DE69009071T2

DE69009071T2 - Künstliche Lunge.

Info

Publication number: DE69009071T2
Application number: DE69009071T
Authority: DE
Inventors: Tomonori Muramoto
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1989-01-10
Filing date: 1990-01-09
Publication date: 1994-09-08
Anticipated expiration: 2010-01-10
Also published as: JPH0614965B2; EP0378168B1; EP0378168A2; JPH02185259A; EP0378168A3; DE69009071D1; US5084244A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine künstliche Lunge, bei der hohle Fasermembranen verwendet werden, und insbesondere eine künstliche Lunge, die ein zylindrisches Gehäuse mit darin angeordneten hohlen Fasermembranen enthält, wobei das zylindrische Gehäuse eine Bluteinlaßöffnung aufweist, die von der Längsachse des Gehäuses fort angeordnet ist, so daß von der Bluteinlaßöffnung in das Gehäuse eingeführtes Blut darin verwirbelt wird und im Blut erzeugte Luftblasen verringert werden.
Wenn an der Brust eines Patienten ein chirurgischer Eingriff ausgeführt wird, wird in den letzten Jahren in Bypassverbindung mit der Lunge des Patienten ein außerhalb des Körpers befindlicher Kreislauf einschließlich einer künstlichen Lunge, auch als Oxygenator bekannt, verwendet, und aus dem Blut des Patienten wird Kohlendioxid entfernt und durch die künstliche Lunge wird frischer Sauerstoff zum Blut zugegeben. Bei der künstlichen Lunge im außerhalb des Körpers befindlichen Blutkreislauf werden hohle Fasermembranen verwendet, die von der Abmessung her klein und mit rauher Struktur sein können und Gase stabil bei hoher Rate austauschen und einfach zu handhaben sind.
In FIG. 1 der begleitenden Zeichnungen ist eine herkömmliche künstliche Lunge gezeigt, die hohle Fasermembranen enthält.
Wie in FIG.1 gezeigt ist, umfaßt die allgemein bei 1' gezeigte künstliche Lunge ein zylindrisches Gehäuse 4, das eine Gasauslaßöffnung 15 und eine Gaseinlaßöffnung 16, eine am oberen Ende des Gehäuses 4 mit einer dazwischen vorgesehenen ersten Trennwand 7 angebrachte Blutauslaßabdeckung 10, eine am unteren Ende des Gehäuses 4 mit einer dazwischen vorgesehenen zweiten Trennwand 12 angebrachte Bluteinlaßabdeckung 9' und eine Anzahl von hohlen Fasermembranen 14 umfaßt, die im Gehäuse 4 zum Austausch von Gasen angeordnet sind, wobei die hohlen Fasermembranen 14 sich in die Blutauslaßabdeckung 10 öffnende obere Enden und sich in die Bluteinlaßabdeckung 9' öffnende untere Enden aufweist. Die hohlen Gasaustausch-Fasermembranen 14 erstrecken sich im Gehäuse 4 im wesentlichen parallel zueinander.
Jede der hohlen Fasermembranen 14 weist einen sich axial hindurch erstreckenden Hohlraum auf und weist auch eine Vielzahl (nicht gezeigter) kleiner Löcher auf, die in ihrer Umfangswand abgegrenzt sind und sich radial zwischen Innenund Außenwandflächen erstrecken. Die hohlen Fasermembranen 14 können entweder aus einem hydrophoben Kunstharz wie Polypropylen hergestellt sein. Alternativ können die hohlen Fasermembranen 14 als poröse hohle Fasermembranen aus einem hydrophilen Kunstharz hergestellt sein, und ihre Innenwandflächen können durch einen darauf aufgetragenen Silikonölfilm hydrophob gemacht worden sein.
Die gegenüberliegenden Enden der hohlen Fasermembranen 14 sind in fluiddichter Weise durch die ersten und zweiten Trennwände 7, 12 gehaltert, die aus Polyurethan oder dergleichen hergestellt sind. Die Trennwände 7, 12 teilen das Gehäuse 4, die Bluteinlaßabdeckung 91 und die Blutauslaßabdeckung 10 auf fluiddichte Weise voneinander und grenzen eine Gaskammer 13 dazwischen im Gehäuse 4 ab.
Blutauslaß- und einlaßöffnungen 17, 26' sind jeweils mit der Blutauslaß- und einlaßabdeckung 10, 9' verbunden und erstrecken sich in der axialen Richtung der hohlen Fasermembranen 14 so, daß jegliche lokalisierte Blutströmung in der künstlichen Lunge 1' herabgesetzt wird. Die Blutauslaß- und einlaßöffnungen 17, 26' sind jeweils mit Schläuchen 18a, 18b des außerhalb des Körpers befindlichen Blutkreislaufs verbunden. Die hohlen Fasermembranen 14 der künstlichen Lunge 1' sind im allgemeinen axial vertikal gerichtet, so daß Blut gleichmäßig im außerhalb des Körpers befindlichen Blutkreislauf verteilt wird und jegliches Wasser nach unten strömt, das an den Außenwandflächen der hohlen Fasermembranen 14 kondensiert ist. Die Blutauslaßöffnung 26' ist am unteren Ende der künstlichen Lunge 1' vorgesehen. Daher wird Blut, das in die Bluteinlaßöffnung 26' strömt, nach oben gerichtet, tritt nach oben durch die hohlen Fasermembranen 14 im Gehäuse durch und strömt dann aus der Blutauslaßöffnung 17 heraus. Die künstliche Lunge 1' befindet sich in der untersten Position im außerhalb des Körpers befindlichen Blutkreislauf, um zu verhindern, daß kleine Luftblasen in das Blut infolge von Luft eingemischt werden, die in die hohlen Fasermembranen 14 eintritt, wenn der Druck des Bluts im außerhalb des Körpers befindlichen Blutkreislauf zu der Zeit abgesenkt wird, zu der der Kreislauf in Gang gesetzt wird oder während das Blut durch den Kreislauf umläuft.
Da jedoch die Blutauslaß- und einlaßöffnungen 17, 26' vertikal vorgesehen sind und der Schlauch 18b nicht scharf umgebogen werden sollte, kann die künstliche Lunge 1' in der Position im außerhalb des Körpers befindlichen Blutkreislauf nicht ausreichend abgesenkt werden. Der Druck des Bluts im Kreislauf ist daher verhältnismäßig niedrig, was es gestattet, daß Luft in die hohlen Fasermembranen 14 eintritt und als kleine Luftblasen im Blut eingefangen wird.
FIG. 2 der begleitenden Zeichnungen zeigt eine weitere bekannte künstliche Lunge, bei 1" bezeichnet, die dazu vorgesehen ist, das Problem der obigen herkömmlichen künstlichen Lunge zu lösen. Die in FIG. 2 gezeigte künstliche Lunge 1" ist in der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 61(1986)-10697 offenbart. Die künstliche Lunge 1" weist eine Bluteinlaßöffnung 26' an ihrem unteren Ende auf, wobei die Bluteinlaßöffnung 26' in einem Winkel im Bereich von 500 bis 1000 in bezug auf die Achse der hohlen Fasermembranen 14 geneigt ist. Ein Filter F, der eine Siebgröße im Bereich von 0,074 mm (200) bis 0,038 mm (400) aufweist, ist in der Blutauslaßabdeckung 10 zwischen den offenen Enden der hohlen Fasermembranen 14 und der Blutauslaßöffnung 17 vorgesehen. Die künstliche Lunge 1" kann in der Position im außerhalb des Körpers befindlichen Blutkreislauf abgesenkt werden, ohne daß der Schlauch 18b scharf gebogen wird. Insoweit, als der Druck des Bluts im Kreislauf verhältnismäßig hoch ist, wird verhindert, daß Luft in die hohlen Fasermembranen 14 eintritt, und von daher ist die Gefahr des Einfangens von kleinen Luftblasen im Blut herabgesetzt.
