CN108030970A - 一种便携式体外循环系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种便携式体外循环系统。该系统包括血泵、氧合器和控制机；血泵安装在控制机侧壁上，通过控制机的电机工作，带动血泵内叶片转动；氧合器固定在控制机上，血泵和氧合器之间通过流量传感器和连通管连接，出血管一端连接体内血管。本发明解决了现有技术的体外循环系统设备复杂、庞大，管路繁多、预充量大，操作复杂，移动性差等技术问题；提供了一种体外循环系统简单、易携带、预充量小、操作简单、移动性好的便携式体外循环系统，该体外循环系统能够减少血栓、降低对血细胞破坏。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种主动体外肺辅助的便携式体外循环系统。。
背景技术
呼吸衰竭依然是重症医学最常见的疾病。急性呼吸窘迫综合症(ARDS)作为其最严重形式，一旦进展为重症ARDS，病死率则上升至90%，主要死因为顽固性低氧血症。ARDS一般指多种疾病或直接肺损伤所指的弥漫性肺损伤过程。临床表现为低氧血症，肺顺应性下降，气体交换障碍，肺动脉高压。ARDS最基本的治疗是机械呼吸治疗，其中呼气终末正压呼吸（PEEP）为改善呼吸衰竭发挥了积极作用。PEEP作用包括逆转进行性肺泡萎陷，阻止液体向肺泡渗出，减轻间质水肿，从而改善肺泡气体交换。它还使萎陷的肺泡膨胀，使已膨胀的肺泡容量加大。但PEEP难以解决血液氧合这一根本问题，其原因有：PEEP不能解决ARDS肺内分流问题，有人给早期ARDS患者使用PEEP，其结果对死亡率、病程进展无明显影响；在长期高FiO2的PEEP治疗中可导致氧中毒发生，此时肺泡透明膜形成，气体弥散障碍；PEEP治疗为胸腔正压，影响静脉回流，不利于血流动力学的维持；急性呼吸衰竭患者肺顺应性很低，气道阻力大，PEEP易造成肺气压伤。随着医疗器械的发展，一种新型给氧治疗方法运用到临床，该方法可以进行血气交换，是一种改良的人工心肺机，称为体外循环ECMO。ECMO是将血从体内引流到体外，经膜式氧合再用血泵将血液灌入体内。临床上主要用于呼吸功能不全和心脏功能不全的支持。ECMO能使心脏和肺脏得到充分休息，有效地改善低氧血症，避免长期高氧吸入所致的氧中毒，避免了机械通气所致的气道损伤，心脏功能得到暂时的辅助支持，增加心输出量，改善全身循环灌注，保证了循环的稳定，为心肺功能的恢复赢得了时间。
目前临床救治模式，体外循环系统设备复杂、庞大，管路繁多、预充量大，操作复杂，移动性差。而救治现场，特别是战场或灾害环境条件恶劣，需要便携式救治装置并快速施救，要求预充量小，操作简单的体外循环系统。同时需要能够减少血栓、降低对血细胞破坏、更加稳定的，使用持久。
发明内容
发明目的：
为解决上述技术问题，本发明提供一种体外循环系统简单、易携带、预充量小、操作简单、移动性好的便携式体外循环系统；同时，便携式体外循环系统能够减少血栓、降低对血细胞破坏、更加稳定的，使用持久。
技术方案：
本发明是通过以下技术方案实施的：
一种便携式体外循环系统，该系统包括血泵、氧合器和控制机；血泵安装在控制机侧壁上，通过控制机的电机工作，带动血泵内叶片转动；氧合器固定在控制机上，输入管一端与血泵连接，血泵和氧合器之间通过连通管连接；
该氧合器外壳整体呈方形，由外壳、内芯组件、混合半透膜组和氧合半透膜组构成，混合半透膜组和氧合半透膜组安装在内芯组件中，外壳的内腔安装内芯组件；外壳由外壳Ⅰ、外壳Ⅱ、外壳Ⅲ和外壳Ⅳ构成；外壳Ⅰ、外壳Ⅱ、外壳Ⅲ和外壳Ⅳ焊接或胶接固定；外壳Ⅰ上的进气口与外壳Ⅰ相对的面外壳Ⅲ上的出气口连通构成气路腔；外壳Ⅱ上的进水口与外壳Ⅱ相对的面外壳Ⅳ上的出水口连通构成水路腔；
