PL247990B1 - Device for blood oxygenation with a membrane made of organic material with pore-forming, anti-inflammatory and anticoagulant properties - Google Patents

Device for blood oxygenation with a membrane made of organic material with pore-forming, anti-inflammatory and anticoagulant properties

Info

Publication number
PL247990B1
PL247990B1 PL436134A PL43613420A PL247990B1 PL 247990 B1 PL247990 B1 PL 247990B1 PL 436134 A PL436134 A PL 436134A PL 43613420 A PL43613420 A PL 43613420A PL 247990 B1 PL247990 B1 PL 247990B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
chamber
blood
gas
blood flow
capillaries
Prior art date
Application number
PL436134A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL436134A1 (en
Inventor
Andrzej Swinarew
Jadwiga Gabor
Hubert Okła
Mateusz Przybyła
Ewa Trejnowska
Szymon Skoczyński
Grzegorz Brożek
Agnieszka Skoczyńska
Piotr KNAPIK
Piotr Knapik
Michał ZEMBALA
Michał Zembala
Tomasz DAROCHA
Tomasz Darocha
Konrad MENDRALA
Konrad Mendrala
Katarzyna MIZIA STEC
Stec Katarzyna Mizia
Arkadiusz Stanula
Original Assignee
Akademia Wychowania Fizycznego Im Jerzego Kukuczki W Katowicach
Slaski Univ Medyczny W Katowicach
Univ Slaski
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Akademia Wychowania Fizycznego Im Jerzego Kukuczki W Katowicach, Slaski Univ Medyczny W Katowicach, Univ Slaski filed Critical Akademia Wychowania Fizycznego Im Jerzego Kukuczki W Katowicach
Priority to PL436134A priority Critical patent/PL247990B1/en
Priority to US18/254,853 priority patent/US20240001016A1/en
Priority to EP21840667.6A priority patent/EP4251226A1/en
Priority to PCT/IB2021/061017 priority patent/WO2022113020A1/en
Publication of PL436134A1 publication Critical patent/PL436134A1/en
Publication of PL247990B1 publication Critical patent/PL247990B1/en

Links

Landscapes

  • External Artificial Organs (AREA)

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do utlenowania krwi (oksygenator do oksygenacji krwi), z membraną z organicznego materiału o właściwościach porotwórczych, przeciwzapalnych i przeciwkrzepliwych, stosowane do uzupełniania niedoborów tlenu we krwi niedotlenionej, zwłaszcza w przypadkach zespołu ostrej niewydolności oddechowej. Urządzenie zawiera komorę wymiany gazowej (1) o podłużnym kształcie w postaci walca prostego lub walca eliptycznego, w którego podstawach (2 i 2') wykonane są otwory przelotowe (3), przy czym z jednej strony komora (1) połączona jest gazoszczelnie ze zbiornikiem wyrównawczym (4) doprowadzającym do komory (1) mieszaninę gazową zawierającą tlen, mającym otwór wlotowy mieszaniny gazowej z instalacji podającej tę mieszaninę, a z drugiej strony komora (1) połączona jest gazoszczelnie ze zbiornikiem odprowadzającym (6) z komory mieszaninę gazową, mającym otwór wylotowy (7) mieszaniny gazowej, a wewnątrz komory (1) umieszczona jest membrana w postaci wiązki kapilar (8) wykonanych z materiału półprzepuszczalnego, to jest przepuszczalnego dla cząsteczek mieszaniny gazowej a nieprzepuszczalnego dla cząstek krwi, których końce z obu stron zakotwione są w otworach przelotowych (3) w podstawach (2, 2') komory (1) kapilary (8) naprężone są siłą naprężającą o wartości od 1 do 100 N, i są równoległe względem osi wzdłużnej komory (1) oraz nawzajem względem siebie, albo w korzystniejszym wariancie ukształtowane są spiralnie, to jest skręcone są wzdłuż osi wzdłużnej komory (1) o jednakowy kąt mieszczący się w zakresie od 15 do 720 stopni, ponadto w ściance bocznej komory (1) w pobliżu każdej podstawy (2, 2') komory, wykonane jest co najmniej po jednym otworze wlotowo/wylotowym strumienia krwi, przy czym kapilary tworzące membranę mają postać rurek o średnicy zewnętrznej od 30 do 600 µm i wykonane są z organicznego materiału o właściwościach porotwórczych, przeciwzapalnych i przeciwkrzepliwych, składającego się z: - bazy w postaci polimeru fluorowego, korzystnie poli(tetrafluoroetylenu) (PTFE, teflon) lub polifluorku winylidenu (PVDF) lub kopolimeru tetrafluoroetylenu i heksafluoropropylenu (FEP), oraz - domieszki argatrobanu wbudowanej w mikrostrukturę materiału bazowego, w proporcji baza-domieszka od 80 ÷ 1 do 1200 ÷ 1.The subject of the invention is a device for oxygenating blood (oxygenator for blood oxygenation), with a membrane made of an organic material with pore-forming, anti-inflammatory and anticoagulant properties, used to supplement oxygen deficiency in hypoxic blood, especially in cases of acute respiratory distress syndrome. The device comprises a gas exchange chamber (1) of elongated shape in the form of a straight cylinder or an elliptical cylinder, in the bases (2 and 2') of which there are through holes (3), wherein on one side the chamber (1) is gas-tightly connected to a compensation tank (4) supplying a gas mixture containing oxygen to the chamber (1), having an inlet opening for the gas mixture from the installation supplying this mixture, and on the other side the chamber (1) is gas-tightly connected to a tank (6) discharging the gas mixture from the chamber, having an outlet opening (7) for the gas mixture, and inside the chamber (1) there is a membrane in the form of a bundle of capillaries (8) made of a semi-permeable material, i.e. permeable for the molecules of the gas mixture and impermeable for the blood particles, the ends of which are anchored on both sides in the through holes (3) in the bases (2, 2') of the capillary chamber (1). (8) are tensioned with a tensioning force of 1 to 100 N, and are parallel to the longitudinal axis of the chamber (1) and to each other, or in a more advantageous variant they are spirally shaped, i.e. they are twisted along the longitudinal axis of the chamber (1) by the same angle in the range of 15 to 720 degrees, furthermore in the side wall of the chamber (1) near each base (2, 2') of the chamber, at least one inlet/outlet opening of the blood stream is made, wherein the capillaries forming the membrane are in the form of tubes with an external diameter of 30 to 600 µm and are made of an organic material with pore-forming, anti-inflammatory and anti-coagulant properties, consisting of: - a base in the form of a fluoropolymer, preferably poly(tetrafluoroethylene) (PTFE, Teflon) or polyvinylidene fluoride (PVDF) or a copolymer of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene (FEP), and - argatroban admixture incorporated into the microstructure of the base material, in a base-admixture ratio from 80 ÷ 1 to 1200 ÷ 1.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do pozaustrojowego utlenowania krwi (oksygenator do oksygenacji krwi), z membraną z organicznego materiału o właściwościach porotwórczych, przeciwzapalnych i przeciwkrzepliwych. Pozaustrojową oksygenację krwi stosuje się w stanach, w których dochodzi do potencjalnie odwracalnego głębokiego zaburzenia funkcji płuc w stopniu uniemożliwiającym skuteczną wymianę gazową za pomocą wentylacji mechanicznej.The invention concerns a device for extracorporeal blood oxygenation (blood oxygenator) with a membrane made of an organic material with pore-forming, anti-inflammatory, and anticoagulant properties. Extracorporeal blood oxygenation is used in conditions where potentially reversible, profound pulmonary dysfunction occurs to a degree that prevents effective gas exchange through mechanical ventilation.

Oksygenator pełni funkcję płuc i jest integralnym elementem płucoserca. Podobnie jak w warunkach fizjologicznych w płucach, następuje tutaj proces wymiany gazowej, w którym doprowadzony do komory oksygenatora tlen zajmuje miejsce dwutlenku węgla we krwi.The oxygenator functions as a lung and is an integral part of the heart-lung machine. Similar to physiological conditions in the lungs, a gas exchange process occurs here, with oxygen supplied to the oxygenator chamber replacing carbon dioxide in the blood.

Oksygenator jest to urządzenie zbudowane z dużej liczby cienkich rurek, pomiędzy którymi płynie krew. Ściany rurek stanowi półprzepuszczalna błona, przez którą mogą przenikać gazy - tlen i dwutlenek węgla, ale nie przenikają cząstki krwi. Wewnątrz rurek (tzw. kapilar) znajduje się przestrzeń wypełniona mieszaniną gazową, której stężenie można regulować w zależności od potrzeb. Krew, przepływając pomiędzy kapilarami, oddaje dwutlenek węgla a pobiera cząsteczki tlenu - jest to proces, który normalnie odbywa się w płucach.An oxygenator is a device constructed of a large number of thin tubes between which blood flows. The tube walls are a semipermeable membrane, allowing gases—oxygen and carbon dioxide—to pass through, but not blood molecules. Inside the tubes (called capillaries) is a space filled with a gas mixture, the concentration of which can be adjusted depending on needs. As blood flows between the capillaries, it releases carbon dioxide and absorbs oxygen molecules—a process that normally occurs in the lungs.

Z dotychczasowego stanu techniki znane są urządzenia do utlenowania krwi oraz materiały w nich stosowane.Blood oxygenation devices and the materials used in them are known from the state of the art.

Na przykład, dwa oksygenatory, w których zastosowany jest przepływ strumienia krwi prostopadły do przepływu mieszaniny gazowej, opisane są w analizie porównawczej dokonanej przez Wang i wsp. (2016), z której wynika, że oksygenator Quadrox-i Adult charakteryzuje się niskim oporem i wysoką biozgodnością, z niższym spadkiem ciśnienia i niższym zużyciem energii hemodynamicznej. Natomiast oksygenator Capiox RX25 w warunkach klinicznych charakteryzował się mniejszym ryzykiem występowania gazowych mikrozatorów (gaseous microemboli, GME). To pokazuje, że konieczna jest optymalizacja konstrukcji w celu poprawy bezpieczeństwa terapii. Do układu krwionośnego dostarczanych jest tysiące GME podczas terapii ECMO (ExtraCorporeal Membrane Oxygenation) pomimo zastosowania oksygenatora membranowego i filtracji tętniczej. GME powodują niedokrwienie tkanek, uszkodzenie śródbłonka naczyniowego w mózgu i innych narządach końcowych, prowadząc do poszerzenia naczyń, zwiększonej przepuszczalności, aktywacji płytek krwi, kaskady krzepnięcia oraz aktywacji dopełniacza i komórkowych mediatorów zapalenia. Współczesne technologie tylko częściowo usuwają GME. Pożądane jest opracowanie systemów, które wyeliminują powstawanie GME przy jednoczesnym zachowaniu dobrych parametrów wymiany gazowej [Wang S, Kunselman AR, ϋndar A. Evaluation of Capiox RX25 and Quadrox-i Adult Hollow Fiber Membrane Oxygenators in a Simulated Cardiopulmonary Bypass Circuit. Artif Organs. 2016;40(5):E69-E78. doi:10.1111/aor.12633].For example, two oxygenators using a perpendicular blood flow to the gas mixture flow are described in a comparative analysis by Wang et al. (2016), which concluded that the Quadrox-i Adult oxygenator is characterized by low resistance and high biocompatibility, with lower pressure drop and lower hemodynamic energy consumption. In contrast, the Capiox RX25 oxygenator demonstrated a lower risk of gaseous microemboli (GME) in clinical settings. This demonstrates the need for design optimization to improve therapy safety. Thousands of GME are delivered to the circulatory system during ECMO (ExtraCorporeal Membrane Oxygenation) therapy despite the use of a membrane oxygenator and arterial filtration. GME causes tissue ischemia and damage to the vascular endothelium in the brain and other end organs, leading to vasodilation, increased permeability, platelet activation, the coagulation cascade, and activation of complement and cellular inflammatory mediators. Current technologies only partially eliminate GME. It is desirable to develop systems that eliminate GME formation while maintaining good gas exchange parameters [Wang S, Kunselman AR, ϋndar A. Evaluation of Capiox RX25 and Quadrox-i Adult Hollow Fiber Membrane Oxygenators in a Simulated Cardiopulmonary Bypass Circuit. Artif Organs. 2016;40(5):E69-E78. doi:10.1111/aor.12633].

Z doświadczenia Formica i wsp. (2008) wynika, że oksygenator Quadrox D wykazał optymalną wydajność bez występowania wycieku osocza i konieczności wymiany ECMO przez ponad cztery dni u dorosłych pacjentów ze wstrząsem kardiogennym. W badaniu był zastosowany ECMO składający się z oksygenatora membranowego z przepływem strumienia krwi prostopadłym do przepływu mieszaniny gazowej, którego materiał modyfikowany był polimetylopentenem i magnetycznej pompy odśrodkowej. Wstępne obserwacje wskazują, że takie urządzenie ze zmodyfikowaną membraną mogłoby prawidłowo pracować nawet dwa tygodnie. Dalsze modyfikacje membran w oksygenatorach mogłyby spowodować wydłużenie żywotności tych urządzeń [Formica F, Avalli L, Martino A, et al. Extracorporeal membrane oxygenation with a poly-methylpentene oxygenator (Quadrox D). The experience of a single Italian centre in adult patients with refractory cardiogenic shock. ASAIO J. 2008;54(l):89-94. doi: 10.1097/MAT. 0b013e31815ff27e].In the experience of Formica et al. (2008), the Quadrox D oxygenator demonstrated optimal performance without plasma leakage or the need for ECMO replacement for more than four days in adult patients with cardiogenic shock. The study used ECMO consisting of a membrane oxygenator with blood flow perpendicular to the gas mixture flow, the material of which was modified with polymethylpentene, and a magnetic centrifugal pump. Preliminary observations indicate that such a device with a modified membrane could function properly for up to two weeks. Further modifications to the oxygenator membranes could extend the life of these devices [Formica F, Avalli L, Martino A, et al. Extracorporeal membrane oxygenation with a poly-methylpentene oxygenator (Quadrox D). The experience of a single Italian center in adult patients with refractory cardiogenic shock. ASAIO J. 2008;54(l):89-94. doi: 10.1097/MAT. 0b013e31815ff27e].

Clingan i wsp. (2016) przeprowadzili badania zapoczątkowane przez Gipson i wsp. (2014). Zastosowali oni hipobaryczne natlenienia w celu osiągnięcia lekkiego stanu hipoksycznego w oksygenatorach Terumo® FX15. Hipobaryczne natlenienie może zmniejszyć ryzyko związane z wytwarzaniem GME podczas pulsacyjnej perfuzji przepływu, wspomaganego próżniowo drenażu żylnego i szybkich zmian temperatury. Podobne obserwacje poczynili Ginther i wsp. (2013) podczas klinicznego zastosowania oksygenatora Maquet Quadrox-i dla noworodków.Clingan et al. (2016) continued the study pioneered by Gipson et al. (2014). They used hypobaric oxygenation to achieve a mild hypoxic state in Terumo® FX15 oxygenators. Hypobaric oxygenation may reduce the risks associated with GME production during pulsatile flow perfusion, vacuum-assisted venous drainage, and rapid temperature changes. Similar observations were made by Ginther et al. (2013) during clinical use of the Maquet Quadrox-i neonatal oxygenator.

Wykazano korzyści wynikające z niskiego spadku ciśnienia przezbłonowego [Clingan S, Schuldes M, Francis S, Hoerr H Jr, Riley J. In vitro elimination of gaseous microemboli utilizing hypobaric oxygenation in the Terumo® FX15 oxygenator. Perfusion. 2016;31(7):552-559. doi:10.1177/0267659116638148; Gipson KE, Rosinski DJ, Schonberger RB, et al. Elimination of gaseous microemboli from cardiopulmonary bypass using hypobaric oxygenation. Ann Thorac Surg. 2014;97(3):879-886. doi:10.1016/j.athoracsur.2013.08.074;The benefits of a low transmembrane pressure drop have been demonstrated [Clingan S, Schuldes M, Francis S, Hoerr H Jr, Riley J. In vitro elimination of gaseous microemboli utilizing hypobaric oxygenation in the Terumo® FX15 oxygenator. Perfusion. 2016;31(7):552-559. doi:10.1177/0267659116638148; Gipson KE, Rosinski DJ, Schonberger RB, et al. Elimination of gaseous microemboli from cardiopulmonary bypass using hypobaric oxygenation. Ann Thorac Surg. 2014;97(3):879-886. doi:10.1016/j.athoracsur.2013.08.074;

Ginther RM Jr, Gorney R, Cruz R. A clinical evaluation of the Maquet Quadrox-i Neonatal oxygenator with integrated arterial filter. Perfusion. 2013;28(3):194-199. doklO.l 177/0267659113475694].Ginther RM Jr, Gorney R, Cruz R. A clinical evaluation of the Maquet Quadrox-i Neonatal oxygenator with integrated arterial filter. Perfusion. 2013;28(3):194-199. doklO.l 177/0267659113475694].

Z opisu patentowego US4008047 znane jest rozwiązanie polegające na tym, że etylocelulozę poddaje się fluoroacylowaniu, to natomiast skutkuje dobrą przepuszczalnością gazu i kompatybilnością z krwią warstw polimerowych wykonanych z powstałych fluorowanych estrów.Patent description US4008047 describes a solution in which ethylcellulose is subjected to fluoroacylation, which results in good gas permeability and blood compatibility of polymer layers made of the resulting fluorinated esters.

Fluoroacylowana etyloceluloza ma dobrą stabilność hydrolityczną przy pH krwi i warunkach sterylizacji (na przykład 100°C). Stosowana jest w urządzeniach do natleniania krwi, wszczepialnych urządzeniach biomedycznych, urządzeniach do pobierania lub analizy krwi lub oczyszczania itp. Zastosowanie tego materiału do budowy membran pozwala niwelować problemy z wykrzepianiem i odpornością na sterylizację, jednak tylko do czasu zużycia warstwy powierzchniowej. Po jej starciu następuje utrata pozytywnych właściwości, co należy do słabych stron tego rozwiązania.Fluoroacylated ethylcellulose has good hydrolytic stability at blood pH and sterilization conditions (e.g., 100°C). It is used in blood oxygenation devices, implantable biomedical devices, blood collection, analysis, and purification devices, and so on. Using this material in membrane construction helps mitigate problems with clotting and sterilization resistance, but only until the surface layer wears out. Once the surface layer is abraded, its beneficial properties are lost, which is one of the drawbacks of this solution.

Znane są także membrany składające się z pustych włókien (kapilar, rurek). Z opisu patentowego nr WO9534373 znane są takie membrany półprzepuszczalne z pustymi włóknami charakteryzujące się tym, że posiadają monofilamentowe elementy dystansowe (monofilamentous spacer members), spiralnie rozmieszczone lub uformowane na ich zewnętrznej powierzchni. Wynalazek ten opisuje także pozaustrojowe urządzenia do uzdatniania krwi zawierające takie ulepszone membrany.Membranes composed of hollow fibers (capillaries, tubes) are also known. Patent No. WO9534373 describes such semipermeable hollow fiber membranes characterized by having monofilament spacer members spirally arranged or formed on their outer surface. This invention also describes extracorporeal blood treatment devices incorporating such improved membranes.

Znane są również oksygenatory płynów organicznych, które można stosować w szczególności do natleniania krwi przepływającej w obiegu pozaustrojowym, bez tworzenia stref, w których przepływ płynu zwalnia i zatrzymuje się powodując agregaty, skrzepy i znaczne zmniejszenie zdolności utleniania. Z opisu patentowego nr US2020016312 znane jest rozwiązanie polegające na tym, że oksygenator składa się z korpusu pojemnika mającego oś wzdłużną; pierwszego otworu wlotowego dla tlenu i drugiego otworu wylotowego dla gazów wydechowych uzyskanych w korpusie pojemnika; trzeciego otworu wlotowego dla natlenianego płynu organicznego i czwartego otworu wylotowego dla natlenionego płynu organicznego uzyskanego w korpusie pojemnika; komory natleniającej płyn, który ma być natleniony, która jest zdefiniowana wewnątrz korpusu pojemnika; wstępnej komory rozdzielczej płynu, który ma być natleniony, zamontowanej między trzecim otworem wlotowym a komorą natleniającą; włókien kapilarnych nieprzepuszczalnych dla płynów i porowatych dla gazów, zaprojektowanych tak, aby umożliwić kontakt z płynem organicznym i umieszczonych wewnątrz komory natleniającej zgodnie ze wspólnym równoległym kierunkiem dynamicznych środków dystrybucji obsługiwanych w komorze wstępnej dystrybucji za pomocą środków podtrzymujących. Zalety wynalazku to: korzystny stosunek między ogólnymi rozmiarami a zdolnością do natleniania; zapobiega spowolnieniu przepływu płynów organicznych, a w konsekwencji powstawaniu nagromadzeń i zakrzepów; zapobiega zmiażdżeniu motków włókien kapilarnych typu „hollow fiber”, utrzymując nienaruszone użyteczne sekcje przejściowe i utrzymując wszystkie powierzchnie każdego pojedynczego włókna typu „hollow fiber” doskonale przepuszczalne i użyteczne, nawet w przypadku dużej liczby włókien typu „hollow fiber” stosowanych w stosunku do jednostki objętości.Oxygenators for organic fluids are also known that can be used, in particular, to oxygenate blood flowing in an extracorporeal circuit, without creating zones in which the fluid flow slows down and stops, causing aggregates, clots and a significant reduction in the oxygenation capacity. From patent description No. US2020016312, a solution is known in that the oxygenator comprises a container body having a longitudinal axis; a first inlet opening for oxygen and a second outlet opening for exhaust gases obtained in the container body; a third inlet opening for the oxygenated organic fluid and a fourth outlet opening for the oxygenated organic fluid obtained in the container body; an oxygenation chamber for the fluid to be oxygenated, which is defined inside the container body; a preliminary distribution chamber for the fluid to be oxygenated, mounted between the third inlet opening and the oxygenation chamber; Fluid-impermeable and gas-porous hollow fibers designed to allow contact with the organic fluid and positioned within the oxygenation chamber in a common parallel direction of dynamic distribution means supported in the pre-distribution chamber by supporting means. Advantages of the invention include: a favorable ratio between overall size and oxygenation capacity; it prevents slowing of the flow of organic fluids and the consequent formation of accumulations and clots; it prevents crushing of the hollow fiber skeins by maintaining intact usable transition sections and keeping all surfaces of each individual hollow fiber perfectly permeable and usable, even when a large number of hollow fibers are used per unit volume.

