CN101287509A - 用于富集和/或倒空液体中物质的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一个用于富集并倒空液体中物质的装置。所述的装置包括一个用于推进液体的泵，所述的泵包括一个可替换的用于输送液体的传送元件(1)。有利的是，所述的装置包括一个可插入并可回收的传送和驱动单元，特别有利的是，流动导向元件有效地富集和倒空了液体中的物质。本发明也涉及一个流体转子轴承，通过一个同中心的连接模块，所述的流体转子轴承连接一个双腔套管。根据所述的装置，基于一个完整的可反复使用的血泵，可以制造一个可以用于血液的紧凑的氧生成系统。

Description

用于富集和/或倒空液体中物质的装置
技术领域
本发明涉及一种用于富集和/或倒空血液中物质的装置和方法。
背景技术
德国专利DE4238884的说明书公开了由以下部分组成的系统：氧合器，热交换器，血液过滤器和血液盛储器，输血时所有上述部件通过导管相互连接。
出于同样的原因，在本技术领域可以发现具有完整膜元件的膜氧合器和紧贴于氧合器之上的完整热交换器，正如欧洲专利EP0507722说明书所公开的那样。
德国专利DE69317763的说明书公开了氧合器的另一个具体实施例。该资料描述了一个模结构、完整的可任意使用的血液氧合器，它具有可替换的热交换部件。
在欧洲EP0765683和美国专利号5817379的说明书中都阐述了一种用于处理液体，特别是血液的装置，该装置具有由一些管子组成的几个房状结构。管子中可部分形成气旋，上述管子位于其他部件之中，从而形成一个紧凑结构。
本发明技术领域中，已有不计其数的类似的用于传送血液的离心泵。例如，德国专利申请DE10108810 A1描述了一个血液泵，其中叶轮是由不接触电子调节的磁轴承所支持。除了驱动能量之外，还需要为转子的不接触轴承提供额外的能量。
美国专利5840070公开了一种泵，其中转子是由供给叶轮和泵房的一组磁铁支撑。
而且，美国专利号为6,116,862公开了一种具有叶轮的血泵，使用两个机械滑动轴承承担磨损，以使转子稳定。这些转子轴承的其中之一包含了位于叶轮后部的万向球窝接头轴承，以稳定转子轴承。特别地，来自磁耦合装置的吸引力由第一轴承吸收。第二转子轴承包含了一个轴-衬套轴承，以径向稳定转子并吸收由磁耦合产生的倾斜力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可移动的，紧密的体外氧合器，所述的氧合器具有最小可填充体积和最小化的与外部相接触的接触面积。而且，该系统应易于操作，快速配置，对血液温和，以及可重复使用。
根据本发明，通过具有独立权利要求1的技术特征的装置来实现上述目的。有利的本装置的具体实施方式根据从属权利要求2-45作出。
本发明的其他优势，特殊的技术特征和实用的精细结构，在从属权利要求和以下参考附图的其他实施例中得以阐述。
根据本发明，一种用于富集和倒空液体中的物质装置具有隔膜模块，所述的隔膜模块实质上由同中心元件和具有用于富集和倒空液体的分离元件组成。用于倒空和富集的物质位于分离元件的内部，而液体位于分离元件的外部。
在实际意义上，一个本发明特别的首选实施例包括紧密的，可移动的氧合器，其具有低的填充体积和最小化隔膜面积，以及完整的、流体-机械裱好的、可替换的、可随意重复使用的血泵，以及病人体内外最优化气体的供给。
本装置是可替换的，即使是当它连接到病人的至少一个血管时。这意味着，当驱动单元被代替时，本装置操作仅暂停很短的一段时间，例如，在1秒和30秒之间，最好不超过20秒。就生理效应而言，这意味着在操作期间，本装置可替换。
本装置包括一个驱动模块，该驱动模块包含一个驱动单元，此驱动单元用来驱动传送液体的传送单元。
在本装置一个特别首选实施例中，所述的传送单元是转子。
本装置的特征在于驱动模块能够从具有液体紧密关闭的隔膜模块中插入和移除。
