CN112237674A - 微纳静脉输氧装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于医疗器械技术领域，特别涉及一种微纳静脉输氧装置，包括氧气微管、二氧化碳微管和控制器；所述氧气微管的管身插置在患者的静脉血管中，且其两端管口均置于静脉血管的外部，一端为氧气进口用于输入氧气，另一端为氧气出口供多余的氧气排出；所述的二氧化碳微管为插置在患者静脉血管中的盲管，且其管口朝外设置供吸收的二氧化碳排出患者的静脉血管；所述的控制器包括一血氧饱和度实时监测仪用于实时监测患者的血氧饱和度，并根据该血氧饱和度来调节控制所述氧气微管的输氧量；本发明提供的装置克服了呼吸机等设备在患者肺部严重受损时的无法给氧，以及克服了现有膜式氧合器将血液引流至体外的弊端，避免了各种可能的感染。

Description

微纳静脉输氧装置
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，特别涉及一种微纳静脉输氧装置。
背景技术
众所周知，人体内氧的储备甚微，必须从外界源源不断地供给氧气才能维持生命。人体利用氧气的具体过程包括：静脉血经上下腔静脉回流入右心房后，最终经右心室射入肺动脉，再与肺泡完成氧气和二氧化碳的交换后，经肺静脉射入左心，最终流向全身组织器官。肺的正常工作给血液源源不断地提供氧气，并排出二氧化碳，是维持生命必要条件。对于某一些肺功能受损患者，其原生肺组织已无法正常完成氧气和二氧化碳的置换，必须采取人工给氧的方式才能维持其生命。一般患者，如肺功能受损不严重，常采取面罩，鼻导管、呼吸机等机械通气的方式给氧，以上方式采取的是呼吸道给氧，并已经成为临床中常规缺氧救治的重要手段。然而，对于一些肺部严重受损的特殊患者，如严重急性呼吸综合征(SARS)，新冠病毒(COVID-19)等所导致的肺部纤维化、肺泡大面积坏死，呼吸道给氧显得无能为力。因此，对于自主呼吸功能尚不可用的患者来说，常采用体外氧合的方法，即将静脉血抽出体外，利用氧合膜将氧气送入血液，并将二氧化碳析出，再将含氧的动脉血送入患者体内。但是，体外氧合的方法也面临着以下问题：1)此方法需要将患者体内的静脉血引出体外，经氧合为动脉血后再送入患者体内，该过程需要实施血管插管，但对于一些年长的患者来说，血管插管的手术风险很高，血管插管所引起的机械损伤及并发症，如血崩、血小板凝结等有致命风险；2)血液的体外流动过程需要血泵提供动力，目前最常用的血泵是磁悬浮离心泵，但是这种泵不仅造价昂贵，而且是一个恒流泵，目前已有研究表面恒流不利于器官灌注，并且有造成肢体末端缺血坏死的风险。
综上所述，如何有效规避体外氧合的弊端，降低凝血、血泵或机械损伤，且解决肺功能严重受损患者低血氧的问题，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种微纳静脉输氧装置，有效的解决肺功能严重受损患者的低血氧问题，同时规避传统解决方案所存在的弊端。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种微纳静脉输氧装置，包括：
氧气微管，其管身插置在患者的静脉血管中，且其两端管口均置于静脉血管的外部，一端为氧气进口用于输入氧气，另一端为氧气出口供多余的氧气排出，所述氧气微管的管身为氧透膜材料制成；
二氧化碳微管，所述的二氧化碳微管为插置在患者静脉血管中的盲管，且其管口朝外设置供吸收的二氧化碳排出患者的静脉血管；
控制器，所述的控制器包括一血氧饱和度实时监测仪用于实时监测患者的血氧饱和度，并根据该血氧饱和度来调节控制所述氧气微管的输氧量。
优选地，所述的氧气微管和所述的二氧化碳微管设置有多个。
优选地，所述的微纳静脉输氧装置还包括：
微管接头，所述的微管接头上设有输氧接口、余氧排出接口和二氧化碳排出接口，所述的输氧接口和余氧排出接口分别连通至所述氧气微管的两端，所述的二氧化碳排出接口连接至所述二氧化碳微管的管口。
优选地，所述的微管接头分为两半部分，一半部分设置有多个输氧接口用于连接至多个所述氧气微管的氧气进口；
另一半部分设置有多个余氧排出接口用于连接至多个所述氧气微管的氧气出口，以及，设置有多个二氧化碳排出接口用于连接多个所述二氧化碳微管的管口。
优选地，所述氧气微管和二氧化碳微管在静脉血管中的插入深度为20mm-100mm。