内芯组件从前到后依次为端盖I、分流网I、支撑架、支撑架中固定的中网片、分流网Ⅱ和端盖Ⅱ；端盖Ⅰ的进血口和与端盖Ⅰ相对的面端盖Ⅱ的出血口构成血液输入输出腔；分流网Ⅰ、分流网Ⅱ和中网片均带有细密网孔，分流网Ⅰ和中网片之间固定有混合半透膜组；中网片和分流网Ⅱ之间固定有氧合半透膜组；内芯组件与混合半透膜组和氧合半透膜组按顺序安装后固定在外壳腔体内。
所述的便携式体外循环系统，氧合半透膜组由若干层半渗透性气体可灌注的矩形中空纤维的氧合半透膜构成，每层矩形中空纤维的氧合半透膜相对于相邻层的氧合半透膜以90度旋转叠放，氧合半透膜具有用缠绕线把单根中空纤维缠绕成编织垫的结构；混合半透膜组由若干层氧合半透膜与可热交换半透膜交替互相嵌入构成，每层氧合半透膜相对于相邻层的中空纤维可热交换半透膜以90度旋转叠放。
所述的便携式体外循环系统，氧合半透膜其主要成分为聚丙烯或者聚甲基戊烯，每根中空纤维长度为110~150mm，用缠绕线把若干根中空纤维缠绕成编织垫结构；可热交换半透膜由热交换毛细管采用双层交叉缠绕成编织垫结构，热交换毛细管是用聚对苯二甲酸乙二酯制成。
所述的便携式体外循环系统，氧合半透膜组与混合半透膜组在内芯组件的中被分为氧合室和氧合与热交换混合室，其中氧合有效面积0.7~1平方米，热交换部分的有效变温面积0.14~0.3平方米。
所述的便携式体外循环系统，外壳上的气路腔和水路腔两两对称，进气口与出气口在外壳Ⅰ与相对面的外壳Ⅲ上设置，进气口高于出气口；进水口与出水口在外壳Ⅱ与相对面的外壳Ⅳ上设置，进水口高于出水口；血液从端盖Ⅰ上的进血口流入，经分流网Ⅰ均匀分布到混合半透膜组，与可热交换半透膜中空纤维内从上到下流入的变温水在纤维表面进行热交换，之后血液再从氧合半透膜中空纤维径向通过，与氧合半透膜中空纤维内的氧气通过纤维壁上的膜孔进行气体交换；最后变温、氧合后的血液通过分流网Ⅱ，把血液聚集到一起，从出血口离开氧合器。
所述的便携式体外循环系统，端盖Ⅰ和端盖Ⅱ均有一动脉排气口。
所述的便携式体外循环系统，血泵由泵体上壳、泵体珠、泵体下壳和转子组件构成；转子组件包括叶轮、盖板、铁圈、偶数个磁铁和转子槽，铁圈安装在转子槽中的环形槽，偶数个条形磁铁沿周向均匀的分布到转子槽的内沿方形槽内；磁铁磁极方向为转子槽的径向方向，相邻磁铁的磁极互斥；盖板将转子槽、铁圈和磁铁固定，转子槽和盖板之间密封，叶轮根据叶片的形状插入到盖板相应位置上，通过焊接或者胶接将叶轮固定，泵体珠连接转子组件和泵体下壳，泵体珠安装在泵体下壳凹槽与转子组件下方的凹槽内，转子组件的转子槽下表面凹槽覆盖泵体珠上表面；泵体外壳是由泵体上壳、泵体下壳、和泵体管焊接或胶接固定；并且泵体上壳与泵体下壳边缘之间构成一个螺旋空间，增强血液的流动性；泵体上壳上有一与输入管相匹配的宝塔状连接口。
所述的便携式体外循环系统，控制机包括流量测量单元、压力测量单元、温度测量单元、驱动测量单元、蓄电单元、屏幕显示单元和主机控制单元；在控制机内部与血泵对应侧安装有一个电机，该电机与驱动测量单元连接，控制血泵中的血液流量；
控制机内部将主动转子等分为的2整数倍数，相邻区域是异性磁极；通过控制机内部电机的主动转子转动从而带动血泵内的转子组件；
流量测量单元与安装在泵体管相应位置的控制机外壁上的流量传感器连接，
压力测量单元和温度测量单元与安装在输出管和出血管之间的压力温度模块连接，用于测量体外循环装置内的血液温度和压力；
屏幕显示单元连接主机控制单元，屏幕显示单元显示压力值、流量值和温度值。
所述的便携式体外循环系统，输血管分为四个部分，输入管一端与泵体上壳的连接口连通，血泵的泵体管与连通管一端连通，连通管的另一端连接氧合气的进血口，氧合器的出血口与输出管连接，输出管另一端通过压力温度模块与出血管连接。
