(57)【要約】  本発明は、液体からの少なくとも１種のガスの、流体とのガス交換のためのポータブルガス交換装置（１）に関する。前記ガス交換装置は、流体が通るための第１のガス交換部（２１，２４，２４ａ，２６）と、第１のガスがリッチな液体が通るための第２のガス交換部（１３，１４，１６）（前記流体は、前記ガスの濃度が前記液体よりも低い）とを含む。前記第１のガス交換部、特に、第１の流体回路において、低濃度の第１のガスを含む第１の流体を輸送するためのポンピングシステム（１０）も、前記ガス交換装置に構成される。前記ガス交換装置に構成される混合チャンバ（４０）において、前記第１のガス交換部（２１，２４，２４ａ，２６）と前記第２のガス交換部（１３，１４，１６）とが、少なくとも前記第１のガスが透過できるように設計された壁を介して互いにつながれる。ハウジング（２）は、少なくとも前記ポンピングシステム（１０）と前記混合チャンバ（４０）の共通のレセプタクルとして機能する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体からの少なくとも１種のガスの、流体とのガス交換のためのポータブルガス交換装置（１）であって、
−流体が通るための第１のガス交換部（２１，２４，２４ａ，２６）と、
−第１のガスがリッチな液体が通るための第２のガス交換部（１３，１４，１６）（ここで、前記流体は、前記液体よりも前記ガスが低濃度である）と、
−前記第１のガス交換部、特に、第１の流体回路において、低濃度の第１のガスを含む第１の流体の輸送のために少なくとも設計されたポンピングシステム（１０）と、
−前記第１のガス交換部（２１，２４，２４ａ，２６）と前記第２のガス交換部（１３，１４，１６）とが互いにつながれる混合チャンバ（４０）であって、少なくとも前記第１のガスに対して透過性である壁によって分離された混合チャンバ（４０）と、
−少なくとも前記ポンピングシステム（１０）と前記混合チャンバ（４０）のためのレセプタクルとしてのハウジング（２）と
を有することを特徴とするポータブルガス交換装置（１）。
【請求項２】
前記第１のガス交換部（２１，２４，２４ａ，２６）が、粒子フィルタ（２３）を好ましくは入口側に含み、前記第１の流体が、周囲空気、酸素、又は周囲空気及び酸素の混合物を本質的に有する請求項１に記載のポータブルガス交換装置（１）。
【請求項３】
前記ポンピングシステム（１０）が、前記第１の流体をポンピングするための第１のポンプ（２０）を含む請求項１から２のいずれかに記載のポータブルガス交換装置（１）。
【請求項４】
前記ポンピングシステム（１０）が、第２の流体、好ましくは生物学的液体を、前記第２のガス交換部、好ましくは第２の流体回路を通してポンピングするための第２のポンプ（１１）を含む請求項１から３のいずれかに記載のポータブルガス交換装置（１）。
【請求項５】
前記ポンピングシステム（１０）において、前記第１のポンプ（２０）及び／又は前記第２のポンプ（１１）が、前記流体の流速を制御するための制御手段（５０）を有する請求項１から４のいずれかに記載のポータブルガス交換装置（１）。
【請求項６】
前記第１のポンプ（２０）の流速が、約１〜１２Ｌ／ｍｉｎ、特に１〜８Ｌ／ｍｉｎの間に調節可能である請求項５に記載のポータブルガス交換装置（１）。
【請求項７】
前記第２のポンプ（１１）の流速が、２Ｌ／ｍｉｎ未満であり、特に、約０．２〜１．５Ｌ／ｍｉｎ、好ましくは０．３〜１Ｌ／ｍｉｎの間に調節可能であり、好ましくは、前記第２のポンプ（１１）の最大供給速度が、４Ｌ／ｍｉｎ未満であり、好ましくは、２Ｌ／ｍｉｎ未満であり、特に最大１．５Ｌ／ｍｉｎである請求項５から６のいずれかに記載のポータブルガス交換装置（１）。
【請求項８】
前記第１のポンプ（２０）が、最大ポンプ重量０．５ｋｇで３０ｋｇ／ＫＷ未満の出力／重量比を有するポンプである請求項３、５、及び６のいずれかに記載のポータブルガス交換装置（１）。
【請求項９】
前記第２のポンプ（１１）が、最大ポンプ重量０．７ｋｇで２５ｋｇ／ＫＷ未満の出力／重量比を有するポンプである請求項４、５、及び７のいずれかに記載のポータブルガス交換装置（１）。
【請求項１０】
前記第１のポンプ（２０）の流速の前記第２のポンプ（１１）の流速に対する比が、４：１〜６：１の範囲、特に、約５：１である請求項４から７のいずれかに記載のポータブルガス交換装置（１）。
【請求項１１】
前記ガス交換装置（１）が、前記第１の流体を加温するための及び／又は前記第２の流体を保温するための加熱装置を含む請求項１から１０のいずれかに記載のポータブルガス交換装置（１）。
【請求項１２】
前記加熱装置が、前記第１のポンプ（２０）の駆動及び／又は前記第２のポンプ（１１）の駆動が、前記ガス交換装置（１）の前記ハウジング（２）に位置することができるように、前記第１（２０）及び／又は第２のポンプ（１１）の前記駆動の廃熱が、前記第１の流体回路及び／又は前記第２の流体回路の入口側部を加温するように設けられる請求項１１に記載のポータブルガス交換装置（１）。
【請求項１３】
前記ハウジング（２）に配置される少なくとも１つの温度センサ（６３）、少なくとも１つのベンチレーティングファン（６０）、及びガバナ装置を有する活性温度制御のための装置が設けられる請求項１から１２のいずれかに記載のポータブルガス交換装置（１）。
【請求項１４】
前記ベンチレーティングファン（６０）が、ポンプ（１１，２０）とハウジング開口部（６２）との間にある請求項１３に記載のポータブルガス交換装置（１）。
【請求項１５】
ノイズ放射を弱めるためのノイズサプレッサ（２６）が、前記第１の流体回路の出口側、特に出口部に設けられる請求項１から１４のいずれかに記載のポータブルガス交換装置（１）。
【請求項１６】
前記ガス交換装置（１）が、圧力センサ（１５）及び／又はガスフローセンサ（２２）及び／又は気泡センサ（３１）の少なくともいずれかを更に含む請求項１から１５のいずれかに記載のポータブルガス交換装置（１）。
【請求項１７】
前記第１のポンプ（２０）が、吸引ポンプである請求項１から１６のいずれかに記載のポータブルガス交換装置（１）。
【請求項１８】
前記ガス交換装置（１）が、前記ガス交換装置（１）に前記流体を供給するための自律的な流体サプライを含む請求項１から１７のいずれかに記載のポータブルガス交換装置（１）。
【請求項１９】
前記ポンピング装置（１０）の少なくとも１つのポンプ（１１，２０）の流速を制御するように設計される制御ユニット（５０）を更に含む請求項１から１８のいずれかに記載のポータブルガス交換装置（１）。
【請求項２０】
前記第１のガス交換部（２１，２４，２４ａ，２６）と前記第２のガス交換部（１３，１４，１６）との間の前記壁が、少なくとも１種の第２のガスに対して透過性であるように構成されている請求項１から１９のいずれかに記載のポータブルガス交換装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス交換装置、特に生物学的液体の処理のためのガス交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス交換装置は、１種以上のガスが１つの媒体から別の媒体に移ることができるガス供給又はガス除去装置、即ち、２つの媒体間での１種以上のガスの交換を可能とする装置であることができる。そのような装置は、化学、バイオ、及び医学において用いられる。医学における重要な意図される用途は、生物学的液体、特に血液を酸素でリッチにすること、及び／又は前記液体、特に血液からの二酸化炭素の除去（即ち、減少）である。そのような手段は、例えば、種々の肺疾患を治療する際に必要である。更に、そのような手段は、例えば、急性呼吸器不全の場合や、肺の置換；体外回路での肺のバイパス、機械的な心臓サポートの場合は、異なる程度で；停止させた心臓での手術を可能とするために必要な場合もある。
