CN112370589A - 一种人工肺/人工肾的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种人工肺/人工肾的方法，通过集束中空纤维A模块和集束中空纤维B模块相互置换并且与主交换容器组合、以及与多参数监测与控制单元配套使用，根据需要，或者功能为人工肺，或者功能为人工肾。本发明还公开了一种人工肺/人工肾的装置，包括集束中空纤维A模块与集束中空纤维B模块，主交换容器，血泵，去泡器，导血管，容器，管道，止回阀，截止阀，部件集成盒和多参数监测与控制单元，本发明提供了一种全新的技术手段，一机可实现人工肺/人工肾两个功能，结构简单、置换方便，极大地降低了使用成本，在临床治疗和科学研究方面具有重要的应用价值。

Description

一种人工肺/人工肾的装置和方法
技术领域
本发明技术涉及医学临床医疗、科研和医用器械领域，具体涉及一种人工肺 /人工肾装置，还涉及一种人工肺/人工肾的方法。
背景技术
医疗仪器的创新与发展对于拯救人或者动物的生命至关重要，人工肺是众多 临床医疗或者科研仪器中的一种。尽管，有人提出了在患者体内使用的内置式(CN23769090Y)或者崁入式(CN10768670A)的人工肺方法与装置，但是， 目前其用于临床医学仍然存在一些技术上的问题。通常地，在危重患者或者实验 动物处于心脏、肺部受损且肺功能仍然可逆的情况下，使用体外膜肺氧合 (extracorporeal membrane oxygenation，ECMO)仪(又称为“人工肺”)，即外置 式(例如，US10413655、US10391230等)人工肺，是辅助紧急救治的方法之一， 循环将患者或者动物血管引流出的血液进行二氧化碳的释出、并且完成富氧合血 后进行输回到自身血管，暂时性替代正常肺功能，维持患者各个器官的血液供给， 可为恢复性治疗争取时间。现有的人工肺相关技术的发展主要包括：(1)研制新 型膜材料，使得更加有效地调节血液内氧气和二氧化碳气体地含量。例如，沥青 基炭膜式(CN11720410C)、硅胶半透膜式(CN10768670A)、聚丙烯中空纤维 式(CN10170690B)等；(2)研制新型涂层，用于提高涂膜的气体渗透速率和抗 凝血、抗污染能力，延长使用时间。例如在中空纤维外表面涂有液晶/硅橡胶交 联膜，内壁涂有致密的高分子分离膜(CN101450232B)等；(3)研究不同类型 的血泵，例如医用离心泵(US10428828)、化囊状心肺泵(CN10930050A)等； 通过实际使用、测试，评价相应的医治效果，试图进一步改进人工肺性能，提高 使用率及安全性。
血液透析仪，又称为“人工肾”，是一种作为急慢性肾功能衰竭患者或者实验 动物肾脏替代治疗的常用临床医疗或者科研仪器，通过弥散/对流方式，将来自 患者血管或者实验动物的血液与透析液进行物质交换，清除体内的代谢废物、维 持电解质和酸碱平衡，同时清除体内过多的水分，并将经过净化的血液回输到患 者或者实验动物血管内。现有的人工肾的相关技术非常成熟，许多医院里都装备 有多台临床治疗的人工肾装置，而且，较为严重的肾病患者每周都必须多次进行 血液透析，在帮助维持肾病患者生命方面起到了非常重要的作用。
尽管人工肺和人工肾各自采用的材料越来越新颖、集成的功能越来越丰富、 包括的技术越来越先进，临床的使用越来越方便，但是，随着科技的创新与发展， 仍然迫切需要发展新的方法与装置。根据人工肺和人工肾具有类似地临时替代人 体或者动物相应生理功能的特点，即：将来自人体或者动物血管的血液进行交换 处理后再回输到其自身的血管中，在一个短的时间周期内替代人体或者动物的肺 和肾，维持或者帮助维持人体或者动物的生命，那么，如何发展新的方法与技术、 进一步提高人工肺和人工肾仪器的功能及使用频率和效率？本发明提出通过两 个功能模块进行置换使用的一种人工肺/人工肾的装置和方法，一套装置能够实 现两个功能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种人工肺/人工 肾装置，还提供一种人工肺/人工肾的方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种人工肺/人工肾的装置，包括第一血管接口，第一血管接口依次通过第 一输血管、第一导血管、第一去泡器、第二导血管、血泵、第一止回阀、第三导 血管与主交换容器的第一通道接口连接；主交换容器的第二通道接口依次通过第 四导血管、第二去泡器、第五导血管、第二截止阀、第二输血管与第二血管接口 连接；第一管道依次通过第一容器、第一导管与主交换容器的第三通道接口连接， 主交换容器的第四通道接口依次通过第二导管、第二容器、第一截止阀与第二管 道连接。
