Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für den Stoff- und/oder Wärmeaustausch zwischen einem ersten und einem zweiten Medium mit einer Austauschkammer, in der stoff-permeable und/oder wärmetauschende Hohlfasern angeordnet sind, deren Außenwandungen an den in Fasererstreckungsrichtung beabstandeten Endbereichen der Hohlfasern untereinander und gegen einen Wandbereich der Austauschkammer gedichtet sind und die von dem ersten Medium umströmbar und von dem zweiten Medium durchströmbar sind.

Eine solche Vorrichtung ist z.B. bekannt aus EP 0 183 250 B1 .

Bei dem ersten Medium kann es sich beispielsweise um Blut handeln und bei dem zweiten Medium um ein Gas oder um ein Gasgemisch, vorzugsweise welches Sauerstoff enthält. In dieser Anwendung, die für die Erfindung auch bevorzugt ist, bildet die Vorrichtung einen sogenannten Oxygenator.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt. Es kann auch ein Stoffaustausch zwischen anderen Medien vorgesehen sein, z.B. zur Aufkonzentrierung oder Reinigung von Stoffen in den Medien. Z.B. kann auch eine Deoxygenierung von Blut vorgenommen werden. Ebenso besteht die Möglichkeit ein Fluid zu begasen, z.B. Wasser zu begasen.

In der Austauschkammer findet der Austausch statt, z.B. ein Gasaustausch und/oder Wärmeaustausch zwischen den beiden Medien. Der Austausch erfolgt dabei durch die Wandungen der Hohlfasern, die für vorbestimmte Stoffe in den Medien permeabel, also durchlässig sind, z.B. in der Anwendung bei Blut und Gas/Gasgemisch für Sauerstoff und Kohlendioxid durchlässig sind, insbesondere aufgrund von Diffusion, nicht aber durchlässig sind für andere Blutbestandteile, z.B. Blutplasma.

Solche stoff-permeablen Hohlfasern sind dem Fachmann hinlänglich bekannt. Typische Hohlfasern die aus der Oxygenatoranwendung bekannt sind, sind z.B. aus den Materialien Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polymethylpenten (PMP) oder Silikon ausgebildet.

Wärmeaustauschende Fasern sind vorzugsweise als solche zu verstehen, die durch die Wandung der Hohlfasern einen Energieübertrag zulassen, ohne dass zusätzlich Stoffe, z.B. Gasbestandteile, übertragbar sind. Wärmeübertragende Fasern sind somit vorzugsweise nicht stoffpermeabel.

Die Hohlfasern sind z.B. als ein Wickel wenigstens einer Hohlfasermatte angeordnet, in der Hohlfasern nebeneinander angeordnet sind, z.B. mit Kettfäden verbunden sind, wobei die Hohlfasermatte um eine Achse herum gewickelt ist, z.B. auf einem die Hohlfasern tragenden Kern.

Die Fasern können auch durch eine lose Nebeneinanderanordnung ausgebildet sein oder als ein Gelege oder eine Faltung von wenigstens einer Hohlfasermatte. Diese Arten der Anordnung sind z.B. in der Oxygenatoranwendung üblich und dem Fachmann hinlänglich bekannt.

Durch die gedichtete Anordnung der Hohlfasern an deren axialen Endbereichen untereinander und gegenüber einer Wandung der Austauschkammer, die fachtypisch auch als Verpottung bezeichnet wird, wird erreicht, dass die Austauschkammer durch die Hohlfaserwandungen in zwei Strömungsbereiche unterteilt wird, wobei in dem einen Strömungsbereich nur das erste Medium und im zweiten Strömungsbereich nur das zweite Medium strömt, wobei beide Medien einander also nicht direkt kontaktieren, sondern über die Hohlfaserwandung getrennt sind, wobei sodann über die Hohlfaserwandung hinweg der Stoffaustausch und/oder der Wärmetauschtausch stattfinden kann.

Die gesamte Vorrichtung weist Fluidwege auf, um das erste Medium dem einen Strömungsbereich und das zweite Medium dem anderen Strömungsbereich zuzuführen. Die Fluidwege sind dementsprechend ebenso getrennt.

Ein Fluidweg, insbesondere ein Einlass und ein Auslass für das erste Medium, welches die Hohlfaseraußenwandungen kontaktiert, z.B. Blut, kann z.B. jeweils durch eine Außenwandung der Austauschkammer in diese hineinführen.

Um das zweite Medium, vorzugsweise ein Gas oder Gasgemisch durch die Fasern zu führen, ist die Austauschkammer in der Strömungsrichtung des zweiten Mediums von zwei Medienräumen, insbesondere Gasräumen umgeben, die gedichtet an die Austauschkammer angrenzen und die mit dem Inneren der Hohlfasern in Verbindung stehen, insbesondere wobei die axialen offenen Enden, vorzugsweise die durch eine Abdichtung / Verpottung der Hohlfasern untereinander und gegenüber wenigstens einer Wandung der Austauschkammer hindurch in die Medienräume / Gasräume einmünden.

Bei solchen Stoffaustauschvorrichtungen, insbesondere in der Ausbildung als Oxygenator erweist es sich als nachteilig, dass die Austauschfläche und das Volumen für die Medien in der Vorrichtung konstant sind und nicht an sich ändernde Bedingungen in der Anwendung angepasst werden können.

Mit Änderung von Anwendungsbedingungen müsste somit eine bislang eingesetzte Stoffaustauschvorrichtung gegen eine andere mit anderem Volumen bzw. anderer Austauschfläche eingesetzt werden. Dies ist jedoch nicht in allen Anwendungsfällen möglich.

Bei der extrakorporalen Oxygenierung von Frühgeborenen liegt beispielsweise das Problem vor, dass mit der Entwicklung des Frühgeborenen eine rasche Zunahme des Blutvolumens einhergeht, eine oxygenierende Stoffaustauschvorrichtung aber nicht ohne weiteres gegen eine größere gewechselt werden kann, insbesondere um nicht die Versorgung des Frühgeborenen zu gefährden.