Z opisu patentowego nr US2020129687 znany jest także oksygenator zawierający obudowę i zespół membran umieszczony w obudowie. Obudowa ma wlot krwi, wylot krwi i ścieżkę przepływu krwi od wlotu krwi do wylotu krwi. Obudowa określa oś środkową i szereg stref rozmieszczonych koncentrycznie wokół osi środkowej. Zespół membran jest umieszczony w obudowie. Zespół membran zawiera pierwsze liczne elementy wymiany gazu umieszczone w pierwszej strefie obudowy i drugie wiele elementów wymiany gazu umieszczone w drugiej strefie obudowy. Druga strefa jest rozmieszczona koncentrycznie wokół pierwszej strefy, a strefy są płynnie otwarte względem siebie wzdłuż korpusu wielu elementów wymiany gazowej i płynnie oddzielone od siebie wzdłuż dalszego końca. Pierwsza strefa jest skonfigurowana do płynnego połączenia ze źródłem tlenu, a druga strefa jest skonfigurowana do płynnego połączenia ze źródłem podciśnienia. Ścieżka przepływu krwi obejmuje zasadniczo promieniowy przepływ przez pierwszą strefę w celu dodania tlenu do krwi, a drugą strefę w celu oddzielenia gazowych mikrozatorów od krwi przez wiele elementów wymiany gazowej.Patent No. US2020129687 also discloses an oxygenator comprising a housing and a membrane assembly disposed within the housing. The housing has a blood inlet, a blood outlet, and a blood flow path from the blood inlet to the blood outlet. The housing defines a central axis and a plurality of zones arranged concentrically about the central axis. The membrane assembly is disposed within the housing. The membrane assembly includes a first plurality of gas exchange elements disposed in a first zone of the housing and a second plurality of gas exchange elements disposed in a second zone of the housing. The second zone is arranged concentrically about the first zone, and the zones are fluidly open to each other along the body of the plurality of gas exchange elements and fluidly separated from each other along the distal end. The first zone is configured to fluidly communicate with an oxygen source, and the second zone is configured to fluidly communicate with a vacuum source. The blood flow path comprises a substantially radial flow through the first zone to add oxygen to the blood and the second zone to separate gas microemboli from the blood through the plurality of gas exchange elements.

Z opisu patentowego nr US2020108194 znane jest rozwiązanie polegające na tym, że oksygenator posiada zintegrowany system usuwania powietrza, którego bąbelki mogłyby prowadzić do zatorowości. Oksygenator zawiera wlot krwi i wylot krwi. Ścieżka przepływu krwi rozciąga się od wlotu krwi do wylotu krwi. Aparat do utleniania krwi zawiera również część wymiany gazu umieszczoną wzdłuż ścieżki przepływu krwi; część wymiany ciepła umieszczoną wzdłuż ścieżki przepływu krwi przed częścią wymiany gazu; i jedno lub więcej porowatych włókien typu „hollow fiber” rozmieszczonych prostopadle do ścieżki przepływu krwi przed częścią wymiany ciepła.Patent description No. US2020108194 discloses an oxygenator with an integrated air removal system, the bubbles of which could lead to embolism. The oxygenator comprises a blood inlet and a blood outlet. The blood flow path extends from the blood inlet to the blood outlet. The blood oxygenation apparatus also comprises a gas exchange portion disposed along the blood flow path; a heat exchange portion disposed along the blood flow path upstream of the gas exchange portion; and one or more porous hollow fibers arranged perpendicular to the blood flow path upstream of the heat exchange portion.

Z opisu patentowego US4722829A znane jest urządzenie do utlenowania krwi, dializator, wymiennik ciepła i tym podobne, zawierające prostokątną lub cylindryczną, wydłużoną obudowę. Wnętrze obudowy jest podzielone na trzy komory, w tym komorę wlotową umieszczoną na jednym końcu osiowym, komorę wylotową umieszczoną na przeciwległym końcu osiowym oraz umieszczoną pomiędzy nimi centralną komorę wymiany masy/ciepła. Przez komorę centralną przechodzi wiele równoległych rurek, które łączą komory wlotową i wylotową, tworząc przejścia dla przepływu medium roboczego pomiędzy nimi. Zewnętrzna powierzchnia każdej rurki ma kształt szeregu obłych płatków, połączonych końcami. Ponadto sąsiednie rurki są przesunięte względem siebie, aby umożliwić ciasne i uporządkowane upakowanie ich płatków. Medium lecznicze, na przykład tlen, przepływa przez rurki, podczas gdy medium poddawane obróbce, na przykład krew, przepływa przez przestrzenie międzywęzłowe pomiędzy rurkami. System wymiany gazowej bazuje na przepływie krwi pomiędzy układem niejednolitych kapilar w formie chłodnicy bąblowej.Patent US4722829A discloses a blood oxygenation device, dialyzer, heat exchanger, or the like, comprising a rectangular or cylindrical, elongated housing. The interior of the housing is divided into three chambers, including an inlet chamber located at one axial end, an outlet chamber located at the opposite axial end, and a central mass/heat exchange chamber positioned between them. A plurality of parallel tubes pass through the central chamber, connecting the inlet and outlet chambers, creating passageways for the flow of the working medium between them. The outer surface of each tube is shaped like a series of rounded petals connected end-to-end. Furthermore, adjacent tubes are offset relative to each other to allow for tight and orderly packing of their petals. The treatment medium, such as oxygen, flows through the tubes, while the treatment medium, such as blood, flows through the interstitial spaces between the tubes. The gas exchange system is based on the flow of blood between a system of heterogeneous capillaries in the form of a bubble cooler.

Z opisu CN208893292 znany jest zintegrowany oksygenator membranowy ze spiralnym prowadzeniem przepływu, który składa się z dolnej pokrywy, części natleniającej i górnej pokrywy. Część natleniająca jest umieszczona na dolnej pokrywie i składa się z konstrukcji trzpienia, powłoki natleniającej i struktury membrany z przewodu natleniającego, powłoka natleniająca jest wyposażona w rurkę wylotową krwi, a rurka wylotowa krwi znajduje się blisko dolnej pokrywy. Górna pokrywa jest umieszczona na części natleniającej i jest wyposażona w rurkę wlotową krwi i rurkę wlotową tlenu. Jest to rozwiązanie wielowarstwowe, gdzie kapilary ułożone są w formie wieńca wzdłuż osi wzdłużnej i 45 stopni względem własnych osi co drugi pas na wieńcu.CN208893292 describes an integrated membrane oxygenator with a spiral flow path, consisting of a lower cover, an oxygenation section, and an upper cover. The oxygenation section is located on the lower cover and consists of a stem structure, an oxygenation shell, and a membrane structure with an oxygenation tube. The oxygenation shell is equipped with a blood outlet tube, and the blood outlet tube is located near the lower cover. The upper cover is located on the oxygenation section and is equipped with a blood inlet tube and an oxygen inlet tube. This is a multi-layer design, where the capillaries are arranged in a ring along the longitudinal axis and at 45 degrees to their own axes, every other band on the ring.

Idea przepływu ujawniona w opisie CN107638601 jest podobna do zawartej w opisie CN208893292. Wynalazek CN107638601 dotyczy struktury membranowej i oksygenatora typu membranowego. Struktura membrany zawiera wiele pierwszych warstw pustych włókien i wiele drugich warstw pustych włókien ułożonych z pierwszymi warstwami pustych włókien w układzie schodkowym, przy czym każda pierwsza warstwa pustych włókien i każda druga warstwa pustych włókien są wyposażone w wiele rurkowatych pustych włókien rozmieszczonych dookólnie.The flow concept disclosed in CN107638601 is similar to that contained in CN208893292. The invention CN107638601 relates to a membrane structure and a membrane-type oxygenator. The membrane structure comprises a plurality of first layers of hollow fibers and a plurality of second layers of hollow fibers arranged with the first layers of hollow fibers in a staggered arrangement, each first layer of hollow fibers and each second layer of hollow fibers being provided with a plurality of tubular hollow fibers arranged omnidirectionally.

Struktura membrany może skutecznie zmniejszyć objętość wstępnego ładowania krwi i obniżyć ciśnienie krwi, aby uniknąć uszkodzenia krwi. Przetaczanie krwi można uzyskać, aby krew utworzyła cienką błonę krwi, zwiększyła powierzchnię kontaktu między krwią a tlenem i poprawiła skuteczność natlenienia krwi i tlenu.The membrane structure can effectively reduce the pre-charge volume of blood and lower blood pressure to avoid blood damage. Blood transfusion can be achieved by forming a thin blood film, increasing the contact area between blood and oxygen, and improving the efficiency of blood and oxygenation.

Z opisu patentowego WO2015095334A1 znany jest częściowy promieniowy wymiennik ciepła i natleniacz. Rozwiązanie wyposażone jest w wiele rurek kapilarnych, z których każda kończy się na przeciwległych końcach, pierwszym i drugim, i każda rozciąga się wokół rdzenia wzdłuż kąta łuku mniejszego niż 360 stopni. Wiązka natleniająca jest utworzona jako część zespołu rdzenia i zawiera wiele włókien wymieniających gaz. Zespół rdzenia jest umieszczony w obudowie mającej wlot i wylot krwi. W rozwiązaniu WO2015095334A1 zastosowano coś w rodzaju oplotu sznurowego kapilar wokół rdzenia.Patent specification WO2015095334A1 discloses a partial radial heat exchanger and oxygenator. This design incorporates a plurality of capillary tubes, each terminating at opposite first and second ends, each extending around a core along an arc angle of less than 360 degrees. The oxygenation bundle is formed as part of the core assembly and includes a plurality of gas-exchange fibers. The core assembly is housed in a housing having a blood inlet and outlet. In WO2015095334A1, a kind of rope-like braiding of capillaries is used around the core.

Opisane rozwiązania US4722829A, CN208893292, CN107638601 oraz WO2015095334A1 cechuje zupełnie inna główna cecha związana z czasem kontaktu cząsteczki krwi z cząsteczką tlenu, niż w przypadku zgłaszanego rozwiązania, w którym występuje efekt podobny do efektu przypowierzchniowego oraz zmniejszenie turbulencji przepływu, co jest niemożliwe do osiągnięcia przy przepływie krwi prostopadłym do osi wzdłużnej kapilar.The described solutions US4722829A, CN208893292, CN107638601 and WO2015095334A1 are characterized by a completely different main feature related to the contact time of the blood molecule with the oxygen molecule than in the case of the reported solution, in which there is an effect similar to the near-surface effect and a reduction of flow turbulence, which is impossible to achieve with blood flow perpendicular to the longitudinal axis of the capillaries.

Wiele ze znanych dotychczas układów do utlenowania krwi zbudowanych jest w taki sposób, że składają się z membran w postaci kapilar ułożonych równolegle względem siebie, jednak prostopadle do kierunku przepływu krwi lub przecinających się pod kątem 90°, ale ułożonych w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku przepływu krwi w urządzeniu, tworzące warstwę kapilar. Przez kapilary przepływa mieszanka gazowa z tlenem. Kapilary są rozdzielone między sobą i stabilizowane z wykorzystaniem elementów dystansowych w postaci układu włókien lub siatek, najczęściej z poliolefin ułożonych warstwowo pomiędzy układami membran (kapilar). Dodatkowo każda warstwa kapilar może być oddzielona od sąsiadujących warstw kapilar warstwą dystansową zbudowaną z włókien w postaci gęstej siatki. Przez taki układ przepuszcza się krew prostopadle do osi wzdłużnej kapilar (membrany), to jest prostopadle do kierunku przepływu w kapilarach mieszaniny gazowej z tlenem. Układ taki cechuje się licznymi wadami, z których najważniejsze to:Many known blood oxygenation systems are constructed using capillary membranes arranged parallel to each other but perpendicular to the direction of blood flow, or intersecting at a 90° angle but arranged in a plane perpendicular to the direction of blood flow in the device, creating a capillary layer. A gas mixture with oxygen flows through the capillaries. The capillaries are separated and stabilized using spacers in the form of a fiber or mesh arrangement, most often made of polyolefin, layered between the membrane (capillary) systems. Additionally, each capillary layer can be separated from adjacent capillary layers by a spacer layer composed of fibers in a dense mesh. Blood is passed through such a system perpendicular to the longitudinal axis of the capillaries (membranes), i.e., perpendicular to the direction of flow of the gas-oxygen mixture in the capillaries. This system has numerous disadvantages, the most important of which are:

- do skutecznego przekazania tlenu do cząstek krwi wymagane jest stosunkowo wysokie ciśnienie mieszaniny gazowej zawierającej do blisko 100% tlenu, a to podnosi ryzyko stresu oksydacyjnego dla komórek,- to effectively transfer oxygen to blood particles, a relatively high pressure of the gas mixture containing up to 100% oxygen is required, which increases the risk of oxidative stress for cells,

- ryzyko wystąpienia pęcherzyków gazu we krwi, co powoduje konieczność stosowania układów odgazowujących,- risk of gas bubbles in the blood, which necessitates the use of degassing systems,

- brak samoregulacji - pomimo osiągnięcia zdolności absorpcyjnych krwi cząstka wysycona jest nadal eksponowana na działanie tlenu, co podnosi ryzyko stresu oksydacyjnego (po wysyceniu uwalnianie się gazu w postaci pęcherzyków do krwi),- lack of self-regulation - despite achieving the absorption capacity of the blood, the saturated particle is still exposed to oxygen, which increases the risk of oxidative stress (after saturation, gas is released in the form of bubbles into the blood),

- krótki czas kontaktu cząstek krwi z cząsteczką tlenu, co powoduje obniżenie skuteczności wymiany gazowej.- short contact time of blood particles with oxygen molecules, which reduces the efficiency of gas exchange.

Do słabych stron znanych rozwiązań należy między innymi to, że kształt i umiejscowienie zastosowanych w nich membran w postaci rurek (kapilar) może wpływać na wykrzepianie na niektórych elementach, a także może powodować hemolizę krwinek. Konstrukcje membran zawierają czasem dystanse między kapilarami, utrzymujące kapilary w położeniach wyjściowych, które jednak zakłócają laminarność przepływu krwi i powodują powstawanie przepływów turbulentnych, a co za tym idzie mogą promować powstawanie skrzeplin i mikrozatorów. W konsekwencji wykrzepień może dochodzić do zakażeń, niewydolności narządowych, głównie nerek.The weaknesses of existing solutions include the fact that the shape and positioning of the tubular (capillary) membranes used in them can affect clotting in certain components and can also cause hemolysis of blood cells. Membrane designs sometimes incorporate spacers between capillaries, which maintain the capillaries in their initial positions. However, these spacers disrupt the laminarity of blood flow and create turbulent flow, thus promoting the formation of clots and microemboli. Clotting can lead to infections and organ failure, particularly kidney failure.

Pacjenci z zespołem ostrej niewydolności oddechowej (acute respiratory distress syndrome, ARDS) w okresie poprzedzającym włączenie techniki pozaustrojowego utlenowania krwi ECMO są zwykle agresywnie wentylowani mechanicznie, z koniecznością stosowania wentylacji z wykorzystaniem wysokiego ciśnienia mieszaniny oddechowej. Pomimo stosowania protokołu wentylacji oszczędzającej płuca, ciśnienie w drogach oddechowych konieczne do utrzymania wentylacji płuc może uszkadzać nieobjęte chorobą obszary pęcherzyków płucnych. Dochodzi wówczas do powstawania zjawiska barotraumy odpowiedzialnego za dalsze wtórne uszkodzenie płuc. Ponadto ciężka niewydolność oddychania wiąże się również z koniecznością stosowania wysokich stężeń tlenu dla właściwego utlenowania tkanek. Stopień niewydolności oddechowej jest związany z koniecznością podaży tlenu o wysokim, nawet blisko 100%-owym stężeniu tlenu w mieszaninie gazowej podczas mechanicznej wentylacji płuc z użyciem respiratora. Tak wysokie stężenie tlenu, na drodze odruchowej i zwiększonej resorpcji azotu z pęcherzyków płucnych, nasila już występującą niedodmę i dalej upośledza wymianę gazową. Wysokie stężenia tlenu w mieszaninie oddechowej prowadzą również do bezpośredniego uszkodzenia pneumocytów typu II w pęcherzykach płucnych. Skutkuje to narastaniem niedoborów surfaktantu, substancji powlekającej wewnętrzną powierzchnię pęcherzyków płucnych i zapobiegającej ich zapadaniu się. W stanach niedoboru surfaktantu dochodzi do powiększania się obszarów płuc objętych niedodmą i pogłębianiem się zaburzeń wymiany gazowej w płucach. Ponadto, czynnikiem nasilającym problemy z wymianą gazową, istotnym klinicznie w przypadku chorób zajmujących większość tkanki śródmiąższowej płuc, jest fizjologiczny hipoksemiczny skurcz naczyń płucnych i oskrzelików, który w przypadku procesów lokalnie uszkadzających płuca jest zjawiskiem korzystnym, ale w przypadku uogólnionej hipoksemii - nasila objawy niedotlenienia.Patients with acute respiratory distress syndrome (ARDS) are typically aggressively mechanically ventilated prior to the initiation of ECMO, requiring high-pressure ventilation. Despite the use of a lung-conserving ventilation protocol, the airway pressure required to maintain lung ventilation can damage unaffected alveolar areas. This leads to barotrauma, which is responsible for further secondary lung damage. Furthermore, severe respiratory distress also requires the use of high oxygen concentrations for adequate tissue oxygenation. The degree of respiratory distress is associated with the need to administer high oxygen concentrations, even close to 100%, during mechanical ventilation. Such high oxygen concentrations, through reflex action and increased nitrogen reabsorption from the lungs, exacerbate existing atelectasis and further impair gas exchange. High oxygen concentrations in the respiratory mixture also lead to direct damage to type II pneumocytes in the alveoli. This results in a progressive deficiency of surfactant, a substance that coats the inner surface of the alveoli and prevents their collapse. In states of surfactant deficiency, the areas of the lung affected by atelectasis expand and gas exchange disorders deepen. Furthermore, a factor that exacerbates gas exchange problems, clinically significant in diseases affecting the majority of the interstitial lung tissue, is physiological hypoxemic constriction of the pulmonary vasculature and bronchioles. This is beneficial in processes that damage the lungs locally, but in cases of generalized hypoxemia, it exacerbates the symptoms of hypoxia.

Te niekorzystne zjawiska związane z wysoką, blisko 100%-ową zawartością tlenu w mieszaninie gazowej mogą również mieć miejsce w przypadku pozaustrojowej oksygenacji - ECMO. Konieczność stosowania mieszaniny gazowej o blisko 100%-owej zawartości tlenu podawanej do oksygenatora wynika z faktu ograniczeń technologicznych membrany, w której odbywa się wymiana gazowa, a która jest główną składową urządzenia. Powierzchnia wymiany gazowej membrany jest dużo mniejsza niż powierzchnia wymiany płuc. Powierzchnia kapilar pęcherzykowych w płucach to około 70-100 m2, co jest o wiele większą powierzchnią niż w membranach stosowanych obecnie w ECMO. Wymiana tlenu przez membranę zależy w pewnym stopniu od ciśnienia parcjalnego tlenu po obu stronach membrany. Dla zapewnienia maksymalnej wydajności membrany, stosowana jest mieszanina gazowa o blisko 100%owej zawartości tlenu podawana do oksygenatora. Prawie czysty tlen stosowany często w leczeniu z zastosowaniem żylno-żylnego lub żylno-tętniczego ECMO, kontaktujący się z elementami morfotycznymi krwi, doprowadza do stresu oksydacyjnego, uszkodzenia błon komórkowych erytrocytów krwi krążącej. Prowadzi to do rozpadu krwinek z uwolnieniem związków hemu do krwi. Hemoliza prowadzi do anemizacji leczonych chorych.These unfavorable phenomena associated with a high, nearly 100% oxygen content in the gas mixture can also occur during extracorporeal membrane oxygenation (ECMO). The need to use a gas mixture with nearly 100% oxygen content delivered to the oxygenator stems from the technological limitations of the membrane in which gas exchange takes place, which is the main component of the device. The gas exchange surface area of the membrane is much smaller than that of the lungs. The surface area of the alveolar capillaries in the lungs is approximately 70-100 , which is much larger than that of the membranes currently used in ECMO. Oxygen exchange across the membrane depends to some extent on the partial pressure of oxygen on both sides of the membrane. To ensure maximum membrane efficiency, a gas mixture with nearly 100% oxygen content is delivered to the oxygenator. Nearly pure oxygen, often used in venovenous or venoarterial ECMO therapy, comes into contact with blood cells, leading to oxidative stress and damage to the cell membranes of circulating red blood cells. This leads to the breakdown of red blood cells, releasing heme compounds into the bloodstream. Hemolysis leads to anemia in treated patients.

Podobnemu działaniu szkodliwego, wysokiego stężenia tlenu poddane są również inne elementy morfotyczne krwi. Uszkodzenie błon komórkowych leukocytów i trombocytów będzie skutkowało upośledzeniem odporności komórkowej i pogorszeniem zdolności organizmu do obrony przed infekcjami bakteryjnymi i grzybiczymi, a także indukcją uogólnionej reakcji zapalnej oraz wydzielania czynników prozakrzepowych. Pogorszenie odporności komórkowej i upośledzenie funkcji układu odpornościowego wpływa na skuteczność leczenia ciężkiego zapalenia płuc i sepsy, które są głównym wskazaniem do żylno-żylnego ECMO. Ponadto, upośledzenie odporności pacjenta prowadzi do zakażeń związanych z hospitalizacją: zakażeń łożyska naczyniowego, krwiopochodnych zapaleń płuc, zakażenia skóry w miejscu wprowadzenia drenów. Zakażenia w trakcie terapii są drugim co do częstości występowania powikłaniem podczas terapii ECMO. Powstawanie zakażeń wpływa tym samym na ostateczny wynik leczenia. Powstaje konieczność częstszego i długotrwałego stosowania szeroko-spektralnej antybiotykoterapii, a przez to generowanie szczepów bakterii opornych na antybiotyki.Other blood cells are also subjected to similar harmful effects of high oxygen concentrations. Damage to the cell membranes of leukocytes and platelets will result in impaired cellular immunity and a decline in the body's ability to defend against bacterial and fungal infections, as well as the induction of a generalized inflammatory response and the secretion of prothrombotic factors. This deterioration of cellular immunity and impaired immune function impacts the effectiveness of treatment for severe pneumonia and sepsis, which are the main indications for venovenous ECMO. Furthermore, a patient's immune impairment leads to infections associated with hospitalization: infections of the vascular bed, hematogenous pneumonia, and skin infections at the site of drain insertion. Infections during therapy are the second most common complication of ECMO therapy. The occurrence of infections therefore impacts the final outcome of treatment. This necessitates more frequent and prolonged use of broad-spectrum antibiotic therapy, leading to the development of antibiotic-resistant bacterial strains.

