JP7385056B2 - 集積型膜式酸素供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、医療機器の技術分野に関し、特に、集積型膜式酸素供給装置に関する。

膜式酸素供給装置は、心臓が停止して肺の代わりになる医療機器であり、血液中酸素及び二酸化炭素の含有量を調節する機能を有し、心臓血管手術に必須の医療器具であり、急性呼吸器疾患の治療や肺移植を待つ段階に必須の医療器具でもある。

体外循環の時には、血液をガス交換して患者の酸素供給を維持するための酸素供給装置と、血液中の塞栓（気泡又は固体粒子）を濾過するためのフィルタとを併用する必要があり、フィルタは、血液が人体に返送するための最後の安全バリアである。現在の臨床用途では、酸素供給装置とフィルタとの間にホース接続が使用されており、この方法は以下の欠点を有し、
（１）臨床的使用の前の医師の作業量を増加させる。
（２）製品が汚染される可能性を増加させる。
（３）血液とノンセルフシステムとの接触面積を拡大し、血液破壊の増加をもたらし、また、接続点の移行がスムーズに行われないため、流れる血液の破壊が大きくなる。

本発明の実施例が解決しようとする技術的問題は、使用前の装着ステップを減らし、汚染、漏れなどのリスクを低減することができる集積型膜式酸素供給装置を提供することである。

上記技術的問題を解決するために、本発明は、酸素供給装置と、前記酸素供給装置に取り付けられるフィルタとを含む集積型膜式酸素供給装置を提供し、ここで、
前記酸素供給装置は上蓋と、下蓋と、ケースと、酸素供給構造とを含み、前記上蓋は中心からエッジに向かって順に第１の血液路空間、第１のガス路空間及び第１の水路空間に区画され、前記上蓋に前記第１のガス路空間と連通される吸気口及び前記第１の水路空間と連通される給水口が設けられ、前記下蓋は中心からエッジに向かって順に第２の血液路空間、第２のガス路空間及び第２の水路空間に区画され、前記下蓋に前記第２の血液路空間と連通される血液出口、前記第２のガス路空間と連通される排気口及び前記第２の水路空間と連通される排水口が設けられ、前記ケースの両端は前記上蓋及び前記下蓋にそれぞれ接続され、前記ケースの前記上蓋に近い箇所に前記ケースの内部キャビティと連通される血液入口が設けられ、前記酸素供給構造は、前記ケースの内部キャビティ内に設けられ、芯金と、酸素圧力膜と、温度変化膜とを含み、前記芯金の上端は前記第１の血液路空間に入り、前記芯金の下端は前記血液出口に対向し、前記酸素圧力膜は前記芯金を囲んで設けられ、前記酸素圧力膜は前記第１のガス路空間と前記第２のガス路空間とを連通しており、前記温度変化膜は前記酸素圧力膜を囲んで設けられ、前記温度変化膜は前記第１の水路空間と前記第２の水路空間とを連通しており、
前記フィルタはフィルタケースと、導流構造と、濾過網とを含み、前記導流構造及び濾過網は前記フィルタケースのキャビティ内に設けられ、前記フィルタケースの下部に前記キャビティと連通される出口が設けられ、前記フィルタケースの上部に前記キャビティと連通される入口が設けられ、前記入口は前記血液出口に連結され、前記導流構造の上面は前記入口へ突出する突起部を有し、前記突起部は前記芯金の下端に対向し、前記濾過網は前記フィルタケースの底面と前記導流構造との間に位置する。

１つの実行可能な実現形態では、前記導流構造はコア及び導流蓋を含み、前記導流蓋は前記コアに設けられ、前記濾過網は前記コアの外周に設けられ、且つ、前記濾過網は前記フィルタケースの底面と前記導流蓋との間に位置し、前記導流蓋の上端は前記突起部であり、
前記導流蓋と前記フィルタケースとの間に第１のチャネルを有し、前記濾過網と前記フィルタケースとの間に第２のチャネルを有し、前記第１のチャネルと前記第２のチャネルとは貫通し、
前記コアと前記濾過網及び前記フィルタケースの底面との間に収容空間が形成し、前記収容空間は前記出口と連通される。

１つの実行可能な実現形態では、前記上蓋に前記第１の血液路空間と連通される第１の排気口が設けられ、前記芯金の上端は前記第１の排気口に対向する。

１つの実行可能な実現形態では、前記導流蓋は第１の開口と、第２の開口と、第１の開口から第２の開口へ延びる遷移面とを含み、前記第１の開口は前記第２の開口より小さく、前記第１の開口は前記芯金の下方に位置し、且つ前記第１の開口に一方向膜が設けられ、
前記コアの下部は柱状であり、前記コアの上部はエッジから中央に向かって締め付け、前記コアの上部は前記第２の開口を貫通して前記第１の開口の下方に位置し、前記コアの側面は前記導流蓋に接続され、前記コアの上部と前記導流蓋の内側面との間に第３のチャネルを有し、前記第３のチャネルは前記収容空間と連通される。

１つの実行可能な実現形態では、前記フィルタケースの底面は前記フィルタケースの内壁に沿って設けられる突起を有し、前記濾過網の下端は前記突起に接続され、前記濾過網の上端は前記導流蓋に接続される。

