CN213219799U - 一体化体外膜肺生命支持系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种一体化体外膜肺生命支持系统，包括壳体、血液泵以及膜肺气体交换器，所述壳体上设置有血液进口、血液出口、气体进口以及气体出口；所述壳体内包括第一腔体、第二腔体，第一腔体内安装膜肺气体交换器，第二腔体内安装血液泵，第一腔体与第二腔体相互连通，第一腔体上设置有血液进口、气体进口以及气体出口，第二腔体上设置有血液出口。本实用新型将血液泵和膜肺气体交换器集成一体化，与血液泵和膜肺气体交换器分离的ECLS系统相比，由于避免了血液泵和膜肺气体交换器间的管路连接，临床操作不需要担心管路连接的意外脱落及气泡产生，安全性大大提高。
Description
技术领域
本实用新型涉及医疗器械技术领域，具体地，涉及一种一体化体外膜肺生命支持系统。
背景技术
体外膜肺生命支持系统在临床上对心肺功能受损病人提供全部或部分心肺功能替代。体外膜肺生命支持系统(Extra-Corporeal Life Support，ECLS)将血液从患者静脉中抽出，流经体外膜肺气体交换器氧合血红蛋白，清除二氧化碳，将经过气体交换的血输回患者体内，从而起到全部或部分心肺替代作用，维持人体脏器组织的氧合供血。ECLS对心脏呼吸循环系统的替代功能可以使患者的心肺处于完全或部分休息状态，为患者的治疗和恢复获得宝贵时间。两种临床上常见的应用模式是静脉-动脉(V-A)和静脉-静脉(V-V)。V-A模式将静脉引流出来的血液经氧合和二氧化碳排出后直接回流到全身动脉循环。V-V模式主要通过血液与气体交换，将含氧血返回到中心静脉。ECLS的设计基于模拟人体内循环的结构，其组成包括替代循环系统动力的血液泵，替代呼吸系统功能的气体交换器(膜肺)，替代循环系统回路的动静脉导管及管路，各种监测显示器与其他附加装置。其中血液泵起到人工心脏作用，气体交换器起到人工肺的作用。
体外膜肺生命支持系统从最初仅用于新生儿严重心肺功能障碍；到目前其使用范围的不断扩大，已被用于多种心脏或(和)肺功能衰竭，譬如急性心肌梗死、暴发性心肌炎、急性心力衰竭、急性顽固性心律失常、心脏术后心脏衰竭、心脏移植术后原发性移植物衰竭、急性药物毒性心力衰竭、心脏骤停等心功能衰竭患者的治疗；急性呼吸衰竭、与病毒性或细菌性肺炎相关的急性呼吸窘迫综合征、肺移植术后移植物功能障碍、大面积外伤所致肺挫伤、肺栓塞、无法提供足够的气体交换而不存在通气损伤的风险、肺出血、严重支气管痉挛等肺功能衰竭的病人。近年来也有报道用于器官移植过渡期病人的循环支持；或在捐赠者逝世后保护捐献器官的应用。
尽管很多专利技术对传统的血液泵及血气交换器的性能和设计有所改善，但临床应用上，为减少血液泵及气体交换器连接管路的长度及复杂性，方便病人管理与转运，尤其是急救场景下，对紧凑设计有更高的需求。
公开号为CN106421951A的专利文献公开了一种体外膜肺氧合装置，包括：血泵、氧合器及血栓过滤装置，血泵的进口端连有血管插管，出口端连有氧合器，氧合器的血液出口依次连有热交换装置与血栓过滤装置；所述血泵包括：凸轮及与凸轮配合安装的第一活塞组件和第二活塞组件，第一活塞组件与第二活塞组件结构相同，凸轮包括轮体及均匀设于轮体周围的若干挨个布置的弧形凸块。该专利文献提供一种性能可靠、能够减少血栓、降低对血细胞破坏、更加稳定的外膜肺氧合装置，这种外膜肺氧合装置使用了新型的血泵，能够使得对血液的输送更加稳定，脉冲非常小，也没有叶片泵的对血细胞的破坏。但是该专利文献中血泵与氧合器的集成度不高，体外循环的路径较长，连接管路较多，使得管路意外脱落的风险增加，同时不方便携带。
实用新型内容