优点和效果：
1. 结构紧凑：本发明的控制机体积不大于410*310*310mm，集成了流量测量单元、压力测量单元、温度测量单元，驱动测量单元，蓄电单元。屏幕显示电量，流量，转速，压力，温度；控制器具有多功能的无线小型主机；
整个体外循环系统重约11千克，一个正常成年人可以拎起，便于携带，可以用于各种临时场合；
所述体外循环系统整体结构紧凑，体积较小，整体体积不大于410*310*310mm，便于携带使用；以不透血中空纤维氧合器与磁悬浮离心血泵为基础构建整合动力氧合体外循环系统。该系统通过将高氧合效率的中空纤维氧合器与小型离心血泵装置整合。以期实现在较小的体积和血液接触面积的基础上。通过单一装置实现氧合和泵血双重功能，以实现适应复杂环境下救治急性肺衰竭人员。
2. 提高变温效率：血液经分流网前往后通过变温室，再从前往后通过氧合室，双层交叉缠绕编织垫使用方式，可以使血液与氧合半透膜和可热交换半透膜充分接触，最大化提高氧合变温效率。
3. 预充量小：预充量不大于300ml；最大化利用氧合膜和热交换膜，氧合有效面积0.7~1平方米，变温面积0.14~0.3平方米，从而减少了整个氧合器尺寸，便于携带。
4. 良好的排气泡能力：排气泡能力与血液的流动方式有关系，血液经进口，从下往上填充整个氧合器，排气口位于氧合器顶部，距离血液进口最远处，两者距离大概100mm，气泡排出更安全。
5. 内部结构可见：外壳是聚碳酸酯材料，四周的外壳为白色，端面为无色透明，内部结构可见，可以清楚看到血液进行氧合的过程。
6. 有效防止血液污染：水路和气路在血流的径向平面，与血路分开管理，可以有效防止氧合器的血液管路污染。
7. 血泵优点：磁悬浮离心血泵在密闭的圆心开一个圆孔和圆周部开一个螺旋槽，当其内部高速转动时，产生涡流和离心力，推动血液前进。与滚压血泵相比，离心泵的特点如下：
(1)工作时不需要对血液进行挤压，且血液接触面积小，对血液破坏小，更适合用长于时间灌注。
(2)压力缓冲大，因离心血泵非阻闭性的特点，限制了使用时的最大正压，因此不会产生高压力而引起损失。
(3)血泵流量由于泵头具有非阻闭性特点而随循环路径和体循环阻力有一定变化。阻力升高时，流量适当地降低；阻力降低时，流量会适当地升高。此外，离心血泵安全性较滚压式血泵大大提高，又具有体积小、便于移动等优点
叶片式磁悬浮离心血泵是将叶片装在轴上，当轴高速旋转时，叶片将引导血液并将其抛至外沿，叶片对血液的动力作用将形成动脉压，显然，压力的大小取决于叶轮的转速，一般情况下，转速越高所形成的动脉压也越高。最高转速不低4500r/min。
磁悬浮离心血泵无过载现象，压力、流量稳定，且对血液破坏程度小、驱动效率高、使用方便，在结构上用静密封传动代替动密封，有效减少了漏血的发生，因此可延长体外循环的辅时间，扩大临床应用范围。
叶轮悬浮于血泵体内，没有摩擦和挤压，溶血明显减少，血栓的发生率显著降低。血泵应用悬浮技术，无轴承磨损问题，提高了血泵使用的耐久性，更适合于长期的循环辅助。由于避免了机械摩擦导致的能耗和温度升高，能效比更高，更有利于长期辅助。
8. 重量轻，便于携带：氧合器内部结构紧凑，体积较小，呈方体，整体体积不大于200*200*100mm，重量不大于1.2kg，血泵大体呈涡轮状，占用空间为170*90*60mm，重量不大于0.3kg, 控制机呈方体，体积不大于为410*310*310mm，重量约8.5kg。系统使用时，将氧合器、血泵和输血管安装到控制机内，整体体积不大于410*310*310mm，重量不大于11kg。整体体积不大，正常成年人可以移动。控制机上有把手，从而更便于携带。
附图说明
图1为本发明一种便携式体外循环系统组件示意图；
图2为本发明的血泵结构示意图；