１つの実行可能な実現形態では、前記温度変化膜と前記ケースの内壁との間に隙間を有し、前記隙間の幅は前記上蓋から前記下蓋へ漸減する。

１つの実行可能な実現形態では、前記膜式酸素供給装置はさらに第１の封止層及び第２の封止層を含み、前記第１の封止層は前記ケースと前記上蓋との接合部に設けられ、前記第２の封止層は前記ケースと前記下蓋との接合部に設けられ、
前記酸素圧力膜は複数本の換気管を含み、前記換気管は両端が開口した中空管であり、各本の換気管の一端は前記第１の封止層を貫通して前記第１のガス路空間と連通され、他端は前記第２の封止層を貫通して前記第２のガス路空間と連通され、
前記温度変化膜は複数本の温度変化管を含み、前記温度変化管は両端が開口した中空管であり、各本の温度変化管の一端は前記第１の封止層を貫通して前記第１の水路空間と連通され、他端は前記第２の封止層を貫通して前記第２の水路空間と連通される。

１つの実行可能な実現形態では、前記集積型膜式酸素供給装置は、血液の横方向流れをガイドするためのスポイラー構造をさらに含み、前記スポイラー構造は前記ケースと前記温度変化膜との間に設けられる。

１つの実行可能な実現形態では、前記スポイラー構造は、前記ケースの内壁から前記温度変化膜へ突出する複数の突起を含み、複数の突起は階段状で分布し、前記上蓋に近い突起と前記温度変化膜との間の距離は前記下蓋に近い突起と前記温度変化膜との間の距離より大きい。

１つの実行可能な実現形態では、前記上蓋に再循環ポートがさらに設けられ、前記再循環ポートは前記第１の排気口と連通され、前記ケースに第２の排気口が設けられ、前記第２の排気口に一方向通気膜が設けられる。

１つの実行可能な実現形態では、前記ケースは柱状ケースであり、前記ケースの内径は前記上蓋から前記下蓋へ漸減し、
前記芯金の断面は前記上蓋から前記下蓋へ漸減する。

１つの実行可能な実現形態では、前記上蓋は第１のセパレータリング及び第２のセパレータリングを有し、前記第２のセパレータリングは前記第１のセパレータリングを囲んで設けられ、前記第１のセパレータリングは前記第１の血液路空間と前記第１のガス路空間を仕切り、前記第２のセパレータリングは前記第１のガス路空間と前記第１の水路空間を仕切り、
前記下蓋は第３のセパレータリング及び第４のセパレータリングを有し、前記第４のセパレータリングは前記第３のセパレータリングを囲んで設けられ、前記第３のセパレータリングは前記第２の血液路空間と前記第２のガス路空間を仕切り、前記第４のセパレータリングは前記第２のガス路空間と前記第２の水路空間を仕切る。

本発明を実施することは、以下の有益な効果を有し、
本発明により提供される集積型膜式酸素供給装置では、血液入口がケースの上部に設けられ、血液出口が下蓋に設けられ、血液が膜式酸素供給装置に入った後、まず温度変化膜とケースとの間の空間を満たした後、温度変化膜に横方向に入り、酸素供給装置に入り続ける血液の駆動により、温度変化膜に入った血液が酸素圧力膜に横方向に入り続け、さらに芯金位置に入り、芯金の下端の血液出口から直接フィルタに流入して濾過することができる。本発明は酸素供給装置とフィルタを改良し、酸素圧力膜を横切る血液の割合を高めることにより酸素供給装置の酸素供給効果を高め、酸素供給機能と濾過機能を一体化することにより、使用前の装着ステップを減らし、意図しない汚染、漏れなどの装着による潜在的なリスクを低減することができ、また、酸素供給処理された血液が直接フィルタに入り、濾過されるため、血液とノンセルフシステムとの接触面積を減らし、血液破壊を軽減する。

本発明の実施例により提供される集積型膜式酸素供給装置の構造概略図である。 本発明の実施例により提供されるケースの構造の部分概略図である。 本発明の実施例により提供されるケースの他の構造の部分概略図である。 本発明の実施例により提供される第２の排気口が設けられるケースの構造概略図である。 本発明の実施例により提供される集積型膜式酸素供給装置の構造概略図である。 本発明の実施例により提供される酸素供給装置内の水の流れ方向の概略図である。 本発明の実施例により提供される酸素供給装置内のガスの流れ方向の概略図である。 本発明の実施例により提供される集積型膜式酸素供給装置内の血液の流れ方向の概略図である。

本発明の上記目的、特徴及び利点をより明らかにするために、以下、添付の図面と併せて本発明の具体的な実施形態について詳細に説明する。以下の説明では、本発明を十分に理解するために、多くの特定の詳細が説明される。ただし、本発明は、この説明とは異なる他の多くの方法で実施することができ、当業者は、本発明の含意に違反することなく同様の改善を行うことができ、したがって、本発明は、以下に開示する具体的な実施例によって制限されない。

なお、１つの要素が別の要素に「固定されている」と表現される場合、その要素は他の要素に直接あってもよく、中央に位置する要素があってもよい。１つの要素が別の要素に「接続される」と表現される場合、その要素は他の要素に直接接続されてもよく、又は中央に位置する要素が同時にあってもよい。本明細書で使用される「垂直」、「水平」、「左」、「右」という用語、及び類似の表現は、単に説明を目的とするものである。

別段の定義がない限り、本明細書で使用される全ての技術用語及び科学用語は、当業者によって一般的に理解されているのと同じ意味を有する。本発明の明細書に使用される用語は、特定の実施例を説明することのみを目的としており、本発明を限定するために使用されるものではない。本明細書において用いられる用語「及び／又は」は、１つ又は複数の関連する列挙された項目の任意の組み合わせ及び全ての組み合わせを含む。