Narastająca oporność szczepów bakterii na antybiotyki jest czynnikiem zwiększenia śmiertelności chorych. Z kolei uszkodzenie trombocytów będzie skutkowało powstaniem nadkrzepliwości (trzecie, co do częstości występowania powikłanie), często odpowiedzialnej za powikłania zakrzepowo-zatorowe i konieczność intensyfikacji antykoagulacji.The increasing resistance of bacterial strains to antibiotics is a factor in increasing patient mortality. In turn, platelet damage will result in hypercoagulability (the third most common complication), often responsible for thromboembolic complications and the need for intensified anticoagulation.

W związku z powyższym, klinicznie istotne stało się opracowanie takiej konstrukcji urządzenia, aby umożliwić bardziej efektywną oksygenację i eliminację dwutlenku węgla przy mniejszych niż 100% stężeniach stosowanego tlenu w miejscu, w którym w oksygenatorze dochodzi do natleniania krwi krążącej. Podstawą do wprowadzenia zmian konstrukcyjnych wobec znanych dotychczas urządzeń są zjawiska fizjologiczne i obserwowane mechanizmy adaptacyjne zdrowych płuc.Therefore, it has become clinically important to develop a device design that allows for more effective oxygenation and carbon dioxide elimination at less than 100% oxygen concentrations at the point where circulating blood is oxygenated in the oxygenator. The basis for introducing design changes to previously known devices is based on physiological phenomena and the observed adaptive mechanisms of healthy lungs.

Fizjologicznie w warunkach podstawowego metabolizmu przez łożysko płucne przepływa krew w ilości około 6 L/min. W warunkach zwiększonego zapotrzebowania na tlen, takich jak wysiłek fizyczny lub hipermetabolizm występujący na przykład w czasie sepsy, zapotrzebowanie na tlen znacznie wzrasta, co jest czynnikiem zwiększającym rzut serca i wentylację płuc. Pozwala to na aż 2-3-krotne zwiększenie przepływu krwi przez łożysko płucne, skracając czas pobytu erytrocytu w kapilarach płucnych o około 70%, co dzięki rozszerzeniu kapilar płucnych i zwiększeniu rzutu serca odbywa się bez wpływu na utlenowanie krwi (wysycenie hemoglobiny tlenem) i ciśnienie w łożysku płucnym (w warunkach fizjologicznych hemoglobina jest w pełni utlenowana po przejściu przez erytrocyt 1/3 długości kapilary płucnej).Physiologically, under conditions of basal metabolism, blood flows through the pulmonary bed at a rate of approximately 6 L/min. Under conditions of increased oxygen demand, such as physical exertion or hypermetabolism, such as that occurring during sepsis, oxygen demand increases significantly, which increases cardiac output and pulmonary ventilation. This allows for a two- to three-fold increase in blood flow through the pulmonary bed, shortening the time spent by red blood cells in the pulmonary capillaries by approximately 70%. This, thanks to pulmonary capillary dilation and increased cardiac output, occurs without affecting blood oxygenation (hemoglobin oxygen saturation) and pulmonary bed pressure (under physiological conditions, hemoglobin is fully oxygenated after the red blood cell has passed one-third of the length of the pulmonary capillary).

W oparciu o mechanizmy adaptacyjne znane z fizjologii oddychania i wymiany gazowej w płucach, pożądane jest maksymalne wydłużenie czasu kontaktu erytrocytu z kapilarą wypełnioną mieszaniną gazową, aby możliwe było efektywne utlenowanie hemoglobiny z wykorzystaniem jak najniższego stężenia tlenu w mieszaninie gazowej stosowanej w oksygenatorze.Based on the adaptive mechanisms known from the physiology of respiration and gas exchange in the lungs, it is desirable to maximize the contact time of the erythrocyte with the capillary filled with the gas mixture in order to enable effective oxygenation of hemoglobin using the lowest possible oxygen concentration in the gas mixture used in the oxygenator.

Samo wydłużenie długości kapilar mające na celu wydłużenie czasu kontaktu erytrocytu z kapilarą wypełnioną mieszaniną gazową nie jest jednak dobrym rozwiązaniem. Może napotkać na komplikacje techniczne w produkcji, a potem w trakcie użytkowania urządzenia, zwłaszcza związane z utrzymaniem pożądanej równoległości między kapilarami i odległości między nimi, i może zwiększać prawdopodobieństwo wykrzepiania przepływającej krwi. Biorąc zatem pod uwagę fakt, że kapilar nie można wydłużać nadmiernie, a ich długość wciąż może być niewystarczająca dla efektywnej wymiany gazowej przepływającej w nich mieszaniny gazowej z opływającą je krwią, pożądane stało się dalsze poszukiwanie pomysłów na zwiększenie efektywności tejże wymiany.Merely extending the capillary length to increase the contact time of the erythrocyte with the capillary filled with the gas mixture is not a good solution, however. This may lead to technical complications during production and later during device use, particularly those related to maintaining the desired parallelism and spacing between the capillaries. It may also increase the likelihood of clotting of the flowing blood. Therefore, given that capillaries cannot be excessively extended and their length may still be insufficient for effective gas exchange between the gas mixture flowing through them and the blood surrounding them, further exploration of ideas for increasing the efficiency of this exchange has become desirable.

Takie rozwiązanie zaproponowali właśnie twórcy niniejszego wynalazku, w którym zastosowali mechanizm zapewniający transport strumienia krwi równolegle do transportu mieszaniny gazowej w kapilarach, w tym samym co krew lub korzystniej w przeciwnym kierunku, który pozwoli na bardziej efektywną wymianę gazową, ponieważ zwiększy się łatwość wymiany gazowej, a powstały gradient tlenowy pozwoli na stopniowe utlenowanie erytrocytów. Połączenie mechanizmów w przeciwprądowym wariancie korzystnym, to jest wydłużenie realnej drogi czynnej wymiany gazowej oraz mechanizmu przeciwprądowego pozwoli na znaczną redukcję wymaganej prężności mieszaniny gazowej, co w oparciu o mechanizmy patofizjologiczne i komórkowe powinno zmniejszyć ryzyko wystąpienia licznych powikłań i poprawić efekty leczenia chorych.The authors of this invention proposed such a solution. They employed a mechanism that ensures the transport of blood flow parallel to the transport of the gas mixture in the capillaries, either in the same direction as the blood or, more preferably, in the opposite direction. This mechanism allows for more efficient gas exchange, as the ease of gas exchange increases, and the resulting oxygen gradient allows for gradual red blood cell oxygenation. Combining the mechanisms in the countercurrent variant, which is advantageous, i.e., extending the actual active gas exchange pathway, and the countercurrent mechanism will significantly reduce the required pressure of the gas mixture. Based on pathophysiological and cellular mechanisms, this should reduce the risk of numerous complications and improve treatment outcomes.

Dodatkowym problemem niezbędnym do rozwiązania stał się dobór odpowiednich materiałów, z których wykonane są poszczególne elementy oksygenatorów, zwłaszcza ich najważniejszy element, to jest membrana służąca do wymiany gazowej z krwią. Materiały takie powinny cechować się przede wszystkim tzw. półprzepuszczalnością, to jest muszą być przepuszczalne dla cząsteczek mieszaniny gazowej a nieprzepuszczalne dla cząstek krwi, jednak pożądane są ich dodatkowe parametry polepszające właściwości użytkowe.An additional challenge that needed to be addressed was the selection of appropriate materials for the individual oxygenator components, especially their most important element, the membrane used for gas exchange with blood. Such materials should be characterized primarily by semipermeability—that is, they must be permeable to gaseous molecules but impermeable to blood particles. However, additional parameters are desirable to improve their performance.

Z dotychczasowego stanu techniki znane są materiały o właściwościach porotwórczych wykorzystywane do wytwarzania membran selektywnych, czyli takich, które przepuszczają jedynie cząstki o określonej wielkości. Z takich materiałów wytwarza się między innymi membrany do zastosowania przy produkcji namiotów, kurtek, filtrów, membran osmotycznych, w tym oksygenatorów do utlenowania krwi.The state of the art includes materials with pore-forming properties used to produce selective membranes, meaning they only allow particles of a specific size to pass through. Such materials are used to produce membranes for use in the production of tents, jackets, filters, and osmotic membranes, including oxygenators for blood oxygenation.

Najpopularniejszym, wysoko zaawansowanym technologicznie - w zastosowaniach niemedycznych - materiałem porotwórczym (stosowanym na przykład do produkcji kurtek), z którego wykonywane były membrany jest poli(tetrafluoroetylen).The most popular, technologically advanced - in non-medical applications - pore-forming material (used, for example, in the production of jackets) from which the membranes were made is poly(tetrafluoroethylene).

Natomiast w zastosowaniach medycznych, to jest do budowy aparatury medycznej, z dotychczasowego stanu techniki znane są membrany, w tym porowate membrany stosowane w aparaturze mającej bezpośredni styk z płynami ustrojowymi, wykonywane z różnych materiałów.However, in medical applications, i.e. for the construction of medical equipment, membranes are known from the prior art, including porous membranes used in equipment in direct contact with body fluids, made of various materials.

Na przykład z opisu patentowego PL225257 znany jest układ membranowy do miejscowej immobilizacji komórek eukariotycznych, posiadający suport oraz co najmniej jedną biwarstwę, utworzoną kolejno z jednej warstwy polielektrolitu obejmującej hydrożele polisacharydowe, zwłaszcza alginian sodu zawierający w swej strukturze inkorporowany fulerenol oraz proteinę A, charakteryzujący się tym, że pierwsza warstwa jest nałożona bezpośrednio na grupę izolowanych komórek posadowionych następnie na suporcie wykonanym z tego samego materiału pod względem składu oraz drugiej warstwy polimerowej z alifatycznych amin II lub III rzędowych - zawierających grupy etylowe lub metylowe z inkorporowanym fulerenolem. W układzie tym jedna warstwa nałożona jest bezpośrednio na grupę izolowanych komórek eukariotycznych, pozwala ona na izolację komórek eukariotycznych od środowiska zewnętrznego, w szczególności mikroorganizmów, jednocześnie nie ograniczając transportu substancji odżywczych przez membranę, pozwalając na ich ukierunkowany wzrost.For example, patent description PL225257 describes a membrane system for local immobilization of eukaryotic cells, comprising a support and at least one bilayer composed of a polyelectrolyte layer comprising polysaccharide hydrogels, particularly sodium alginate containing incorporated fullerenol and protein A. The first layer is applied directly to a group of isolated cells then placed on a support made of the same material in terms of composition, and a second polymer layer composed of aliphatic secondary or tertiary amines containing ethyl or methyl groups with incorporated fullerenol. In this system, one layer is applied directly to a group of isolated eukaryotic cells, allowing for isolation of eukaryotic cells from the external environment, particularly microorganisms, while not restricting the transport of nutrients through the membrane, allowing for their directed growth.

Z opisu patentowego PL212620 znana jest specjalnie modyfikowana membrana poliolefinowa (PP, PE) oraz sposób modyfikowania mikroporowatych membran poliolefinowych przeznaczonych do izolacji bakterii Gram (+), polegający na tym, że w strukturę membrany poliolefinowej o wysokiej porowatości wprowadza się w znany sposób roztwór polikationu, wybranego z grupy obejmującej aminokwasy alifatyczne, zwłaszcza białkowe, korzystnie polarne i rozpuszczone w roztworze NaCl, a następnie w strukturę membrany wprowadza się w znany sposób, korzystnie przez moczenie, roztwór polianionu, wybranego z grupy obejmującej polimer aminy II lub III rzędowej, zwłaszcza metyloaminy i etyloaminy, korzystnie zawierające 100% grup metylowych lub etylowych, rozpuszczony w roztworze NaCl.Patent description PL212620 describes a specially modified polyolefin membrane (PP, PE) and a method for modifying microporous polyolefin membranes intended for the isolation of Gram (+) bacteria, which consists in introducing a solution of a polycation selected from the group consisting of aliphatic amino acids, especially proteinaceous ones, preferably polar and dissolved in a NaCl solution, into the structure of a polyolefin membrane with high porosity in a known manner, and then introducing a solution of a polyanion selected from the group consisting of a polymer of a secondary or tertiary amine, especially methylamine and ethylamine, preferably containing 100% of methyl or ethyl groups, dissolved in a NaCl solution into the structure of the membrane in a known manner, preferably by soaking.

Z opisu patentowego PL197199 znana jest również polimerowa membrana protonowo przewodząca na bazie uwodnionego poli(kwasu perfluorosulfonowego) charakteryzująca się tym, że stanowi ją produkt reakcji radiacyjnego szczepienia poli(kwasu perfluorosulfonowego) z kwasem winylofosfonowym użytym w ilości od 1 do 40% wagowych lub kwasem 2-akryloamido-2-metylopropanosulfonowym użytym w ilości od 1 do 40% wagowych.Patent description PL197199 also describes a polymeric proton-conducting membrane based on hydrated poly(perfluorosulfonic acid), characterized in that it is a product of a radiation grafting reaction of poly(perfluorosulfonic acid) with vinylphosphonic acid used in an amount of 1 to 40% by weight or 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid used in an amount of 1 to 40% by weight.

Z opisu patentowego PL165872 znany jest sposób wytwarzania wielowarstwowej membrany porowatej z policzterofluoroetylenu zawierającej co najmniej dwie warstwy posiadające pory o różnych przeciętnych średnicach, który obejmuje etapy: napełnienia cylindra wytłaczarki co najmniej dwoma różniącymi się rodzajami drobnoziarnistych proszków policzterofluoroetylenowych, przy czym z każdym zmieszany został ciekły środek poślizgowy.Patent description PL165872 describes a method for producing a multi-layer porous polytetrafluoroethylene membrane containing at least two layers having pores of different average diameters, which comprises the steps of: filling the extruder barrel with at least two different types of fine-grained polytetrafluoroethylene powders, each of which is mixed with a liquid lubricant.

Z opisu patentowego EP0409496 znany jest proces otrzymywania mikroporowatych membran zawierających co najmniej częściowo krystaliczny aromatyczny polimer zawierający w łańcuchu eter lub wiązania tioeterowe i ketonowe. Proces pozwala na wytwarzanie membran z niektórych aromatycznych polimerów o wysokiej temperaturze topnienia, na przykład PEDK.Patent EP0409496 describes a process for obtaining microporous membranes containing at least partially crystalline aromatic polymers containing ether or thioether and ketone bonds in the chain. The process allows for the production of membranes from certain high-melting aromatic polymers, for example PEDK.

Rodzaj materiałów z jakich wykonywane były membrany znane z wskazanych wyżej rozwiązań pozwala - ze względów sterycznych - na ich zastosowanie do oksygenacji krwi, jednakże ich istotne ograniczenia biochemiczne w znaczącym stopniu limitują to zastosowanie. Ponadto, ze względu na swoją strukturę charakteryzują się rozwiniętą topografią powierzchni w skali mikrometrycznej, co było przyczyną ich negatywnego działania na organizmy żywe. Na poziomie komórkowym membrany te powodują steryczne uszkodzenie błon komórkowych, co skutkuje destabilizacją komórek. Ponadto membrany nie mogą hamować tworzenia skrzeplin i nie zabezpieczają przed tworzeniem się biofilmu bakteryjnego.The materials used to construct the membranes known from the solutions mentioned above allow for steric reasons to be used for blood oxygenation. However, their significant biochemical limitations significantly limit this application. Furthermore, due to their structure, they are characterized by a developed surface topography on a micrometric scale, which led to their negative impact on living organisms. At the cellular level, these membranes cause steric damage to cell membranes, resulting in cell destabilization. Furthermore, the membranes cannot inhibit clot formation and do not protect against bacterial biofilm formation.

Jak dotąd, w zastosowaniach medycznych, jako materiały o właściwościach porotwórczych stosowane były przede wszystkim polipropylen (PP) i poliuretan (PU). Na przykład w urządzeniach stosowanych w procesie utlenowania (oksygenacji) krwi, jako materiał porowaty do budowy membran wykorzystywany był poliuretan, a do budowy elementów do rozdzielania warstw membran (spacer) stosowany był polipropylen. Pomimo wysokiej skuteczności takich membran pod względem wymiany gazowej, mają one słabe strony związane przede wszystkim z powstawaniem stanu zapalnego wynikającym z niskiej bioinercji tych materiałów, co wpływało na tworzenie się skrzeplin na powierzchni membrany, które stopniowo narastały. W takim przypadku, aby utrzymać skuteczność utlenowania krwi, należy zwiększać stężenie tlenu, co znów powoduje stres oksydacyjny i nasila proces wykrzepiania, wywołując niekorzystną kaskadę, to jest stopniowe napędzanie się niekorzystnych czynników, ponieważ należy ciągle zwiększać stężenie tlenu aby utrzymać poziom saturacji krwi, a to wzmaga stres oksydacyjny i potęguje wykrzepianie. Po przekroczeniu pewnego progu, ilość skrzeplin jest już tak duża, że urządzenie nie nadaje się do dalszej pracy (nie spełnia swojej funkcji) i należy wymienić cały układ oksygenatora.To date, polypropylene (PP) and polyurethane (PU) have been primarily used as pore-forming materials in medical applications. For example, in devices used in the blood oxygenation process, polyurethane was used as the porous material for membrane construction, and polypropylene was used for the elements separating membrane layers (spacers). Despite the high efficiency of such membranes in terms of gas exchange, they have weaknesses primarily related to inflammation resulting from the low bioinertia of these materials, which led to the formation of clots on the membrane surface, which gradually grew. In this case, to maintain blood oxygenation efficiency, the oxygen concentration must be increased, which in turn causes oxidative stress and intensifies the clotting process, triggering an unfavorable cascade, i.e., a gradual increase in unfavorable factors, as the oxygen concentration must be continually increased to maintain blood saturation levels, which increases oxidative stress and intensifies clotting. After exceeding a certain threshold, the amount of clots is so great that the device is no longer suitable for further operation (it does not fulfill its function) and the entire oxygenator system must be replaced.

W związku z tym zaistniała potrzeba doboru do zastosowania w oksygenatorach membran wykonanych z nieznanych dotąd materiałów, które pozwalałyby na osiągnięcie wysokiego poziomu właściwości porotwórczych, a jednocześnie zapewniałyby biokompatybilność i bioinercję (obojętność), i które w oksygenatorze ograniczałyby ryzyko indukowania stanu zapalnego, a co za tym idzie spowalniałyby proces wykrzepiania na membranie i wydłużałyby żywotność urządzenia.Therefore, there was a need to select membranes made of previously unknown materials for use in oxygenators, which would allow for achieving a high level of pore-forming properties, while ensuring biocompatibility and bioinertia (inertness), and which would reduce the risk of inducing inflammation in the oxygenator, and consequently slow down the clotting process on the membrane and extend the life of the device.

Z dotychczasowego stanu techniki znane są różne związki o działaniu przeciwzakrzepowym. Między innymi znany jest argatroban - syntetyczny analog hirudyny, który jest drobnocząsteczkowym bezpośrednim inhibitorem trombiny (DTI) stosowanym do leczenia przeciwzakrzepowego u pacjentów z małopłytkowością indukowaną heparyną typu II, którzy wymagają pozajelitowej terapii przeciwzakrzepowej. Pierwszy mechanizm działania DTI polega na blokowaniu miejsca aktywnego trombiny, natomiast drugi - na zahamowaniu miejsca wiązania fibryny gdzie substrat jest rozpoznawany i przestrzennie prawidłowo orientowany. Działanie tych inhibitorów jest bezpośrednie i nie zależy od obecności antytrombiny. W przeciwieństwie do pośrednich inhibitorów DTI mogą one hamować trombinę związaną z fibryną.Various compounds with antithrombotic activity are known in the art. Among them is argatroban, a synthetic analogue of hirudin, which is a small-molecule direct thrombin inhibitor (DTI) used for antithrombotic treatment in patients with heparin-induced thrombocytopenia type II who require parenteral anticoagulant therapy. The primary mechanism of action of DTIs involves blocking the active site of thrombin, while the secondary mechanism involves inhibiting the fibrin binding site, where the substrate is recognized and properly oriented. The action of these inhibitors is direct and independent of the presence of antithrombin. Unlike indirect DTIs, they can inhibit thrombin bound to fibrin.

Jak dotąd nie są natomiast znane oksygenatory z membranami z materiałów o właściwościach porotwórczych, przeciwzapalnych i przeciwkrzepliwych, zawierającymi immobilizowany w swoim składzie argatroban, półprzepuszczalnymi dla gazów, a ich opracowanie stało się dodatkowym celem twórców niniejszego wynalazku.So far, however, there are no known oxygenators with membranes made of materials with pore-forming, anti-inflammatory and anticoagulant properties, containing immobilized argatroban in their composition, semi-permeable to gases, and their development has become an additional goal of the authors of the present invention.