图3为本发明的血泵爆炸图
图4为本发明的转子组件爆炸图；
图5为血泵边缘螺旋槽示意图；
图6为本发明的氧合器示意图；
图7为氧合半透膜组的结构及材料分布示意图；
图8为混合半透膜组的结构及材料分布示意图；
图9为内芯组件结构示意图；
图10为外壳结构立体示意图；
图11为外壳结构旋转180度立体示意图；
图12为编织矩形半透膜示意图。
附图标记说明：
1. 混合半透膜组；2. 氧合半透膜组；3. 支撑架；4. 中网片；5. 分流网Ⅰ；6. 端盖Ⅰ；7. 动脉排气口；8. 外壳Ⅰ；9. 外壳Ⅱ；10. 外壳Ⅲ；11. 外壳Ⅳ；12. 进气口；13. 出气口；14. 进水口；15. 出水口；16. 进血口；17. 出血口；18. 氧合半透膜；19. 可热交换半透膜；20. 分流网Ⅱ；21. 端盖Ⅱ；22. 泵体上壳；23. 叶轮；24. 盖板；25. 铁圈；26. 磁铁；27. 转子槽；28. 泵体珠；29. 泵体下壳；30. 泵体管；31. 控制机；32. 螺杆；33. 输入管；34. 血泵；35. 氧合器；36. 连通管；37. 输出管；38. 压力温度模块；39. 出血管；40. 流量传感器；41. 转子组件；42. 螺旋槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体说明：
如图1所示，一种便携式体外循环系统，该系统包括血泵34、氧合器35和控制机31；血泵34安装在控制机31侧壁上，通过控制机31的电机工作，带动血泵34内叶轮23上的叶片转动；氧合器35固定在控制机31上，输入管33一端与血泵34连接，血泵34和氧合器35之间通过连通管36连接，出血管39一端连接体内血管；将耦合剂涂抹到控制机31的流量传感器40上，再将连通管36与流量传感器40紧密贴合，用于测试血液流量，血泵34安放到控制机31侧壁上，按控制机31侧壁凹槽形状将血泵34安装上；通过螺杆32将氧合器35固定在控制机31上。将压力温度模块38上的传输线连接到控制机31上。
如图6所示，该氧合器35外壳整体呈方形，由外壳、内芯组件、混合半透膜组1和氧合半透膜组2构成，混合半透膜组1和氧合半透膜组2安装在内芯组件中，外壳的内腔安装内芯组件；外壳由外壳Ⅰ 8、外壳Ⅱ 9、外壳Ⅲ 10和外壳Ⅳ 11构成；外壳Ⅰ 8、外壳Ⅱ 9、外壳Ⅲ 10和外壳Ⅳ 11焊接或胶接固定；外壳Ⅰ 8上的进气口12与外壳Ⅰ 8相对的面外壳Ⅲ 10上的出气口13连通构成气路腔；外壳Ⅱ 9上的进水口14与外壳Ⅱ 9相对的面外壳Ⅳ 11上的出水口15连通构成水路腔；外壳是聚碳酸酯材料，四周的外壳为白色，端面为无色透明，内部结构可见，可以清楚看到血液进行氧合的过程；
如图9所示，内芯组件从前到后依次为端盖I 6、分流网I 5、支撑架3、支撑架3中固定的中网片4、分流网Ⅱ 20和端盖Ⅱ 21；端盖Ⅰ 6的进血口16和与端盖Ⅰ 6相对的面端盖Ⅱ 21的出血口17构成血液输入输出腔；分流网Ⅰ 5、分流网Ⅱ 20和中网片4均带有细密网孔，分流网Ⅰ 5和中网片4之间固定有混合半透膜组1；中网片4和分流网Ⅱ 20之间固定有氧合半透膜组2；内芯组件与混合半透膜组1和氧合半透膜组2按顺序安装后固定在外壳腔体内。血液经分流网从前往后通过氧合与热交换混合室，再从前往后通过氧合室，双层交叉缠绕编织垫使用方式，如图12所示，可以使血液与半透膜充分接触，最大化提高氧合变温效率。
如图7、图8和图12所示，所述的便携式体外循环系统，氧合半透膜组2由若干层半渗透性气体可灌注的矩形中空纤维的氧合半透膜18构成，每层矩形中空纤维的氧合半透膜18相对于相邻层的氧合半透膜18以90度旋转叠放，氧合半透膜18具有用缠绕线把单根中空纤维缠绕成编织垫的结构；混合半透膜组1由若干层氧合半透膜18与可热交换半透膜19交替互相嵌入构成，每层氧合半透膜18相对于相邻层的中空纤维可热交换半透膜19以90度旋转叠放。