本発明の実施例は、酸素供給装置と、酸素供給装置に取り付けられるフィルタとを含む集積型膜式酸素供給装置を提供する。酸素供給装置は、フィルタと一体に接続され、酸素供給装置によって酸素供給された血液は直接フィルタに入って濾過を行い、血液とノンセルフシステムとの接触面積を減らし、血液破壊を減らすと同時に、手動でフィルタと酸素供給装置を接続することによる汚染リスクを回避する。

図１を参照すると、酸素供給装置は上蓋１０と、下蓋３０と、ケース２０と、酸素供給構造４０とを含み、ケース２０の両端は上蓋１０及び下蓋３０にそれぞれ接続され、酸素供給構造４０はケース２０の内部に設けられ、酸素供給構造４０は静脈血を動脈血に変換するために用いられる。

ここで、上蓋１０は中心からエッジに向かって順に第１の血液路空間１０１、第１のガス路空間１０２及び第１の水路空間１０３に区画され、上蓋１０には第１のガス路空間１０２と連通される吸気口１０５及び第１の水路空間１０３と連通される給水口１０４がさらに設けられる。１つの可能な実現形態では、上蓋１０は上蓋本体と、第１のセパレータリングと、第２のセパレータリングとを含み、上蓋本体は開口及び当該開口に対向する底部を有し、底部は開口から離れる方向へ突出し、それにより、上蓋本体の中部が凹状になり、第１のセパレータリングは上蓋本体内に設けられ、第１のセパレータリングは上蓋本体にある凹状の空間を内外２つの空間に区画し、ここで、第１のセパレータリング内の空間は即ち第１の血液路空間１０１であり、第２のセパレータリングは第１のセパレータリングを囲んで設けられ、第２のセパレータリングは第１のセパレータリング外の空間を内外２つの空間に区画し、ここで、第１のセパレータリングと第２のセパレータリングとの間にある空間は第１のガス路空間１０２であり、第２のセパレータリングと上蓋本体のエッジとの間にある空間は第１の水路空間１０３である。吸気口１０５及び給水口１０４はいずれも上蓋本体に設けられ、且つ、吸気口１０５は第１のセパレータリングと第２のセパレータリングとの間にあり、給水口１０４は第２のセパレータリングと上蓋本体のエッジとの間にある。

下蓋３０は中心からエッジに向かって順に第２の血液路空間３０１、第２のガス路空間３０２及び第２の水路空間３０３に区画され、前記下蓋３０には、前記第２の血液路空間３０１と連通される血液出口、前記第２のガス路空間３０２と連通される排気口（図示せず）及び前記第２の水路空間３０３と連通される排水口３０６が設けられる。１つの可能な実現形態では、下蓋３０は下蓋本体と、第３のセパレータリングと、第４のセパレータリングとを含み、下蓋本体は開口及び当該開口に対向する底部を有し、底部は開口から離れる方向へ突出し、それにより、下蓋本体の中部が凹状になり、第３のセパレータリングは下蓋本体内に設けられ、第３のセパレータリングは下蓋本体にある凹状の空間を内外２つの空間に区画し、ここで、第３のセパレータリング内の空間は即ち第２の血液路空間３０１であり、第４のセパレータリングは第３のセパレータリングを囲んで設けられ、第４のセパレータリングは第３のセパレータリング外の空間を内外２つの空間に区画し、ここで、第３のセパレータリングと第４のセパレータリングとの間にある空間は第２のガス路空間３０２であり、第４のセパレータリングと下蓋本体のエッジとの間にある空間は第２の水路空間３０３である。血液出口、排気口及び排水口３０６はいずれも上蓋本体に設けられ、且つ、血液出口は第３のセパレータリング内にあり、排気口は第３のセパレータリングと第４のセパレータリングとの間にあり、排水口３０６は第４のセパレータリングと上蓋本体のエッジとの間にある。

ケース２０は両端が開口した中空部材であり、ケース２０の両端は上蓋１０及び下蓋３０にそれぞれ接続され、ケース２における上蓋１０に近い箇所にケースの内部キャビティと連通される血液入口２０１が設けられる。１つの可能な実現形態では、ケース２０は円柱状であり、ケース２０の内部に第１のケースセパレータ及び第２のケースセパレータが設けられ、第１のケースセパレータ及び第２のケースセパレータはリング状部材であり、第１のケースセパレータの両端は上蓋１０の第１のセパレータリング及び下蓋３０の第３のセパレータリングにそれぞれ接続され、第２のケースセパレータの両端は上蓋１０の第２のセパレータリング及び下蓋３０の第４のセパレータリングにそれぞれ接続される。

酸素供給構造４０はケースの内部キャビティ内に設けられ、酸素供給構造４０は芯金４０１と、酸素圧力膜４０２と、温度変化膜４０３とを含み、芯金４０１の上端は第１の血液路空間１０１に入り、芯金４０１の下端は血液出口に対向し、酸素圧力膜４０２は芯金４０１を囲んで設けられ、酸素圧力膜４０２は第１のガス路空間１０２と第２のガス路空間３０２とを連通し、温度変化膜４０３は酸素圧力膜４０２を囲んで設けられ、温度変化膜４０３は第１の水路空間１０３と第２の水路空間３０３とを連通し、温度変化膜４０３とケース２０との間に隙間４０４を有し、隙間４０４の幅は上蓋１０から下蓋３０へ漸減する。具体的には、芯金４０１は第１のケースセパレータ内に設けられ、酸素圧力膜４０２は第１のケースセパレータと第２のケースセパレータとの間に設けられ、温度変化膜４０３はケース２０の内壁と第２のケースセパレータとの間に設けられ、且つ、温度変化膜４０３は酸素圧力膜４０２の外面を覆う。