优选地，所述氧气微管和二氧化碳微管的管体直径为2-6μm。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
1、本发明提供的技术方案中，通过在患者的静脉血管中插入氧气微管和二氧化碳微管，将氧气直接输送到氧气微管中，利用氧气在静脉血管和氧气微管中的浓度差，使氧气扩散并与静脉血管中血液的血红蛋白氧合；
以及，利用二氧化碳微管吸附静脉血管的血液中所含有的二氧化碳并排出，此装置直接绕过了弥散功能障碍的肺泡，而直接让氧气进入血液并与血红蛋白进行氧合，以及，直接将血液中含有的二氧化碳析出，在肺功能衰竭或者暂时不能发挥氧合作用时能够更好的代替患者的肺部发挥作用；
2、本发明提供的技术方案，相比于现有的膜式氧合器、呼吸机，首先机器结构简单，体积减小，便于在ICU及相关科室转移；其次使用技术更加简单，与使用注射器类似，不需要复杂的操作，植入后开启主机机器供氧将根据患者血氧饱和度自动调节。
3、本发明提供的技术方案为静脉内氧合，与体外人工血管腔内氧合本质不同，相比于膜式氧合器需要将血液抽出体外，直接将氧气和二氧化碳交换的步骤置于患者体内完成，从而避免了各种感染，并且交换效率高，对患者的创伤更小。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。
附图说明
图1示出为根据本发明具体实施方式提供的一种微纳静脉输氧装置的原理示意图；
图2示出为根据本发明具体实施方式提供的一种微管接头的示意图；
图中标号说明：1-静脉血管，10-氧气微管，11-氧气进口，12-氧气出口，20-二氧化碳微管，30-控制器，31-血氧饱和度实时监测仪，40-微管接头，401-左半部分，402-右半部分，41-输氧接口，42-余氧排出接口，43-二氧化碳排出接口。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体附图，进一步阐明本发明。
需要说明的是，在本发明中，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文中所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明提供了一种微纳静脉输氧装置，其包括氧气微管10、二氧化碳微管20和控制器30。
所述氧气微管10的管身插置在患者的静脉血管1中，且其两端管口均置于静脉血管1的外部，一端为氧气进口11用于输入氧气，另一端为氧气出口12供多余的氧气排出，所述氧气微管10的管身为氧透膜材料制成；
所述的二氧化碳微管20为插置在患者静脉血管1中的盲管，且其管口朝外设置供吸收的二氧化碳排出患者的静脉血管1；
所述的控制器30包括一血氧饱和度实时监测仪31用于实时监测患者的血氧饱和度，并根据该血氧饱和度来调节控制所述氧气微管10的输氧量。
本发明提供的技术方案中，通过在患者的静脉血管1中插置氧气微管10，所述的氧气微管10采用氧透膜材料制成，具体的，所述的氧透膜材料为聚甲基戊烯(PMP)，采用该材料制成的氧透膜表面有许多微孔可供氧气透过。
当氧气微管10中通入氧气后，其浓度明显会大于患者静脉血管1中的氧气含量，氧气可扩散进入血液中并与血红蛋白发生氧合，多余的氧气自氧气微管10的氧气出口12导出；
所述的二氧化碳微管20采用特殊的二氧化碳吸收材料，具体为SSZ-13微孔分子筛，该分子筛具有菱沸石(CHA)结构，是由AlO4和SiO4四面体通过氧原子首尾相接，有序地排列成具有八元环结构的椭球形笼(0.73nm×1.2nm)和三维交叉孔道结构，孔道尺寸为0.38nm×0.38nm，且在该分子筛膜层中，Si/Al的摩尔比为100；此SSZ-13微孔分子筛不仅同时满足小孔和高水热稳定性的要求，还具有高比表面积的优点，同时具有较多的表面质子酸中心及可交换阳离子，对CO2具有较好的亲和力，利用该材料制作而成的二氧化碳微管插置在患者的静脉血管中，吸附、吸收患者血液中的高浓度CO2，并将其排出患者的静脉血管。
通过本发明提供的技术方案，直接绕过了患者存在功能障碍的肺部，而直接让氧气接触患者静脉血管1中的血液，并与血红蛋白氧合，以及将血液中的二氧化碳吸收排出，替代了患者肺部的功能；此外，本发明提供的装置克服了呼吸机等设备在患者肺部严重受损时的无法给氧，以及克服了现有膜式氧合器将血液引流至体外的弊端，避免了各种可能的感染，该装置的稳定性好，具有较好的应用前景。
