CN114949415A - 一种血液降温装置及其降温方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供的血液降温装置及方法，包括恒温模块及设置于所述恒温模块内的血液输送管道，所述恒温模块包括依次设置的第一恒温块、第二恒温块及第三恒温块，所述第一恒温块的温度控制在22～25℃，所述第二恒温块的温度控制在10～15℃，所述第三恒温块的温度控制在0～4℃，血液由所述血液输送管道的入口经所述第一恒温块、所述第二恒温块及所述第三恒温块降温后由所述血液输送管道的出口流出，本申请提供的血液降温装置，通过分段逐级降温的方式，血液换热温差控制在合理范围内，从而避免血液细胞损伤的问题，从而可以实现长时治疗，可针对急性缺血性卒中(AIS)患者急救的场景开发，完全满足临床需求。

Description

一种血液降温装置及其降温方法

技术领域

本申请涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种血液降温装置及其降温方法。

背景技术

由脑卒中(俗称中风)引起的脑缺血，在全世界范围内都是人类生命健康安全的一大杀手，其中脑卒中是指因大脑血管破裂或堵塞引起的脑部血液循环障碍以及一系列脑部疾病。脑卒中常常发生在中老年人群，随着人口老龄化程度的不断提高，其发病率和死亡率都大大增大。除了高发病率、高死亡率，脑卒中的致残率也很高。即使没有死亡，发病患者也有很大可能患上各种严重后遗症，包括瘫痪、语言障碍与行为障碍等，极大降低了患者的生活质量。

急性缺血性卒中(AIS)致死致残率高，静脉溶栓或机械取栓治疗血管再通后产生再灌注损伤，临床愈后差且无有效神经保护药物。临床研究证明，亚低温治疗是目前最有潜力的神经保护方法，发病初期及时采取脑冷却措施可以挽救患者生命，并显著改善患者预后。同时，因该病具有发病急、来势凶、变化快的特点，急救设备响应速度往往成为影响治疗效果的关键因素。

目前，4-10℃低温是许多血管外科手术中灌注的首选温度，但局部低温溶液灌注易导致低溶血症和颅压升高，易诱发心衰及脑水肿，难以长时间精准控制温度，而基于靶向低温的自体血回输技术，因其效果显著、副作用小成为最佳治疗方案。

实现上述目标的前提，离不开可以安全快速实现血液降温的装置。然而脑神经治疗领域并没有满足技术指标的设备，在已商业化的医疗器械中，最接近的是体外膜肺氧合(ECMO)中的血液热交换模块，但其设计初衷并不是为了实现血液快速降温，远远不能满足急性缺血性卒中(AIS)患者的急救要求。

发明内容

鉴于此，有必要针对现有技术中存在缺陷提供一种可满足急性缺血性卒中(AIS)患者的急救要求的血液降温装置及其降温方法。

为解决上述问题，本申请采用下述技术方案：

本申请提供了一种血液降温装置，包括恒温模块及设置于所述恒温模块内的血液输送管道，所述恒温模块包括依次设置的第一恒温块、第二恒温块及第三恒温块，所述第一恒温块的温度控制在22～25℃，所述第二恒温块的温度控制在10～15℃，所述第三恒温块的温度控制在0～4℃，血液由所述血液输送管道的入口经所述第一恒温块、所述第二恒温块及所述第三恒温块降温后由所述血液输送管道的出口流出。

