CN107638601A - 一种丝膜结构及膜式氧合器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种丝膜结构及膜式氧合器，丝膜结构包括多层第一中空纤维层及与所述多层第一中空纤维层交错设置的多层第二中空纤维层，每一层第一中空纤维层及第二中空纤维层分别具有环状排列的多个中空纤维管；其中每一个中空纤维管的截面具有最小外接圆及最大内切圆；其中每一层第一中空纤维层的每一个中空纤维管与相邻的第二中空纤维层的每一个中空纤维管间具有夹角。本申请提供一种丝膜结构及使用丝膜结构的膜式氧合器，本申请的丝膜结构可有效降低血液的预充量，降低血流压力避免血液遭到破坏；另其对血液进行分流，使血液形成较薄的血膜，增加血液与氧气的接触面积，提升血液与氧气的氧合效率。

Description

一种丝膜结构及膜式氧合器

技术领域

本发明涉及一种医疗器械产品的技术领域，尤其涉及一种丝膜结构及使用丝膜结构的膜式氧合器。

背景技术

膜式氧合器是心脏停跳代替肺的医疗器械，具有调节血液内氧气和二氧化碳含量的功能，是心血管手术的必备的医疗设备，也是治疗急性呼吸疾病和等待肺移植阶段必备的医疗设备。膜式氧合器原理是将体内的静脉血引出体外，经过膜式氧合器后进行氧气和二氧化碳交换变成动脉血，再回输病人动脉系统，维持人体脏器组织氧合血的供应，在手术过程中暂时替代肺作用，同时为医生提供安静、无血、清晰的手术环境，以便于实施手术。然目前的膜式氧合器内的丝膜结构的氧合效率不佳，需要较大的血液预充量，血流压力过大容易破坏血液。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种丝膜结构，其包括：多层第一中空纤维层，每一层第一中空纤维层具有环状排列的多个中空纤维管；多层第二中空纤维层，其与所述多层第一中空纤维层交错设置，每一层第二中空纤维层具有环状排列的多个中空纤维管；其中每一个中空纤维管的截面为非圆形封闭截面，具有最小外接圆及最大内切圆；其中每一层第一中空纤维层的每一个中空纤维管与相邻的第二中空纤维层的每一个中空纤维管间具有夹角。

本发明另提供一种膜式氧合器，其包括：下盖，其具有出气管；氧合部，其设置于所述下盖，并包括芯轴结构、氧合壳体及设置于所述芯轴结构与氧合壳体间的至少一个丝膜结构，所述氧合壳体具有出血管，所述出血管靠近所述下盖；以及上盖，其设置于所述氧合部，并具有进血管及进氧管，所述进氧管及出气管连通所述芯轴结构与氧合壳体间的空间；其中每一个丝膜结构具有多层第一中空纤维层及与所述多层第一中空纤维层交错设置的多层第二中空纤维层，每一层第一中空纤维层及第二中空纤维层分别具有环状排列的多个中空纤维管；其中每一个中空纤维管的截面为非圆形封闭截面，具有最小外接圆及最大内切圆；其中每一层第一中空纤维层的每一个中空纤维管与相邻的第二中空纤维层的每一个中空纤维管间具有夹角。

与现有技术相比，本申请可以获得包括以下技术效果：

本申请的丝膜结构的中空纤维管的截面为非圆形封闭截面，具有最小外接圆及最大内切圆，可有效降低血液的预充量，降低血流压力避免血液遭到破坏。

本申请的丝膜结构由多层第一中空纤维层与多层第二中空纤维层交错设置，每一层第一中空纤维层的中空纤维管与相邻的第二中空纤维层的中空纤维管间具有夹角，其对血液进行分流，使血液形成较薄的血膜，增加血液与氧气的接触面积，提升血液与氧气的氧合效率。

附图说明

图1为本申请第一实施方式的丝膜结构的示意图。

图2为本申请第一实施方式的丝膜结构的组装图。

图3为本申请第一实施方式的膜式氧合器的立体图。

图4为本申请第一实施方式的膜式氧合器的剖面图。

图5为本申请第二实施方式的膜式氧合器的组装图。

图6为本申请第三实施方式的丝膜结构的示意图。

具体实施方式

以下将以图式揭露本申请的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本申请。也就是说，在本申请的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