【０００３】
現在、末期の機能性肺疾患患者のための長期間有効な唯一の治療オプションは、肺移植である。肺の機能に恒久的に置き換わる他の医学的解決策はない。したがって、慢性肺疾患を罹患している患者であって、肺移植が考えられていない又は直ちには考えられない患者にとっては、人工肺置換法が必要である。
【０００４】
そのような肺置換法を可能にするために、血液ガス交換器として知れらているものが先行技術から知られている。
【０００５】
血液ガス交換器（酸素化装置又は人工肺とも称される）は、開胸手術中に完全且つ一時的な肺機能の代替のために、又は集中治療室における肺の完全又は部分的な長期間サポートとして用いられる。血液ガス交換器の主な機能は、血液への酸素の運搬（酸素化）と血液からの二酸化炭素の取り込み（脱炭酸）である。例えば、ガス交換は、中空繊維膜により生じ、体外ガス交換器において前記中空繊維膜の周りを血液が流れ、酸素が豊富な又は二酸化炭素が乏しいガスが同時に繊維の内部を通る向きに方向付けられる。濃度差により、酸素又は二酸化炭素が半透過性膜、通常、ガス透過性膜を通ってそれぞれ反対方向に拡散できる。これに用いられる膜（膜プレートとして知られるもの）は、商業的に入手可能である。
【０００６】
酸素化及び脱炭酸における用途のほかに、幾つかの治療用途においては、脱炭酸のみを行うだけで十分である。これは、体外式ＣＯ２低減（ＥＣＣＯ２Ｒ）として知られる治療である。このため、患者の静脈へのアクセスを介して血液が連続的に取り出され、血液ガス交換器によって体外に汲み上げられ、そこでＣＯ２が除去され、再度、静脈から患者に供給される。
【０００７】
普及しているＥＣＣＯ２Ｒ用途において一般的なシステム、特にポンプ、及び体外式膜型酸素化（ＥＣＭＯ）として知られるものが、開胸心臓手術手技の領域で心肺装置の一部として用いられ、これらは、循環停止中の心臓手術において心臓のポンプ機能を主に代替することもできる。これらのポンピングシステムは、循環停止中の血液の十分な酸素化のために、最大６Ｌ／ｍｉｎの必要体積流量用に設計、寸法決めがされている。
【０００８】
そのような血液ガス交換器におけるガス交換のため、いずれの病院においても入手できる酸素が通常用いられ、この酸素は、壁への接続を介して直接、又は酸素ボトルを介して用いられる。次いで、酸素は、制御可能なガスダイヤフラムを介して血液ガス交換器に供給される。
【０００９】
ＥＣＣＯ２Ｒ用途のためのポンピングシステムは、原則として、定置式パワーグリッド上で動作される。緊急時、例えば、停電時には、電池の動作により緊急時のパワーサプライを維持することができる。しかし、医療施設は通常、緊急時の発電装置を持っているので、電池の動作は時間が限られており、知られたガス交換装置では、通常、長時間の動作又は携帯しての動作用には設計されていない。知られた血液ガス交換システムは、確かに携帯式のパワーサプライを持っているが、それと共に移動するための搬送装置（例えば、転がすことができる搬送装置）を、血液ガス交換器の各種の複数のコンポーネント（一部、扱いにくい）を運ぶために必要とする。
【００１０】
そのサイズ、重量、及び血液搬送チューブ用接続部の配置などにより、知られたガス交換装置の使用は、患者（意識がある又は落ち着いた患者）がベッドに寝ている定置用途に本質的に制限される。これらの知られたガス交換装置に依存する慢性肺疾患の患者は、その移動性が大きく制限される。このことは、患者の生活の質を著しく低下させるというだけではない。患者の移動性を重視する現代の治療アプローチを行うことができない。
【００１１】
知られたガス交換装置は、特にまた、患者が身体に取り付けるには、特に、長期間に亘る場合には、大き過ぎ且つ重過ぎる。慢性肺疾患の場合、それに完全に置き換わるのではなく、単に肺の状態を軽くすることを目的とする治療アプローチにおいてさえ、定置用途であることを必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、知られたシステムの欠点の少なくとも１つを克服すると共に携帯用途を可能にするために、改善されたポンピングシステム又は改善されたガス交換装置の提供を目的とすることに基づいている。特に、スペースに対する要件及びガス交換装置におけるポンピングシステムの重量を低減することが本発明の目的である。更に、長期間であっても患者によって運搬できる、好ましくは、直接、患者の身体上で運搬できるガス交換装置を提供することも目的とする。
【００１３】
この目的は、請求項１に記載のガス交換装置によって達成される。本発明の有利な態様は、従属請求項の主題である。
【００１４】
ガス交換は、物質の対流性及び拡散性交換に支配され得る。好ましくは、ガス交換は、拡散性であり、膜の両側におけるガス濃度の差によって決まる。本発明では、このことは、組み合わせられた異なる流体、例えば、液体とガスから構成されるシステムにおいて、流体の各ガス状成分の平衡が達成されることを意味する。あるガスの割合が非常に低いガスを、このガスの割合が高い液体の周りに循環させると、この特定のガスのガス部分が、濃度平衡が生じるまで液体から循環ガスに移る。前記ガスがリッチなガスフローを、前記ガスが少ないガス混合物で置き換えると、液体と循環ガス混合物との間の濃度比は高いままで、液体からの連続的なガスの移動が生じる。
【００１５】
本発明の１つの態様によれば、液体からの少なくとも１種のガスの、流体とのガス交換のためのポータブルガス交換装置が提供される。前記ガス交換装置は、第１の流体が通るための第１のガス交換部と、第１のガスがリッチな液体が通るための第２のガス交換部とを有する。前記ガス交換装置は、前記第１のガス交換部に、低濃度の前記第１のガスを含む第１の流体の輸送のために少なくとも設計されたポンピングシステムを更に有する。第１のガス交換部において、前記第１のガスが流れる第１の流体回路を形成することができる。前記ガス交換装置の混合チャンバにおいて、前記第１のガス交換部と前記第２のガス交換部は、互いにつながれ、少なくとも前記第１のガスに対して透過性であるように設計された壁によって分離される。これに加えて、前記ガス交換装置は、少なくとも前記ポンピングシステムと前記混合チャンバとを収容するためのハウジングを含む。前記収容は、同一ハウジング内で共に生じることが好ましい。
【００１６】
ハウジングは、好ましくは９，５００ｃｍ３の最大内部チャンバ容積を有することが好ましく、好ましい最大平均深さが１５ｃｍであり、高さと幅を合わせた好ましい平均合計値が最大６５ｃｍである。平均高さ又は平均幅は、好ましくは最大４０ｃｍである。深さは、好ましくは、平均高さと平均幅とを合わせた合計値の１／４〜１／８であり、その結果、ハウジングは、コンパクトからフラットな形状を達成する。ガス交換装置の本質的に全ての機能的ユニットが、コンパクトなハウジングに一体化され、これにより、患者は、その身体上でガス交換装置を快適に運搬することが可能となる。
【００１７】
