SE423678B - Anordning for overforing av ett eller flera emnen mellan en gas och en vetska - Google Patents

Description

8104219-4 4 033 724, 3 827 860, 3 853 479, 4 067 696, 4 065 254, 4 138 464, 4 138 288.

Närmare bestämt utgör föreliggande uppfinning en vidare- utveckling av anordningen enligt den internationella patent- 5 ansökan PCT/SE80/00096, publicerad under nr WO.........

BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Anordningen enligt uppfinningen innefattar en för vertikal placering avsedd ringformad värme- och gasut- 10 växlingskammare med ett gasinlopp vid denna kammares nedre ände och med en över detta inlopp anordnad värmeväxlare och kännetecknas av att värme- och gasutväxlingskammaren överst avslutas i ett antal jämnt runt periferin fördelade strypportar. Härigenom erhålles en mycket jämn och likartad 15 strömning runt hela värme- och gasutväxlingskammarens periferi. Man får på så sätt en mycket god värmeöverföring respektive gasutväxling.

För att inte blodet skall skadas i samband med stryp- ningen är strypportarna lämpligen jämnt avrundade genom 20 en aubbeikrökt form. _ _ En speciellt ur monteringssynpunkt lämplig konstruk- tion erhålles, om värme- och gasutväxlingskammaren bildas mellan ett inre gas- och blodinloppsrör och ett utanför detta anordnat uppåt öppet kärl. Strypportarna kan härvid 25 utgöras av urtagningar i detta kärls övre kant, vilken företrädesvis anordnas med tät anliggning mot ett över kärlet och nämnda rör anordnat lock.

Vid en föredragen utföringsform av uppfinningsföre- målet innefattar detta ett utanför nämnda kärl anordnat 30 ytterhölje, vilket mellan sig och kärlet bildar en avskum- ningskammare med ett filter för slutlig nedbrytning av gasbubblorna. Detta filter anordnas härvid lämpligen så snett, att det mellan nämnda kärl coh filtret bildas ett kilformigt sig uppåt vidgande bloduppsamlingsrum, i vilket 35 nämnda strypportar mynnar. Denna konstruktion har visat sig vara lämplig ur såväl monteringssynpunkt som ur 10 15 20 25 30 35 8104219-4 effektivitetssynpunkt.

Värmeväxlaren utformas lämpligen kortare än värme- och gasutväxlingskammaren och kan därvid âtskiljas från gasinloppet genom en blandningskammare. Härigenom kan bubblorna bildas i denna blandningskammare oberoende av konstruktionen av värmeväxlaren.

Gasinloppet utgöres företrädesvis av ett större antal jämnt runt periferin fördelade hål med en väldefi- nierad storlek för bildande av större bubblor, som delvis nedbrytes och/eller omformas i ett antal av värmeväxlaren i värme- och gasutväxlingskammaren bildade spalter för att därefter ytterligare nedbrytas i nämnda strypportar.

Härvid bör observeras att koldioxidöverföringen nor- malt anses förbättras genom stora bubblor, medan syreöver- föringen anses ske lämpligast med hjälp av små bubblor.

Värmeväxlaren kan utgöras av.två i skruvlinjeform lindade rördelar, av vilka den ena är lindad utanpå den andra, varvid dessa båda delar är åtskilda av en första spalt samt bildar en andra respektive en tredje spalt mellan sig och inner- respektive ytterväggen av den ringformade värme- och gasutväxlingskammaren. Värmeväxlarens båda i skruvlinjeform lindade delar utgöres härvid lämpligen av delar av ett och samma rör, vars ändar är trädda genom det över värme- och gasutväxlingskammaren anordnade locket.

Denna värmeväxlare har visat sig ge en mycket god värme- överföring, samtidigt som den underlättar blandningen genom att gasbubblorna delvis omformas och/eller nedbrytes. O Samtidigt är konstruktionen helt fri från läckageproblem samt mycket lämplig ur monteringssynpunkt.