因此，在操作期间，驱动模块能够从隔膜模块中插入和移除。
在驱动模块的轴向延伸方向来分布传送液体的传送模块是实用的。
本装置的优势在于易于从传送模块中分离出驱动模块。
而且，分布传送元件及围绕它的房，特别是转子房是切实可行的，那样的话它们就可彼此分隔开。
既然这样，当替换驱动模块时，传送元件，特别是转子仍保留在液体中。
如果传送元件，特别是转子，是密封的，以使得液体供给线和/或液体排除线相对密封，则传送元件也是可替换的。
由于驱动单元分布在液体中，液体能够被加热。
此液体没有和驱动单元直接接触，而是通过附加的分割物分开。
假如元件能分布成同中心的，它们可以是任何想要的几何结构。为了降低空间要求，首选的图案具有径向对称图形，特别是球形，椭圆体或圆柱体。
为了富集和/或倒空液体，把分离元件设置成由半渗透物质做成的中空纤维是切实可行的。
使用由半渗透物质做成的中空纤维是有利的。这些纤维通过扩散，允许有效的分离进程。
附图简要说明
图1为根据本发明的一个贯穿氧合器的截面示意图，该示意图表明了血泵流动轴承和快速释放闭合机械装置。
图2为具有快速释放闭合机械装置的驱动模块的剖面详细视图。
图3为具有凹槽的顶盖视图。
图4为流动轴承的详细截面视图。
图5为贯穿氧合器的截面图，线条表示血流过程和气流过程，血流和气流双向逆流注入。
图6为贯穿氧合器连接的截面图，通过双腔导管连接病人。
图7为根据本发明的另一个氧合器三维视图，该示意图表明了血泵的流动轴承和快速释放闭合机械装置。
图8为传送模块的截面视图。
图9为图7的贯穿氧合器的截面图，该示意图表明了模块。
图10为操作模式，以及血流气流的示意性视图。
图11为氧合器的泵单元，包括流动导向和气体导向；使用具有完整的永久磁铁轴向联结的驱动器。
图12为根据图11的氧合器具体实施例，具有轴向移动泵单元。
图13为根据图11的氧合器具体实施例，具有轴向移动驱动单元。
图14为氧合器的泵单元，包括流动导向和气体导向；使用具有完整的具有电磁射线联结的电发动机驱动器。
图15为根据图14的氧合器具体实施例，具有轴向移动泵单元。
图16为根据图14的氧合器具体实施例，具有轴向移动驱动单元。
图17为氧合器的泵单元，包括流动导向和气体导向；使用具有完整的具有电磁射线联结的电发动机驱动器；驱动器的定子单元由两侧的氧合器纤维包绕。
图18为根据图17的氧合器具体实施例，具有轴向移动泵单元。
图19为根据图17的氧合器具体实施例，具有轴向移动驱动单元。优选实施例的详细说明
本发明的首选实施例提出使用至少一个半渗透膜。所述的半渗透膜指的是一种膜的结构，第一种物质，特别是氧气和/或二氧化碳能够穿过该膜，而另一种物质，特别是水不能够穿过该膜。
为了富集和/或倒空液体，分离元件的组成中最好含有半渗透物质。
提供由半渗透物质组成的分割元件同样是有利的。
尤其是，半渗透物质包含纤维膜，所述的待倒空的物质分布在纤维间，而待富集的物质分布在中空纤维内。
这就是为什么要倒空的物质排列分布在纤维间，要富集的物质排列分布在中空纤维内。
这样就增加了分离效应的可以利用的面积。
纤维的倾斜排列分布增加了液体，特别是血液的振荡。结果增加了质量传递和分离效应。
为了提高可替换性，应用中驱动模块在它的至少一个末端具有快速释放闭合的机械装置是实际的。
尤其是快速释放闭合机械装置位于氧合器底部。
在具体实施例中，为了确保可靠的关闭和防止意外打开，快速释放闭合机械装置可以是卡口式联结器。
其它适当的快速释放闭合机械装置是螺杆闭合和夹钳闭合。
也可使用磁性闭合装置也是实用的。
闭合装置排列分布在元件的一个末端。结果是，从而使在本装置的操作中，驱动元件能够安全固定粘附。
尤其是，驱动元件是发动机或涡轮。发动机包含所有适于传送扭矩到传送元件的驱动。首选电发动机是首选的。涡轮首选由空气驱动。
优势是，震动吸收单元排列分布在驱动单元和转子单元间。
震动吸收单元以这样的一种方式配置，就是当驱动单元插入时，它能降低撞击。
