CN111870757A - 一种中空纤维膜式氧合器 - Google Patents

Abstract

本发明属于医疗器械领域，公开了一种中空纤维膜式氧合器，包括：壳体，沿水平方向设有血液进口和血液出口，沿竖直方向设有气体进口和气体出口；多个引流板，竖直设置且沿水平方向间隔的设置于壳体内，多个引流板之间形成连通血液进口和血液出口的流通路径；多组纤维束组，每组纤维束组设置于相邻两个引流板之间，纤维束组包括若干竖直设置的中空纤维束，每根中空纤维束的两端分别与气体进口以及气体出口连通。本发明通过上述结构，血液流通方向与气体流通方向垂直，且通过多个引流板形成流通路径来引导血液流通，延长了血液流动路径，可有效提高血气交换速率，而且能够保证气体进入中空纤维束内部而不直接与血液接触，避免血液有形成份的损伤。

Description

一种中空纤维膜式氧合器

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种中空纤维膜式氧合器。

背景技术

氧合器是体外循环(CPB)和体外膜肺氧合(ECMO)中的核心组件，其功能是替代人体肺功能进行血液和气体的交换功能，从而实现血液的氧合和二氧化碳的去除，使得血液由静脉血转变为动脉血。现有技术中，中空纤维膜式氧合器具有血液在中空纤维外流动可减少血液的剪切力，减轻血液有形成份的损伤；减少血液层流，提高血气交换效能；氧合能力增强，减少了血液与异物接触的面积，降低了预充量的优点，被广泛应用。

现有中空纤维膜式氧合器主要由氧气交换单元和温度交换单元两部分组成，其能够较好的实现静脉血到动脉血的转变。但是现有中空纤维膜式氧合器存在有血气交换速率低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中空纤维膜式氧合器，以提高血气交换速率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种中空纤维膜式氧合器，包括：

壳体，所述壳体上沿水平方向设有血液进口和血液出口，沿竖直方向设有气体进口和气体出口；

多个引流板，竖直设置且沿水平方向间隔的设置于所述壳体内，多个所述引流板之间形成连通所述血液进口和所述血液出口的流通路径；

多组纤维束组，每组所述纤维束组设置于相邻两个所述引流板之间，且所述纤维束组包括若干竖直设置的中空纤维束，每根所述中空纤维束的两端分别与所述气体进口以及所述气体出口连通。

作为优选，所述壳体内设有两个气体腔室，其中一个所述气体腔室连通所述中空纤维束的一端和所述气体进口，另一个所述气体腔室连通所述中空纤维束的另一端和所述气体出口。

作为优选，所述壳体沿竖直方向的两端设有封胶层，所述中空纤维束的两端密封连接于所述封胶层并与所述气体进口和所述气体出口连通。

作为优选，所述壳体包括上盖和下盖，所述上盖与上端的所述封胶层之间形成位于上端的所述气体腔室，所述下盖与下端的所述封胶层之间形成位于下端的所述气体腔室。

作为优选，所述引流板的两端分别密封于对应的所述封胶层。

作为优选，所述中空纤维膜式氧合器还包括换热器，所述换热器位于所述壳体一侧，且所述换热器包括相垂直的血液通道和换热通道，所述血液通道的出口与所述血液进口连通。

作为优选，所述中空纤维膜式氧合器还包括换热器，所述换热器位于所述壳体内，且所述换热器包括多根换热管，多根所述换热管水平设置且所述换热管的管壁与血液流通的方向垂直。

作为优选，所述壳体内设有换热腔室，所述换热管的两端分别连通一个所述换热腔室。

作为优选，所述换热器设有至少两组，至少两组所述换热器间隔设置于所述壳体内。

作为优选，所述流通路径呈S型、一字型或回字形。

本发明的有益效果：通过上述结构，血液流通方向与气体流通方向垂直，且通过多个引流板形成流通路径来引导血液流通，延长了血液流动路径，可有效提高血气交换速率，而且能够保证气体进入中空纤维束内部而不直接与血液接触，避免血液有形成份的损伤。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的中空纤维膜式氧合器的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的中空纤维膜式氧合器(未显示换热器)的爆炸示意图；