Weiterhin können Personen, die mit einem Oxygenator unterstützend versorgt werden mit den bekannten Stoffaustauschvorrichtungen nur schwer entwöhnt werden.

Es ist vor diesem Hintergrund eine Aufgabe der Erfindung Stoffaustauschvorrichtungen der eingangs genannten Art, insbesondere Oxygenatoren bereitzustellen, die es ermöglichen ohne den Wechsel der gesamten Vorrichtung das am Austausch teilnehmende Volumen zumindest eines der Medien, insbesondere Blut und/oder die Austauschfläche während des Betriebs ändern zu können, also ohne dass die Vorrichtung aus der Anwendung entfernt und gegen eine andere ersetzt wird. Insbesondere soll erzielt werden, dass die Volumina der Medien in der Vorrichtung und/oder die Austauschfläche vergrößerbar und/oder verkleinerbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Austauschkammer in wenigstens zwei Teilkammern unterteilt ist, die ein jeweiliges Teilvolumen aufweisen, wobei in jeder Teilkammer stoff-permeable und/oder wärmetauschende Hohlfasern angeordnet sind und wenigstens eine Teilkammer relativ zu wenigstens einer anderen Teilkammer bewegbar ist, wobei durch die relative Bewegung von benachbarten Teilkammern die benachbarten Teilvolumina der Teilkammern miteinander verbindbar oder voneinander separierbar sind.

In Verbindung mit den Teilvolumina und den in den Teilkammern angeordneten Hohlfasern ergibt es sich, dass mit einer Vergrößerung des nutzbaren Gesamtvolumens durch die Verbindung von wenigstens zwei Teilkammern sich auch die nutzbare Austauschfläche erhöht, bzw. bei einer Separierung von wenigstens zwei Teilkammern sich mit der Verringerung des nutzbaren Gesamtvolumens auch die nutzbare Austauschfläche verringert. Die Summe der Teilvolumina aller Teilkammern bildet das maximal mögliche Gesamtvolumen der Austauschkammer, insbesondere wobei das minimal mögliche Volumen gegeben ist durch das Volumen einer alleinig durchström baren Teilkammer.

Gemäß der erwähnten allgemein gedichteten Anordnung der Hohlfasern in der Austauschkammer gilt in der erfindungsgemäßen Ausführung der Unterteilung der Austauschkammer in mehrere Teilkammern, dass in jeder der Teilkammern die Außenwandungen der Hohlfasern der betreffenden Teilkammer an den in Fasererstreckungsrichtung beabstandeten Endbereichen der Hohlfasern untereinander und gegen einen Wandbereich der jeweiligen Teilkammer gedichtet sind, insbesondere was der eingangs genannten Verpottung entspricht.

Die Dichtung kann vorzugsweise zumindest durch ein Verpottungsmittel, z.B. Polyurethan oder Silikon erfolgen, ggfs. in Verbindung mit wenigstens einem weiteren Dichtelement.

Die Erfindung erschließt somit, dass durch das Verbinden oder Separieren von wenigstens zwei Teilkammern der Austauschkammer wahlweise das nutzbare Volumen und/oder die nutzbare Austauschfläche der Hohlfasern vergrößert oder verringert werden kann, insbesondere während einer laufenden Anwendung, z.B. einer Oxygenierung eines Patienten.

So kann bei der Entwicklung von Frühgeboren auf die Blutzunahme dadurch reagiert werden, dass das genutzte Volumen und/oder die genutzte Austauschfläche der Vorrichtung durch das Verbinden von einer bislang nicht genutzten Teilkammer mit wenigstens einer bislang genutzten Teilkammer vergrößert wird.

Zur Entwöhnung von Patienten von der künstlichen Oxygenierung kann hingegen so vorgegangen werden, dass von wenigstens zwei bislang genutzten Teilkammern wenigstens eine Teilkammer separiert wird, um so das Volumen und/oder die Austauschfläche zu verringern. Die jeweilige Änderung erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass zwei Teilkammern, insbesondere benachbarte Teilkammern relativ zueinander in der Vorrichtung bewegt werden, wobei je nach eingenommener relativer Position dieser Teilkammern die beiden benachbarten Teilkammern miteinander verbunden oder voneinander separiert sind.

Dabei kann die Erfindung vorsehen, dass die Verbindung oder Separierung von zwei Teilkammern und die damit einhergehende Volumenvergrößerung sich nur hinsichtlich des Volumens eines der beiden Medien, z.B. nur beim Blutvolumen, und/oder hinsichtlich der eines der beiden Medien, z.B. nur das Blut kontaktierenden Austauschfläche auswirkt.

Dies bedeutet, dass das Volumen in der Vorrichtung, das durch das andere Medium, z.B. Gas / Gasgemisch eingenommen wird, bzw. die Austauschfläche die vom anderen Medium, z.B. Gas / Gasgemisch, kontaktiert ist, in beiden Positionen gleichbleibt.

Es kann also in der gesamten Vorrichtung jede Teilkammer unabhängig von der eingestellten Position gleichzeitig von einem der beiden Medien durchströmbar sein, bzw. in der Anwendung durchströmt sein, insbesondere derjenige Strömungsbereich aller Teilkammern durch das Innere der Hohlfasern, vorzugsweise der Strömungsbereich der in der Oxygenatoranwendung durch das Gas / Gasgemisch durchströmt ist.

Die verbindbaren und separierbaren Teilvolumina der Teilkammern sind in dieser bevorzugten Ausführung daher Teilvolumina, die nur von einem der beiden Medien eingenommen werden können. Die Erfindung kann aber auch vorsehen, dass die Teilvolumina beider Medien in den Teilkammern verbindbar und separierbar sind.

Um die relative Bewegung von zwei benachbarten Teilkammern zueinander zu erzielen, sieht es die Erfindung vor, dass zumindest eine Teilkammer von wenigstens zwei Teilkammern in der Vorrichtung beweglich gelagert ist. Eine bevorzugte Ausführung kann es vorsehen, dass benachbarte Teilkammern eine Nebeneinanderanordnung bilden. Insbesondere können benachbarte Teilkammern jeweils vollständig beidseits einer Trennebene nebeneinander angeordnet sein.