更适宜的是，震动吸收单元由空气填充的腔组成，腔连接到一个或多个小的空气出口。
此处这儿，空气出口的尺寸满足以下要求，即，驱动单元的插入至少延迟0.5秒，特别在1秒和10秒之间。
是以这样的一种方式度量，就是驱动单元的插入至少延迟0.5秒，特别在1秒和10秒之间。
首选的空气体积置换量，特别在10ml和约500ml间，更适宜在最好不超过200ml为最大量，为了达到想要的延迟，外出气体的流动在1ml/秒和500ml/秒间。在10ml和200ml间有利的气体体积情况下，以及在想要的在2秒到和10秒间的理想最小延迟的条件下，外出气体的流动在5ml/秒和100ml/秒间。
较当前人们熟知的ECMO系统，本发明有几个优势。
本发明首选实施例特征如下：由于操作简便和重量轻，本装置不仅适用于固定情况下，在救护车，紧急医师车辆和直升机中，它也可做为一个移动单元运输到事故现场。该装置可被一个人能够轻易的携带和操作，并且由于设计紧密的设计，该装置能够装进医疗袋中。
首选的细目分类到可再次使用的血泵驱动单元-驱动单元-到任意使用单元-围绕驱动单元的模块，尤其是膜模块隔膜模块-根据本发明，允许通用。
假如血泵直接结合接合到氧合器中，氧合器同时有助于血温的控制。
这免除了外换热器集合体的需要。然而同样可能需要使用那样一种热交换器集合体来进一步给血液加温。由于它们更紧凑，所以没有额外的热交换器集合体的实施例更有优势。为了相互连接部件，不需要管道连接或连接器。这样就增加了安全性，降低了接触外面的表面积，也降低了填充体积(就是说，为了替代替换来自于氧合器的气体，必须用外来的血液或血液替代替换液体来填充氧合器，这样就阻止了血栓形成)。即使在操作期间，整合的血泵驱动器能够快速和轻易地移除，又因为它不接触血液，所以能够重新使用。由于填充体积小，本发明也特别适合孩子使用。
而且，使用至少一种传感器是实际的。特别是测血温的传感器，测血流和/或血液气体速度的传感器。
而且，使用至少一种压力传感器是实际的。压力传感器的使用允许实际压力和可定义前目标压力的均等化。
在元件邻近或元件内部使用至少一种传感器是有相当优势的。而且，在顶盖邻近部位排列分布至少一个传感器是有利的。
本发明的膜模块隔膜模块具有至少两个元件。
所述的元件，例如，圆柱体，彼此都排列分布在同中心上，其中。
1、圆柱体中放置中空、多微孔的膜，为了不漏液体，圆柱体间的空隙在尽头是液体密封的。
2、在传送模块对立面，三个圆柱体的最里面有快速释放闭合机械装置顶盖。
在考虑安全性的同时，为了降低填充体积，在几何学上，传送模块的具体实施例设定成如下方式这样一种方式，即，那就是放置传送模块放置在至少两种元件的最里面内部，在操作期间，传送模块可以插入和移除。
传送模块的首选实施例，设定成这样一种方式，那就是传送模块径向外部直径要小于最里面圆柱体的内部半径。
传送模块的实际实施例，特征在于在本装置装配期间，能够插入最里面圆柱体的内部。
为了允许双腔导管的连接，根据本发明，放置一个帽子在一个圆柱体的一个尽头是有利的。为了供给和释放液体，所述的帽子在同轴心上具有一个供给线和一个释放线。
为了最优化气体运输，特别是排除CO2，实际应用中，对于放置在第一和第二元件，和/或第二和第三元件之间的多孔膜，其上设置有物质供给线和物质释放线。
提供给每一个放置在第一和第二元件间，和/或第二和第三元件间的多孔膜物质供给线和物质释放线是实用的。
当元件是旋转对称时，特别是球体，椭圆体或圆柱体，这样的实施例特别有利。
正是这个原因，在首选的实施例中，放置在第一和第二元件间，和/或第二和第三元件间的膜的气体供给线被排列分布在圆柱体末端的对立面。
为了降低对血液和凝血酶原的损伤，也为了确保模块性，实际应用中，用于为了富集和/或倒空液体里的物质的装置，配置有一个驱动单元来驱动传送单元，该传送单元用于传送液体，配置有本装置设定成有一个驱动单元，该驱动单元用于驱动传送液体的传送单元，上述液体的传送通过以下方式实现，即，所述的传送单元通过非接触的方式传送驱动单元的力和/或扭矩到传送单元。