现有氧合器一般为圆柱形，与现有技术相比，氧合半透膜组和混合半透膜组的膜层与膜层之间以90度旋转叠放，通过灌封技术将氧合半透膜组和混合半透膜组与内芯组件固定，使血液流动范围限定在内芯组件中，氧合器结构紧凑，减小氧合器的体积。每层中空纤维成矩形，多层叠放后，形成中间区域突出、密集，四周较薄的现象，从而中间层的膜间无间隙，各边更容易被灌封住。
氧合半透膜组一般选用氧合半透膜在100到10层之间，混合半透膜组中一般选用氧合半透膜在50到5层之间，同时可热交换半透膜一般也选用50到5层之间，该层数可以最大化利用氧合半透膜和可热交换半透膜，氧合有效面积0.7~1㎡，变温面积0.14~0.3㎡，从而减少了整个氧合器尺寸，便于携带。
所述的便携式体外循环系统，氧合半透膜18其主要成分为聚丙烯或者聚甲基戊烯，每根中空纤维长度为110~150mm，用缠绕线把若干根中空纤维缠绕成编织垫结构；可热交换半透膜19由热交换毛细管采用双层交叉缠绕成编织垫结构，热交换毛细管是用聚对苯二甲酸乙二酯制成。每层膜宽度在85~110mm。氧合半透膜18可以使半透膜不透血浆。氧合半透膜18具有均匀的多孔分布，同时具有致密的外表皮，膜能够完全压制液体，例如血浆或者水，透过孔结构从而进入毛细管的内腔，即使长时间的暴露在这些液体中，也不会发生渗透。这种膜能够避免血液毛细管外测和空气或者氧气毛细管内侧直接接触，因此有助于减少对血液的压力。氧合半透膜具有卓越的扩散性能，气体如氧、二氧化碳穿过毛细管壁的传导不会受到外表皮的阻碍。
热交换毛细管是用聚对苯二甲酸乙二酯PET制成，是一个密封、透明、无孔的毛细管，对血液和水具有不可渗透性。气体可以通过扩散穿过封闭的毛细管壁少许，能很好的传递温度。可热交换半透膜采用双层交叉缠绕编织垫结构，充分利用与血液的接触面积，进行最大化的交换。
所述的便携式体外循环系统，氧合半透膜组2与混合半透膜组1在内芯组件的中被分为氧合室和氧合与热交换混合室，其中氧合有效面积0.7~1平方米，热交换部分的有效变温面积0.14~0.3平方米。该氧合器预充量小，预充量不大于300ml；最大化利用氧合膜和热交换膜，氧合有效面积0.7~1平方米，变温面积0.14~0.3 平方米，从而减少了整个氧合器尺寸，便于携带。
如图10和图11所示，所述的便携式体外循环系统，外壳上的气路腔和水路腔两两对称，进气口12与出气口13在外壳Ⅰ 8与相对面的外壳Ⅲ 10上设置，进气口12高于出气口13；进水口14与出水口15在外壳Ⅱ 9与相对面的外壳Ⅳ 11上设置，进水口14高于出水口15；血液从端盖Ⅰ 6上的进血口16流入，经分流网Ⅰ 5均匀分布到混合半透膜组1，与可热交换半透膜19中空纤维内从上到下流入的变温水在纤维表面进行热交换，之后血液再从氧合半透膜18中空纤维径向通过，与氧合半透膜18中空纤维内的氧气通过纤维壁上的膜孔进行气体交换；最后变温、氧合后的血液通过分流网Ⅱ 20，把血液聚集到一起，从出血口17离开氧合器35。水路和气路在血流的径向平面，与血路分开管理，可以有效防止氧合器的血液管路污染。
所述的便携式体外循环系统，端盖Ⅰ 6和端盖Ⅱ 21均有一动脉排气口7。使氧合器具有良好的排气泡能力。排气泡能力与血液的流动方式有关系。血液经进口，从下往上填充整个氧合器，排气口位于氧合器顶部，距离血液进口最远处，两者距离大概100毫米，气泡排出更安全。