Die EP-A-0257279 offenbart einen mit einem Wärmetauscher kombinierten Membran-Oxygenator. Der Membran-Oxygenator umfaßt eine Bluteinlaßkarnmer mit einem tangentialen Blute inlaß, der eine Blutwirbelströmung liefert, um Luftblasen zu versetzen und Luft zu einem oberen Zentrum der Bluteinlaßkammer hin zu zentrifugieren, wo Gas durch eine Abzugöffnung abgezogen wird.
Die EP-A-0081118 offenbart eine künstliche Lunge, die eine künstliche Lungenöffnung umfaßt, bestehend aus einem Gehäuse, einem Bündel von hohlen Gasaustauschfasermembranen, Trennwänden zum Halten des Membranenbündels im Gehäuse, einen Blutkanal und eine durch das Gehäuse abgegrenzte Sauerstoffkammer, ein Bündel von Membranen und Trennwänden, und eine Wärmetauscheröffnung, bestehend aus einem Gehäuse, einer Anzahl von im Gehäuse durch Trennwände umschlossenen Schläuchen, einem Blutkanal und einer Wärmetauschkammer, die beide durch das Gehäuse, die Schläuche und die Trennwände abgegrenzt sind. Eine Bluteinlaßöffnung gestattet das Einführen von Blut in den oberen Abschnitt der Wärmetauscheröffnung.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine künstliche Lunge vorzusehen, die aufgebaut ist, Luftblasen im Blut zu verringern, die es gestattet, daß Blut für eine gleichmäßige Blutzuführung gut verteilt wird und erzeugte Luftblasen ausgeben kann, so daß sie nicht im Blut eingefangen werden.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine künstliche Lunge vorzusehen, umfassend ein Gehäuse, das Gaseinlaß- und Auslaßöffnungen aufweist, eine erste Trennwand, die in einem oberen Ende des Gehäuses vorgesehen ist, eine am oberen Ende des Gehäuses angebrachte und oberhalb der ersten Trennwand abgegrenzte Bluteinlaßkammer, eine in einem unteren Ende des Gehäuses vorgesehene zweite Trennwand, eine am unteren Ende des Gehäuses angebrachte und unterhalb der zweiten Trennwand abgegrenzte Blutauslaßkammer, eine Anzahl von hohlen Fasermembranen zum Austauschen eines Gases, die innerhalb des Gehäuses vorgesehen sind und sich in die Bluteinlaßkammer öffnende Enden und sich in die Blutauslaßkammer öffnende gegenüberliegende Enden aufweisen, und eine Bluteinlaßöffnung, die mit der Bluteinlaßkammer in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Bluteinlaßöffnung radial außerhalb der zentralen Achse der Bluteinlaßkammer angeordnet ist derart, daß das Verhältnis des Abstandes von der zentralen Achse der Bluteinlaßkammer zur zentralen Achse der Bluteinlaßöffnung zum maximalen Innenradius der Bluteinlaßkammer im Bereich von 0,25 bis 0,95 liegt, so daß das aus der Bluteinlaßöffnung in die Bluteinlaßkammer eingeführte Blut in einer Richtung verwirbelt wird.
Ein noch weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die künstliche Lunge vorzusehen, wobei diese weiter eine Entlüftungsöffnung aufweist, die mit der Bluteinlaßkammer in Verbindung steht.
Ein noch weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die künstliche Lunge vorzusehen, bei der die Entlüftungsöffnung im wesentlichen axial zentral in der Bluteinlaßkammer angeordnet ist.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine künstliche Lungenanordnung vorzusehen, umfassend: eine künstliche Lunge, umfassend ein künstliches Lungengehäuse, das Gaseinlaß- und Auslaßöffnungen aufweist, eine erste Trennwand, die in einem oberen Ende des künstlichen Lungengehäuses vorgesehen ist, eine erste Bluteinlaßkammer, die am oberen Ende des künstlichen Lungengehäuses angebracht ist und oberhalb der ersten Trennwand abgegrenzt ist, eine zweite Trennwand, die in einem unteren Ende des künstlichen Lungengehäuses vorgesehen ist, eine Blutauslaßkammer, die am unteren Ende des künstlichen Gehäuses angebracht ist und unterhalb der zweiten Trennwand abgegrenzt ist, und eine Anzahl von hohlen Fasermembranen zum Austauschen eines Gases, die im künstlichen Lungengehäuse angeordnet sind und sich in die erste Bluteinlaßkammer öffnende Enden und sich in die Blutauslaßkammer öffnende gegenüberliegende Enden aufweisen, und einen Wärmetauscher, der am oberen Ende des künstlichen Lungengehäuses angebracht ist, wobei der Wärmetauscher ein Wärmetauschergehäuse, das Wärmemedium-Einlaß- und Auslaßöffnungen aufweist, eine dritte Trennwand, die in einem oberen Ende des Wärmetauschergehäuses vorgesehen ist, eine zweite Bluteinlaßkammer, die am oberen Ende des Wärmetauschergehäuses angebracht ist und oberhalb der dritten Trennwand abgegrenzt ist, eine vierte Trennwand, die in einem unteren Ende des Wärmetauschergehäuses vorgesehen ist und in die erste Bluteinlaßkammer weist, eine Anzahl von Leitungen zum Austauschen von Wärme, die im Wärmetauschergehäuse vorgesehen sind und sich in die zweite Bluteinlaßkammer öffnende Enden und sich in die erste Bluteinlaßkammer öffnende gegenüberliegende Enden aufweisen, und eine Bluteinlaßöffnung, die im wesentlichen senkrecht zur Achse der Richtung der Leitungen orientiert ist und mit der zweiten Bluteinlaßkammer in Verbindung steht, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bluteinlaßöffnung radial außerhalb der zentralen Achse der zweiten Bluteinlaßkammer angeordnet ist derart, daß das Verhältnis des Abstandes von der zentralen Achse der zweiten Bluteinlaßkammer zur zentralen Achse der Bluteinlaßöffnung zum maximalen Innenradius der zweiten Bluteinlaßkammer im Bereich von 0,25 bis 0,95 liegt, so daß von der Bluteinlaßöffnung in die zweite Bluteinlaßkammer eingeführtes Blut in einer Richtung verwirbelt wird.
Die obigen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen weiter ersichtlich, in denen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung auf dem Wege eines veranschaulichenden Beispiels gezeigt sind:
FIG. 1 und 2 sind Teilschnitt-Seitenansichten herkömmlicher künstlicher Lungen;
FIG. 3 ist eine Teilschnitt-Seitenansicht einer künstlichen Lungenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die künstliche Lungenanordnung eine künstliche Lunge und einen Wärmetauscher umfaßt;
FIG. 4(a) und 4(b) sind vergrößerte Drauf- bzw. Querschnittsansichten einer Bluteinlaßabdeckung des Wärmetauschers;