In einer Nebeneinanderanordnung können die Teilkammern alle parallele Längserstreckungsrichtungen haben, insbesondere die zumindest im Wesentlichen parallel sind zu den Erstreckungsrichtungen der Hohlfasern.

Eine andere bevorzugte Ausführung kann vorsehen, dass benachbarte Teilkammern eine Ineinanderanordnung bilden, insbesondere wenigstens eine innere Teilkammer von wenigstens einer äußeren Teilkammer umgeben ist.

Unabhängig von der Art der Anordnung der Teilkammern kann bevorzugt vorgesehen sein, dass sich gegenüberliegende Wandbereiche benachbarter Teilkammern gedichtet aneinander anliegen und jeweils Wanddurchgänge aufweisen, die durch die relative Bewegung in eine erste Lage bringbar sind, in welcher die Wanddurchgänge einander zumindest teilweise überdecken und in eine zweite Lage bringbar sind, in welcher die Wanddurchgänge einander nicht überdecken.

In der überdeckten Lage kann ein Medium, z.B. Blut, somit zwischen den Teilkammern durch die sich zumindest bereichsweise, vorzugsweise vollständig überdeckenden Wanddurchgänge übertreten. In der nicht überdeckenden Lage ist hingegen ein Wanddurchgang in einer der Teilkammern durch einen Wandbereich der benachbarten Teilkammer überdeckt, so dass ein Mediendurchtritt nicht möglich ist.

Das gedichtete Anliegen der sich gegenüberliegenden Wandbereiche benachbarter Teilkammern kann z.B. erzeugt sein durch einen technischen Nullspalt zwischen den Wandbereichen, der eine Bewegung zwischen den Wandbereichen zulässt, aber nicht zulässt, dass eines der Medien den Nullspalt durchdringt oder z.B. durch wenigstens ein Dichtelement, das zwischen den Wandbereichen wirkt und verhindert, dass das Medium den Spalt zwischen den Wandbereichen durchdringen kann.

Ein technischer Nullspalt kann z.B. so klein ausgeführt sein, dass Blutbestandteile, insbesondere Blutplasma, den Spalt nicht durchdringen kann.

Allgemein kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine Teilkammer gegenüber wenigstens einer benachbarten Teilkammer entlang einer vorbestimmten Richtung, z.B. einer Längserstreckungsrichtung der Teilkammer(n) verschiebbar ist und/oder dass eine Teilkammer drehbar ist, insbesondere um eine Drehachse.

Bei der vorgenannten Nebeneinanderanordnung kann z.B. eine Verschiebbarkeit von Teilkammern relativ zueinander realisiert sein. Bei der vorgenannten Ineinanderanordnung kann z.B. eine Verschiebbarkeit und/oder Drehbarkeit einer Teilkammer gegenüber eine anderen benachbarten Teilkammer realisiert sein.

In einer bevorzugten Ausführung ist es vorgesehen, dass benachbarte Teilkammern, vorzugsweise alle Teilkammern der Vorrichtung um eine gemeinsame Achse herum angeordnet sind. Diese gemeinsame Achse kann z.B. parallel zur Längserstreckungsrichtung der Teilkammer(n) liegen, insbesondere mit der Strömungsrichtung eines der beiden Medien übereinstimmen, z.B. der Medienströmungsrichtung / Gasströmungsrichtung, die durch die Hohlfasern hindurchführt.

In dieser Ausführung ist wenigstens eine Teilkammer gegenüber wenigstens einer benachbarten Teilkammer entlang der gemeinsamen Achse verschiebbar und/oder um die gemeinsame Achse drehbar.

Vorzugsweise ist jede Teilkammer ausgebildet durch eine die gemeinsame Achse umgebende Außenwand und eine dazu radial beabstandete die gemeinsame Achse umgebende Innenwand, wobei im Abstandsbereich zwischen Außenwand und Innenwand die stoff-permeablen und/oder wärmetauschenden Hohlfasern der Teilkammer angeordnet sind, die in axial beabstandeten Endbereichen untereinander und mit der Außenwand und der Innenwand der Teilkammer gedichtet sind.

Eine solche gedichtete Anordnung kann durch eine Verklebung erfolgen, insbesondere alleinig durch eine Verklebung oder eine Kombination aus Verklebung und elastomeren Dichtelement. Die Verklebung selbst kann durch ein flüssig appliziertes und hiernach erhärtetes Dichtmittel ausgebildet sein, das im erhärteten Zustand ein Elastomer bildet und das entweder alleinig dichtend wirkt oder in Verbindung mit einem weiteren elastomeren Dichtelement wirkt.

Weiter bevorzugt ist es vorgesehen, dass benachbarte Teilkammern jeweils wenigstens zwei, vorzugsweise genau zwei Wanddurchgänge aufweisen, durch die hindurch die Teilvolumina der benachbarten Teilkammern verbindbar sind. Insbesondere ist dabei unter benachbart zu verstehen, dass die Wandbereiche benachbarter Teilkammern in radialer Richtung aneinander angrenzend sind, vorzugsweise also eine Innenwand von einer äußeren Teilkammer und eine Außenwand von einer inneren Teilkammer sich gegenüberliegen.

Durch die Anordnung von Innenwand und Außenwand einer Teilkammer, zwischen denen die Hohlfasern angeordnet sind, kann die jeweilige Teilkammer eine zylindrische Anordnung bilden. Diese Anordnung kann hohlzylindrisch sein, insbesondere sofern in dieser hohlzylindrischen Anordnung eine weitere Teilkammer liegt.

