Einfluss intern erzeugter, pulsierender Strömung auf Gas- und Wärmeaustausch in einem Membranoxygenator

Hohes Füllvolumen und große Fremdkörperoberflächen extrakorporaler Kreisläufe stellen eine hohe Belastung für Patienten dar. Daher gibt es verschiedene Ansätze, sowohl das Volumen als auch die Oberfläche dieser Kreisläufe durch die Kombination verschiedener Komponenten sowie durch Effizienzsteigerungen zu verringern. Bei Gas- und Wärmeaustauschern wird zudem stets ein hoher Konzentrations- bzw. Temperaturgradient zwischen der austauschenden Oberfläche und dem umströmenden Fluid angestrebt. Zur Steigerung dieses Gradienten können Sekundärströmungen beitragen, die in vorangegangenen Oxygenatoren genutzt wurden, um die Effizienz des Gasaustauschs zu steigern. Aus diesen Grundlagen ist die Hypothese dieser Arbeit entstanden, dass eine im Faserbündel eines Oxygenators erzeugte pulsierende Strömung den Gas- und Wärmeaustausch beeinflusst. Zur Überprüfung dieser Hypothese wurden pulsierende und Wärme austauschende Pumpen in Form von flexiblen Silikonschläuchen im Faserbündel eines Oxygenators platziert. Anhand von Experimenten wurde der Einfluss der pulsierenden Silikonschläuche auf Stoff- und Wärmeaustausch überprüft. Neben der Effizienzsteigerung durch Sekundärströmungen stand der Einfluss der Pulsation auf den Effizienzverlust durch Kurzschlussströmungen im Oxygenator im Fokus dieser Untersuchungen.
Die Analyse des Wärmeaustauschs hat ergeben, dass eine interne Pulsation bei ansonsten identischen Randbedingungen den Wärmeaustausch um etwa 20% gegenüber konstanter Anströmung steigert. Der Einfluss interner Pulsation auf den Stoffaustausch im Oxygenator war zunächst gering. Jedoch steigert sie den Gasaustausch in Oxygenatoren mit Kurzschlussströmung. Dem negativen Effekt derartiger Kurzschlussströmungen kann somit entgegengewirkt werden.