图3是本发明实施例一提供的一种流通路径的示意图；

图4是本发明实施例一提供的另一种流通路径的示意图；

图5是本发明实施例一提供的再一种流通路径的示意图；

图6是本发明实施例一提供的再一种流通路径的示意图；

图7是本发明实施例一提供的再一种流通路径的示意图；

图8是本发明实施例一提供的纤维束组的结构示意图；

图9是本发明实施例二提供的中空纤维膜式氧合器的结构示意图；

图10是本发明实施例二提供的中空纤维膜式氧合器的爆炸示意图。

图中：

1、壳体；11、血液进口；12、血液出口；13、气体进口；14、气体出口；15、上盖；16、下盖；17、前板；18、后板；19、中框；1a、换热安装孔；2、引流板；3、中空纤维束；4、封胶层；5、换热器；51、血液通道；52、换热通道；53、换热管；6、换热封胶层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

实施例一

本实施例提供一种中空纤维膜式氧合器，优选是一种膜式中空纤维膜式氧合器，该中空纤维膜式氧合器能够提高血气交换速率，同时还能够避免血液有形成份的损伤。

如图1和图2所示，本实施例的中空纤维膜式氧合器包括壳体1，均设置于壳体1内的多个引流板2以及多组纤维束组，其中：

上述壳体1上沿水平方向(即图1所示的左右方向)的两侧分别设有血液进口11和血液出口12，血液能经血液进口11进入壳体1，并经血液出口12流出。在壳体1沿竖直方向(即图1所示的上下方向)的两侧分别设有气体进口13和气体出口14，氧气经气体进口13进入壳体1，与血液进行氧合后，剩余的氧气以及二氧化碳经气体出口14流出。而且本实施例的血液流通方向与氧气流通方向垂直，相较于平行流动的方式(平行流动会形成层流，导致出现边界层，边界层的存在则会影响血气交换速率)，本实施例能够提高气血交换速率和血气交换效果。

本实施例中，上述壳体1包括有上盖15、下盖16以及位于上盖15和下盖16之间的中框19，上盖15、中框19以及下盖16之间形成封闭壳体1，上述气体进口13开设于上盖15上，气体出口14开设于下盖16上，血液进口11和血液出口12开设于中框19的两侧侧壁上。

本实施例中，在壳体1内设有两个气体腔室，其中一个气体腔室设置于上盖15处，且该气体腔室连通上述多组纤维束组的一端。另一个气体腔室设置于下盖16处，且该气体腔室连通上述多组纤维束组的另一端。

优选地，本实施例的上述气体腔室可以是上盖15与封胶层4之间，下盖16与封胶层4之间形成。具体地，是本实施例的壳体1还包括两个封胶层4，在上盖15内设有凹槽，封胶层4密封于该上盖15处，且封胶层4与凹槽之间形成位于上端的气体腔室。同样的，在下盖16也设有凹槽，封胶层4密封于该下盖16处，且封胶层4与凹槽之间形成位于下端的气体腔室。通过上述封胶层4的设置，能够实现对气体腔室内氧气与血液的隔离，保证氧气不直接与血液接触。

本实施例中，上述多个引流板2竖直设置于壳体1内，且优选地，多个引流板2沿水平方向间隔设置，并且每个引流板2与壳体1的侧壁之间均间隔设置，进而使得多个引流板2之间形成连通血液进口11和血液出口12的流通路径。在血液经血液进口11流入壳体1时，会流入上述流通路径内，并充分与氧气交换氧合后，经血液出口12流出。

如图3所示，本实施例的多个引流板2之间交错设置，以形成图3所示的S形流通路径。当然也可以是图4所示的一字型流通路径，还可以是图5所示的回字形流通路径。此外，本实施例的引流板2可以是图3-5所示的平板结构，也可以是图6所示的弧形结构，还可以为其它如波浪形等结构。上述平板结构的引流板2还可以倾斜设置(图7所示)，只要能够形成曲折且足够长的流通路径，以满足充分的血气交换即可。

本实施例中，需要指出的是，上述每个引流板2竖直方向的端部均密封连接于对应的封胶层4设置。如图2所示，上述纤维束组设置有多组，具体数量跟引流板2的数量相关，即相邻的两个引流板2以及边缘的引流板2与壳体1内壁之间均设置有一组纤维束组，该纤维束组用于供氧气通过，且在此过程中，血液能够与氧气进行氧合，并且氧气不直接与血液接触，血液在中空纤维外流动可减少血液的剪切力，减轻血液有形成份的损伤。