Die Querschnittsform senkrecht zur Zylinderachse der zylindrischen, insbesondere hohlzylindrischen Anordnung einer Teilkammer kann grundsätzlich beliebig sein, sofern die relative Bewegung der Teilkammern zueinander eine Verschiebbarkeit entlang der Zylinderachse, bzw. der gemeinsamen Achse ist. Bei einer Drehbarkeit als relative Bewegung ist die Querschnittsform der Anordnung einer Teilkammer bzw. deren Außenwand und Innenwand, insbesondere bei allen Teilkammern oder zumindest bei zwei benachbarten Teilkammern kreiszylindrisch. Die Erfindung kann vorzugsweise vorsehen, dass der wenigstens eine, vorzugsweise genau eine Wanddurchgang jeder Teilkammer, durch welchen das erste Medium in die Teilkammer einströmbar ist, in einer anderen axialen Höhe angeordnet ist als der wenigstens eine, vorzugsweise genau eine Wanddurchgang, durch welchen das erste Medium aus der Teilkammer ausströmbar ist. So wird erzielt, dass die jeweilige durchströmte Teilkammer in einer Richtung der axialen Beanstandungen der Wanddurchgänge durchströmt werden kann.

Weiter bevorzugt ist es vorgesehen, insbesondere in Verbindung mit der vorhergenannten Ausführung, dass der wenigstens eine Wanddurchgang, durch welchen das erste Medium in die Teilkammer einströmbar ist und der wenigstens eine Wanddurchgang, durch welchen das erste Medium aus der Teilkammer ausströmbar ist, um die gemeinsame Achse herum gegenüberliegend angeordnet sind, vorzugsweise mit einem Winkelabstand von 180 Grad. So wird insbesondere in Verbindung mit der vorhergenannten Ausführung eine diametrale Strömung durch die Teilkammer erzielt.

Die Erfindung kann weiterhin in bevorzugter Ausführung vorsehen, dass einander zugeordnete Wanddurchgänge oder deren in das Innere einer Teilkammer weisende Mündungsöffnungen benachbarter Teilkammern, durch die das erste Medium hindurch zwischen den benachbarten Teilkammern übertreten kann, in derselben axialen Höhe liegen, insbesondere über denselben axialen Höhenbereich erstreckt sind, vorzugsweise um die gemeinsame Achse herum über denselben Winkelbereich erstreckt sind. Wanddurchgänge sind insbesondere einander zugeordnet, wenn sie zwecks Zulassung oder Verhinderung eines Medienübergangs zwischen den benachbarten Teilkammern Zusammenwirken.

In axialer Richtung betrachtet kann vorzugsweise weiterhin jeder Wanddurchgang oder zumindest die in das Innere einer Teilkammer weisende Mündungsöffnung jedes Wanddurchgangs einer Teilkammer von Dichtbereichen umgeben sein, in denen die aufeinander zuweisenden Wände der benachbarten Teilkammern gedichtet aneinander anliegen.

Beispielsweise ist ein Dichtbereich ausgebildet durch jeweils einen Dichtung, der in einer Ringnut auf nur einer der beiden aufeinander zuweisenden Wände eingelassen ist.

Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass der zum Inneren einer Teilkammer weisende Wandbereich der Außenwand und/oder der Innenwand in Umfangsrichtung um die gemeinsame Achse herum mehrere Vorsprünge aufweist, insbesondere die in axialer Richtung gleichbleibend erstreckt sind.

Durch solche Vorsprünge kann erreicht werden, dass randnah an der Wand fließendes Medium nach radial innen in den Bereich der Hohlfasern umgeleitet wird.

Vorzugsweise ist die Krümmung / der Verlauf des Wandbereiches betrachtet im Querschnitt senkrecht zur gemeinsamen Achse beidseits eines jeweiligen Vorsprunges unterschiedlich.

Für alle möglichen Ausführung kann es die Erfindung vorzugswiese vorsehen, dass die Strömungswiderstände für das erste Medium in benachbarten Teilkammern, vorzugsweise in jeder Teilkammer gleich sind, insbesondere bis auf eine Ungenauigkeit von plus/minus 30 %, vorzugsweise plus/minus 20 %, vorzugsweise plus/minus 10 %, vorzugsweise plus/minus 5 %. Weiterhin können die Teilvolumina benachbarter Teilkammern, vorzugsweise jeder Teilkammer, gleich sein, insbesondere bis auf eine Ungenauigkeit von plus/minus 30 %, vorzugsweise plus/minus 20 %, vorzugsweise plus/minus 10 %, vorzugsweise plus/minus 5 %.

Diese Ausführung bewirken vorzugsweise, dass bei verbundenen Teilkammern die Strömungsbedingungen in jeder der verbundenen Teilkammern gleich oder zumindest ähnlich ist, so dass verbundene Teilkammern zumindest im Wesentlichen gleichberechtigt durchströmbar sind.

Eine bevorzugte Weiterbildung sieht es vor, dass die Mündungsöffnung eines in das Innere einer Teilkammer mündenden Wanddurchgangs, insbesondere zumindest bei der radial am weitesten außen liegenden Teilkammer, vorzugsweise nur bei der radial am weitesten außen liegenden Teilkammer in Umfangsrichtung um die gemeinsame Achse herum, vorzugsweise in beide entgegengesetzten Umfangsrichtungen um die gemeinsame Achse herum, in eine zum Inneren der Teilkammer offene Nut übergeht, insbesondere deren Winkelerstreckung um die gemeinsame Achse größer ist als die Winkelerstreckung der die gesamte Wanddicke durchsetzenden Durchtrittsöffnung. So kann das durch diesen Wanddurchgang in die Teilkammer einströmende Medium in der Umfangsrichtung gut um die Hohlfasern herum verteilt werden.

Bei der radial am weitesten außen liegenden Teilkammer kann ein solcher Wanddurchgang in einen Anschlussstutzen münden, durch den das Medium, z.B. Blut, in die Vorrichtung zuführbar und/oder aus dieser abführbar ist.

Weiterhin kann vorgesehen sein, insbesondere zur Optimierung der Strömungsführung, dass der Wanddurchgang, insbesondere dessen Mitte, vorzugsweise der einen Auslass für das erste Medium aus der Teilkammer bildet, vorzugsweise aus der radial am weitesten außen liegenden Teilkammer, in der Höhe gegenüber der Mündungsöffnung und/oder der zum Inneren der Teilkammer offenen Nut axial versetzt ist, insbesondere in bestimmungsgemäßer Gebrauchsposition nach unten versetzt ist.