如图2和图3所示，所述的便携式体外循环系统，血泵34由泵体上壳22、泵体珠28、泵体下壳29和转子组件41构成；如图4所示，转子组件41包括叶轮23、盖板24、铁圈25、偶数个磁铁26和转子槽27，铁圈25安装在转子槽27中的环形槽，偶数个条形磁铁26沿周向均匀的分布到转子槽27的内沿方形槽内，一般磁铁26个数取4个、6个、8个、10个或者12个；磁铁26磁极方向为转子槽27的径向方向，相邻磁铁26的磁极互斥；盖板24将转子槽27、铁圈25和磁铁26固定，转子槽27和盖板24之间密封，转子槽27和盖板24之间不能有缝隙，避免使用时血液进入，造成污染；叶轮23根据叶片的形状插入到盖板24相应位置上，通过焊接或者胶接将叶轮23固定，泵体珠28连接转子组件41和泵体下壳29，泵体珠28安装在泵体下壳29凹槽与转子组件41下方的凹槽内，转子组件41的转子槽27下表面凹槽覆盖泵体珠28上表面；泵体外壳是由泵体上壳22、泵体下壳29、和泵体管30焊接或胶接固定；并且泵体上壳22与泵体下壳29边缘之间构成一个螺旋空间，增强血液的流动性；泵体上壳22上有一与输入管33相匹配的宝塔状连接口。泵体上壳和泵体下壳将转子组件包裹住，并且泵体上壳与泵体下壳边缘之间构成一个螺旋空间即螺旋槽42，增强血液的流动性。转子槽27为环形结构，上方的环形内沿方形槽与铁圈匹配，中心为三个连接柱与中心的圆形凹槽连接，该圆形凹槽与泵体珠大小相匹配，便于配合泵体下壳29使泵体珠在泵体下壳与转子组件运动。
如图5所示，当控制机31内部的主动转子旋转带动血泵转子旋转时，泵内产生涡流和离心力，血液从泵体上壳22进入，转子转动即转子组件41转动，叶片将血液推到泵体内部的螺旋槽42内，最后从泵体管30血液流出。血液流速随着转子转动速度的增加而增加，当转动很快时，转子会上浮，保持上下压平衡，从而保证血泵可以高速运行。
所述的便携式体外循环系统，控制机31包括流量测量单元、压力测量单元、温度测量单元、驱动测量单元、蓄电单元、屏幕显示单元和主机控制单元；在控制机31内部与血泵34对应侧安装有一个电机，该电机与驱动测量单元连接，控制血泵34中的血液流量；控制机31内部将主动转子等分为2的整数倍数，相邻区域是异性磁极；通过控制机31内部电机的主动转子转动从而带动血泵34内的转子组件，进而控制血液流量及压力；
流量测量单元与安装在泵体管30相应位置的控制机31外壁上的流量传感器40连接，
压力测量单元和温度测量单元与安装在输出管37和出血管39之间的压力温度模块38连接，用于测量体外循环装置内的血液温度和压力；
屏幕显示单元连接主机控制单元，屏幕显示单元显示压力值、流量值和温度值。
所述的便携式体外循环系统，输血管分为四个部分，输入管33一端与泵体上壳22的连接口连通，血泵34的泵体管30与连通管36一端连通，连通管36的另一端连接氧合气的进血口16，氧合器35的出血口17与输出管37连接，输出管37另一端通过压力温度模块38与出血管39连接，出血管39的另一端连接人体血管。
一种便携式体外循环系统的循环过程，该系统的循环步骤如下：
步骤一：控制机31控制血泵34转动，产生压差，将人体内血液通过输入管33进入血泵34内；
步骤二：血液通过血泵34后，通过安装在控制机31上的流量传感器40，测量血液流量，再经过连通管36，流入氧合器35；
步骤三：进入氧合器35的血液从端盖Ⅰ 6的进血口16进入氧合器35，血液由前至后经过分流网Ⅰ 5从混合半透膜组1径向通过氧合与热交换混合室，与热交换毛细管内从上往下流的变温水在毛细管表面进行热交换，同时与中空纤维内的气体通过纤维壁上的膜孔进行气体交换；变温和氧合后的血液再经过中网片4从氧合半透膜组2径向通过氧合室，与中空纤维内的气体通过纤维壁上的膜孔再次进行气体交换；变温、氧合后的血液经过分流网Ⅱ 20通过出血口17离开氧合器35；