针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种一体化体外膜肺生命支持系统。
根据本实用新型提供的一种一体化体外膜肺生命支持系统，包括壳体、血液泵以及膜肺气体交换器，所述壳体上设置有血液进口、血液出口、气体进口以及气体出口；
所述壳体内包括第一腔体、第二腔体，第一腔体内安装膜肺气体交换器，第二腔体内安装血液泵，第一腔体与第二腔体相互连通，第一腔体上设置有血液进口、气体进口以及气体出口，第二腔体上设置有血液出口。
优选地，所述膜肺气体交换器包括气体交换膜，所述气体交换膜绕成环状设置在第一腔体内，环状气体交换膜的轴线与第一腔体的轴线共线。
优选地，所述环状气体交换膜与第一腔体内壁之间具有间隙。
优选地，所述膜肺气体交换器包括气体交换膜，所述气体交换膜围绕第一腔体的轴线卷绕。
优选地，所述气体交换膜采用中空纤维编织而成。
优选地，所述血液泵包括离心叶轮、固定轴以及驱动装置，所述第二腔体内设置有隔离板，所述隔离板将第二腔体分隔成两个互不连通的叶轮安装空间和驱动安装空间，叶轮安装空间连通第一腔体；
所述离心叶轮安装在叶轮安装空间，驱动装置安装在驱动安装空间，固定轴设置在隔离板上，离心叶轮通过轴承安装在固定轴上并能够相对于固定轴旋转；
所述离心叶轮上集成有磁性材料，所述驱动装置采用磁力驱动器，所述驱动装置能够驱动离心叶轮旋转。
优选地，所述血液进口、血液出口上分别设置有压力传感器。
优选地，所述气体进口、气体出口上分别设置有氧气传感器、二氧化碳传感器。
优选地，所述第一腔体与第二腔体同轴设置。
优选地，所述壳体为回转体。
与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：
1、本实用新型将血液泵和膜肺气体交换器集成一体化，与血液泵和膜肺气体交换器分离的ECLS系统相比，由于避免了血液泵和膜肺气体交换器间的管路连接，临床操作不需要担心管路连接的意外脱落及气泡产生，安全性大大提高。
2、本实用新型将血液泵和膜肺气体交换器集成一体化，大大缩短整个ECLS系统回路管路的长度，减少血液与管路异物表面的接触，进一步降低对血液的损伤，降低副作用。
3、本实用新型将血液泵和膜肺气体交换器集成一体化，结构紧凑，方便携带，使用操作简单方便，可以将其放置在病床边或体侧，甚至直接穿戴在身上，由于体外循环的管路长度大大缩短，血液在体外循环的时间短，在临床上可能不再需要附加加热装置的配合使用，使得操作进一步简化。
4、本实用新型采用磁力驱动，驱动装置安装空间与血液所在腔体完全隔绝，进一步避免了驱动装置对于血液的污染损伤，降低副作用。
5、本实用新型通过血液泵驱动血液在第一腔体和第二腔体做旋转运动，使得血液沿着气体交换膜的轴向及切线方向运动，实现高效气体交换。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本实用新型的结构示意图，其中1A为血液进口，1B为血液出口，1C气体进口，1D为气体出口。
图2为本实用新型一个实施例的膜肺气体交换器的结构示意图。
图3为本实用新型中空纤维编织的气体交换膜的结构示意图。
图4为本实用新型中空纤维的结构示意图，由上到下依次为俯视结构示意图、主视结构示意图、立体图结构示意图。
图5为本实用新型血液泵的结构示意图，图中示出离心叶轮、固定轴以及隔离板，驱动装置被隔离板遮挡。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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。