本発明の実施例では、上蓋１０、ケース２０、下蓋３０及び酸素供給構造４０の組み立てが完了した後、上蓋１０にある第１の血液路空間１０１と第１のガス路空間１０２とは連通しておらず、第１のガス路空間１０２と第１の水路空間１０３とは連通しておらず、下蓋３０にある第２の血液路空間３０１と第２のガス路空間３０２とは連通しておらず、第２のガス路空間３０２と第２の水路空間３０３とは連通していない。具体的には、上蓋１０とケース２０との接合部に第１の封止層５０１を設け、下蓋３０とケース２０との接合部に第２の封止層５０２を設けてもよい。第１の封止層５０１は第１の血液路空間１０１、第１のガス路空間１０２と第１の水路空間１０３を隔離することができ、さらにケースの内部キャビティと上蓋１０の各空間を隔離することができ、第２の封止層５０２は第２の血液路空間３０１、第２のガス路空間３０２と第２の水路空間３０３を隔離することができ、さらにケースの内部キャビティと下蓋３０の各空間を隔離することができる。

酸素供給装置は、手術や生命維持の際に、人体の肺機能に代わって体外でガス交換を行うことができる医療機器の一種である。酸素供給装置は、ガス交換機能と温度制御機能の２つの機能で構成されている。ガス交換機能は酸素圧力膜４０２によって実現され、温度制御機能は温度変化膜４０３によって実現される。本発明の実施例では、酸素圧力膜４０２は複数本の換気管を含み、前記換気管は両端が開口した中空管であり、換気管の孔径の大きさは０．１ｕｍ～５ｕｍであり、各本の換気管の一端は前記第１の封止層５０１を貫通して前記第１のガス路空間１０２と連通され、他端は前記第２の封止層５０２を貫通して前記第２のガス路空間３０２と連通され、前記複数本の換気管の少なくとも一部の換気管の管壁は、ガスのみを通過させることができるが赤血球の通過を阻止する微細孔を有し、実際には、換気管の管壁をガスの通過のみを許容する半透膜と見なすこともでき、酸素供給装置は半透膜を介して血中の換気プロセスを実現するものである。前記温度変化膜４０３は複数本の温度変化管を含み、前記温度変化管は両端が開口した中空管であり、各本の温度変化管の一端は前記第１の封止層５０１を貫通して前記第１の水路空間１０３と連通され、他端は前記第２の封止層５０２を貫通して前記第２の水路空間３０３と連通される。本実施例では、酸素圧力膜４０２及び温度変化膜４０３はいずれも多数の薄肉中空管から構成されているが、区別は次のとおりであり、酸素圧力膜４０２に用いられる中空管は、血液とガス交換を行うために少なくとも一部が有孔性膜であるが、流れをガイドし、中空管外の血液と熱交換を行うために温度変化膜４０３は全て無孔性膜である。

本発明の実施例では、温度変化膜４０３とケース２０の内壁との間に隙間４０４を有し、当該隙間４０４の幅は上蓋１０から下蓋３０へ漸減するが、血液入口２０１は上蓋１０に近く、それにより、血液が血液入口２０１から酸素供給装置に入るとき、まず温度変化膜４０３とケース２０の内壁との間の隙間４０４を満たし、当該隙間４０４は上が広く下が狭い形態（図２に示す）を呈するため、少量の血液だけで隙間４０４の下部を満たすことができ、より多くの血液が隙間４０４の上部に滞留し、持続的に血液入口２０１から注入された血液の駆動により、隙間４０４の上部に滞留した血液は継続的に横方向に温度変化膜４０３及び酸素圧力膜４０２を貫通することができ、続いて芯金４０１が位置する空間に入り、さらに当該空間に連結されるフィルタ６０に流入し、濾過された後に人体に返送する。

ここで、温度変化膜４０３とケース２０との間の隙間４０４が漸減する形態を呈するようにするためには、以下のいずれかの方法又はその組み合わせで実現されてもよく、
（１）ケース２０の内径が上蓋１０から下蓋３０へ漸減するようにケース２０を柱状に設計し、
（２）温度変化膜４０３の下蓋３０に近い一端が上蓋１０に近い一端よりケース２０の内壁に近いように温度変化管を配列設計する。

酸素供給された血液をよりよく合流させるために、芯金４０１を椎体構造に設け、芯金４０１の断面を上蓋１０から下蓋３０に向かって次第に縮小させることができる。

さらに、より多くの血液が温度変化膜及び酸素圧力膜を横切り、十分な熱交換及びガス交換を行うことができるように、ケースと温度変化膜との間にスポイラー構造を設け、スポイラー構造によって血液の横方向の流れをガイドすることもできる。

図３に示すように、スポイラー構造は、ケース２０の内壁から温度変化膜４０３へ突出する複数の突起４０５を含む。血液は血液入口２０１からケース２０の内壁と温度変化膜４０３との間の隙間に入り、下蓋３０に流れるプロセスでは、突起４０５に阻止され、血流の流れ方向が強制的に変化され、横方向に温度変化膜４０３に入る。１つのより好ましい実現形態では、スポイラー構造を構成する複数の突起４０５は段階状に分布し、且つ、上蓋１０に近い突起４０５と温度変化膜４０３との間の距離は下蓋３０に近い突起４０５と温度変化膜４０３との間の距離より大きく、このように設計することにより、下蓋３０へ流れる血液を各突起４０５によって遮断させることができ、それによりできるだけ多くの血液が温度変化膜４０３及び酸素圧力膜４０２を横切ることができる。