Såsom nämnts användes konstruktionen enligt uppfinning- en företrädesvis såsom en s.k. oxygenator, varvid nämnda vätska utgöres av blod och nämnda gas utgöres av syre eller en syreblandning, från vilken syre'överföres till blodetoch till vilken koldioxid överföres från blodet. Uppfinningen be- skrives därför i det följande under hänvisning till en sådan konstruktion, sammansatt av ett antal koncentriskt 8104219-4 10 15 20 25 30 35 i varandra anordnade kärl, vilka lätt kan avtätas i förhål- lande till varandra.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Fig. l visar ett längssnitt genom en oxygenator enligt uppfinningen.

Figurerna 2 och 3 visar en sidovy resp. en ändvy av en i oxygenatorn ingående värmeväxlare.

Fig. 4 visar ett längssnitt genom ett i oxygenatorn ingående mellankärl i något modifierat utförande.

Fig. 5 visar en ändvy av motsvarande kärl sett från dess öppna övre ände. ' Figurerna 6 och 7 slutligen visar ett snitt längs lin- jen VI-VI resp. ett däremot vinkelrätt snitt genom en stryp- ningsport anordnad vid den övre kanten av det i-fig. 4 och 5 Visade kärlet.

FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM _ _, Vid'den såsom ett exempel visade utföringsformen av upp- finningsföremålettiïfiñres venöst blod från en patient till ' den upptill anordnade inloppsstudsen 1. Denna studs är till- sammans med en andra inloppsstuds 2 och en provtagningsstuds 3 anordnad på ett, relativt oxygenatorn i övrigt, fritt vrid- bart grenrör 4. Detta grenrör 4 är trätt på ett i oxygenaborn centralt anordnat dubbelväggigt inloppsrör 5, som innehåller en inre, central vätskeinloppskanal 6 samt en yttre ring- formig spalt 7 för gastillförseln. Mellan inloppsröret 5 och grenröret 4 finns en packning 8 anordnad. Blodet bringas alltså att strömma vertikalt ned genom kanalen 6 och via en mjuk övergång 9lut i en smal ringformad spalt 10. Denna spalt övergår sedan i ett utvidgat ringformat vertikalt cylinderutrymme ll,vilken innehåller en värmeväxlare 12 och bildar en värme- och gasutväxlingskamare. Värmeväxlaren l2 är försedd med ett vätskeinlopp 13 samt ett vätskeutlopp 14.

Konstruktionen visas närmare i figurerna 2 och 3.

Värmeväxlaren är alltså såsom 10 15 20 25 30 8104219-4 framgår av dessa figurer tillverkad av ett enda rör, som består av två skilda delar, nämligen en inre del l2a resp. en yttre del l2b. Båda dessa delar är lindade i skruvlinje- form i vänsterskruv resp. högerskruv. Mellan de båda delarna finnes en spalt l2c. Mellan sig och ytterväggen resp. inner- väggen av det vertikala cylinderutrymmet ll, dvs den ringformade värme- och gasutväxlingskammaren, bildar värme- växlaren ytterligare spalter l2d resp. l2e.

Spalten 10 och den däröver bildade värme- och gasut- växlingskammaren ll är utformade mellan det centralt anord- nade gas- och vätskeinloppsröret 5 och ett uppåt öppet mellankärl 16.

Gasen, vilken alltså vid användningen såsom oxygenator utgöres av syre eller en syreblandning, tillföres via en öppning 17 och en inloppskammare 18 via ett icke visat ste- rilfilter och ytterligare kanaler in i det ringformade ut- rymmet 7 i inloppsröret 5. Genom en rad hål 20, vilka är jämnt fördelade längs periferin av spalten 10 vid dess övre ände, pressas sedan gasen ut i blodet just vid övergången mellan spalten 10 och det utvidgade cylinderutrymmet ll.

Härigenom erhålles en mycket effektiv blandning av blod och gas. Bubbelbildningen underlättas härvid genom att den - nedre delen av utrymmet ll utformas såsom en blandnings- kammare fri från värmeväxlaren. Blandningen förbättras sedan ytterligare i den efterföljande värmeväxlaren 12 med dess spalter l2c, l2d och l2e.

