CN111407945A - 血液氧合流转装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了血液氧合流转装置，包括升压模块和氧合模块，氧合模块包括氧合器壳体、水膜隔离板、气水隔离板、气血隔离板，气血隔离板内部形成中心血液通道，气血隔离板与气水隔离板之间形成压力调节区和集血区，压力调节区与集血区之间设置有气血隔层，气水隔离板与水膜隔离板之间形成热交换区，水膜隔离板与氧合器壳体之间形成氧合区，水膜隔离板与气水隔离板上均设置有血液流转通道，氧合器壳体与氧合区之间设置有环形集气区。本装置体积小，减少了泵肺间的管路，提高膜肺使用效率。两次压力调节可避免因血液变温造成的血液内微型气泡溢出影响，也避免因空气和氧气混合气体浓度过高产生的过氧化情况，保障氧合稳定性，安全性。

Description

血液氧合流转装置

技术领域

本发明涉及医疗设备领域，特别涉及血液氧合流转装置。

背景技术

呼吸系统疾病是全球发病率最高的系统疾病群，而危重呼吸道疾病的发病诱因中的主要因素是急性肺损伤(acute lung injury，ALI)，ALI是各种直接和间接致伤因素导致的肺泡上皮细胞及毛细血管内皮细胞损伤，造成弥漫性肺间质及肺泡水肿，导致的急性低氧性呼吸功能不全。以肺容积减少、肺顺应性降低、通气/血流比例失调为病理生理特征，临床上表现为进行性低氧血症和呼吸窘迫，肺部影像学上表现为非均一性的渗出性病变，严重者称为急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)。根据1994年欧美联席会议提出的ALI/ARDS诊断标准,2005年美国ALI,ARDS发病率分别在每年79/10万和59/10万。近年来严重感染时ALI/ARDS发病率可高达25％～50％，大量输血可达40％，多发性创伤达到11％～25％。另外，危险因素持续作用时间越长，ALI/ARDS的发病率越高，危险因素持续24、48及72h时，ARDS患病率分别为76％,85％和93％，是威胁人类健康的首要疾患。

ECMO(Extracorporeal Membrane Oxygenation)，中文名体外膜肺氧合，俗称“叶克膜”、“人工肺”，是一种医疗急救设备。ECMO最早于1972年由美国密歇根大学外科医生罗伯特·巴列特(Robert H.Bartlett)首次成功应用在急性呼吸窘迫症患者的治疗，随着医学的进步，其技术也更加成熟。ECMO在临床中主要应用于对重症心肺功能衰竭患者，如心脏衰竭、急性呼吸窘迫综合征等疾病提供持续的体外呼吸与循环，也可用于短期心肺支持，根据患者的需求，进行完全的心肺功能替代(V-A ECMO，静脉-动脉模式)或者仅替代肺功能(V-V ECMO，静脉-静脉模式)，以维持患者生命，为心肺移植、功能恢复、乃至维持患者生命争取时间。

ECMO系统通常包含有提供输入流量的血泵、供给氧气的膜式氧合器、涂有肝素并预充的连接管道、维持血液温度的变温水箱和各种检测设备，如血氧饱和度、静脉管路负压检测等。市面上的ECMO系统的体积庞大，结构操作复杂，多用于长期维持生命，不利于紧急救护中使用。同时因体积庞大、操作复杂，带来的另一个问题是成本过高，无法快速普及应用，仅可用于少量大型医疗中心，操作人员也需要大量经验才能够在临床应用中使用。

血液透析、过滤系统通过桡动脉引流等方式，将血液从体内引出，经过特定方法滤除血液中某些成分或加入某些特定成分，完成患者的治疗方案。

血液透析或过滤系统的血液引流量较小，且为滚压泵系统容易造成血液损伤，且没有氧合器不能完成体外血液氧合，不能用于缓解肺部呼吸困难症状。如强行接入氧合器，在相同血流量下滚压泵更易产生血液损伤，使用效果远差于本发明所使用的低损伤离心泵；并且由于引流量不够血流速度较低，导致氧合器内血栓的生长，增加患者的生命危险。

因此，便携化、简易化操作的设计是未来发展的方向，其有利于减少操作人员培训时间，增加操作人员，有利于设备的快速普及，有利于急救工作的有效进行，或需要大量使用的情景下，以拯救患者生命。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了血液氧合流转装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

