DE2350379A1

DE2350379A1 - Blut-oxygenator

Info

Publication number: DE2350379A1
Application number: DE19732350379
Authority: DE
Inventors: Wallace Bowley
Original assignee: INTECH CORP; Intech Inc
Current assignee: INTECH CORP; BWXT Intech Inc
Priority date: 1972-10-06
Filing date: 1973-10-08
Publication date: 1974-04-11
Also published as: ZA737801B; FR2201904B1; SU559624A3; JPS4994191A; DD114754A5; JPS5148758A; IL43375A0; ES419384A1; AU6103373A; US3898045A; LU68569A1; FR2201904A1; BR7307770D0; NL7313746A; IT997864B; FR2252117A1; JPS523236B2; BE805745A

Description

PATENTANWALT DR. HANS-GÜNTHER EGGERT, DIPLOMCHEMIKER

5 KÖLN 51, OBERLÄNDER UFER 90 .

Köln, den 3.10.1.973 Eg/Ax/Hz /184

Intech, Inc., EIm Street, Manchester, Connecticut (U.SlA.) Blut-Oxygenator

Die Erfindung betrifft einen einfachen, verhältnismäßig billigen, wegwerfbaren Blutoxygenator und Wärmeaustauscher, der als Ersatz für die Lungen von Tieren und Menschen während Operationen verwendet werden kann.

Zahlreiche Vorrichtungen wurden zur Aufsättigung des Bluts mit Sauerstoff während Herzoperationen und ähnlichen Operationen vorgeschlagen. Bekannt sind der Bubble-Oxygenator und der Filmoxygenator. Die älteren Filmoxygenatoren, bei denen der Sauerstoff eine semipermeable Membran durchdringen muß, um in das Blut zu gelangen, sind durch eine sehr niedrige Oxygenationsgeschwindigkeit gekennzeichnet. Der Bubble-Oxygenator ermöglicht eine direkte Vermischung von Sauerstoffblasen oder -perlen mit dem an Sauerstoff verarmten Blut. Bei Anwendung eines Sauerstoff/Blut-Verhältnisses, das zur Ausbildung einer annehmbaren Sauerstoffdiffusionsgeschwindigkeit in einer solchen Vorrichtung genügt, wird jedoch eine Turbulenz erzeugt, die in den Blutzellen ein Trauma verursacht, das Hämolyse, d.h. eine physikalische Zerstörung der Blutzellen selbst zur Folge hat. Es ist offensichtlich, daß zur Sicherheit des

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Patienten die Hämolyse minimal gehalten werden muß.

Beim Bubble-Oxygenator "besteht eine Beziehung zwischen der Oberflächengröße der Blasen und dem Widerstand, den der Film der Diffusion entgegensetzt. Diese Beziehung muß optimal gestaltet werden, um eine maximale Diffusionsgeschwindigkeit zu erzielen. Bei einer gegebenen Gasdurchflußmenge hat eine geringe Zahl großer Blasen eine zu kleine Massenübergangsfläche für eine wirksame Diffusion, während bei einer großen Zahl sehr kleiner Blasen die Grenzfläche genügt, aber die Diffusion unwirksam ist. Wie zu erwarten, gibt es für die wirksamste Diffusion eine optimale Blasengröße. Gewisse bekannte physikalische Eigenschaften haben einen Einfluß auf die Diffusionsgeschwindigkeit. Wichtig hiervon ist der Oberflächenfilmwiderstand. An der Oberfläche jeder Sauerstoffblase ist eine Schicht von sauerstoffgesättigtem Blut vorhanden. Dies ist eine effektive Grenzschicht, die die Geschwindigkeit vermindert, mit der der Rest der Bauerstoffblase in das Blut diffundiert, wodurch die Gesamtoxygenationsgeschwindigkeit bei einer gegebenen Gasströmungsmenge verringert wird. Diese Grenzschicht vermindert die Diffusion kleiner Blasen wirksamer als die Diffusion großer Blasen. Die Diffusionsgeschwindigkeit hat ferner eine Beziehung zur Geschwindigkeit, mit der die Blasen durch das Blut perlen. Es ist daher verständlich, daß Versuche gemacht wurden, Blasen von verhältnismäßig genauer Größe bei den bisher bekannten Bubble-Oxygenatoren zu erzeugen. Hieraus ergibt sich die heutige Notwendigkeit der Herstellung des Sauerstoffblasendiffusors mit sehr engen Toleranzen, eine schwierige und kostspielige Aufgabe.