Blandningen av gas och vätska strömmar alltså verti- kalt uppåt i nämnda spalter. Vid värmeväxlarens övre ände visas i fig. 1 schematiskt en ringformad strypningsspalt 29 i form av ett breddavlopp mellan ovankanten av kärlet 16 och ett över detta anordnat lock 30. Detta lock är utformat i ett stycke med det dubbelväggiga inloppsröret 5 och är i sin tur via tätningar 31 förbundet med ett ytterlock 32 _ innehållande bland annat gasinloppskammaren 18 och det icke a1ß4219-4 10 15 20 25 30 visade sterilfiltret. Enligt uppfinningen är dock denna spalt 29 ersatt av de i figurerna 4-7 visade strypportarna 29a, vilka kommer att beskrivas närmare i samband med dessa figurer.

Från breddavloppet 29 eller strypportarna 29a strömmar gasblandningen ned genom en spalt 33 mellan mellankärlet 16 och ett filter 34. Blodet strömmar härvid genom filtret 34 ut i ett bloduppsamlingsutrymme 35, medan överskottsgasen i stället strömmar ut genom ett utlopp 36.

Provtagningsstudsen 3 är avsedd för provtagning av venöst blod. Via provtagningsstudsen 37 och ett icke visat rör kan man i stället ta prov på artäriellt blod, genom att detta rör avslutas nere i bloduppsamlingsutrymmet 35.

Mellankärlet 16 med det däri anordnade inloppsröret 5 och det utanpå detsamma anordnade filtret 34 är inneslutet i ett yttre hölje 39 med ett bottenutlopp 40 för den av- skilda vätskefasen. Den nedre delen av bottnen av detta ytterhölje 39 är utformad såsom en ringformad spalt 41 med en mot bottenutloppet 40 jämnt sluttande botten 42.

Konstruktionen i dess helhet kan sägas vara sammansatt, av ett antal i varandra inskjutna koncentriska kärl. Ytterst är därvid ytterhöljet 39. I detta är inskjutet ett "kärl" bildat av filtret 34, vilket nedtill begränsas av en botten- ring 43 och upptill av en fästring 44. Med hjälp av ringen 44 är filtret fäst på utsidan av det ovan såsom mellankärl betecknade kärlet 16. I det senare är sedan det såsom ett dubbelväggigt kärl utformade inloppsröret 5 inskjutet.

Bottenringen 43 och fästringen 44 är så utformade, att filtret 34 bildar en vinkel gentemot ytterväggen av kärlet l6. Härigenom bildas ett koniskt utrymme 46 för uppsamling av gas-oc Jvätskeblandningen, innan denna föres genom filtret 34. Härigenom bringas blodet att i första hand passera filtrets nedre del för att först vid större flöden även utnyttja de övre delarna av filtret 34. 10 15 20 25 30 35 8104219-4 Med 45 betecknas en inloppsstuds avsedd för tillförsel av medicin, heparin eller andra tillsatser till blandningen av gas och blod, innen dessa passerar filtret 34.

Beträffande hålen 20 kan nämnas, att vid en föredragen utföringsform utgöres dessa av ett antal av ca 100 med en noggrant bestämd diameter. Denna kan härvid bringas att bli nästan exakt t.ex. 25u med hjälp av laserteknik. Vid en längd på hålen på ca. 3 mm har det härvid visat sig, att luft strömmar genom samtliga hål även vid så låga gasflöden som 0,75 liter per minut.

Vid denna föredragna utföringsform är spalten l0 ca. 3 mm, vilket ger en god blandning vid normala blodflöden, som ligger mellan 2 och 6 liter per minut. Anordningen kan dock användas för såväl högre som lägre flöden.

Med 47 slutligen betecknas ett antal lock för tillslut- ning av oxygenatorns olika öppningar.

Det i figur 4 och 5 visade kärlet överensstämmer i princip med kärlet 16 i fig. 1. Det är dock något modifierat, varför samma hänvisningsbeteckningar har använts, men med tillägget av ett litet a. Kärlet betecknas alltså l6a och de spalten 29 ersättande strypningsportarna 29a. Med 48a betecknas tre ribbor, vilka tillsammans definierar storleken på den mellan värmeväxlaren 12 och kärlet l6a bildade spal- ten motsvarande spalten l2d. Med 49a betecknas tre klackar, vilka definierar den undre begränsningen av värmeväxlaren eller den övre begränsningen av blandningskammaren motsvaran-_ de kammaren 19 i fig. l. Med 50a betecknas en spets, som är avsedd att ge blodet en mjuk omböjning från vertikalt nedåt- riktad strömning till uppåtriktad strömning. Mellanstegen 5la är försedda med förtjockade partier för underlättande av plastens utströmning, när kärlet l6a och den vidhängande lockdelen 52a tillverkas med hjälp av formsprutning.