示例性地，如图8所示，本实施例的纤维束组包括若干紧密排列且竖直设置的中空纤维束3，也就是说，每组纤维束组都具有多根中空纤维束3，该中空纤维束3中间形成气体通道，且其纤维壁能够形成氧合膜，以便血液不直接与氧气接触，即可实现氧合。上述中空纤维束3的上端连通上端的气体腔室，以实现和气体进口13的连通，中空纤维束3的下端连通下端的气体腔室，以实现和气体出口14的连通。

需要说明的是，本实施例中，在引流板2与壳体1侧壁之间的间隙处也布满上述中空纤维束3，进而使得血液于流通路径内始终进行着氧合，进一步地提高血气交换效果。优选地，上述中空纤维束3可以采用微孔聚丙烯(PP)或者采用非对称聚甲基戊烯(PMP)材质制成。

本实施例中，上述中空纤维束3的两端密封于封胶层4并连通于气体进口13和气体出口14，即通过封胶层4，能够使得中空纤维束3只与气体腔室连通，进而保证氧气只能通过中空纤维束3，并通过纤维形成的氧合膜与血液进行氧合。进一步确保氧气不会进入血液的流通路径内。

本实施例中，需要指出的是，上述封胶层4与引流板2以及中空纤维束3的连接采用以下方式实现：通过将长度大于中框19高度的中空纤维束3放入中框19后，在中框19的两端端面处分别进行灌封胶处理，待胶凝固后形成封胶层4，并且将中空纤维束3超出封胶层4端面的部分切除，得到平整的切面和露出的纤维孔。可以理解的，灌封胶凝固过程中会与引流板2、中框19和中空纤维束3粘接，实现密封。同时，在封胶之前，为保证中空纤维束3内部不进入过多的灌封胶，可先对中空纤维束3进行封口处理。

本实施例中，如图1所示，该中空纤维膜式氧合器还包括有换热器5，该换热器5位于壳体1一侧，且换热器5包括相垂直的血液通道51和换热通道52，其中血液通道51水平设置，换热通道52竖直设置，该血液通道51的出口与血液进口11连通，用于供血液的流通。上述换热通道52内流通有换热介质(通常为热水)，其用于与血液通道51内的血液进行热交换，达到对血液加热的目的。

本实施例的中空纤维膜式氧合器，其在使用时，静脉血会先进入换热器5的血液通道51，并与换热器5的换热通道52内的换热介质进行换热，被换热介质加热至预设温度，随后经血液进口11流入流通路径内，在流通路径内流通的过程中，氧气经气体进口13进入上端的气体腔室，并进入中空纤维束3内，静脉血会与中空纤维束3内流通的氧气进行氧合，随后氧合后形成的动脉血经血液出口12流出。氧合后剩余的氧气以及二氧化碳则经中空纤维束3进入下端的气体腔室，并最终经气体出口14流出。

本实施例的上述中空纤维膜式氧合器，其血液流通方向与气体流通方向垂直，且通过多个引流板2形成流通路径来引导血液流通，可有效提高血气交换速率，而且能够保证气体进入中空纤维束3内部而不直接与血液接触，避免血液有形成份的损伤。

实施例二

本实施例提供的中空纤维膜式氧合器，其与实施例一的区别，在于本实施例的换热器5集成于壳体1内，其使得中空纤维膜式氧合器的集成度更高，且体积更小。

如图9和图10所示，该中空纤维膜式氧合器的壳体1内设有换热器5，该换热器5包括多根水平设置的换热管53，且多根换热管53的管壁与血液流通的方向垂直，该多根换热管53的形式，能够使得血液的换热面积增大，提高了血液的换热效果。

本实施例中，在壳体1内开设有换热安装孔1a，该换热安装孔1a用于安装上述换热器5的换热管53，于本实施例中，如图10所示，换热器5设置有两组，其中一组设置于壳体1边缘位置，另一组设置于壳体1中间位置。因此，相对应的，在壳体1边缘位置开设有一个换热安装孔1a，该换热安装孔1a连通于血液进口11以及流通路径，在壳体1中间位置开设另一个换热安装孔1a，该换热安装孔1a连通流通路径。在将换热管53安装于换热安装孔1a后，血液经血液进口11先经过一组换热器5进行加热升温后，流入流通路径，并与氧气进行血气交换，随后再次经另一组换热器5加热升温，随后继续进行血气交换，最终经血液出口12流出。本实施例通过间隔设置两组或更多组换热器5，能够使得血液在整个氧合过程中不会随移动过程逐渐降温，多次加热使得温度较好地维持在设定要求。