Istotę wynalazku stanowi urządzenie do utlenowania (oksygenacji) krwi, z membraną z organicznego materiału o właściwościach porotwórczych, przeciwzapalnych i przeciwkrzepliwych, zawierające komorę wymiany gazowej o podłużnym kształcie w postaci walca prostego lub walca eliptycznego, w którego podstawie wlotowej gazu oraz podstawie wylotowej gazu wykonane są otwory przelotowe, przy czym z jednej strony komora wymiany gazowej połączona jest gazoszczelnie ze zbiornikiem wyrównawczym doprowadzającym do komory mieszaninę gazową zawierającą tlen, mającym otwór wlotowy mieszaniny gazowej z instalacji podającej tę mieszaninę, a z drugiej strony komora wymiany gazowej połączona jest gazoszczelnie ze zbiornikiem odprowadzającym z komory mieszaninę gazową, mającym otwór wylotowy mieszaniny gazowej, a wewnątrz komory wymiany gazowej umieszczona jest membrana w postaci wiązki kapilar, których końce z obu stron zakotwione są w otworach przelotowych w podstawach wylotowej oraz wlotowej komory, charakteryzujące się tym, że kapilary naprężone są siłą naprężającą o wartości od 1 do 100 N, korzystnie 10 N, i są równoległe względem osi wzdłużnej komory oraz nawzajem względem siebie, ponadto w ściance bocznej komory w pobliżu podstawy wylotowej komory wykonany jest co najmniej jeden otwór dopływowy strumienia krwi, a w ściance bocznej komory w pobliżu podstawy wlotowej komory wykonany jest co najmniej jeden otwór odpływowy strumienia krwi, dodatkowo urządzenie wyposażone jest w układ chłodnica - moduł grzewczy strumienia krwi, zabudowane tak, że do otworu/otworów dopływowego/ych strumienia krwi do komory wymiany gazowej podłączona jest chłodnica strumienia krwi o parametrach umożliwiających jej schłodzenie o 0,5-3,5°C, korzystnie o 2°C, a do otworu/otworów odpływowego/ych strumienia krwi z komory wymiany gazowej podłączony jest moduł grzewczy strumienia krwi o parametrach umożliwiających jej podgrzanie do fizjologicznej temperatury krwi, natomiast kapilary tworzące membranę mają postać rurek o średnicy zewnętrznej od 30 do 600 μm, korzystnie 100 μm, i wykonane są z organicznego materiału o właściwościach porotwórczych, przeciwzapalnych i przeciwkrzepliwych półprzepuszczalnego, to jest przepuszczalnego dla cząsteczek mieszaniny gazowej a nieprzepuszczalnego dla cząstek krwi, składającego się z:The essence of the invention is a device for blood oxygenation, with a membrane made of an organic material with pore-forming, anti-inflammatory and anti-coagulant properties, containing a gas exchange chamber of elongated shape in the form of a straight cylinder or an elliptical cylinder, in the gas inlet base and the gas outlet base of which there are through holes, wherein on the one hand the gas exchange chamber is gas-tightly connected to a surge tank supplying a gas mixture containing oxygen to the chamber, having an inlet opening for the gas mixture from the installation supplying this mixture, and on the other hand the gas exchange chamber is gas-tightly connected to a tank discharging the gas mixture from the chamber, having an outlet opening for the gas mixture, and inside the gas exchange chamber there is a membrane in the form of a bundle of capillaries, the ends of which are anchored on both sides in the through holes in the outlet and inlet bases of the chamber, characterized in that the capillaries are stressed by a force a tensioning force of 1 to 100 N, preferably 10 N, and are parallel to the longitudinal axis of the chamber and to each other, furthermore, in the side wall of the chamber near the outlet base of the chamber there is at least one blood stream inlet opening, and in the side wall of the chamber near the inlet base of the chamber there is at least one blood stream outflow opening, additionally the device is equipped with a cooler - blood stream heating module system, built in such a way that to the blood stream inlet opening/openings to the gas exchange chamber there is connected a blood stream cooler with parameters enabling its cooling by 0.5-3.5°C, preferably by 2°C, and to the blood stream outflow opening/openings from the gas exchange chamber there is connected a blood stream heating module with parameters enabling its heating to the physiological blood temperature, while the capillaries forming the membrane are in the form of tubes with an outer diameter of 30 to 600 μm, preferably 100 μm, and are made of an organic material with pore-forming, anti-inflammatory and anti-coagulant properties, semi-permeable, i.e. permeable to molecules of the gas mixture and impermeable to blood particles, consisting of:

- bazy w postaci polimeru fluorowego, najkorzystniej poli(tetrafluoroetylenu) (PTFE, teflon), lub polifluorku winylidenu (PVDF), lub kopolimeru tetrafluoroetylenu i heksafluoropropylenu (FEP), oraz- a base in the form of a fluoropolymer, most preferably poly(tetrafluoroethylene) (PTFE, Teflon), or polyvinylidene fluoride (PVDF), or a copolymer of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene (FEP), and

- domieszki argatrobanu wbudowanej w mikrostrukturę materiału bazowego, w proporcji bazadomieszka od 80+1 do 1200+1, korzystnie 150+1, przy czym membrana zawiera pory, z których od 40 do 60% stanowią pory otwarte (niezapełnione), a pozostałe stanowią pory zamknięte, to jest wypełnione są substancją aktywną w postaci argatrobanu. W miarę użytkowania membrany następuje stopniowe uwalnianie argatrobanu, a co za tym idzie jej zużywanie i dochodzi do zmniejszenia się sumarycznej ilości argatrobanu i zarazem wzrostu ilości porów otwartych, co skutkuje większą powierzchnią wymiany gazowej, czyli lepszą oksygenacją. Dochodzi również do powstawania nowych porów, które przejmują funkcję gazowymienną od porów otwartych, które mogły zostać zablokowane przez stopniowo powstające skrzepliny lub tworzenie się biofilmu na powierzchni membrany.- an argatroban admixture incorporated into the microstructure of the base material, in a base-to-admixture ratio of 80+1 to 1200+1, preferably 150+1. The membrane contains pores, of which 40% to 60% are open (unfilled), and the remaining pores are closed, meaning they are filled with the active substance argatroban. As the membrane is used, argatroban is gradually released, which leads to its wear and tear. The total amount of argatroban decreases while the number of open pores increases, resulting in a larger gas exchange surface, i.e., better oxygenation. New pores also form, taking over the gas exchange function from open pores that may have been blocked by gradually forming clots or biofilm formation on the membrane surface.

Istotę wynalazku stanowi również urządzenie do utlenowania (oksygenacji) krwi, z membraną z organicznego materiału o właściwościach porotwórczych, przeciwzapalnych i przeciwkrzepliwych zawierające komorę wymiany gazowej o podłużnym kształcie w postaci walca prostego lub walca eliptycznego, w którego podstawie wlotowej gazu oraz podstawie wylotowej gazu wykonane są otwory przelotowe, przy czym z jednej strony komora wymiany gazowej połączona jest gazoszczelnie ze zbiornikiem wyrównawczym doprowadzającym do komory mieszaninę gazową zawierającą tlen, mającym otwór wlotowy mieszaniny gazowej z instalacji podającej tę mieszaninę, a z drugiej strony komora wymiany gazowej połączona jest gazoszczelnie ze zbiornikiem odprowadzającym z komory mieszaninę gazową, mającym otwór wylotowy mieszaniny gazowej, a wewnątrz komory wymiany gazowej umieszczona jest membrana w postaci wiązki kapilar, których końce z obu stron zakotwione są w otworach przelotowych w podstawach wylotowej oraz wlotowej komory, charakteryzujące się tym, że kapilary naprężone są siłą naprężającą o wartości od 1 do 100 N, korzystnie 10 N, i są ukształtowane spiralnie, to jest skręcone są wzdłuż osi wzdłużnej komory o jednakowy kąt mieszczący się w zakresie od 15 do 720 stopni, korzystnie o kąt od 90 do 360 stopni, ponadto w ściance bocznej komory w pobliżu podstawy wylotowej komory wykonany jest co najmniej jeden otwór dopływowy strumienia krwi, a w ściance bocznej komory w pobliżu podstawy wlotowej komory wykonany jest co najmniej jeden otwór odpływowy strumienia krwi, dodatkowo urządzenie wyposażone jest w układ chłodnica - moduł grzewczy strumienia krwi, zabudowane tak, że do otworu/otworów dopływowego/ych strumienia krwi do komory wymiany gazowej podłączona jest chłodnica strumienia krwi o parametrach umożliwiających jej schłodzenie o 0,5-3,5°C, korzystnie o 2°C, a do otworu/otworów odpływowego/ych strumienia krwi z komory wymiany gazowej podłączony jest moduł grzewczy strumienia krwi o parametrach umożliwiających jej podgrzanie do fizjologicznej temperatury krwi, natomiast kapilary tworzące membranę mają postać rurek o średnicy zewnętrznej od 30 do 600 μm, korzystnie 100 μm, i wykonane są z organicznego materiału o właściwościach porotwórczych, przeciwzapalnych i przeciwkrzepliwych, półprzepuszczalnego, to jest przepuszczalnego dla cząsteczek mieszaniny gazowej a nieprzepuszczalnego dla cząstek krwi, składającego się z:The essence of the invention is also a device for blood oxygenation, with a membrane made of an organic material with pore-forming, anti-inflammatory and anti-coagulant properties, containing a gas exchange chamber of elongated shape in the form of a straight cylinder or an elliptical cylinder, in the gas inlet base and the gas outlet base of which there are through holes, wherein on the one hand the gas exchange chamber is gas-tightly connected to a surge tank supplying a gas mixture containing oxygen to the chamber, having an inlet opening for the gas mixture from the installation supplying this mixture, and on the other hand the gas exchange chamber is gas-tightly connected to a tank discharging the gas mixture from the chamber, having an outlet opening for the gas mixture, and inside the gas exchange chamber there is a membrane in the form of a bundle of capillaries, the ends of which are anchored on both sides in the through holes in the outlet and inlet bases of the chamber, characterized in that the capillaries are stressed by a force a tensioning force of 1 to 100 N, preferably 10 N, and are spirally shaped, i.e. they are twisted along the longitudinal axis of the chamber by a uniform angle in the range of 15 to 720 degrees, preferably by an angle of 90 to 360 degrees, furthermore, in the side wall of the chamber near the outlet base of the chamber there is at least one blood stream inlet opening, and in the side wall of the chamber near the inlet base of the chamber there is at least one blood stream outflow opening, additionally the device is equipped with a cooler - blood stream heating module system, built in such a way that a blood stream cooler with parameters enabling its cooling by 0.5-3.5°C, preferably by 2°C, is connected to the blood stream inlet opening(s) to the gas exchange chamber, and a blood stream heating module with parameters enabling its heating to the physiological blood temperature is connected to the blood stream outflow opening(s) from the gas exchange chamber, while the capillaries forming the membrane are in the form of tubes with an external diameter of 30 to 600 μm, preferably 100 μm, and are made of an organic material with pore-forming, anti-inflammatory and anti-coagulant properties, semi-permeable, i.e. permeable to molecules of the gas mixture and impermeable to blood particles, consisting of:

- bazy w postaci polimeru fluorowego, najkorzystniej poli(tetrafluoroetylenu) (PTFE, teflon), lub polifluorku winylidenu (PVDF), lub kopolimeru tetrafluoroetylenu i heksafluoropropylenu (FEP), oraz- a base in the form of a fluoropolymer, most preferably poly(tetrafluoroethylene) (PTFE, Teflon), or polyvinylidene fluoride (PVDF), or a copolymer of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene (FEP), and

- domieszki argatrobanu wbudowanej w mikrostrukturę materiału bazowego, w proporcji bazadomieszka od 80+1 do 1200+1, korzystnie 150+1, przy czym membrana zawiera pory, z których od 40 do 60% stanowią pory otwarte (niezapełnione), a pozostałe stanowią pory zamknięte, to jest wypełnione są substancją aktywną w postaci argatrobanu. W miarę użytkowania membrany następuje stopniowe uwalnianie argatrobanu, a co za tym idzie jej zużywanie i dochodzi do zmniejszenia się sumarycznej ilości argatrobanu i zarazem wzrostu ilości porów otwartych, co skutkuje większą powierzchnią wymiany gazowej, czyli lepszą oksygenacją. Dochodzi również do powstawania nowych porów, które przejmują funkcję gazowymienną od porów otwartych, które mogły zostać zablokowane przez stopniowo powstające skrzepliny lub tworzenie się biofilmu na powierzchni membrany.- an argatroban admixture incorporated into the microstructure of the base material, in a base-to-admixture ratio of 80+1 to 1200+1, preferably 150+1. The membrane contains pores, of which 40% to 60% are open (unfilled), and the remaining pores are closed, meaning they are filled with the active substance argatroban. As the membrane is used, argatroban is gradually released, which leads to its wear and tear. The total amount of argatroban decreases while the number of open pores increases, resulting in a larger gas exchange surface, i.e., better oxygenation. New pores also form, taking over the gas exchange function from open pores that may have been blocked by gradually forming clots or biofilm formation on the membrane surface.

Sposób wykonania spiralnie ukształtowanych kapilar jest dowolny, korzystnie kapilary mocuje się do podstaw w formie prostych i równoległych do siebie rurek, po czym naciąga w celu osiągnięcia odpowiedniego naprężenia i dokonuje skrętu podstaw w przeciwnych kierunkach powodując tym samym skręcenie kapilar o planowany kąt, kontrolując jednocześnie, by naprężenie kapilar pozostało na zaplanowanym poziomie niepowodującym uszkodzenia kapilar.The method of making spirally shaped capillaries is optional, preferably the capillaries are attached to bases in the form of straight and parallel tubes, then stretched to achieve the appropriate tension and the bases are twisted in opposite directions, thus causing the capillaries to twist by the planned angle, while ensuring that the capillary tension remains at the planned level that does not cause damage to the capillaries.

Korzystnie, jako chłodnica strumienia krwi zastosowane są ogniwa Peltiera.Preferably, Peltier cells are used as a blood flow cooler.

Korzystnie, jako moduł grzewczy strumienia krwi zastosowane są ogniwa Peltiera. Moduł grzewczy pozwala na uzyskanie temperatury fizjologicznej krwi.Preferably, Peltier cells are used as the blood flow heating module. The heating module allows the blood to reach physiological temperature.

Korzystnie, otwór/otwory umiejscowiony/e w pobliżu podstawy komory od strony zbiornika odprowadzającego mieszaninę gazową stanowi otwór wlotowy strumienia krwi, natomiast otwór/otwory umiejscowiony/e w pobliżu podstawy komory od strony zbiornika wyrównawczego doprowadzającego mie szaninę gazową stanowi otwór wylotowy strumienia krwi. Wskazany korzystny układ otworów wlotowego i wylotowego strumienia krwi zapewnia przepływ krwi w przeciwprądzie do kierunku przepływu mieszaniny gazowej, a dzięki temu optymalny sposób wykorzystania możliwości technicznych rozwiązania, to jest maksymalne wysycenie krwi tlenem przy minimalnym ciśnieniu zewnętrznym mieszaniny gazowej.Preferably, the opening(s) located near the base of the chamber on the side of the tank discharging the gas mixture constitutes the blood stream inlet, while the opening(s) located near the base of the chamber on the side of the equalizing tank supplying the gas mixture constitutes the blood stream outlet. This advantageous arrangement of the blood stream inlet and outlet openings ensures blood flow in a countercurrent direction to the flow of the gas mixture, and thus optimally utilizes the technical capabilities of the solution, i.e., maximum blood oxygen saturation with minimal external pressure of the gas mixture.

Dzięki zastosowaniu odpowiedniej siły naprężającej kapilar nie ma konieczności stosowania dystansów (spacerów) pomiędzy nimi, które miałyby zapewniać ich stabilność. Takie dystanse zakłócałyby laminarność przepływu krwi i ograniczałyby czynną powierzchnię wymiany gazowej. Odpowiednie naprężenie kapilar zapewni stabilność położenia każdej z nich, co zapobiegnie wystąpieniu efektu wiskoelastycznego kapilar (ich drżeniu) w trakcie przepływu krwi. Drżenie kapilar jest niekorzystne, bowiem zakłóca laminarność przepływu strumienia krwi.By applying the appropriate tension force to the capillaries, there is no need for spacers (spacers) between them to ensure their stability. Such spacers would disrupt the laminarity of blood flow and limit the active surface area for gas exchange. Appropriate capillary tension ensures the stability of each capillary position, preventing the viscoelastic effect of the capillaries (their tremors) during blood flow. Capillary tremors are unfavorable because they disrupt the laminarity of the blood flow.

Zbiornik wyrównawczy pozwala utrzymać stałe ciśnienie mieszaniny gazowej na wlocie do każdej kapilary, a w przypadku gdyby któraś z kapilar się zatkała, to zbiornik wymusi automatyczne podniesienie ciśnienia na wlocie pozostałych kapilar, ale w ograniczonym zakresie limitowanym przez przepływ.The equalizing tank allows for maintaining a constant pressure of the gas mixture at the inlet to each capillary, and if one of the capillaries becomes clogged, the tank will automatically force the pressure at the inlet of the remaining capillaries to increase, but within a limited range limited by the flow.

W komorze następuje wymiana gazowa, to jest z kapilar, w których płynie mieszanina gazowa pobierane są do krwi cząsteczki tlenu, a oddawany jest do kapilar dwutlenek węgla.Gas exchange takes place in the chamber, i.e. oxygen molecules are taken into the blood from the capillaries in which the gas mixture flows, and carbon dioxide is released into the capillaries.

Korzystnie, otwory w podstawach wylotowej oraz wlotowej komory wykonane są w równych odległościach od siebie, a jednocześnie zakotwione w tych otworach kapilary również znajdują się w równych odległościach od siebie. Taki rozkład kapilar zapewnia niemal idealną laminarność przepływu krwi. Stanowi to zaletę w stosunku do rozwiązań, w których konieczne było stosowanie dystansów utrzymujących stałą odległość rurek hollow fiber (kapilar) od siebie.Advantageously, the holes in the bases of the outlet and inlet chambers are spaced equidistantly, and the capillaries anchored in these holes are also spaced equidistantly. This capillary arrangement ensures near-perfect laminarity of blood flow. This is an advantage over solutions that required spacers to maintain a constant distance between the hollow fiber tubes (capillaries).

Korzystnie, na otworze wylotowym ze zbiornika odprowadzającego mieszaninę gazową zamontowany jest filtr HEPA, dzięki któremu z wydostającej się z urządzenia mieszaniny gazowej usuwane są ewentualne czynniki mogące stanowić zagrożenie biologiczne.Preferably, a HEPA filter is installed on the outlet opening of the gas mixture discharge tank, thanks to which any factors that may constitute a biological hazard are removed from the gas mixture escaping from the device.

Korzystnie, otwór dopływowy strumienia krwi oraz otwór odpływowy strumienia krwi wykonane są w odległości nie większej niż 5 mm od danej podstawy komory.Preferably, the blood flow inlet opening and the blood flow outlet opening are made at a distance of no more than 5 mm from the given base of the chamber.

Korzystnie, otwór dopływowy strumienia krwi wykonany jest po przeciwnej stronie niż otwór odpływowy strumienia krwi, symetrycznie względem środka symetrii komory.Preferably, the blood flow inlet opening is made on the opposite side to the blood flow outlet opening, symmetrically with respect to the center of symmetry of the chamber.

Korzystnie, w wariancie z kapilarami prostymi, na powierzchni wewnętrznej komory, na całej jej długości zamocowane są symetrycznie względem osi symetrii komory co najmniej dwie kierownice strumienia krwi mające postać podłużnych karbów, najkorzystniej o trójkątnym lub zbliżonym do trójkąta przekroju poprzecznym, które są równoległe do osi wzdłużnej komory.Preferably, in the variant with straight capillaries, on the internal surface of the chamber, along its entire length, at least two blood flow guides are mounted symmetrically with respect to the axis of symmetry of the chamber, in the form of longitudinal notches, most preferably with a triangular or close to triangular cross-section, which are parallel to the longitudinal axis of the chamber.

Korzystnie, w wariancie z kapilarami ukształtowanymi spiralnie, na powierzchni wewnętrznej komory, na całej jej długości zamocowane są symetrycznie względem osi symetrii komory co najmniej dwie kierownice strumienia krwi mające postać podłużnych karbów, najkorzystniej o trójkątnym lub zbliżonym do trójkąta przekroju poprzecznym, które ułożone są spiralnie, to jest skręcone są wzdłuż osi wzdłużnej komory o jednakowy kąt mieszczący się w zakresie od 15 do 720 stopni, korzystnie o kąt równy kątowi skręcenia kapilar. Taki układ kierownic wymusza pożądane ukierunkowanie - w korzystnym wariancie zawirowanie - strumienia krwi, a jednocześnie nie zakłóca laminarności jego przepływu.Preferably, in the variant with spirally shaped capillaries, at least two blood flow guides in the form of elongated notches, preferably triangular or near-triangular in cross-section, are mounted on the internal surface of the chamber along its entire length, symmetrically relative to the chamber's axis of symmetry. These guides are arranged helically, meaning they are twisted along the chamber's longitudinal axis by a uniform angle ranging from 15 to 720 degrees, preferably by an angle equal to the capillary twist angle. This guide arrangement forces the desired direction—in the preferred variant, swirl—of the blood flow, while not disturbing the laminarity of its flow.

Korzystnie, na otworze odpływowym strumienia krwi zamocowana jest gęsto tkana siatka z włókien, korzystnie wykonanych z materiału identycznego jak materiał kapilar, tak aby oczka siatki były o boku od 15 do 100, korzystnie 38 μm, równoległa do płaszczyzny otworu, na którym jest zamocowana.Preferably, a densely woven fiber mesh, preferably made of a material identical to the material of the capillaries, is mounted on the blood flow outflow opening, so that the mesh mesh has a side of 15 to 100, preferably 38 μm, parallel to the plane of the opening on which it is mounted.

Korzystnie, na otworze dopływowym strumienia krwi zamocowana jest gęsto tkana siatka z włókien, korzystnie wykonanych z materiału identycznego jak materiał kapilar, tak aby oczka siatki były o boku od 15 do 100, korzystnie 38 μm, równoległa do płaszczyzny otworu, na którym jest zamocowana.Preferably, a densely woven fiber mesh is mounted on the blood flow inlet opening, preferably made of a material identical to the material of the capillaries, so that the mesh mesh has a side of 15 to 100, preferably 38 μm, parallel to the plane of the opening on which it is mounted.