在其中一些实施例中，任意一所述恒温块的外侧为平面，内侧为带有螺旋凹槽，所述血液输送管道呈螺旋盘管状嵌入所述凹槽内。

在其中一些实施例中，任意一所述恒温块为六边形柱体。

在其中一些实施例中，所述血液输送管道选用医用级316L不锈钢。

在其中一些实施例中，任意一所述恒温块的外侧面贴合有半导体制冷片。

在其中一些实施例中，所述半导体制冷片的外侧安装有散热片。

在其中一些实施例中，还包括壳体，所述恒温模块、所述血液输送管道、所述半导体制冷片及所述散热片均收容于所述壳体内，所述壳体与所述散热片构成散热通道。

在其中一些实施例中，还包括风扇，所述风扇设置于所述壳体内部，所述风扇可将所述壳体内的热风抽出。

在其中一些实施例中，任意一所述恒温块还设置有测温装置。

另外，本申请还提供了一种所述的血液降温装置的降温方法，其特征在于，包括下述步骤：

血液由所述血液输送管道的入口经所述第一恒温块、所述第二恒温块及所述第三恒温块降温后由所述血液输送管道的出口流出。

本申请采用上述技术方案，其有益效果如下：

本申请提供的血液降温装置及方法，包括恒温模块及设置于所述恒温模块内的血液输送管道，所述恒温模块包括依次设置的第一恒温块、第二恒温块及第三恒温块，所述第一恒温块的温度控制在22～25℃，所述第二恒温块的温度控制在10～15℃，所述第三恒温块的温度控制在0～4℃，血液由所述血液输送管道的入口经所述第一恒温块、所述第二恒温块及所述第三恒温块降温后由所述血液输送管道的出口流出，本申请提供的血液降温装置，通过分段逐级降温的方式，血液换热温差控制在合理范围内，从而避免血液细胞损伤的问题，从而可以实现长时治疗(低温生理盐水灌注长时大量灌注易导致心衰和脑水肿，只要保证血液安全，自体血回灌则不存在这个问题)，可针对急性缺血性卒中(AIS)患者急救的场景开发，完全满足临床需求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的血液降温装置的结构原理图。

图2为本申请提供的血液降温装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。

请参阅图1及图2，为本实施例提供的一种血液降温装置，包括恒温模块10、血液输送管道20、半导体制冷片30、散热片40、壳体50及风扇60。以下详细说明各个具体部件的具体实现方案。

所述恒温模块10包括依次设置的第一恒温块11、第二恒温块12及第三恒温块13，所述第一恒温块的温度控制在22～25℃，所述第二恒温块的温度控制在10～15℃，所述第三恒温块的温度控制在0～4℃。

可以理解，降温速度过快易导致细胞损伤，为了保证血液安全，换热面的换热温差必须控制在一定值以内，通常为10～20℃，因此采取多段换热的设计，按照一定的温度梯度设置恒温块，恒温块间做绝热处理以避免互相影响；同时，因为人的血液温度基本恒定，按37℃考虑，那么恒温块理想的温度梯度为22℃～7℃～0℃，血液温度梯度为37℃～25℃～10℃～4℃，故设置上述温度范围以确保血液安全。

在本实施例中，任意一所述恒温块(11、12及13)选用热容尽量小、导热系数高的材料，以减少系统整体热容，降低温度控制滞后问题，如铝或铜。

所述血液输送管道20设置于所述恒温模块内。血液由所述血液输送管道20的入口经所述第一恒温块11、所述第二恒温块12及所述第三恒温块13降温后由所述血液输送管道的出口流出。

在本实施例中，任意一所述恒温块(11、12及13)呈柱体结构，其外侧为平面，内侧为带有螺旋凹槽，所述血液输送管道20呈螺旋盘管状嵌入所述凹槽内。

可以理解，所述血液输送管道20采用单根无缝不锈钢螺旋管结构且材料选用医用级316L不锈钢，光洁度为EP级，使得与血液直接接触的材料具有良好的生物相容性，血液流经通道尽量平滑且没有任何死角、死区或是焊缝，从而降低血液凝栓的风险。

在本实施例中，任意一所述恒温块的外侧面贴合有半导体制冷片30。

进一步地，半导体制冷片30可选用12706、12708、12710、12712等型号，取决于血液流量和目标温度。

可以理解，半导体制冷片30通常为薄片状，为了将冷量有效传递到螺旋管，任意一所述恒温块的外侧为平面，以便与半导体制冷片有良好的热接触，内侧设置有螺旋凹槽，以便与所述血液输送管道20有良好的热接触。

进一步地，单片半导体制冷片的制冷量有限，为了获得百W级以上冷量(满足温差条件下)实际中还可以采用多片组合工艺。

可以理解，本申请采用半导体制冷片30制冷，由于半导体制冷启动快的特性，通电后各个恒温块可在1min内到达目标温度，整机启动时间不超过3min；治疗过程中有时需要加热血液，以便快速恢复体温，因半导体制冷的特性，只要改变电流方向，即可实现制冷片冷热端的切换，简单灵活；且半导体制冷可通过精确的电信号控制冷量大小，从而实现精准控温。

进一步地，任意一所述恒温块为六边形柱体。可以理解，在实际中并不局限于六边形柱体，仅需满足其外侧面为平面以便与半导体制冷片30有良好的热接触即可实现较佳的效果。

可以理解，本申请将所述血液输送管道20设置成不锈管螺旋盘管状嵌入螺旋凹槽，形成了良好的接触，通过这种巧妙的设计实现了半导体制冷片30冷端产生的冷量经由恒温模块10和血液输送管道20向血液传递的过程。