步骤四：氧合后的血液流经输出管37，通过安装在输出管37和出血管39之间的压力温度模块38，测量氧合血液的温度和压力，之后血液通过出血管39注入人体血管。
当控制机31启动后，血泵34转子进行旋转，血泵34内产生涡流和离心力，将人体内的血液经输入管33进入血泵34内，转子上的叶片将血液推到血泵34内侧边缘，血液沿着内侧螺旋槽42到泵体管30，血液从泵体管30流出，经连通管36进入氧合器35。血液从前到后经过分流网Ⅰ 5从混合半透膜组1径向通过氧合与热交换混合室，与热交换毛细管内从上往下流的变温水在毛细管表面进行热交换，同时与中空纤维内的气体通过纤维壁上的膜孔进行气体交换，接着血液从氧合器35的出血口17流出，经过输出管37、温度压力模块38和出血管39，流回人体血管内。通过流量传感器40，温度压力模块38测量的数据通过数据线传递到控制机31，在屏幕上显示具体数值。通过改变血泵34转速，从而改变血液流量，进而控制血液压力。通过改变流经氧合器35的温度，从而获得保持血液流动的温度。
便携式体外循环系统与现有体外循环系统的对比如下表1：
表1 便携式体外循环系统与现有体外循环系统的区别
Claims (9)
1.一种便携式体外循环系统，其特征在于：该系统包括血泵（34）、氧合器（35）和控制机（31）；血泵（34）安装在控制机（31）侧壁上，通过控制机（31）的电机工作，带动血泵（34）内叶片转动；氧合器（35）固定在控制机（31）上，输入管（33）一端与血泵（34）连接，血泵（34）和氧合器（35）之间通过连通管（36）连接；
该氧合器（35）外壳整体呈方形，由外壳、内芯组件、混合半透膜组（1）和氧合半透膜组（2）构成，混合半透膜组（1）和氧合半透膜组（2）安装在内芯组件中，外壳的内腔安装内芯组件；外壳由外壳Ⅰ（8）、外壳Ⅱ（9）、外壳Ⅲ（10）和外壳Ⅳ（11）构成；外壳Ⅰ（8）、外壳Ⅱ（9）、外壳Ⅲ（10）和外壳Ⅳ（11）焊接或胶接固定；外壳Ⅰ（8）上的进气口（12）与外壳Ⅰ（8）相对的面外壳Ⅲ（10）上的出气口（13）连通构成气路腔；外壳Ⅱ（9）上的进水口（14）与外壳Ⅱ（9）相对的面外壳Ⅳ（11）上的出水口（15）连通构成水路腔；
内芯组件从前到后依次为端盖I（6）、分流网I（5）、支撑架（3）、支撑架（3）中固定的中网片（4）、分流网Ⅱ（20）和端盖Ⅱ（21）；端盖Ⅰ（6）的进血口（16）和与端盖Ⅰ（6）相对的面端盖Ⅱ（21）的出血口（17）构成血液输入输出腔；分流网Ⅰ（5）、分流网Ⅱ（20）和中网片（4）均带有细密网孔，分流网Ⅰ（5）和中网片（4）之间固定有混合半透膜组（1）；中网片（4）和分流网Ⅱ（20）之间固定有氧合半透膜组（2）；内芯组件与混合半透膜组（1）和氧合半透膜组（2）按顺序安装后固定在外壳腔体内。
2.根据权利要求1所述的便携式体外循环系统，其特征在于：氧合半透膜组（2）由若干层半渗透性气体可灌注的矩形中空纤维的氧合半透膜（18）构成，每层矩形中空纤维的氧合半透膜（18）相对于相邻层的氧合半透膜（18）以90度旋转叠放，氧合半透膜（18）具有用缠绕线把单根中空纤维缠绕成编织垫的结构；混合半透膜组（1）由若干层氧合半透膜（18）与可热交换半透膜（19）交替互相嵌入构成，每层氧合半透膜（18）相对于相邻层的中空纤维可热交换半透膜（19）以90度旋转叠放。
3.根据权利要求2所述的便携式体外循环系统，其特征在于：氧合半透膜（18）其主要成分为聚丙烯或者聚甲基戊烯，每根中空纤维长度为110~150mm，用缠绕线把若干根中空纤维缠绕成编织垫结构；可热交换半透膜（19）由热交换毛细管采用双层交叉缠绕成编织垫结构，热交换毛细管是用聚对苯二甲酸乙二酯制成。