Taka siatka stanowi filtr, który pozwala istotnie zwiększyć zabezpieczenie przed przedostaniem się ewentualnych skrzeplin, a korzystnie zawarty w siatce czynnik przeciwkrzepliwy może doprowadzać do samoistnego rozpuszczania się skrzeplin na powierzchni siatki. To będzie stanowiło swojego rodzaju automatyczny mechanizm czyszczenia filtra skrzeplin, co długofalowo będzie zapobiegało zatykaniu urządzenia skrzeplinami oraz przedostawaniu się skrzeplin do układów za urządzeniem.This mesh acts as a filter that significantly increases protection against the ingress of potential clots. The anticoagulant contained in the mesh can, advantageously, lead to the spontaneous dissolution of clots on the mesh surface. This will act as an automatic mechanism for cleaning the clot filter, which will, in the long run, prevent clots from clogging the device and preventing clots from entering downstream systems.

Korzystnie, na kanale wylotowym z otworu odpływowego krwi z komory wymiany gazowej zabudowany jest co najmniej jeden moduł z filtrem skrzeplin, korzystnie dwa równoległe moduły z filtrami skrzeplin z by-passem (rozgałęźnikiem) do płynnego przełączania, to jest kierowania strumienia krwi zamiennie przez jeden lub drugi moduł z filtrem skrzeplin, przy czym w niniejszym wariancie z modułem/modułami z filtrami skrzeplin moduł grzewczy strumienia krwi zabudowany jest przed lub korzystniej za modułem/modułami z filtrami skrzeplin. By-pass (rozgałęźnik) umożliwia kierowanie strumienia krwi wyłącznie przez jeden moduł z filtrem skrzeplin, który w danym momencie jest modułem pracującym, podczas gdy drugi w tym czasie jest modułem biernym i możliwa jest jego wymiana na nowy, bez konieczności zatrzymywania przepływu strumienia krwi.Preferably, at least one clot filter module, preferably two parallel clot filter modules with a bypass (splitter) is installed on the outlet channel from the blood outflow opening of the gas exchange chamber for smooth switching, i.e. directing the blood flow alternately through one or the other clot filter module, wherein in the present variant with the clot filter module(s), the blood flow heating module is installed before or, more preferably, after the clot filter module(s). The bypass (splitter) enables the blood flow to be directed exclusively through one clot filter module, which is the working module at a given moment, while the other is the passive module and can be replaced with a new one without having to stop the blood flow.

Korzystnie, przed chłodnicą strumienia krwi wprowadzanej następnie otworem dopływowym strumienia krwi do komory wymiany gazowej zabudowany jest co najmniej jeden moduł z filtrem skrzeplin, korzystnie dwa równoległe moduły z filtrami skrzeplin z by-passem (rozgałęźnikiem) do płynnego przełączania, to jest kierowania strumienia krwi zamiennie przez jeden lub drugi moduł z filtrem skrzeplin. Takie rozwiązanie umożliwia kierowanie strumienia krwi wyłącznie przez jeden moduł z filtrem skrzeplin, który w danym momencie jest modułem pracującym, podczas gdy drugi w tym czasie jest modułem biernym i możliwa jest jego wymiana na nowy, bez konieczności zatrzymywania przepływu strumienia krwi.Preferably, at least one clot filter module, preferably two parallel clot filter modules with a bypass (splitter), is installed upstream of the blood flow cooler, which is then introduced into the gas exchange chamber through the blood flow inlet. This solution allows the blood flow to be directed solely through one clot filter module, which is currently the working module, while the other is passive and can be replaced without having to stop the blood flow.

W wariancie wynalazku z kapilarami ukształtowanymi spiralnie komora wymiany gazowej stanowi komorę wirową, co wynika ze skręcenia kapilar o odpowiedni kąt oraz korzystnego spiralnego kształtu kierownic strumienia krwi umiejscowionych na ściankach wewnętrznych komory. Zapewnienie wirowego przepływu strumienia krwi wydłuża drogę czynną oraz czas przebywania krwi w komorze, co z kolei wydłuża czas i efektywność wymiany gazowej przy zachowanych zminimalizowanych parametrach wielkości całego urządzenia oraz minimalizuje objętość krwi, która w trakcie procesu utlenowania znajduje się pozaustrojowo. Ze względu na siłę odśrodkową rozseparowane zostają wymiany gazowe. Ciężkie cząstki wypychane są na zewnątrz, to jest w kierunku ścianek komory, a lekkie znajdują się pośrodku strumienia krwi, dzięki czemu podnosi się skuteczność wymiany gazowej poprzez minimalizowanie wielokierunkowej wymiany.In the variant with spirally shaped capillaries, the gas exchange chamber is a vortex chamber, resulting from the capillaries being twisted at an appropriate angle and the advantageous spiral shape of the blood flow guides located on the chamber's internal walls. Ensuring a vortex flow of the blood stream extends the active path and the residence time of the blood in the chamber, which in turn extends the duration and efficiency of gas exchange while maintaining the minimized size of the entire device and minimizes the volume of blood that is extracorporeal during the oxygenation process. Centrifugal force separates the gas exchanges. Heavy particles are pushed outward, i.e., towards the chamber walls, while light particles are located in the center of the blood stream, thus increasing the efficiency of gas exchange by minimizing multidirectional exchange.

Proponuje się zastosowanie włókien ułożonych wzdłużnie w płaszczyźnie przepływu krwi splecionych ze sobą, tak aby zmaksymalizować powierzchnię czynną styku krwi z włóknami, przez co przepływ krwi staje się bardziej laminarny, a spiralne ułożenie włókien spowoduje lepszą dyfuzję oraz skuteczniejszą wymianę tlenu i dwutlenku węgla, zgodnie z gradientem stężeń. W trakcie wykonania zaleca się ułożenie włókien równolegle do siebie wzdłuż osi wzdłużnej przepływu, następnie unieruchomienie w podstawach i skręcenie podstaw względem siebie o kąt pomiędzy 90 a 360 stopni; skręcenie takie spowoduje powstanie kanału wirowego, który jest korzystny pod względem laminarności przepływu jak również efektywności wymiany. Układ taki umożliwi stosowanie niższego ciśnienia tlenu, a wręcz zastosowanie układu o zmniejszonym stężeniu tlenu, dzięki czemu zmniejszony zostanie również stres oksydacyjny, co w rezultacie powoduje między innymi mniejsze wykrzepianie krwi na włóknach membrany.The proposed approach is to use fibers arranged longitudinally in the blood flow plane, interwoven to maximize the active surface area of the blood-fiber interface. This allows for more laminar blood flow, while the spiral fiber arrangement will result in improved diffusion and more efficient exchange of oxygen and carbon dioxide along the concentration gradient. During fabrication, it is recommended to arrange the fibers parallel to each other along the longitudinal axis of the flow, then immobilize them in bases and twist the bases relative to each other by an angle between 90 and 360 degrees. This twist will create a vortex channel, which is beneficial in terms of both laminar flow and exchange efficiency. This arrangement will enable the use of lower oxygen pressure, or even a system with reduced oxygen concentration, which will also reduce oxidative stress, which in turn leads to, among other things, less blood clotting on the membrane fibers.

W proponowanym rozwiązaniu przed komorą wymiany gazowej, w której następuje proces utlenowania krwi pacjenta w krążeniu pozaustrojowym ECMO, to jest na kanale wlotowym krwi do komory wymiany gazowej zamontowana jest chłodnica strumienia krwi umożliwiająca jej schłodzenie o 0,5-3,5°C, korzystnie o 2°C. Takie warunki będą utrzymywane przez cały proces oksygenacji. Obniżenie temperatury strumienia krwi przed procesem jej utlenowania korzystnie wpłynie na wysycenie hemoglobiny tlenem, ponieważ zwiększy się rozpuszczalność gazów w środowisku wodnym. Zastosowanie takiego rozwiązania pozwoli na przesunięcie krzywej dysocjacji hemoglobiny w lewo i dzięki temu pozwoli na zimniejsze FiO2 w mieszaninie gazów podawanych do oksygenatora. Dzięki temu nie będzie konieczne stosowane wysokiej, czasem nawet blisko 100% zawartości tlenu w oksygenującej mieszaninie gazowej. Zawartość tlenu w mieszaninie może być obniżana nawet do poziomu 21%. Pozwoli to zminimalizować ryzyko wystąpienia negatywnych skutków związanych ze stresem oksydacyjnym i uszkodzeniem błon komórkowych elementów morfotycznych krwi. Po procesie utlenowania, krew pacjenta ponownie zostanie ogrzana do temperatury fizjologicznej. Proponowane rozwiązanie nie będzie zatem wpływało na temperaturę ciała pacjenta, pacjent przez cały czas będzie utrzymywany w stanie normotermii. Rozwiązanie z układem chłodzenia krwi przed oksygenatorem dodatkowo zabezpiecza przed wzrostem ciśnienia krwi na instalacji, wynikającym ze zwiększenia oporów przepływu. Ciśnienie będzie pozostawało na poziomie fizjologicznym.In the proposed solution, a blood cooler is installed before the gas exchange chamber where the patient's blood is oxygenated in ECMO, i.e., on the blood inlet channel to the gas exchange chamber. This allows for cooling of the blood by 0.5-3.5°C, preferably by 2°C. These conditions will be maintained throughout the oxygenation process. Lowering the blood stream temperature before oxygenation will positively impact hemoglobin oxygen saturation by increasing the solubility of gases in the aqueous environment. This solution will shift the hemoglobin dissociation curve to the left, thus allowing for a colder FiO2 in the gas mixture fed to the oxygenator. This will eliminate the need for high oxygen concentrations, sometimes even close to 100%. The oxygen content in the mixture can be reduced to as low as 21%. This will minimize the risk of negative effects related to oxidative stress and damage to the cell membranes of blood cells. After the oxygenation process, the patient's blood will be warmed back to physiological temperature. The proposed solution will therefore not affect the patient's body temperature; the patient will be maintained in a state of normothermia at all times. The solution, with a blood cooling system upstream of the oxygenator, additionally protects against increased blood pressure in the system resulting from increased flow resistance. The pressure will remain at a physiological level.

Materiały zastosowane do budowy membrany nie uwalniają związków chemicznych toksycznych dla komórek oraz same nie powodują reakcji patogennych w komórkach.The materials used to construct the membrane do not release chemical compounds toxic to cells and do not cause pathogenic reactions in cells.

Membrana zbudowana z opisanych materiałów zabezpiecza przed powstawaniem biofilmu (nie powstaje na niej płytka bakteryjna), ze względu na budowę wewnętrzną materiału, czyli układ makrocząsteczek i porów w materiale, który nie jest protagonistą rozwoju i przylegania płytki bakteryjnej.A membrane made of the described materials protects against the formation of biofilm (no bacterial plaque is formed on it), due to the internal structure of the material, i.e. the arrangement of macromolecules and pores in the material, which is not a protagonist of the development and adhesion of bacterial plaque.

Wszystkie przewidziane w rozwiązaniu według wynalazku materiały stosowane do wykonania membrany pozwalają osiągnąć oczekiwany skutek techniczny. Natomiast najkorzystniejsze jest zasto sowanie poli(tetrafluoroetylenu) (PTFE), który cechuje się wieloma zaletami jako materiał do wytwarzania membran gazowymiennych, związanymi z jego bezpieczeństwem w kontakcie z krwią i tkankami, w tym:All materials used to construct the membrane in the invention achieve the desired technical result. The most advantageous material is poly(tetrafluoroethylene) (PTFE), which has many advantages as a material for manufacturing gas exchange membranes, related to its safety in contact with blood and tissues, including:

- Biokompatybilność: PTFE jest materiałem biokompatybilnym, co oznacza, że nie powoduje reakcji immunologicznych ani toksycznych, które mogłyby prowadzić do uszkodzenia tkanek lub organów. Dlatego PTFE jest bezpiecznym wyborem dla membran, które mają kontakt z krwią i tkankami.- Biocompatibility: PTFE is a biocompatible material, meaning it does not cause immunological or toxic reactions that could lead to tissue or organ damage. Therefore, PTFE is a safe choice for membranes that come into contact with blood and tissue.

- Odporność chemiczna: PTFE jest odporny na działanie wielu substancji chemicznych i enzymów, w tym na te, które występują w organizmie człowieka. Dlatego membrany wykonane z tego materiału nie ulegają degradacji ani zmianie właściwości, co mogłoby być szkodliwe dla tkanek lub krwi.- Chemical resistance: PTFE is resistant to many chemicals and enzymes, including those found in the human body. Therefore, membranes made from this material do not degrade or change their properties, which could be harmful to tissues or blood.

- Odporność na wysokie i niskie temperatury przy zachowaniu wymiaru (brak skurczu termicznego): PTFE zachowuje swoje właściwości fizyczne i chemiczne w szerokim zakresie temperatur, co pozwala na ich stosowanie w warunkach in vitro i in vivo.- Resistance to high and low temperatures while maintaining its dimensions (no thermal shrinkage): PTFE retains its physical and chemical properties over a wide temperature range, which allows its use in vitro and in vivo.

- Odporność na ścieranie: PTFE ma bardzo niski współczynnik tarcia, co oznacza, że jest odporny na ścieranie i zużycie, co jest ważne w przypadku kontaktu z tkankami i krwią.- Abrasion resistance: PTFE has a very low coefficient of friction, meaning it is resistant to abrasion and wear, which is important when in contact with tissue and blood.

- Higroskopijność: PTFE jest materiałem niemającym w sobie wilgoci, co oznacza, że nie wchłania wody, co jest korzystne w przypadku kontaktu z krwią. Dodatkowo PTFE cechuje się niską adhezją do ciał wiskoelastycznych co zmniejsza ryzyko przywarcia skrzepliny do powierzchni.- Hygroscopicity: PTFE is a moisture-free material, meaning it does not absorb water, which is beneficial in the event of contact with blood. Furthermore, PTFE has low adhesion to viscoelastic bodies, reducing the risk of clots sticking to the surface.

Struktura chemiczna makrocząsteczek materiałów do tworzenia membran zastosowanych w urządzeniu według wynalazku wpływa na ich dobre właściwości porotwórcze, a jednocześnie zapewnia ich biokompatybilność i bioinercję (obojętność). W oksygenatorach ograniczone jest ryzyko indukowania komórkowych i humoralnych mediatorów stanu zapalnego, a co za tym idzie spowalnia się proces wykrzepiania na membranie. Tym samym zmniejsza się ryzyko wystąpienia wtórnego uszkodzenia wielonarządowego.The chemical structure of the macromolecules of the membrane materials used in the device according to the invention influences their excellent pore-forming properties while also ensuring their biocompatibility and bioinertness. Oxygenators limit the risk of inducing cellular and humoral inflammatory mediators, which in turn slows down the clotting process on the membrane. This reduces the risk of secondary multi-organ damage.

Badania zdolności uwalniania czynnika aktywnego (argatrobanu) z membrany zastosowanej w urządzeniu według wynalazku prowadzone były w znanym naczyniu przepływowym z wykorzystaniem stałej objętości rozpuszczalnika polarnego w postaci wody ultraczystej 18,2 ΜΩ. Membranę zanurzano w rozpuszczalniku na 30 minut. Następnie rozpuszczalnik pobierano i nastrzykiwano do naczynia przepływowego obserwując zmiany częstotliwości drgań własnych dysku w postaci rezonatora kwarcowego z naniesioną elektrodą, zgodnie z zależnością Sauerbreya, to jest zależnością wiążącą zmianę drgań ze zmianą masy. Dysk umieszczony był tak, aby ewentualna sedymentacja analitu z rozpuszczalnika nie powodowała zafałszowania wyniku poprzez osiadanie grawitacyjne na dysku. Umiejscowienie dysku gwarantowało, że zmierzona będzie jedynie masa zaabsorbowanego analitu. Na podstawie zaobserwowanych zmian częstotliwości drgań własnych dysku (ich spadku) stwierdzono obecność czynnika aktywnego w rozpuszczalniku, który to czynnik osadził się na elektrodzie. Wynika z tego, że w trakcie zanurzenia membrany w rozpuszczalniku czynnik aktywny został uwolniony z membrany do rozpuszczalnika. Doświadczenie powtarzano dziesięciokrotnie na takiej samej próbce i wyniki pomiaru każdorazowo były zbliżone (w zakresie błędu pomiarowego). Stałość zmian w czasie świadczy o kontrolowanym procesie uwalniania czynnika aktywnego z membrany.The release capacity of the active agent (argatroban) from the membrane used in the device according to the invention was tested in a conventional flow-through vessel using a constant volume of a polar solvent in the form of 18.2 MΩ ultrapure water. The membrane was immersed in the solvent for 30 minutes. The solvent was then collected and injected into the flow-through vessel, observing changes in the natural frequency of a disk in the form of a quartz resonator with an electrode attached, according to the Sauerbrey relationship, which relates vibration change to mass change. The disk was positioned so that any sedimentation of the analyte from the solvent would not distort the results through gravitational settling on the disk. The disk's positioning ensured that only the mass of the absorbed analyte would be measured. Based on the observed changes in the natural frequency of the disk (their decrease), the presence of the active agent in the solvent was determined, which was deposited on the electrode. This indicates that during the membrane's immersion in the solvent, the active agent was released from the membrane into the solvent. The experiment was repeated ten times on the same sample, and the measurement results were similar each time (within the measurement error range). The constancy of changes over time indicates a controlled process of active agent release from the membrane.

Zastosowanie immobilizowanego argatrobanu pozwala na utrzymanie jego stałego stężenia na powierzchni kontaktowej detalu przez cały okres stosowania materiałów (programowanego życia produktu). Zminimalizowana jest możliwość nadmiernego wypłukiwania argatrobanu, a ze względu na kontrolowany dyfuzyjnie proces uwalniania argatrobanu, jego stężenie kontaktowe na powierzchni produktu jest stałe.The use of immobilized argatroban allows for maintaining a constant concentration of argatroban on the contact surface of the part throughout the entire life of the materials (programmed product life). The potential for excessive argatroban leaching is minimized, and due to the diffusion-controlled argatroban release process, its contact concentration on the product surface remains constant.

Wprowadzenie argatrobanu do materiału, z którego wykonana jest membrana, nadaje mu również pożądane właściwości przeciwzakrzepowe i przeciwzapalne. Argatroban jak już wyżej zaznaczono ma silne działanie przeciwzakrzepowe krwi oraz ze względu na oddziaływanie na lipidy poprzez aktywację lipazy jest również stosowany jako czynnik przeciwzakrzepowy używany do opłaszczeń przeciwzakrzepowych. Domieszka argatrobanu wbudowana jest zarówno w pory materiału jak i w mikropęknięcia powstałe jako defekty równowagowe na etapie tworzenia materiału. Poprawia to istotnie ciągłość powierzchniową struktury materiału, a przez to zabezpiecza przed zaleganiem materiału organicznego w porach i mikropęknięciach, i znacząco obniża wykrzepianie.The incorporation of argatroban into the membrane material also imparts desirable antithrombotic and anti-inflammatory properties. As noted above, argatroban has a strong antithrombotic effect and, due to its effect on lipids through lipase activation, is also used as an antithrombotic agent in antithrombotic coatings. The argatroban admixture is incorporated into both the material's pores and the microcracks that arise as equilibrium defects during the material's formation. This significantly improves the surface integrity of the material's structure, thus preventing organic material from accumulating in the pores and microcracks, and significantly reduces clotting.

Przedmiot wynalazku jest bliżej wyjaśniony na poniższych przykładach wykonania oraz na rysunku, na którym figury od 1 do 11 przedstawiają korzystniejszy wariant wynalazku z kapilarami ukształ towanymi spiralnie, natomiast figury od 12 do 14 przedstawiają wariant wynalazku z kapilarami równoległymi do osi wzdłużnej komory, przy czym fig. 1 przedstawia urządzenie do utlenowania krwi w rzucie aksonometrycznym, fig. 2 - urządzenie do utlenowania krwi w widoku z boku, od strony otworu wlotowego strumienia krwi, fig. 3 - urządzenie do utlenowania krwi w widoku z boku, od strony otworu wylotowego strumienia krwi, fig. 4 - urządzenie do utlenowania krwi w rzucie aksonometrycznym, w widoku po dołączeniu modułu grzewczego krwi, fig. 5 - urządzenie do utlenowania krwi w rzucie aksonometrycznym, w widoku po dołączeniu chłodnicy, fig. 6 - urządzenie do utlenowania krwi w rzucie aksonometrycznym, w przekroju poprzecznym (po odjęciu zbiornika wyrównawczego), z uwidocznioną podstawą komory wymiany gazowej od strony wlotu strumienia mieszaniny gazowej, fig. 7 - urządzenie do utlenowania krwi w rzucie aksonometrycznym, w przekroju poprzecznym (po odjęciu zbiornika wyrównawczego oraz usunięciu podstawy komory wymiany gazowej od strony wlotu strumienia mieszaniny gazowej), z uwidocznionymi otworami wlotowymi kapilar, fig. 8 - urządzenie do utlenowania krwi w widoku z góry, w wariacie z zamontowanym modułem z filtrem skrzeplin, zarówno po stronie wlotowej jak i wylotowej strumienia krwi oraz z zamontowaną chłodnicą, fig. 9 - urządzenie do utlenowania krwi w widoku z góry, w wariacie z zamontowanym modułem z filtrem skrzeplin, zarówno po stronie wlotowej jak i wylotowej strumienia krwi, oraz z zamontowaną chłodnicą i zamontowanym modułem grzewczym krwi, fig. 10 - urządzenie do utlenowania krwi w rzucie aksonometrycznym, w wariacie z zamontowanym modułem z filtrem skrzeplin, zarówno po stronie wlotowej jak i wylotowej strumienia krwi, oraz z zamontowaną chłodnicą i zamontowanym modułem grzewczym krwi, natomiast fig. 11 - urządzenie do utlenowania krwi w widoku z boku, w wariacie z modułem z filtrem skrzeplin, zabudowanym przed otworem wlotowym krwi do komory, fig. 12 przedstawia urządzenie do utlenowania krwi w rzucie aksonometrycznym, fig. 13 - urządzenie do utlenowania krwi w widoku z boku, od strony otworu wlotowego strumienia krwi, natomiast fig. 14 - urządzenie do utlenowania krwi w rzucie aksonometrycznym, w przekroju poprzecznym (po odjęciu zbiornika wyrównawczego), z uwidocznioną podstawą komory wymiany gazowej od strony wlotu strumienia mieszaniny gazowej.The subject of the invention is explained in more detail in the following examples of embodiments and in the drawing, in which figures 1 to 11 show a more advantageous variant of the invention with spirally shaped capillaries, while figures 12 to 14 show a variant of the invention with capillaries parallel to the longitudinal axis of the chamber, wherein fig. 1 shows a device for blood oxygenation in an axonometric projection, fig. 2 - a device for blood oxygenation in a side view, from the side of the blood stream inlet opening, fig. 3 - a device for blood oxygenation in a side view, from the side of the blood stream outlet opening, fig. 4 - a device for blood oxygenation in an axonometric projection, in a view after connecting the blood heating module, fig. 5 - a device for blood oxygenation in an axonometric projection, in a view after connecting the cooler, fig. 6 - a device for blood oxygenation in an axonometric projection, in a cross-section (after subtracting 7 - blood oxygenation device in an axonometric view, in cross-section (after removing the equalization tank and removing the gas exchange chamber base from the gas mixture stream inlet side), with visible capillary inlet holes, fig. 8 - blood oxygenation device in a top view, in a variant with a clot filter module installed, both on the inlet and outlet sides of the blood stream and with a cooler installed, fig. 9 - blood oxygenation device in a top view, in a variant with a clot filter module installed, both on the inlet and outlet sides of the blood stream and with a cooler and a blood heating module installed, fig. 10 - blood oxygenation device in an axonometric view, in a variant with a clot filter module installed, with a clot filter, both on the inlet and outlet side of the blood stream, and with a cooler and a blood heating module installed, while Fig. 11 - a blood oxygenation device in a side view, in a variant with a clot filter module installed in front of the blood inlet opening to the chamber, Fig. 12 shows the blood oxygenation device in an axonometric projection, Fig. 13 - a blood oxygenation device in a side view, from the side of the blood stream inlet opening, while Fig. 14 - a blood oxygenation device in an axonometric projection, in cross-section (after subtracting the equalizing tank), with the base of the gas exchange chamber shown from the side of the gas mixture stream inlet.

