DE2063260A1 - Vorrichtung zum Anreichern von Sauerstoff im Blut - Google Patents

Description

DR. W. SCHALK· DIPL.-1NG. P.WlRTH · Dl PL.-JNG. G. DAN NEN BERG DR.V.SCHMIED-KOWARZIK · DR. P. WEINHOLD · DR. D. CUDEL

6 FRANKFURT AM MAIN

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20.12.1970 Gu/gm

Baxter Laboratories,Inc. Morton Grove,Illinois,USA

Vorrichtung 2um Anreichern von Sauerstoff im Blut

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anreichern von Sauerstoff im Blut mit einer biegsamen Umhüllung, in der ein Strömungsweg ausgebildet ist, mit einem Einlaß für zuströmendes Blut, einem Auslaß für abströmendes Blut und mit einem länglichen, hohlen und porösen Bauelement, das Sauerstoff blasen ausbildet und an den Blutstrom abgibt.

Es sind derartige Sauerstofferzeuger gegenwärtig im Handel erhältlich, die als Teile einer Herz-Lungenmachine bei einem Eingriff am offenen Herz und dergleichen Verwendung finden. Dabei, wird im v/es entliehen eine Umhüllung verwendet, die. ein Paar Kunststoffolien auf v/eist, die miteinander unter Wärme verschweißt sind, so daß zwischen ihnen ein Strömungsweg für Blut iind Sauerstoff ausgebildet wird. In die sein Strömungswsg ist eine Streckt, zur Anreicherung mit Sauerstoff vorge- ία.^:·Λ'·.;Ί, in Uor klrinc- Sauers toxfbläischün von einem Zerstäuber ii'Lt ύ'^:-:':ϊ Blut ί,βΚίϊ...r-.iht wurden. Fern-.'r ist im Strömungsweg -Iw. .^Tifi:,;s z,x.\ .... . ;h^:i..< .;■ π /or^cstüK.r., in der vor der Zu-" 'i' .;?if- -.'(■·.?. ..-./i.u'tr- :^;.jv: ι at,■?*;■ nix ι säiiitlichr» Ga;,? aus den Blut:

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Bei den bekannten S'auerstofferzeugern, die in einer Umhüllung mit Luftblasenen' ausgebildet sind, hängt der Grad der An- reicherung mit Sauerstoff'sehr stark von der" Hc.te des Blutflusses hinter dem Zerstäuber im Stro:mmgsveg des Sauerstoff erzeuger s, wie auclr vom Sauerstoff druck im Zerstäuber ab. Da es im allgemeinen nicht erwünscht ist, das Blut zu stark oder zu schwach anzureichern, muß vor der "Änderung der Durchflußrate des Bluts durch e±En derartigen Sauerstoff--- erzeuger sehr schnell und sorgfältig die Wirkung auf die ■ Anreicherung mit Sauerstoff berechnet v/erden. · Sin derartiger V/echsel kann nämlich in einer -möglicherweise gefährlichen P · Änderung in- der Anreicherung des Sauerstoffs im Blut resultieren. Im allgemeinen ist also eine gleichzeitige Einstellung des dem Zerstäuber zugeführten Sauerstoffdrucks zusammen mit einer Änderung der Blutflußrate notwendig, um einem plötzlichen Wechsel in der Anreicherung zu verhindern. Aus diesem Grund wird bei der Anwendung derartiger bekannter Vor-, richtungen bzw. Sauerstofferzeuger sehr großes Fachkönnen und äußerste Wachsamkeit erwartet, um "sicherzusteller-, daß die richtige Anreicherung mit Sauerstoff beibehalten bleibt.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen k Art derart'weiterzubilden, daß die Abhängigkeit der Sauer-, stoff anreicherung von der Rate des am- Zerstäuber vorbei--' fließenden Bluts bedeutend..weniger abhängig ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, ds.3 das' Bauelement in einem direkten, air· Binlaß ausgebildeten Blu'ostrom quer zu dem Blutctroin. und ihn schneidend angeordnet ist. Der Grad der Sauerstoffanreicherung dos Blutstroms bei einem Sauerstofferzeuger vom Bläschentyo hängt hierbei fühlbar weniger von der Rate -das am Zerstäuber vorbeifließenden Bluts ab, wobei der Zerstäuber im Blutstrom angeordnet ist« Dadurch wird eine schnelle Justierung dor Blutflußrate ermoglxchv., ohne daß die Gefahr besteht, daß damit gleichzeitig eine drastische Änderung iw Nivee.u der

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Sauerstoffanreicherung herbeigeführt wird.