Es wurden ferner Oxygenatoren vorgeschlagen, bei denen die Diffusionskammer mit kugelförmigen Körpern gefüllt ist, die eine ausreichende Bewegung zur Erzielung einer gesteigerten Oxygenation bewirken sollen (russisches Patent 302 125). Bei dieser Vorrichtung xvird das Blut aus dem

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vorstehend genannten Grund der Steigerung der Diffusionsgeschwindigkeit in einer Richtung und der Sauerstoff in der entgegengesetzten Richtung durch den Oxygenator geführt. Es ist jedoch damit zu rechnen, daß Turbulenz stattfindet, wenn der Sauerstoff und das Blut in entgegengesetzten Richtungen strömen, so daß Hämolyse in erheblichem Maße die folge sein kann. Die Erfindung dieses Patents stellt kein Mittel dar, die durch die Vibrationsbewegung der kugelförmigen Körper in der Kammer während des Durchflusses des Sauerstoffs und des Bluts verursachte Hämolyse zu verhindern; Ebenso wenig bietet sie eine Möglichkeit, die Blasengröße zu regeln und einzustellen. Ferner wäre es durch den erheblichen Widerstand, der der Blutströmung durch die entgegengesetzte Richtung des SauerstoffStroms entgegengesetzt wird, notwendig, das Blut durch die Vorrichtung zu pumpen, wobei das Blut effektiv vom Patienten abgesaugt wird. Die mit dieser Praxis zwangsläufig verbundenen Gefahren sind offensichtlich. Der erhöhte Widerstand, der der Blutströmung entgegengesetzt wird, vermindert weiter den Wirkungsgrad und die Arbeitsgeschwindigkeit des russischen Oxygenators.-

Um eine Gefährdung des Patienten zu verhindern, muß das in die Arterien zurückgeführte Blut vollständig frei von Gasblasen sein. Es ist daher notwendig, daß am Bubble-Oxygenator zusätzliche Vorkehrungen für die Entschäumung des Bluts nach der Oxygenation getroffen werden, da das Blut zu diesem Zeitpunkt in Form eines Schaums vorliegt. Bei mehreren bekannten Vorrichtungen wird ein Zylinder verwendet, der mit Schnitzeln oder fasern gefüllt ist, die in ein übliches chemisches Schaumverhütungsmittel oder benetzungsverhinderndes Mittel getaucht sind, um die Blasen zu zerstören. Die Dichte der SchaumverWatungsvorrichtung ist bei diesen Konstruktionen nicht gleichmäßig, so daß die· Antischaumwirkung an verschiedenen Stellen innerhalb der Schaumvernichtungsvorrichtung verschieden ist. Für den Patienten ergibt sich aus dieser Art der Schaumver-

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nichtungsvorrichtung eine ernste Gefahr aus zwei hauptsächlichen Gründen: Es ist bekannt, daß überschüssiges Antischaummittel in das Blut eintritt und es auf diese Weise verunreinigt und bleibende Gehirnschäden bei den Patienten verursacht. Ferner wird das Antischaummittel in der Schaumvernichtungsvorrichtung schließlich verbraucht, und die Schaumvernichtungswirkung wird mit der Zeit geringer, bis sie zu gering ist, um brauchbar zu sein. Die vorgeschlagenen Methoden zur zeitregulierten Abfuhr des Schaumvernichtungsmittels sind kompliziert und nicht

genug
zuverlässig/ Die mit der Methode zur Schaumvernichtung verbundenen Schwierigkeiten begrenzen ernsthaft die Blutdurchflußrate durch viele der zur Zeit bekannten Oxygenatoren.

Die bekannten Oxygenatoren haben allgemein einen begrenzten Wirkungsgrad in Bezug auf die Strömungsrate. Die heutigen Anwendungen dieser Vorrichtungen für Herzoperationen und verwandte Operationen lassen erkennen, daß eine Verbesserung der Blutdurchflußmenge und des Oxygenationswirkungsgrades sowie der Zuverlässigkeit hinsichtlich der Schaumvernichtung von großem Vorteil für Ärzte und Patienten sein wurden.

