SE423679B - Anordning for overforing av ett eller flera emnen mellan en gas och en vetska - Google Patents

Description

810422Û~2 4 033 724, 3 827 860, 3 853 479, 4 067 696, 4 065 264, 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 nummer W0..........

BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Anordningen enligt uppfinningen innefattar en ringformad värme- och. gasutväxlingskammare med en värmeväxlare i form l0 av ett i skruvlinjeform lindat rör och kännetecknas av att värmeväxlaren består av tvâ i skruvlinjeform lindade delar, av vilka den ena är lindad utanpå den andra. Härigenom åstad- kommes en mycket kompakt konstruktion med hög effektivitet beträffande såväl värmeöverföring som gasutbyte. Värmeväxlaren 15 kan härvid dimensioneras,så att den tål det allra högsta tryck, som den kan tänkas utsättas för. Härigenom minskas risken för läckage mellan värmemediet och det behandlade me- diet.

Företrädesvis är de båda i skruvlinjeform lindade delar- -20 nafiåtskilda av en-första-spalt samt bildar en'andra resp. en tredje spalt mellan sig och inner- resp. ytterväggen av den ringformade värme- och gasutväxlingskammaren. En sådan konst- ruktion förbättrar såväl värmeöverföringen som gasutväxlingen.

En mycket stor säkerhet ur läckagesynpunkt kan uppnås, 25 om de båda i skruvlinjeform lindade delarna utgör delar av _ett och samma rör, som är lindat i vänsterskruv resp. i hö-= gerskruv med inlopp och utlopp av värmeväxlaren anordnade vid samma ände av densama. Denna konstruktion underlättar även monteringen genom att värmeväxlaren på ett enkelt sätt 30 kan inskjutas ovanifrån ned í en från Början öppen värme- och gasutväxlingskammare, som tillslutes först i samband med införandet av värmeväxlaren.

Lämpligen utformas värme- och gasutväxlingskammaren längre än själva värmeväxlaren, varvid den senare åtskil- 35 jes från ett gasinlopp genom en blandningskamare. Härigenom _._._,,-,.. --_... .fw-w ~..., .få 1.f;-.-a-,-_.._--z-u,~-e-e=p-«:-: »Learn-arr v." ' ...nn -.,>f.~.»-Å.-..-~>.».,» «»--=.-...--.--_-.~, ...h mmm, - - - men.-. f ~ . - 7- .----« -----~- HQ» ~ 10 15 20 25 30 35 8104220-2 kan bubblorna bildas i denna blandningskammare oberoende av konstruktionen av värmeväxlaren.

Anordningen enligt uppfinningen är främst avsedd att placeras med värme- och gasutväxlingskammaren anordnad ver- tikalt med gasinloppet underst och med in- och utlopp för värmeväxlaren riktade uppåt. Gasinloppet kan härvid utgöras av ett större antal jämnt runt periferin fördelade hål med en väldefinierad storlek för bildande av större bubblor, som delvis nedbrytes och/eller omformas i ovannämnda av värme- växlaren bildade spalter. Även denna konstruktion under- lättar såväl värmeöverföringen som gasutväxlingen.

Vid en föredragen utföringsform avslutas värme- och gasutväxlingskammaren upptill med en smal ringformig spalt för ytterligare nedbrytning av bubblorna, innan dessa infö- res i en avskumningskammare med ett filter för väsentligen total nedbrytning av bubblorna. Härigenom kan blodflödet strypas, så att man fâr en jämn fördelning runt hela den ringformade kammaren.

För att säkerställa storleken på ovannämnda spalter kan infierväggen ochfleller ytterväggen av den ringformade värme- och gasutväxlingskammaren vara utformad med distanselement, vilka är anordnade att hålla värmeväxlaren på avstånd från dessa väggar.

För att närmare definiera den övre begränsningen av ovannämnda blandningskammare kan innerväggen och/eller yt- terväggen av den ringformade värme- och gasutväxlingskam- maren vara försedd med stödklackar för understödjande av värmeväxlaren.