Kit. der Vorrichtung nach der Urbindung werden gleichzeitig kleinere Sauerstoffbläschen erzeugt und die Anreicherung mit Sauerstoff erzeugt weniger Wirbel und Turbulenzen al-ε die bekannten Vorrichtungen. Daraus · ergibt sich wiederum eine geringere Häraolyse des Bluts.- Bei den bisher verwendeten Sauerstofierzeugern des Typs, der mit einer Umhüllung arbeitet, konnte ferner die Anwesenheit einer wesentlichen Anzahl übergroßer Poren in Zerstäubarinsxerial nicht geduldet werden. Bei der Vorrichtung nach der Erfindung sind die erzeugten Bläschen generell kleiner, so daß Zerstäuber mit übergroßen Poren in größerem Ausmaß verwendet werden "- '· können.

Bei den bekannten Vorrichtungen sind die Zerstäuber im allgemeinen in Längsrichtung des Blutstrcms und L „ι Blutstron selbst angeordnet. Bei der Vorrichtung nach der Erfindung wird dagegen vorgeschlagen, ein längliches Zerstäuberelement direkt im Blutstrom und zwar quer dazu anzuordnen. Hierdurch wird eine Lösung der angesprochenen- Probleme erreicht. Der Grad der Anreicherung de"s Bluts mit Sauerstoff, das <\en Zerstäuber passiert, hängt bei einer Vorrichtung nach der Erfindung bedeutend weniger von der Flußrate des Bluts ab, so daß der Grad der Anreicherung mit Sauerstoff stärker vorn Sauerstoffdruck cn Zerstäuber abhängt. Der Chirurg kann daher während der Operation die Durchströmrate des Bluts ändern, ohne daß dadurch die Gefahr einer drastischen Änderung des 'Gr ado an Sauerstoff-, anreicherung im Blut mit den unerwünschten Folgen heraufbeschworen wird.

Im folgenden wird versucht, hierfür eins Erklärung zu geben, let das längliche Zerstäuberteil quer im direkten Blutstrom angeordnet, so werden die Bläschen, die sich an der Oberfläche des Zerstüubers durch den durch die P ren streichenden Sauerstoff ausgebildet werden, hinwcggesOüit, wenn" sie

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eine Gegebene Größe erreicht haben. Diese Größe hängt generell stärker von der Rate des Bluiflusses ab, das gegen den Zerstäuber anströmt. Dies v;ird dadurch bewirkt, weil ? eine größere Fläche eines quer angeordneten Zerstäubers vom direkten Blut strom umspült wird, der die Bläschen wegspült, und zwar verglichen mit einen in Längsrichtung aiige_ ordneten Zerstäuber, bei dem das Blut turbulent und in allgemeinen parallel zur Zerstäuberfläche strömt_} wodurch bei dieser Anordnung die Bläschen nicht so wirksam v/eggespült werden. Bei einer Cueranordnung des Zerstäubers haben die ' Bläschen fernerhin weniger Gelegenheit zusammenzuwachsen, um größere Bläschen auszubilden, so daß die Große der durch den zur Anreicherung mit Sauerstoff dienenden Teil strömenden Bläschen stärker von der Blutflußrate abhängt, als bei einer Anordnung, in der der Zerstäuber bezüglich des Blutstrons parallel ausgerichtet ist. Bei dieser letzteren Längsanordnung besteht eine, größere Gelegenheit zum Zusammenwachsen der. Bläschen, da die Bläschen längs der Fläche des ZerstäuLerteils \v^reggeschwemmt werden.

