CN111298287B - 一种仿生式体外生命支持ecmo设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿生式体外生命支持ECMO设备，其包括上盖、下盖、设置于上盖与下盖之间的氧合部与隔膜泵，上盖具有进血管，氧合部具有连通进血管的容纳空间，隔膜泵具有隔膜囊，隔膜囊设置于下盖，并位于容纳空间内，血液经进血管能直接进入容纳空间中，通过控制容纳空间内的隔膜囊的收缩/舒张的幅度，能将容纳空间中的血液按实际需求直接泵向氧合部内进行氧合，本发明的仿生式体外生命支持ECMO设备更接近于人体心脏搏动效果，设备整体空间有效利用率高，体积小，便于携带使用。

Description

一种仿生式体外生命支持ECMO设备

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种仿生式体外生命支持ECMO设备。

背景技术

体外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation)，简称ECMO，其是利用ECMO设备对丧失心肺功能的重症病人进行生命支持的一种重要技术。目前的ECMO设备一般包括血管内插管、连接管、动力泵(人工心脏)、氧合器(人工肺)、供氧管等结构，其中的动力泵(人工心脏)与氧合器(人工肺)需要通过管路连接，其整体存在结构分散、体积大的特点,导致其在携带以及使用上不够便捷,且在使用时需要通过动力泵(人工心脏)的旋转带动血液流动，存在破坏血液成分的问题。

发明内容

本发明的实施方式提供一种仿生式体外生命支持ECMO设备，更接近于人体心脏的搏动效果，以解决现有的ECMO设备结构分散、体积大，携带使用不便，且存在破坏血液成分的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种仿生式体外生命支持ECMO设备，其包括下盖、氧合部、下盖与隔膜泵，氧合部设置于下盖上，并具有容纳空间，上盖设置于氧合部上，并具有进血管，进血管连通容纳空间，隔膜泵具有隔膜囊，隔膜囊设置于下盖上,并位于容纳空间内。

根据本发明的一实施方式，还包括第一单向阀，第一单向阀设置于进血管内。

根据本发明的一实施方式，上述隔膜泵还具有驱动装置，驱动装置与下盖连接。

根据本发明的一实施方式，上述下盖具有介质进出口，介质进出口连通隔膜囊内的空间。

根据本发明的一实施方式，上述驱动装置具有泵体，泵体与介质进出口连通。

根据本发明的一实施方式，上述驱动装置还具有连接管，连接管的一端与介质进出口连通，另一端与泵体连通。

根据本发明的一实施方式，上述隔膜囊具有隔膜骨架与连接隔膜骨架的多个隔膜，隔膜骨架设置于下盖，并具有多个隔膜通孔，隔膜通孔的数量与隔膜的数量相等，多个隔膜分别设置于多个隔膜通孔。

根据本发明的一实施方式，上述氧合部包括氧合外壳、环形导流板与设置于氧合外壳与环形导流板之间的氧合丝膜结构，容纳空间位于环形导流板内，氧合外壳具有出血管，出血管靠近下盖并设置有第二单向阀。

根据本发明的一实施方式，上述上盖还具有进氧管，下盖具有出气管，进氧管与出气管分别连通氧合外壳与环形导流板之间的空间。

根据本发明的一实施方式，上述环形导流板具有至少一个血液导流孔。

在本发明的实施方式中，本发明的仿生式体外生命支持ECMO设备，其将隔膜泵的隔膜囊设置在下盖而位于氧合部的容纳空间内，当隔膜囊收缩，容纳空间中能形成负压，血液从上盖的进血管进入氧合部的容纳空间中，当隔膜囊舒张，容纳空间中能容纳血液的空间收缩，血液能流入氧合部中与氧气进行氧合，能避免对血液成分造成破坏，且本发明的仿生式体外生命支持ECMO设备的结构紧凑，体积小，便于携带、使用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性本实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明第一实施方式的仿生式体外生命支持ECMO设备的示意图；