如上所述的主交换容器内设置有集束中空纤维模块，集束中空纤维模块一端 与主交换容器的第一通道接口连接，集束中空纤维模块另一端与主交换容器的第 二通道接口连接。
如上所述的集束中空纤维模块中的中空纤维为多孔膜中空纤维，厚度为 10～150微米，孔径0.1～1微米。
如上所述的集束中空纤维模块中的中空纤维为半透膜中空纤维，厚度10～20微米，孔径1～5纳米。
一种人工肺/人工肾的装置，还包括多参数监测与控制单元，多参数监测与 控制单元包括第一集成探头模块、第一电缆线、多功能数据卡、第二电缆线、控 制计算机、第三电缆线和第二集成探头模块，
多功能数据卡的第一集成端口通过第一电缆线连接到第一集成探头模块；多 功能数据卡的第二集成端口通过第二电缆线连接到控制计算机；多功能数据卡的 第三集成端口通过第三电缆线连接到第二集成探头模块。
如上所述的第一集成探头模块包括：
用于监测主交换容器内的温度的温度探头、
用于监测主交换容器内自第一通道接口通入的血液流量的血流探头、
用于监测主交换容器内自第一通道接口通入的血液压力的血压探头、
用于监测主交换容器内自第三通道接口通入的富氧气体的流量和压力的气 体流量与压力探头、
用于监测主交换容器内自第三通道接口通入的富氧液体、透析液或者人造血 的流量和压力的液体流量与压力探头、
用于监测第一通道接口、第二通道接口、第三通道接口和第一通道接口的漏 液状态，以及主交换容器内血液气泡的气泡探头、
以及用于监测主交换容器内的血液的血氧饱和度的血氧饱和度探头；
所述的第二集成探头模块包括体温探头、血压计、心率计、血氧饱和度测量 仪。
如上所述的第一去泡器和第二去泡器外部均设置有外壳加热器，外壳加热器 与恒温控制器连接；第一导血管、第二导血管、第三导血管、第四导血管和第五 导血管均为真空玻璃套管。
如上所述的第一导血管、第一去泡器、第二导血管、血泵、第一止回阀、第 三导血管、主交换容器、第一导管、第一容器、第二止回阀、第二导管、第二容 器、第一截止阀、第四导血管、第二去泡器、第五导血管、第二截止阀和第一集 成探头模块安装并固定在部件集成盒内。
一种人工肺的实现方法，包括以下步骤：
连接第一输血管到第一血管接口，由控制计算机通过多功能数据卡和第一集 成探头模块依次开启第一截止阀、第二截止阀和血泵，
待处理血液依次经第一血管接口、第一输血管、第一导血管、第一去泡器、 第二导血管、血泵、第一止回阀、第三导血管后通过主交换容器的第一通道接口 进入位于主交换容器里的集束中空纤维模块的中空纤维内，
来自第一管道的富氧气体或者富氧液体依次经第一容器、第一导管、第二止 回阀以及主交换容器的第三通道接口进入主交换容器内，充满并流动在集束中空 纤维模块的中空纤维的外部，通过集束中空纤维模块的中空纤维多孔膜进行气- 液或者液-液交换，
使用过的气体或者液体经过主交换容器的第四通道接口、第二导管、第二容 器、第一截止阀以及第二管道流出，
完成交换后的血液依次经由主交换容器的第二通道接口、第四导血管、第二 去泡器、第五导血管以及第二截止阀、第二输血管和第二血管接口输出，
控制计算机通过多功能数据卡和第一集成探头模块，进行温度、血流、血压、 气体流量与压力、液体流量与压力、漏液和气泡、血氧饱和度的监测；
控制计算机通过多功能数据卡和第二集成探头模块，监控患者或者动物的体 温、血压、心率和血氧饱和度，
集束中空纤维模块内部的中空纤维为多孔膜中空纤维，厚度为10～150微米， 孔径0.1～1微米。
一种人工肾的实现方法，包括以下步骤：
连接第一输血管到第一血管接口，由控制计算机通过多功能数据卡和第一集 成探头模块依次开启第一截止阀、第二截止阀和血泵，
待处理血液依次经第一血管接口、第一输血管、第一导血管、第一去泡器、 第二导血管、血泵、第一止回阀、第三导血管后通过主交换容器的第一通道接口 进入位于主交换容器里的集束中空纤维模块的中空纤维内，
来自第一管道的透析液或者人造血依次经第一容器、第一导管、第二止回阀 以及主交换容器的第三通道接口进入主交换容器内，充满并流动在集束中空纤维 模块的中空纤维的外部，通过集束中空纤维模块的中空纤维半透膜进行液-液交 换，
使用过的透析液体或者人造血经过主交换容器的第四通道接口、第二导管、 第二容器、第一截止阀以及第二管道流出，
完成交换后的血液依次经由主交换容器的第二通道接口、第四导血管、第二 去泡器、第五导血管以及第二截止阀、第二输血管和第二血管接口输出，