Såsom nämnts användes konstruktionen enligt uppfinningen 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 blodet och till vilken koldioxid överföres från blodet. Uppfinningen beskrives därför i det följande under hänvisning till en sådan konstruktion, sammansatt av ett antal koncentriskt 8104220-2 10 15 '20 25 30 35 i varandra anordnade kärl, vilka lätt kan avtätas i förhål- lande till varandra.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Fig. 1 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- finningsföremålettiïhïkes venöst blod från en patient till den upptill anordnade inloppsstudsen l. 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 oxygenatorn 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 ströma vertikalt ned genom kanalen 6 och via en mjuk övergång 9 ut i en smal ringformad spalt 10. Denna spalt övergår sedan i ett utvidgat ringformat vertikalt cylinderutryme ll,vilken innehåller en värmeväxlare 12 och bildar en värme- och gasutväxlingskammare. Värmeväxlaren 12 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 35 8104220-2 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, d.v.s. den ringformadavärme- och gasutväxlingskammaren,bildar värmeväx- laren 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 l0 vid dess övre ände, pressas sedan gasen ut i blodet just vid övergången mellan spalten l0 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 utformats 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 strömmar gas- och vätskeblandningen genom en ringformad strypningsspalt 29. Denna spalt kan alltså vara anordnad 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 8104220-2 10 15 20 25 30 35 visade sterilfiltret.

Företrädesvis har det dock visat sig vara lämpligt att ersätta spalten 29 med de i figurerna 4-7 visade strypportar- na 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 4l_ 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 16. Härigenom bildas ett koniskt utrymme 46 för uppsamling av gas-och vätskeblandningen, 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 'm 25 30 35 8104220-2 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 10 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 l6 i fig. l. 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. 1. 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. 8104-220-2 Uppfinningen är naturligtvis icke inskränkt till det ovan beskrivna utfíyåringsexemplet, 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 .slpfçlšaïíå . . . samt ovannämnda PCT-ansökan.

Claims (8)

1. 0 15 20 25 30 35 8104220-2 PATENTKRHV l. 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 överföres till vätskan, varefter överskottsgas avlägsnas tillsammans med eventuellt från vätskan till gasen överförda ämnen, innefattande en ringformad värme- och gasutväxlingskamare (ll) med en värmeväxlare (12) i form av ett i skruvlinjeform lindat rör, k ä n n e t e c k n a d av att värmeväxlaren (l2) består av två i skruvlinjeform lindade delar (l2a, l2b), av vilka den ena (l2b) är lindad utanpå den andra (l2a).

2. Anordning enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a d av att de båda i skruvlinjeform lindade delarna (l2a, l2b) är åtskilda av en första spalt (l2c) samt bildar en andra (l2d) respektive en tredje (l2e) spalt mellan sig och inner- resp. ytterväggen av den ringformade värme- och gasutväxlings- kammaren.

3. Anordning enligt kravet l eller 2, k ä n.n t e c k - n å d av att de båda i skruvlinjeform lindade delarna (l2a, l2b) utgör delar av ett och samma rör, som är lindat 1 vänsterskruv respektive i högerskruv med inlopp och utlopp (l3,l4) av värmeväxlaren anordnade vid samma ände av den- samma.

4. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n n e- t e c k n a d av att värme- och gasutväxlingskammaren (ll) är längre än själva värmeväxlaren (12), varvid den senare âtskiljes från ett gasinlopp (20) genom en blandningskam- mare (19).

5. Anordning enligt något av föregående krav, varvid värme- och gasutväxlingskammaren (ll) är avsedd för verti- kal placering med gasinloppet (20) underst och med in- och utlopp (l3,l4) för värmeväxlaren (12) riktade uppåt, k ä n - n e t e c k n a d av att gasinloppet (20) utgöres av ett större antal jämnt runt periferin fördelade hål med en väl- definierad storlek för bildande av större bubblor, som delvis nedbrytes och eller omformas i nämnda spalter 1l2c,l2d,l2e). 8104220-2 10 15 10

6. Anordning enligt kravet 5, k ä n n e t e c k n a d av att värme- och gasutväxlingskammaren (ll) upptill avslutas med en smal ringformig spalt (29) för ytterligare nedbryt- ning av bubblorna, innan dessa införes i en avskumningskam- mare (33,46) med ett filter (34) för väsentligen total ned- brytning av bubblorna.

7. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d av på innerväggen och/eller ytterväggen av den ringformade värme- och gasutväxlingskammaren (ll) an- ordnade distanselement (48a), vilka är anordnade att hålla värmeväxlaren (12) på avstånd från dessa väggar för bildande av spalter mellan dessa väggar och värmeväxlaren.

8. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n n e- t e c k n a d av på innerväggen och/eller ytterväggen av den ringformade värme- och gasutväxlingskammaren (ll) anord- nade stödklackar (49a) för understödjande av värmeväxlaren.