)から成る、
特許請求の範囲第8項〜第11項のいずれか1項に記載
の装置。 13、ダイヤフラムが西ドイツ国特許出願公開第283
3493号明細書記載の中空糸束(10)から成る、特
許請求の範囲第8項又は第10項〜第12項のいずれか
1項に記載の装置。 14  ダイヤプラムが3〜300μmの範囲の厚さを
有する、特許請求の範囲第8項〜第13項のいずれか1
項に記載の装置。 15、中空繊維ないしは中空系(10)が150〜45
0μmの範囲の内径を有する、特許請求の範囲第12項
〜第14項のいずれか1項に記載の装置。 16  中空繊維ないしは中空糸(10)が50〜50
0咽の範囲の長さを有する、特許請求の範囲第1項〜第
15項のいずれか1項に記載の装置。 172つの隣合った中空繊維ないしは中空糸(10)の
相互間の距離が中空繊維ないしは中空糸(10)の直径
の0.2〜2倍である、特許請求の範囲第12項〜第1
6項のいずれか1項に記載の装置。
[Claims] 1. Oxygen from the elementary circulation path is diffused into the blood through the diaphragm so as not to form bubbles in the blood, and carbon dioxide from the blood is diffused through the diaphragm into the oxygen circulation path, and the blood is at least Indirect heat transfer from the blood to the fluid or vice versa in a method of blood oxygenation using a vented diaphragm by cooling, heating or holding at a predetermined temperature using a single heat exchanger. Oxygen supply to the blood is carried out with oxygen guided through the circulation as a carrier, oxygen supply to the blood and removal of carbon dioxide from the blood simultaneously with heat transfer. A method for oxygenating blood using a breathable diaphragm, characterized in that carbon dioxide removal from the blood and heat transfer are carried out by the same diaphragm. 2. The method according to claim 1, characterized in that the diaphragm is made of polypropylene. 3. A method according to claim 1, characterized in that the diaphragm consists of a microporous cellular polymer structure. 4. The method according to claim 1 or 3, characterized in that the diaphragm consists of a microporous cellular polymer structure as described in DE-A-2737745. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the diaphragm consists of a hollow fiber bundle. 6. The method according to any one of claims 41 to 6, characterized by a diaphragm consisting of hollow fibers as described in German Patent Application No. 2833493. 7. Any one of claims 1 to 6 characterized by a diaphragm having a thickness in the range of 3 to 300 μm.
The method described in section. 8. Circulation devices for the patient's blood and oxygen conducted in the circulation, carbon dioxide absorption devices, heat exchangers for cooling or warming the blood, and reservoirs for enriching the blood with oxygen and removing carbon dioxide from the blood. In an apparatus for blood oxygenation using a breathable diaphragm, the heat exchanger (6) is provided with a plum and a conduit for the blood conducted in the circuit and the oxygen transported in the circuit, in which the heat exchanger (6) is connected to the oxygen circuit. (5) and is characterized in that the achievable heat transfer efficiency of the diaphragm of the transfer device (4) is at least the same as that of the heat exchanger (6). Adding device. 9. The device of claim 8, wherein the diaphragm is made of polypropylene. 10. The device of claim 8, wherein the diaphragm comprises a microporous cellular polymer structure. 11. The diaphragm was published in West Germany Special Application Publication No. 273.
11. The device of claim 8 or 10, comprising a microporous cellular polymeric structure as described in '7745. 12 The diaphragm consists of a hollow fiber bundle (10),
An apparatus according to any one of claims 8 to 11. 13. The diaphragm was published in West German Patent Application No. 283
Device according to any one of claims 8 or 10 to 12, consisting of a hollow fiber bundle (10) as described in Patent No. 3,493. 14. Any one of claims 8 to 13, wherein the diaphragm has a thickness in the range of 3 to 300 μm.
Equipment described in Section. 15, hollow fiber or hollow system (10) is 150-45
15. A device according to any one of claims 12 to 14, having an internal diameter in the range 0 [mu]m. 16 Hollow fiber or hollow fiber (10) is 50 to 50
16. A device as claimed in any one of claims 1 to 15, having a length in the range of 0.05 mm. 17 Claims 12 to 1, wherein the distance between two adjacent hollow fibers or hollow fibers (10) is 0.2 to 2 times the diameter of the hollow fibers or hollow fibers (10).
6. The device according to any one of clauses 6 to 6.
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