Gegenstand der Erfindung ist allgemein ein verbesserter Blutoxygenator, der als Ersatz für die Lungen eines Patienten während Herzoperationen und verwandten Operationen dient. Der Oxygenator weist einen Diffusor auf, aus dem Sauerstoffblasen mit verhältnismäßig gleichmäßiger, vorbestimmter Größe in einen Ejektor oder eine Strahlpumpe strömen,-die mit Blut gefüllt ist, wobei ein Gemisch von Blut und Sauerstoff gebildet wird. Dieses Gemisch strömt durch eine Kammer, die mit kugelförmigen harten Perlen von gleichmäßiger Größe gefüllt ist, die eine Gitterstruktur bilden. Während des Durchflusses der Sauerstoffblasen und des Bluts durch das.durch die Perlen gebildete 3-itter wird der Sauerstoff in das Blut diffundiert und

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das Kohlendioxyd daraus eliminierte Diese Reaktion wird durch den Reibungskontakt zwischen den Perlen und den Blasen im Blut während des Durchgangs durch das durch die Perlen gebildete Gitter erleichtert. Der resultierende Vorgang kann richtig als "Wischerfilm"-Bubble-Oxygenationsprozeß bezeichnet werden. Der hierbei erzeugte oxygenierte Blutschaum verläßt die Gitterkammer und tritt in einen . Schaumvernichtungsabschnitt ein, der eine radial und axial gleichmäßige Schaumvernichtungswirkung aufweist. In der folgenden ausführlichen Beschreibung werden mehrere Ausführungsformen des Schaumvernichtungsabschnitts erläutert. Das mit Sauerstoff abgesättigte, vom Schaum befreite Blut strömt über einen Wärmeaustauscher, in dem die gewünschten Temperaturänderungen vorgenommen werden, und von dort in einen geeichten Blutvorratsbehälter, aus dem es für die Rückführung in die Arterien des Patienten-bereit ist.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen einfachen, verhältnismäßig billigen, wegwerfbaren Blutoxygenator mit wesentlich verbesserter Blutdurchflußmenge und wesentlich verbessertem Wirkungsgrad bezüglich der Oxygenation verfügbar zu machen. Dieser Oxygenator ist ferner mit einem mit konstanter Zuverlässigkeit arbeitenden Schaumvernichtungsabschnitt versehen, der die Möglichkeit einer gefährlichen Verunreinigung des Bluts durch chemische Antischaummittel stark vermindert.

Die Erfindung wird nachstehend ausführlich in Verbindung mit den Abbildungen erläutert.

Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Oxygenator.

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf den Diffusorkopf, der in Fig. 1 als Teil des Oxygenators dargestellt ist.

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf den ßchaumvernichtungsabschnitt des in Fig. 1 dargestellten Oxygenators.

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Die Abbildungen zeigen einen Oxygenator 11 von vorzugsweise zylindrischer Form mit einer Düse oder einem Ejektor 12, einem Diffusor 13 im Ejektor, einer Füllkörper- oder Gitterkammer 14, die aus einem Bett harter Ferien 15 in einem Zylinder 16 besteht, einem Abweiser 17* einem Schaumvernichter 18, einem Wärmeaustauscher 21 mit einem Kern 22, der auf Eingen 23 im Wärmeaustauscher aufliegt, und einem Meßbehälter 24.

Der Ejektor 12 besteht im wesentlichen aus einer Mischkammer und einer Blasenpumpe mit konkav einwärts gewölbten Seitenwänden 25· Bauerstoff wird durch Leitung 26 dem Oxygenator von einer äußeren Quelle (nicht dargestellt) zugeführt, wobei er in den Diffusor 13 eintritt. Der in Fig. 2 im Detail dargestellte Diffusorkopf 27 besteht aus einem engmaschigen Gewebe 28, das Öffnungen von gleichmäßiger Größe aufweist und mit einem Haltering 29 am oberen Ende des Diffusors 13 befestigt ist. Das Gewebe kann aus dem Polyester "Dacron" oder einem anderen geeigneten Material mit verhältnismäßig gleichmäßigen Öffnungen mit einer Kantenlänge von etwa 40 ,u bestehen. Der Befestigungsring 29 kann aus beliebigem korrosionsbeständigem, verhältnismäßig starrem Werkstoff, z.B. dem Kunststoff "Lucite" (Hersteller Du Pont) oder nichtrostendem Stahl, bestehen. Da die Konstruktion verhältnismäßig billig, wegwerfbar und dennoch robust sein soll, wird ein Befestigungsring aus hartem Kunststoff bevorzugt. Die Eigenschaft der Wegwerfbarkeit soll natürlich keine Begrenzung des Oxygenators gemäß der Erfindung darstellen, vielmehr können die verwendeten .Werkstoffe in Abhängigkeit von den verschiedenen Anforderungen, die an ihn gestellt werden, unterschiedlich sein.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Oxygenator tritt an Sauerstoff verarmtes venöses Blut durch Leitungen 31 in den Ejektor ein. ^s ist zu bemerken, daß zwei Eintritte vorhanden sind, die in einem Winkel in den Boden des Ejektors