本实用新型公开了一种一体化体外膜肺生命支持系统，由磁力悬浮驱动的血液泵及新型膜肺气体交换器组成。同一壳体内的膜肺气体交换器与血液泵的叶轮由通道相连，从而完全避免血液泵与膜肺气体交换器之间的任何管路连接。血液可沿轴向与切向与膜肺气体交换器接触，从而实现高效气体交换。可用于全部或部分心肺功能的体外支持，如体外膜肺氧合(ECMO)，体外二氧化碳去除(ECCO2R)及器官保存等。
根据本实用新型提供的一种一体化体外膜肺生命支持系统，如图1-5所示，包括壳体、血液泵以及膜肺气体交换器，所述壳体上设置有血液进口、血液出口、气体进口以及气体出口；所述壳体内包括第一腔体、第二腔体，第一腔体内安装膜肺气体交换器，第二腔体内安装血液泵，第一腔体与第二腔体相互连通，第一腔体上设置有血液进口、气体进口以及气体出口，第二腔体上设置有血液出口。
优选地，如图1所示，血液进口设置在第一腔体顶部中间，血液出口设置在第二腔体底部外侧，气体进口设置在第一腔体上部侧面，气体出口设置在第一腔体下方侧面，血液泵安装在第二腔体内底部中间，膜肺气体交换器设置在第一腔体内，血液泵与膜肺气体交换器完全集成在相通的腔体内，无需任何管路连接。在一个变化例中，第一腔体与第二腔体连通为一个腔体，腔体内底部中间安装血液泵，血液泵上方以及周向上设置有膜肺气体交换器，血液进口设置在腔体顶部中间，血液出口设置腔体底部外侧，气体进口设置在腔体上部侧面，气体出口设置在腔体下方侧面。受血液泵驱动，从病人静脉引出的血液自血液进口(1A)进入一体化体外膜肺生命支持系统，流经膜肺气体交换器，与气体进行气体交换，然后从血液出口(1B)流出，经管路送回到病人体内。氧气与空气按不同比例混合，由气体进口(1C)进入膜肺气体交换器，由气体出口(1D)出来。
本实用新型能够与系统控制监测显示器(包括系统操作参数，譬如血液温度，流速，压力，动静脉血氧饱和度等的监控与显示)、系统所需附加装置(譬如氧气管路，流量传感器等等)复合使用。
在一个实施例中，如图2所示，所述膜肺气体交换器包括气体交换膜，所述气体交换膜绕成环状设置在第一腔体内，环状气体交换膜的轴线与第一腔体的轴线共线。所述环状气体交换膜与第一腔体内壁之间具有间隙。在血液泵的作用下，从血液进口进入的血液沿着环状气体交换膜的轴向与切向旋转运动，与气体交换膜进行气体交换。所述间隙的设置能够使得由气体进口进入的气体迅速从环状气体交换膜周向扩散到环状气体交换膜内。
在另一实施例中，所述膜肺气体交换器包括气体交换膜，所述气体交换膜围绕第一腔体的轴线卷绕。血液在血液泵的作用下沿着卷绕的气体交换膜运动，并与气体交换膜接触实现气体交换。
如图3-4所示，所述气体交换膜采用中空纤维编织而成，能够实现高效血液气体交换。气体交换膜的作用等同于呼吸膜。可以通过调节中空纤维的厚度、材质、内径等对气体交换的性能进行调节。也可在中空纤维的内壁或外壁上增加涂层对气体交换的性能进行调节。
所述血液泵为磁悬浮离心泵或磁力驱动泵，如图5所示，所述血液泵包括离心叶轮、固定轴以及驱动装置，所述第二腔体内设置有隔离板，所述隔离板将第二腔体分隔成两个互不连通的叶轮安装空间和驱动安装空间，叶轮安装空间连通第一腔体；所述离心叶轮安装在叶轮安装空间，驱动装置安装在驱动安装空间，固定轴设置在隔离板上，优选地设置在隔离板的中心，离心叶轮通过轴承安装在固定轴上并能够相对于固定轴旋转；所述离心叶轮上集成有磁性材料，所述驱动装置采用磁力驱动器，所述驱动装置能够驱动离心叶轮旋转。通过隔离板将血液侧(血液腔)与驱动侧(驱动安装空间)完全分离，进一步避免了驱动装置对于血液的污染损伤，降低副作用。
所述血液进口、血液出口上分别设置有压力传感器。所述气体进口、气体出口上分别设置有氧气传感器、二氧化碳传感器。所述压力传感器采用嵌入式传感器，能够测量进出血流压力。
