Dispositivo para el intercambio de sustancias y/o de energía.

Dispositivo para el intercambio de sustancias y/o energia entre dos medios,

particularmente entre sangre y un gas/mezcla de gases, con una camera (2) a traves de la cual el primer medio fluye, en la que hay dispuesta at menos una fibra hueca (5) permeable a las sustancias y/o a la energia, preferiblemente una multitud de fibras huecas (5) permeables a las sustancias y/o a la energia, a traves de la cual puede fluir el segundo medio y alrededor de la cual puede fluir el primer medio, donde en la camera (2) se dispone al menos un elemento de bomba en forma de fibra hueca deformable, mediante el cual el primer medio puede desplazarse fuera de la camera (2) y/o aspirarse hacia el interior de la camara (2), caracterizado por el hecho de que en el dispositivo se proporciona, al menos, una fibra hueca (5) permeable a las sustancias y/o a la energia, que solo se utilize para el intercambio de sustancias o el intercambio de energia, y que hay prevista at menos una fibre hueca deformable elasticamente que este integrada en el dispositivo con fines de bombeo.

Dispositivo para el intercambio de sustancias y/o de energía.

[1] La invención se refiere a un dispositivo para el intercambio de sustancias y/o de energía entre dos medios, particularmente entre sangre y un gas/mezcla de gases, con una cámara, a través de la cual, fluye el primer medio, en la que hay dispuesta al menos una fibra hueca permeable a las sustancias y/o a la energía, preferiblemente una multitud de fibras huecas permeables a las sustancias y/o a la energía, a través de la cual, puede fluir el segundo medio y alrededor de la cual puede fluir el primer medio, donde en la cámara se dispone, al menos, un elemento de bomba a modo de fibra hueca deformable, mediante el cual el primer medio puede desplazarse fuera de la cámara y/o aspirarse hacia el interior de la cámara.

[2] Este tipo de dispositivos genéricos encuentran su campo de aplicación, por ejemplo, en la tecnología médica, particularmente en las aplicaciones para purificar la sangre, como por ejemplo la diálisis, las separaciones de sangre o también en los pulmones artificiales (oxigenadores).

[3] En el campo de aplicación de los oxigenadores, está previsto, en este caso, dejar fluir la sangre como un primer medio a través de la cámara en la que hay dispuesta al menos una fibra hueca permeable a las sustancias y/o a la energía, en una forma de realización preferida, una multitud de fibras huecas permeables a las sustancias y/o a la energía, a través de la cual puede fluir el segundo medio, en este caso particularmente oxígeno, y alrededor de la cual fluye el primer medio.

[4] Si en esta forma de realización se bombea sangre enriquecida con CO2 procedente de un ser vivo a través de la cámara, debido a las presiones parciales diferentes del oxígeno y el CO2 en los dos lados de la fibra hueca permeable a las sustancias y/o a la energía se produce un Intercambio de sustancias en el sentido de que el CO2 se elimina de la sangre y ésta se enriquece con oxígeno de las fibras huecas. De esta manera, un dispositivo de este tipo puede trabajar como un pulmón artificial y asumir, por ejemplo parcial o incluso totalmente, la función del pulmón de un paciente.

[5] Siempre y cuando en esta descripción de la invención se describa con mayor detalle un oxigenador, esto es, un pulmón artificial, no deberá entenderse como una limitación, sino que solamente se utiliza como ejemplo. El dispositivo según la invención, que será descrito más adelante, puede utilizarse fundamentalmente para el intercambio de sustancias y energía entre medios cualesquiera, y no solo en la tecnología médica, sino también en otras aplicaciones industriales.

[6] Para lograr caudales adecuados y definidos de un primer medio a través de la cámara nombrada, particularmente de la sangre a través de la cámara, se necesitan bombas externas. En el campo de aplicación de los oxigenadores, esto significa que además del dispositivo genérico tiene que proporcionarse una bomba externa, con la que se asegura que se bombea sangre desde el cuerpo de un paciente a través del dispositivo, y luego de vuelta al cuerpo del paciente. En este caso se entiende por cuerpo de un paciente tanto el cuerpo de un paciente humano como también de un paciente animal.

[7] Este principio conocido implica que en la contemplación global de los dispositivos genéricos, asi como de las bombas utilizadas externamente, resulte un volumen considerable que debe ser llenado por el primer medio, como por ejemplo sangre en esta aplicación.