在本实施例中，所述半导体制冷片30的外侧安装有散热片40。

可以理解，所述半导体制冷片30和散热片40共同构成了制冷器41，进一步提升散热效果。

在本实施例中，还包括壳体50，所述恒温模块10、所述血液输送管道20、所述半导体制冷片30及所述散热片40均收容于所述壳体50内，所述壳体50与所述散热片40构成散热通道，进一步提升散热效果。

在本实施例中，还包括风扇60，所述风扇60设置于所述壳体50的底部，由内而外抽风，从而将上述制冷片的热端产生的热量带走。

在本实施例中，任意一所述恒温块还设置有测温装置，从而可以反馈实时温度数据，以便控制和调整制冷器的功率。

本申请提供的血液降温装置寄降温方法，通过分段逐级降温的方式，血液换热温差控制在合理范围内，从而避免血液细胞损伤的问题，从而可以实现长时治疗(低温生理盐水灌注长时大量灌注易导致心衰和脑水肿，只要保证血液安全，自体血回灌则不存在这个问题)，可针对急性缺血性卒中(AIS)患者急救的场景开发，完全满足临床需求。

以下结合具体实施例对本申请上述技术方案进行详细说明。

实施例1

采用本申请上述实施例提供的血液降温装置，设计血液流量为100mL/min，由血液输送管道20，通过血液入口A送入降温装置，分别与第一恒温块11、第二恒温块12及第三恒温块13换热，经三级降温后，最终温度降至4～10℃后，自血液出口B送出装置。

其中第一恒温块11的血液入口温度为37℃，第一恒温块11的温度控制在22℃，两者温差控制在15℃，血液出口温度大约为25℃；

其中第二恒温块12的血液入口温度为25℃，第二恒温块12的温度控制在12℃，两者温差控制在13℃，血液出口温度大约为15℃；

其中第三恒温块13的血液入口温度为15℃，第三恒温块13的温度控制在2℃，两者温差控制在13℃，血液出口温度大约为4～5℃。

其中，风扇的转速由出风口气体的温度控制，及时将热量移出。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，仅具体描述了本申请的技术原理，这些描述只是为了解释本申请的原理，不能以任何方式解释为对本申请保护范围的限制。基于此处解释，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进，及本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本申请的其他具体实施方式，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种血液降温装置，其特征在于，包括恒温模块及设置于所述恒温模块内的血液输送管道，所述恒温模块包括依次设置的第一恒温块、第二恒温块及第三恒温块，所述第一恒温块的温度控制在22～25℃，所述第二恒温块的温度控制在10～15℃，所述第三恒温块的温度控制在0～4℃，血液由所述血液输送管道的入口经所述第一恒温块、所述第二恒温块及所述第三恒温块降温后由所述血液输送管道的出口流出。

2.如权利要求1所述的血液降温装置，其特征在于，任意一所述恒温块的外侧为平面，内侧为带有螺旋凹槽，所述血液输送管道呈螺旋盘管状嵌入所述凹槽内。

3.如权利要求2所述的血液降温装置，其特征在于，任意一所述恒温块为六边形柱体。

4.如权利要求2所述的血液降温装置，其特征在于，所述血液输送管道选用医用级316L不锈钢。

5.如权利要求2所述的血液降温装置，其特征在于，任意一所述恒温块的外侧面贴合有半导体制冷片。

6.如权利要求5所述的血液降温装置，其特征在于，所述半导体制冷片的外侧安装有散热片。

7.如权利要求6所述的血液降温装置，其特征在于，还包括壳体，所述恒温模块、所述血液输送管道、所述半导体制冷片及所述散热片均收容于所述壳体内，所述壳体与所述散热片构成散热通道。

8.如权利要求7所述的血液降温装置，其特征在于，还包括风扇，所述风扇设置于所述壳体内部，所述风扇可将所述壳体内的热风抽出。

9.如权利要求1所述的血液降温装置，其特征在于，任意一所述恒温块还设置有测温装置。

10.一种如权利要求1至8任一项所述的血液降温装置的降温方法，其特征在于，包括下述步骤：

血液由所述血液输送管道的入口经所述第一恒温块、所述第二恒温块及所述第三恒温块降温后由所述血液输送管道的出口流出。

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