来驱动传送单元，传送单元以不接触方式传送驱动单元的力量和/或扭矩到传送单元，是实用的。
在首选的实施例中，这是可实现的，因为为了富集和/或倒空液体里的物质，本装置设定成有一个驱动单元来驱动传送单元，传送单元以磁耦合方式传送驱动单元的力量和/或扭矩到传送单元。
在一个首选实施例中，用于富集和/或倒空液体里的物质的装置配置有一个驱动单元来驱动传送单元，该传送单元用于传送液体，上述液体的传送通过以下方式实现，即，该传送单元通过磁耦合方式，传送驱动单元的力和/或扭矩到传送单元。
在本装置的一个实施例中，实质的圆柱形容器内配置有一个驱动单元，所述的驱动单元在操作过程中产生热量。在本装置的一个实施例中，圆柱形容器内配置有一个驱动单元，所述的驱动单元是电发动机。
本装置实用实施例建议在实质的圆柱形容器内供应驱动单元，所述的驱动单元在操作过程中产生热量。本装置实用实施例建议在圆柱形容器内供应驱动单元，所述的驱动单元是电发动机。
在本装置的一个实施例中，实质的圆柱形容器内配置有一个驱动单元，本装置实用实施例建议在实质的圆柱形容器内供应驱动单元，所述的驱动单元是涡轮。
本发明实用实施例建议在实质的圆柱形容器内供应驱动单元，在本装置的一个实施例中，实质的圆柱形容器内配置有一个驱动单元，所述的驱动单元以热传导方式与圆柱形容器接触，圆柱形容器外部液体被携带运走。
本装置具有传送元件是有利的，传送元件位于流动-机械轴承和/或磁轴承的径向位置。流动-机械轴承由二次流完成。在传送元件和围绕房之间，二次流和主流背道而弛。
上述那样的轴承的优势在于是液压轴承的简单结构和设计。在具体的首选实施例中，液压轴承设定成这样一种方式，那就是传送元件在较大的轴承间隙(大概100μm to 1000μm)能够运转。与常规的水力轴承相比较(大概10μm to 100μm)不同。这特别增加了优势，本发明对血细胞的损伤较惯常的水力轴承显著减少，因此，本发明所述的氧合器能以更友好的方式为病人操作。
本装置具有传送元件是有利的，传送元件裱在固定的支撑轴承上，面向驱动模块侧。
本装置首选实施例包含氧合器。本装置自身也可能是氧合器。
以这样的方式设计本装置是有利的，那就是在它的内部，它包绕着一个在径向位置是流体-机械稳定的血泵。
本装置首选实施例特征在于，它有一个轴向的，径向的或对角线的离心泵。
根据本发明，设定氧合器有外部纤维束和内部纤维束是实用的。外部纤维束和内部纤维束间结合电磁驱动单元，所述的驱动单元对位于里面的中央叶轮，具有径向磁耦合。
氧合器有外部纤维束和内部纤维束是有利的。外部纤维束和内部纤维束间结合电磁驱动单元，所述的驱动单元对位于里面的中央叶轮，造成径向磁耦合。
本装置首选实施例特征在于，磁耦合作用的磁力稳定泵房内的叶轮。
根据本发明，设定氧合器有外部纤维束和内部纤维束是实用的。外部纤维束和内部纤维束间结合电磁驱动单元，所述的驱动单元加热外部纤维束和内部纤维束。
根据本发明，设定本装置具有至少两个驱动模块是有利的。
两个连续串联的驱动模块排列分布允许更小、更紧凑驱动模块的使用。
为了并行连接，排列分布两个驱动模是有利的。这种情况下，当一个驱动模块出现了问题，另一个驱动模块能继续操作。当一个驱动模块传递想要所需的驱动力时，可以替换取代另一个驱动模块是可能的。
本产品的附加优势，以及特别的技术特征和首选的技术细节精致由是从属次要权利要求公开的主旨，并通过也是下面以下参考图表首选体现的介绍体现。

Claims (45)

1、一种用于富集和/或倒空液体中的物质装置，包含：
隔膜模块，所述的隔膜模块实质上由同中心的元件和分离元件组成，被富集和/或倒空的物质在分离元件内被运载，液体在分离元件外部被运载；
驱动模块，所述的驱动模块包含驱动单元(90，95)，所述的驱动单元用于驱动传送液体的传送单元(10)；
