DE2208868A1

DE2208868A1 - Vorrichtung zum Anreichern von Blut mit Sauerstoff

Info

Publication number: DE2208868A1
Application number: DE19722208868
Authority: DE
Inventors: Ronald James Elk Grove Village 111. Leonard (V.St.A.)
Original assignee: Baxter Laboratories Inc
Current assignee: Baxter International Inc
Priority date: 1971-03-12
Filing date: 1972-02-25
Publication date: 1972-09-28
Also published as: IT950549B; SE393297B; AU3862472A; GB1359561A; CH541331A; CA1005303A; DE2264848A1; JPS5231680B1; GB1359562A; BR7201301D0; ZA72575B; FR2128806A1; US3729377A; DE2208868C3; AU461215B2; ES400488A1; NL7202323A; DE2208868B2; BE778964A; FR2128806B1

Description

dr. W. Schalk · dipl.-ing. P. Wirth · dipl.-ing. G. dannenberg DR.V. SCHMIED-KOWARZIK · DR. P. WEl NHOLD · DR. D. GUDEL

6 FRANKFURTAM MAIN

CR. ESCHENHEIMER STRASSE 39

2k.Februar 1972
Gu/gm

Baxter Laboratories,Inc. Morton Grove,Illinois, 6OO53 Ver. Staaten von Amerika

Vorrichtung; zum Anreichern von Blut mit Sauerstoff.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anreichern von Blut mit Sauerstoff mit einem Strörnungsweg mit einem Sauerstoff anreicherungsbereich für das Blut, ferner mit einer Einrichtung zur Zufuhr eines Blutstromes in ein Ende des Strömungsweges und mit einer Einrichtung zur Entnahme von Blut vom anderen Ende des Strömungsweges.

Vorrichtungen zum Anreichern des Bluts mit Sauerstoffbläschen sind gegenwärtig im Handel erhältlich und werden als Teil einer Herz-Lungen-Maschine bei operativen Eingriffen am offenen Herz verwendet. Grundsätzlich ist hierbei eine Umhüllung oder ein Gehäuse vorgesehen, in dem ein Strömungsweg für Blut und Sauerstoff ausgebildet ist. Der Ströungsweg enthält einen Sauerstoffanreicherungsbereich_f

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in dem Sauerstoffbläschen von einem Zerstäuber mit Blut ver mischt werden sowie einen Entschäumungsbereich, in \velchem die Gasbläschon aus dem Blut entfernt v/erden, bevor dieses dem Patienten wieder zugeführt wird.

Die bekannten Anreicherungsvorrichtungen, die in einer Kunststoff umhüllung ausgebildet sind, besitzen im allgemeinen keine Eigenstabilität und müssen daher mindestens an drei Seiten an einem starren Rahmen befestigt werden, damit die für derartige Operationen notwendige räumliche Stabilität erzielt wird.

Weiterhin wird bisher bei Sauerstofferzeugern dieser Art der SauerStoffanreicherungsbereich in Querrichtung angeordnet, die von dem Abstand der den Bereich definierenden Wärmedichtungen bestimmt wird, bzw. die Querabmessungen ändern sich bei starren SauerStofferzeugern nicht. Durch diese herkömmlichen Ausbildungsarten entstehen eine Reihe von Nachteilen.

Während der Sauerstofferzeuger in Betrieb ist, besitzt das Blut-Gasgemisch im Strömungsweg für Sauerstoff eine Dichte, die geringer ist,als die Dichte des Bluts. Außerdem muß das Gemisch eine vorbestimmte Aufwärtsgeschwindigkeit und ein vorbestimmtes Verhältnis von Blut zu Sauerstoff aufweisen, um das Niveau der Sauerstoffzufuhr zum Blut zwischen bestimmten, notwendigen oberen und unteren Abgrenzungen zu halten. Selbstverständlich sind diese Faktoren abhängig von der Blutzufuhrrate in den Eingangsbereich der Sauerstoffzone sowie der Sauerstoffzufuhr in diesen Bereich.