关于本文中所使用之“第一”、“第二”等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本申请，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已。

请参阅图1及图2，其是本申请第一实施方式的丝膜结构1的示意图及组装图；如图所示，本实施方式的丝膜结构1用于膜式氧合器，丝膜结构1具有多层第一中空纤维层10a及多层第二中空纤维层10b，每一层第一中空纤维层10a及第二中空纤维层10b分别具有多个中空纤维管101，每一个中空纤维管101的截面为非圆形的椭圆形，每一层第一中空纤维层10a及第二中空纤维层10b分别由多个中空纤维管101环状排列而形成。多层第一中空纤维层10a及多层第二中空纤维层10b交错设置，每一层第一中空纤维层10a的多个中空纤维管101往第一方向倾斜，每一层第二中空纤维层10b的多个中空纤维管101往第二方向倾斜，本实施方式的第一方向与第二方向相反，当多层第一中空纤维层10a与多层第二中空纤维层10b交错设置时，每一层第一中空纤维层10a的多个中空纤维管101与相邻的第二中空纤维层10b的多个中空纤维管101呈交叉排列，换句话说，第一中空纤维层10a的中空纤维管101与第二中空纤维层10b的中空纤维管101间具有夹角A1、A2。本实施方式的第一中空纤维层10a的每一个中空纤维管101相对于垂直面往第一方向倾斜，此时第一方向为往左倾斜，第一中空纤维层10a的中空纤维管101与垂直面间的夹角A1的角度为15度；第二中空纤维层10b的每一个中空纤维管101相对于垂直面往第二方向倾斜，此时第二方向为往右倾斜，第二中空纤维层10a的中空纤维管101与垂直面间的夹角A2的角度为15度，所以第一中空纤维层10a的中空纤维管101与第二中空纤维层10b的中空纤维管101间的夹角(A1+A2)角度为30度。上述第一中空纤维层10a的中空纤维管101与第二中空纤维层10b的中空纤维管101间的夹角角度仅为较佳实施态样，其夹角角度依据实际需求而调整。然本实施方式的中空纤维管101的截面形状为具有长轴及短轴的椭圆形，换句话说，中空纤维管101的截面为非圆形封闭截面并具有最小外接圆及最大内切圆，所以中空纤维管101的截面形状也可为多边形或异体形。

请一并参阅图3及图4，其是本申请第一实施方式的膜式氧合器2的立体图及剖面图；如图所示，本实施方式提供一种使用上述丝膜结构1的膜式氧合器2，膜式氧合器2包括下盖20、氧合部21及上盖22，氧合部21设置于下盖20与上盖22间。下盖20包括下盖壳体201、第一下环形支撑片202a、第二下环形支撑片202b、出气管203及进水管204，下盖壳体201具有下表面2011及环设下表面2011的下环形侧壁2012。第一下环形支撑片202a及第二下环形支撑片202b设置于下盖壳体201的下表面2011，第二下环形支撑片202b位于第一下环形支撑片202a的外侧，并位于下环形侧壁2012内，第一下环形支撑片202a的直径小于第二下环形支撑片202b的直径，第一下环形支撑片202a的中心、第二下环形支撑片202b的中心与下盖20的中心位于同一线上，即第一下环形支撑片202a与第二下环形支撑片202b于下盖壳体201内作同心圆排列。出气管203设置于下盖壳体201的下表面2011，并连通第二下环形支撑片202b及下环形侧壁2012间的空间。进水管204设置于下环形侧壁2012，并贯穿下环形侧壁2012及第二下环形支撑片202b，进水管204连通第二下环形支撑片202b与第一下环形支撑片202a间的空间。

氧合部21包括芯轴结构210、环形隔板211及氧合壳体212，芯轴结构210设置于第一下环形支撑片202a，并位于第一下环形支撑片202a内。环形隔板211设置于第二下环形支撑片202b，并位于芯轴结构210的外侧。氧合壳体212设置于下盖壳体201的下环形侧壁2012，并具有出血管2121及循环排气管2122，出血管2121靠近下盖20，循环排气管2122位于出血管2121上方，并远离下盖20，出血管2121及循环排气管2122连通芯轴结构210与氧合壳体212间的空间。本实施方式的环形隔板211具有呈环状排列的多个血液通口2111，多个血液通口2111靠近下盖20。