Ec ist bekannt, daß der Betrag der Anreicherung des Bluts - mit Sauerstoff umgekehrt von der Bläschengröße des Sauerstoffs abhängen, der mit dem Blut gemischt wird. Der Grad der Anreicherung an Sauerstoff ist ferner direkt abhängig von der * Konzentration der Sauerstoffbläschen im Blut. Sowohl die Konzentration der Sauerstoffbläschen wie auch die Bläschengröße sind umgekehrt proportional zur Rate der Blutströmung. Menu also .die Konzentration und Bläschengröße mit einer Änderung in der Rate der Blutströmung wächst oder fällt, neigen deren Einflüsse auf die Anreicherung mit Sauerstoff dazu, einander zu annulieren, so'daß als Resultat ein verhältnismäßig gleichförmiges Niveau der Anreicherung mit Sauerstoff erhalten wird, und zv/ar unabhängig von Änderungen in der Rate der Blutströmung. Dies trifft nicht mehr in dem Kaße zu, wenn ein Zerstäuber in der Richtung der Blutstrjnung längs angeordnet ist, weil es dann für die ausgebildeten Bläschen in höherem Ilaße möglich ist, zu größeren Bläschen zu vcrschnei-

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zen, weil sie längs der Fläche des Zerstäubers gespült worden. Die sich ergebende Bläschengröße hängt also weniger von der Rate der Blutströmung ab.

Als ein weiteres Resultat der Erfindung v/erden kleinere -Bl-äschengrößen erzeugt, wodurch die Anreicherung v/irksamer ' wird. Außerdem werden die Bläschen im Blut breiter gestreut, ohne daß Wirbel oder andere Turbulenzen erzeugt werden müssen. Der Strömungszustand durch den quermontierten Zerstäuber ist verhältnismäßig laminar und bewirkt, eine geringere Hämolyse. !feil ferner das Zusammenwachsen-der Bläschen durch einen quermontierten Zerstäuber Ιπιλ siüts€rom reduziert wird, sind im Zerstäuber vorhandene Poren mit Übergrößen weniger' · · kritisch, v/eil diese Bläschen weniger dazu neigen, zu Bläschen zusammenzuwachsen, deren Übergröße gefährlich ist.

Die Erfindung wird im folgenden.anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei ergeben s.ich weitere wichtige Merkmale der Erfindung aus der folgenden Beispielsbeschrei— bung. In der Zeichnung ist eine Vorrichtung nach der Erfindung in einer Ansicht, teilweise weggebrochen, dargestellt.

Der Sauerstofferzeuger besitzt Kunststoffolien 10,12, die miteinander teilweise durch Wärmeschweißung bei 14. und 16 verbunden sind. Weitere Wärmeschweißungen 18, 20 bilden einen Strömungsweg für Blut und Sauerstoff aus, der eine Strecke 22 zur Anreicherung mit Sauerstoff und eine Strecke 24 zürn Entschäumen besitzt. Die Strecke 22 ist in einem Arm 23 der Umhüllung ausgebildet. Der Arm 23 wird, durch einen Schlitz 25 definiert, der den Arm teilweise von der restlichen Umhüllung trennt. Der nach oben gerichtete Teil dor Strecke zum Entschäumen enthält einen herkömmlichen Schwamm 26 zum Entschäumen,beispielsweise gesponnene Metallfäden oder porösen Kuastctoix, wobei dieser Schwamm im allgemeinen ein. Uir-kialvfcel zum Lntfjchäuraen aus Organooilizium enthält. Ein v or Ϊ: il der Strecke zum EutschHuucn besitzt e Lie gewun-Leitung 28, um Ga si >Γί a ein/η ondgultlf; auo dem Blut: t;ul.~