FIG. 5 ist ein Leitungsplan eines außerhalb des Körpers befindlichen Blutkreislaufs, in dem die künstliche Lungenanordnung der Erfindung eingebaut ist;
FIG. 6 ist ein Leitungsplan eines Versuchskreislaufs zur Durchführung von Vergleichsexperimenten;
FIG. 7(a) und 7(b) sind Drauf- bzw. Teilschnitt-Seitenansichten einer Bluteinlaßabdeckung zur Verwendung bei einem Test gemäß der vorliegenden Erfindung;
FIG. 8(a) und 8(b) sind Drauf- bzw. Teilschnitt-Seitenansichten einer herkömmlichen Bluteinlaßabdeckung gemäß Stand der Technik zur Verwendung in einem Test;
FIG. 9(a) und 9(b) sind Drauf- bzw. Teilschnitt-Seitenansichten einer weiteren herkömmlichen Bluteinlaßabdeckung gemäß Stand der Technik zur Verwendung in einem Test; und
FIG. 10 ist ein Diagramm, das Blutströmungsmuster, Verweilzeiten und die Zahlen von Mustern bei Erfindungsbeispielen 2 bis 4 und Vergleichsbeispielen 3 bis 5 zeigt.
Wie in FIG. 3 gezeigt ist, umfaßt eine künstlichen Lungenoder Oxygenatoranordnung 1 im wesentlichen eine künstliche Lunge 2 und einen Wärmetauscher 3, der am oberen Ende der künstlichen Lunge 2 angebracht ist. Die künstliche Lunge 2 weist ein zylindrisches Gehäuse 4 auf und der Wärmetauscher 3 weist ebenfalls ein zylindrisches Gehäuse 5 auf, das über dem oberen Ende des Gehäuses 4 mit einem dazwischen angeordneten O-Ring 6 luftdicht angebracht ist. Eine erste Trennwand 7 ist im oberen Ende des Gehäuses 4 luftdicht eingebaut. Eine vierte Trennwand 8 ist im unteren Ende des Gehäuses 5 luftdicht eingebaut. Die ersten und vierten Trennwände 7, 8 begrenzen miteinander zwischen sich eine Bluteinlaßkammer 9 der künstlichen Lunge 2. Eine Blutauslaßabdeckung 10 ist über dem unteren Ende des Gehäuses 4 mit einem dazwischen angeordneten O-Ring 11 luftdicht eingebaut. Eine zweite Trennwand 12 ist im unteren Ende des Gehäuses 4 luftdicht eingebaut. Die Blutauslaßabdeckung 10 und die zweite Trennwand 12 begrenzen zusammen dazwischen eine Blutauslaßkammer 28a, die vom Innenraum im Gehäuse 4 durch die untere Trennwand 12 abgetrennt ist. Die erste und zweite Trennwand 7, 12, begrenzen zusammen dazwischen eine Gaskammer 13 im Gehäuse 4. In der Gaskammer 13 ist eine Anzahl von hohlen Fasermembranen 14 zum Austauschen von Gasen untergebracht. Die hohlen Fasermembranen 14 weisen obere und untere Enden auf (wie in FIG. 3 gezeigt) , die sich jeweils durch die ersten und zweiten Trennwände 7, 12 erstrecken und sich in die erste Bluteinlaßkammer 9 bzw. die Blutauslaßkammer 28a öffnen.
Die hohlen Fasermembranen 14 sind herkömmlicher Art. Das Gehäuse 4 der künstlichen Lunge 2 weist axial mit Abstand angeordnete Gaseinlaß- und Auslaßöffnungen 15, 16 auf, die in ihrer Außenumfangswand abgegrenzt sind und mit der Gaskammer 13 in Verbindung stehen. Die Blutauslaßabdeckung 10 weist eine Blutauslaßöffnung 17 auf, deren Achse in einem bestimmten Winkel zur axialen Richtung der hohlen Fasermembranen 14 schräg angeordnet ist. Die Achse der Blutauslaßöffnung 17 ist in schrägem Winkel angeordnet, um zu verhindern, daß ein daran angeschlossener Schlauch 18a scharf umgebogen wird.
Der Wärmetauscher 3 weist eine Bluteinlaßabdeckung 19 auf, die über dem oberen Ende des Gehäuses 5 mit einem dazwischen angeordneten O-Ring 20 luftdicht angebracht ist. Eine dritte Trennwand 21 ist im oberen Ende des Gehäuses 5 luftdicht eingebaut. Die Bluteinlaßabdeckung 19 und die dritte Trennwand 21 begrenzen gemeinsam eine Bluteinlaßkammer 28b, die durch die dritte Trennwand 21 vom Innenraum im Gehäuse 5 abgetrennt ist. Die dritte und vierte Trennwand 21, 8 begrenzen gemeinsam dazwischen eine Kammer 22 im Gehäuse 5. In der Kammer 22 ist eine Anzahl von Wärmetauschleitungen 23 untergebracht, die sich im Gehäuse 5 axial erstrecken. Die Leitungen 23 weisen obere und untere Enden auf (wie in FIG. 3 gezeigt), die sich durch die dritten bzw. vierten Trennwände 21, 8 erstrecken und sich jeweils in die Bluteinlaßkammern 28b, 9 öffnen. Das Gehäuse weist Wärmemedium-(Kalt/Warmwasser)-Einlaß-und Auslaßöffnungen 24, 25 auf, die in seiner Umfangswand abgegrenzt sind und axial mit Abstand voneinander angeordnet sind, wobei die Einlaß- und Auslaßöffnungen 24, 25 mit der Kammer 22 in Verbindung stehen. Die Bluteinlaßabdeckung 19 weist eine Bluteinlaßöffnung 26 auf, die radial außerhalb der zentralen Längsachse der Bluteinlaßabdeckung 19 positionsmäßig versetzt ist (siehe FIG. 4(a) und 4(b)). In Fig. 4(a) weist die Bluteinlaßkammer 28b einen maximalen Innenradius a auf, und die zentrale Achse X-X der Bluteinlaßabdeckung 19 und die zentrale Achse Y-Y Der Bluteinlaßöffnung 26 befindet sich um einen Abstand b radial mit Abstand voneinander angeordnet. Die Bluteinlaßöffnung 26 ist von der zentralen Achse der Bluteinlaßabdeckung 19 derart radial versetzt, daß das Verhältnis des Radius a zum Abstand b (auf das später als auf "Versetzungsverhältnis" Bezug genommen wird) im Bereich von 0,25 bis 0,95 liegt. Die zentrale Achse der Bluteinlaßöffnung 26 ist im wesentlichen senkrecht zur axialen Richtung der Leitungen 23 orientiert.
Blut, das von der Bluteinlaßöffnung 26 eingeführt wird, wird in einer Richtung in der Bluteinlaßkammer 28b verwirbelt, da die Bluteinlaßöffnung 26 radial außerhalb der zentralen Achse der Bluteinlaßabdeckung 19 positionsmäßig versetzt ist. Die Bluteinlaßabdeckung 19 weist auch eine Entlüftungsöffnung 27 auf, die im wesentlichen axial zentral von ihr in Verbindung mit der Bluteinlaßkammer 28b zur Entfernung von Luftblasen abgegrenzt ist, die im oberen Bereich der Bluteinlaßkammer 28b durch den sich verwirbelnden Blutstrom gesammelt worden sind.
Die so aufgebaute künstliche Lungenanordnung 1 ist in einem
außerhalb des Körpers befindlichen Blutkreislauf A eingebaut, wie in FIG. 5 gezeigt ist. Die Bluteinlaßöffnung 17 der künstlichen Lungenanordnung 1 ist durch den Schlauch 18a mit einer Blasenfalle 30 und einer Rücklaufleitung 31 verbunden, die mit einem Venenblutbehälter 32 verbunden ist. Die Blasenfalle 30 ist mit einer Blutzufuhrleitung 33 und einem Probennahmeverteiler 34 verbunden. Der Probennahmeverteiler 34 ist mit dem Venenblutbehälter 32 und einem Kardiotomiebehälter 36 verbunden, der mit dem Venenblutbehälter 32 verbunden ist. Die Bluteinlaßöffnung 26 ist durch einen Schlauch 18b und eine Rollenpumpe 37 mit dem Venenblutbehälter 32 verbunden. Das Entlüftungsloch 27 der Bluteinlaßabdeckung 19 ist über ein Rückschlagventil 38 mit dem Kardiotomiebehälter 36 verbunden. Die Blutzufuhrleitung 33 und eine mit dem Venenblutbehälter 32 verbundene Blutableitung 35 sind mit einem Patientenkörper P verbunden.