上盖22包括上盖壳体221、第一上环形支撑片222a、第二上环形支撑片222b、进血管224、进氧管225及出水管226，上盖壳体221具有上表面2211及环设上表面2211的上环形侧壁2212。第一上环形支撑片222a及第二上环形支撑片222b设置于上盖壳体221的上表面2211，第二上环形支撑片222b位于第一上环形支撑片222a的外侧，第一上环形支撑片222a及第二上环形支撑片222b位于上环形侧壁1212内，第一上环形支撑片222a及第二上环形支撑片222b的中心与上盖壳体221的中心位于同一线上。进血管224设置于上盖壳体221的上环形侧壁2212，并贯穿上环形侧壁2212、第二上环形支撑片222b及第一上环形支撑片222a，且连接上盖22的第一上环形支撑片222a内的空间。进氧管225设置于上盖壳体221的上环形侧壁2212，并贯穿上环形侧壁2212，且与上环形侧壁2212与第二上环形支撑片222b的空间连通。出水管226设置于上盖壳体221的上环形侧壁2212，并贯穿上环形侧壁2212及第二上环形支撑片222b，且连通第一上环形支撑片222a与第二上环形支撑片222b间的空间。

当上盖22设置于氧合部21时，第一上环形支撑片222a与第二上环形支撑片222b于上盖壳体221内作同心圆排列，第一下环形支撑片202a与第一上环形支撑片222a对应，第二下环形支撑片202b与第二上环形支撑片222b对应，上盖壳体221的上环形侧壁2212与下盖壳体201的下环形侧壁2012对应，上盖壳体221的上环形侧壁2212、第二上环形支撑片222b及第一上环形支撑片222a分别卡设于氧合部21的氧合壳体212、环形隔板211及芯轴结构210。下盖20、氧合部21及上盖22的中心位于同一线上。

下盖壳体201的第一下环形支撑片202a与第二下环形支撑片202b间的空间及上盖壳体221的第一上环形支撑片222a与第二上环形支撑片222b间的空间对应芯轴结构210与环形隔板211间的空间，下盖20的进水管204及上盖22的出水管226连通芯轴结构210与环形隔板211间的空间，芯轴结构210与环形隔板211间的空间内设置一个丝膜结构1，芯轴结构210与环形隔板211间的空间内的丝膜结构1环绕于芯轴结构210的外侧及环形隔板211的内侧，此空间为变温区。下盖壳体201的下环形侧壁2012与第二下环形支撑片202b间的空间及上盖壳体221的上环形侧壁2212与第二上环形支撑片222b间的空间对应环形隔板211与氧合壳体212间的空间，上盖22的进氧管225及下盖20的出气管203连通环形隔板211与氧合壳体212间的空间，芯轴结构210与氧合壳体212间的空间内设置另一个丝膜结构1，芯轴结构210与氧合壳体212间的空间内的丝膜结构1环绕于环形隔板211的外侧及氧合壳体212的内侧，此空间为氧合区。

本实施方式的膜式氧合器2于使用时，体外血液回路装置的血液从膜式氧合器2的进血管224进入芯轴结构220，血液沿著芯轴结构220的外表面从上往下流动并先流向位于芯轴结构220与环形隔板211间的丝膜结构1，血液穿过丝膜结构1的多层第一中空纤维层10a及交错设置于多层第一中空纤维层10a的第二纤维层10b，并穿过每一层第一中空纤维层10a及第二中空纤维层10b的多个中空纤维管101间的间隙，多层第一中空纤维层10a及交错设置于多层第一中空纤维层10a的第二纤维层10b分流血液并薄化血膜，降低血流压力。当血液进入位于芯轴结构220与环形隔板211间的丝膜结构1时，同时经调变温度的水从下盖20的进水管204通入，经调变温度的水从靠近下盖20的丝膜结构1一端往靠近上盖20的丝膜结构1另一端流动，通过其温度调整扩散于丝膜结构1的血液温度。扩散至丝膜结构1且经调整温度的血液通过环形隔板211流入位于环形隔板211与氧合壳体221间的丝膜结构1。位于环形隔板211与氧合壳体221间的丝膜结构1与芯轴结构220与环形隔板211间的丝膜结构1相同，所以位于环形隔板211与氧合壳体221间的丝膜结构1的作用与位于芯轴结构220与环形隔板211间的丝膜结构1的作用相同。