Die Außenwand der radial am weitesten außen liegenden Teilkammer der Vorrichtung bildet vorzugsweise die äußere Gehäusewand oder zumindest einen Teil der äußeren Gehäusewand der gesamten Vorrichtung. Vorzugsweise weisen deren axiale Enden Verbindungsmittel, vorzugsweise Gewindebereiche, auf. Diese sind z.B. geeignet zur Verbindung mit Wandbereichen der Vorrichtung, welche die Gasräume der Vorrichtung umgrenzen, durch welche das Gas/Gasgemisch zum / vom Inneren der Hohlfasern leitbar ist oder zur Verbindung mit einem Anschlussstück um eine Wärmetauscherfunktion in einer von mehreren Teilkammern zu realisieren und dafür benötigtes Fluid in das Innere der Hohlfasern dieser Teilkammer einleiten zu können.

Weiter bevorzugt kann die Erfindung in allen möglichen Ausführungsvananten vorsehen, dass eine der beiden Wände von Innenwand und Außenwand, die eine Teilkammer begrenzen, in axialer Richtung durch einen Gasraum der Vorrichtung und einen Wandbereich der Vorrichtung, welcher den Gasraum nach außen umgrenzt, gedichtet hindurchgeführt ist, wobei an dem hindurchgeführten Bereich eine Handhabe befestigt oder zumindest befestigbar ist, mit welcher die Teilkammer um die gemeinsame Achse drehbar ist oder entlang der gemeinsamen Achse verschiebbar ist. Eine solche Handhabe kann z.B. formschlüssig an die hindurchgeführte Wand an- oder eingesteckt werden.

Eine solche hindurchgeführte Wand kann z.B. die Innenwand einer innersten Teilkammer einer Ineinanderanordnung von Teilkammern sein.

Diese Innenwand der am weitesten radial innen liegenden Teilkammer kann vorzugsweise einen Kem der Vorrichtung bilden, der in axialer Richtung durch einen Wandbereich der Vorrichtung, welcher einen Gasraum umgrenzt, gedichtet hindurchgeführt ist, wobei an dem hindurchgeführten Kern eine Handhabe befestigt oder zumindest befestigbar ist, z.B. durch formschlüssiges Anstecken, mit welcher die Teilkammer um die gemeinsame Achse drehbar ist oder entlang der gemeinsamen Achse verschiebbar ist.

Um den Kem herum können alle Teilkammern angeordnet sein, insbesondere ist der Kem von der gemeinsamen Achse durchsetzt, vorzugsweise mittig. Diese Innenwand bzw. der Kem kann in einem jeweiligen Lagerbereich beider Gasräume oder allgemein beider Medienräume, die zur Zuführung von Medium in das Innere der Hohlfasern dienen, drehbar und/oder verschiebbar einliegen.

Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung umfasst genau zwei Teilkammern. Die innere Teilkammer ist dabei relativ zur äußeren Teilkammer, insbesondere die von der Gehäuseaußenwandung umgrenzt ist, bewegbar, vorzugsweise drehbar und/oder axial verschiebbar.

Ein Kontaktbereich einer Außenwand und/oder Innenwand einer Teilkammer, in welchem die Wand eine Verpottungsmasse kontaktiert, kann bevorzugt haftvermittelnd beschichtet sein oder anders strukturiert sein, als ein Kontaktbereich der Wand, in welchem das erste Medium kontaktiert ist. Diese andere Strukturierung kann durch einen aufgerauten Bereich oder durch einen mit Nuten oder Ausnehmungen versehenen Bereich gebildet sein.

Ein mit Nuten oder Ausnehmungen versehener Bereich kann an einem separaten, vorzugsweise elastomeren Bauteil ausgebildet sein, dass in einem ringförmig ausgenommenen Bereich, vorzugsweise an einem axialen Ende einer Außenwand und/oder Innenwand einer Teilkammer ausgebildet sein. Dieses Bauteil kann eine hohle Hülse bilden, die auf dem zum Inneren der Teilkammer weisende Flächenbereich Nute oder Ausnehmungen aufweist, in welche Verpottungsmasse beim Verpotten eindringen kann, bzw. nach dem Verpotten eingedrungen ist. Nute oder Ausnehmungen können sich um 360 Grad um die gemeinsame Achse in dem genannten Flächenbereich erstrecken. Mehrere Nuten oder Ausnehmungen können axial nebeneinander angeordnet sein.

Bei allen möglichen Ausführungen kann es vorgesehen sein, dass in wenigstens einer von mehreren Teilkammern stoffpermeable Hohlfasern angeordnet sind und in wenigstens einer von mehreren Teilkammern wärmetauschende Hohlfasern angeordnet sind. So kann die Ausbildung einer Wärmetauscherfunktion in zumindest einer von mehreren Teilkammern realisiert sein. Diese wärmetauschende Teilkammer kann durch ein drittes Medium angeströmt sein, insbesondere welches die Hohlfasern innen durchströmt. Verschiedene Medien, welche unterschiedlichen Teilkammern zugeführt sind, um jeweils das Innere von Hohlfasern zur durchströmen, können durch verschiedene Fluidzuführungen geführt sein, welche auf unterschiedlichen Radialpositionen zur gemeinsamen Achse angeordnet sind und in jeweils das Innere von Hohlfasern verschiedener Teilkammern einmünden.

Wie eingangs benannt, bildet die erfindungsgemäße Vorrichtung vorzugsweise einen Oxygenator zur Anreicherung von Blut als erstem Medium mit Sauerstoff und/oder zur Abreicherung von Blut als erstem Medium von Kohlendioxid. Die Vorrichtung weist für diese Funktion geeignete Hohlfasern in wenigstens einer Teilanzahl aller Teilkammern auf. Das zweite Medium ist dabei ein Gas oder Gasgemisch, welches Sauerstoff an das Blut zuführt und Kohlendioxid vom Blut abführt. Ggfs. kann ein drittes Medium zum Wärmetausch vorgesehen sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Figuren erläutert.