控制计算机通过多功能数据卡和第一集成探头模块，进行温度、血流、血压、 气体流量与压力、液体流量与压力、漏液和气泡、血氧饱和度的监测；
控制计算机通过多功能数据卡和第二集成探头模块，监控患者或者动物的体 温、血压、心率和血氧饱和度，
集束中空纤维模块内部的中空纤维为半透膜中空纤维，厚度10～20微米， 孔径1～5纳米。
本发明相对于现有技术存在以下优点：
基于不同尺寸孔径和不同类型膜的两个集束中空纤维模块相互置换、与主 交换容器进行组合使用的方法，根据临床治疗或者科研的需要，或者功能为人工 肺，或者功能为人工肾，实现一机可两用，消除了两套仪器各自专用、费用较高 等缺点；
保温与内部可视的部件集成盒、真空保温导血管、加热和恒温工作的去泡 器，使得各个部件集成并且相对位置固定、方便拆卸清洗或者更换，并保持在接 近人体或者动物体温的环境，能够更加稳定的工作。
多参数监测与控制单元设计有两个集成探头模块，与控制计算机和数据采 集卡联合使用。使得工作于人工肺功能或者人工肾功能，只需要使用一个多参数 监测与控制单元，改变了目前人工肺装置和人工肾装置各自需要使用一个多参数 监测与控制单元的状态。
集成探头模块中包含的各个精密测量探头(例如，温度、血流、血压、气 体流量与压力、液体流量与压力、漏液和气泡、血氧饱和度等)都一直固定在部 件集成盒内，并且相对位置不变，使得测量更精确、控制更精准，重复性和对比 性更好。
附图说明
图1是本发明一种人工肺/人工肾的装置原理图；
图中：1-第一导血管，2-第一去泡器，3-第二导血管，4-血泵，5-第一止回 阀，6-第三导血管，7-主交换容器，8-第一导管，9-第一容器，10-第二止回阀， 11-第二导管，12-第二容器，13-第一截止阀，14-第四导血管，15-第二去泡器， 16-第五导血管，17-第二截止阀，101-第一血管接口，102-第二血管接口，301- 部件集成盒，401-第一输血管，402-第二输血管，405-第一管道，406-第二管道， 801-集束中空纤维A模块，802-集束中空纤维B模块，M2-多参数监测与控制单 元(包括，201-第一集成探头模块，202-第一电缆线，203-多功能数据卡，204- 第二电缆线，205-控制计算机，206-第三电缆线，207-第二集成探头模块)。
图2是集束中空纤维模块的安装和切换示意图；
图2中，(a)集束中空纤维A模块801，集束中空纤维B模块802未安装 到主交换容器7中，这时处于非工作状态；(b)集束中空纤维A模块801安装 在主交换容器7中，两者配套使用的功能为人工肺；(c)集束中空纤维B模块 802安装在主交换容器7中，两者配套使用的功能为人工肾。
图3是多参数监测与控制单元M2的第二集成探头模块207在本发明装置 中监测和控制部件通信(数据线)连接示意图。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合实施例对本发明 作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发 明，并不用于限定本发明。
实施例1：
一种人工肺/人工肾的装置，包括与主交换容器7配套使用功能为人工肺的 集束中空纤维A模块801、与主交换容器7配套使用功能为人工肾的集束中空纤 维B模块802、第一导血管1、第一去泡器2、第二导血管3、血泵4、第一止回 阀5、第三导血管6、主交换容器7、第一导管8、第一容器9、第二止回阀10、 第二导管11、第二容器12、第一截止阀13、第四导血管14、第二去泡器15、 第五导血管16、第二截止阀17、部件集成盒301、第一输血管401、第二输血管 402、第一管道405、第二管道406、部件集成盒301和多参数监测与控制单元 M2。
多参数监测与控制单元M2中包括第一集成探头模块201、第一电缆线202、 多功能数据卡203、第二电缆线204、控制计算机205、第三电缆线206和第二 集成探头模块207。
一种人工肺/人工肾的装置的连接方式：主交换容器7有四个通道接口，分 别为第一通道接口D1、第二通道接口D2、第三通道接口D3和第四通道接口 D4。第一血管接口101依次通过第一输血管401、第一导血管1、第一去泡器2、 第二导血管3、血泵4、第一止回阀5、第三导血管6与主交换容器7的第一通 道接口D1连接，构成“待处理血液通道”；
主交换容器7的第二通道接口D2依次通过第四导血管14、第二去泡器15、 第五导血管16、第二截止阀17、第二输血管402与第二血管接口102连接，构 成“交换处理后血液通道”；
第一管道405依次通过第一容器9、第一导管8与主交换容器7的第三通道 接口D3连接，构成“新鲜富氧气体、新鲜透析液通道”；