所述第一腔体与第二腔体同轴设置，所述壳体为回转体，能够方便血液沿着壳体轴向与切线方向流动，同时减少流动过程中因棱角带来的阻力，同时使得气体交换更为稳定均匀。
针对应用场景的不同，本实用新型可以优化调整不同组件的尺寸及构成来最佳满足临床应用的需求。譬如，应用于新生儿或儿童病人，要求低血流量，本实用新型中血液泵和膜肺气体交换器的尺寸可为低流量应用调整优化，这个也适用于只需要部分心或肺功能支持的成年病人。当成年病人需要全部心肺功能支持的情况，如心脏手术，或等待器官移植过渡期，血流量要求可能会到6-8L/min,本实用新型中血液泵和膜肺气体交换器的尺寸可为高流量应用而优化调整。对慢性肺阻等病人主要需要体外去除二氧化碳，本实用新型中膜肺气体交换器内的中空纤维膜的材料种类及卷绕方式可优化调整，以达到最佳去除二氧化碳效果。
以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种一体化体外膜肺生命支持系统，其特征在于，包括壳体、血液泵以及膜肺气体交换器，所述壳体上设置有血液进口、血液出口、气体进口以及气体出口；
所述壳体内包括第一腔体、第二腔体，第一腔体内安装膜肺气体交换器，第二腔体内安装血液泵，第一腔体与第二腔体相互连通，第一腔体上设置有血液进口、气体进口以及气体出口，第二腔体上设置有血液出口。
2.根据权利要求1所述的一体化体外膜肺生命支持系统，其特征在于，所述膜肺气体交换器包括气体交换膜，所述气体交换膜绕成环状设置在第一腔体内，环状气体交换膜的轴线与第一腔体的轴线共线。
3.根据权利要求2所述的一体化体外膜肺生命支持系统，其特征在于，所述环状气体交换膜与第一腔体内壁之间具有间隙。
4.根据权利要求1所述的一体化体外膜肺生命支持系统，其特征在于，所述膜肺气体交换器包括气体交换膜，所述气体交换膜围绕第一腔体的轴线卷绕。
5.根据权利要求2或4所述的一体化体外膜肺生命支持系统，其特征在于，所述气体交换膜采用中空纤维编织而成。
6.根据权利要求1所述的一体化体外膜肺生命支持系统，其特征在于，所述血液泵包括离心叶轮、固定轴以及驱动装置，所述第二腔体内设置有隔离板，所述隔离板将第二腔体分隔成两个互不连通的叶轮安装空间和驱动安装空间，叶轮安装空间连通第一腔体；
所述离心叶轮安装在叶轮安装空间，驱动装置安装在驱动安装空间，固定轴设置在隔离板上，离心叶轮通过轴承安装在固定轴上并能够相对于固定轴旋转；
所述离心叶轮上集成有磁性材料，所述驱动装置采用磁力驱动器，所述驱动装置能够驱动离心叶轮旋转。
7.根据权利要求1所述的一体化体外膜肺生命支持系统，其特征在于，所述血液进口、血液出口上分别设置有压力传感器。
8.根据权利要求1所述的一体化体外膜肺生命支持系统，其特征在于，所述气体进口、气体出口上分别设置有氧气传感器、二氧化碳传感器。
9.根据权利要求1所述的一体化体外膜肺生命支持系统，其特征在于，所述第一腔体与第二腔体同轴设置。
10.根据权利要求1所述的一体化体外膜肺生命支持系统，其特征在于，所述壳体为回转体。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN111658864A (zh) * | 2020-07-14 | 2020-09-15 | 艾尔西亚斯生物医疗器械公司 | 一体化体外膜肺生命支持系统 |
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2020
- 2020-07-14 CN CN202021379469.8U patent/CN213219799U/zh active Active
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