Przykład 1Example 1

Urządzenie do utlenowania (oksygenacji) krwi zawierające komorę 1 wymiany gazowej o podłużnym kształcie w postaci walca prostego, w którego podstawach wylotowej 2 i wlotowej 2’ wykonane są otwory przelotowe 3, przy czym z jednej strony komora 1 połączona jest gazoszczelnie ze zbiornikiem wyrównawczym 4 doprowadzającym do komory 1 mieszaninę gazową zawierającą tlen, mającym otwór wlotowy 5 mieszaniny gazowej z instalacji podającej tę mieszaninę, a z drugiej strony komora 1 połączona jest gazoszczelnie ze zbiornikiem odprowadzającym 6 z komory 1 mieszaninę gazową, mającym otwór wylotowy 7 mieszaniny gazowej. Wewnątrz komory 1 umieszczona jest membrana w postaci wiązki kapilar 8 (inaczej włókien hollow fiber lub rurek) w postaci rurek o średnicy zewnętrznej 600 μm wykonanych z porowatego materiału półprzepuszczalnego, to jest przepuszczalnego dla cząsteczek mieszaniny gazowej a nieprzepuszczalnego dla cząstek krwi. Materiał składa się z bazy w postaci PTFE oraz domieszki argatrobanu wbudowanej w mikrostrukturę materiału bazowego w proporcji baza-domieszka 1200:1. Membrana zawiera pory, z których 40% stanowią pory otwarte, a pozostałe stanowią pory zamknięte wypełnione substancją aktywną w postaci argatrobanu. Końce kapilar 8 z obu stron zakotwione (zamocowane) są w otworach przelotowych 3 w podstawach wylotowej 2 i wlotowej 2’ komory 1, a kapilary 8 ukształtowane są spiralnie, to jest skręcone są wzdłuż osi wzdłużnej komory 1 o jednakowy kąt o wartości 360 stopni i naprężone są siłą naprężającą o wartości 80 N. W ściance bocznej 9 komory 1 w pobliżu podstawy wylotowej 2 komory 1 od strony zbiornika odprowadzającego 6 mieszaninę gazową wykonany jest otwór dopływowy 10’ strumienia krwi, natomiast w pobliżu podstawy wlotowej 2’ komory 1 od strony zbiornika wyrównawczego 4 doprowadzającego mieszaninę gazową wykonany jest otwór odpływowy 10” strumienia krwi. Otwór dopływowy 10’ strumienia krwi oraz otwór odpływowy 10” strumienia krwi wykonane są w odległości 5 mm od danej podstawy komory 1, ponadto otwór dopływowy 10’ strumienia krwi wykonany jest po przeciwnej stronie niż otwór odpływowy 10” strumienia krwi, symetrycznie względem środka symetrii komory 1.A device for blood oxygenation comprising a gas exchange chamber 1 of elongated shape in the form of a straight cylinder, in the bases of which the outlet 2 and inlet 2' are provided with passage openings 3, wherein on one side the chamber 1 is gas-tightly connected to a compensation tank 4 supplying a gas mixture containing oxygen to the chamber 1, having an inlet opening 5 for the gas mixture from the installation supplying this mixture, and on the other side the chamber 1 is gas-tightly connected to a tank 6 discharging the gas mixture from the chamber 1, having an outlet opening 7 for the gas mixture. Inside the chamber 1 there is a membrane in the form of a bundle of capillaries 8 (also known as hollow fibers or tubes) in the form of tubes with an outer diameter of 600 μm made of a porous semi-permeable material, i.e. permeable to molecules of the gas mixture but impermeable to blood particles. The material consists of a PTFE base and an argatroban admixture incorporated into the microstructure of the base material in a base-to-admixture ratio of 1200:1. The membrane contains pores, 40% of which are open pores, and the remaining are closed pores filled with the active substance argatroban. The ends of the capillaries 8 are anchored (fixed) on both sides in the through holes 3 in the outlet bases 2 and inlet bases 2' of the chamber 1, and the capillaries 8 are spirally shaped, i.e. they are twisted along the longitudinal axis of the chamber 1 by the same angle of 360 degrees and are tensioned with a tensioning force of 80 N. In the side wall 9 of the chamber 1, near the outlet base 2 of the chamber 1, on the side of the tank 6 discharging the gas mixture, an inlet hole 10' of the blood stream is made, while near the inlet base 2' of the chamber 1, on the side of the equalizing tank 4 supplying the gas mixture, an outlet hole 10" of the blood stream is made. The inlet hole 10' of the blood stream and the outlet hole 10" of the blood stream are made at a distance of 5 mm from the given base of the chamber 1, furthermore, the inlet hole 10' of the blood stream is made on the side opposite the 10” blood stream outflow orifice, symmetrically to the center of symmetry of ventricle 1.

Otwory 3 w podstawach wylotowej 2 i wlotowej 2’ komory 1 wykonane są w równych odległościach od siebie i symetrycznie względem siebie, a jednocześnie zakotwione w tych otworach kapilary 8 również znajdują się w równych odległościach od siebie i symetrycznie względem siebie.The holes 3 in the bases of the outlet 2 and inlet 2' of the chamber 1 are made at equal distances from each other and symmetrically with respect to each other, and at the same time the capillaries 8 anchored in these holes are also located at equal distances from each other and symmetrically with respect to each other.

Na wylocie ze zbiornika odprowadzającego 6 mieszaninę gazową zamontowany jest filtr HEPA 11.A HEPA filter 11 is installed at the outlet of the tank discharging the gas mixture 6.

Na powierzchni wewnętrznej komory, na całej jej długości zamocowane są symetrycznie względem osi symetrii komory 1 dwie kierownice 12 strumienia krwi mające postać podłużnych karbów o trójkątnym przekroju poprzecznym, ułożonych spiralnie, to jest skręconych wzdłuż osi wzdłużnej komory 1 o jednakowy kąt równy kątowi skręcenia kapilar 8.On the internal surface of the chamber, along its entire length, two blood flow guides 12 are mounted symmetrically with respect to the axis of symmetry of the chamber 1, in the form of elongated notches with a triangular cross-section, arranged spirally, i.e. twisted along the longitudinal axis of the chamber 1 by an equal angle equal to the angle of twist of the capillaries 8.

Na otworze odpływowym 10” krwi zamocowana jest gęsto tkana siatka 13 z włókien, wykonanych z materiału identycznego jak materiał kapilar 8, tak aby oczka siatki były o boku 38 μm, poprzeczna do kapilar 8.A densely woven fiber mesh 13 made of a material identical to that of the capillaries 8 is attached to the 10” blood outflow opening, so that the mesh openings are 38 μm in diameter, perpendicular to the capillaries 8.

Do otworu dopływowego 10’ strumienia krwi do komory 1 wymiany gazowej podłączona jest chłodnica 16 strumienia krwi w postaci ogniw Peltiera, o parametrach umożliwiających jej schłodzenie o 0,5-3,5°C, korzystnie o 2°C, natomiast do otworu odpływowego 10” strumienia krwi z komory 1 wymiany gazowej podłączony jest moduł grzewczy 17 strumienia krwi w postaci ogniw Peltiera o parametrach umożliwiających jej podgrzanie do fizjologicznej temperatury krwi.A blood stream cooler 16 in the form of Peltier cells with parameters enabling its cooling by 0.5-3.5°C, preferably by 2°C, is connected to the blood stream inlet opening 10' to the gas exchange chamber 1, while a blood stream heating module 17 in the form of Peltier cells with parameters enabling its heating to the physiological blood temperature is connected to the blood stream outlet opening 10" from the gas exchange chamber 1.

Przykład 2Example 2

Urządzenie do utlenowania (oksygenacji) krwi jak w przykładzie nr 1, jednak kąt skrętu kapilar 8 wynosi 720 stopni a siła naprężająca kapilary wynosi 100 N, ponadto w tym wariancie rozwiązanie nie zawiera gęsto tkanej siatki 13 z włókien zamocowanej na otworze odpływowym 10” krwi, ale zawiera zabudowane na kanale wylotowym z otworu odpływowego 10” krwi z komory 1 wymiany gazowej dwa równoległe moduły 14 z filtrami skrzeplin z by-passem (rozgałęźnikiem) umożliwiającym płynne przełączanie, to jest kierowanie strumienia krwi zamiennie przez jeden lub drugi moduł z filtrem skrzeplin. Moduły 14 z filtrami skrzeplin zabudowane są pomiędzy otworem odpływowym 10” a modułem grzewczym 17 strumienia krwi.The blood oxygenation device is as in example No. 1, however, the capillary twist angle 8 is 720 degrees and the capillary tension force is 100 N. Furthermore, in this variant, the solution does not include a densely woven fiber mesh 13 mounted on the 10" blood outflow opening, but includes two parallel modules 14 with clot filters with a bypass (splitter) installed on the outlet channel from the 10" blood outflow opening from the gas exchange chamber 1 enabling smooth switching, i.e. directing the blood flow alternately through one or the other clot filter module. The modules 14 with clot filters are installed between the 10" outflow opening and the blood flow heating module 17.

Ponadto, przed chłodnicą 16 strumienia krwi wprowadzanej następnie otworem dopływowym 10’ krwi do komory 1 wymiany gazowej zabudowane są dwa równoległe moduły 15 z filtrami skrzeplin z bypassem (rozgałęźnikiem) umożliwiającym płynne przełączanie, to jest kierowanie strumienia krwi zamiennie przez jeden lub drugi moduł z filtrem skrzeplin.Moreover, in front of the cooler 16 of the blood stream which is then introduced through the blood inlet opening 10' into the gas exchange chamber 1, two parallel modules 15 with clot filters with a bypass (splitter) are installed, enabling smooth switching, i.e. directing the blood stream alternately through one or the other module with a clot filter.

Przykład 3Example 3

Urządzenie do utlenowania (oksygenacji) krwi zawierające komorę 1 wymiany gazowej o podłużnym kształcie w postaci walca eliptycznego, w którego podstawach wylotowej 2 i wlotowej 2’ wykonane są otwory przelotowe 3, przy czym z jednej strony komora 1 połączona jest gazoszczelnie ze zbiornikiem wyrównawczym 4 doprowadzającym do komory 1 mieszaninę gazową zawierającą tlen, mającym otwór wlotowy 5 mieszaniny gazowej z instalacji podającej tę mieszaninę, a z drugiej strony komora 1 połączona jest gazoszczelnie ze zbiornikiem odprowadzającym 6 z komory 1 mieszaninę gazową, mającym otwór wylotowy 7 mieszaniny gazowej. Wewnątrz komory 1 umieszczona jest membrana w postaci wiązki kapilar 8 (inaczej włókien hollow fiber lub rurek) w postaci rurek o średnicy zewnętrznej 30 μm wykonanych z porowatego materiału półprzepuszczalnego, to jest przepuszczalnego dla cząsteczek mieszaniny gazowej a nieprzepuszczalnego dla cząstek krwi. Materiał składa się z bazy w postaci PTFE oraz domieszki argatrobanu wbudowanej w mikrostrukturę materiału bazowego w proporcji baza-domieszka 80:1. Membrana zawiera pory, z których 40% stanowią pory otwarte, a pozostałe stanowią pory zamknięte wypełnione substancją aktywną w postaci argatrobanu. Końce kapilar 8 z obu stron zakotwione (zamocowane) są w otworach przelotowych 3 w podstawach wylotowej 2 i wlotowej 2’ komory 1, a kapilary 8 ukształtowane są spiralnie, to jest skręcone są wzdłuż osi wzdłużnej komory 1 o jednakowy kąt o wartości 90 stopni i naprężone są siłą naprężającą o wartości 10 N.A device for blood oxygenation comprising a gas exchange chamber 1 of elongated shape in the form of an elliptical cylinder, in the bases of which the outlet 2 and inlet 2' are provided with passage openings 3, wherein on one side the chamber 1 is gas-tightly connected to a compensation tank 4 supplying a gas mixture containing oxygen to the chamber 1, having an inlet opening 5 for the gas mixture from the installation supplying this mixture, and on the other side the chamber 1 is gas-tightly connected to a tank 6 discharging the gas mixture from the chamber 1, having an outlet opening 7 for the gas mixture. Inside the chamber 1 there is a membrane in the form of a bundle of capillaries 8 (also known as hollow fibers or tubes) in the form of tubes with an outer diameter of 30 μm made of a porous semi-permeable material, i.e. permeable to molecules of the gas mixture but impermeable to blood particles. The material consists of a PTFE base and an argatroban admixture incorporated into the microstructure of the base material in a base-to-admixture ratio of 80:1. The membrane contains pores, 40% of which are open pores, and the remaining are closed pores filled with the active substance in the form of argatroban. The ends of capillaries 8 are anchored (fixed) on both sides in through holes 3 in the bases of the outlet 2 and inlet 2' of chamber 1, and capillaries 8 are spirally shaped, i.e., twisted along the longitudinal axis of chamber 1 by a uniform angle of 90 degrees and tensioned with a tension force of 10 N.

W ściance bocznej 9 komory 1 w pobliżu podstawy wylotowej 2 komory 1 od strony zbiornika odprowadzającego 6 mieszaninę gazową wykonany jest otwór dopływowy 10’ strumienia krwi, natomiast w pobliżu podstawy wlotowej 2’ komory 1 od strony zbiornika wyrównawczego 4 doprowadzającego mieszaninę gazową wykonany jest otwór odpływowy 10” strumienia krwi. Otwór dopływowy 10’ strumienia krwi oraz otwór odpływowy 10” strumienia krwi wykonane są w odległości 5 mm od danej podstawy komory 1, ponadto otwór dopływowy 10’ strumienia krwi wykonany jest po przeciwnej stronie niż otwór odpływowy 10” strumienia krwi, symetrycznie względem środka symetrii komory 1.In the side wall 9 of chamber 1, near the outlet base 2 of chamber 1 on the side of the tank 6 discharging the gas mixture, a blood stream inlet opening 10' is made, while near the inlet base 2' of chamber 1 on the side of the equalizing tank 4 supplying the gas mixture, a blood stream outflow opening 10" is made. The blood stream inlet opening 10' and the blood stream outflow opening 10" are made at a distance of 5 mm from the given base of chamber 1; moreover, the blood stream inlet opening 10' is made on the opposite side than the blood stream outflow opening 10", symmetrically with respect to the center of symmetry of chamber 1.

Otwory 3 w podstawach wylotowej 2 i wlotowej 2’ komory 1 wykonane są w równych odległościach od siebie i symetrycznie względem siebie, a jednocześnie zakotwione w tych otworach kapilary 8 również znajdują się w równych odległościach od siebie i symetrycznie względem siebie.The holes 3 in the bases of the outlet 2 and inlet 2' of the chamber 1 are made at equal distances from each other and symmetrically with respect to each other, and at the same time the capillaries 8 anchored in these holes are also located at equal distances from each other and symmetrically with respect to each other.

Na wylocie ze zbiornika odprowadzającego 6 mieszaninę gazową zamontowany jest filtr HEPA 11.A HEPA filter 11 is installed at the outlet of the tank discharging the gas mixture 6.

Na powierzchni wewnętrznej komory, na całej jej długości zamocowane są symetrycznie względem osi symetrii komory 1 dwie kierownice 12 strumienia krwi mające postać podłużnych karbów o trójkątnym przekroju poprzecznym, ułożonych spiralnie, to jest skręconych wzdłuż osi wzdłużnej komory 1 o jednakowy kąt równy kątowi skręcenia kapilar 8.On the internal surface of the chamber, along its entire length, two blood flow guides 12 are mounted symmetrically with respect to the axis of symmetry of the chamber 1, in the form of elongated notches with a triangular cross-section, arranged spirally, i.e. twisted along the longitudinal axis of the chamber 1 by an equal angle equal to the angle of twist of the capillaries 8.

Na otworze odpływowym 10” krwi zamocowana jest gęsto tkana siatka 13 z włókien, wykonanych z materiału identycznego jak materiał kapilar 8, tak aby oczka siatki były o boku 20 pm, poprzeczna do kapilar 8.A densely woven mesh 13 made of fibers made of a material identical to the material of the capillaries 8 is attached to the 10” blood outflow opening, so that the mesh openings are 20 pm long, perpendicular to the capillaries 8.

Do otworu dopływowego 10’ strumienia krwi do komory 1 wymiany gazowej podłączona jest chłodnica 16 strumienia krwi w postaci ogniw Peltiera, o parametrach umożliwiających jej schłodzenie o 0,5-3,5°C, korzystnie o 2°C, natomiast do otworu odpływowego 10” strumienia krwi z komory 1 wymiany gazowej podłączony jest moduł grzewczy 17 strumienia krwi w postaci ogniw Peltiera o parametrach umożliwiających jej podgrzanie do fizjologicznej temperatury krwi.A blood stream cooler 16 in the form of Peltier cells with parameters enabling its cooling by 0.5-3.5°C, preferably by 2°C, is connected to the blood stream inlet opening 10' to the gas exchange chamber 1, while a blood stream heating module 17 in the form of Peltier cells with parameters enabling its heating to the physiological blood temperature is connected to the blood stream outlet opening 10" from the gas exchange chamber 1.

Przykład 4Example 4

Urządzenie do utlenowania (oksygenacji) krwi jak w przykładzie nr 1, jednak kąt skrętu kapilar 8 wynosi 15 stopni a siła naprężająca kapilary wynosi 60 N, ponadto w tym wariancie rozwiązanie nie zawiera gęsto tkanej siatki 13 z włókien zamocowanej na otworze odpływowym 10” krwi, ale zawiera zabudowane na kanale wylotowym z otworu odpływowego 10” krwi z komory 1 wymiany gazowej dwa równoległe moduły 14 z filtrami skrzeplin z by-passem (rozgałęźnikiem) umożliwiającym płynne przełączanie, to jest kierowanie strumienia krwi zamiennie przez jeden lub drugi moduł z filtrem skrzeplin. Moduły 14 z filtrami skrzeplin zabudowane są pomiędzy otworem odpływowym 10” a modułem grzewczym 17 strumienia krwi.The blood oxygenation device is as in example No. 1, however, the capillary rotation angle 8 is 15 degrees and the capillary tension force is 60 N. Furthermore, in this variant, the solution does not include a densely woven fiber mesh 13 mounted on the 10" blood outflow opening, but includes two parallel modules 14 with clot filters with a bypass (splitter) installed on the outlet channel from the 10" blood outflow opening from the gas exchange chamber 1 enabling smooth switching, i.e. directing the blood flow alternately through one or the other clot filter module. The modules 14 with clot filters are installed between the 10" outflow opening and the blood flow heating module 17.

Ponadto, przed chłodnicą 16 strumienia krwi wprowadzanej następnie otworem dopływowym 10’ krwi do komory 1 wymiany gazowej zabudowane są dwa równoległe moduły 15 z filtrami skrzeplin z bypassem (rozgałęźnikiem) umożliwiającym płynne przełączanie, to jest kierowanie strumienia krwi zamiennie przez jeden lub drugi moduł z filtrem skrzeplin.Moreover, in front of the cooler 16 of the blood stream which is then introduced through the blood inlet opening 10' into the gas exchange chamber 1, two parallel modules 15 with clot filters with a bypass (splitter) are installed, enabling smooth switching, i.e. directing the blood stream alternately through one or the other module with a clot filter.

Przykład 5Example 5

Urządzenie do utlenowania (oksygenacji) krwi jak w przykładzie nr 1, jednak kapilary 8, z których składa się membrana, mają postać rurek o średnicy 100 μm i wykonane są z materiału półprzepuszczalnego, to jest przepuszczalnego dla cząsteczek mieszaniny gazowej a nieprzepuszczalnego dla cząstek krwi. Materiał składa się z bazy w postaci PVDF oraz domieszki argatrobanu wbudowanej w mikrostrukturę materiału bazowego w proporcji baza-domieszka 150:1. Membrana zawiera pory, z których 50% stanowią pory otwarte, a pozostałe stanowią pory zamknięte wypełnione substancją aktywną w postaci argatrobanu.The blood oxygenation device is similar to Example 1, but the capillaries 8 that comprise the membrane are 100 μm diameter tubes made of a semipermeable material, meaning they are permeable to gaseous mixture molecules but impermeable to blood particles. The material consists of a PVDF base and an argatroban admixture incorporated into the microstructure of the base material in a base-to-admixture ratio of 150:1. The membrane contains pores, 50% of which are open pores, and the remaining 50% are closed pores filled with the active substance argatroban.