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fernen zu Können. Der Zugang zur Leitung 28 wird durch einen Filter 30 gebildet, dessen Führung 31 das Blut .dem einen Ende der gewundenen Leitung 28 zuführte .- Das Gas wird aus der'Vorrichtung durch Abgabeöffnungen 32 und 34 abgelassen. Eine Tasche 29 gestattet den Zugang für ein Thermometer oder dergleichen. ' ," *

Ein Blutstrom v/ird durch die Eingangsöffnungen 36,38 zuge-. führt, die bis zum Gebrauch auf herkömmliche Weise steril

abgeschlossen sein können. Die Eingangsöffnung 36 ist mit- · . ...einer. Quelle venösen JBiuts.verbunden, um„ainenJHauptstrom des zirkulierten Bluts zu. bilden. Die Eingangsöffnung 38 ist für eine wahlweise Zupückführung des Bluts vorgesehen, fä'llsdieses von einem Einschnitt entnommen wird und dem Patienten wieder zugeführt werden soll. Eine Ausgangsöffnung 40 am anderen Ende des Strömungswegs kann mit einer Röhre verbunden werden, durch die das Blut -dem Patienten wieder zugeieitet werden kann. Der Ausgangsteil v/ird durch'Dichtungen 37 versteift, während Dichtungen 39 und 41 den Strömungsweg rings ^l um die Eingangs- und Ausgangsöff-nungen abschließen.

Ein röhrenförmiger Zerstäuber 42 ist erfindungsgemäß derart angeordnet, daß er einen direkten Blutstrom, der durch die Eingangsöffnung 36 zuströmt, schneidet. Er ist bezüglich ψ dieses Blutstroms quer angeordnet, wodurch die erwünschten Resultate erzielt werden. Der Zerstäuber 42 ist an einem Ende geschlossen. Er ist im allgemeinen aus porösem Kunststoff mit einer mittleren Porengröße von etwa 90 bis 140 Mikron-ausgebildet. Die Bohrung des Zerstäubers 42 ist mit einer Sauerstoffleitung 44 auf herkömmliche Veise verbunden, beispiclsv/eise mittels einer Schürze 4b, die in einem Kragen 48 gehalten v/ird. Der Kragen ist seinerseits zwischen den Folien 10 und 12 längs einer Dichtlinie 18 abgedichtet. ' .

Sauerstoff gelangt unter Druck durch die L .itun-.; 44 in den Zerstäuber 42. Von dort strömt er durch die Poren des

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Zerstäubers 42 und bildet sehr kleine Bläschen aus, die durc: den nach oben gerichteten Blutstrom von der Eingangsöffnung 3o von Zerstäuber v,^regge schwemmt v/erden.

Patentansprüche

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Claims (5)

1. D-~-~e-for-r 197'- ^ Baxter Laboratorien,Inc

   -Γ' " " ■ Morton Grove,Illinois

   Patentansprüche

   Vorrichtung zum Anreichern von Sauerstoff im Blut mit einer biegsamen Umhüllung, in der ein Strömungsweg ausgebildet ist, mit einem Einlaß für zuströmendes Blut, einem Auslaß für abströ- '" · ■ ■ mendes Blut, und mit einem länglichen, hohlen und porösen Bauelement, das Sauerstoffblasen ausbildet und an den Blutstrom abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (42) in einem direkten, arn Einlaß (36) ausgebildeten Blutstron quer zu dem Blutstrom und ihn schneidend angeordnet ist. ■
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (42) eine einseitig geschlossene Röhre auf v/eist. ■
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (42) aus porösem Kunststoff mit einer mittleren Porengröße von etwa 90 bis 140

   . Mikron hergestellt ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung ein Paar transparenter Kunststoffolien (10,12) aufweist, die durch ',/ärmeschweißen miteinander verbunden sind und dadurch den Strömungsweg (22,24,28).zwischen den Folien (10, 12).ausbilden.

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   -Sr-
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Streuung sv/eg eine Strecke (22) zur Anreicherung mit Sauerstoff und eine Strecke (24) zum Entschäumen ausgebildet-ist.

   Der Patentanwalt:

   0.

   I / .1/, V

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   AU

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