[8] Particularmente en el caso de los bebés, y aquí especialmente en el caso de bebés prematuros, que tienen un volumen de sangre muy reducido, en parte por debajo de 1 mililitros, esto significa que los dispositivos genéricos conocidos no pueden utilizarse, o debilitan mucho el organismo de un bebé por la adición de sangre alogénica, plasma sanguíneo o sustituto del plasma, para poder llenar el volumen de los dispositivos conocidos. Además de ello, la utilización de estos dispositivos genéricos conocidos solo es posible fuera del cuerpo de un paciente debido a las bombas auxiliares.

[9] El documento US 5,11,548 divulga un procedimiento y un dispositivo para extraer y para enriquecer con oxígeno la sangre, la cual se hace circular extracorpóreamente para asistir al corazón y a la circulación.

[1] El bombeo es en este caso de tipo de flujo pulsante y se lleva a cabo mediante variaciones regulares de la presión, que el fluido de enriquecimiento de oxígeno ejerce sobre la superficie límite-fluido-sangre. De esta manera se llevan a cabo al mismo tiempo en un único aparato las acciones de bombeo y de enriquecimiento con oxígeno.

[11] El documento US 4,49,331 divulga un procedimiento para introducir o extraer aire de la cámara de sangre de un oxigenador de sangre del tipo con una membrana en forma de espiral tubular, cuyo espacio interior forma una cámara de corriente de oxígeno. El oxigenador de sangre comprende además una cámara de flujo de sangre, donde fluye sangre entre curvas adyacentes de la membrana tubular.

[12] El procedimiento comprende en este caso los pasos de llenar la cámara de sangre con un líquido de preparación, producir un vacío dentro de la membrana en forma de espiral tubular para colapsar la membrana al menos en parte y para aumentar el espacio libre entre curvas adyacentes de la misma, y hacer que el líquido de preparación fluya al interior de la cámara de sangre y salga de ésta a través de los recorridos de la sangre entre curvas adyacentes de la membrana en forma de espiral tubular manteniendo un vacío dentro de la membrana tubular.

[13] El documento EP 534 386 A divulga un sistema médico para el intercambio de sustancias entre dos medios mediante membranas, utilizando una multitud de finos tubos capilares entre paredes que los rodean. En este caso se propone que los tubos capilares estén dispuestos en el interior de una conexión conductora de sangre extracorpórea de un sujeto de experimentación con instrumentos extracorpóreos.

[14] El documento EP 378 225 A divulga un dispositivo para el tratamiento de un líquido, como un oxigenador y dializador, y particularmente un dispositivo para el tratamiento de un líquido para bombear líquido a través de un dispositivo de tratamiento de líquido y un procedimiento para el control de este dispositivo.

[15] El documento WO 99/4832 divulga una cámara que puede instalarse en un cuerpo de un aparato para asistir al corazón. La cámara está configurada de tal manera que contiene un gas y presenta una pared flexible, así como una abertura, a través de la cual circula el gas.

[16] La tarea de la invención es continuar conformando un dispositivo genérico conocido, de tal manera que se logre una forma de realización compacta, que presente particularmente solo un volumen de llenado mínimo, y que además de ello, se explote también el uso como dispositivo implantable.

[17] Esta tarea se soluciona con el dispositivo según la reivindicación 1.

[18] Según la invención, se integra un elemento de bomba en la cámara, por ejemplo mediante al menos un elemento deformable, particularmente deformable elásticamente, cuya superficie/volumen puede modificarse al menos por zonas, de manera que con una ampliación de la superficie-volumen, el primer medio puede desplazarse fuera de la cámara, y con una reducción de la superficie-volumen, el primer medio puede aspirarse hacia el interior de la cámara.

[19] Una ¡dea principal de la invención es que puede integrarse una función de bombeo directamente en el dispositivo, y con ello puede suprimirse una bomba extracorpórea adicional. En este caso, el efecto de bombeo se logra por el hecho de que debido a la ampliación de la superficie de un elemento deformable, deformable particularmente de manera elástica, y a la ampliación de volumen que esto conlleva, el primer medio que se encuentra en dicha cámara, como por ejemplo sangre, se desplaza automáticamente, y que con una subsiguiente reducción de la superficie o del volumen de este elemento debido a la depresión inferior que se genera, el primer medio, es decir, por ejemplo sangre, vuelve a aspirarse al interior de la cámara.

[2] En este caso hay que asegurar que mediante el procedimiento de desplazamiento siempre se desplace el primer medio tratado deseado mediante el intercambio de sustancias y energía, y que al aspirar se aspire el medio que aún no ha sido tratado.