主交换容器7的第四通道接口D4依次通过第二导管11、第二容器12、第 一截止阀13与第二管道406连接，构成“交换过的气体、使用过的透析液通道”。
其中，第一导血管1、第一去泡器2、第二导血管3、血泵4、第一止回阀5、 第三导血管6、主交换容器7、第一导管8、第一容器9、第二止回阀10、第二 导管11、第二容器12、第一截止阀13、第四导血管14、第二去泡器15、第五 导血管16、第二截止阀17和第一集成探头模块201安装并固定在部件集成盒301 里。
多参数监测与控制单元M2的连接方式：多参数监测与控制单元M2与部件 集成盒301直接相连接。多参数监测与控制单元M2包括第一集成探头模块201、 第一电缆线202、多功能数据卡203、第二电缆线204、控制计算机205、第三电 缆线206和第二集成探头模块207。
多功能数据卡203有三个集成接头端口，分别为第一集成端口P1、第二集 成端口P2、第三集成端口P3；多功能数据卡203的第一集成端口P1通过第一 电缆线202连接到安装在部件集成盒301里的第一集成探头模块201；多功能数 据卡203的第二集成端口P2通过第二电缆线204连接到控制计算机205；多功 能数据卡203的第三集成端口P3通过第三电缆线206连接到第二集成探头模块 207。
其中，第一导血管1，玻璃材质，结构为真空玻璃套管。内管的作用是导引 进入部件集成盒301的待处理血液流到第一去泡器2，并由内管与外管之间的真 空层对待处理血液进行保温；
第一去泡器2，外部设置有外壳加热器(未标出)，外壳加热器与恒温控制 (未标出)连接。去除流动待处理血液里的气泡、并让待处理血液保持在设定的 温度，防止气泡影响血泵的正常工作、帮助提高待处理血液可交换的效率；
第二导血管3，材质和结构与第一导血管1相同。导引来自第一去泡器2的 待处理血液进入、并流到血泵4；
血泵4，医用，带有流量与压力控制(未标出)。让流入的待处理血液按照 设定的流速和压力进行流动；
第一止回阀5，防止待处理血液意外回流的阀门，保证待处理血液从血泵4 到集束中空纤维A模块801或者集束中空纤维B模块802的单向流动；
第三导血管6，与第一导血管1、第二导血管3相同。导引来自第一去泡器 2的待处理血液进入到主交换容器7内；
主交换容器7，材质为医用18-10不锈钢。主交换容器7有四个通道接口， 第一通道接口D1是待处理血液进入通道接口，第二通道接口D2是交换后的血 液流出通道接口，第三通道接口D3是新鲜富氧气体或者液体进入通道接口，第 四通道接口D4是使用过的气体或者液体输出通道接口。
当主交换容器7内放置集束中空纤维A模块801时，集束中空纤维A模块 801的一端与主交换容器7的第一通道接口D1连接，另外一端与主交换容器7 的第二通道接口D2连接。工作时，待处理血液由第一通道接口D1进入集束中 空纤维A模块801的纤芯，新鲜富氧气体由主交换容器7的第三通道接口D3进 入主交换容器7，充满并流动在集束中空纤维A模块801的中空纤维多孔膜外部。 新鲜富氧气体与集束中空纤维A模块801纤芯内的待处理血液通过中空纤维多 孔膜进行气-液交换，注入氧并除去二氧化碳，即，使得渗透气体保持运动，让 氧气分子扩散进膜，与血红蛋白氧合。然后，交换后的血液通过主交换容器7 的第二通道接口D2流出，而使用过的气体由主交换容器7的第四通道接口D4 流出；
当主交换容器7放置集束中空纤维B模块802时，集束中空纤维B模块802 的一端与主交换容器7的第一通道接口D1连接，另外一端与主交换容器7的第 二通道接口D2连接。工作时，待处理血液由第一通道接口D1进入集束中空纤 维B模块802的纤芯，新鲜透析液由主交换容器7的第三通道接口D3进入主交 换容器7，充满并流动在集束中空纤维B模块802的中空纤维多孔膜外部。逆流 交换和中空纤维半透膜接触以及浓度梯度方法，让新鲜透析液与集束中空纤维B 模块802纤芯内的待处理血液进行液-液交换，排出多余的水、代谢的废物和过 多的电解质。然后，交换后的血液通过主交换容器7的第二通道接口D2流出， 而使用过的透析液由主交换容器7的第四通道接口D4流出；
第一导管8，柔性聚四氟乙烯材质。工作时，导引新鲜富氧气体或者新鲜透 析液进入主交换容器7内；
第一容器9，玻璃材质，罐状耐压结构。当主交换容器7里放置中集束空纤 维A模块801时，根据使用需求，容纳新鲜富氧气体；当主交换容器7里放置 集束中空纤维B模块802时，容纳新鲜透析液；
第二止回阀10，与第一止回阀5相同。用于让新鲜富氧气体或者新鲜透析 液单向流动，防止回流；