Während der Operation bzw. des Betriebs kann sich aber die Blutzufuhrrate vom Patienten in die Sauerstoffzone ziemlich wesentlich verändern. Bis jetzt hat man in solchen Fällen die Zufuhrrate von Sauerstoff in den Blutströmungsweg verringert bzw. erhöht. Die Reduzierung des Zustroms von Sauerstoff aber hat zur Folge, daß das Verhältnis von Sauerstoff zu Blut .sich verringert, wodurch das Blut in diesem Bereich

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"staut" (to pool). Hiermit ist gemeint, daß die Aufwärtsgeschwindigkeit des Bluts in dieser Zone unerwünscht klein wird, wodurch dieses zu lange im Sauerstoffanreicherungsbereich verbleibt, weil die Menge Sauerstoff in dieser Zone sich verringert und der Betrag von Blut sich somit erhöht. Eine Reduzierung in der Sauerstoffzufuhr wird auch die Dichte des Blut-Gasgemischs in dieser Zone erhöhen, wodurch sich die biegsamen Kunststoffwände des Bereichs erweitern und so sein Volumen erhöhen, wodurch eine weitere Redu-zierung in der Aufwärtsgeschwindigkeit des Bluts stattfindet. Eine derartige Erhöhung der Dichte erhöht auch den Gegendruck, der im Blutströmungsweg gegen den Einlaß für das Blut zu diesem Bereich erzeugt wird und der in hohem Maße unerwünscht ist. Durch die Stauung (pooling) von Blut im Sauerstoffanreicherungsbereich wird auch die Blutmenge außerhalb des Körpers des Patienten in unerwünschter Weise erhöht.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile der bekannten Sauerstoff erzeuger. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckabschnitt als Teil des Sauerstofferzeugers vorgesehen ist, der diesem bei Anwendung von Druck räumliche Stabilität verleiht.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird der Druckabschnitt dazu verwendet, räumliche Stabilität durch positive Kontrolle bzw.Steuerung
/über die Querschnittsfläche des Sauerstoffanreicherungsbereichs zu erhalten, um so das Volumen dieser Zone nach Wunsch zu vorändern. So besteht nach einer Veränderung in der Blutzufuhrrate in den Bodenbereich des Sauerstoffanreicherungsbereiches zusätzlich zu den herkömmlichen Maßnahmen alternativ die Möglichkeit, die Sauerstoffzufuhr in dieser Zone zu verändern. Bei der Erfindung wird der Druckabschnitt betätigt, um die Querschnittfläche des SauerStoffanreicherungsbereiches (und entsprechend das Volumen) in geeigneter Weise zu verändern, so daß die Aufwärtsgeschwindigkeit des Bluts im Sauerstoffanreicherungsbereich verhältnismäßig konstant gehalten wird, welche Durchflußrate somit von der Blutzufuhrrate

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in diesen Bereich unabhängig wird. Durch diese Maßnahme, die selbstverständlich in Verbindung mit allen gewünschten Veränderungen in der Sauerstoffzufuhrrate angewendet werden kann, hat der Benutzer des Sauerstofferzeugers nach der Erfindung die Möglichkeit, jedes gewünschte Niveau von Sauerstoffanreicherung des Bluts bei variierenden Blutzufuhrraten in die Sauerstoffkammer herzustellen, ohne die unerwünschten Wirkungen einer übermäßig nied^rigen Bläschenkonzentration im Sauerstoff oder in der Aufwärtsgeschwindigkeit des Bluts im Sauerstoffanreicherungsbereich in Kauf nehmen · zu müssen. Dieser Aspekt der Erfindung kann sowohl bei der Ausführungsform des Sauerstofferzeugers mit der biegsamen Umhüllung als auch bei der mit einer starren,gehäuseartigen Umhüllung zur Anwendung gelangen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Druckabschnitt eines Sauerstofferzeugers mit flexibler Umhüllung in Teilen der Umhüllung und nicht in dem den Strömungsweg definierenden Bereich angeordnet, wodurch die Umhüllung durch Anwendung von Druck Starrheit bzw. Festigkeit erhält. Dadurch wird die Aufstellung des Sauerstofferzeugers in der Umhüllung vereinfacht und sie ist überdies weniger kritisch, da die aufblasbaren Teile der Umhüllung der Konstruktion räumliche Stabilität verleihen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, aus denen sich weitere wichtige Merkmale ergeben. Es zeigt:

Fig. 1 die Ansicht eines Sauerstofferzeugers des Typs mit &1A der Umhüllung, der beide beschriebenen Aspekte der Erfindung verwirklicht, wobei Teile zur Verdeutlichung weggebrochen sind;