[21] Esto puede lograrse por el hecho de que se define una dirección de flujo a través de la cámara, lo que puede ocurrir, en una forma de realización preferida de la invención, por el hecho de que en el recorrido de flujo se dispone al menos una válvula unidireccional, preferiblemente una válvula unidireccional respectivamente... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para el intercambio de sustancias y/o energía entre dos medios, particularmente entre sangre y un gas/mezcla de gases, con una cámara (2) a través de la cual el primer medio fluye, en la que hay dispuesta al menos una fibra hueca (5) permeable a las sustancias y/o a la energía, preferiblemente una multitud de fibras huecas (5) permeables a las sustancias y/o a la energía, a través de la cual puede fluir el segundo medio y alrededor de la cual puede fluir el primer medio, donde en la cámara (2) se dispone al menos un elemento de bomba en forma de fibra hueca deformable, mediante el cual el primer medio puede desplazarse fuera de la cámara (2) y/o aspirarse hacia el interior de la cámara (2), caracterizado por el hecho de que en el dispositivo se proporciona, al menos, una fibra hueca (5) permeable a las sustancias y/o a la energía, que solo se utiliza para el intercambio de sustancias o el intercambio de energía, y que hay prevista al menos una fibra hueca deformable elásticamente que está integrada en el dispositivo con fines de bombeo.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la al menos una fibra hueca deformable elásticamente está configurada para aplicarle no el segundo medio, sino otro medio fluido, como por ejemplo un gas o un liquido.

3. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por el hecho de que la al menos una fibra hueca permeable a las sustancias y/o a la energía está configurada como fibra hueca rígida.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que para la definición de la dirección de flujo en la cámara (2) se dispone en la entrada y en la salida para el primer medio, respectivamente, una válvula (9, 1), particularmente una válvula unidireccional.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que la al menos una fibra hueca (5) deformable. particularmente de manera elástica, está configurada como fibra hueca permeable a la energía.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que al menos una parte de todas las fibras huecas (5) permeables a las sustancias y/o a la energía, está configurada como fibras huecas deformables, particularmente de manera elástica.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que una fibra hueca deformable particularmente de manera elástica y permeable a las sustancias y/o a la energía, está configurada como un tubo flexible de silicona.

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores 1 a 6, caracterizado por el hecho de que el medio para aplicar a la al menos una fibra hueca deformable elásticamente está formado por un fluido, mediante el que se produce un intercambio de energía, particularmente un intercambio de energía calórica al primer medio.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que además de la cámara (2) nombrada, a través de la cual el primer medio fluye, se proporciona al menos otra cámara (11), mediante la cual se suministra el segundo medio a la al menos una fibra hueca (5) permeable a las sustancias y/o a la energía, preferiblemente a la multitud de fibras huecas (5) permeables a las sustancias y/o a la energía, donde la al menos una fibra hueca deformable, particularmente de manera elástica, se extiende por dicha cámara (2) y la al menos otra cámara adicional (11).

1. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado por el hecho de que la superficie/el volumen de la al menos una fibra hueca deformable particularmente de manera elástica también es modificable, al menos por zonas, en la al menos otra cámara adicional (11) al llenarla internamente con el medio, de manera que con una modificación de la superficie/volumen pueden producirse variaciones de presión en el segundo medio.

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que las modificaciones de superficie/volumen de la al menos una fibra hueca deformable particularmente de manera elástica pueden producirse por modificaciones de presión del medio que fluye por esta fibra hueca.

12. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado por el hecho de que las modificaciones de presión pueden producirse por una afluencia continua del medio a la al menos una fibra hueca deformable particularmente de manera elástica en la entrada al dispositivo, y por un escape de cantidad controlable en la salida del dispositivo, particularmente mediante una sección transversal modificable de manera controlada.

13. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que para la producción de al menos una zona limitada localmente de la modificación de la superficie/volumen, una fibra

hueca deformable presenta al menos un elemento de sujeción que la rodea, particularmente al menos un anillo, un tubo o una rejilla.

14. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que para la

producción de al menos una zona limitada localmente de la modificación de la superficie/volumen, una fibra

hueca elástica presenta un grosor de pared variable por zonas y/o un perfilado de la superficie.

15. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que al menos una fibra hueca deformable elásticamente está rodeada, particularmente de manera simétrica, por una multitud de

fibras huecas no elásticas y permeables a las sustancias y/o a la energía.

16. Dispositivo según la reivindicación 15, caracterizado por el hecho de que la disposición global de las fibras huecas (5) presenta una sección transversal esencialmente poligonal, particularmente hexagonal.

17. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores 15 o 16, caracterizado por el hecho de que las

fibras huecas (5) no deformables y permeables a las sustancias y/o a la energía están dispuestas desplazadas unas frente a otras, particularmente apiladas de manera desplazada a razón de una media distancia entre dos fibras huecas.

18. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que presenta un

volumen de llenado del primer medio que es inferior al volumen de sangre de un bebé, particularmente inferior a 1 mi.