图2是本发明第一实施方式的仿生式体外生命支持ECMO设备的组装图；

图3是本发明第一实施方式的仿生式体外生命支持ECMO设备的剖视图；

图4是本发明第一实施方式的隔膜囊的示意图；

图5是本发明第二实施方式的仿生式体外生命支持ECMO设备的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明本实施方式中的附图，对本发明本实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的本实施方式是本发明的一实施方式，而不是全部的本实施方式。基于本发明中的本实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他本实施方式，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1、图2与图3,其是本发明第一实施方式的仿生式体外生命支持ECMO设备的示意图、组装图与剖视图。如图所示，本实施方式中，仿生式体外生命支持ECMO设备1包括上盖10、氧合部11、下盖12与隔膜泵13，上盖具有进血管101，氧合部11设置于上盖10与下盖12之间，并具有容纳空间110，容纳空间110与进血管101连通。隔膜泵13具有隔膜囊130与驱动装置131，隔膜囊130设置于下盖12，并位于容纳空间110内，驱动装置131连接下盖12，并用以驱动隔膜囊130进行收缩或者舒张。隔膜囊130收缩时，容纳空间110内的容置空间变大并形成负压，血液能从外界经过进血管101进入容纳空间内，隔膜囊130舒张时，容纳空间110内的容置空间缩小，容纳空间110内的血液在舒张的隔膜囊130的挤压下流入氧合部11中氧气进行氧合，如此，通过隔膜囊130的循环收缩/舒张，能不断地使血液流入氧合部11得到氧合。

具体地，下盖12具有介质进出口120，介质进出口120与隔膜囊130内的空间连通，驱动装置131具有泵体1310及动力装置(图中未示出)，其中，泵体1310定义为由活塞13102及活塞腔13101组成。泵体1310一端连通介质进出口120进而与隔膜囊130内的空间连通，泵体1310的活塞腔13101、活塞13102、介质进出口120与隔膜囊130形成的密闭空间中具有填充介质。当动力装置(图中未示出)驱动泵体1310的活塞13102向靠近隔膜囊130的方向移动时，活塞腔13101中的填充介质被活塞13102挤压，使隔膜囊130舒张。相反地，当动力装置(图中未示出)驱动泵体1310的活塞13102向远离隔膜囊130的方向移动时，隔膜囊130收缩。如此可通过调整动力装置(图中未示出)驱动活塞13102的活动行程与频率控制隔膜囊130收缩/舒张的频率与幅度，进而根据需求调整容纳空间110中流向氧合部11的血液的流量、压力、频率等参数。其中填充介质可为氧气、氮气、生理盐水或者其它无污染的气体或流体。

请参阅图4，其为本发明第一实施方式的隔膜囊的示意图。如图所示，本实施方式的隔膜囊130朝向上盖10的表面为弧面，从进血管101流入的血液直接落入容置腔110中，或者能沿着容纳空间110的内壁与隔膜囊130的表面顺畅地流动，最后流向氧合部11，不存在血液流动性不佳的区域。

隔膜囊130具有隔膜骨架1301与多个隔膜1302，隔膜骨架1301的一端密封连接于介质进出口120周缘或者介质进出口120内，而使隔膜囊130内的空间与介质进出口120连通，并隔膜骨架1301具有与多个隔膜通孔(图中未示出)，隔膜通孔的数量与隔膜1302的数量相等，每一个隔膜1302设置于一个隔膜通孔而与隔膜骨架1301连接。具体地，隔膜骨架1301与每个隔膜1302的材料为不锈钢或者其它符合生物相容性的医用材料，当隔膜囊130舒张时，每个隔膜1302的舒张程度远大于隔膜骨架1301的舒张程度，当隔膜囊130收缩时，每个隔膜1302的收缩程度远大于隔膜骨架1301的收缩程度，从而隔膜骨架1301具有支撑作用，使隔膜囊130能缓和地进行收缩/舒张动作，避免血液流动不稳定。当然，隔膜骨架1301的厚度可以是均匀的，也可以是自与下盖10连接的一端向另一端递减。

本实施方式的进血管101中还设置有第一单向阀1010，第一单向阀1010控制血液向进入容纳空间110的方向单向流动，以避免在隔膜囊130舒张时，容纳空间110内的血液从进血管101倒流出容纳空间110，使容纳空间110内的血液向氧合部11单方向流动，同时也避免容纳空间110内的气体从进血管101流出容纳空间110，降低容纳空间110内的气压，影响隔膜囊130挤压血液流向氧合部11的效果。第一单向阀1010可为鸭嘴阀、二瓣膜、三瓣膜或者其它类型的单向阀。