ガス交換能力は酸素圧力膜４０２の表面積、ガス源酸素濃度に関連するほかに血流経路の設置に直接関係がある。大量の実験により、ガス経路と血流経路が逆方向であっても同方向であっても、経路が長いほどガス交換能力が悪くなり、経路が２メートルに達した後にガス交換能力が０に近づくことが分かる。したがって、酸素圧力膜を血流経路が横切る割合を高くするほど、酸素供給装置の効果が高くなる。上記実施例により提供される集積型膜式酸素供給装置は、血液入口と血液出口の配置、温度変化膜とケースの内壁との間の隙間及びスポイラー構造により、血液が酸素圧力膜を横切る割合を向上させ、さらに酸素供給装置の酸素供給効果を向上させ、従来技術に比べ、より小さい酸素圧力膜の面積で同様のガス交換能力を達成することができる。

関連技術の膜式酸素供給装置では、酸素供給構造は内側から外側に向かって設けられる芯金と、温度変化膜と、酸素供給膜とを含み、血液入口は酸素供給装置の下部に設けられ、血液出口は酸素供給装置の上部に設けられ、酸素供給装置における血液の流路は、血液入口→芯金がある空間→温度変化膜→酸素圧力膜→血液出口であり、芯金の空間が狭いため、芯金の近傍を流れる際に血液は十分に緩衝されず、乱流を形成しやすく、血液の破壊を引き起こす。しかしながら、上記実施例により提供される酸素供給装置は、従来の酸素供給装置のレイアウトよりも大きな血流緩衝エリアを有し、血液が酸素供給装置に入った後、より多くの血液がより遅い速度で温度変化膜及び酸素圧力膜を横切ることができ、血液が温度変化膜及び酸素圧力膜と接触する時間がより長く、より良好な温度変化効率及び酸素供給効果を得ることができる。以上の設計はまた、酸素供給装置の抵抗損失をより小さくし、抵抗による血液破壊を低減させる。

酸素供給装置の主な指標はガス交換能力と温度変化能力に加え、さらに気泡除去能力を有する。臨床医師は膜式酸素供給装置を使用する前に膜式酸素供給装置に対して排気操作を行う必要があり、しかし、従来の膜式酸素供給装置は排気口をハウジングの側面に設置し、製品全体の最高点ではなく、そのため気泡集めを引き起こしやすく、気泡を排気口から排出するために医師は常に酸素供給装置を手で持ち酸素供給装置の角度を変えなければならず、また、酸素供給装置内部の気泡状況を直感的に観察することができず、物体を用いて酸素供給装置のハウジングを軽く叩き、酸素供給装置内部に隠された気泡をハウジングから観察できる場所に入らせる必要がある。これは酸素供給装置の臨床応用に多くの不便をもたらし、大量の術前準備時間を費やす必要がある。本発明の実施例は排気口を合理的に配置することにより、酸素供給装置における気泡を排出しやすく、煩雑な排気操作を行う必要がない。具体的には、上蓋１０において第１の血液路空間１０１と連通される第１の排気口１０６が設けられ、第１の排気口１０６は芯金４０１の上端に対向する。

従来の酸素供給装置の設計レイアウトに比べ、本実施例により提供される血流経路は酸素供給装置内の空気を血流に沿って芯金の近傍に集めやすく、血液中の気泡が上方に移動するため、上蓋頂部の第１の排気口から排出されやすい。使用者は酸素供給装置を叩いたり回転させたりすることなく気楽に排気することができ、且つ透明な上蓋から酸素供給装置の内部に残存気泡があるか否かを直感的に観察することができ、且つ術中に頂部の気泡の集め状況を観察することにより、製品又は回路全体に安全リスクが存在するか否かを判断し、重大な結果を回避するためにできるだけ早く対策を講じることができる。

よりさらに、ケース２０が柱体形態であるため、一部の気泡が芯金４０１の近傍に入らず、ケース２０の上部に集積する可能性があり、この部分の気泡を排出するために、本実施例ではさらにケース２０の上蓋１０に近い箇所に第２の排気口２０２が設けられる。１つの可能な実現形態では、ホースを用いて第２の排気口２０２を他のモジュールに接続して排気することができる。もう１つの可能な実現形態では、第２の排気口２０２上に一方向通気膜２０３を設けてもよく、具体的には、図４に示すように、一方向膜の外に押え蓋２０４を外嵌してもよく、一方向通気膜２０３を押圧して固定するために押え蓋２０４はねじ又はクリップを介して第２の排気口２０２に接続される。一方向通気膜２０３には、ガスのみを通過させることができるが血液を通過させない微細孔があるため、したがって、一方向通気膜２０３が設けられた第２の排気口２０２は、他のモジュールと接続することなく、血液を捕捉し、血液中の気泡を排出する機能を果たすことができる。

さらに、上蓋１０に再循環ポート１０７がさらに設けられ、再循環ポート１０７は前記第１の排気口１０６と連通される。他の用途に酸素供給後の血液を別途引き出す必要がある場合には、再循環ポートに接続することで、酸素供給後の血液を芯金の近傍から取り出すことができる。

図５を参照すると、フィルタ６０はフィルタケース６０１と、濾過網６０２と、導流構造とを含み、ここで、導流構造は血液を分散させ、血液に濾過網６０２をゆっくり通過させ、血液に対する破壊を低減させ、濾過網６０２の孔径は、４０μｍ以下であり、４０μｍ以上のミクロプラグ（大きな気泡、マイクロガスプラグ及び微粒子を含む）を濾過することができ、ミクロプラグが微小循環を閉塞させ、重要な臓器損傷を引き起こすことを防止する。以下、フィルタ６０の構造について展開して説明する。