「低濃度」によってここで理解されるべきことは、第１のガス交換部に提供される流体は、第２のガス交換部の液体よりもガスの濃度が低い、好ましくは、はっきりと低いことである。
【００１８】
そのようなポンピングシステムにおいて、第１及び第２の流体回路は、少なくとも部分的に互いにつながれ、選択的透過性の壁により分離されることができる。第２の流体回路は、第２のガス交換部の一部として設計されることが好ましい。ポンピングシステムは、第１のガスが低濃度の第１の流体の、第１のガス交換部又は第１の流体回路への輸送のために設計された少なくとも１つのポンピング装置を含む。これに加えて、ポンピングシステムは、携帯式のパワーサプライを有することができる。パワーサプライは、ポンピングシステムの自律的な動作を可能にすることができる。
【００１９】
同一の凝集状態又は異なる凝集状態を有する２種の流体間の分離部は、本発明においては、「選択的透過性の壁」とも称される。この分離部は、好ましくは、所定の成分、特に特定のガス分子を通過させる。特にそれは、血液ガス、例えば、二酸化炭素又は酸素に対して透過性である壁であることができる。具体的な使用分野に応じて、前記壁は、更なる若しくは異なるガス若しくは流体、又はこれらの成分に対して透過性であることもできることが理解される。
【００２０】
本発明において、流体回路として理解されるべきことは、流入又は入口から流出又は出口に流体、即ち、液体又はガス若しくはガス混合物を通過させる配置である。しかし、それは、閉鎖回路である必要はない。むしろ、本発明において、入口及び出口は、互いに空間的に分離されるように配置することができるが、本発明では、回路と言及されることがある。
【００２１】
例えば、本発明における携帯式パワーサプライは、電池、好ましくは、再充電式電池、例えば、リチウム再充電式電池を有することができる。携帯式パワーサプライは、少なくとも２つの別々の且つ別々に取り外し可能な電池、好ましくは再充電式電池を有することが有利である場合がある。この例では、再充電式電池の１つを装置の外で充電することができ、その間、対応する他の再充電式電池がポンピングシステムへの電力供給を代替する。パワーサプライにより、システムが機能していながら（「ホットスワッピング」）、電池交換が可能であるように設計することができる。電池又は複数の電池は、また、ポンピングシステムの制御ユニットのパワーサプライ、又は本発明に係るガス交換装置全体又はその制御ユニットのパワーサプライとしても機能することができる。
【００２２】
一般的なシステム、特に、体外式ＣＯ２低減用でもあるシステムは、原則として、携帯用途に好適でなく、特に、患者と共に運搬される又は患者によって装着される用途向けではない定置システムである。したがって、これらの知られたシステムには、携帯式パワーサプライが設けられておらず、直接コンセントに接続されることなく長期間動作することができるコンポーネントも含まれない。本発明によれば、携帯式パワーサプライを設けたことにより、第１の流体、例えば、血液などの生物学的流体と、第２の流体、例えば、二酸化炭素などのガスとの間でガス交換が起こることが可能になり、前記ガス交換は、場所を問わず行われる。流体は、例えば、酸素、周囲空気、酸素がリッチな周囲空気、二酸化炭素が乏しい周囲空気、又は他の成分、などのガス又はガス混合物であることができる。したがって、ポンピング動作、即ち、ガス交換は、患者が定置式の、コンセントに接続されたパワーサプライに接続されていなくても、本発明にしたがって長期間に亘り行われることができる。
【００２３】
本発明にかかる装置の好ましい実施形態は、血液中の炭素含量の体外での低減のためのみに機能する。しかし、本明細書に記載される態様及び利点は、液体のガスの低減、例えば、前記脱炭酸の代替として又はこれに加えて、液体中のガスをリッチにする、例えば、血液の酸素化をもたらすことができるシステムにも同様に当てはまる。酸素化、又は他の物質、ガス、又は分子をリッチにする及び／又は低減させるためのシステムもまた、同様に、原則として、ポータブルガス交換装置を提供するという本発明に係る概念に包含される。
【００２４】
特に、ポンピング装置と混合チャンバとを収容できる、好ましくは、対応する供給及び排出ラインと共に収容できるハウジングを設けることにより、体外式ガス交換に必要なコンポーネントのコンパクトな配置が可能となり、その結果、患者によって運搬可能な装置を達成でき、補助的な医療機器を用いて運んだり同伴者が運んだりする必要がない。本発明によれば、ハウジング内のガス交換装置は、特に、直接、使用者の身体上で運搬されることもできる。このため、ガス交換装置、特にハウジングは、患者の身体、衣服、又はポケットに取り付けるための好適な保持手段を有することもできる。
【００２５】
本発明の幾つかの態様においては、第１のガス交換部、特に第１の流体回路は、粒子フィルタを有する。粒子フィルタは、好ましくは、入口側に形成され、特に、第１の流体回路の吸引又は接続部に、第１の流体回路の吸引又は接続部で、第１の流体回路の吸引又は接続部の上に、又は第１の流体回路の吸引又は接続部の前に形成される。これにより、粒子フィルタは、第１の流体のフィルタリングを可能にする。第１の流体は、特に、本質的に、周囲空気、酸素、又は周囲空気及び酸素の混合物を有することができる。非常に様々なガス及びガス混合物を、本発明に係るガス交換装置と同様に用いることができることが理解される。第１の流体回路に粒子フィルタを設けることにより、異物、例えば、埃、粒子状物、又は他の懸濁粒子などが、第１の流体回路と第２の流体回路との間でガス交換が起こるガス交換装置の領域に達することを防ぐことができる。これにより、特に混合チャンバにおける、流体回路間の実際のガス交換領域の詰まりを低減又は防止することができる。このことは、特に、第１の流体が周囲空気を含む、又は少なくとも、ガス交換装置によって環境から自律的に汲み上げられる周囲空気を高程度に含む例において有利である。
【００２６】
「入口側」と称されるものは、入口の一方の側、即ち、流体回路の上流方向におけるガス交換器の前に形成される、作用対象の（ここでは、第１の）流体回路の部分である。これは、それ自体に、それ自体の一部として入口を含むが、例えば、第１の流体を入口からガス交換器に伝えるライン部も含む。入口は、吸引部又は流体接続部、例えば、ガス接続部として設計することができる。例えば、吸引接続部によって、吸引部の環境からポンピングシステムに空気を引くことができる。流体接続部は、追加的に、別々に、任意に随伴流体を供給するための直接接続を可能にすることができる。このように、吸引された空気を、例えば、所望の成分、例えば、酸素でリッチにすることができる。
【００２７】
同様に、「出口側」は、ガス交換器の下流に設計された対応する流体回路の部分を指す。これは、出口に至るライン部分と共に、出口又は出口接続部を含む。出口接続部を通って運ばれたガスは、少なくとも一部、入口部の流体回路に再度供給することができる。特に、低い周囲温度では、これにより、供給又は吸引された空気を加熱するためのエネルギを低減することができる。
【００２８】
本発明において「周囲空気」として称されるものは、窒素、酸素、二酸化炭素、及び追加成分の典型的な空気混合物であり、通常、呼吸可能な空気として適したものである。特に、本発明に係る「周囲空気」という用語は、二酸化炭素含量が、通常、０．５〜１ｖｏｌ％未満、特に約０．０４ｖｏｌ％であるガス混合物を指す。
【００２９】