Przykład 6Example 6

Urządzenie do utlenowania (oksygenacji) krwi jak w przykładzie nr 1, jednak kapilary 8, z których składa się membrana, mają postać rurek o średnicy 30 μm i wykonane są z materiału półprzepuszczalnego, to jest przepuszczalnego dla cząsteczek mieszaniny gazowej a nieprzepuszczalnego dla cząstek krwi. Materiał składa się z bazy w postaci FEP oraz domieszki argatrobanu wbudowanej w mikrostrukturę materiału bazowego w proporcji baza-domieszka 180:1. Membrana zawiera pory, z których 60% stanowią pory otwarte, a pozostałe stanowią pory zamknięte wypełnione substancją aktywną w postaci argatrobanu.The blood oxygenation device is as in Example 1, but the capillaries 8 that comprise the membrane are 30 μm diameter tubes made of a semipermeable material, meaning they are permeable to gas mixture molecules but impermeable to blood particles. The material consists of a FEP base and an argatroban admixture incorporated into the microstructure of the base material in a base-to-admixture ratio of 180:1. The membrane contains pores, 60% of which are open pores, and the remaining are closed pores filled with the active substance argatroban.

Przykład 7Example 7

Urządzenie do utlenowania (oksygenacji) krwi jak w przykładzie nr 1, jednak kapilary 8, z których składa się membrana, mają postać rurek o średnicy 100 μm i wykonane są z materiału półprzepuszczalnego, to jest przepuszczalnego dla cząsteczek mieszaniny gazowej a nieprzepuszczalnego dla cząstek krwi. Materiał składa się z bazy w postaci PVDF oraz domieszki argatrobanu wbudowanej w mikrostrukturę materiału bazowego w proporcji baza-domieszka 200:1. Membrana zawiera pory, z których 60% stanowią pory otwarte, a pozostałe stanowią pory zamknięte wypełnione substancją aktywną w postaci argatrobanu.The blood oxygenation device is similar to Example 1, but the capillaries 8 that comprise the membrane are 100 μm diameter tubes made of a semipermeable material, meaning they are permeable to gaseous mixture molecules but impermeable to blood particles. The material consists of a PVDF base and an argatroban admixture incorporated into the microstructure of the base material in a base-to-admixture ratio of 200:1. The membrane contains pores, 60% of which are open pores, and the remaining pores are closed pores filled with the active substance argatroban.

Przykład 8Example 8

Urządzenie do utlenowania (oksygenacji) krwi jak w przykładzie nr 1, jednak kapilary 8, z których składa się membrana, mają postać rurek o średnicy 200 μm i wykonane są z materiału półprzepuszczalnego, to jest przepuszczalnego dla cząsteczek mieszaniny gazowej a nieprzepuszczalnego dla cząstek krwi. Materiał składa się z bazy w postaci FEP oraz domieszki argatrobanu wbudowanej w mikrostrukturę materiału bazowego w proporcji baza-domieszka 1000:1. Membrana zawiera pory, z których 50% stanowią pory otwarte, a pozostałe stanowią pory zamknięte wypełnione substancją aktywną w postaci argatrobanu.The blood oxygenation device is as in Example 1, but the capillaries 8 that comprise the membrane are 200 μm diameter tubes and are made of a semipermeable material, meaning they are permeable to gas mixture molecules but impermeable to blood particles. The material consists of a FEP base and an argatroban admixture incorporated into the microstructure of the base material in a base-to-admixture ratio of 1000:1. The membrane contains pores, 50% of which are open pores, and the remaining 50% are closed pores filled with the active substance argatroban.

Przykład 9Example 9

Urządzenie do utlenowania (oksygenacji) krwi jak w przykładzie nr 1, jednak kapilary 8, z których składa się membrana, mają postać rurek o średnicy 150 μm i wykonane są z materiału półprzepuszczalnego, to jest przepuszczalnego dla cząsteczek mieszaniny gazowej a nieprzepuszczalnego dla cząstek krwi. Materiał składa się z bazy w postaci PTFE oraz domieszki argatrobanu wbudowanej w mikrostrukturę materiału bazowego w proporcji baza-domieszka 500:1. Membrana zawiera pory, z których 55% stanowią pory otwarte, a pozostałe stanowią pory zamknięte wypełnione substancją aktywną w postaci argatrobanu.The blood oxygenation device is similar to Example 1, but the capillaries 8 that comprise the membrane are 150 μm diameter tubes made of a semipermeable material, meaning they are permeable to gaseous mixture molecules but impermeable to blood particles. The material consists of a PTFE base and an argatroban admixture incorporated into the microstructure of the base material in a base-to-admixture ratio of 500:1. The membrane contains pores, 55% of which are open pores, and the remaining pores are closed pores filled with the active substance argatroban.

Przykład 10Example 10

Urządzenie do utlenowania (oksygenacji) krwi jak w przykładzie nr 1, jednak kapilary 8, z których składa się membrana, mają postać rurek o średnicy 500 μm i wykonane są z materiału półprzepuszczalnego, to jest przepuszczalnego dla cząsteczek mieszaniny gazowej a nieprzepuszczalnego dla cząstek krwi. Materiał składa się z bazy w postaci PTFE oraz domieszki argatrobanu wbudowanej w mikrostrukturę materiału bazowego w proporcji baza-domieszka 150:1. Membrana zawiera pory, z których 45% stanowią pory otwarte, a pozostałe stanowią pory zamknięte wypełnione substancją aktywną w postaci argatrobanu.The blood oxygenation device is similar to Example 1, but the capillaries 8 that comprise the membrane are 500 μm diameter tubes made of a semipermeable material, meaning they are permeable to gaseous mixture molecules but impermeable to blood particles. The material consists of a PTFE base and an argatroban admixture incorporated into the microstructure of the base material in a base-to-admixture ratio of 150:1. The membrane contains pores, 45% of which are open pores, and the remaining are closed pores filled with the active substance argatroban.

Przykład 11Example 11

Urządzenie do utlenowania (oksygenacji) krwi jak w przykładzie nr 1, jednak kapilary 8, z których składa się membrana, mają postać rurek o średnicy 100 μm i wykonane są z materiału półprzepuszczalnego, to jest przepuszczalnego dla cząsteczek mieszaniny gazowej a nieprzepuszczalnego dla cząstek krwi. Materiał składa się z bazy w postaci FEP oraz domieszki argatrobanu wbudowanej w mikrostrukturę materiału bazowego w proporcji baza-domieszka 150:1. Membrana zawiera pory, z których 60% stanowią pory otwarte, a pozostałe stanowią pory zamknięte wypełnione substancją aktywną w postaci argatrobanu.The blood oxygenation device is as in Example 1, but the capillaries 8 that comprise the membrane are 100 μm diameter tubes and are made of a semipermeable material, meaning it is permeable to gas mixture molecules but impermeable to blood particles. The material consists of a FEP base and an argatroban admixture incorporated into the microstructure of the base material in a base-to-admixture ratio of 150:1. The membrane contains pores, 60% of which are open pores, and the remaining are closed pores filled with the active substance argatroban.

Przykład 12Example 12

Urządzenie do utlenowania (oksygenacji) krwi jak w przykładzie nr 1, jednak kapilary 8, z których składa się membrana, mają postać rurek o średnicy 150 μm i wykonane są z materiału półprzepuszczalnego, to jest przepuszczalnego dla cząsteczek mieszaniny gazowej a nieprzepuszczalnego dla cząstek krwi. Materiał składa się z bazy w postaci PVDF oraz domieszki argatrobanu wbudowanej w mikrostrukturę materiału bazowego w proporcji baza-domieszka 100:1. Membrana zawiera pory, z których 50% stanowią pory otwarte, a pozostałe stanowią pory zamknięte wypełnione substancją aktywną w postaci argatrobanu.The blood oxygenation device is similar to Example 1, but the capillaries 8 that comprise the membrane are 150 μm diameter tubes made of a semipermeable material, meaning they are permeable to gaseous mixture molecules but impermeable to blood particles. The material consists of a PVDF base and an argatroban admixture incorporated into the microstructure of the base material in a base-to-admixture ratio of 100:1. The membrane contains pores, 50% of which are open pores, and the remaining 50% are closed pores filled with the active substance argatroban.

Przykład 13Example 13

Urządzenie do utlenowania (oksygenacji) krwi jak w przykładzie nr 1, przy czym w membranie zamiast kapilar spiralnych zastosowano kapilary proste, to jest równoległe do osi wzdłużnej komory oraz do siebie nawzajem.A device for oxygenation of blood as in example No. 1, but in the membrane instead of spiral capillaries straight capillaries are used, i.e. parallel to the longitudinal axis of the chamber and to each other.

Przykład 14Example 14

Urządzenie do utlenowania (oksygenacji) krwi jak w przykładzie nr 3, przy czym w membranie zamiast kapilar spiralnych zastosowano kapilary proste, to jest równoległe do osi wzdłużnej komory oraz do siebie nawzajem.A device for oxygenation of blood as in example no. 3, but instead of spiral capillaries in the membrane, straight capillaries are used, i.e. parallel to the longitudinal axis of the chamber and to each other.

Działanie urządzenia polega na tym, że przez otwór wlotowy mieszaniny gazowej z instalacji podającej tę mieszaninę wprowadza się ją do zbiornika wyrównawczego, a z niego dalej mieszaninę gazową wprowadza się przez otwory w podstawie wlotowej komory do kapilar, transportuje się ją w kapilarach i wyprowadza przez otwory wykonane w przeciwległej podstawie wylotowej do zbiornika odprowadzającego mieszaninę gazową a z niej przez otwór wylotowy na zewnątrz urządzenia, podczas gdy równocześnie schłodzoną w chłodnicy krew wprowadza się do komory wymiany gazowej przez otwór dopływowy, strumień krwi transportuje się wzdłuż osi podłużnej komory, w przeciwprądzie do kierunku transportu mieszaniny gazowej w kapilarach, po czym krew wyprowadza się z komory przez otwór odpływowy strumienia krwi, a następnie ogrzewa w module grzewczym do temperatury fizjologicznej. Dzięki układowi zapewniającemu transport krwi w komorze równolegle, ale w przeciwprądzie do transportu mieszaniny gazowej w kapilarach, bez utraty efektywności utlenowania, możliwe jest obniżenie stężenia tlenu w mieszaninie gazowej, co wpłynie na zmniejszenie stresu oksydacyjnego dla komórek, zwłaszcza dla hemoglobiny, a to pozwoli zapobiegać wykrzepianiu oraz wzrostowi ciśnienia, ponadto obniży ryzyko wystąpienia efektu wyłapywania (blokowania) na membranie leków ewentualnie transportowanych we krwi, zwłaszcza antybiotyków (na membranie mogą tworzyć się skrzepliny, a przez to zostają tam też cząstki leku).The operation of the device is based on the fact that through the inlet opening of the gas mixture from the installation supplying this mixture, it is introduced into the equalizing tank, and from there, the gas mixture is further introduced through holes in the inlet base of the chamber to the capillaries, it is transported in the capillaries and discharged through holes made in the opposite outlet base to the tank discharging the gas mixture and from there through the outlet opening to the outside of the device, while at the same time, blood cooled in the cooler is introduced into the gas exchange chamber through the inlet opening, the blood stream is transported along the longitudinal axis of the chamber, in counter-current to the direction of transport of the gas mixture in the capillaries, after which the blood is discharged from the chamber through the blood stream outlet opening and then heated in the heating module to the physiological temperature. Thanks to the system ensuring the transport of blood in the chamber in parallel, but counter-current to the transport of the gas mixture in the capillaries, without losing the efficiency of oxygenation, it is possible to reduce the oxygen concentration in the gas mixture, which will reduce the oxidative stress for cells, especially for hemoglobin, and this will prevent clotting and an increase in pressure, and will also reduce the risk of the trapping (blocking) effect on the membrane of drugs possibly transported in the blood, especially antibiotics (clots may form on the membrane, and thus drug particles will also remain there).

Krew w oksygenatorze przepuszcza się w przeciwprądzie do przepływu mieszaniny gazowej, ze względu na wyższą skuteczność wymiany gazowej przy zachowaniu możliwie jak najmniejszego stresu oksydacyjnego. Daje to możliwość utrzymania stałego stężenia cząsteczek tlenu we krwi (proces kontrolowany dyfuzyjnie).Blood in the oxygenator is passed countercurrently to the gas mixture, resulting in higher gas exchange efficiency while maintaining the lowest possible oxidative stress. This allows for maintaining a constant concentration of oxygen molecules in the blood (a diffusion-controlled process).

W wariancie współprądowym cząstka krwi przemieszczałaby się w tą samą stronę co cząsteczki tlenu, dochodziłoby do wymiany gazowej lecz wydajność byłaby limitowana (kontrolowana) dyfuzyjnie. Natomiast w wariancie przeciwprądowym, ze względu na ciągłą zmianę w fazie kontaktowej - wynikającą z tego, że cząstki krwi i tlenu mijają się ze sobą - proces nie jest kontrolowany dyfuzyjnie i w całym obszarze komory oksygenatora nie dochodzi do limitowania procesu ze względu na kontrolę dyfuzyjną. Cząstka krwi, która nadal nie będzie wysycona, to jest nadal będzie zdolna do przyjęcia kolejnej partii świeżego tlenu, dzięki kontaktowi z kolejnymi, mijającymi się z nią cząsteczkami tlenu, będzie wciąż mogła go pobierać. Ponadto ciśnienie parcjalne na granicy kontaktu cząstek krwi z cząsteczkami tlenu będzie większe niż w przypadku wariantu współprądowego, co umożliwi skuteczniejszą wymianę gazową. Przy odpowiednio szybkim przepływie strumienia mieszaniny gazowej zawierającej tlen efekt wymiany gazowej będzie dodatkowo wzmocniony przez efekt Venturiego. Krew płynąc zasysa cząsteczki tlenu z kapilary, nawet przy stosunkowo niewielkim ciśnieniu strumienia mieszaniny gazowej (nie musi być dużego ciśnienia tlenu, jakie jest konieczne w oksygenatorze z przepływem krwi prostopadłym do kierunku przepływu tlenu).In the co-current variant, the blood molecule would move in the same direction as the oxygen molecules, and gas exchange would occur, but the efficiency would be diffusion-limited (controlled). However, in the counter-current variant, due to the continuous change in the contact phase—resulting from the fact that blood and oxygen molecules pass each other—the process is not diffusion-controlled, and the process is not limited by diffusion control throughout the oxygenator chamber. A blood molecule that is still not saturated, meaning it is still capable of absorbing another batch of fresh oxygen, will still be able to absorb it thanks to contact with subsequent oxygen molecules passing it. Furthermore, the partial pressure at the contact point between the blood molecules and the oxygen molecules will be higher than in the co-current variant, enabling more effective gas exchange. With a sufficiently rapid flow of the oxygen-containing gas mixture, the gas exchange effect will be further enhanced by the Venturi effect. The flowing blood sucks oxygen molecules from the capillary, even at a relatively low pressure of the gas mixture stream (there does not have to be a high oxygen pressure, which is necessary in an oxygenator with blood flow perpendicular to the direction of oxygen flow).

W znanym rozwiązaniu czyli w wariancie prostopadłym (strumień krwi przepuszczany prostopadle do kierunku przepływu tlenu) cząsteczki tlenu, które wydostawały się przez mikropory kapilar miały krótki kontakt z krwią i potrzebna była wyższa energia na oderwanie cząsteczki tlenu od powierzchni rurki (potrzebny duży wydatek energetyczny lub duże stężenie tlenu, które może spowodować stres oksydacyjny i upośledzanie komórek hemoglobiny). W związku z tym natlenienie krwi było nierównomierne i obarczone dużym stresem oksydacyjnym.In the known perpendicular design (blood flow perpendicular to the direction of oxygen flow), oxygen molecules escaping through the capillary micropores had brief contact with the blood, requiring higher energy to detach the oxygen molecule from the tube surface (requiring high energy expenditure or high oxygen concentration, which can cause oxidative stress and impairment of hemoglobin cells). Consequently, blood oxygenation was uneven and subject to high oxidative stress.

W znanym dotychczas rozwiązaniu krew w oksygenatorze przepuszczana była prostopadle do kierunku transportu tlenu w kapilarach, co powodowało zmiany stężeń tlenu i utlenowanie nie było liniowe tylko sinusoidalne, bo powierzchnia czynna wymiany była relatywnie mniejsza (skokowo od jednej kapilary do drugiej), co wymuszało stosowanie dużego stężenia tlenu, by osiągnąć ten sam efekt utlenowania krwi, co w rozwiązaniu według niniejszego wynalazku.In the previously known solution, blood in the oxygenator was passed perpendicularly to the direction of oxygen transport in the capillaries, which caused changes in oxygen concentrations and oxygenation was not linear but sinusoidal, because the active exchange surface was relatively smaller (stepwise from one capillary to the other), which forced the use of a high oxygen concentration to achieve the same blood oxygenation effect as in the solution according to the present invention.

Claims (24)