复参阅图2与图3，当血液进入氧合部11时，血液于氧合部11中与氧气氧合。具体地，氧合部11内有氧合区与变温区，其中变温区内有变温丝膜结构111，氧合区内有氧合丝膜结构112，变温丝膜结构111与氧合丝膜结构112分别具有多层中空纤维层，变温丝膜结构111的多层中空纤维层用以调整流入变温区的血液的温度，氧合丝膜结构112的多层中空纤维层用以使流入氧合区的血液与氧气进行氧合。本实施方式中的变温丝膜结构111与氧合丝膜结构112为环形结构，容纳空间110位于变温丝膜结构111内，变温丝膜结构111位于氧合丝膜结构112与容纳空间110之间，即在对血液进行氧合之前，需先调整血液的温度。详细而言，氧合部11还包括环形导流板113、第一环形隔板114、第二环形隔板115与氧合壳体116，环形导流板113位于容纳空间110与变温丝膜结构111之间，第一环形隔板114位于氧合丝膜结构112与变温丝膜结构111之间，第二环形隔板115位于氧合丝膜结构112与氧合壳体116之间，以分别支撑氧合丝膜结构112与变温丝膜结构111。同时，环形导流板113、第一环形隔板114与第二环形隔板115上均设置有至少一个血液导流孔，以引导血液流动。换个角度而言，容纳空间110中的血液在的隔膜囊130的挤压下穿过环形导流板113的血液导流孔后进入变温区，经过变温区的血液穿过第一环形隔板114的血液导流孔后进入氧合区，经过氧合的血液由第二环形隔板115的血液导流孔流出变温区。其中环形导流板113、第一环形隔板114与第二环形隔板115的血液导流孔的位置、形状、数量可分别灵活设置，也可在环形导流板113、第一环形隔板114的表面设置旋转导流槽，以增加血液与变温丝膜结构111、氧合丝膜结构112的接触面积及扩散面积，提升变温丝膜结构111变温效率及氧合丝膜结构112的氧合效率。

本实施方式中的环形导流板113、第一环形隔板114、第二环形隔板115与氧合壳体116分别设置于下盖12上，具体地，下盖12包括下盖壳体121、第一下环形支撑片122与第二下环形支撑片123，下盖壳体121具有下表面1210及环设下表面1210的下环形侧壁1211。第一下环形支撑片122及第二下环形支撑片123设置于下盖壳体121的下表面1210，第二下环形支撑片123位于第一下环形支撑片122的外侧，并位于下环形侧壁1211内，第一下环形支撑片122的直径小于第二下环形支撑片123的直径，第一下环形支撑片122的中心、第二下环形支撑片123的中心与下环形侧壁1211的中心位于同一线上。与下盖12的结构相对应，上盖10还具有上盖壳体102、第一上环形支撑片103与第二上环形支撑片104，其中上盖壳体102具有上表面1020及环设上表面1020的上环形侧壁1021，第一上环形支撑片103及第二上环形支撑片104设置于上下盖壳体102的上表面1020，第二上环形支撑片104位于第一上环形支撑片103的外侧，并位于上环形侧壁1021内，第一上环形支撑片103的直径小于第二上环形支撑片104的直径，第一上环形支撑片103的中心、第二上环形支撑片104的中心与上环形侧壁1021的中心位于同一线上。如此，氧合壳体116的两端分别卡设于下环形侧壁1211与上环形侧壁1021，第二环形隔板115设置于氧合壳体116靠近隔膜囊130的一侧，第一环形隔板114的两端能分别卡设于第二下环形支撑片123与第二上环形支撑片104之间，环形导流板113的两端能分别卡设于第一下环形支撑片122与第一上环形支撑片103之间。其中氧合壳体116靠近下盖12的一端设置有出血管1161，出血管1161设置有第二单向阀11610，当隔膜囊130舒张时，第二单向阀11610打开；当隔膜囊130压缩时，第二单向阀11610关闭，如此反复，经过变温及氧合的血液从第二环形隔板115的血液通孔流出，最终汇集于出血管1161流出本实施方式的集成式体外生命支持ECMO设备1。

下盖12还具有出气管124及进水管125，出气管124设置于下盖壳体121的下环形侧壁1211，并与第二下环形支撑片123与下环形侧壁1211间的空间连通。进水管125设置于下环形侧壁1211，并贯穿下环形侧壁1211及第二下环形支撑片123，进水管125连通第二下环形支撑片123与第一下环形支撑片122间的空间。上盖10还具有进氧管105与出水管106，进氧管105设置于上盖壳体102的上环形侧壁1021，并贯穿上环形侧壁1021，并连通上环形侧壁1021与第二上环形支撑片104的空间连通。出水管106设置于上盖壳体102的上环形侧壁1021，并贯穿上环形侧壁1021及第二上环形支撑片104而连通第一上环形支撑片103与第二上环形支撑片104间的空间。

当血液进入变温丝膜结构111时，经调变温度的水从下盖12的进水管125通入，并从靠近下盖12的变温丝膜结构111一端往靠近上盖10的变温丝膜结构111另一端流动，最终从上盖10的出水管106流出，通过其温度扩散而调整流经变温区的血液温度。然血液流入氧合丝膜结构112时，从进氧管105输入氧气至第二上环形支撑片104与氧合壳体116间的空间，换句话说，从进氧管105输入的氧气与氧合丝膜结构112内的血液进行氧合，血液中的二氧化碳与血液分离，从血液中分离出的二氧化碳下沉至下盖12，并由下盖12的出气管124排出。最后经氧合的血液从氧合壳体116的出血管1161排出。