血液氧合流转装置，包括升压模块和氧合模块；

所述氧合模块包括氧合器壳体，所述氧合器壳体内部设置有环形的水膜隔离板，所述水膜隔离板内部设置有环形的气水隔离板，所述气水隔离板内部设置有环形的气血隔离板，所述气血隔离板内部形成中心血液通道，所述气血隔离板与所述气水隔离板之间形成压力调节区和集血区，所述压力调节区与所述集血区之间设置有气血隔层，所述气水隔离板与所述水膜隔离板之间形成热交换区，所述水膜隔离板与所述氧合器壳体之间形成氧合区，所述水膜隔离板与所述气水隔离板上均设置有若干贯穿的血液流转通道，所述氧合器壳体与所述氧合区之间设置有环形集气区，所述环形集气区设置在靠近血液入口侧，所述血液入口与所述中心血液通道相连；

所述水膜隔离板、气水隔离板和气血隔离板均与所述升压模块相连。

进一步地，所述升压模块包括血泵壳体，所述血泵壳体内部设置有与所述中心血液通道同轴的中心轴，所述中心轴上设置有若干叶轮，所述叶轮设置在血泵叶轮区中，所述血泵壳体与所述叶轮之间设置有磁轭和磁轭座，所述磁轭设置在所述磁轭座与所述中心轴之间，所述中心轴的端部设置有保护轴，所述保护轴设置在靠近所述中心血液通道侧。

进一步地，所述血泵壳体包括血泵下壳体和与所述血泵下壳体配合的血泵上壳体，所述水膜隔离板、气水隔离板和气血隔离板将所述血泵上壳体分割成血液流动通道入口、气体流动通道、变温液流动通道和血液流动通道出口，所述血液流动通道入口通过泵血流转通道与所述氧合区的下侧相连，所述气体流动通道设置在所述氧合区的下侧，所述变温液流动通道设置在所述热交换区的下侧，所述血液流动通道出口设置在所述集血区与所述血泵叶轮区之间。

进一步地，所述血泵上壳体、氧合区与所述氧合器壳体之间形成环形集血仓。

进一步地，所述血泵上壳体上设置有血液出口、气体出口和变温液入口，所述血液出口与所述集血区相连，所述气体出口与所述氧合区相连，所述变温液入口与所述热交换区相连。

进一步地，所述氧合区与所述升压模块之间设置有若干用于输血的所述泵血流转通道。

进一步地，所述血液流转通道包括血液从所述热交换区进入所述集血区的血液流转通道一，还包括血液从所述氧合区进入所述热交换区的血液流转通道二。

进一步地，所述氧合模块还设置有气体入口、变温液出口、排气口一和排气口二，所述气体入口与所述环形集气区和所述氧合区相连，所述变温液出口与所述热交换区相连，所述排气口一与所述排气口二与所述氧合区相连且成对称布置。

进一步地，所述升压模块与所述氧合模块之间通过固定块固定。

进一步地，所述压力调节区的顶部设置有控压开关。

本发明的有益效果是：

1.泵肺一体设计，其体积远小于泵、肺两段结构(节约了一个设备的空间)，节约了设备占用的空间，减小了产品预充，去掉了泵肺间的管路连接，提高膜肺使用效率。

2.泵流道设计，设置了四个出口，有利于提高了流量，提高了运转速度。泵叶轮和中心轴设计，使得在低速下可稳定运行。

3.氧合器流道设计，血液由圆周向中心扩散，闭环流动方式，有助于提高氧合效率。结构设计使同体积的氧合区，本产品的血液的氧合面积接触更大；第二次压力调节，血液溢出气体排出功能，避免因血液变温造成的血液内微型气泡溢出影响，也避免因空气和氧气混合气体浓度过高产生的过氧化情况，保障氧合稳定性，安全性。