フィルタケース６０１の内部はキャビティを有し、フィルタケースの上部に前記キャビティと連通される入口６０１１が設けられ、フィルタケースの下部に前記キャビティと連通される出口６０１２が設けられ、入口６０１１は酸素供給装置の血液出口又は第２の血液路空間３０１に連結され、且つ、入口６０１１は酸素供給装置の芯金の下方に位置する。具体的には、ケースはフィルタ上部ケースと、フィルタ上部ケースに接続されるフィルタ下部ケースとを含み、フィルタ上部ケースとフィルタ下部ケースとの間にキャビティが形成され、入口６０１１はフィルタ上部ケースに設けられ、出口６０１２はフィルタ下部ケースに設けられる。また、フィルタケースの底面に、濾過網を装着するための突起をフィルタケースの内壁に沿って１回り設計し、それにより、濾過網の両側に血流チャネルを形成し、突起とフィルタケースの底面は一体成形構造であってもよい。

導流構造はコア６０３及び導流蓋６０４を含み、導流蓋６０４はコア６０３に設けられ、濾過網６０２は導流構造を囲んで設けられ、濾過網６０２の上端は導流蓋６０４に接続され、下端はフィルタケース６０１の底部に接続され、濾過網６０２の構造は略中空柱状である。導流蓋６０４とフィルタケース６０１との間は第１のチャネルを有し、濾過網６０２とフィルタケース６０１との間は第２のチャネルを有し、第１のチャネルと第２のチャネルとは貫通しており、コア６０３と濾過網６０２及びフィルタケース６０１の底面との間に収容空間が形成され、前記収容空間は前記出口と連通される。

１つの可能な実現形態では、導流蓋６０４は、ラッパ状を呈し、第１の開口６０４１と、第２の開口６０４２と、第１の開口６０４１から第２の開口６０４２へ延びる弧状の遷移面６０４３とを含み、第１の開口６０４１は第２の開口６０４２より小さい。コア６０３の下部は柱状であり、例えば、濾過網６０２の形状と適合する円柱状であってもよく、コア６０３の上部は、エッジから中部へ締め付け、上が小さく、下が大きく見えるようにし、コア６０３の上部は第２の開口６０４２を貫通した後に第１の開口の下方に位置し、コア６０３の側面は第２の開口６０４２に接続され、コア６０３の上部と導流蓋６０４の内側面との間に第３のチャネルを有し、第３のチャネルは収容空間と連通される。第１の開口６０４１に一方向膜６０４４が設けられ、当該一方向膜６０４４は、気泡が第５の隙間から第２の血液路空間３０１に入るのを許容する。

濾過網６０２の上端は導流蓋に接続され、濾過網６０２の下端はフィルタケースの底面にある突起に接続される。酸素供給された血液は血液出口からフィルタの第１のチャネルに流入し、続いて第１のチャネルに沿って第２のチャネルに流入し、その後第２のチャネルから濾過網６０２を横切り、濾過網６０２はマイクロ気泡及び固体粒子を捕捉し、濾過された血液は収容空間に合流し、続いてフィルタケースの底部の出口６０１２から流出し、且つ接続管路を介して酸素供給後の血液を人体に返送する。濾過網６０２を通過する血液に気泡が混じっている場合、血液中の気泡は上方に移動し、収容空間から第３のチャネルに入り、第１の開口６０４１の近傍に集まり、続いて一方向膜６０４４を介して第２の血液路空間３０１に入り、さらに、第１の排気口１０６から排出されるまで上方に移動し続ける。本実施例では、血液はフィルタに入った後、フィルタの各チャネルでゆっくりと流れ、濾過網と十分に接触し、濾過効率を向上させることができ、且つ、濾過された血液に気泡が存在する場合、気泡は第３のチャネルの狭い空間に沿って速やかに第１の開口６０４１に到達することができ、血液における気泡の排出を加速する。

関連技術では酸素供給装置とフィルタは機能が異なり、一般的に独立した２つのデバイスで存在し、使用時にホースで接続する必要があり、血液が継ぎ目を流れる時、血液破壊を引き起こしやすい。本発明の実施例はフィルタと酸素供給装置を一体に集積し、酸素供給装置によって濾過された血液は長い導管を流れることなく濾過することができ、導管の接続による血液への破壊を回避する。本発明の実施例は、フィルタと酸素供給装置との物理的デバイスの接続統合だけでなく、機能的な最適化も行い、主に以下のように具体化される。
１、フィルタと酸素供給装置とが第１の排気口を共有し、濾過網で濾過された血液に気泡が存在すれば、気泡は自動的に芯金のある空間に入って第１の排気口から排出されるため、フィルタに別途排気口を設ける必要がない。
２、設計された導流構造は、血液を分散導流し、血液流速を低下させ、血液を濾過網に十分に接触させ、濾過効果を向上させ、血液破壊を低減させる。