本発明に係るガス交換装置、特にポンピングシステムは、第１の流体、好ましくはガス、例えば、周囲空気をポンピングするための第１のポンプ（２０）を有することができる。
【００３０】
本発明に係るガス交換装置、特にポンピングシステムは、液体、好ましくは生物学的液体を、第２のガス交換部、好ましくは第２の流体回路を通してポンピングするための第２のポンプを有することができる。このようにして、ポンピングシステム及びそれに接続されたコンポーネントにより、特に血液などの生物学的液体であることができる第２の液体の改善された輸送が行われることが可能となる。このように、第２の液体が患者の血液である限り、患者の心臓のポンプ能力をサポートすることができる、又は、患者の心臓にかかるストレスを少なくとも低減することができる。これに加えて、第２のガス交換部を通るフローは、均一に且つ鼓動とは独立して生じることができる。
【００３１】
本発明の幾つかの態様においては、ポンピングシステムの第１及び／又は第２のポンプは、ポンプによって輸送される各流体の流速を制御するための制御手段を有することができる。第１のガスの低減速度は、第１及び／又は第２のポンプの対応する駆動によって調節することができる。具体的には、これは、液体中のガス割合が上がったとき、例えば、血液中の二酸化炭素がよりリッチになったときに、第１のポンプの流速を上げることを意味することがある。液体中の第１のガスと吸引ガスとの濃度差が大きくなることがあり、本例では、改善された二酸化炭素減少が生じ得る。液体中の二酸化炭素をよりリッチにすることは、いわば、第２のポンプのポンプ能力を上げることにより行うことができる。ポンプ能力が上がると、より多くの液体をガス交換器によって輸送することができる。例えば、これは、患者が身体的に活動的であるときに、必要である場合がある。
【００３２】
第１及び第２のポンプは、互いに独立して駆動させることができる、又は共同して、特に同時に駆動させることができることが理解される。これはまた、各液体流量、特に血液流量から、血液フローに対するガスの比を、ガス交換器によって最適化することを可能にする。これは、例えば、最適な小さなルーメンを有する血管アクセスを患者に用いることができるという点で、外部ガス交換装置による侵襲を低減できる。例えば、これは、ポンピングシステム又は流体回路の、各種センサとのマスタースレーブ動作として知られるものによって実現できる。したがって、ポンプの１つの流速、例えば、最大及び／又は最低及び／又は最適流速は、対応する他のポンプの設定又は搬送速度、例えば、最大及び／又は最低及び／又は設定搬送速度の関数として調節可能である場合がある。第１及び第２のポンプの関連の対応するポンプ能力も、例えば、血管アクセスのルーメンの関数として、制御ユニットの記憶ユニットに保存することができることが理解される。このようにして、例えば、ポンピングパラメータの部分的又は完全な自動調節が行われる。これは、装置の動作快適性を上げることができる。これに加えて、低血液フローの場合、特に、可能な最低血液フローの場合に、改善された、特に最適なガス交換能力を達成できる。
【００３３】
第１のポンプの流速は、１〜１２Ｌ／ｍｉｎの範囲、好ましくは、約１〜８Ｌ／ｍｉｎで調節可能であることがある。これは、第１のポンプが、ガスをポンピングするために提供、設計される場合に、特に当てはまることがある。別の実施形態においては、第１の流体回路の流体は、液体、例えば、ガスがリッチな又は欠乏した液体であると考えられる。したがって、ポンピング量は、他の適切な範囲で調節可能である場合がある。
【００３４】
特に、第１のポンプは、最大０．５ｋｇ、好ましくは最大０．３ｋｇのポンプ重量で３０ｋｇ／ＫＷ未満の出力／重量比を有するポンプである。最大０．５ｋｇ、好ましくは最大０．３ｋｇのポンプ重量で３０ｋｇ／ＫＷ未満の出力／重量比を有するポンプを用いることにより、ガス交換装置のコンパクトで軽い設計を達成することができ、これにより、ガス交換装置は、エネルギを消費することなしにヒトによって運ばれることができる。
【００３５】
本発明の幾つかの実施形態においては、第２のポンプの流速は、４Ｌ／ｍｉｎ未満であり、好ましくは２Ｌ／ｍｉｎ未満である。第２のポンプの流速は、好ましくは制御可能及び／又は調節可能である。第２のポンプの流速は、好ましくは０．２〜２．０Ｌ／ｍｉｎである。第２のポンプの流速は、有利には約０．２〜１．５Ｌ／ｍｉｎの間に調節可能であり、好ましくは約０．３〜１Ｌ／ｍｉｎの間に調節可能である。第２のポンプの最大の達成可能な流速は、また、有利には４Ｌ／ｍｉｎ未満であり、好ましくは２Ｌ／ｍｉｎ未満であり、特に最大１．５Ｌ／ｍｉｎである。この意図された目的のために提供される知られたポンプよりも著しく低い最大流速を有するそのようなポンプは、構造サイズ、構造重量、又は消費電力の著しい低下を可能にする場合がある。このことによる長いポンピング能力により、ポンピングシステムの移動性が向上することができる。本発明に係るより低いポンピング能力を有するポンプを設けることは、更にまた、用いるポンプのサイズの低減を伴うことができる。このことは、ポンピング装置の重量、及びシステム全体の重量を低減することを可能にする。これにより、ポンピングシステム全体の輸送を容易にすることができ、特に、患者の身体に直接でのポータビリティを可能にすることができる。
【００３６】
前記第２のポンプは、特に、最大０．７ｋｇ、好ましくは最大０．５ｋｇのポンプ重量で２５ｋｇ／ＫＷ未満の出力／重量比を有するポンプである。０．７ｋｇ、好ましくは最大０．５ｋｇの最大ポンプ重量と、２５ｋｇ／ＫＷ未満の出力／重量比を有するポンプを用いることにより、ガス交換装置のコンパクトで軽い設計を達成することができ、これにより、ガス交換装置は、エネルギを消費することなしにヒトによって運ばれることができる。
【００３７】
ポンプサイズの低減は、更に、ポンピング装置が、通常のハウジング内にガス交換装置と共により容易に収容されることができるようにする。これにより、更に、システムのポータビリティが改善し、各装着者の快適性を向上することができる。
【００３８】
ハウジングは、例えば、ガス交換装置の各種コンポーネントのためのレセプタクル凹部を有するように設計されているハウジングインサートを有することができる。特に、ハウジングインサートは、ワンピースのものであることができる。ハウジング又はハウジングインサートは、例えば、発泡材料又はデッドモールドキャスト材料を有することができる。ハウジング又はハウジングインサートは、例えば、ハウジング又はハウジングインサートに対応するモールディングを設けることにより、設けることができ、その結果、ガス交換装置のコンポーネントのポジティブフィット式レセプタクルが可能になる。幾つかの実施形態においては、ハウジングは、ハウジングインサートとワンピースとして設計することができる。
【００３９】
ハウジング又はハウジングインサートの材料は、防音及び／又は断熱材を含むことができる。これに加えて、ハウジングインサートの材料は、耐衝撃性及び／又は撥水性材料を含むことができる。
【００４０】
ハウジングは、ガス交換システムの本質的なコンポーネントのコンパクトで、確実で、メンテナンスし易い収容を可能にすることができる。このように、患者が運ぶことができるポータブルガス交換装置を提供することができる。
【００４１】
本発明の有利な態様においては、第１のポンプの流速の第２のポンプの流速に対する比は、４：１〜６：１の範囲である。流速比は、好ましくは約５：１である。各ポンプの流速のそのような調節によって、最適なＣＯ２低減速度を達成又は設定することができる。