附图说明

图1为血液氧合流转装置的外部结构示意图；

图2为升压模块内部的俯视结构示意图；

图3为图2的A-A剖面结构示意图；

图4为升压模块主视结构示意图；

图5为血液氧合流转装置的仰视结构示意图；

图6为氧合模块的俯视结构示意图；

图7为图6的B-B剖面结构示意图；

图8为图6的C-C剖面结构示意图；

图9为气血隔层的安装结构示意图；

图10为气体在血液氧合流转装置中的流向示意图；

图11为变温液在血液氧合流转装置中的流向示意图；

图12为血液在血液氧合流转装置中的流向示意图。

图中，1-升压模块，2-氧合模块，3-血液入口，4-血液出口，5-气体入口，6-气体出口，7-变温液入口，8-变温液出口，9-固定块，10-控压开关，11-血泵叶轮区，12-泵血流转通道，13-血泵壳体，14-血液流动通道入口，15-气体流动通道，16-变温液流动通道，17-血液流动通道出口，18-排气口一，19-排气口二，20-环形集血仓，111-叶轮，112-磁轭，113-中心轴，114-磁轭座，115-保护轴，116-血泵上壳体，117-血泵下壳体，201-氧合器壳体，202-水膜隔离板，203-气血隔离板，204-气水隔离板，205-热交换区，206-氧合区，207-压力调节区，208-环形集气区，209-集血区，210-血液流转通道一，211-血液流转通道二，212-中心血液通道，301-气血隔层。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1-12，本发明提供一种技术方案：

血液氧合流转装置，包括升压模块1和氧合模块2。氧合模块2包括氧合器壳体201，氧合器壳体201内部设置有环形的水膜隔离板202，水膜隔离板202内部设置有环形的气水隔离板204，气水隔离板204内部设置有环形的气血隔离板203，气血隔离板203内部形成中心血液通道212，气血隔离板203与气水隔离板204之间形成压力调节区207和集血区209，压力调节区207与集血区209之间设置有气血隔层301，气水隔离板204与水膜隔离板202之间形成热交换区205，水膜隔离板202与氧合器壳体201之间形成氧合区206，水膜隔离板202与气水隔离板204上均设置有若干贯穿的血液流转通道，氧合器壳体201与氧合区206之间设置有环形集气区208，环形集气区208设置在靠近血液入口3侧，血液入口3与中心血液通道212相连。水膜隔离板202、气水隔离板204和气血隔离板203均与升压模块1相连。

热交换区205是血液进行热交换的区域。形状为圆环形，变温液自下而上在变温液微型管路内流动，血液在管路外自外周向内、由上向下流动，实现热交换。

氧合区206是血液进行氧合的区域。形状为圆环形，空氧混合气体自上而下在氧合薄膜通道中流动，血液在管路外自外周向内、由下向上流动，实现氧气交换。

环形集气区208，第一次排气调压功能。压力调节区207与集血区、气血隔层配合实现压力调节与第二次排气功能。集血区209是血液流出前的集血区域，提供第二次压力调节与第二次排气能力。

血液流转通道二210，血液自热交换区进入集血区的血液流动通道。共4条通道，十字对称。可设置阻挡盖口，关闭部分通道。血液流转通道一211，血液自氧合区进入热交换区的血液流动通道。共4条通道，十字对称。可设置阻挡盖口，关闭部分通道。血液流转通道二210，血液流转通道一211，各有4个，降低氧合阻力，与出入口形成特定角度，增加血液流动距离，提高氧合效果。

气血隔层301，隔血不隔气材料，薄膜层，为集血区提供排气能力，同时保护血液的流出压力。

升压模块1包括血泵壳体13，血泵壳体13内部设置有与中心血液通道212同轴的中心轴113，中心轴113上设置有若干叶轮111，叶轮111设置在血泵叶轮区11中，血泵壳体13与叶轮111之间设置有磁轭112和磁轭座114，磁轭112设置在磁轭座114与中心轴113之间，中心轴113的端部设置有保护轴115，保护轴115设置在靠近中心血液通道212侧。保护轴115起到为保护血泵壳体13和叶轮111的功能，防止因转速过高造成叶轮111磨损或中心轴113磨损血泵上壳体116情况，导致升压模块1工况不稳或功能失效。中心轴113用于固定、稳定叶轮111，使叶轮固定在血泵壳体13中央区域，不存在上下浮动，避免损伤血泵壳体13，在中心轴113低速运转状态下，稳定叶轮111不会左右晃动。