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führen, um eine leichte Wirbelbewegung zu erzeugen. Der Ejektor ist normalerweise mit Blut gefüllt und muß zu Beginn eines AufSättigungsvorganges mit Blut oder einer Kochsalzlösung in normaler'Weise vorgefüllt werden. Sauerstoff wird vom Diffusorkopf 27 abgegeben, wobei er Blasen von im wesentlichen gleichmäßiger Große im Blut bildet. Wie später erläutert werden wird, ist die genaue Gleichmäßigkeit der Blasengröße nicht entscheidend wichtig. Da der Sauerstoff an der genannten Stelle mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit in das Blut eintritt, wirkt der Ejektor mit seinen konkaven Wänden 25 als Blasenpumpe. Durch diese Konstruktion wird das Blut nicht nur durch den Oxygenator geführt, sondern die Sauerstoffblasen werden auch mit dem gesamten Blut am oberen Ende des Ejektors beim Eintritt des Gemisches in die Gitterkammer wirksam gemischt. . -

Die Perlen in der Gitterkammer, sind eng gepackt und von gleichmäßiger Größe. Sie haben vorzugsweise einen Durch-HB sser von 6 mm, jedoch können auch Perlen einer Größe im Bereich von 3 bis 10 mm verwendet werden. Die Perlen können aus beliebigen,geeigneten Werkstoffen bestehen, die eine verhältnismäßig glatte, harte Oberfläche aufweisen. Normalerweise wird Glas bevorzugt, jedoch können auch zahlreiche andere Werkstoffe wie Polyäthylen und Polytetra-· fluoräthylen verwendet werden. Auf die Aufgabe der Gitterkammer oder Füllkörperkammer wird nachstehend ausführlich eingegangen. Ein weitmaschiges Gewebe 33 trennt die Perlenschicht vom Ejektor und kann am Boden des Zylinders 16 mit einem üblichen Haltering oder einer anderen geeigneten Vorrichtung befestigt werden. Die Maschenweite des Gewebes 33 wird so klein gehalten, daß einerseits verhindert wird, daß Perlen aus der Füllkörperkammer fallen-und andererseits das Gemisch von Blut und Sauerstoff ungehindert aus dem Ejektor in die Gitterkammer strömen kann. Das obere Ende der Gitterkammer ist ebenfalls mit einem ähnlichen weit-

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iuasehdgen Gewebe 33 versehen, um zu verhindern, daß Perlenin den Schaumvernichter fallen.

Es wurde gefunden, -daß nur ein "sehr geringes Trauma notwendig ist, um Hämolyse, d.h. eine Schädigung der Blutzellen zu verursachen. Aus diesem Grunde sind die Perlen in der Kammer vorzugsweise aneinander befestigt, um jede Vibration oder Bewegung in dem Gitternetzwerk zu verhindern. Ultraschallverschweißung ist eine vorteilhafte Methode, dieses gewünschte Ergebnis zu erreichen. Selbst mit aneinander befestigten Perlen werden die Gewebe 33 an beiden Enden des Zylinders 16 verwendet, falls sich eine der Perlen lösen sollte.

Wenn Sauerstoffblasen mit Blut gemischt werden und die Diffusion beginnt, wird eine Grenzschicht von mit Sauerstoff gesättigtem Blut an der Oberfläche jeder Blase gebildet. Diese Grenzschicht widersteht weiterer Diffusion von Sauerstoff in das jenseits der Schicht liegende, an Sauerstoff verarmte Blut. Um diesem Widerstand gegen vollständige Oxygenation mit entgegenzuwirken, werden gemäß der Erfindung die Blasen über einen langen und gekrümmten Weg durch das durch die Perlen gebildete Gitter geführt. Wenn die Blase auf jede feste Perle trifft, ergibt sich eine Schleif- oder Abstreifwirkung an der der Diffusion widerstehenden Grenzschicht der Blase, wodurch die Grenzschicht physikalisch verdrängt oder durchbrochen wird und ein verringerter Widerstand gegen die Diffusion von Sauerstoff in das Blut die Folge ist. «Die Grenzschicht bildet sich erneut, wenn die Blase sich von jedem Zusammenstoß mit einer Perle zurückzieht, jedoch hat jede Sauerstoffblase auf ihrem Weg nach oben durch das Perlengitter eine große Zahl von Zusammenstößen mit Perlen. Im Verlauf jeder Kollision wird die Grenzschicht vorübergehend aufgebrochen und die Diffusion erleichtert. Die Geschwindigkeit der Diffusion von Sauerstoff in das venöse Blut wird durch die Anwesenheit der Perlen auf Grund der stark ver- -409815/0924

größerten Oberfläche für die Diffusion, die die Perlen darbieten, und durch den durch die Kollisionen zwischen Blasen und Perlen hervorgebrachten Schleif- und Abstreifeffekt gesteigert. Es leuchtet somit ein, daß der Ausdruck "Filmabstreif-Blasenoxygenationsverfahren" (wiped film bubble oxygenation process) durchaus treffend ist.