Figur 1 : zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen

Vorrichtung mit zwei axial relativ zueinander verschiebbaren Teilkammern

Figuren 2: zeigen eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei axial relativ zueinander verschiebbaren Teilkammern mit einer Detailvergrößerung

Figur 3: zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei relativ zueinander um eine gemeinsame Achse drehbaren Teilkammern

Figur 4: zeigt eine vereinfachte Darstellung der Ausführung gemäß Figur 3 in separierten Darstellungen der Einzelelemente

Figur 5: zeigt die Außenwand der radial außen liegenden Teilkammer der

Vorrichtung gemäß Figuren 3 und 4, welche auch einen Teil des Gehäuses der Vorrichtung bildet Figur 6: zeigt die Innenwand der radial außen liegenden Teilkammer der

Vorrichtung gemäß Figuren 3 und 4

Figur 7: zeigt in mehreren Ansichten die Außenwand der radial innen liegenden Teilkammer der Vorrichtung gemäß Figuren 3 und 4

Figuren 8: zeigen Kernelemente der ersten und zweiten Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen deren äußere Oberflächen die Innenwand der jeweils radial innen liegenden Teilkammer bildet

Figur 9: zeigt eine mit den jeweiligen Kernelementen der Figuren 8 verbindbare Handhabe zur manuellen Durchführung der relativen Bewegung der Teilkammern

Figur 10: zeigt ein Dichtelement mit Einsatz in Verbindung mit Verpottungsmittel an den axialen Endbereichen der Außenwand der äußeren Teilkammer

Figur 11 : zeigt eine mögliche Ausbildung der Innenfläche einer Außenwand einer Teilkammer im axialen Querschnitt

Die Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. In dieser Ausführung und auch den nachfolgend gezeigten und beschriebenen Ausführungen ist die gesamte Austauschkammer der Vorrichtung in zwei Teilkammern 1 und 2 unterteilt. Dabei ist die Teilkammer 1 radial außen liegend und die Teilkammer 2 radial innen liegend bezüglich einer Achse 3, vorzugsweise die der Längsachse der Teilkammern 1 , 2 und der gesamten Vorrichtung entspricht. Die Teilkammer 2 ist somit von der Teilkammer 1 umgeben. Beide liegen zur Mittelachse 3 koaxial.

Auf der rechten Seite der Figur 1 ist die Lage von Hohlfasern 4 in jeder der beiden Teilkammern 1 , 2 exemplarisch mit einer gestrichelten Linie angedeutet. Die Hohlfasern 4 sind an ihren axialen Endbereichen untereinander und gegenüber den Wandungen der Teilkammern 1 , 2 gedichtet. Ein dafür geeignetes Verpottungsmittel ggfs. zusammen mit einem Dichtelement ist in dafür vorgesehenen axialen Endbereichen 1a der Teilkammer 1 und 2a der Teilkammer 2 aufgenommen.

Das Verpottungsmittel 5a und ggfs. ein Dichtelement 5b sind in der Darstellung der Figuren 1 und 2 nicht visualisiert und in Figur 3 schraffiert dargestellt. Das Verpottungsmittel 5a kann also vorzugsweise auch mittelbar über ein in der Oberfläche strukturiertes Dichtelement 5b eine Wand einer Teilkammer kontaktieren, hier vorzugsweise zumindest die Außenwand der radial außen liegenden Teilkammer 1 .

Die Außenwand 1 b der radial äußeren Teilkammer 1 bildet gleichzeitig auch eine Wand des gesamten Gehäuses der Vorrichtung. Die Innenwand 1c der radial äußeren Teilkammer 1 ist als hohlzylindrisches Element ausgebildet, insbesondere mit kreisförmigem Querschnitt. In gleicher weise ist die Außenwand 2b der radial innen liegenden Teilkammer 2 ausgebildet. Die Innenwand 2c der radial innen liegenden Teilkammer 2 hingegen bildet ein Kernelement der Vorrichtung, durch welches die Achse 3 verläuft.

Durch die Wanddurchgänge 1d der radial äußeren Teilkammer 1 kann ein Medium, z.B. Blut, durch die Teilkammer 1 geführt werden. Die Wanddurchgänge 1d sind um die Achse 3 herum vorzugsweise um 180 Grad beabstandet und in verschiedenen axialen Positionen, insbesondere jeweils vor dem Beginn der Verpottung, angeordnet. So wird eine diametrale Durchströmung der Teilkammer 1 erzielt, z.B. wenn diese alleinig durchströmt wird.

Das Medium kontaktiert die Außenfläche der Hohlfasern 4. Ein Gas oder Gasgemisch kann durch das Innere der Hohlfasern 4 geführt werden. Dafür reichen die offenen axialen Enden der Hohlfasern axial beidseitig in Gasräume 6. Entsprechende Anschlüsse zur Zu- und Abführung von Gas bzw. Gasgemisch sind in dem Deckelement 7 und der Basis 8 der Vorrichtung vorgesehen, aber nicht visualisiert. Deckelelement 7 und Basis 8 schließen jeweils gedichtet an den axialen Endbereich der Außenwand 1 b der äußeren Teilkammer 1 an. Z.B. können diese jeweils über ein Gewinde verbunden sein.

Die äußere Teilkammer 1 weist in der Innenwand 1 c zwei weitere Wanddurchgänge 1 e auf, die um die Achse 3 herum vorzugsweise gegenüberliegend, aber in verschiedenen axialen Positionen angeordnet sind, insbesondere nämlich jeweils vor dem Beginn der axial endseitigen Verpottung 5.

Die innere Teilkammer 2 weist zu jedem Wanddurchgang 1 e einen zugeordneten Wanddurchgang 2e auf. Wenn die Wanddurchgänge 1 e und 2e durch eine relative Positionierung der beiden Teilkammern 1 , 2 einander überdeckend angeordnet sind, so kann das Medium zwischen den Teilkammern 1 , 2 übertreten, nicht aber wenn die Wanddurchgänge 1 e, 2e nicht überdeckend angeordnet sind. Durch eine relative Bewegung beider Teilkammern zwischen zwei definierten Positionen, welche eine überdeckte und eine nicht überdeckte Lage der Wanddurchgänge 1 e, 2e definieren, kann somit das Teilvolumen und die Austauschfläche von den benachbarten Teilkammern 1 und 2 entweder zusammengeschaltet oder voneinander separiert werden.