本实施方式的氧合部11还具有下阻隔结构117及上阻隔结构118，下阻隔结构117覆盖于下盖12，且变温丝膜结构111与氧合丝膜结构112设置于下阻隔结构117上，上阻隔结构118设置于变温丝膜结构111与氧合丝膜结构112上，且上盖10设置于上阻隔结构118上。其中上阻隔结构118与下阻隔结构117分别用以阻隔位于变温丝膜结构111及氧合丝膜结构112内的血液往上盖10与下盖12移动。

由上述可知，本实施方式的仿生式体外生命支持ECMO设备1将隔膜泵13的隔膜囊130设置于氧合部11内，空间利用更充分、有效，结构紧凑而简单，更便于携带使用，在使用时，通过隔膜囊130的收缩/舒张，有律动地驱动血液流动，能避免损伤血液成分，且血液在本实施方式的仿生式体外生命支持ECMO设备1的内部空间能顺畅流动，避免产生血栓。当然，本实施方式的氧合部11的第二环形隔板115可省去，甚至变温区也可省去，即变温丝膜结构111、第一环形隔板114、第二环形隔板115、第二下环形支撑片123与第二上环形支撑片104、进水管125与出水管106可一并省去，以进一步地缩减体积，更利于携带使用。

请参阅图5，其是本发明第二实施方式的仿生式体外生命支持ECMO设备的示意图。如图所示，本实施方式的驱动装置131还具有连接管1311，连接管1311的一端与介质进出口120连通，另一端与泵体1310连通，填充介质位于隔膜囊130、介质进出口120、连接管1311以及活塞13102形成的密闭空间内，连接管1311不限于90度弯管，可按仿生式体外生命支持ECMO设备1的空间布局进行灵活调整。

综上所述，本发明提供的一种仿生式体外生命支持ECMO设备，其包括上盖、下盖、设置于上盖与下盖之间的氧合部与隔膜泵，隔膜泵的隔膜囊设置于下盖，并位于氧合部的容纳空间内，上盖的进血管连通容纳空间，通过隔膜囊的收缩/舒张能将从进血管进入容纳空间的血液直接泵向氧合部内进行氧合，本发明的仿生式体外生命支持ECMO设备空间利用率高，体积小，便于携带使用，且能避免损伤血液成分，产生血栓的几率低。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本发明的实施方式进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

Claims (7)

1.一种仿生式体外生命支持ECMO设备，其特征在于，包括：

下盖；

氧合部,其设置于所述下盖上,并具有容纳空间；

隔膜泵,其具有隔膜囊与驱动装置，所述隔膜囊设置于所述下盖上,并位于所述容纳空间内；所述驱动装置与所述下盖连接，并用以驱动隔膜囊进行收缩或者舒张；

上盖,其设置于所述氧合部上,并具有进血管,所述进血管与所述容纳空间连通；

所述下盖具有介质进出口，所述介质进出口与所述隔膜囊内的空间连通；所述驱动装置具有泵体，所述泵体由活塞及活塞腔组成，泵体的一端连通所述介质进出口进而与隔膜囊内的空间连通，所述泵体的活塞、活塞腔与介质进出口及隔膜囊形成的密闭空间中具有填充介质。

2.如权利要求1所述的仿生式体外生命支持ECMO设备，其特征在于，还包括第一单向阀，所述第一单向阀设置于所述进血管内。

3.如权利要求1所述的仿生式体外生命支持ECMO设备，其特征在于，所述驱动装置还具有连接管，所述连接管一端与介质进出口连通，另一端与泵体连通。

4.如权利要求1所述的仿生式体外生命支持ECMO设备，其特征在于，所述隔膜囊具有隔膜骨架与连接所述隔膜骨架的多个隔膜，所述隔膜骨架设置于所述下盖，并具有多个隔膜通孔，所述隔膜通孔的数量与所述隔膜的数量相等，多个所述隔膜分别设置于多个所述隔膜通孔。

5.如权利要求1所述的仿生式体外生命支持ECMO设备，其特征在于，所述氧合部包括氧合外壳、环形导流板与设置于所述氧合外壳与所述环形导流板之间的氧合丝膜结构，所述容纳空间位于所述环形导流板内，所述氧合外壳具有出血管，所述出血管靠近所述下盖并设置有第二单向阀。

6.如权利要求5所述的仿生式体外生命支持ECMO设备，其特征在于，所述上盖还具有进氧管，所述下盖具有出气管，所述进氧管与所述出气管分别连通所述氧合外壳与所述环形导流板之间的空间。

7.如权利要求6所述的仿生式体外生命支持ECMO设备，其特征在于，所述环形导流板具有至少一个血液导流孔。