本実施例により提供される集積型膜式酸素供給装置の使用方法及び作動プロセスは以下のとおりであり、
手術又は生命徴候の維持時に血液入口２０１を人体静脈にホースを介して接続し、フィルタの出口６０１２を人体動脈にホースを介して接続し、給水口１０４及び排水口３０６を温度変化水タンクにホースを介してそれぞれ接続する。吸気口１０５をガス源にホースを介して接続する。温度変化水タンクは設定された温度の水を給水口１０４から温度変化膜４０３を構成する各温度変化管の内部キャビティに入力し、ガス源は設定された濃度の酸素を吸気口１０５から酸素供給膜を構成する各換気管の内部キャビティに入力する。静脈血が血液入口２０１からケース２０に入る時、温度変化膜４０３を流れる血液は温度変化管の外壁を介して血液と熱交換を行い、血液の昇温又は降温の目的を達成する。温度交換を完了した静脈血は横方向に酸素圧力膜４０２に入り、換気管内はガスであり、換気管外は血液であり、ガスと血液は半透膜の両側に拡散作用によって酸素と二酸化炭素の交換を行い、この時静脈血中の二酸化炭素は換気管の内部キャビティに入り、換気管内の酸素は血液に入る。静脈血から動脈血に変換するプロセスを完了し、動脈血は引き続きフィルタに入り、第１のチャネル、第２のチャネル、濾過網を順に経た後に収容空間に集まり、フィルタケースの底部の出口６０１２から人体に返送し、患者の酸素供給を維持する。その作用は人体自身の肺機能と一致する。

図６は、本発明の実施例により提供される集積型膜式酸素供給装置内の水の流れ方向の概略図であり、図６を参照すると、温度変化水タンクの水は、給水口１０４から第１の水路空間１０３に流入し、温度変化管を通って第２の水路空間３０３に入力し、続いて排水口３０６から温度変化水タンクに戻り、血液は温度変化管を流れるとき温度変化管内の水と熱交換を行い、血液の温度を所望の温度範囲に調整する。

図７は、本発明の実施例により提供される集積型膜式酸素供給装置内のガスの流れ方向の概略図であり、図７を参照すると、ガス源の酸素は、吸気口１０５から第１のガス路空間１０２に入り、その後、換気管に流入し、換気管を流れる血液は換気管とガス交換を行い、換気管内の酸素は血液と結合し、血液中の二酸化炭素は換気管に入り、その後、第２のガス路空間３０２に流入して排気口から排出される。

図８は、本発明の実施例により提供される集積型膜式酸素供給装置内の血液の流れ方向の概略図であり、図８を参照すると、血液は、血液入口２０１から酸素供給装置に入り、温度変化膜４０３及び酸素圧力膜４０２を横切り、続いて芯金４０１が位置する空間に合流し、次いで、フィルタに入り、フィルタの導流構造は、血液を分散させて血液を減速させ、減速した血液は、濾過網を横切り、収容空間に合流し、次いで、収容空間に連結される出口から流出する。

上記の実施例の各技術的特徴は任意に組み合わせることができ、説明を簡潔にするために、上記の実施例における各技術的特徴の全ての可能な組み合わせについては記述していないが、これらの技術的特徴の組み合わせに矛盾がない限り、全て本明細書に記載の範囲と見なされるべきである。

上記の実施例は本発明のいくつかの実施形態を示しただけであり、その説明は具体的且つ詳細なものであるが、これによって発明特許範囲を限定するものと理解することはできない。当業者にとって、本発明の趣旨から逸脱することなく、いくつかの修正及び改善を行うことができ、これらは全て本発明の保護範囲に含まれることを指摘しておかなければならない。したがって、本発明特許の保護範囲は添付の特許請求の範囲を基準とすべきである。

１０…上蓋
１０１…第１の血液路空間
１０２…第１のガス路空間
１０３…第１の水路空間
１０４…給水口
１０５…吸気口
１０６…第１の排気口
１０７…再循環ポート
２０…ケース
２０１…血液入口
２０２…第２の排気口
２０３…一方向通気膜
２０４…押え蓋
３０…下蓋
３０１…第２の血液路空間
３０２…第２のガス路空間
３０３…第２の水路空間
３０６…排水口
４０…酸素供給構造
４０１…芯金
４０２…酸素圧力膜
４０３…温度変化膜
４０４…隙間
４０５…突起
５０１…第１の封止層
５０２…第２の封止層
６０…フィルタ
６０１…フィルタケース
６０２…濾過網
６０３…コア
６０４…導流蓋
６０１１…入口
６０１２…出口
６０４１…第１の開口
６０４２…第２の開口
６０４３…遷移面
６０４４…一方向膜

Claims (12)