Die künstliche Lungenanordnung 1 arbeitet wie folgt Als erstes ist die künstliche Lungenanordnung 1 mit dem außerhalb des Körpers befindlichen Blutkreislauf A verbunden. Dann ist der außerhalb des Körpers befindliche Blutkreislauf A mit dem Patientenkörper P verbunden, der einer Kardiotomie oder einer ähnlichen Operation unterzogen wird, so daß Kohlendioxid vom Blut des Patienten entfernt wird und dem Blut Sauerstoff zugeführt wird. Mehr im einzelnen, während der Operation wird das aus der Vene des Patientenkörpers P entfernte Blut durch die Blutableitung 35 zum Venenblutbehälter 32 abgegeben, von wo das Blut durch die Pumpe 37 zwangsweise unter Druckbeaufschlagung durch den Schlauch l8b von der Bluteinlaßöffnung 26 in die Bluteinlaßkammer 28b des Wärmetauschers 3 zugeführt wird. Wie oben beschrieben worden ist, befindet sich die Bluteinlaßöffnung 26 positionsmäßig radial außerhalb der zentralen Achse der Bluteinlaßabdeckung 19 versetzt angeordnet, so daß das Versetzungsverhältnis im Bereich von 0,25 bis 0,95 liegt, und die Achse der Bluteinlaßöffnung 26 ist im wesentlichen senkrecht zur axialen Richtung der Schläuche 23 orientiert. Daher wird das Blut, das aus der Bluteinlaßöffnung 26 eintritt, in einer Richtung verwirbelt und wird deshalb in der Bluteinlaßkammer 28b verteilt. Die Blutwirbelströmung prallt nicht direkt auf die offenen Enden der Leitungen 23 und daher werden fast keine Luftblasen erzeugt. Selbst wenn einige Luftblasen im Blut in der Bluteinlaßkammer 28b erzeugt werden, werden die Luftblasen, da sie in der Masse viel kleiner als das Blut sind, mittels der durch die Blutwirbelströmung erzeugten Zentrifugalkräfte zentral in der Bluteinlaßkammer 28b gesammelt. Diese gesammelten Luftblasen bewegen sich auch mittels Auftrieb in dem oberen Bereich der Bluteinlaßkammer 28b nach oben. Die Luftblasen werden dann zusammen mit etwas Blut durch das Entlüftungsloch 27 ausgelassen und strömen dann durch das Rückschlagventil 38 in den Kardiotomiebehälter 36. Der Kardiotomiebehälter 36 entfernt die Luftblasen aus dem Blut, und es wird lediglich das Blut von dort in den Venenbehälter 32 für die Zirkulation ausgegeben.
Das Blut, aus dem Luftblasen auf die oben beschriebene Weise entfernt worden sind und das in der Bluteinlaßkammer 28b auseinander verbreitet worden ist, wird dann im wesentlichen gleichmäßig in die Leitungen 23 im Wärmetauscher 3 verteilt. Es wird an dem durch die Leitungen 23 strömenden Blut ein Wärmetausch durch Kalt/Warmwasser ausgeführt, das aus der Wärmemediumeinlaßöffnung 24 in die Kammer 22 eintritt und durch die Wärmemediumauslaßöffnung 25 aus der Kammer 22 ausgelassen wird. Das Blut fließt dann in die Bluteinlaßkammer 9 der künstlichen Lunge 2 und dann in die hohlen Fasermembranen 14. Das Blut, das durch die hohlen Fasermembranen 14 fließt, wird durch die Wände der hohlen Fasermembranen 14 mit Sauerstoff aus einem Gas versorgt, das Sauerstoff enthält, und aus der Gaseinlaßöffnung 15 in die Gaskammer 13 strömt und aus der Gaskammer 13 durch die Gasauslaßöffnung 16 strömt. Zur selben Zeit wird im Blut enthaltenes Kohlendioxid entfernt und durch das Gas, das die Gaskammer 13 verläßt, fortgetragen. Anschließend strömt das Blut aus den hohlen Fasermembranen 14 in die Blutauslaßkammer 28a, von wo es aus der Blutauslaßöffnung 17 in den Schlauch 18a abgezogen wird. Da die Blutauslaßöffnung 17 in bezug auf die axiale Richtung der hohlen Fasermembranen 14 schräg angeordnet ist, wird der mit der Blutauslaßöffnung 17 verbundene Schlauch 18a nicht scharf umgebogen. Demgemäß kann die künstliche Lunge 1 in einer tiefen Position im außerhalb des Körpers befindlichen Blutkreislauf A angeordnet sein und daher ist dort der Druck des Bluts nicht übermäßig abgesenkt. Demzufolge tritt das Sauerstoff enthaltende Gas nicht in die hohlen Fasermembranen 14 ein, und es werden in dem durch die hohlen Fasermembranen 14 strömenden Blut keine Luftblasen erzeugt. Das Blut, das somit mit Sauerstoff angereichert worden ist, wird dann durch den Schlauch 18a und die Blasenfalle 30 zur Blutzuleitung 33 zugeführt.
Es wird nun unter Bezugnahme auf FIG. 6 bis 10 ein an der künstlichen Lungenanordnung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung und der in FIG. 1 und 2 gezeigten herkömmlichen künstlichen Lungen 1', 1" ausgeführtes Vergleichsexperiment beschrieben.
Wie in FIG. 6 gezeigt ist, weist eine Versuchsvorrichtung oder ein Kreislauf A' einen Blutspeicherbehälter 40 auf, der über einen Schlauch 41 mit einer Rollenpumpe 42 verbunden ist. Die Rollenpumpe 42 ist über einen Schlauch 44, der eine Luftblaseneinlaßöffnung 43 aufweist, mit einer Bluteinlaßabdeckung 46 eines Wärmetauschers 45 verbunden.
Die Bluteinlaßabdeckung 46, die für einen Versuch verwendet wird, ist eine der in FIG. 7(a) und 7(b), 8(a) und 8(b) und 9(a) und 9(b) gezeigten Bluteinlaßabdeckungen. Mehr im einzelnen, FIG. 7(a) und 7(b) zeigen eine Bluteinlaßabdeckung 46A zur Verwendung bei einem Test, die der Bluteinlaßabdeckung 19 gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht. FIG. 8(a) und 8(b) zeigen eine Bluteinlaßabdeckung 46B mit gerader Einlaßöffnung zur Verwendung bei einem Test, die bei der herkömmlichen künstlichen Lunge 1' verwendet wird. Die Bluteinlaßabdeckung 46B mit gerader Einlaßöffnung weist eine sich entlang der Achse des zylindrischen Wärmetauschers 45 erstreckende Einlaßöffnung 49 auf. FIG. 9(a) und 9(b) zeigen eine Bluteinlaßabdeckung 460 mit seitlicher Einlaßöffnung zur Verwendung bei einem Test, die bei der herkömmlichen künstlichen Lunge 1" verwendet wird. Die Bluteinlaßabdeckung 460 mit seitlicher Einlaßöffnung weist eine Bluteinlaßöffnung 49 auf, die in bezug auf die zentrale Achse der künstlichen Lunge 1" schräg angeordnet ist.
Der Wärmetauscher 45 zeigt eine Blutauslaßabdeckung 47 auf, die mit einer künstlichen Lunge 48 verbunden ist, die mit dem Blutspeicherbehälter 40 verbunden ist. Bei jedem der untenstehenden erfindungsgemäßen und Vergleichsbeispiele hatte die Bluteinlaßabdeckung 46 eine Bluteinlaßkammer 28b, die einen Innenradius von 35,3 mm aufweist.