Um die relative Bewegung zwischen diesen Positionen durchführen zu können, ist die Innenwand 2c der inneren Kammer 2, hier das Kernelement, gedichtet durch den oberen Gasraum 5 und den Deckel 7, nach außen geführt und weist eine außen an der Vorrichtung zugängliche Handhabe 9 zur Betätigung auf. Im Deckel 7 und der Basis 8 ist das Kernelement bzw. die Innenwand 2c entsprechend beweglich gelagert, um zwischen den beiden Positionen umstellen zu können.

Vorzugsweise weisen dabei die Teilkammern 1 , 2, bzw. deren Wände, gleiche axiale Längen auf.

Die vorgenannte Beschreibung der Figur 1 betrifft konstruktive Details, die vorzugsweise bei allen gezeigten und/oder auch nicht gezeigten Ausführungen der Erfindung vorliegen, insbesondere also unabhängig von der Art der relativen Bewegung der benachbarten Teilkammern zueinander. Die Details gelten vorzugsweise auch für die Ausführungen der nachfolgenden Figuren, insbesondere in Verbindung mit zu diesen Figuren ergänzend beschriebenen Ausbildungen.

Bei der Ausführung der Figur 1 ist es vorgesehen, dass die innere Teilkammer 2 relativ zur äußeren Teilkammer 1 axial parallel zur Achse 3 verschiebbar ist, insbesondere ohne eine Drehbarkeit um die Achse 3. Die Figur 1 zeigt konkret eine axial verschobene Position der inneren Teilkammer 2 gegenüber der äußeren Teilkammer 1 , insbesondere was daran zu erkennen ist, dass die axialen Enden der Teilkammern an unterschiedlichen axialen Positionen liegen.

Die Wanddurchgänge 1 e und 2e der Teilkammern 1 , 2 liegen in der Figur 1 an unterschiedlichen axialen Positionen, überdecken also einander nicht, so dass ein Medienübergang durch die beiden Teilkammern verhindert ist. In dieser Position wirkt somit nur das Teilvolumen und die Austauschfläche der Teilkammer 1 .

Wird hingegen die Teilkammer 2 axial nach unten bewegt, z.B. durch Betätigung der Handhabe 9, so überdecken die Wanddurchgänge 1 e, 2e einander und das Teilvolumen und die Austauschfläche der Teilkammern 1 , 2 werden zusammengeschaltet.

Zur Betätigung kann es bei der Ausführung der Figur 1 vorgesehen sein, dass ein Drehrad die Handhabe 9 bildet, welches am Deckel 7 axial ortsfest drehbar gelagert ist und zum außen liegenden Teil des Kernelements bzw. der Innenwand 2c eine Gewindeverbindung aufweist, so dass durch Drehen die axiale Verschiebung der Teilkammer 2 erfolgt.

Die Figur 2 zeigt eine zweite Ausführung mit axialer relativer Verschiebung der Teilkammern 1 und 2 zueinander. Abweichend von der Figur 1 ist die Handhabe 9 als Handgriff ausgebildet, der axial verschoben wird. Es sind zwei Rastpositionen realisiert, die der überdeckten und der nicht überdeckten Position der Wanddurchgänge 1e und 2e entsprechen. Hierfür weist das Kernelement bzw. die Innenwand 2c an einem Rastbereich Rastausnehmungen auf 2f auf, in die ein, vorzugsweise federbelastetes Rastelement 10, welches z.B. im oder am Deckel 7 realisiert sein kann, eingreifen kann, um die Rastpositionen zu definieren.

In den Ausführungen der Figuren 1 und 2 ist die Innenwand 2c, bzw. das Kernelement jeweils axial verschieblich im Deckel 7 und der Basis gelagert.

Gegenüber den Figuren 1 und 2 zeigt die Ausführung der Figur 3, insbesondere mit ansonsten gleichen Merkmalen eine relative Beweglichkeit der Teilkammern 1 , 2 durch Drehung der Teilkammern 1 , 2 relativ zueinander um die gemeinsame Achse 3. In diesem Fall ist die Innenwand 2c der inneren Teilkammer 2, bzw. das Kernelement drehbar im Deckel 7 und der Basis 8 gelagert.

Die Querschnittsform senkrecht zur Achse 3 der Innenwand 1c der äußeren Teilkammer 1 und der Außenwand 2c der inneren Teilkammer 2 ist hier kreisringförmig ausgebildet. Bei axial verschieblichen Ausführungen kann diese Querschnittsform hingegen hohlzylindrisch mit ansonsten beliebiger Geometrie sein.

Die Figur 4 zeigt eine vereinfachte Ansicht dieser Ausführungsform der Figur 3 mit zueinander separierten Elementen ohne Darstellung der Hohlfasern. In der gewählten Darstellung liegen die Wanddurchgänge 1 e, 2e der Teilkammern 1 , 2 in einer überdeckten Lage und können durch Drehung gegeneinander in eine nicht überdeckte Lage gebracht werden.

Die Figur 5 zeigt eine Detaildarstellung der Außenwand 1 b der radial außen liegenden Teilkammer 1 und Figur 6 zeigt die zugehörige Innenwand 1c.

Wesentlich ist, dass in beiden Figuren die Mündungsöffnung des in das Innere der Teilkammer 1 mündenden Wanddurchgangs 1d bzw. 1e in Umfangsrichtung um die gemeinsame Achse 3 herum, vorzugsweise in beide entgegengesetzten Umfangsrichtungen um die gemeinsame Achse 3 herum, in eine zum Inneren der Teilkammer offene Nut 1f übergeht. Deren Winkelerstreckung um die gemeinsame Achse 3 ist vorzugsweise größer als die Winkelerstreckung der die gesamte Wanddicke durchsetzenden Durchtrittsöffnung, bzw. als die Mündungsöffnung auf der gegenüberliegenden Seite des Wanddurchgangs.