在一些实施例中，磁轭座114内固定磁轭112，磁轭座114中心固定有中心轴113，中心轴113与叶轮111为一体注塑，通过控制外驱动磁场变化，使磁轭座114受力转动，最终带动叶轮111旋转，实现驱动控制功能。磁轭座114上设置有供磁轭112固定的卡槽，分布4-8块磁体、磁轭112，磁体按磁场规划放置，联合同位置磁轭112形成驱动磁场，本装置中设计为6块磁体、磁轭112。

血泵壳体13包括血泵下壳体117和与血泵下壳体117配合的血泵上壳体116，水膜隔离板202、气水隔离板204和气血隔离板203将血泵上壳体分割成血液流动通道入口14、气体流动通道15、变温液流动通道16和血液流动通道出口17，血液流动通道入口14通过泵血流转通道12与氧合区206的下侧相连，气体流动通道15设置在氧合区206的下侧，变温液流动通道16设置在热交换区205的下侧，血液流动通道出口17设置在集血区209与血泵叶轮区11之间。

血泵上壳体116、氧合区206与氧合器壳体201之间形成环形集血仓20。血泵上壳体116上设置有血液出口4、气体出口6和变温液入口7，血液出口4与集血区209相连，气体出口6与氧合区206相连，变温液入口7与热交换区205相连。环形集血仓20，优选波浪式环形构成，有利于降低血液损伤，也可以设计成其他形状，提供氧合前血液压力汇集条件，能降低血液出泵后的剪切力，也有利于下一步氧合。

在一些实施例中，氧合区206与升压模块1之间设置有若干用于输血的泵血流转通道12。泵血流转通道12，有4条，也就是4条泵运转状态下的血液出口，同时运送血液至上方氧合模块2中，血液自泵流出后细胞受血泵施加的切应力小，死区出现可能性低，有利于血液包护。配合环形集血仓压缩血液提高氧合前压力，配合血液流转通道降低氧合过程中血液流动难度，降低氧合阻力。

在一些实施例中，血液流转通道包括血液从热交换区205进入集血区209的血液流转通道一210，还包括血液从氧合区206进入热交换区205的血液流转通道二211。

在一些实施例中，氧合模块2还设置有气体入口5、变温液出口8、排气口一18和排气口二19，气体入口5与环形集气区208和氧合区206相连，变温液出口8与热交换区205相连，排气口一18和排气口二19与氧合区206相连且成对称布置。排气口一18，排气口二19，预充过程中排气使用，操作过程中氧合通道排出溢出血液中的气体时使用，两个排气口对称设置，位于整体氧合通道上部。

在一些实施例中，升压模块1与氧合模块2之间通过固定块9固定。血泵壳体13，通过特殊结构的血泵下壳体117，血泵上壳体116组合成，血泵上壳体116设计为能与氧合模块1结合固定结构，即固定块9，配合氧合器壳体201实现热交换区205和氧合区206，固定块榫卯，粘合固定。血泵下壳体117设置各通道的出入口。

在一些实施例中，压力调节区207的顶部设置有控压开关10。用于设置压力调节区207内的压力大小，然后得以调整集血区209内压力大小。

在一些实施例中，血液入口3与血液出口4在垂直平面内约为105°角，气体入口5与气体出口6在垂直平面内约为15°角，变温液入口7与变温液出口8在水平平面内约为90°角。

流动过程：

(1)气体流动过程：如图10所示，气体自气体入口5进入，流向氧合区206，然后与血液充分氧合后，在下方气体出口6排出。

(2)变温液流动过程：如图11所示，变温液自变温液入口7进入，流入热交换区205，然后与血液完成热交换后，在上方的变温液出口8流出。

(3)血液流动过程：如图12所示，血液自上方血液入口3进入，沿中心血液通道212进入升压模块1，在升压模块1内经过叶轮111加速沿泵体周围的泵血流转通道12进入环形集血仓20，在环形集血仓20中略微汇集血液后，进入氧合区206向上流动完成氧合，在氧合区206上部分经血液流转通道二211进入热交换区205，血液在热交换区205中自上向下流动，在热交换区205下部分经血液流转通道一210进入中心部位的集血区209，在集血区209中通过气血隔层301排出血液的溢出气体，最后血液通过血液出口4流出。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.血液氧合流转装置，其特征在于：包括升压模块(1)和氧合模块(2)；