然血液流入位于环形隔板211与氧合壳体221间的丝膜结构1时，从进氧管225输入氧气至第二上环形支撑片222b与氧合壳体212间的空间，换句话说，进氧管225的氧气进入丝膜结构1的多个中空纤维管101内与经丝膜结构1薄化的血膜进行氧合，因丝膜结构1的中空纤维管101的截面为非圆形封闭截面，并具有最小外接圆及最大内切圆的椭圆形。

根据等周原理，当平面上的封闭曲线围成的面积一定时，圆形的曲线周长最小。因此当截面采用具有最小外接圆及最大内切圆的非圆形封闭截面时，相同截面积下，非圆形截面的周长要大于常规中空纤维管的圆形截面，从而在沿着中空纤维管101的长度方向，非圆形封闭截面的中空纤维管101的圆周外部血液与其接触面积要比圆形封闭截面的中空纤维管101大。

本实施方式中，当截面为椭圆形的中空纤维管101的截面积等于截面为圆形的中空纤维管101的截面积时，截面为椭圆形的截面周长大于截面为圆形的截面周长，截面为椭圆形的中空纤维管101的表面积大于截面为圆形的中空纤维管101的表面积，不但减少血膜的厚度，同时增加血液与氧气的接触面积，提升血液与氧气的氧合效率，替换出血液中的二氧化碳，氧合过程中产生二氧化碳，二氧化碳进入多个中空纤维管101内，位于中空纤维管101内的二氧化碳下沉至下盖20，并由下盖20的出气管203排出。最后经氧合的血液从氧合壳体212的出血管2121排出。然每一个中空纤维管101的截面为椭圆形时，其相对短轴部分可以使单一中空纤维层的中空纤维管101间的间距缩小，相邻二层中空纤维层间的间距也缩小，减少血液流动的空间，可以减少血液预充量。

请参阅图5，其是本申请第二实施方式的膜式氧合器2的剖面图；如图所示，本实施方式的膜式氧合器2与上述实施方式的膜式氧合器不同在于，本实施方式的膜式氧合器2省略变温区的设置，即省略下盖20的进水管、下盖20的第二下环形支撑片、环形隔板、上盖22的第二上环形支撑片及上盖22的出水管的设置。丝膜结构1直接设于芯轴结构210与氧合壳体212间，下盖20的出气管203及上盖22的进氧管225分别连通芯轴结构210与氧合壳体212间的空间，如此芯轴结构210与氧合壳体212间的空间形成氧合区。由上述可知，丝膜结构1适用于各种膜式氧合器2。

请参阅图6，其是本申请第三实施方式的丝膜结构1的示意图；如图所示，本实施方式的丝膜结构1的每一层第一中空纤维层10a的多个中空纤维管101与垂直面相互平行，即不相对于垂直面倾斜；每一层第二中空纤维层10b的多个中空纤维管101仍相对于垂直面向右倾斜，每一层第二中空纤维层10b的中空纤维管101与相邻的第一中空纤维层10a的中空纤维管101的夹角角度为30度，也表示每一层第二中空纤维层10b的多个中空纤维管101与垂直面的夹角A2的角度为30度。当然也可让每一层第二中空纤维层10b的中空纤维管101不相对于垂直面倾斜，让每一层第一中空纤维层10a的中空纤维管101相对于垂直面倾斜。不论是每一层第一中空纤维层10a的中空纤维管101或每一层第二中空纤维层10b的中空纤维管101相对于垂直面倾斜，仅要维持每一层第一中空纤维层10a的中空纤维管101与每一层第二中空纤维层10b的中空纤维管101交叉设置并使其间具有夹角。

综上所述，本申请提供一种丝膜结构及使用丝膜结构的膜式氧合器，本申请的丝膜结构的中空纤维管的截面为非圆形封闭截面并具有最小外接圆及最大内切圆，可缩小每层多个中空纤维管的间距及多个中空纤维层间的间距，减少血液流动的空间，可有效降低血液的预充量，降低血流压力避免血液遭到破坏。本申请的丝膜结构由多层第一中空纤维层与多层第二中空纤维层交错设置，每一层第一中空纤维层的中空纤维管与相邻的第二中空纤维层的中空纤维管间具有夹角，其对血液进行分流，使血液形成较薄的血膜，然中空纤维管的截面为非圆形截面，其截面周长较截面为圆形的截面周长，所以本申请的中空纤维管具有较大的表面积，增加血液与氧气的接触面积，提升血液与氧气的氧合效率。