Erfindungsgemäßes Beispiel 1 und Vergleichsbeispiele 1, 2

Die Verteilung der Drücke des in die Bluteinlaßkammer strömenden Blutes, d.h. die Ausbreitung von Blut in der Bluteinlaßkammer, und die Menge gesammelter Luftblasen wurden in bezug auf die verschiedenen Bluteinlaßabdeckungsanordnungen gemesssen. Beim erfindungsgemäßen Beispiel 1 wurde die Bluteinlaßabdeckung 46A am Wärmetauscher 45 der in FIG. 6 gezeigten Untersuchungsvorrichtung A' befestigt. Das Blut wurde in die Bluteinlaßabdeckung 46A ausgegeben, und die Drücke des Bluts in den Leitungen im Wärmetauscher 45 wurden an 61 Stellen gemessen. Es wurden Luftblasen mit einer Rate von 10 cc/min in das Blut im Schlauch 45 von der Luftblaseneinlaßöffnung 43 eingeführt, und das Blut wurde durch die Rollenpumpe 42 mit den Raten von 3,3 l/min, 4,3 l/min und 5,4 l/min zur Bluteinlaßabdeckung 46A zugeführt. Die zu dieser Zeit gemessene gesammelte Menge an Luftblasen wurde ebenfalls gemessen. Das Einströmen von Luftblasen in die Wärmetauscherleitungen wurde durch die Blutauslaßabdeckung 47 optisch bestätigt. Das Versetzungsverhältnis der Bluteinlaßabdeckung 46A beim erfindungsgemäßen Beispiel 1 war 0,68.
Beim Vergleichsbeispiel 1 war die Bluteinlaßabdeckung 46B am Wärmetauscher 45 angebracht, und beim Vergleichsbeispiel 2 wär die Bluteinlaßabdeckung 46C am Wärmetauscher 45 angebracht. Die Drücke des Bluts und die Mengen der gesammelten Luftblasen wurden auf dieselbe Weise wie beim erfindungsgemäßen Beispiel 1 gemessen. Die Ergebnisse der Messungen sind in der folgenden Tabelle 1 gegeben: Tabelle 1 Druck Gesamtverteilung Menge gesammelter Luftblasen (Abweichungsgröße) (Mittel) Blutströmungsrate
Tabelle 1 zeigt, daß die Druckverteilung gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 am gleichmäßigsten ist, und es ist verständlich, daß die Dispersion des Fluids beim erfindungsgemäßen Beispiel 1 besser ist. Die Menge von beim erfindungsgemäßen Beispiel 1 gesammelten Luftblasen ist 100 %, d.h. beim erfindungsgemäßen Beispiel 1 wurden die Luftblasen fast vollständig gesammelt.