第二导管11，与第一导管8相同。导引交换过的气体或者使用过的透析液 进入第一容器9；
第二容器12，与第一容器9相同。临时储存交换过的气体或者使用过的透 析液；
第一截止阀13，使用计算机可控制开关的阀门。工作时开启，停止工作时 关闭；
第四导血管14，与第一导血管1、第二导血管3和第三导血管6相同。导引 来自主交换容器7的血液流到第二去泡器15里；
第二去泡器15，与第一去泡器2相同，外部设置有外壳加热器，外壳加热 器与恒温控制器连接。将经过气-液或者液-液交换后血液里的气泡去除、并让血 液保持在设定的温度；
第五导血管16，与第一导血管1、第二导血管3、第三导血管6和第四导血 管14相同。导引经过气-液或者液-液交换后血液里流动进入与部件集成盒301 输出端连接的第二输血管402里；
第一血管接口101，用于输入人体或者动物的待处理的血液；
第二血管接口102，用于输出处理后的血液；
第一集成探头模块201，包括温度探头、血流探头、血压探头、气体流量与 压力探头、液体流量与压力探头、漏液和气泡探头和血氧饱和度探头等监测探头。
温度探头用于监测主交换容器7内的温度；
血流探头用于监测自第一通道接口D1通入到集束中空纤维A模块801和集 束中空纤维B模块802内的血液的流量；
血压探头用于监测自第一通道接口D1通入到集束中空纤维A模块801和集 束中空纤维B模块802内的血液的压力；
气体流量与压力探头用于监测集束中空纤维A模块801外的自第三通道接 口D3通入的富氧气体的流量和压力；
液体流量与压力探头用于监测集束中空纤维B模块802外的自第三通道接 口D3通入的富氧液体(透析液)的流量和压力；
漏液和气泡探头用于监测第一通道接口D1、第二通道接口D2、第三通道接 口D3和第一通道接口D4的漏液情况，以及集束中空纤维A模块801和集束中 空纤维B模块802内的血液的气泡情况。
血氧饱和度探头用于监测流入、流出集束中空纤维A模块801和集束中空 纤维B模块802的血液的血氧饱和度。
第一集成探头模块201还用于控制血泵4、第一截止阀13、第二截止阀17 的开关，还用于控制第一去泡器2和第二去泡器15的温度及变化；
第一电缆线202，多股电线集成。用于多功能数据卡203与第一集成探头模 块201之间多参数的数据传输；
多功能数据卡203，NI数据卡。多参数的数据采集与控制；
第二电缆线204，与第一电缆线202相同，多股线集成。用于多功能数据卡 203与控制计算机205之间多参数的数据传输；
控制计算机205，工业控制计算机。实时多参数的数据采集、处理、储存与 控制；
第二集成探头模块206，包括体温探头、血压计、心率计、血氧饱和度测量 仪等探头。用于精密监测人体或者动物的血压、心率、血氧饱和度等生理多参数 及变化；
部件集成盒301，保温、内部可视设计，包括集成盒体和盖设在集成盒体上 的盖子，集成盒体材质为合金铝，盖子的材质为有机玻璃，整体密封结构。集成 放置并固定第一导血管1、第一去泡器2、第二导血管3、血泵4、第一止回阀5、 第三导血管6、主交换容器7、第一导管8、第一容器9、第二止回阀10、第二 导管11、第二容器12、第一截止阀13、第四导血管14、第二去泡器15、第五 导血管16、第二截止阀17和第一集成探头模块201；
第一输血管401，材质为柔性的聚四氟乙烯。用于导引来自第一血管接口101 的血液进入部件集成盒301；
第二输血管402，材质与第一输血管401相同。用于导引输出部件集成盒301 的血液通过第二血管接口102输出。
第一管道405，材质为柔性的聚四氟乙烯。根据使用的需要，用于导引新鲜 富氧气体或者富氧液体、新鲜透析液、或者人造血进入部件集成盒301中的第一 容器9；
第二管道406，材质与第一管道405相同。用于导引交换过的气体或者液体、 使用过的透析液或者人造血输出部件集成盒301；
集束中空纤维A模块801，内部的中空纤维为多孔膜中空纤维，厚度为10～ 150微米，孔径0.1～1微米，并在设计和制作过程中，根据人体或者动物(不同 大小)，确定使用的集束中空纤维中单根纤维的根数(通常为几百～几十万根的 范围内)。人工肺的血液-富氧气体或者富氧液体交换主体，与主交换容器7配套 使用，交换将新鲜氧气溶入待处理的血液、释出二氧化碳；
集束中空纤维B模块802，内部的中空纤维为半透膜中空纤维，厚度10～ 20微米，孔径3纳米，并在设计和制作过程中，根据人体或者动物(不同大小)， 确定使用的集束中空纤维中单根纤维的根数(通常为几百～几十万根的范围内)。 人工肾的血液-透析液、人造血交换主体，与主交换容器7配套使用，让患者或 者动物的待处理血液排出多余的水、代谢的废物和过多的电解质。