Fig. 2 schematisch eine verkleinerte Ansicht der aufblasbaren Vorrichtung zur Verwendung in Verbindung mit dem Sauerstoff anreicherungsbereich, bevor die Vorrichtung als Komponente des Sauerstofferzeugers in der Umhüllung

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diesem angefügt wird, mit einem teilweise weggekrochenen Bereich;

Fig.3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 1, wobei der mit dem Sauerstofferzeuger verbundene Druckabschnitt in nicht aufgeblasenem Zustand gezeigt ist;

Fig.4 einen Schnitt ähnlich Fig. 3 mit derselben Anordnung in aufgeblasenem Zustand zur Steuerung der Querschnittfläche des mit Blut gefüllten Sauerstoffanreicherungsbereichs;

Fig»5 eine Ansicht eines starren, gehäuseartigen Sauerstoff-& 5A erzeugers gem. der vorliegenden Erfindung, wobei Teile im Schnitt gezeigt sind.

In den Figuren besitzt ein mit einer Umhüllung aus Kunststoff ilm versehener Sauerstofferzeuger Kunststoffolien 10,12, die durch Wärmeschweißungen 14,16 teilweise zusammen gefügt sind. Zusätzliche Wärmeschweißungen 18,20 definieren einen Strömungsweg für Blut mit einer Strecke bzw. Zone 22 zur Sauerstoffanreicherung des Bluts,und einer Strecke bzw.Zone AEntschäumung des Bluts. Die Strecke bzw. Zone 22 wird in einem Arm 23 der Umhüllung gebildet. Der Arm 23 wird durch einen Schlitz 25 definiert, der den Arm teilweise von der übrigen Umhüllung trennt.

Der stromauf gerichtete Teil der Entschäumungsstrecke 24 enthält einen herkömmlichen Schwamm 26 zum Entschäumen, der z.B. aus gesponnenen Metallfaden oder porösem Kunststoff besteht,und der im allgemeinen ein Entschäumungsmittel aus Organosiliziura enthält. Ein zweiter Teil der Entschäumungsstrecke 24 besitzt eine gewundene Leitung 28 zur völligen Entfernung der Gasbläschen aus dem Blut. Ein Filter 30 bildet den Zugang zur Leitung 28. Der Filter 30 besitzt eine Führung 31, die das Blut dem einen Ende der Leitung 28 zuführt. Das Gas v/ird durch Abgabeöffnungen 32, 34 abgelassen. Durch eine Tasche 29 kann ein Thermometer oder dergl. eingeführt werden.

Durch Eingangsöffnungen 36,38, die bis zur Benutzung auf her-

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kömmliche Weise steril gehalten werden können, wird Blut zugeführt. Die Eingangsöffnung 36 ist mit einer Quelle venösen Bluts verbunden, die den Hauptstrom des zirkulierenden Bluts versorgt, während die Eingangsöffnung 38 zur wahlweisen Rückführung des Bluts vorgesehen ist, nachdem dieses einem Einschnitt entnommen und dem Patienten wieder zugeführt wird. Hierzu wird eine Ausgangsöffnung 40 am entgegengesetzten Ende des Strömungswegs für Blut mit Röhren derart verbunden, daß das Blut dem Patienten wieder zugeführt wird.

Abdichtungen 39,41 schließen den Strömungsweg um die Eingangsund Ausgangsöffnungen ab. Ein röhrenförmiger Zerstäuber 42 ist am Boden der Strecke 22 befestigt und bewirkt eine breite Verteilung von feinen Sauerstoffbläschen in das in der Kammer strömende Blut. Der Zerstäuber ist tassenartig ausgebildet und besteht im allgemeinen aus Kunststoff mit einer typischen mittleren Porengröße von 90 bis 140 Mikron. Das Innere des Zerstäubers 42 ist mit einer Sauerstoffleitung 44 in herkömmlicher Weise verbunden, und die Leitung 44 ist zwischen den Folien 10,12 entlang der Linie 18 abgedichtet.

Eine Eingangsöffnung 46 ist vorgesehen und ist ein verstärkter Schlitz, durch den Leitungen für Blut und dergl. in Querrichtung einfach und sicher durch den Sauerstofferzeuger hindurchgeführt werden können.