Gemäß der Erfindung strömen Sauerstoff und venöses Blut in der gleichen Richtung nach oben durch die Mitte des Oxygenators, wodurch der starke Widerstand gegen die Blutströmung in entgegengesetzten Richtungen ausgeschaltet wird. Darüber hinaus bedeutet die Strömung von Blut und Sauerstoffblasen in der gleichen Richtung, daß Blut und Sauerstoff während der gesamten Zeit, in der Blut durch die Gitternetzkammer strömt, in Berührung sind, so daß die Diffusionsgeschwindigkeit gesteigert wird. Ferner wird durch die gleichgerichtete Strömung von Blut und Sauerstoff die Turbulenz vermieden, die andernfalls durch den Aufeinanderprall von zwei entgegengesetzt gerichteten Strömungen entstehen würde.

Gemäß der Erfindung sind gleichmäßig große Durchgänge zwischen den Perlen 15 in der Gitternetzkammer 14- vorhanden, ■ weil die Größe der Perlen selbst gleichmäßig ist. Diese verengten Durchgänge regeln mit sehr großer Genauigkeit die Größe der Sauerstoffblasen, die durch das Perlengitter hindurchtreten können. Es ist bekannt, daß bei Bubble-Oxygenatoren zwischen Blasenfläche und Filmwiderstand ein Gleichgewicht besteht, das, wie bereits erwähnt, sehr schwierig- zu erreichen ist. Es ist notwendig, eine Gleichmäßigkeit in der Blasengröße aufrechtzuerhalten, um maximale Diffusion zu erzielen, und dies muß mit Genauigkeit geschehen. Bei üblichen Bubble-Oxygenatoren wird dies mit Hilfe eines Diffusors mit Öffnungen versucht, die mit sehr geringen Toleranzen hergestellt sind. Gemäß der Erfindung, können die gleichmäßigen Abstände zwischen den Perlen so

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gewählt werden, daß nur Blasen der gewünschten Größe durch das Perlengitter steigen können, wodurch maximaler Diffusionswirkungsgrad erzielt wird. Größere Blasen werden beim Durchgang durch die verengten Wege zwischen den Perlen zerteilt, wodurch der gewünschte Effekt erreicht wird. Demzufolge muß das Gewebe 28 auf dem Diffusorkopf 27 nicht mit extrem gleichmäßigen Maschenweiten hergestellt werden, da die Blasengröße beim Durchgang des Gemisches durch die Perlen verringert wird.

Es ist nunmehr einleuchtend, daß mehrere Faktoren der Erfindung zu erhöhter Diffusionsgeschwindigkeit und zu erhöhtem Wirkungsgrad beitragen. Zu diesen Faktoren gehören die kumulativ große Oberfläche der Perlen, die Schleifund Abstreifwirkung, die durch die Berührung zwischen den geschmeidigen Blasen und den harten Perlen hervorgebracht wird, die lange Kontaktzeit, die sich durch die gleichgerichtete Strömung von Blut und Sauerstoff ergibt, und die lange Laufstrecke, die eine Folge der Anwesenheit der dicht gepackten Perlen ist. Auf Grund dieser Faktoren kann der Oxygenator gemäß der Erfindung bei einem niedrigeren Sauerstoff-/Blut-Durchflußverhältnis betrieben werden, als dies bei üblichen Oxygenatoren möglich ist. Es ist bekannt, daß bei einer Senkung des Sauerstoff-/Blutdurchflußverhältnisses die im Blut-Sauerstoff-Gemisch stattfindende Turbulenz ebenfalls geringer wird. Mit verringerter Turbulenz wird die Hämolyse stark verringert. Ein bedeutender Effekt der Erfindung ist somit eine stark verringerte Hämolyse bei Aufrechterhaltung eines hohen Gesamtdiffusionswirkungsgrades.