Erfindungsbeispiele 2, 3, 4 und Vergleichsbeispiele 3,4

Die Verweilzeiten von Blut in der Bluteinlaßkammer und die Blutströmungsmuster in der Bluteinlaßkammer wurden in bezug auf die verschiedenen Bluteinlaßabdeckungsausgestaltungen gemessen. Beim erfindungsgemäßem Beispiel 2 war die Bluteinlaßabdeckung 46A am Wärmetauscher 45 befestigt, wobei das Versetzungsverhältnis 0,28 war (d.h. wobei sich die Bluteinlaßöffnung 49 um 10 mm von der zentralen Achse der Bluteinlaßabdeckung versetzt befand), und es wurde jeweils mittels der Rollenpumpe 42 Wasser mit der Rate von 3,3 l/min durch die Bluteinlaßöffnung 49 in die Bluteinlaßabdeckung 46a abgegeben. Es wurden 2,5 cc Blut aus der Luftblaseneinlaßöffnung 43 in den Schlauch 44 eingeführt. Die Verweilzeit und das Strömungsmuster des Bluts in der Bluteinlaßabdeckung 46A wurden gemessen.
Beim erfindungsgemäßen Beispiel 3 war die Bluteinlaßabdeckung 46A am Wärmetauscher 45 befestigt, wobei das Versetzungsverhältnis 0,71 war (d.h. die Bluteinlaßöffnung 49 befand sich 25 mm von der zentralen Achse der Bluteinlaßabdeckung versetzt).
Beim erfindungsgemäßen Beispiel 4 war die Bluteinlaßabdeckung 46A am Wärmetauscher 45 befestigt, wobei das Versetzungsverhältnis 0,93 war (d.h. die Bluteinlaßöffnung 49 befand sich 33 mm von der zentralen Achse der Bluteinlaßabdeckung versetzt).
Bei den erfindungsgemäßen Beispielen 3, 4 wurden die Verweilzeiten und die Strömungsmuster des Bluts in der Bluteinlaßabdeckung 46A auf dieselbe Weise wie beim erfindungsgemäßen Beispiel 2 gemessen. Beim Vergleichsbeispiel 3 war die Bluteinlaßabdeckung 46B am Wärmetauscher 45 befestigt, und beim Vergleichsbeispiel 4 war die Bluteinlaßabdeckung 46C am Wärmetauscher 45 befestigt. Die Verweilzeiten und die Strömungsmuster des Bluts in den Bluteinlaßabdeckungen 46B, 46C wurden gemessen.
Beim Vergleichsbeispiel 5 war die Bluteinlaßabdeckung 46A am Wärmetauscher 45 befestigt, wobei das Versetzungsverhältnis 0,99 war (d.h. die Bluteinlaßöffnung 49 befand sich 35 mm von der zentralen Achse der Bluteinlaßabdeckung versetzt angeordnet).
Die Ergebnisse der obigen Messungen sind in FIG. 10 gezeigt. Es ist aus FIG. 10 verständlich, daß die Verweilzeit des Bluts beim erfindungsgemäßen Beispiel 2, bei dem das Versetzungsverhältnis am kleinsten ist, am kürzesten ist und Blutblasen am leichtesten verhindert werden.

Erfindungsgemäße Beispiele 5, 6, 7 und Vergleichsbeispiele 6, 7, 8

Die Gleichmäßigkeit der Strömungsgeschwindigkeit in den Wärmetauscherleitungen wurde in bezug auf die verschiedenen Bluteinlaßabdeckungsausgestaltungen bemessen. Beim erfindungsgemäßen Beispiel 5 war die Bluteinlaßabdeckung 46A am Wärmetauscher 45 befestigt, wobei das Versetzungsverhältnis wie beim erfindungsgemäßen Beispiel 2, 0,28 war. Eine 42 Gew.% Glyzerin enthaltende Lösung wurde als Pseudoblut zur Bluteinlaßabdeckung 46A mittels einer Zentrifugalpumpe mit der Rate von 3,3 l/min zugeführt, und der Druck der Lösung an der Oberfläche des Wärmetauschers 35 wurde gemessen. Es wird angenommen, daß der Druck zur Strömungsgeschwindigkeit in den Wärmetauscherleitungen proportional ist. Da der zu messende Druck niedrig war, wurde der Säulendruck der Glycerinlösung unter Verwendung einer AVF (flanschversehene intravenöse Nadel) gemessen.
Beim erfindungsgemäßen Beispiel 6 war die Bluteinlaßabdeckung 46A am Wärmetauscher 45 befestigt, wobei das Versetzungsverhältnis 0,68 war. Der Druck an der Oberfläche des Wärmetauschers 45 wurde auf dieselbe Weise wie beim obigen erfindungsgemäßen Beispiel 5 gemessen.
Beim erfindungsgemäßen Beispiel 7 war die Bluteinlaßabdeckung 46A am Wärmetauscher 45 befestigt, wobei das Versetzungsverhältnis 0,93 war.
Beim Vergleichsbeispiel 6 war die Bluteinlaßabdeckung 46B am Wärmetauscher 45 befestigt, und beim Vergleichsbeispiel 7 war die Bluteinlaßabdeckung 46C am Wärmetauscher 45 befestigt. Beim Vergleichsbeispiel 8 war die Bluteinlaßabdeckung 46A am Wärmetauscher 45 befestigt, wobei das Versetzungsverhältnis 0,15 war. Die Drücke an der Oberfläche des Wärmetauschers 45 wurden auf dieselbe Weise wie beim erfindungsgemäßen Beispiel 5 gemessen. Die Ergebnisse der Messungen sind in der folgenden Tabelle 2 gezeigt: Tabelle 2 Druckdifferenz ΔP mit Umgebungsbereich (Wassersäule in mm) Erfindungsgemäßes Beispiel Vergleichsbeispiel
Tabelle 2 zeigt, daß die Druckdifferenz zwischen dem axialen Zentrum und dem Umgebungsbereich in der Bluteinlaßkammer bei den erfindungsgemäßen Beispielen 5, 6 und 7 kleiner ist. Wenn der Druck zur Strömungsgeschwindigkeit in den Wärmetauscherleitungen proportional ist, dann kann angenommen werden, daß die Druckdifferenz in der Bluteinlaßkammer am niedrigsten ist und die Strömungsgeschwindigkeit in den Leitungen beim Erfindungsbeispiel 6 insbesondere gleichmäßig ist.