Eine Abdichtungslinie 48 ist zwischen den Folien 10 und 12 in Gestalt einer im allgemeinen U-förmigen,-geschlossenen Kurve gebildet und entlang der Umrandung der Umhüllung angeordnet, so daß im von der Strecke 48 definierten Bereich ein Flüssigkeits- bzw. Gasdruckabschnitt 50 entsteht. Eine auf herkömmliche Weise ausgebildete Aufblas- bzw. Füllöffnung 52 ist vorgesehen, durch die der Abschnitt 50 vorzugsweise mit Druckluft oder Sauerstoff aufgeblasen oder dieses Gas abgelassen werden kann. Nach dem Aufblasen wird der gesamte untere Bereich der Sauerstoffumhüllung verhältnismäßig starr und

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eigenstabil, wodurch das Befestigen der Umhüllung an einein Rahmen außerordentlich vereinfacht wird.

Bei der charakteristischen Befestigungsweise der Umhüllung wird ein nicht gezeigter Bügel bzw. eine Stange zwischen die Folien 10 und 12 horizontal über das Oberteil des Sauerstoff erzeuger s , durch Öffnungen 54,56 geschoben, um der Umhüllung von oben Halt zu geben. Löcher 58 sind vorgesehen, so daß die Seitenteile der Umhüllung mit Bindfaden oder dergl. befestigt werden können. Abdichtlinien 63 verhindern den Austritt von Flüssigkeit oder Gas aus dem Abschnitt 50 durch die Löcher 58.

Fig. 2 zeigt eine zweite Druckeinrichtung 59» die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Ein zweites Paar biegsamer Kunststoffolien 60,62 ist durch Wärmeschv/eissungen in Gestalt einer- geschlossenen Kurve verschweißt und bildet ein Paar miteinander verbundene Druckkamern 66,68 aus. Die Einrichtung ist in Längsrichtung entlang einem Mittelstreifen 70 zwischen den Kammern 66-,6-8 zusammengefaltet und die zusammengefaltete Einrichtung ist mit den Kammern 66, 68 so angeordnet, daß diese den Sauerstoffanreicherungsbereicli 22 gabelartig umschließen (vgl, Fig. 3 und 4). Eine Wärmeschweißlinie 72 ist am Druckteil 59 an Qeder Seite der Strecke 22 vorgesehen und verbindet das Druckteil 59 als integralen Bestandteil mit der Umhüllung.

Eine herkömmliche Aufblas- bzw. Füllein-richtung 74 ist vorgesehen, durch die die Kammern 66,68 aufgeblasen werden, so daß die Fläche des Sauerstoffanreicherungsbereiches 22 je nach der Stärke des Aufblasdrucks kontrolliert werden kann.

Fig. 4 zeigt im Schnitt den Bereich 22 gefüllt mit einem Blut-Sauerstoffgemisch 65 und den Kammern 66,68 in aufgebläse™ L-3m Zustand. Es ist ersichtlich, daß die Querschnittfläche des Bereichs 22 während der Operation bzw. des Betriebes auf einfache Weise durch Aufblasen bzw. Ablassen der Kammern 66,68

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in gewünschter Weise gesteuert bzw. kontrolliert werden kann.

bzw.54
In Fig. 5/ist ein Teil eines Sauerstofferzeugers mit einem starren Gehäuse 74 gezeigt, der einen Strömungsweg für Blut und eine Anreicherungsstrecke bzw. -bereich für Sauerstoff und eine Entschäumungsstrecke bzw- - bereich 24, ähnlich der^F^Lgr^^bSI^, besitzt. Wie in den bereits gezeigten Ausführungsformen sind Eintrittsöffnungen 36fiür Blut und eine Eintrittsöffnung 44 für Sauerstoff vorgesehen, wobei letztere zu einem nicht dargestellten Zerstäuber führt.

Nur ein Teil der gewundenen Leitung 28 ist gezeigt. Gleichwohl kann die Konstruktion in einer anderen als der dargestellten Form ausgeführt werden. Die ebenfalls vorgesehene AusgangsÖffnung 40 sowie/Üinlässe 36,38 sind alle nach der Außenseite des Gehäuses 74 gerichtet, um einen Zutritt zu diesem zu schaffen.