Der mit Sauerstoff aufgesättigte Blutschaum berührt den Abweiser 17 unmittelbar von der Oberseite der Gitternetzkammer 14. Der Abweiser besteht aus einer konkaven konischen Oberfläche, die vorzugsweise aus klarem Kunststoff hergestellt ist, jedoch können auch andere Formen und Werkstoffe verwendet werden. Der Schaum wird durch den

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Abweiser nach außen gerichtet und tritt in den Schaumvernichter 18 ein, der den oberen Teil der Gitternetzkammer oberhalb des Wärmeaustauschers umgibt. Es ist zu bemerken, daß das Schaumvernichtungsgewebe sich bis zur Mitte des Oxygenators zwischen der Oberseite der Gitternetzkammer und dem Abweiser erstreckt.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf den Schaumvernichter 18. Kr besteht aus einem Gewebe 34-, das um den oberen Teil der Gitternetzkammer mit einer vorbestimmten Zahl von Windungen gewickelt ist, um radiale Gleichmäßigkeit und Übereinstimmung in der Herstellung sicherzustellen. Die Schaumvernichtung kann in bekannter Weise so erreicht werden, daß Blasen, die Kohlendioxyd und Sauerstoff enthalten, auf Pasern platzen, die durch Besprühen oder Tauchen mit einem chemischen Antischaummittel oder die Benetzung verhindernden Mittel überzogen worden sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Schaumvernienters wird die Gitternetzkammer mit einem Material umwickelt, das aus zwei abwechselnden Gewebeschichten besteht, von denen eine benetzbar'und eine nicht benetzbar ist. Bei dieser Ausführungsform werden die Blasen auseinandergezogen, indem sie von dem nicht benetzbaren· Material abgestoßen und von dem benetzbaren Material angezogen werden, auf dem sie platzen und in den Behälter 24- laufen. .Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform des Schaumvernichters wird ein Gewebe verwendet, das aus waagerecht verlaufenden benetzbaren Fasern und senkrecht verlaufenden nicht benetzbaren Fasern gewebt ist. Die Blasen werden in der oben beschriebenen Weise abgestoßen und angezogen, wodurch sie in einer einzigen senkrechten Ebene platzen und zum Behälter laufen. Bei diesen beiden bevorzugten Ausführungsformen werden Fasern verwendet, die von Natur aus auf Grund der Materialien selbst benetzbar bzw. nicht benetzbar sind und diese Eigenschaften nicht durch eine Behandlung mit chemischen Mitteln erworben haben. Als Beispiele nicht benetzbarer Materialien sind Nylon und Polytetrafluor-

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äthylen zu nennen, während als benetzbare Materialien Glasfasern oder Pasern aus Polycarbonaten, z.B. aus dem Produkt der Handelsbezeichnung "Lexan" in Frage kommen. ,Diese Ausführungsformen haben den Vorteil der Beständigkeit, d.h. die Nichtbenetzbarkeit und Benetzbarkeit der Fasern sind mit der Zeit konstant. Ferner .besteht keine Wahrscheinlichkeit einer gefährlichen Verunreinigung des Bluts des Patienten mit einem Antischaummittel. Das Gewebe des Schaumvernichters ist verhältnismäßig dicht um die Gitternetzkammer gewickelt, so daß jede folgende Windung die benachbarten Windungen berührt und radiale Gleichmäßigkeit von der Gitternetzkammer nach außen zur Wand des Oxygenators besteht. Der Schaumvernichter füllt den gesamten Raum zwischen dem Zylinder 16 und den Wänden des Oxygenators aus, der zwischen dem Wärmeaustauscher und dem Abweiser liegt.

Kohlendioxyd und überschüssiger Sauerstoff, die vom Blut während der Entschäumung abgegeben werden, werden aus dem Oxygenator durch den Abzug 35 in der Oberseite des Schaumvernichters abgeführt. Der Abzug kann mit einem (nicht dargestellten) bakteriologischen !Tilter versehen sein, um eine mögliche Verunreinigung der Atmosphäre im Operationsraum zu verhindern.

Das mit Sauerstoff aufgesättigte Blut läuft vom Schaumvernichter ab und wird über den Wärmeaustauscher 21 geleitet. Dieser Wärmeaustauscher ist ein ringförmiger zylindrischer Behälter mit einem ringförmigen Kern 22, der aus geschlossenzelligem Schaumstoff besteht, der den größten Teil des Innenraums des Wärmeaustauschers ausfüllt. Der Kern wird mit Hilfe von Ringen 23 am oberen und unteren Ende des Behälters in seiner Lage gehalten. Erhitztes oder gekühltes Wasser wird durch den Wärmeaustauscher gepumpt. Es tritt durch Leitung 36 ein und durch Leitung 37 aus. Das Blut wird hierdurch bei einer vorbestimmten gewünschten Temperatur gehalten. Gegebenenfalls können an. Stelle

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von Wasser auch 'andere Medien ver?/endet v/erden* Liese oe-. sondere Ausbildung des Wärmeaustauschers ergibt eine große Oberfläche für eine-schnelle Temperatureinstelluüg des über seine Seiten strömenden Bluts, während das Innenvolumen gering ist und hierdurch einen schnellen Austausch des Mediums im Innern ermöglicht.