Erfindungsgemäße Beispiele 8, 9, 10 und Vergleichsbeispiele 9, 10, 11

Bei diesen Beispielen wurde die künstliche Lungenanordnung 1 verwendet, bei der der Wärmetauscher 3 über der künstlichen Lunge 2 angeordnet ist, Blut wurde von der oberen Bluteinlaßabdeckung 19 des Wärmetauschers 3 eingeführt und aus der unteren Blutauslaßabdeckung 10 der künstlichen Lunge 2 ausgelassen. Bei diesen Beispielen wurde die Abtrennbarkeit von Luftblasen in bezug auf die verschiedenen Bluteinlaßabdeckungsausgestaltungen gemessen. Beim erfindungsgemäßen Beispiel 8 war die Bluteinlaßabdeckung 46A am Wärmetauscher 45 befestigt, wobei das Versetzungsverhältnis wie beim erfindungsgemäßen Beispiel 2 0,28 war. Beim erfindungsgemäßen Beispiel 9 war die Bluteinlaßabdeckung 46A am Wärmetauscher 45 befestigt, wobei das Versetzungsverhältnis wie beim erfindungsgemäßen Beispiel 6 0,68 war. Beim erfindungsgemäßen Beispiel 10 war die Bluteinlaßabdeckung 46A am Wärmetauscher 45 befestigt, wobei das Versetzungsverhältnis wie beim erfindungsgemäßen Beispiel 4 0,93 war. Als erstes wurde der Wärmetauscher 45, d.h. der Wärmetauscher 3, unterhalb der künstlichen Lunge 2 angeordnet, Wasser wurde in den Wärmetauscher 3 eingeführt, und Luftblasen wurden aus dem Wärmetauscher 45 entfernt. Dann wurde die künstliche Lungenanordnung auf den Kopf gestellt, so daß der Wärmetauscher 45 über der künstlichen Lunge 2 positioniert ist. Luftblasen wurden durch die Luftblaseneinlaßöffnung 43 in den Schlauch 44 eingelassen, und diese Luftblasen wurden mittels einer Nadel in der Bluteinlaßabdeckung 46A auf dem Wärmetauscher 45 gesammelt. Die gesammelten Mengen an Luftblasen wurden gemessen. Es wurden 10 cc und 3 cc Luftblasen in den Wärmetauscher 45 eingeführt, und das Wasser wurde mit den Raten von 3,3 l/min, 4,3 l/min und 5,4 l/min zugeführt.
Beim Vergleichsbeispiel 9 war die Bluteinlaßabdeckung 46B am Wärmetauscher 45 befestigt und beim Vergleichsbeispiel 10 war die Bluteinlaßabdeckung 46C am Wärmetauscher 45 befestigt. Beim Vergleichsbeispiel 11 war die Bluteinlaßabdeckung 46A am Wärmetauscher 45 befestigt, wobei das Versetzungsverhältnis 0,15 war. Die Mengen von gesammelten Luftblasen wurden ebenfalls gemessen. Die Ergebnisse der Messungen sind in der folgenden Tabelle 3 gegeben. Tabelle 3 Wasserströmungsrate Menge der hinzugekommenen Luftblasen Menge der gesammelten Luftblasen Erfindungsbsp. Vergleichsbsp.
Tabelle 3 zeigt, daß die Luftblasen gut entfernt werden können, selbst wenn die künstliche Lungenanordnung wie bei der vorliegenden Erfindung umgedreht wird.
In Anbetracht der Entfernung von Luftblasen und der Druckdifferenz zwischen dem axialen Zentrum der Bluteinlaßabdeckung 46 und dem umgebenden Bereich um dessen axiales Zentrum ist basierend auf den experimentellen Ergebnissen der erfindungsgemäßen Beispiele 2 bis 9 herausgefunden worden, daß das Versetzungsverhältnis, d.h. - das Verhältnis des Abstandes von der zentralen Achse der Bluteinlaßabdeckung 46 zur zentralen Achse der Bluteinlaßöffnung 49 zum Innenradius der Bluteinlaßkammer vorzugsweise im Bereich von 0,25 bis 0,95, vorzugsweise im Bereich von 0,30 bis 0,90, und noch weiter bevorzugt im Bereich von 0,50 bis 0,85, sein sollte.
Wenn das Versetzungsverhältnis kleiner als 0,25 wäre, wäre die Druckdifferenz zwischen dem axialen Zentrum der Bluteinlaßabdeckung 46 und dessen Umgebungsbereich so hoch, daß die Blutmenge im axialen Zentrum und der Umgebung der Blut einlaßabdeckung 46 unterschiedlich wäre. Als Ergebnis wären die Wärme- und Gasaustauschvorgänge unwirksam, und es würden Luftblasen nicht wirksam entfernt, da keine wirksame Blutwirbelströmung erzeugt würde.
Wenn das Versetzungsverhältnis größer als 0,95 wäre, wäre die Verweilzeit in der Bluteinlaßabdeckung 46 länger, und die Fähigkeit, Blutblasen zu entfernen, wäre herabgesetzt.
Während die künstliche Lungenanordnung 1 der vorliegenden Erfindung einen Wärmetauscher enthält, ist die vorliegende Erfindung auch auf eine künstliche Lunge anwendbar, die nicht mit einem Wärmetauscher verbunden ist.
Bei der vorliegenden Erfindung ist die Bluteinlaßöffnung der Bluteinlaßabdeckung derart positioniert, daß das Verhältnis des Abstandes von der zentralen Achse der Bluteinlaßabdeckung zur zentralen Achse der Bluteinlaßöffnung zum Innenradius der Bluteinlaßkammer im Bereich von 0,25 bis 0,95 liegt, so daß das von der Bluteinlaßöffnung in die Bluteinlaßkammer eingeführte Blut in einer Richtung verwirbelt wird. Daher wird das Blut, das von der Bluteinlaßöffnung in die Bluteinlaßkammer strömt, in einer Richtung verwirbelt, und wird somit gleichmäßig in der Bluteinlaßkammer verteilt. Da das gleichmäßig verteilte Blut nicht direkt auf die Enden der hohlen Fasermembranen aufprallt, sind die im Blut erzeugten Luftblasen sehr wenige. Jegliche Luftblasen, die in der Bluteinlaßkammer erzeugt werden, werden mittels Zentripetalkräften, verursacht durch den Blutwirbelstrom, zum Zentrum der Bluteinlaßkammer gerichtet, da die Luftblasen in der Masse viel kleiner als das Blut sind. Die Luftblasen werden auch durch Antrieb nach oben bewegt und von dem Blut in der Bluteinlaßkammer getrennt. Daher kann das Blut ohne darin eingefangene Luftblasen gleichmäßig in die künstliche Lunge zugeführt werden. Da jegliche Luftblasen aus dem Blutund Wärmetauscher entfernt worden sind, ist das von der künstlichen Lunge zugeführte Blut im wesentlichen frei von Luftblasen. Die in dem oberen Bereich in der Bluteinlaßkammer gesammelten Luftblasen werden aus der Bluteinlaßabdeckung durch die Entlüftungsöffnung abgeführt, die im wesentlichen axial zentral in der Bluteinlaßabdeckung begrenzt ist. Demzufolge können die im Blut eingefangenen Luftblasen, wenn dieses in den Wärmetauscher eintritt, leicht daraus durch die Entlüftungsöffnung ausgelassen werden.
Die Druckdifferenz zwischen dem axialen Zentrum und dem umgebenden Bereich in der Bluteinlaßkammer ist klein, was es gestattet, daß das Blut gleichmäßig in die hohlen Fasermembranen verteilt wird. Demgemäß kann ein Austausch eines Gases wie Sauerstoff wirksam zwischen dem Blut und dem um die hohlen Fasermembranen strömenden Gas wirksam ausgeführt werden. Da die Verweilzeit der Flut in der Bluteinlaßkammer verkürzt ist, ist die Fähigkeit der Bluteinlaßabdeckung, Luftblasen zu entfernen, hoch.
Der Wärmetauscher ist oben auf der künstlichen Lunge angebracht, und die Bluteinlaßöffnung der Bluteinlaßabdeckung des Wärmetauschers ist derart positioniert, daß das Verhältnis des Abstandes von der zentralen Achse der Bluteinlaßabdeckung zur zentralen Achse der Bluteinlaßöffnung zum Innenradius der Bluteinlaßkammer im Bereich von 0,25 bis 0,95 liegt, so daß das von der Bluteinlaßöffnung in die Bluteinlaßkammer eingeführte Blut in einer Richtung verwirbelt wird. Daher wird das Blut, das von der Bluteinlaßöffnung in die Bluteinlaßkammer strömt, in einer Richtung verwirbelt, und wird von daher gleichmäßig in der Bluteinlaßkammer verteilt. Da das gleichmäßig verteilte Blut nicht direkt auf die Enden der hohlen Fasermembranen aufprallt, sind die im Blut erzeugten Luftblasen sehr wenige. Sämtliche Luftblasen, die in der Bluteinlaßkammer erzeugt werden, werden mittels Zentripetalkräften zum Zentrum der Bluteinlaßkamnier gerichtet, die durch den Wirbelblutstrom verursacht werden, da die Luftblasen in der Masse viel kleiner als das Blut sind. Die Luftblasen werden durch Auftrieb auch aufwärts bewegt und vom Blut in der Bluteinlaßkammer getrennt. Daher kann in der künstlichen Lungenanordnung mit dem oben auf der künstlichen Lunge angebrachten Wärmetauscher das Blut ohne darin eingefangene Luftblasen gleichmäßig in die künstliche Lunge zugeführt werden. Da jegliche Luftblasen aus dem Blut im Wärmetauscher entfernt worden sind, ist das von der künstlichen Lunge zugeführte Blut im wesentlichen frei von Luftblasen.
Die Druckdifferenz zwischen dem axialen Zentrum und dem umgebenden Bereich in der Bluteinlaßkammer ist klein, was es gestattet, daß das Blut gleichmäßig in die Wärmetauscherleitungen und die hohlen Fasermembranen verteilt wird. Demgemäß kann ein Austausch von Wärme und einem Gas wie Sauerstoff wirksam zwischen dem Blut und Luft und auch zwischen dem Blut und dem um die hohlen Fasermembranen strömenden Gas ausgeführt werden. Da die Verweilzeit der Flut in der Bluteinlaßkammer verkürzt ist, ist die Fähigkeit der Bluteinlaßabdeckung hoch, Luftblasen zu entfernen.