传送模块，所述的传送模块用于传送贯穿本装置的液体，所述的传送模块具有传送单元(10)；
其特征在于，所述的驱动模块能够从具有液体密封关闭的隔膜模块中插入和移除。
2、如权利要求1所述的装置，其特征在于，为了富集和/或倒空液体，分离元件具有由半渗透物质制成的中空纤维(330，340)，被倒空和/或富集的物质在纤维内运载，液体在纤维外运载。
3、如权利要求1或权利要求2所述的装置，其特征在于，传送液体的传送模块分布在驱动模块的轴向延伸方向。
4、如权利要求1-3中任意一项所述的装置，其特征在于，采用可彼此隔离开的方式，排布传送元件以及围绕其的房(转子房)。
5、如权利要求1-4中任意一项所述的装置，其特征在于，在密封传送元件，以使得传送元件相对于液体供给线和/或液体排除线是密封的情况下，转子是可替换的。
6、如权利要求1-5中任意一项所述的装置，其特征在于，采用至少部分驱动单元被液体围绕的方式，排布所述的驱动单元。
7、如权利要求6所述的装置，其特征在于，采用通过至少一种隔离物将驱动单元与液体隔离开的方式，排布所述的驱动单元。
8、如权利要求1-7中任意一项所述的装置，其特征在于，所述的驱动单元在其至少一个末端具有快速释放闭合机械装置(100，110，120，130，140，150)。
9、如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述的驱动单元的一个末端具有快速释放闭合机械装置(100，110，120，130，140，150)。
10、如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，快速释放闭合机械装置(100，110，120，130，140，150)是卡口式连接器。
11、如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，快速释放闭合机械装置(100，110，120，130，140，150)是螺杆闭合。
12、如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，，快速释放闭合机械装置(100，110，120，130，140，150)是夹钳闭合。
13、如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，快速释放闭合机械装置(100，110，120，130，140，150)是磁性闭合。
14、如权利要求1-13中任意一项所述的装置，其特征在于，在驱动单元和转子单元间分布有一个震动吸收单元。
15、如权利要求1-14中任意一项所述的装置，其特征在于，隔膜模块具有至少两个元件(250，260，270)，所述的元件彼此分布在同中心上，所述的分离元件(330，340)分布在第一元件(250)和第二元件(260)间。
16、如权利要求15所述的装置，其特征在于，隔膜模块具有至少两个元件(250，260，270)，它们彼此分布在同中心上，所述的分离元件(330，340)分布在第一元件(250)和第二元件(260)间，所述的另一分离元件(330，340)分布在第二元件(260)和第三元件(270)间。
17、如权利要求15或16所述的装置，其特征在于，为了不漏液体，元件间的空隙在尽头是密封的。
18、如权利要求15-17中任意一项所述的装置，其特征在于，几何学上传送模块设定成这样一种方式，那就是放置传送模块在三个元件(250，260，270)内部的最里面，传送模块可以从中插入和移除。
19、如权利要求15-18中任意一项所述的装置，其特征在于，在传送模块对立面，三个元件(250)的最里面有快速释放闭合机械装置顶盖(100)。
20、如权利要求1-19中任意一项所述的装置，其特征在于，那就是传送模块径向外部直径要小于最里面元件(250)的内部半径。