Das mit Sauerstoff aufgesättigte Blut mit der geivünsciiter. Temperatur wird in einem Behälter 24 aufbewahrt, dessen V.'ände vorzugsweise durchsichtig sind. Der Behälter ist ringförmig und umgibt den Ejektor und Diffusor und das untere Ende der Gitternetzkammer. Der Behälter ist volunenmäßig geeicht (Skala 38), damit die verfügbare 31utnense während der Operation leicht überwacht werden kann. Das mit Sauerstoff aufgesättigte Blut wird aus dem Behälter durch den Schlauch 40 .entnommen, in den zur Regelung ein Kugelrückschlagventil 39 eingesetzt ist, das den Austritt verschließt, wenn im Behälter nicht genügend Blut vornanden ist. Hierdurch wird verhindert, daß in einem Notfall Luft in die Arterien des Patienten gelangt, wenn der Blutbehälter leer wird. Es ist zu bemerken, daß der Wärmeaustauscher im Behälter angeordnet ist, um die gewünschte Bluttemperatur aufrechtzuerhalten.

An der Oberseite des Oxygenators ist ein Hing 41 befestigt, der dazu dient, die Apparatur an einen Ständer zu hängen. Vorzugsweise bestehen der Hauptmantel und die meisten Einbauten dieses Oxygenators aus im wesentlichen starren, durchsichtigem Kunststoff, so daß richtiges Arbeiten zu jeder Zeit beobachtet werden kann. Die Kunststoffteile . können miteinander verklebt oder in anderer geeigneter "tfeise miteinander verbunden sein. Durch die Herstellung aus Kunststoff ist der Oxygenator wegwerfbar, billig in der Herstellung und bruchfest. Die Gesamtgröße dieses genators beträgt etwa 46 cm in der Höhe und 18 cm inDurchmesser für Erwachsene. Da das für Kleinkinder "an Kinder notwendige Volumen viel geringer ist, isö ein

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kleinerer Oxygenator für die Pädiatrie verfügbar. Natürlich wurde die vorstehende Größe nur als Beispiel genannt und ist nicht als Begrenzung gedacht.

Durch die Erfindung wird ein sehr kompakter, senkrecht aufgehängter Oxygenator verfügbar. Die Einbauzeit und die Schulung des Bedienungspersonals sind minimal, da die Vorrichtung vorsterilisiert und wegwerfbar und gleichzeitig sehr einfach im Aufbau und Betrieb ist. Es ist offensichtlich für den Fachmann, daß die verschiedensten Modifikationen und Verbesserungen dieses Oxygenators zur Anpassung an bestimmte Erfordernisse im Rahmen der Erfindung möglich sind.

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Claims

Pat ent an sprüche

Bubble-Blutoxygenator, gekennzeichnet durch einen Ejek- · tor (12) mit Bluteintrittsöffnung (31)» einen Diffusor .(1J) mit Sauerstoffeintrittsöffnung (26) und Mitteln zur Einführung von Sauerstoffblasen in das Blut im Ejektor (12), eine mit einer Vielzahl von harten Perlen von gleichmäßiger Größe gefüllte Füllkörperkammer (14-) und einen Schaumvernichter (18), wobei das Blut und die Sauerstoffblasen im Ejektor (12) gemischt werden und gemeinsam durch die Füllkörperkammer (14) strömen, das Blut beim Durchgang durch die Füllkörperperlen mit Sauerstoff aufgesättigt wird und mit den Perlen in Berührung kommt.und der mit Sauerstoff aufgesättigte Blutschaum im Schaumvernichter (18) in flüssiges Blut überführt wird.
2. Oxygenator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Wärmeaustauscher (21) zur Einstellung des Bluts auf die zur Rückleitung in den Patienten erforderliche Temperatur.
3. Oxygenator nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen Behälter (24), der das mit Sauerstoff aufgesättigte Blut aufnimmt, und in dem der Wärmeaustauscher (21) angeordnet ist.
4. Oxygenator nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Perlen in der Füllkörperkammer (14-) aneinander befestigt sind, um ihre Relativbewegung während des Betriebs des Oxygenators zu verhindern.
5· Oxygenator nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ejektor (12) durch konkave Wände (25) gebildet und der Diffusor (13) im Ejektor (12) in einer solchen Lage angeordnet ist, daß der in den Ejektor (12) eingeführte Sauerstoff im Zusammenwirken mit den konkaven