Claims

1. Künstliche Lunge (2), umfassend:

- ein Gehäuse (4), das Gaseinlaß- (15) und Auslaß- (16) Öffnungen aufweist;

- eine erste Trennwand (7), die in einem oberen Ende des Gehäuses vorgesehen ist;

- eine am oberen Ende des Gehäuses angebrachte und oberhalb der ersten Trennwand abgegrenzte Bluteinlaßkammer (9);

- eine in einem unteren Ende des Gehäuses vorgesehene zweite Trennwand (12);

- eine am oberen Ende des Gehäuses angebrachte und unterhalb der zweiten Trennwand abgegrenzte Blutauslaßkammer (28a);

- eine Anzahl von hohlen Fasermembranen (14) zum Austauschen eines Gases, die innerhalb des Gehäuses vorgesehen sind und sich in die Bluteinlaßkammer öffnende Enden und sich in die Blutauslaßkammer öffnende gegenüberliegende Enden aufweisen; und

- eine Bluteinlaßöffnung (26), die mit der Bluteinlaßkammer (9) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Bluteinlaßöffnung (26) radial außerhalb der zentralen Achse der Bluteinlaßkammer (9) angeordnet ist derart, daß das Verhältnis des Abstandes von der zentralen Achse der Bluteinlaßkammer zur zentralen Achse der Bluteinlaßöffnung zum maximalen Innenradius der Bluteinlaßkammer im Bereich von 0,25 bis 0,95 liegt' so daß das aus der Bluteinlaßöffnung in die Bluteinlaßkammer eingeführte Blut in einer Richtung verwirbelt wird.

2. Künstliche Lunge nach Anspruch 1, weiter umfassend eine Entlüftungsöffnung (27), die mit der Bluteinlaßkammer (9) in Verbindung steht.

3. Künstliche Lunge nach Anspruch 2, bei der die Entlüftungsöffnung (27) im wesentlichen axial zentral in der Bluteinlaßkammer (9) angeordnet ist.

4. Künstliche Lunge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis im Bereich von 0,30 bis 0,90 liegt.

5. Künstliche Lunge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis im Bereich von 0,50 bis 0,85 liegt.

6. Künstliche Lungenanordnung, umfassend: eine künstliche Lunge (2), umfassend:

- eine künstliches Lungengehäuse (4), das Gaseinlaß- (15) und Auslaß- (16) Öffnungen aufweist;

- eine erste Trennwand (7), die in einem oberen Ende des künstlichen Lungengehäuses vorgesehen ist;

- eine erste Bluteinlaßkammer (9), die am oberen Ende des künstlichen Lungengehäuses angebracht ist und oberhalb der ersten Trennwand abgegrenzt ist;

- eine zweite Trennwand (12), die in einem unteren Ende des künstlichen Lungengehäuses vorgesehen ist;

- eine Blutauslaßkammer (28a), die am unteren Ende des künstlichen Gehäuses angebracht ist und unterhalb der zweiten Trennwand abgegrenzt ist; und

- eine Anzahl von hohlen Fasermembranen (14) zum Austauschen eines Gases, die im künstlichen Lungengehäuse angeordnet ist und sich in die erste Bluteinlaßkammer öffnende Enden und sich in die Blutauslaßkammer öffnende gegenüberliegende Enden aufweist; und

- einen Wärmetauscher (3) , der am oberen Ende des künstlichen Lungengehäuses angebracht ist, wobei der Wärmertauscher umfaßt;

- ein Wärmetauschergehäuse (5), das Wärmemedium-Einlaß(24) und Auslaß- (25) Öffnungen aufweist;

- eine dritte Trennwand (21), die in einem oberen Ende des Wärmetauschergehäuses vorgesehen ist;

- eine zweite Bluteinlaßkammer (28b), die am oberen Ende des Wärmetausohergehäuses angebracht ist und oberhalb der dritten Trennwand abgegrenzt ist;

- eine vierte Trennwand (8), die in einem unteren Ende des Wärmetauschergehäuses vorgesehen ist und in die erste Bluteinlaßkammer (9) weist;

- eine Anzahl von Leitungen (23) zum Austauschen von Wärme, die im Wärmetauschergehäuse vorgesehen sind und sich in die zweite Bluteinlaßkammer (28b) öffnende und sich in die erste Bluteinlaßkammer (9) öffnende gegenüberliegende Enden aufweist; und

- eine Bluteinlaßöffnung(26), die mit der zweiten Bluteinlaßkammer (28b) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Bluteinlaßöffnung (26) radial außerhalb der zentralen Achse der zweiten Blute inlaßkammer (28b) angeordnet ist derart, daß das Verhältnis des Abstandes (b) von der zentralen Achse (X-X) der zweiten Bluteinlaßkammer (28b) zur zentralen Achse (Y-Y) der Bluteinlaßöffnung (26) zum maximalen Innenradius (a) der zweiten Bluteinlaßkammer (28b) im Bereich von 0,25 bis 0,95 liegt, so daß von der Bluteinlaßöffnung in die zweite Bluteinlaßkammer eingeführtes Blut in einer Richtung verwirbelt wird.

7. Künstliche Lungenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis im Bereich von 0,30 bis 0,90 liegt.

8. Künstliche Lungenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis im Bereich von 0,50 bis 0,85 liegt.