如图1所示，多参数监测与控制单元M2包括第一集成探头模块201，第一 电缆线202，多功能数据卡203，第二电缆线204，控制计算机205和第二集成 探头模块206。
实施例2：
本发明用于人工肺功能工作
一种人工肺的实现方法，实施例1所述的一种人工肺/人工肾的装置，
将集束中空纤维A模块801安装到主交换容器7内，启动多参数监测与控 制单元M2，由控制计算机205通过多功能数据卡203和第一集成探头模块201 依次开启第一截止阀13、第二截止阀17和血泵4，
连接第一输血管401到第一血管接口101，待处理血液依次经第一血管接口 101、第一输血管401和第一导血管1进入第一去泡器2，去泡处理后的血液流 动依次经过第二导血管3、血泵4、第一止回阀5(对于患者，其恒温工作在305 K)、第三导血管6、以及主交换容器7的第一通道接口D1后，进入位于主交换 容器7里的集束中空纤维A模块801的中空纤维内，
来自第一管道405的新鲜富氧气体保持不断地流动，经由第一容器9、第一 导管8、第二止回阀10、以及主交换容器7的第三通道接口D3进入主交换容器 7，充满并流动在集束中空纤维A模块801的中空纤维外部，通过集束中空纤维 A模块801的中空纤维进行气-液交换，使得渗透气体保持运动，让氧气分子扩 散进膜与血红蛋白氧合，即，注入氧并除去二氧化碳。
使用过的气体经过主交换容器7的第四通道接口D4、第二导管11、第二容 器12、以及第一截止阀13流出部件集成盒301，最后进入第二管道406并流出。
完成交换后的血液流动经由主交换容器7的第二通道接口D2、第四导血管 14、第二去泡器15(对于患者，其恒温工作在308K)、第五导血管16、以及第 二截止阀17，输入到部件集成盒301外连接的第二输血管402，并回通过第二血 管接口102输出，依此不断地循环工作，直到完成一个临床治疗过程或者一次科 学研究实验。
控制计算机205通过多功能数据卡203和第一集成探头模块201，实时精密 监控工作期间本发明装置中温度、血流、血压、气体流量与压力、液体流量与压 力、漏液和气泡、血氧饱和度等参数；
控制计算机205通过多功能数据卡203和第二集成探头模块207，全程精密 监控患者或者动物的体温、血压、心率、血氧饱和度等身体生理特征参数。
集束中空纤维A模块801内部的中空纤维为多孔膜中空纤维，厚度为10～ 150微米，孔径0.1～1微米。
实施例3：
本发明用于人工肾功能工作
一种人工肾的实现方法，实施例1所述的一种人工肺/人工肾的装置，
安装集束中空纤维B模块802到主交换容器7内，启动多参数监测与控制 单元M2，由控制计算机205通过多功能数据卡203和第一集成探头模块201依 次开启第一截止阀13、第二截止阀17和血泵4，
连接第一输血管401到第一血管接口101，待处理血液依次经第一血管接口 101、第一输血管401和第一导血管1进入第一去泡器2，去泡处理后的血液流 动依次经过第二导血管3、血泵4、第一止回阀5(对于患者，其恒温工作在305 K)、第三导血管6、以及主交换容器7的第一通道接口D1后，进入位于主交换 容器7里的集束中空纤维B模块802的中空纤维内，
来自第一管道405的新鲜富氧透析液保持不断地流动，使用逆流交换和中空 纤维半透膜接触以及浓度梯度方法，经由第一容器9、第一导管8、第二止回阀 10、以及主交换容器7的第三通道接口D3进入主交换容器7，充满并流动在集 束中空纤维B模块802的中空纤维外部，与中空纤维内的待处理血液进行液-液 交换，排出多余的水、代谢的废物和过多的电解质。
新鲜透析液不断流入主交换容器7，使用过的透析液经过主交换容器7的第 四通道接口D4、第二导管11、第二容器12、以及第一截止阀13流到部件集成 盒301之外。最后，进入第二管道406并流出。
完成交换后的血液流动经由主交换容器7的第二通道接口D2、第四导血管 14、第二去泡器15(对于患者，其恒温工作在308K)、第五导血管16、以及第 二截止阀17，输入到部件集成盒301外连接的第二输血管402，并通过第二血管 接口102输出，依此不断地循环工作，直到完成一个临床治疗过程或者一次科学 研究实验。
控制计算机205通过多功能数据卡203和第一集成探头模块201，实时精密 监控工作期间本发明装置中温度、血流、血压、气体流量与压力、液体流量与压 力、漏液和气泡、血氧饱和度等参数；
控制计算机205通过多功能数据卡203和第二集成探头模块207，全程精密 监控患者或者动物的体温、血压、心率、血氧饱和度等身体生理特征参数。