Wänden (25) eine Blasenpumpe bildet, die das Gemisch aus ■ 40981 B/0924

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Blut und Sauerstoff durch den Oxygenator führt.
6. Oxygenator nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor (13) am oberen Ende mit einem Gewebe (28) mit im wesentlichen gleichmäßigen Öffnungen versehen ist, durch die der Sauerstoff in das im Ejektor (12) vorhandene Blut strömt.
7. Oxygenator nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen am Austrittsende der Füllkörperkammer (14-) angeordneten Abweiser (17)» der den mit Sauerstoff aufgesättigten Blutschaum vom oberen Ende der Füllkörperkammer (14) zum Schaumvernichter (18) ablenkt.
8. Oxygenator nach Anspruch 1 bis 7» gekennzeichnet durch eine Abzugsöffnung (35) zur Entfernung von Kohlendioxyd und überschüssigem Sauerstoff aus dem Oxygenator.
9. Oxygenator nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumvernichter (18) aus einer Vielzahl von Gewebelagen (3^) besteht, die um den oberen Teil der Füllkörperkammer (14-)' gewickelt sind.
10. Oxygenator nach Anspruch 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumvernichter (18) aus abwechselnden Lagen eines benetzbaren Materials und eines nicht benetzbaren Materials besteht.
11. Oxygenator nach Anspruch 1 bis 9> dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe (34-) aus benetzbaren Fasern, die in einer Richtung ausgerichtet sind, und nicht benetzbaren Fasern besteht, die mit den benetzbaren Fasern verwebt und im Winkel
richtet sind.

und im Winkel von 90 zu den benetzbaren Fasern ausge-
12. Oxygenator nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe (3²O verhältnismäßig fest gewickelt ist, so daß jede Windung mit den benachbarten inneren und äußeren Windungen in Berührung ist, und das Gewebe 409815/0924

(54·) des Schaumvernichters den Raum zwischen den Wänden des Oxygenators und der i'üllkörperkammer (14) vollständig ausfüllt.
13. Oxygenator nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht "benetzbare Material des ßchaumver-· nichters (18) die Eigenschaft der Nichtbenetzbarkeit von Natur aus besitzt-.
14. Oxygenator nach Anspruch 1 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß die ü-itternetzkammer (14) an beiden Enden mit je einem Maschennetz (33) versehen ist, dessen Öffnungen so klein sind, daß die harten Perlen nicht aus der Gitternetzkammer (14) austreten können.
15· Oxygenator nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Blutbehälter (24) mit einer Skala (38) versehen ist, durch die das Volumen des im Behälter vorhandenen Bluts zu jedem Zeitpunkt sichtbar ist.
16. Oxygenator nach Anspruch 1 bis 15* dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher (21) als ein den Ejektor (12) im Behälter (24) umgebender ringförmiger zylindrischer Behälter ausgebildet ist und im Innern mit einem ringförmigen Kern (22), der den größten Teil des Innenraums des Wärmeaustauschers einnimmt, versehen ist.
1?· Oxygenator nach Anspruch 1 bis 16, gekennzeichnet durch ein Sicherheitsventil (39)> ias im Blutaustritt (40) aus dem Behälter (24) angeordnet ist und den Eintritt von Luft in die Arterien des Patienten verhindert,, wenn das Blut im Behälter (24) einen vorbestimmten niedrigen Stand erreicht hat.
18. Oxygenator nach Anspruch 1 bis 17r dadurch gekennzeichnet, daß die Bluteintrittsöffnungen (3Ό in einem Winkel in den Ejektor (12) führen und hierdurch dem Blut eine leichte Wirbelbewegung verleihen.

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19. Oxygenator nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllkörperkanuner (14) zylindrisch ist und daß der Schaumvernichter (18) über dem Wärmeaustauscher (21) und unter dem Abweiser (17) angeordnet ist, so daß das im Ejektor (12) unter Bildung eines Schaums mit Sauerstoff vermischte Blut durch die Füllkörperkammer nach oben und durch den Schaumvernichter (18) nach unten strömt und das mit Sauerstoff aufgesättigte Blut über den Wärmeaustauscher (21) in den Behälter (24) fliesst.

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