1. 集積型膜式酸素供給装置であって、酸素供給装置と、前記酸素供給装置に取り付けられるフィルタとを含み、
   前記酸素供給装置は上蓋と、下蓋と、ケースと、酸素供給構造とを含み、前記上蓋は中心からエッジに向かって順に第１の血液路空間、第１のガス路空間及び第１の水路空間に区画され、前記上蓋に前記第１のガス路空間と連通される吸気口及び前記第１の水路空間と連通される給水口が設けられ、前記下蓋は中心からエッジに向かって順に第２の血液路空間、第２のガス路空間及び第２の水路空間に区画され、前記下蓋に前記第２の血液路空間と連通される血液出口、前記第２のガス路空間と連通される排気口及び前記第２の水路空間と連通される排水口が設けられ、前記ケースの両端は前記上蓋及び前記下蓋にそれぞれ接続され、前記ケースの前記上蓋に近い箇所に前記ケースの内部キャビティと連通される血液入口が設けられ、前記酸素供給構造は、前記ケースの内部キャビティ内に設けられ、芯金と、酸素圧力膜と、温度変化膜とを含み、前記芯金の上端は前記第１の血液路空間に入り、前記芯金の下端は前記血液出口に対向し、前記酸素圧力膜は前記芯金を囲んで設けられ、前記酸素圧力膜は前記第１のガス路空間と前記第２のガス路空間とを連通しており、前記温度変化膜は前記酸素圧力膜を囲んで設けられ、前記温度変化膜は前記第１の水路空間と前記第２の水路空間とを連通しており、
   前記フィルタはフィルタケースと、導流構造と、濾過網とを含み、前記導流構造及び濾過網は前記フィルタケースのキャビティ内に設けられ、前記フィルタケースの下部に前記キャビティと連通される出口が設けられ、前記フィルタケースの上部に前記キャビティと連通される入口が設けられ、前記入口は前記血液出口に連結され、前記導流構造の上面は前記入口へ突出する突起部を有し、前記突起部は前記芯金の下端に対向し、前記濾過網は前記フィルタケースの底面と前記導流構造との間に位置する、ことを特徴とする集積型膜式酸素供給装置。
2. 前記導流構造はコア及び導流蓋を含み、前記導流蓋は前記コアに設けられ、前記濾過網は前記コアの外周に設けられ、且つ、前記濾過網は前記フィルタケースの底面と前記導流蓋との間に位置し、前記導流蓋の上端は前記突起部であり、
   前記導流蓋と前記フィルタケースとの間に第１のチャネルを有し、前記濾過網と前記フィルタケースとの間に第２のチャネルを有し、前記第１のチャネルと前記第２のチャネルとは貫通し、
   前記コアと前記濾過網及び前記フィルタケースの底面との間に収容空間が形成し、前記収容空間は前記出口と連通される、ことを特徴とする請求項１に記載の集積型膜式酸素供給装置。
3. 前記上蓋に前記第１の血液路空間と連通される第１の排気口が設けられ、前記芯金の上端は前記第１の排気口に対向する、ことを特徴とする請求項２に記載の集積型膜式酸素供給装置。
4. 前記導流蓋は第１の開口と、第２の開口と、第１の開口から第２の開口へ延びる遷移面とを含み、前記第１の開口は前記第２の開口より小さく、前記第１の開口は前記芯金の下方に位置し、且つ前記第１の開口に一方向膜が設けられ、
   前記コアの下部は柱状であり、前記コアの上部はエッジから中央に向かって締め付け、前記コアの上部は前記第２の開口を貫通して前記第１の開口の下方に位置し、前記コアの側面は前記導流蓋に接続され、前記コアの上部と前記導流蓋の内側面との間に第３のチャネルを有し、前記第３のチャネルは前記収容空間と連通される、ことを特徴とする請求項２又は３に記載の集積型膜式酸素供給装置。
5. 前記フィルタケースの底面は前記フィルタケースの内壁に沿って設けられる突起を有し、前記濾過網の下端は前記突起に接続され、前記濾過網の上端は前記導流蓋に接続される、ことを特徴とする請求項４に記載の集積型膜式酸素供給装置。
6. 前記温度変化膜と前記ケースの内壁との間に隙間を有し、前記隙間の幅は前記上蓋から前記下蓋へ漸減する、ことを特徴とする請求項１に記載の集積型膜式酸素供給装置。
7. 前記酸素供給装置はさらに第１の封止層及び第２の封止層を含み、前記第１の封止層は前記ケースと前記上蓋との接合部に設けられ、前記第２の封止層は前記ケースと前記下蓋との接合部に設けられ、
   前記酸素圧力膜は複数本の換気管を含み、前記換気管は両端が開口した中空管であり、各本の換気管の一端は前記第１の封止層を貫通して前記第１のガス路空間と連通され、他端は前記第２の封止層を貫通して前記第２のガス路空間と連通され、
   前記温度変化膜は複数本の温度変化管を含み、前記温度変化管は両端が開口した中空管であり、各本の温度変化管の一端は前記第１の封止層を貫通して前記第１の水路空間と連通され、他端は前記第２の封止層を貫通して前記第２の水路空間と連通される、ことを特徴とする請求項１に記載の集積型膜式酸素供給装置。
8. 前記集積型膜式酸素供給装置は、血液の横方向流れをガイドするためのスポイラー構造をさらに含み、前記スポイラー構造は前記ケースと前記温度変化膜との間に設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載の集積型膜式酸素供給装置。
9. 前記スポイラー構造は、前記ケースの内壁から前記温度変化膜へ突出する複数の突起を含み、複数の突起は階段状で分布し、前記上蓋に近い突起と前記温度変化膜との間の距離は前記下蓋に近い突起と前記温度変化膜との間の距離より大きい、ことを特徴とする請求項８に記載の集積型膜式酸素供給装置。
10. 前記上蓋に再循環ポートがさらに設けられ、前記再循環ポートは前記第１の排気口と連通され、前記ケースに第２の排気口が設けられ、前記第２の排気口に一方向通気膜が設けられる、ことを特徴とする請求項３に記載の集積型膜式酸素供給装置。
11. 前記ケースは柱状ケースであり、前記ケースの内径は前記上蓋から前記下蓋へ漸減し、
    前記芯金の断面は前記上蓋から前記下蓋へ漸減する、ことを特徴とする請求項１に記載の集積型膜式酸素供給装置。
12. 前記上蓋は第１のセパレータリング及び第２のセパレータリングを有し、前記第２のセパレータリングは前記第１のセパレータリングを囲んで設けられ、前記第１のセパレータリングは前記第１の血液路空間と前記第１のガス路空間を仕切り、前記第２のセパレータリングは前記第１のガス路空間と前記第１の水路空間を仕切り、
    前記下蓋は第３のセパレータリング及び第４のセパレータリングを有し、前記第４のセパレータリングは前記第３のセパレータリングを囲んで設けられ、前記第３のセパレータリングは前記第２の血液路空間と前記第２のガス路空間を仕切り、前記第４のセパレータリングは前記第２のガス路空間と前記第２の水路空間を仕切る、ことを特徴とする請求項１に記載の集積型膜式酸素供給装置。

Images