集束中空纤维B模块802内部的中空纤维为半透膜中空纤维，厚度10～20 微米，孔径1～5纳米，孔径优选3纳米。
最后，关闭多参数监测与控制单元M2，由控制计算机205通过多功能数据 卡203和第一集成探头模块201依次关闭血泵4、第二截止阀17和第一截止阀 13，并且控制计算机205停止全部的监控，结束本发明装置这一轮人工肺功能或 者人工肾功能的工作。
本发明解决了人工肺或者人工肾装置功能单一问题，根据临床治疗或者科研 需要，利用功能为人工肺的集束中空纤维A模块或者功能为人工肾的集束中空 纤维B模块，进行两个模块相互置换并且与主交换容器组合、以及与多参数监 测与控制单元配套使用，提供了实现了一机人工肺/人工肾双功能的全新方法。 保温的部件集成盒使得各个部件集成并且相对位置固定、方便拆卸清洗或者更换， 真空保温导血管、加热和恒温控制工作的去泡器保证了人工肺/人工肾装置在接 近患者或者动物体温的环境能更稳定的工作。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技 术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用 类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的 范围。

Claims (10)

1.一种人工肺/人工肾的装置，包括第一血管接口(101)，其特征在于，第一血管接口(101)依次通过第一输血管(401)、第一导血管(1)、第一去泡器(2)、第二导血管(3)、血泵(4)、第一止回阀(5)、第三导血管(6)与主交换容器(7)的第一通道接口(D1)连接；主交换容器(7)的第二通道接口(D2)依次通过第四导血管(14)、第二去泡器(15)、第五导血管(16)、第二截止阀(17)、第二输血管(402)与第二血管接口(102)连接；第一管道(405)依次通过第一容器(9)、第一导管(8)与主交换容器(7)的第三通道接口(D3)连接，主交换容器(7)的第四通道接口(D4)依次通过第二导管(11)、第二容器(12)、第一截止阀(13)与第二管道(406)连接。
2.根据权利要求1所述的一种人工肺/人工肾的装置，其特征在于，所述的主交换容器(7)内设置有集束中空纤维模块，集束中空纤维模块一端与主交换容器(7)的第一通道接口(D1)连接，集束中空纤维模块另一端与主交换容器(7)的第二通道接口(D2)连接。
3.根据权利要求2所述的一种人工肺/人工肾的装置，其特征在于，所述的集束中空纤维模块中的中空纤维为多孔膜中空纤维，厚度为10～150微米，孔径0.1～1微米。
4.根据权利要求2所述的一种人工肺/人工肾的装置，其特征在于，所述的集束中空纤维模块中的中空纤维为半透膜中空纤维，厚度10～20微米，孔径1～5纳米。
5.根据权利要求2所述的一种人工肺/人工肾的装置，其特征在于，还包括多参数监测与控制单元(M2)，多参数监测与控制单元(M2)包括第一集成探头模块(201)、第一电缆线(202)、多功能数据卡(203)、第二电缆线(204)、控制计算机(205)、第三电缆线(206)和第二集成探头模块(207)，
多功能数据卡(203)的第一集成端口(P1)通过第一电缆线(202)连接到第一集成探头模块(201)；多功能数据卡(203)的第二集成端口(P2)通过第二电缆线(204)连接到控制计算机(205)；多功能数据卡(203)的第三集成端口(P3)通过第三电缆线(206)连接到第二集成探头模块(207)。
6.根据权利要求5所述的一种人工肺/人工肾的装置，其特征在于，所述的第一集成探头模块(201)包括：
用于监测主交换容器(7)内的温度的温度探头、
用于监测主交换容器(7)内自第一通道接口(D1)通入的血液流量的血流探头、
用于监测主交换容器(7)内自第一通道接口(D1)通入的血液压力的血压探头、
用于监测主交换容器(7)内自第三通道接口(D3)通入的富氧气体的流量和压力的气体流量与压力探头、
用于监测主交换容器(7)内自第三通道接口(D3)通入的富氧液体、透析液或者人造血的流量和压力的液体流量与压力探头、
用于监测第一通道接口(D1)、第二通道接口(D2)、第三通道接口(D3)和第一通道接口(D4)的漏液状态，以及主交换容器(7)内血液气泡的气泡探头、
以及用于监测主交换容器(7)内的血液的血氧饱和度的血氧饱和度探头；
所述的第二集成探头模块(207)包括体温探头、血压计、心率计、血氧饱和度测量仪。