进一步地，换热安装孔1a的两端具有换热封胶层6，以实现对换热安装孔1a两侧的密封。上述换热封胶层6与换热管之间的连接采用以下方式实现：通过将长度大于换热安装孔1a的长度的换热管53放入换热安装孔1a后，在换热安装孔1a两端分别进行灌封胶处理，待胶凝固后形成换热封胶层6，随后将换热管53超出换热封胶层6端面的部分切除，得到平整的切面和露出的换热管孔。可以理解的，灌封胶凝固过程中会和换热安装孔1a内壁以及换热管53粘接，实现密封。同时，封胶之前需要对换热管53进行封口处理，以免灌封过程中灌封胶过多地进入换热管53而堵塞换热水路。

本实施例中，在壳体1内还设有两个换热腔室，上述每组换热器5的换热管53的两端分别连通一个换热腔室，而且，至少两组换热器5的多根换热管53的一端均连通于其中一个换热腔室，另一端均连通另一个换热腔室。换热介质先进入其中一个换热腔室，随后经该换热腔室分流至每根换热管53，在经过与血液的换热后，换热介质经换热管53合流至另一个换热腔室，并最终经该另一个换热腔室流出。

如图10所示，本实施例的壳体1还包括前板17和后板18，在前板17和中框19之间、后板18和中框19之间形成密闭的腔室，即上述换热腔室。具体可以是在前板17和后板18开设凹槽，通过前板17以及后板18贴合于中框19，使得凹槽与中框19外壁形成换热腔室。

本实施例的其余结构与实施例一均相同，不再赘述。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种中空纤维膜式氧合器，其特征在于，包括：

壳体(1)，所述壳体(1)上沿水平方向设有血液进口(11)和血液出口(12)，沿竖直方向设有气体进口(13)和气体出口(14)；

多个引流板(2)，竖直设置且沿水平方向间隔的设置于所述壳体(1)内，多个所述引流板(2)之间形成连通所述血液进口(11)和所述血液出口(12)的流通路径；

多组纤维束组，每组所述纤维束组设置于相邻两个所述引流板(2)之间，且所述纤维束组包括若干竖直设置的中空纤维束(3)，每根所述中空纤维束(3)的两端分别与所述气体进口(13)以及所述气体出口(14)连通。

2.根据权利要求1所述的中空纤维膜式氧合器，其特征在于，所述壳体(1)内设有两个气体腔室，其中一个所述气体腔室连通所述中空纤维束(3)的一端和所述气体进口(13)，另一个所述气体腔室连通所述中空纤维束(3)的另一端和所述气体出口(14)。

3.根据权利要求2所述的中空纤维膜式氧合器，其特征在于，所述壳体(1)沿竖直方向的两端设有封胶层(4)，所述中空纤维束(3)的两端密封连接于所述封胶层(4)并与所述气体进口(13)和所述气体出口(14)连通。

4.根据权利要求3所述的中空纤维膜式氧合器，其特征在于，所述壳体(1)包括上盖(15)和下盖(16)，所述上盖(15)与上端的所述封胶层(4)之间形成位于上端的所述气体腔室，所述下盖(16)与下端的所述封胶层(4)之间形成位于下端的所述气体腔室。

5.根据权利要求3所述的中空纤维膜式氧合器，其特征在于，所述引流板(2)的两端分别密封于对应的所述封胶层(4)。

6.根据权利要求1-5任一所述的中空纤维膜式氧合器，其特征在于，所述中空纤维膜式氧合器还包括换热器(5)，所述换热器(5)位于所述壳体(1)一侧，且所述换热器(5)包括相垂直的血液通道(51)和换热通道(52)，所述血液通道(51)的出口与所述血液进口(11)连通。

7.根据权利要求1-5任一所述的中空纤维膜式氧合器，其特征在于，所述中空纤维膜式氧合器还包括换热器(5)，所述换热器(5)位于所述壳体(1)内，且所述换热器(5)包括多根换热管(53)，多根所述换热管(53)水平设置且所述换热管(53)的管壁与血液流通的方向垂直。

8.根据权利要求7所述的中空纤维膜式氧合器，其特征在于，所述壳体(1)内设有换热腔室，所述换热管(53)的两端分别连通一个所述换热腔室。

9.根据权利要求7或8所述的中空纤维膜式氧合器，其特征在于，所述换热器(5)设有至少两组，至少两组所述换热器(5)间隔设置于所述壳体(1)内。

10.根据权利要求1-5任一所述的中空纤维膜式氧合器，其特征在于，所述流通路径呈S型、一字型或回字形。

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