Eine starre Druckkammer 76 ist im Gehäuse 74 vorgesehen, in die eine Einlaßöffnung 78 führt. Ringförmige, starre Halterungen 79 v/erden von der Druckkammer 76 getragen und tragen ihrerseits einen elastischen Schlauch 80 aus Silikonkautschuk oder einem anderen Elastomer, welches den größten Teil des Bereichs 22 ausbildet. Der elastische Schlauch 80 kann eine Vielzahl (beispielsweise drei) axial angeordnete starre Versteifungen 82 an seiner äußeren Oberfläche tragen, so daß der mittlere Bereich des Schlauches 80 eine im allgemeinen konstante Querausdehnung besitzt.

Wenn die Druckkammer 76 unter Druck steht, wird der Durchmesser des Schlauches 80 entsprechend verringert, und zwar charakteristischerweise durch Zusammenfallen des mittuen Teils des Schlauches und Strecken von Endteilen 86, die das vom Zusammenfallen herrührende Material aufnehmen, wodurch der Bereich 22 eine verringerte Querausdehnung und ein verringertes Volumen über den größten Teil seiner Länge

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erhält.

Folglich können Querausdehnungen und Volumen des Bereichs 22 des Sauerstofferzeugers durch einfache Maßnahmen je nach Bedarf eingestellt werden, indem die Kammer 76 unter Druck gesetzt bzw. dieser abgelassen wird. Es kann auch Vakuum an die Kammer 76 angelegt werden, um den Bereich 22 zu erweitern, falls dieses gewünscht wird.

- Ansprüche 209840/0631

Claims

2A-.2.1972 Baxter Laboratories,Inc.

Gu/gra Morton Grove,111.

Ansprüche

Vorrichtung zum Anreichern von Blut mit Sauerstoff mit einem Strömungsweg mit einem Sauerstoffanreicherungsbereich für das Blut, ferner mit einer Einrichtung zur Zufuhr eines Blutstroms in ein Ende des Strömungswegs und mit einer Einrichtung zur Entnahme von Blut vom anderen Binde des Strömungswegs, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckabschnitt (50,76) als Teil des Sauerstofferzeugers vorgesehen ist, der/lbifAnwendung von Druck räumliche Stabilität verleiht*».
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckabschnitt (50,(entlang des Sauerstoffanreichcrungsbereichs (22) angeordnet ist und die Querschnittfläche des Bereichs (22) in Abhängigkeif von dem im Abschnitt (50,76) herrschenden Druck steuert.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstofferzeuger eine biegsame Umhüllung 10,12) besitzt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckabschnitt . (59) biegsame Kunststofffolien (60,62) besitzt, die so zusammengeschweißt sind, daß sie ein Paar Druckkammern (66,68) ausbilden, ^tTaI-J die Folien (60,62) von dem Teil der Umhüllung getragen werden, der den Sauerstoffanreicherungsbereich (22) ausbildet, wobei die Kammern (66,68) neben dem Bereich (22) vorgesehen sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Druckelemente/vorgesehen sind, die Abdichtungslinien aufweisen, wodurch auf ein Teil der

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Umhüllung außerhalb des Strömungswegs Druck ausgeübt v/ird, wodurch die Umhüllung Stabilität erhält.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß ein schlitzartiger Eingang (46) durch die Umhüllung vorgesehen ist.
7· Vorrichtung nach Anspruch 2, ddadurch gekennzeichnet, daß der Druckabschnitt (76) einen biegsamen Schlauch (80) besitzt, dessen Innenraum einen großen Teil des Anreicherungsbereichs (22) definiert, wobei der Schlauch (80) in einer Druckkammer (76) derart befestigt ist, daß die Enden des. Schlauche (80) mit dem übrigen Teil des Strömungswegs verbunden sind, wodurch die Querschnittfläche des Schlauches (80) je nach dem in der Kammer herrschenden Druck verändert v/ird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Schlauch (80) sich in Längsrichtung erstreckende Versteifungen (82) besitzt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine biegsame Umhüllung (10,12) vorgesehen ist, in der die einen Druckabschnitt (50) ausbildenden Mittel Druckmittel sind, die einen Teil der Umhüllung anders als den den Strömungsweg bildenden Teil druckempfindlich machen, so daß die unter Druck gesetzte Umhüllung Festigkeit erhält.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9. dadurch gekennzeichnet, daß der Druckabschnitt (50) im allgemeinen U-förmig ausgebildet und so angeordnet ist, daß er entlang der Peripherie der Umhüllung verläuft.

Der Patentanwalt:

2Q98A0/Q631