7.根据权利要求1所述的一种人工肺/人工肾的装置，其特征在于，所述的第一去泡器(2)和第二去泡器(15)外部均设置有外壳加热器，外壳加热器与恒温控制器连接；第一导血管(1)、第二导血管(3)、第三导血管(6)、第四导血管(14)和第五导血管(16)均为真空玻璃套管。
8.根据权利要求1所述的一种人工肺/人工肾的装置，其特征在于，所述的第一导血管(1)、第一去泡器(2)、第二导血管(3)、血泵(4)、第一止回阀(5)、第三导血管(6)、主交换容器(7)、第一导管(8)、第一容器(9)、第二止回阀(10)、第二导管(11)、第二容器(12)、第一截止阀(13)、第四导血管(14)、第二去泡器(15)、第五导血管(16)、第二截止阀(17)和第一集成探头模块(201)安装并固定在部件集成盒(301)内。
9.一种人工肺的实现方法，利用权利要求2所述的一种人工肺/人工肾的装置，其特征在于，包括以下步骤：
连接第一输血管(401)到第一血管接口(101)，由控制计算机(205)通过多功能数据卡(203)和第一集成探头模块(201)依次开启第一截止阀(13)、第二截止阀(17)和血泵(4)，
待处理血液依次经第一血管接口(101)、第一输血管(401)、第一导血管(1)、第一去泡器(2)、第二导血管(3)、血泵(4)、第一止回阀(5)、第三导血管(6)后通过主交换容器(7)的第一通道接口(D1)进入位于主交换容器(7)里的集束中空纤维模块的中空纤维内，
来自第一管道(405)的富氧气体或者富氧液体依次经第一容器(9)、第一导管(8)、第二止回阀(10)以及主交换容器(7)的第三通道接口(D3)进入主交换容器(7)内，充满并流动在集束中空纤维模块的中空纤维的外部，通过集束中空纤维模块的中空纤维多孔膜进行气-液或者液-液交换，
使用过的气体或者液体经过主交换容器(7)的第四通道接口(D4)、第二导管(11)、第二容器(12)、第一截止阀(13)以及第二管道(406)流出，
完成交换后的血液依次经由主交换容器(7)的第二通道接口(D2)、第四导血管(14)、第二去泡器(15)、第五导血管(16)以及第二截止阀(17)、第二输血管(402)和第二血管接口(102)输出，
控制计算机(205)通过多功能数据卡(203)和第一集成探头模块(201)，进行温度、血流、血压、气体流量与压力、液体流量与压力、漏液和气泡、血氧饱和度的监测；
控制计算机(205)通过多功能数据卡(203)和第二集成探头模块(207)，监控患者或者动物的体温、血压、心率和血氧饱和度，
集束中空纤维模块内部的中空纤维为多孔膜中空纤维，厚度为10～150微米，孔径0.1～1微米。
10.一种人工肾的实现方法，利用权利要求2所述的一种人工肺/人工肾的装置，其特征在于，包括以下步骤：
连接第一输血管(401)到第一血管接口(101)，由控制计算机(205)通过多功能数据卡(203)和第一集成探头模块(201)依次开启第一截止阀(13)、第二截止阀(17)和血泵(4)，
待处理血液依次经第一血管接口(101)、第一输血管(401)、第一导血管(1)、第一去泡器(2)、第二导血管(3)、血泵(4)、第一止回阀(5)、第三导血管(6)后通过主交换容器(7)的第一通道接口(D1)进入位于主交换容器(7)里的集束中空纤维模块的中空纤维内，
来自第一管道(405)的透析液或者人造血依次经第一容器(9)、第一导管(8)、第二止回阀(10)以及主交换容器(7)的第三通道接口(D3)进入主交换容器(7)内，充满并流动在集束中空纤维模块的中空纤维的外部，通过集束中空纤维模块的中空纤维半透膜进行液-液交换，
使用过的透析液体或者人造血经过主交换容器(7)的第四通道接口(D4)、第二导管(11)、第二容器(12)、第一截止阀(13)以及第二管道(406)流出，
完成交换后的血液依次经由主交换容器(7)的第二通道接口(D2)、第四导血管(14)、第二去泡器(15)、第五导血管(16)以及第二截止阀(17)、第二输血管(402)和第二血管接口(102)输出，
控制计算机(205)通过多功能数据卡(203)和第一集成探头模块(201)，进行温度、血流、血压、气体流量与压力、液体流量与压力、漏液和气泡、血氧饱和度的监测；
控制计算机(205)通过多功能数据卡(203)和第二集成探头模块(207)，监控患者或者动物的体温、血压、心率和血氧饱和度，
集束中空纤维模块内部的中空纤维为半透膜中空纤维，厚度10～20微米，孔径1～5纳米。
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