ذج الأول لهذه الآلة كان غير متقن وثقيل وطريقة تشغيله معقدة، والآليات المختلفة للماكنة تسببت بأضرار جسيمة لمركبات الدم ما أدى إلى حدوث نزيف والحاجة لتلقي مركبات دم من مصادر خارجية.
على مر السنين حصل تحسن ملحوظ على الماكنة حيث أصبحت مريحة للاستعمال وآمنة جدًا، بالإضافة إلى انخفاض كبير بنسبة الأضرار لمركبات الدم، حيث قد أصبحت الماكنة اليوم جهازًا متبعًّا لإجراء عمليات القلب المفتوح للأطفال والبالغين.
آلية عمل آلة القلب المفتوح
المبدأ الذي تعمل عليه ماكنة القلب - رئة هو بسيط نسبيًا، حيث يتم إخراج دم وريدي فقير الأكسجين من الأذين الأيمن إلى حاوية للتجميع في الآلة.
من هناك يصب بمساعدة مضخة إلى جهاز مؤكسد يعمل على إدخال الأكسجين فيه بصورة مشابهة للرئة الحقيقية، في الجهاز المؤكسد يتم تبديل غاز ثاني أكسيد الكربون مقابل الأكسجين، ويتم إرجاع الدم المؤكسد مباشرةً إلى الشريان الأبهر ومن هناك إلى بقية أعضاء الجسم.
الجهاز المؤكسد الأكثر شيوعًا مركب من غشاء مصنوع من مادة البولي بروبيلين (Polypropylene) التي تحتوي على مسامات دقيقة (Microporous) وهو يفصل بين الدم والغاز الغني بالأكسجين، هذا الغشاء يسمح بانتشار الأكسجين في الدم وانتشار ثاني أكسيد الكربون إلى خارج الدم.
وظائف آلة القلب - رئة الحديثة
تشمل وظائف آلة القلب- رئة ما يأتي:
    جمع الدم المنسكب أثناء العملية الجراحية إلى الماكنة وإرجاعه مؤكسدًا إلى الجسم، وبالتالي يتم الحفاظ على دم المريض ولا تكون هناك حاجة إلى نقل دم من مصدر خارجي.
    استخدام مُعَدّل الحرارة المرافق للجهاز المؤكسد، إذ يُمكن خفض أو رفع درجة حرارة جسم المريض بصورة مضبطة.
هكذا يمكن تقليل نسبة استهلاك الأكسجين في القلب والأعضاء الحيوية الأخرى أثناء العملية، وبالتالي منع إصابتها بالضرر في العمليات الطويلة، كذلك يحتوي الجهاز على وصلات مختلفة تمكن من إدخال أدوية مباشرة وبصورة فورية إلى مجرى دم المريض.
قبل الإجراء
قبل البدء بتشغيل الجهاز يجب أولًا إيقاف عملية تخثر الدم، يتم ذلك بمساعدة دواء يعمل على تثبيط تخثر الدم ويدعى الهيبارين (Heparin)، فدون إبطال تخثر الدم سيتخثر الدم حالًا عند تماسه مع الأنابيب البلاستيكية المختلفة.
بعد إعطاء الهيبارين للمريض يمكن توصيله إلى الماكنة، حيث يتم إدخال أنبوب إلى الأذين الأيمن للقلب والذي عن طريقه يخرج الدم الوريدي إلى الماكنة، وأنبوب آخر يتم إدخاله إلى الشريان الأبهر والذي عن طريقه يتم إرجاع الدم المؤكسد إلى جسم المريض.
أثناء الإجراء 
بعد إتمام التوصيلات يمكن تشغيل الماكنة والتي ستعمل بالتدريج بدلًا عن القلب والرئتين.
خلال العملية يتم تشغيل الآلة على يد فني وهو مسؤول عن الحفاظ على استمرارية عملها، هذا يسمح للجراح أن يكون أكثر حرية وأن يركز على إصلاح القلب نفسه.
بعد الإجراء
بعد الانتهاء من عملية القلب المفتوح يتم استرجاع عمل القلب، ويتم إزالة المريض تدريجيًا من الجهاز، ويعود القلب والرئتان من جديد إلى عملهما الطبيعي.
يتم إخراج الأنابيب من الجسم ويُعالج المريض بدواء يدعى بروتامين (Protamine) والذي يعمل كمادة مضادة للهيبارين، ولإصلاح عمل التخثر في جسم المريض.