所述氧合模块(2)包括氧合器壳体(201)，所述氧合器壳体(201)内部设置有环形的水膜隔离板(202)，所述水膜隔离板(202)内部设置有环形的气水隔离板(204)，所述气水隔离板(204)内部设置有环形的气血隔离板(203)，所述气血隔离板(203)内部形成中心血液通道(212)，所述气血隔离板(203)与所述气水隔离板(204)之间形成压力调节区(207)和集血区(209)，所述压力调节区(207)与所述集血区(209)之间设置有气血隔层(301)，所述气水隔离板(204)与所述水膜隔离板(202)之间形成热交换区(205)，所述水膜隔离板(202)与所述氧合器壳体(201)之间形成氧合区(206)，所述水膜隔离板(202)与所述气水隔离板(204)上均设置有若干贯穿的血液流转通道，所述氧合器壳体(201)与所述氧合区(206)之间设置有环形集气区(208)，所述环形集气区(208)设置在靠近血液入口(3)侧，所述血液入口(3)与所述中心血液通道(212)相连；

所述水膜隔离板(202)、气水隔离板(204)和气血隔离板(203)均与所述升压模块(1)相连。

2.根据权利要求1所述的血液氧合流转装置，其特征在于：所述升压模块(1)包括血泵壳体(13)，所述血泵壳体(13)内部设置有与所述中心血液通道(212)同轴的中心轴(113)，所述中心轴(113)上设置有若干叶轮(111)，所述叶轮(111)设置在血泵叶轮区(11)中，所述血泵壳体(13)与所述叶轮(111)之间设置有磁轭(112)和磁轭座(114)，所述磁轭(112)设置在所述磁轭座(114)与所述中心轴(113)之间，所述中心轴(113)的端部设置有保护轴(115)，所述保护轴(115)设置在靠近所述中心血液通道(212)侧。

3.根据权利要求2所述的血液氧合流转装置，其特征在于：所述血泵壳体(13)包括血泵下壳体(117)和与所述血泵下壳体(117)配合的血泵上壳体(116)，所述水膜隔离板(202)、气水隔离板(204)和气血隔离板(203)将所述血泵上壳体分割成血液流动通道入口(14)、气体流动通道(15)、变温液流动通道(16)和血液流动通道出口(17)，所述血液流动通道入口(14)通过泵血流转通道(12)与所述氧合区(206)的下侧相连，所述气体流动通道(15)设置在所述氧合区(206)的下侧，所述变温液流动通道(16)设置在所述热交换区(205)的下侧，所述血液流动通道出口(17)设置在所述集血区(209)与所述血泵叶轮区(11)之间。

4.根据权利要求3所述的血液氧合流转装置，其特征在于：所述血泵上壳体(116)、氧合区(206)与所述氧合器壳体(201)之间形成环形集血仓(20)。

5.根据权利要求3所述的血液氧合流转装置，其特征在于：所述血泵上壳体(116)上设置有血液出口(4)、气体出口(6)和变温液入口(7)，所述血液出口(4)与所述集血区(209)相连，所述气体出口(6)与所述氧合区(206)相连，所述变温液入口(7)与所述热交换区(205)相连。

6.根据权利要求3所述的血液氧合流转装置，其特征在于：所述氧合区(206)与所述升压模块(1)之间设置有若干用于输血的所述泵血流转通道(12)。

7.根据权利要求1所述的血液氧合流转装置，其特征在于：所述血液流转通道包括血液从所述热交换区(205)进入所述集血区(209)的血液流转通道一(210)，还包括血液从所述氧合区(206)进入所述热交换区(205)的血液流转通道二(211)。

8.根据权利要求1所述的血液氧合流转装置，其特征在于：所述氧合模块(2)还设置有气体入口(5)、变温液出口(8)、排气口一(18)和排气口二(19)，所述气体入口(5)与所述环形集气区(208)和所述氧合区(206)相连，所述变温液出口(8)与所述热交换区(205)相连，所述排气口一(18)与所述排气口二(19)与所述氧合区(206)相连且成对称布置。

9.根据权利要求1所述的血液氧合流转装置，其特征在于：所述升压模块(1)与所述氧合模块(2)之间通过固定块(9)固定。

10.根据权利要求1所述的血液氧合流转装置，其特征在于：所述压力调节区(207)的顶部设置有控压开关(10)。

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