Zastrzeżenia patentowePatent claims 1. Urządzenie do utlenowania krwi, z membraną z organicznego materiału o właściwościach porotwórczych przeciwzapalnych i przeciwkrzepliwych, zawierające komorę wymiany gazowej o podłużnym kształcie w postaci walca prostego lub walca eliptycznego, w którego podstawie wlotowej gazu oraz podstawie wylotowej gazu wykonane są otwory przelotowe, przy czym z jednej strony komora wymiany gazowej połączona jest gazoszczelnie ze zbiornikiem wyrównawczym doprowadzającym do komory mieszaninę gazową zawierającą tlen, mającym otwór wlotowy mieszaniny gazowej z instalacji podającej tę mieszaninę, a z drugiej strony komora wymiany gazowej połączona jest gazoszczelnie ze zbiornikiem odprowadzającym z komory mieszaninę gazową, mającym otwór wylotowy mieszaniny gazowej, a wewnątrz komory wymiany gazowej umieszczona jest membrana w postaci wiązki kapilar, których końce z obu stron zakotwione są w otworach przelotowych w podstawach wylotowej oraz wlotowej komory, znamienne tym, że kapilary (8) naprężone są siłą naprężającą o wartości od 1 do 100 N, korzystnie 10 N, i są równoległe względem osi wzdłużnej komory (1) oraz nawzajem względem siebie, ponadto w ściance bocznej (9) komory (1) w pobliżu podstawy wylotowej (2) komory (1) wykonany jest co najmniej jeden otwór dopływowy (10’) strumienia krwi, a w ściance bocznej (9) komory (1) w pobliżu podstawy wlotowej (2’) komory (1) wykonany jest co najmniej jeden otwór odpływowy (10”) strumienia krwi, dodatkowo urządzenie wyposażone jest w układ chłodnica - moduł grzewczy strumienia krwi, zabudowane tak, że do otworu/otworów dopływowego/ych (10’) strumienia krwi do komory (1) wymiany gazowej podłączona jest chłodnica (16) strumienia krwi o parametrach umożliwiających jej schłodzenie o 0,5-3,5°C, korzystnie o 2°C, a do otworu/otworów odpływowego/ych (10”) strumienia krwi z komory (1) wymiany gazowej podłączony jest moduł grzewczy (17) strumienia krwi o parametrach umożliwiających jej podgrzanie do fizjologicznej temperatury krwi, natomiast kapilary tworzące membranę mają postać rurek o średnicy zewnętrznej od 30 do 600 pm, korzystnie 100 μm, i wykonane są z organicznego materiału o właściwościach porotwórczych przeciwzapalnych i przeciwkrzepliwych, półprzepuszczalnego, to jest przepuszczalnego dla cząsteczek mieszaniny gazowej a nieprzepuszczalnego dla cząstek krwi, składającego się z:1. A device for blood oxygenation, with a membrane made of an organic material with pore-forming, anti-inflammatory and anticoagulant properties, comprising a gas exchange chamber of elongated shape in the form of a straight cylinder or an elliptical cylinder, in the gas inlet base and the gas outlet base of which there are through holes, wherein on one side the gas exchange chamber is gas-tightly connected to a surge tank supplying a gas mixture containing oxygen to the chamber, having an inlet opening for the gas mixture from the installation supplying this mixture, and on the other side the gas exchange chamber is gas-tightly connected to a tank discharging the gas mixture from the chamber, having an outlet opening for the gas mixture, and inside the gas exchange chamber there is a membrane in the form of a bundle of capillaries, the ends of which are anchored on both sides in through holes in the outlet and inlet bases of the chamber, characterized in that the capillaries (8) are stressed with a tension force of the value from 1 to 100 N, preferably 10 N, and are parallel to the longitudinal axis of the chamber (1) and to each other, furthermore, in the side wall (9) of the chamber (1) near the outlet base (2) of the chamber (1) there is at least one inlet opening (10') of the blood stream, and in the side wall (9) of the chamber (1) near the inlet base (2') of the chamber (1) there is at least one outlet opening (10") of the blood stream, additionally the device is equipped with a cooler - blood stream heating module system, built in such a way that a blood stream cooler (16) with parameters enabling its cooling by 0.5-3.5°C, preferably by 2°C is connected to the outlet opening(s) (10") of the blood stream from the gas exchange chamber (1), and a blood stream heating module (17) with parameters enabling its cooling by 0.5-3.5°C, preferably by 2°C is connected to the outlet opening(s) (10") of the blood stream from the gas exchange chamber (1) parameters enabling its heating to the physiological temperature of blood, while the capillaries forming the membrane are in the form of tubes with an external diameter of 30 to 600 μm, preferably 100 μm, and are made of an organic material with pore-forming, anti-inflammatory and anticoagulant properties, semi-permeable, i.e. permeable to molecules of the gas mixture and impermeable to blood particles, consisting of: - bazy w postaci polimeru fluorowego, najkorzystniej poli(tetrafluoroetylenu) (PTFE, teflon), lub polifluorku winylidenu (PVDF), lub kopolimeru tetrafluoroetylenu i heksafluoropropylenu (FEP), oraz- a base in the form of a fluoropolymer, most preferably poly(tetrafluoroethylene) (PTFE, Teflon), or polyvinylidene fluoride (PVDF), or a copolymer of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene (FEP), and - domieszki argatrobanu wbudowanej w mikrostrukturę materiału bazowego, w proporcji baza-domieszka od 80+1 do 1200+1, korzystnie 150+1, przy czym membrana zawiera pory, z których od 40 do 60% stanowią pory otwarte, a pozostałe stanowią pory zamknięte, to jest wypełnione są substancją aktywną w postaci argatrobanu.- an argatroban admixture incorporated into the microstructure of the base material, in a base-admixture ratio of 80+1 to 1200+1, preferably 150+1, wherein the membrane contains pores, of which 40 to 60% are open pores and the remaining are closed pores, i.e. they are filled with the active substance in the form of argatroban. 2. Urządzenie do utlenowania krwi, z membraną z organicznego materiału o właściwościach porotwórczych, przeciwzapalnych i przeciwkrzepliwych zawierające komorę wymiany gazowej o podłużnym kształcie w postaci walca prostego lub walca eliptycznego, w którego podstawie wlotowej gazu oraz podstawie wylotowej gazu wykonane są otwory przelotowe, przy czym z jednej strony komora wymiany gazowej połączona jest gazoszczelnie ze zbiornikiem wyrównawczym doprowadzającym do komory mieszaninę gazową zawierającą tlen, mającym otwór wlotowy mieszaniny gazowej z instalacji podającej tę mieszaninę, a z drugiej strony komora wymiany gazowej połączona jest gazoszczelnie ze zbiornikiem odprowadzającym z komory mieszaninę gazową, mającym otwór wylotowy mieszaniny gazowej, a wewnątrz komory wymiany gazowej umieszczona jest membrana w postaci wiązki kapilar, których końce z obu stron zakotwione są w otworach przelotowych w podstawach wylotowej oraz wlotowej komory, znamienne tym, że kapilary (8) naprężone są siłą naprężającą o wartości od 1 do 100 N, korzystnie 10 N, i są ukształtowane spiralnie, to jest skręcone są wzdłuż osi wzdłużnej komory (1) o jednakowy kąt mieszczący się w zakresie od 15 do 720 stopni, korzystnie o kąt od 90 do 360 stopni, ponadto w ściance bocznej (9) komory (1) w pobliżu podstawy wylotowej (2) komory (1) wykonany jest co najmniej jeden otwór dopływowy (10’) strumienia krwi, a w ściance bocznej (9) komory (1) w pobliżu podstawy wlotowej (2’) komory (1) wykonany jest co najmniej jeden otwór odpływowy (10”) strumienia krwi, dodatkowo urządzenie wyposażone jest w układ chłodnica-moduł grzewczy strumienia krwi, zabudowane tak, że do otworu/otworów dopływowego/ych (10’) strumienia krwi do komory (1) wymiany gazowej podłączona jest chłodnica (16) strumienia krwi o parametrach umożliwiających jej schłodzenie o 0,5-3,5°C, korzystnie o 2°C, a do otworu/otworów odpływowego/ych (10”) strumienia krwi z komory (1) wymiany gazowej podłączony jest moduł grzewczy (17) strumienia krwi o parametrach umożliwiających jej podgrzanie do fizjologicznej temperatury krwi, natomiast kapilary tworzące membranę mają postać rurek o średnicy zewnętrznej od 30 do 600 μm, korzystnie 100 μm, i wykonane są z organicznego materiału o właściwościach porotwórczych, przeciwzapalnych i przeciwkrzepliwych półprzepuszczalnego, to jest przepuszczalnego dla cząsteczek mieszaniny gazowej a nieprzepuszczalnego dla cząstek krwi, składającego się z:2. A device for blood oxygenation, with a membrane made of an organic material with pore-forming, anti-inflammatory and anti-coagulant properties, containing a gas exchange chamber of elongated shape in the form of a straight cylinder or an elliptical cylinder, in the gas inlet base and the gas outlet base of which there are through holes, wherein on one side the gas exchange chamber is gas-tightly connected to a surge tank supplying a gas mixture containing oxygen to the chamber, having an inlet opening for the gas mixture from the installation supplying this mixture, and on the other side the gas exchange chamber is gas-tightly connected to a tank discharging the gas mixture from the chamber, having an outlet opening for the gas mixture, and inside the gas exchange chamber there is a membrane in the form of a bundle of capillaries, the ends of which are anchored on both sides in through holes in the outlet and inlet bases of the chamber, characterized in that the capillaries (8) are stressed with a tension force of the value from 1 to 100 N, preferably 10 N, and are spirally shaped, i.e. they are twisted along the longitudinal axis of the chamber (1) by a uniform angle in the range from 15 to 720 degrees, preferably by an angle from 90 to 360 degrees, furthermore, in the side wall (9) of the chamber (1) near the outlet base (2) of the chamber (1) there is made at least one inlet opening (10') of the blood stream, and in the side wall (9) of the chamber (1) near the inlet base (2') of the chamber (1) there is made at least one outlet opening (10") of the blood stream, additionally the device is equipped with a blood stream cooler-heating module system, built in such a way that a blood stream cooler (16) with parameters enabling its cooling by 0.5-3.5°C, preferably by 2°C, and a blood stream heating module (17) with parameters enabling its heating to the physiological blood temperature is connected to the blood flow outlet(s) (10") from the gas exchange chamber (1), while the capillaries forming the membrane are in the form of tubes with an external diameter of 30 to 600 μm, preferably 100 μm, and are made of an organic material with pore-forming, anti-inflammatory and anti-coagulant properties, semi-permeable, i.e. permeable to the molecules of the gas mixture and impermeable to the blood particles, consisting of: - bazy w postaci polimeru fluorowego, najkorzystniej poli(tetrafluoroetylenu) (PTFE, teflon), lub polifluorku winylidenu (PVDF), lub kopolimeru tetrafluoroetylenu i heksafluoropropylenu (FEP), oraz- a base in the form of a fluoropolymer, most preferably poly(tetrafluoroethylene) (PTFE, Teflon), or polyvinylidene fluoride (PVDF), or a copolymer of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene (FEP), and - domieszki argatrobanu wbudowanej w mikrostrukturę materiału bazowego, w proporcji baza-domieszka od 80+1 do 1200+1, korzystnie 150+1, przy czym membrana zawiera pory, z których od 40 do 60% stanowią pory otwarte, a pozostałe stanowią pory zamknięte, to jest wypełnione są substancją aktywną w postaci argatrobanu.- an argatroban admixture incorporated into the microstructure of the base material, in a base-admixture ratio of 80+1 to 1200+1, preferably 150+1, wherein the membrane contains pores, of which 40 to 60% are open pores and the remaining are closed pores, i.e. they are filled with the active substance in the form of argatroban. 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że jako chłodnica strumienia krwi zastosowane są ogniwa Peltiera.3. A device according to claim 1, characterized in that Peltier cells are used as a blood flow cooler. 4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że jako moduł grzewczy strumienia krwi zastosowane są ogniwa Peltiera.4. A device according to claim 1, characterized in that Peltier cells are used as the blood flow heating module. 5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że otwory (3) w podstawach wylotowej (2) oraz wlotowej (2’) komory (1) wykonane są w równych odległościach od siebie, a jednocześnie zakotwione w tych otworach kapilary (8) również znajdują się w równych odległościach od siebie.5. A device according to claim 1, characterized in that the holes (3) in the bases of the outlet (2) and inlet (2') chamber (1) are made at equal distances from each other, and at the same time the capillaries (8) anchored in these holes are also at equal distances from each other. 6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że na otworze wylotowym (7) ze zbiornika odprowadzającego (6) mieszaninę gazową zamontowany jest filtr HEPA (11).6. A device according to claim 1, characterized in that a HEPA filter (11) is mounted on the outlet opening (7) from the gas mixture discharge tank (6). 7. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że otwór dopływowy (10’) strumienia krwi oraz otwór odpływowy (10”) strumienia krwi wykonane są w odległości nie większej niż 5 mm od danej podstawy komory (1).7. A device according to claim 1, characterized in that the blood stream inlet opening (10') and the blood stream outlet opening (10") are made at a distance of no more than 5 mm from the given base of the chamber (1). 8. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że otwór dopływowy (10’) strumienia krwi wykonany jest po przeciwnej stronie komory niż otwór odpływowy (10”) strumienia krwi, symetrycznie względem środka symetrii komory (1).8. A device according to claim 1, characterized in that the blood flow inlet opening (10') is made on the opposite side of the chamber than the blood flow outlet opening (10"), symmetrically with respect to the center of symmetry of the chamber (1). 9. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że jako chłodnica strumienia krwi zastosowane są ogniwa Peltiera.9. A device according to claim 2, characterized in that Peltier cells are used as a blood flow cooler. 10. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że jako moduł grzewczy strumienia krwi zastosowane są ogniwa Peltiera.10. The device according to claim 2, characterized in that Peltier cells are used as the blood flow heating module. 11. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że otwory (3) w podstawach wylotowej (2) oraz wlotowej (2’) komory (1) wykonane są w równych odległościach od siebie, a jednocześnie zakotwione w tych otworach kapilary (8) również znajdują się w równych odległościach od siebie.11. A device according to claim 2, characterized in that the holes (3) in the bases of the outlet (2) and inlet (2') chambers (1) are made at equal distances from each other, and at the same time the capillaries (8) anchored in these holes are also at equal distances from each other. 12. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że na otworze wylotowym (7) ze zbiornika odprowadzającego (6) mieszaninę gazową zamontowany jest filtr HEPA (11).12. A device according to claim 2, characterized in that a HEPA filter (11) is mounted on the outlet opening (7) from the gas mixture discharge tank (6). 13. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że otwór dopływowy (10’) strumienia krwi oraz otwór odpływowy (10”) strumienia krwi wykonane są w odległości nie większej niż 5 mm od danej podstawy komory (1).13. A device according to claim 2, characterized in that the blood stream inlet opening (10') and the blood stream outlet opening (10") are made at a distance of no more than 5 mm from the given base of the chamber (1). 14. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że otwór dopływowy (10’) strumienia krwi wykonany jest po przeciwnej stronie komory niż otwór odpływowy (10”) strumienia krwi, symetrycznie względem środka symetrii komory (1).14. A device according to claim 2, characterized in that the blood flow inlet opening (10') is made on the opposite side of the chamber than the blood flow outlet opening (10"), symmetrically with respect to the center of symmetry of the chamber (1). 15. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że na powierzchni wewnętrznej komory (1), na całej jej długości zamocowane są symetrycznie względem osi symetrii komory co najmniej dwie kierownice (12) strumienia krwi mające postać podłużnych karbów, najkorzystniej o trójkątnym lub zbliżonym do trójkąta przekroju poprzecznym, które są równoległe do osi wzdłużnej komory (1).15. A device according to claim 1, characterized in that on the inner surface of the chamber (1), along its entire length, at least two blood flow guides (12) are mounted symmetrically with respect to the axis of symmetry of the chamber, in the form of longitudinal notches, most preferably with a triangular or close to triangular cross-section, which are parallel to the longitudinal axis of the chamber (1). 16. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że na powierzchni wewnętrznej komory (1), na całej jej długości zamocowane są symetrycznie względem osi symetrii komory co najmniej dwie kierownice (12) strumienia krwi mające postać podłużnych karbów, najkorzystniej o trójkątnym lub zbliżonym do trójkąta przekroju poprzecznym, które ułożone są spiralnie, to jest skręcone są wzdłuż osi wzdłużnej komory (1) o jednakowy kąt mieszczący się w zakresie od 15 do 720 stopni, korzystnie o kąt równy kątowi skręcenia kapilar (8).16. A device according to claim 2, characterized in that on the inner surface of the chamber (1), along its entire length, at least two blood flow guides (12) are mounted symmetrically with respect to the axis of symmetry of the chamber, in the form of longitudinal notches, most preferably with a triangular or close to triangular cross-section, which are arranged spirally, i.e. they are twisted along the longitudinal axis of the chamber (1) by an equal angle in the range from 15 to 720 degrees, preferably by an angle equal to the angle of twist of the capillaries (8). 17. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że na otworze odpływowym (10”) strumienia krwi zamocowana jest gęsto tkana siatka (13) z włókien, korzystnie wykonanych z materiału identycznego jak materiał kapilar (8), tak aby oczka siatki były o boku od 15 do 100 μm, korzystnie 38 μm, równoległa do płaszczyzny otworu, na którym jest zamocowana.17. A device according to claim 1, characterized in that a densely woven mesh (13) made of fibers, preferably made of a material identical to the material of the capillaries (8), is mounted on the blood flow outlet opening (10"), so that the mesh openings have a side of 15 to 100 μm, preferably 38 μm, parallel to the plane of the opening on which it is mounted. 18. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że na otworze dopływowym (10’) strumienia krwi zamocowana jest gęsto tkana siatka (13) z włókien, korzystnie wykonanych z materiału identycznego jak materiał kapilar (8), tak aby oczka siatki były o boku od 15 do 100 μm, korzystnie 38 μm, równoległa do płaszczyzny otworu, na którym jest zamocowana.18. A device according to claim 1, characterized in that a densely woven mesh (13) made of fibers, preferably made of a material identical to the material of the capillaries (8), is mounted on the blood flow inlet opening (10'), so that the mesh openings have a side of 15 to 100 μm, preferably 38 μm, parallel to the plane of the opening on which it is mounted. 19. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że na kanale wylotowym z otworu odpływowego (10”) krwi z komory (1) wymiany gazowej zabudowany jest co najmniej jeden moduł (14) z filtrem skrzeplin, korzystnie dwa równoległe moduły (14) z filtrami skrzeplin z by-passem do płynnego przełączania, to jest kierowania strumienia krwi zamiennie przez jeden lub drugi moduł (14) z filtrem skrzeplin, przy czym w niniejszym wariancie z modułem/modułami (14) z filtrami skrzeplin moduł grzewczy (17) strumienia krwi zabudowany jest przed lub korzystniej za modułem/modułami (14) z filtrami skrzeplin.19. A device according to claim 1, characterized in that at least one clot filter module (14), preferably two parallel clot filter modules (14) with a bypass for smooth switching, i.e. directing the blood flow alternately through one or the other clot filter module (14), is installed on the outlet channel from the blood outflow opening (10") of the gas exchange chamber (1), wherein in the present variant with the clot filter module/modules (14), the blood flow heating module (17) is installed before or, more preferably, after the clot filter module/modules (14). 20. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że przed chłodnicą (16) strumienia krwi wprowadzanej następnie otworem dopływowym (10’) strumienia krwi do komory (1) wymiany ga zowej zabudowany jest co najmniej jeden moduł (15) z filtrem skrzeplin, korzystnie dwa równoległe moduły (15) z filtrami skrzeplin z by-passem do płynnego przełączania, to jest kierowania strumienia krwi zamiennie przez jeden lub drugi moduł z filtrem skrzeplin.20. A device according to claim 1, characterized in that at least one module (15) with a clot filter, preferably two parallel modules (15) with clot filters with a bypass for smooth switching, i.e. directing the blood flow alternately through one or the other module with a clot filter, is installed in front of the cooler (16) of the blood flow which is then introduced through the blood flow inlet opening (10') into the gas exchange chamber (1). 21. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że na otworze odpływowym (10”) strumienia krwi zamocowana jest gęsto tkana siatka (13) z włókien, korzystnie wykonanych z materiału identycznego jak materiał kapilar (8), tak aby oczka siatki były o boku od 15 do 100 pm, korzystnie 38 pm, równoległa do płaszczyzny otworu, na którym jest zamocowana.21. A device according to claim 2, characterized in that a densely woven mesh (13) made of fibers, preferably made of a material identical to the material of the capillaries (8), is mounted on the blood flow outlet opening (10"), so that the mesh openings have a side of 15 to 100 µm, preferably 38 µm, parallel to the plane of the opening on which it is mounted. 22. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że na otworze dopływowym (10’) strumienia krwi zamocowana jest gęsto tkana siatka (13) z włókien, korzystnie wykonanych z materiału identycznego jak materiał kapilar (8), tak aby oczka siatki były o boku od 15 do 100 pm, korzystnie 38 pm, równoległa do płaszczyzny otworu, na którym jest zamocowana.22. A device according to claim 2, characterized in that a densely woven mesh (13) made of fibers, preferably made of a material identical to the material of the capillaries (8), is mounted on the blood flow inlet opening (10'), so that the mesh openings have a side of 15 to 100 µm, preferably 38 µm, parallel to the plane of the opening on which it is mounted. 23. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że na kanale wylotowym z otworu odpływowego (10”) krwi z komory (1) wymiany gazowej zabudowany jest co najmniej jeden moduł (14) z filtrem skrzeplin, korzystnie dwa równoległe moduły (14) z filtrami skrzeplin z by-passem do płynnego przełączania, to jest kierowania strumienia krwi zamiennie przez jeden lub drugi moduł (14) z filtrem skrzeplin, przy czym w niniejszym wariancie z modułem/modułami (14) z filtrami skrzeplin moduł grzewczy (17) strumienia krwi zabudowany jest przed lub korzystniej za modułem/modułami (14) z filtrami skrzeplin.23. A device according to claim 2, characterized in that at least one clot filter module (14), preferably two parallel clot filter modules (14) with a bypass for smooth switching, i.e. directing the blood flow alternately through one or the other clot filter module (14), is installed on the outlet channel from the blood outflow opening (10") of the gas exchange chamber (1), wherein in the present variant with the clot filter module(s), the blood flow heating module (17) is installed before or, more preferably, after the clot filter module(s) (14). 24. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że przed chłodnicą (16) strumienia krwi wprowadzanej następnie otworem dopływowym (10’) strumienia krwi do komory (1) wymiany gazowej zabudowany jest co najmniej jeden moduł (15) z filtrem skrzeplin, korzystnie dwa równoległe moduły (15) z filtrami skrzeplin z by-passem do płynnego przełączania, to jest kierowania strumienia krwi zamiennie przez jeden lub drugi moduł z filtrem skrzeplin.24. A device according to claim 2, characterized in that at least one module (15) with a clot filter, preferably two parallel modules (15) with clot filters with a bypass for smooth switching, i.e. directing the blood flow alternately through one or the other module with a clot filter, is installed in front of the cooler (16) of the blood flow which is then introduced through the blood flow inlet opening (10') into the gas exchange chamber (1).
PL436134A 2020-11-27 2020-11-27 Device for blood oxygenation with a membrane made of organic material with pore-forming, anti-inflammatory and anticoagulant properties PL247990B1 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL436134A PL247990B1 (en) 2020-11-27 2020-11-27 Device for blood oxygenation with a membrane made of organic material with pore-forming, anti-inflammatory and anticoagulant properties
US18/254,853 US20240001016A1 (en) 2020-11-27 2021-11-26 Blood oxygenator with an organic membrane
EP21840667.6A EP4251226A1 (en) 2020-11-27 2021-11-26 Blood oxygenator with an organic membrane
PCT/IB2021/061017 WO2022113020A1 (en) 2020-11-27 2021-11-26 Blood oxygenator with an organic membrane

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL436134A PL247990B1 (en) 2020-11-27 2020-11-27 Device for blood oxygenation with a membrane made of organic material with pore-forming, anti-inflammatory and anticoagulant properties

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL436134A1 PL436134A1 (en) 2022-05-30
PL247990B1 true PL247990B1 (en) 2025-09-22

Family

ID=81751168

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL436134A PL247990B1 (en) 2020-11-27 2020-11-27 Device for blood oxygenation with a membrane made of organic material with pore-forming, anti-inflammatory and anticoagulant properties

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL247990B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
PL436134A1 (en) 2022-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2602757T3 (en) Hollow fiber membranes, encapsulating material and antithrombogenic blood tube
JP5702857B1 (en) Antithrombogenic hollow fiber membrane and filter
US9095817B2 (en) Device for the treatment of biological fluid
EP0488095B1 (en) High efficiency removal of low density lipoprotein-cholesterol from whole blood
US5418061A (en) Microporous polysulfone supports suitable for removal of low density lipoprotein-cholesterol
JPH0647262A (en) Method for highly efficient removal of low-density lipoprotein from whole blood
PL247990B1 (en) Device for blood oxygenation with a membrane made of organic material with pore-forming, anti-inflammatory and anticoagulant properties
PL247919B1 (en) Device for blood oxygenation with a membrane made of organic material with pore-forming, anti-inflammatory and anticoagulant properties
PL247921B1 (en) Device for blood oxygenation with a membrane made of organic material with pore-forming, anti-inflammatory and anticoagulant properties
PL247920B1 (en) Device for blood oxygenation with a membrane made of organic material with pore-forming, anti-inflammatory and anticoagulant properties
PL247989B1 (en) Device for blood oxygenation with a membrane made of organic material with pore-forming, anti-inflammatory and anticoagulant properties
AU2010224421A1 (en) Antithrombogenic hollow fiber membranes and filters
PL247102B1 (en) Device for blood oxygenation with a membrane made of organic material with pore-forming, anti-inflammatory and anticoagulant properties
PL247104B1 (en) Device for blood oxygenation with a membrane made of organic material with pore-forming, anti-inflammatory and anticoagulant properties
PL247103B1 (en) Device for blood oxygenation with a membrane made of organic material with pore-forming, anti-inflammatory and anticoagulant properties
PL247105B1 (en) Device for blood oxygenation with a membrane made of organic material with pore-forming, anti-inflammatory and anticoagulant properties
PL247101B1 (en) Device for blood oxygenation with a membrane made of organic material with pore-forming, anti-inflammatory and anticoagulant properties
PL245847B1 (en) Blood oxygenation device with a membrane made of organic material with pore-forming properties
US20240024549A1 (en) Blood oxygenator with an organic membrane
US20240001016A1 (en) Blood oxygenator with an organic membrane
EP4251225A2 (en) Blood oxygenator with an organic membrane
EP4251226A1 (en) Blood oxygenator with an organic membrane
PL245112B1 (en) Blood oxygenation device
PL245114B1 (en) Blood oxygenation device
PL245113B1 (en) Blood oxygenation device