【００４２】
本発明の態様においては、第１のポンプの駆動及び／又は第２のポンプの駆動は、第１及び／又は第２のポンプの駆動の廃熱が、第１の流体回路の入口側部を加温するように、ガス交換装置内に配置又は位置決めすることができる。このために、第１及び／又は第２のポンプは、ガス交換装置におけるそのような配置を可能にする取り付け手段を含むことができる。例えば、少なくとも１つの供給フローラインを、少なくとも１つの第１のポンプ、１つの第２のポンプ、又は第１のポンプ及び第２のポンプに対して空間的に近くに配置することができる。第１及び第２のポンプの駆動の一方又は両方に対してすぐ近くの配置も可能である。また、ガス交換プロセスによって加温された第１の流体の出口ラインの向きを、第１の流体の供給フローラインの周りに沿って、又は幾つかの部分において、方向付けることも考えられる。このように、吸引された第１の流体の加温が、続いて生じ得る。供給フローライン又はガスラインの加温によって、小さい液滴として、酸素化装置の中空繊維を部分的に閉塞することがある凝集水が生じないという利点が得られる。ガス交換器又は酸素化装置の部分的閉塞は、ガス交換の効率を著しく低下させる得るので、知られた酸素化装置は、１日当たり数回エアレーションをしなければならない。
【００４３】
ハウジングに配置される少なくとも１つの温度センサと、少なくとも１つのベンチレーティングファンと、ガバナ装置とを含む、活性温度制御のための装置を設けることが好ましい。活性温度制御のための装置によって、動作状態においては、ハウジングの内部温度を、例えば、３４〜４２℃の温度範囲、好ましくは３５〜３８℃の温度範囲に調節することができる。ポンプ又は複数のポンプの廃熱は、ハウジング内の気流によって分配され、コンポーネントを加温し、余剰の熱は、ハウジング開口部を介して環境に送ることができる。吸引された第１の流体のテンパリングも、単純な方法で達成することができる。好ましくは、ガバナ装置は、ガス交換装置の制御装置に一体化され、ガバナ装置が、少なくとも１つの温度センサの測定データを用いて、ベンチレーティングファンをフロー速度とフロー方向について制御する。
【００４４】
ベンチレーティングファンが、ポンプとハウジング開口部との間、好ましくはポンプとハウジング開口部の両方から短い距離（３ｃｍ未満）で配置される場合が有利であり、これにより、ハウジングからの迅速な熱放散が可能になる。
【００４５】
ポンプのそのような配置によって、ガス交換の前に第１の流体を加温することが望ましい場合、省エネルギが可能となる。これにより、電池の動作時間を延ばすことができる。これに加えて、ガス交換中の加温流体により、ガス交換速度を改善することができる。
【００４６】
第１の流体の排出によるノイズ放射を弱めるためのノイズサプレッサを、第１の流体回路の出口側、特に出口部に設けることができる。これにより、ポンピングシステムのノイズレベルを低減することができる。これにより、ノイズによる妨害、特にポンピングシステムの携帯使用によるノイズ妨害を低減でき、使用快適性を上げることができる。
【００４７】
幾つかの態様においては、ポンピングシステムは、圧力センサ及び／又はガスフローセンサ及び／又は気泡センサの少なくともいずれかを含む。これにより、ポンピングシステムの制御と、エラー検出を改善することができる。信頼性を改善することができ、ポンピングシステムの応用範囲を広げることができる。異なる成分を同時にリッチにすることなしに、第２の流体の成分を低減するためだけに、第１の流体を高信頼性で用いることができる。
【００４８】
ポンピングシステムの第１のポンプは、有利には、吸引ポンプとして設計することができる。これは、一つには、それぞれ消費電力がより低く、より小さく、より軽く、より静かなポンプコンポーネントを、ポンピングシステムに用いることを可能にする。これに加えて、吸引ポンプにより、第１の流体の成分（特に、ガス成分）が、吸引原理により第２の流体に移ることを高い信頼性で防止することができる。
【００４９】
ポータブルガス交換装置は、ガス交換装置に流体を供給するための自律的な流体サプライを有することができる。特に、自律的な流体サプライにより、周囲空気を提供することができる。周囲空気の使用は、特に有利である場合があり、これは、周囲空気の二酸化炭素含量が、例えば、静脈血の二酸化炭素含量よりも遥かに低いためである。これにより、単に、第１の流体回路を流れる周囲空気によって、第２の流体回路を通って流れる血液中の二酸化炭素の低減をもたらすことができる。したがって、ＥＣＣＯ２Ｒ用途が示されれば、ガス交換装置にガスを供給するための重い圧縮ボトルを患者が運ぶ必要はない。この例では、周囲空気を引き、それを第１の流体回路に流すことで十分である。これは、更に、患者のためのポータビリティと移動性を向上させることができる。
【００５０】
この文脈において、「自律的」とは、携行ガスボトルなどによるガスの外部供給が必要ないと理解されるべきである。むしろ、ガスの供給は、携行ガスサプライとは独立に行われる。しかしながら、本発明の幾つかの実施形態においては、ガスサプライ、例えば、酸素圧力ボトル、好ましくは小型の酸素圧力ボトルをガス交換装置に接続できると理解される。更に、自律的ガスサプライと携行ガスサプライとを合わせた動作を行うことができると考えられる。動作又は合わせた動作の制御は、また、センサ結果又は血液ガス測定値に基づき、好ましくは自動的に行うことができる。また、これらのガスサプライの組合せは、一時的に提供することもできる。
【００５１】
ガス交換装置の第１又は第２のガス交換部は、ポンピングシステムの第１又は第２の流体回路に本質的に一致することができる。この程度において、第１及び第２の流体回路を有するポンピングシステムを、独立したコンポーネントとして設けることができる。或いは、第１及び第２の流体回路は、ガス交換装置の固定されたコンポーネントであることができ、第１又は第２のガス交換部のコンポーネントを形成することができる。これに加えて、第１及び第２の流体回路が、ガス交換装置のハウジングに直接一体化され、これに分離できないように接続されることも考えられる。これはまた、流体回路の一方にのみ、例えば、第１の流体回路に当てはまることができる。
【００５２】
本発明に係るポータブルガス交換装置、特に自律的流体サプライを有するポータブルガス交換装置は、ガス交換装置の携帯使用を可能にする。これは、使用者、例えば、血液の体外式ガス交換に依存する患者にとって大きな利点をもたらすことができる。体外式ガス交換は、また、有利なことに、本発明に係る装置によって長期間行うことができる。
【００５３】
幾つかの態様においては、ポータブルガス交換装置は、ポンピングユニットの少なくとも１つのポンプ、即ち、ポンピングシステムの第１及び／又は第２のポンプの流速を制御するように設計された制御ユニットを有する。ガス交換装置の第１及び／又は第２のポンプのための制御ユニットは、有利には、ガス交換装置全体のための制御ユニットと一体であるように設計することができる。これにより、ポンピング能力のフレキシブルな適応を可能とすることができ、また、ガス交換装置の使用者の個々の関係又は要求への適応を可能とすることができる。
【００５４】