21、如权利要求20所述的装置，其特征在于，在所述装置的装配期间，所述的传送模块能够插入元件(250)内部的最里面。
22、如权利要求1-21中任意一项所述的装置，其特征在于，放置一个帽子在圆柱体的一个末端，为了供给和释放液体，所述的帽子在同轴心上具有一个供给线(160)和一个释放线。
23、如权利要求1-22中任意一项所述的装置，其特征在于，在第一和第二圆柱体间以及第二和第三元圆柱体间放置有空纤维物质，所述的每一个空纤维物质都具有物质供给线和物质释放线。
24、如权利要求23所述的装置，其特征在于，放置在第一和第二元件间的中空纤维的气体供给线(190)，放置在元件的一个末端；放置在第二和第三元件间的中空纤维的气体供给线(210)，放置在上述元件末端的对立面。
25、如权利要求1-24中任意一项所述的一种用来富集和倒空液体里的物质的装置，包含一个驱动单元(90，95)，所述的驱动单元用于驱动传送液体的传送单元(10)，其征在于，通过非接触的方式，将力从驱动单元(90，95)传递到传送单元(10)。
26、如权利要求25所述的装置，其特征在于，通过磁耦合(40，70)，将力从驱动单元(90，95)传递到传送单元(10)。
27、如权利要求1-26中任意一项所述的装置，其特征在于，所述的装置具有一个实质的圆柱形容器(250)，以适配驱动单元(90，95)。
28、如权利要求1-27中任意一项所述的装置，其特征在于，驱动单元(90，95)在操作期间发出热量。
29、如权利要求26所述的装置，其特征在于，驱动单元(90，95)是转子。
30、如权利要求1-29中任意一项所述的装置，其特征在于，驱动单元(90，95)通过热传导与圆柱形容器(250)接触。
31、如权利要求30所述的装置，其特征在于，液体在圆柱形容器(250)外部运载。
32、如权利要求1-31中任意一项所述的装置，其特征在于，所述的传送元件(10)在径向位置具有流动机械轴承。
33、如权利要求32所述的装置，其特征在于，通过二次流运转流动机械轴承，所述的二次流和主流背道而弛，并位于传送元件(10)和围绕传送元件(10)的房之。
34、如权利要求32和33所述的装置，其特征在于，所述的传送元件(10)裱在固定的支撑轴承上，面向驱动模块侧。
35、如权利要求1-34中任意一项所述的装置，其特征在于，本装置包含氧合器。
36、如权利要求1-35中任意一项所述的装置，其特征在于，本装置是氧合器。
37、如权利要求1-36中任意一项所述的装置，其特征在于，在所述装置的内部，包绕着一个在径向位置是流体-机械稳定的血泵。
38、如权利要求1-37中任意一项所述的装置，其特征在于，所述的装置具有一个轴向的、径向的或对角线的离心泵。
39、如权利要求35-38中任意一项所述的装置，其特征在于，所述的氧合器具有外部纤维束和内部纤维束，所述的外部纤维束和内部纤维束间结合有电磁驱动单元，所述的驱动单元对位于内侧的中央叶轮具有径向磁耦合。
40、如权利要求35-39中任意一项所述的装置，其特征在于，所述的氧合器具有外部纤维束和内部纤维束，所述的外部纤维束和内部纤维束间结合有电磁驱动单元，所述的驱动单元对位于内侧的中央叶轮形成了径向磁耦合。
41、如权利要求26-40中任意一项所述的装置，其特征在于，磁耦合作用的磁力致使泵房内的叶轮稳定。
42、如权利要求36-41中任意一项所述的装置，其特征在于，所述的氧合器具有外部纤维束和内部纤维束，所述的外部纤维束和内部纤维束间结合有电磁驱动单元，所述的驱动单元加热外部纤维束和内部纤维束。
43、如权利要求1-42中任意一项所述的装置，其特征在于，所述的装置具有至少两个驱动模块。
44、如权利要求43所述的装置，其特征在于，所述的两个驱动模块是串联连接。
45、如权利要求43或44所述的装置，其特征在于，排布所述的驱动模块是并联连接。
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