进一步的，根据本发明，为了实现高效率的给氧，以确保氧合效果；以及，确保二氧化碳的排出效果，所述的氧气微管10和所述的二氧化碳微管20设置有多个。
根据本发明，所述的微纳静脉输氧装置还包括微管接头40，所述的微管接头40上设有输氧接口41、余氧排出接口42和二氧化碳排出接口43，所述的输氧接口41和余氧排出接口42分别连通至所述氧气微管10的两端，所述的二氧化碳排出接口43连接至所述二氧化碳微管20的管口。
本发明提供的技术方案中，通过该微管接头40实现了氧气微管10与二氧化碳微管20的集成固定，作为优选的，所述的微管接头40分为两半部分，一半部分设置有多个输氧接口41用于连接至多个所述氧气微管10的氧气进口11；另一半部分设有多个余氧排出接口42用于连接至多个所述氧气微管10的氧气出口12，以及，设置有多个二氧化碳排出接口43用于连接多个所述二氧化碳微管20的管口。
更为具体的，将所述的微管接头40划分为左右两半部分，其中，左半部分401设置多个输氧接口41，右半部分402设置成多个余氧排出接口42和二氧化碳排出接口43，如此，左半部分401可以完全负责供氧，右半部分402可以完全负责排出气体，实现了结构的优化。
根据本发明，本发明中，所述氧气微管10和二氧化碳微管20在静脉血管1中的插入深度与病患的病情轻重有关，其直接影响到氧合的时间和氧合的效率，作为优选的，本发明中，所述的氧气微管10和二氧化碳微管20在静脉血管1中的插入深度为20mm-100mm。
更为具体的，在本发明提供的一个具体的实施方式中，所述的氧气微管10和二氧化碳微管20集成固定在一起，形成一束状的集合体用于插入到患者的静脉血管1中；进一步优选的，所述的氧气微管10与二氧化碳微管20的数量之比为2：1，两者的总数量为3000根，自体表插入到患者的静脉血管1中，简单方便。
根据本发明，本发明中，所述氧气微管10和二氧化碳微管20的管体直径为2-6μm。
根据本发明，本发明中，所述氧气微管10的设置目的在于向患者的静脉血管1中输入氧气，其管体可在患者的静脉血管1中呈折返状布置有多道，以充分利用输入到氧气微管10中的氧气，但是，折返状布置的过多也会导致氧气微管10中的氧气浓度变低，造成氧合效率的降低，作为优选的，在本发明的一个具体实施方式中，所述的氧气微管10为一U形管道，也即，该氧气微管10仅弯折一次的布置。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种微纳静脉输氧装置，其特征在于，包括：
氧气微管，其管身插置在患者的静脉血管中，且其两端管口均置于静脉血管的外部，一端为氧气进口用于输入氧气，另一端为氧气出口供多余的氧气排出，所述氧气微管的管身为氧透膜材料制成；
二氧化碳微管，所述的二氧化碳微管为插置在患者静脉血管中的盲管，且其管口朝外设置供吸收的二氧化碳排出患者的静脉血管；
控制器，所述的控制器包括一血氧饱和度实时监测仪用于实时监测患者的血氧饱和度，并根据该血氧饱和度来调节控制所述氧气微管的输氧量。
2.根据权利要求1所述的微纳静脉输氧装置，其特征在于，所述的氧气微管和所述的二氧化碳微管设置有多个。
3.根据权利要求2所述的微纳静脉输氧装置，其特征在于，还包括：
微管接头，所述的微管接头上设有输氧接口、余氧排出接口和二氧化碳排出接口，所述的输氧接口和余氧排出接口分别连通至所述氧气微管的两端，所述的二氧化碳排出接口连接至所述二氧化碳微管的管口。
4.根据权利要求3所述的微纳静脉输氧装置，其特征在于，所述的微管接头分为两半部分，一半部分设置有多个输氧接口用于连接至多个所述氧气微管的氧气进口；
另一半部分设置有多个余氧排出接口用于连接至多个所述氧气微管的氧气出口，以及，设置有多个二氧化碳排出接口用于连接多个所述二氧化碳微管的管口。
5.根据权利要求1所述的微纳静脉输氧装置，其特征在于，所述氧气微管和二氧化碳微管在静脉血管中的插入深度为20mm-100mm。
6.根据权利要求1所述的微纳静脉输氧装置，其特征在于，所述氧气微管和二氧化碳微管的管体直径为2-6μm。
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