本発明の幾つかの態様においては、第１のガス交換部と第２のガス交換部との間のポータブルガス交換装置の壁は、更に、少なくとも１種の第２のガスに対して透過性であるように設計される。別の実施形態においては、ガス交換装置及び／又はポンピングシステムは、また、更なる流体が流れることができる第３のガス交換部又は第３の流体回路を有することができる。この更なる流体は、例えば、酸素であることができる、又は周囲空気に比べて高い酸素含量を含むことができる。また、第３の流体は、より複雑な成分、例えば、医薬などの生物化学的に反応性の物質を有すると考えられる。特に、例えば、手術中の麻酔ガスの投与も、本発明に係る装置によって可能になる場合がある。
【００５５】
ポータブルガス交換装置は、圧力センサ及び／又は血液フローセンサ及び／又は気泡センサの少なくともいずれかを有する少なくとも１つのモニタリング手段を含むことができる。少なくとも１つのモニタリング手段は、特に、制御ユニットに接続させることもできる。制御ユニットは、好ましくは、測定値の表示のための及び／又はガス交換装置の異常の表示のための少なくとも１つのインジケータを有する。制御ユニットは、好ましくは、情報及び／又は異常、及び各種動作パラメータの表示のためのディスプレイユニットを含む。ガス交換装置のモニタリング手段は、ガス交換装置に設けられるポンピングシステムのモニタリング手段と一体的に設計することもできる。モニタリング手段は、ガス交換装置又は個々のコンポーネントの機能性の確認を改善することができる。特に、モニタリング手段を設けることにより、ガス交換装置又はポンピングシステムにおいても、制御ループを設けることが可能になる。このように、ガス交換装置における信頼性の高い流体供給を保証することができる。
【００５６】
血液フローセンサ又は気泡センサは、ガス交換装置を介する血液フローの検出を可能にする。このように、ガス交換装置の機能がモニターすることができる。気泡センサは、液体中、特に血液中の存在する気泡を検出する。これにより、例えば、気泡が体外領域から体内の血液循環に輸送されることを防ぐという点で、装置の安全性を向上させることができる。特定の実施形態においては、１つだけの血液フローセンサ若しくは１つだけの気泡センサ、又はそれぞれ１つの血液フローセンサ及び１つの気泡センサを互いに分離して設けることもできる。
【００５７】
本発明の態様においては、それぞれ余剰な流体回路を、第１及び第２と、恐らくは第３の流体回路にも設けることができる。これらの回路の１つが不調の場合、特に、ガス交換装置に依存する患者に対して、医療手段を直ちに行うことができない例においては、余剰システムが単独で、ガス交換の機能を代替することができる。このために、各ポンプの流速の適応のための制御又は統合技術により、自動的に、余剰システムの対応する流速を上げることができる。
【００５８】
同様にして、流速の上昇が、少なくとも限定的な程度で、ガス交換の効率低下とは反対に作用することができる。そのような効率低下は、例えば、血液がガス交換器を通って運ばれ、血液成分が第１及び第２の流体回路の間の壁に付着し始め、壁を通るガス輸送を妨げる場合に見られる。
【００５９】
更に、再度、少なくとも限定的な程度ではあるが、例えば、医学的に必要最小限の程度の、流体の一方又は両方の流速の低下、例えば、自動的な低下をもたらすことができる。これは、パワーサプライの能力が低過ぎ、再充電の可能性がすぐにはない場合に、必要であることがある。
【００６０】
ガス交換装置が本発明に係るポンピングシステムを有する実施形態においては、１つ以上の好ましくは再充電可能な電池の形態としてのパワーサプライが、共同してポンピングシステム、制御ユニット、及び電流を供給すべき更なるコンポーネントに供給することが理解される。
【００６１】
ポータブルガス交換装置の制御ユニットは、電力ケーブル及び／又はデータケーブルを介してガス交換装置に接続することができる。制御ユニット及び制御ユニットにおけるガス交換装置のパワーサプライを設けることができる。また、パワーサプライをガス交換装置のハウジングに設けること、又は、パワーサプライの少なくとも一部をガス交換装置のハウジングに設けることが考えられる。そのような例では、ガス交換装置の制御ユニットを前記ガス交換装置に無線で接続することも考えられる。このために、制御ユニットとガス交換装置は、伝送及び／又は受信ユニットを有することができる。これにより、ガス交換装置の動作の快適性を向上することができる。
【００６２】
更に制御ユニット自体が、少なくともベースステーションとポータブル制御ユニットを含むモジュラーシステムとなることも考えられる。ベースステーションとポータブル制御ユニットは、この例では、互いに無線で接続することができる。このようにして、ポータブル制御ユニットからベースステーションに、データ、例えば、現在のポンピング速度、流体の温度、及び／又はバイタルパラメータなどを、これらのデータが取得される限り送ることができる。これに加えて、ベースステーションは、例えば、ガス交換装置を制御するための制御コマンドをポータブル制御ユニットに送ることができる。
【００６３】
このようにして、患者の移動半径が広げることができる。例えば、ポータブル制御ユニットとベースステーションとの間のローカルデータ接続の場合、ベースステーションに対して５０ｍ以上の移動半径を可能にすることができる。
【００６４】
更に、制御ユニットに、ポータブルガス交換装置への制御ユニットの取り付けを可能にする手段を設けることができる。このために、ガス交換装置に、例えば、制御ユニットの取り付け部がガス交換装置の取り付け部に係合し、ガス交換装置の信頼性のある取り付けを可能にすることができる補足手段を設けることができる。制御ユニットの取り付けは、例えば、ガス交換装置のハウジングに行うことができる。或いは、ガス交換装置の搬送システムへの制御ユニットの取り付けも行うことができる。これに加えて、患者の衣服に直接制御ユニットを取り付けることもできる。これに加えて、制御ユニットをサポート構造、例えば、患者のベッド又は病室の医療装置の搬送システムに取り付けるために、制御ユニットの取り付け手段を設けることもできる。
【００６５】
特に、制御ユニットの取り付け手段は、取り付け手段を補足レセプタクル部への、又は、例えば、チューブ状要素又はガス交換装置のハウジングの外形へのフックが可能なフック状の形態を有することができる。これに加えて、平らな構造、例えば、回動椅子の背もたれなどへの取り付けが考えられる。このために、制御ユニットの取り付け手段は、バネによるプレテンショニングで設計することでき、取り付け手段のバネによるプレテンショニングによるクランピングが、制御ユニットを取り付けるのに十分な保持力を提供する。更に、取り付け手段又は更なるスタンド手段を、制御ユニットに設計及び形成することができ、前記制御ユニットを、サポート、例えば、テーブル又はロールコンテナなどにセットすることができる。
【００６６】
ベースステーション及びポータブル制御ユニットが設けられる限り、ベースステーションは、ポータブル制御ユニットを収容する又は少なくとも接続するために設けられる接続部を有することができる。このように、例えば、患者がベースステーションの近くに留まる場合には、ポータブル制御ユニットをベースステーションに接続することができる。このために、ベースステーションは、特に、ポータブル制御ユニットに設けられる電池を充電するための充電装置を有することができる。ポータブル制御ユニットを、例えば、中断が必要になるガス交換装置の運転がない患者の安静時、特に夜間に充電することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