上所述仅为本申请的实施方式而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本申请的权利要求范围之内。

Claims (11)

1.一种丝膜结构，其特征在于，包括：

多层第一中空纤维层，每一层第一中空纤维层具有环状排列的多个中空纤维管；

多层第二中空纤维层，其与所述多层第一中空纤维层交错设置，每一层第二中空纤维层具有环状排列的多个中空纤维管；

其中每一个中空纤维管的截面具有最小外接圆及最大内切圆；

其中每一层第一中空纤维层的每一个中空纤维管与相邻的第二中空纤维层的每一个中空纤维管间具有夹角。

2.根据权利要求1所述的丝膜结构，其特征在于，所述每一个中空纤维管的截面形状为椭圆形、多边形或异形体。

3.根据权利要求1所述的丝膜结构，其特征在于，所述每一层第一中空纤维层或第二中空纤维层的多个中空纤维管相对于垂直面倾斜。

4.根据权利要求1所述的丝膜结构，其特征在于，所述每一层第一中空纤维层及第二中空纤维层的多个中空纤维管相对于垂直面倾斜，所述每一层第一中空纤维层的多个中空纤维管往第一方向倾斜，所述每一层第二中空纤维层的多个中空纤维管往第二方向倾斜。

5.根据权利要求1所述的丝膜结构，其特征在于，所述每一层第一中空纤维层的每一个中空纤维管与相邻的第二中空纤维层的每一个中空纤维管间的夹角角度介于15度与30度间。

6.一种膜式氧合器，其特征在于，包括：

下盖，其具有出气管；

氧合部，其设置于所述下盖，并包括芯轴结构、氧合壳体及设置于所述芯轴结构与氧合壳体间的至少一个丝膜结构，所述氧合壳体具有出血管，所述出血管靠近所述下盖；以及

上盖，其设置于所述氧合部，并具有进血管及进氧管，所述进氧管及出气管连通所述芯轴结构与氧合壳体间的空间；

其中每一个丝膜结构包括多层第一中空纤维层及与所述多层第一中空纤维层交错设置的多层第二中空纤维层，每一层第一中空纤维层及第二中空纤维层分别具有环状排列的多个中空纤维管；其中每一个中空纤维管的截面具有最小外接圆及最大内切圆；其中每一层第一中空纤维层的每一个中空纤维管与相邻的第二中空纤维层的每一个中空纤维管间具有夹角。

7.根据权利要求6所述的膜式氧合器，其特征在于，更包括至少一个环形隔板，所述至少一个环形隔板设置于所述芯轴结构与氧合壳体间，所述下盖具有进水管，所述上盖具有出水管，所述进水管及出水管连通靠进所述芯轴结构的环形隔板与所述芯轴结构间的空间；所述进氧管及出气管连通靠进所述芯轴结构的环形隔板与所述氧合壳体间的空间；靠近所述芯轴结构的环形隔板与所述芯轴结构间设有丝膜结构，靠近所述芯轴结构的环形隔板与所述氧合壳体间设有另一丝膜结构。

8.根据权利要求6或7所述的膜式氧合器，其特征在于，所述每一个中空纤维管的截面形状为椭圆形、多边形或异形体。

9.根据权利要求6或7所述的膜式氧合器，其特征在于，所述每一层第一中空纤维层或第二中空纤维层的多个中空纤维管相对于垂直面倾斜。

10.根据权利要求6或7所述的膜式氧合器，其特征在于，所述每一层第一中空纤维层及第二中空纤维层的多个中空纤维管相对于垂直面倾斜，所述每一层第一中空纤维层的多个中空纤维管往第一方向倾斜，所述每一层第二中空纤维层的多个中空纤维管往第二方向倾斜。

11.根据权利要求6或7所述的膜式氧合器，其特征在于，所述每一层第一中空纤维层的每一个中空纤维管与相邻的第二中空纤维层的每一个中空纤维管间的夹角角度介于15度与30度间。