Die Figur 7 zeigt die Außenwand 2b der inneren Teilkammer 2 mit den Wanddurchgängen 2e, die den Wanddurchgängen 1e zugeordnet sind, um funktional mit diesen zusammenzuwirken.

Um eine Dichtigkeit zwischen der Innenwand 1c und der Außenwand 2b beider Teilkammern in axialer Richtung zu erzielen, sind auf einer der aufeinander zuweisenden Flächen beider Wände zwei axial beabstandete Nute vorgesehen, welche den Wanddurchgang axial umgeben, hier den Wanddurchgang 2e und in denen Dichtungsringe eingelassen sind. Die gegenüberliegenden Flächen von Innenwand 1c und Außenwand 2b liegen somit über diese Dichtungsringe gedichtet aneinander an. Die Figur 7 zeigt hierbei die Dichtung bei der um die Achse drehbaren Variante.

Bei der axial verschieblichen Variante sind vorzugsweise drei axial beabstandete Nute mit jeweiligen Dichtringen vorgesehen, wobei in einem axialen Zwischenraum zwischen zwei Dichtringen jeweils der Wanddurchgang liegt. In der überdeckten Anordnung der Wanddurchgänge liegen beide Wanddurchgänge zwischen demselben axialen Zwischenraum und in der nicht überdeckten Lage liegen die Wanddurchgänge jeweils in verschiedenen axialen Zwischenräumen. In der Figur 2A sind für die axial verschiebliche Variante die Position der Dichtringe / der Nute angedeutet.

Die Figur 8A zeigt die Innenwand 2c bzw. das Kernelement für die axial verschiebliche Variante der Figur 2 und die Figur 8B für die drehbare Variante. Durch das mehreckige untere axiale Ende ist das Kernelement der Figur 8A nicht drehbar, aber axial verschieblich. Das Kernelement weist in einem axialen Bereich zwischen der oberen Verpottung und dem Befestigungsbereich der Handhabe den zuvor beschriebenen Rastbereich mit den ringförmigen Rastausnehmungen 2f auf. Dieser kann bei der drehbaren Variante der Figur 8B entfallen. Axial unter dem Befestigungsbereich für die Handhabe kann in beiden Bewegungsvarianten eine Ringnut zur Aufnahme eines Dichtringes vorgesehen sein.

Für beide Varianten ist es in dieser Ausführung vorzugsweise vorgesehen, dass der Verpottungsbereich 2g, der mit Verpottungsmittel in Kontakt kommt, strukturiert ist. Hier ist die Strukturierung ausgebildet durch wenigstens zwei axial beabstandete ringförmige Ausnehmungen auf der zum Inneren der Teilkammer weisenden Oberfläche der Innenwand 2c bzw. des Kernelements.

Die Figur 9 zeigt eine Handhabe, z.B. für die Ausführung der Figuren 2 und 3. Diese kann formschlüssig an dem Befestigungsbereich der Innenwände 2c bzw. des jeweiligen Kernelementes befestigt werden. Z.B. weist die Handhabe eine vom Kreisquerschnitt abweichende, hier z.B. mehreckige, axial erstreckte Ausnehmung zur formschlüssigen Aufnahme eines korrespondierend ausgebildeten Befestigungsbereiches an der Innenwand 2c auf.

Die Figur 10 zeigt in zwei Ansichten ein Dichtelement 5b, das zusammen mit Verpottungsmasse eingesetzt werden kann, um die Hohlfasern 4 untereinander und gegenüber der Wandung der Teilkammer zu dichten. Das hier gezeigte ringförmige Dichtelement 5b kontaktiert mit seiner radial außen liegenden Fläche direkt die Oberfläche der Außenwand der inneren Teilkammer 1 und mit seiner strukturierten radial inneren Fläche die Verpottungsmasse. Hier ist die Strukturierung ausgebildet durch wenigstens zwei axial beabstandete ringförmige Ausnehmungen auf der zum Inneren der Teilkammer weisenden Oberfläche des Dichtelememts. Die Außenwand der Teilkammer 1 kann zur Aufnahme des Dichtelementes axial endseitig einen im Innendurchmesser vergrößerten Bereich aufweisen.

Die Figur 10 zeigt eine Ausbildung der inneren Formgestaltung der Außenwand der Teilkammer 1 oder auch der Teilkammer 2. Wesentlich ist es hier, dass die zum Inneren der Teilkammer 1 oder 2 weisenden Oberfläche der Außenwand mehrere Vorsprünge 1g / 2g aufweist. Diese sorgen dafür, dass sich keine Randströmung ergibt, welche um die Hohlfasern im Inneren herumführt. Die Vorsprünge lenken das Medium immer radial nach innen in Richtung zu den Hohlfasern. Auch an der zum Inneren weisenden Oberfläche der Innenwand der Teilkammern 1 und 2 können entsprechende Vorsprünge vorgesehen sein.

Die gezeigte Querschnittsform der Außenwand 1 b, 2b ist in axialer Richtung gleichbleibend. Die Krümmung / der Verlauf des Wandbereiches betrachtet im Querschnitt senkrecht zur gemeinsamen Achse 3 ist vorzugsweise weiterhin beidseits eines jeweiligen Vorsprunges 1g, 2g unterschiedlich.

Die gezeigten Vorrichtungen können z.B. als Oxygenatoren eingesetzt werden, bei denen während einer Behandlung eines Patienten die wirkende Austauschfläche und das wirkende Volumen änderbar ist durch relative Bewegung der beiden Teilkammern 1 und 2 zueinander, insbesondere um die Teilkammern 1 , 2 zwischen zwei definierten Positionen umzustellen.

Das Projekt, das zu diesem Antrag geführt hat, wurde durch das Forschungs- und Innovationsprogramm Horizont 2020 der Europäischen Union unter Förderbescheid (Grant Agreement) Nr. 863087 finanziert.