以下、本発明とその有利な態様について、添付の図面に示される例示的な実施形態によって説明する。図面中、等価な部分は、同じ参照番号で示す。
【図１】図１は、ポンピングシステムを有する、本発明の実施形態に係るポータブルガス交換装置を示す。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る制御ユニットの例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００６８】
図１は、本発明の実施形態に係るポータブルガス交換装置１を示す。ガス交換装置１は、第１の流体と第２の流体との間のガス交換を行う。これらの流体間のガス交換を可能とするために、ポンピングシステム１０がガス交換装置１に設けられている。
【００６９】
ポンピングシステム１０は、図１に示される実施形態においてガスポンプとして設計された第１のポンプ２０を有する。図１に示される第２のポンプ１１は、この例では、生物学的液体、特に血液を汲み上げるように設計された液体ポンプである。第１のポンプ２０は、最大０．５ｋｇ、好ましくは最大０．３ｋｇのポンプ重量で３０ｋｇ／ＫＷ未満の出力／重量比を有する。一方、第２のポンプ１１は、最大０．７ｋｇ、好ましくは少なくとも０．５ｋｇのポンプ重量で２５ｋｇ／ＫＷ未満の出力／重量比を有する。
【００７０】
第２のポンプ１１は、また、以下において血液ポンプとも称される。第２のポンプ１１のポンプ機能は、通常、ポンプドライブと、マグネティックカップリングを介する接触なしで駆動されるポンプヘッド１２とを含む遠心ポンプの代替をする。更なる好適なポンプは、半軸流ポンプ（斜流ポンプとも称される）などの回転式ポンプであろう。以下において血液ポンプヘッドとも称されることがあるポンプヘッド１２は、供給ライン１３に接続される。液体、例えば、患者からの血液は、供給ライン１３を介してガス交換装置１に達する。血液ポンプ１１の下流のコースにおいて、第２の流体（即ち、ここでは血液）は、第２のライン１４を介して、混合チャンバとして示されるガス交換器４０に向けられる。ガス交換器４０を通った後、第２の流体は、排出部１６を介して患者に戻す方向に向けられる。インライン圧力センサ１５として知られるものが、更に供給ライン１３に形成される。圧力センサ１５は、供給ライン１３における流体、ここでは血液の圧力の測定を可能にし、少なくとも間接的に、第２のポンプ１１へ向かう流速の測定も可能にする。これに加えて、圧力センサ１５は、ドレナージ圧力、即ち、血管アクセスと、血液ポンプ１１のポンプヘッド１２との間の圧力、として知られるものを測定を可能にする。１個超の圧力センサ１５を設けることができ、例えば、３個の圧力センサ１５を設けることができる。フロー方向における、ポンプ１１の前の圧力センサ、ポンプ１１とガス交換器４０との間の圧力センサ、及びガス交換器４０の後の圧力センサである。供給ライン１３、血液ポンプ１１、第２のライン１４、及び排出ライン１６は、第２のガス交換部の一部である。第２の流体又は血液のラインの合計長さは、好ましくは１００ｃｍ未満であり、より好ましくは５０〜８０ｃｍである。患者から及び患者に向かう、ハウジング２の外部のライン又はホース経路は、０．９〜１．７ｍであり、好ましくは１〜１．６ｍである。
【００７１】
第１のポンプ２０は、ガスポンプとして設計される。このために、図１に示される実施形態においては、第１のポンプ２０は、２つのガス供給ホース２１を有する。ガス供給ホース２１は、ポンピングシステム１０及び全体としてのガス交換装置１に、ガス交換器４０における、第２のポンプ１１によって搬送される液体と相互作用するガスを供給するように機能する。ガス供給ホース２１は、ガス交換装置１の第１のガス交換部の一部を形成する。ガス供給ライン２１は、ガス交換装置１に空間的に配置され、第２のポンプ１１の空間的に近くに、ここでは少なくとも幾つかの部において設けられている。第２のポンプ１１の廃熱は、ガス供給ライン２１を流れるガスを加温することができる。
【００７２】
この実施形態において第１のガス交換部で用いられるガスは、特定の実施形態においては、液体であることもでき、したがって、ここでは通常、流体として言及される。図示された実施形態においては、ガスは、特に周囲空気、即ち、特にＣＯ２の割合がごく僅かである呼吸可能な空気の各種ガスの知られた組成物である。
【００７３】
第１のポンプ２０は、ガス交換ライン２４、２４ａを通って、混合チャンバを形成するガス交換装置１のガス交換部４０にガスを運ぶ。図示された実施形態においては、ガスは、最初はガスフローセンサ２２を通る方向に向けられる。これにより、また、流入ガスの量とその流速の測定が可能になる。ガスフローセンサ２２を通った後、ガスは、粒子フィルタ２３を通る方向に向けられる。粒子フィルタ２３は、埃、花粉、又は更なる空気媒介粒子若しくは汚染物などの固体成分が、ガスフローからフィルター処理されるように設計される。粒子フィルタ２３は、形成した第１のガス交換部の異なる場所、例えば、ガスフローセンサ２２の既に上流、特に、第１のポンプ２０の上流にも配置することもできる。また、複数のフィルタが、第１のガス交換部の各位置に形成されることも考えられる。フィルタが複数であると、異なるサイズの粒子を連続的にフィルタで除くフィルタシステムを設けることができる。第１のガス交換部の詰まりの確率を少なくとも低減することを達成できる。
【００７４】
ガス交換器４０を通って流れるガスは、再度、第１のポンプ２０を通って流れる。このために、好ましい実施形態においては、第１のポンプ２０は、吸引ポンプとして設計される。第１のポンプ２０は、第１のガス交換部全体を通るガス流を、出口ライン２５まで引く。そのような吸引ポンプが、ガス交換器４０を通るガス流を陰圧によって運ぶが、別の実施形態においては、第１のポンプ２０がオーバープレッシャーポンプであることも考えられる。したがって、ガス流は、陰圧によってガス交換器又は混合チャンバ４０を通って運ばれるであろう。
【００７５】
出口ライン２５は、第１のポンプ２０の下流である。これに加えて、ノイズサプレッサ２６が、出口（図１では明示していない）と第１のポンプ２０との間に設けられる。ノイズサプレッサ２６は、出口から出るガス流のノイズレベルを弱めるように、ガス交換装置１のノイズ放射を低減するように設計される。図１に図示された実施形態においては、更に、血液フロー及び気泡センサ３１が、第２の流体回路又は第２のガス交換部に設計される。
【００７６】
液体（ここでは、好ましくは血液）と流体（ここでは、好ましくは周囲空気）との間の実際のガス交換は、先行技術で知られるように、ガス交換器４０で行われる。本発明の特別な実施形態によれば、同時に酸素化が行われることなく脱炭酸のみが、本発明に係る装置で行われる。本発明によれば、ポンピングシステム１０のコンポーネント及び関連のコンポーネント、例えば、ガス交換器４０、供給及び排出ライン１３、１４、１６；２１、２４、２４ａ、２５、及び更なるコンポーネントは、２Ｌ／ｍｉｎ未満の範囲、好ましくは約０．３〜１Ｌ／ｍｉｎの範囲の体積流量用に設計される。これに加えて、コンポーネントは、体外での体積、例えば、体外での血液体積が低く保たれるように寸法が決められる。本発明に係る低体積フローでの十分なスルーフローと有効なガス交換を確実にするために、例えば、それぞれ中空の繊維を複数本有する繊維束がガス交換器４０に設けられる。ガスと血液の流入及び排出に接続できる使用可能な繊維束は、先行技術から既に知られており、ここでは記載しない。