4.根据权利要求1或2所述的便携式体外循环系统，其特征在于：氧合半透膜组（2）与混合半透膜组（1）在内芯组件的中被分为氧合室和氧合与热交换混合室，其中氧合有效面积0.7~1平方米，热交换部分的有效变温面积0.14~0.3平方米。
5.根据权利要求1所述的便携式体外循环系统，其特征在于：外壳上的气路腔和水路腔两两对称，进气口（12）与出气口（13）在外壳Ⅰ（8）与相对面的外壳Ⅲ（10）上设置，进气口（12）高于出气口（13）；进水口（14）与出水口（15）在外壳Ⅱ（9）与相对面的外壳Ⅳ（11）上设置，进水口（14）高于出水口（15）；血液从端盖Ⅰ（6）上的进血口（16）流入，经分流网Ⅰ（5）均匀分布到混合半透膜组（1），与可热交换半透膜（19）中空纤维内从上到下流入的变温水在纤维表面进行热交换，之后血液再从氧合半透膜（18）中空纤维径向通过，与氧合半透膜（18）中空纤维内的氧气通过纤维壁上的膜孔进行气体交换；最后变温、氧合后的血液通过分流网Ⅱ（20），把血液聚集到一起，从出血口（17）离开氧合器（35）。
6.根据权利要求1所述的便携式体外循环系统，其特征在于：端盖Ⅰ（6）和端盖Ⅱ（21）均有一动脉排气口（7）。
7.根据权利要求1所述的便携式体外循环系统，其特征在于：血泵（34）由泵体上壳（22）、泵体珠（28）、泵体下壳（29）和转子组件（41）构成；转子组件（41）包括叶轮（23）、盖板（24）、铁圈（25）、偶数个磁铁（26）和转子槽（27），铁圈（25）安装在转子槽（27）中的环形槽，偶数个条形磁铁（26）沿周向均匀的分布到转子槽（27）的内沿方形槽内；磁铁（26）磁极方向为转子槽（27）的径向方向，相邻磁铁（26）的磁极互斥；盖板（24）将转子槽（27）、铁圈（25）和磁铁（26）固定，转子槽（27）和盖板（24）之间密封，叶轮（23）根据叶片的形状插入到盖板（24）相应位置上，通过焊接或者胶接将叶轮（23）固定，泵体珠（28）连接转子组件（41）和泵体下壳（29），泵体珠（28）安装在泵体下壳（29）凹槽与转子组件（41）下方的凹槽内，转子组件（41）的转子槽（27）下表面凹槽覆盖泵体珠（28）上表面；泵体外壳是由泵体上壳（22）、泵体下壳（29）、和泵体管（30）焊接或胶接固定；并且泵体上壳（22）与泵体下壳（29）边缘之间构成一个螺旋空间，增强血液的流动性；泵体上壳（22）上有一与输入管（33）相匹配的宝塔状连接口。
8.根据权利要求1所述的便携式体外循环系统，其特征在于：控制机（31）包括流量测量单元、压力测量单元、温度测量单元、驱动测量单元、蓄电单元、屏幕显示单元和主机控制单元；在控制机（31）内部与血泵（34）对应侧安装有一个电机，该电机与驱动测量单元连接，控制血泵（34）中的血液流量；
控制机（31）内部将主动转子等分为2的整数倍数，相邻区域是异性磁极；通过控制机（31）内部电机的主动转子转动从而带动血泵（34）内的转子组件（41）；
流量测量单元与安装在泵体管（30）相应位置的控制机（31）外壁上的流量传感器（40）连接，
压力测量单元和温度测量单元与安装在输出管（37）和出血管（39）之间的压力温度模块（38）连接，用于测量体外循环装置内的血液温度和压力；
屏幕显示单元连接主机控制单元，屏幕显示单元显示压力值、流量值和温度值。
9.根据权利要求1所述的便携式体外循环系统，其特征在于：输血管分为四个部分，输入管（33）一端与泵体上壳（22）的连接口连通，血泵（34）的泵体管（30）与连通管（36）一端连通，连通管（36）的另一端连接氧合气的进血口（16），氧合器（35）的出血口（17）与输出管（37）连接，输出管（37）另一端通过压力温度模块（38）与出血管（39）连接。
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