Såsom framgår av figurerna 6 och 7 har portarna 29a_ en dubbelkrökt form. Denna form är mycket viktig, eftersom den säkerställer att blodet behandlas mjukt trots att det i dessa.portar utsättes för en strypning. 8104219-4 Uppfinningen är naturligtvis icke inskränkt till det ovan beskrivna utföringsexemplet, utan kan varieras inom ramen för efterföljande patentkrav. Exempelvis kan de ingå- ende detaljernas enskilda form varieras inom vida gränser.

Jämför även den samtidigt inlämnade svenska patentansökan .§l9É?2Q'2 samt ovannämnda PCT-ansökan.

Claims (8)

10 15 20 25 §0 35 PATENTK RAV 8104219-4

1. Anordning för överföring av ett eller flera ämnen mellan en gas och en vätska, varvid gasen införes i vätskan i form av bubblor, från vilka nämnda ämnen överföras till vätskan, varefter överskottsgas avlägsnas tillsammans med eventuellt från vätskan till gasen överförda ämnen, inne- fattande en för vertikal placering avsedd ringformad värme- och gasutväxlingskammare (ll) med ett gasinlopp (20) vid denna kammares nedre ände och med en över detta inlopp anordnad värmeväxlare (12), k ä n n e t e c k n a d av att värme- och gasutväxlingskammaren (ll) överst avslutas i ett antal jämnt runt periferin fördelade strypportar (29a).

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att strypportarna (29a) är jämnt avrundade genom en dubbelkrökt form.

3. Anordning enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a d av att värme- och gasutväxlingskammaren (ll) bildas mellan ett inre gas? och blodinloppsrör (5) och ett utanför detta anordnat uppåt öppet kärl (16, l6a), varvid nämnda strypportar (29a) utgöres av urtagningar i detta kärls övre kant, vilken företrädesvis anordnas med tät anliggning mot ett över kärlet och nämnda rör anordnat lock (30).

4. Anordning enligt kravet 3, innefattande ett utanför nämnda kärl (16, 16a) anordnat ytterhölje (39), vilket mellan sig och kärlet bildar en avskumningskammare (33, 46) med ' ett filter (34) för slutlig nedbrytning av gasbubblorna, k ä n n e t e c k n a d av att detta filter (34) är så snett anordnat, att det mellan nämnda kärl och filtret bildas ett kilformigt sig uppåt vidgande bloduppsamlingsrum (46), i vilket nämnda strypportar (29a) mynnar.

5. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att värmeväxlaren (12) är kortare än värme- och gasutväxlingskammaren (ll), varvid en bland- ningskammare (19) är anordnad mellan gasinloppet (20) och värmeväxlaren (12). 8104219-4 10 15 20 l0

6. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att gasinloppet (20) utgöres avettstörre antal jämnt runt periferin fördelade hål med en väldefinierad storlek för bildande av större bubblor, som delvis nedbrytes och/eller omformas i ett antal av värmeväxlaren (12) i värme- och gasutväxlingskammaren (ll) bildade spalter (l2c, l2d, l2e), för att därefter ytterligare nedbrytas i nämnda strypportar (29a).

7. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att värmeväxlaren (12) utgöres av tvâ i skruvlinjeform lindade rördelar (l2a, l2b), av vilka den ena är lindad utanpå den andra, varvid dessa båda delar är åtskilda av en första spalt (l2c) samt bildar en andra (l2d) respektive en tredje (l2e) spalt mellan sig och inner- respektive ytterväggen av den ring- formade värme- och gasutväxlingskammaren (ll).

8. Anordning enligt kraven 3 och 7, k ä n~n e t e c k - n a d av att värmevâxlarens (12) båda i skruvlinjeform lindade delar (l2a, l2b) utgör delar av ett och samma rör, vars ändar (13, 14) är trädda genom det över värme- och gasutväxlingskammaren (ll) anordnade locket (30). I