【００７７】
ガスフローセンサ２２は、図２に例として示されるガス交換装置１の制御装置５０に接続できる。ガスフローセンサは、第２のポンプ２０及び／又は第１のポンプ１１に接続できる。圧力センサ１５及び／又は第２のポンプ１１は、制御ユニット５０に接続できる。このように、ガスの流速及び／又は血液の流速、即ち一般には、流体の流速及び／又は液体の流速の調節のための制御ループを達成できる。ガバナループなしで、制御スイッチループのみを作ることも考えられることが理解される。
【００７８】
図示された実施形態においては、制御装置５０は、ディスプレイユニット５１を有する。この図示された実施形態においては、ディスプレイユニット５１は、血液の流速、ガスの流速、又はガス交換装置１に含まれるポンプ１１、２０のポンピング能力などの各種情報を示すように設けられる。複数のライン５２が制御ユニット５０に設けられる。ライン５２は、ガス交換装置における各種モジュール（センサ及びポンプなど）からのデータライン及びそれらに向かうデータラインを含む。これに加えて、ライン５２の少なくとも１つが、制御ユニット５０に電力を供給するように機能できる。
【００７９】
更に、制御ユニット５０は、複数の制御キー５３を有する。例えば、制御キーは、ガス交換装置１の制御又は調節に関連する各種パラメータの選択及び変更を可能にする。
【００８０】
図示された実施形態においては、２つの再充電可能な電池５４ａ、５４ｂが、制御ユニット５０に設けられている。これらの電池５４ａ、５４ｂと、制御ユニット５０は、制御ユニットへの電力の供給が電池の１つを介してのみ行うこともできるように設計される。このように、外部パワーサプライに空間的に近いことは、どの時点においても必要ではない。更に、この設計により、電池の１つ５４ｂを制御ユニット５０から取り除き、他方の電池５４ａが制御ユニット５０にあり、これと、ガス交換装置１の対応するコンポーネントに電力を供給している間に、再充電することができる。これに加えて、電池が制御ユニットに挿入されている状態では、制御ユニットのパワーサプライを介して電池の充電を行うこともできる。
【００８１】
ガス交換装置１のハウジング２は、最大内部チャンバ容積が、好ましくは９，５００ｃｍ３であり、最大平均深さ（図１における図の平面に対して直交する方向におけるハウジング２の程度）が、好ましくは１５ｃｍであり、高さと幅を合わせた好ましい平均合計値が最大６５ｃｍであることが好ましい。平均高さ又は平均幅は、好ましくは最大４０ｃｍである。深さは、好ましくは、平均高さと平均幅とを合わせた合計値の１／４〜１／８であり、その結果、ハウジング２は、コンパクトからフラットな形状を達成する。
【００８２】
ガス交換装置は、また、活性温度制御のための装置を有する。これは、ハウジング２に配置される少なくとも１つの温度センサ６３と、少なくとも１つのベンチレーティングファン６０と、制御装置５０と一体化されるガバナ装置とを含む。ベンチレーティングファン６０は、ハウジング２内のハウジング開口部６２と第２のポンプ１１との間に配置される。ベンチレーティングファン６０は、好ましくは、ハウジング２において、ポンプとハウジング開口部の両方から３ｃｍ未満の短い距離に配置される。ハウジング２において、ベンチレーティングファン６０によって、空気流を発生させることができ、２以上の設けられたハウジング開口部６１と６２との間のその循環が、矢印６４で示される。活性温度制御のための装置により、動作状態においては、ハウジング２の内部温度を、３４〜４２℃の温度範囲、好ましくは３５〜３８℃の温度範囲に調節することができる。ポンプ１１、２０の廃熱は、ハウジング内の気流によって分配され、コンポーネントを加温し、余剰の熱は、ハウジング開口部６２を介して環境に送ることができる。ベンチレーティングファンは、ハウジングにおいてより多くの熱を分配する又は熱をより早くハウジングから排出するために、様々なフロー方向で動作することができる。図１において、ハウジングからの迅速な熱輸送のフロー方向を矢印６４で示す。逆のフロー又はベンチレーション方向は、ハウジング内の熱の分配をより高めるであろう。処置すべき患者を「冷やす」必要がある場合は、３５℃未満の目標温度も可能である。
【００８３】
ハウジング２は、第１のガス交換部及び第２のガス交換部のコンポーネントを収容するために設けられ、作製される。このために、ハウジング２は、ハウジングインサートに複数の凹部を有することができる。凹部は、ガス交換セグメントの対応するコンポーネントを、ハウジングインサートにおける凹部においてポジティブフィットで収容できるように寸法が決められる。このように、ガス交換セグメントのコンポーネントの確実な収容を行うことができ、その結果、特に、相対移動、摩耗、及び接続の開放を効果的に低減することができる。
【００８４】
ハウジング２は、レセプタクル部を特徴とするハウジングインサートを、特に、第１と第２のポンプ２０、１１、混合チャンバ４０、及び流体回路の供給及び排出ラインなどのために有することができる。このように、この図示された実施形態においては、防音及び断熱が既に行われている。ハウジングインサートは、ハウジングに精密にフィットして挿入されることができるように寸法が決められる。
【符号の説明】
【００８５】
１              ガス交換装置
２              ハウジング
２ａ            ハウジング凹部
２ｂ            ハウジングインサート
１０            ポンピングシステム
１１            第２のポンプ
１２            ポンプヘッド
１３            流体供給ライン
１４            第２のライン
１５            インライン圧力センサ
１６            流体排出ライン
２０            第１のポンプ
２１            ガス供給ホース／流体流入ライン
２２            ガスフローセンサ
２３            粒子フィルタ
２４／２４ａ    ガス交換ライン
２５            流体出口ライン
２６            ノイズサプレッサ
３１            血液フロー及び気泡センサ
４０            ガス交換器／混合チャンバ
５０            制御装置
５２            ライン
５３            制御キー
５４ａ／５４ｂ  再充電電池
６０            ベンチレーションファン
６１            ハウジング開口部
６２            ハウジング開口部
６３            温度センサ
６４            矢印（空気フロー）
【図１】
2018517456.tif 000003
【図２】
2018517456.tif 000004
【国際調査報告】
2018517456.tif 000005
2018517456.tif 000006
2018517456.tif 000007
2018517456.tif 000008
2018517456.tif 000009
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