TWI815547B - 集成式膜式氧合器 - Google Patents
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Abstract
本發明公開一種集成式膜式氧合器，包括氧合器和附接在氧合器上的過濾器，其中，氧合器包括上蓋、下蓋、殼體和氧合結構，殼體的兩端分別連接上蓋和下蓋，氧合結構包括設置在殼體內的芯軸、氧壓膜和變溫膜，過濾器包括過濾器殼體以及安裝在過濾器殼體內的導流結構和濾網，過濾器殼體的入口與氧合器下蓋上的出血口相連，經過氧合器氧合後的血液直接進入過濾器進行過濾處理，能夠減少血液與非自身系統的接觸面積，減輕血液破壞，避免由於手動連接過濾器與氧合器可能帶來的污染風險。
Description
本發明涉及醫療器械技術領域，特別是涉及一種集成式膜式氧合器。
膜式氧合器是心臟停跳代替肺的醫療器械，具有調節血液內氧氣和二氧化碳含量的功能，是心血管手術的必備的醫療設備，也是治療急性呼吸疾病和等待肺移植階段必備的醫療設備。
體外循環時需同時使用氧合器及過濾器，氧合器用於對血液進行氣體交換維持病患氧供，過濾器用於過濾血液中的栓子（氣泡或固體顆粒），過濾器是血液回輸至人體的最後安全屏障。目前臨床應用時，在氧合器與過濾器之間使用軟管連接，這種方式存在如下缺陷：
（1）增加醫生在臨床使用前的工作量,；
（2）增加產品被污染的可能性；
（3）增加血液與非自身系統的接觸面積，導致血液破壞增大；此外，由於連接點並非平滑過渡，會增大對流經血液的破壞。
本發明實施例所要解決的技術問題在於，提供一種集成式膜式氧合器，能夠減少使用前的安裝步驟，降低污染、滲漏等風險
為了解決上述技術問題，本發明提供了一種集成式膜式氧合器，包括氧合器和附接在所述氧合器上的過濾器，其中，
所述氧合器包括上蓋、下蓋、殼體和氧合結構，所述上蓋由中心向外沿依次分為第一血路空間、第一氣路空間和第一水路空間，所述上蓋設有與所述第一氣路空間連通的進氣口和與所述第一水路空間連通的進水口；所述下蓋由中心向外沿依次分為第二血路空間、第二氣路空間和第二水路空間，所述下蓋設有與所述第二血路空間連通的出血口、與所述第二氣路空間連通的出氣口和與所述第二水路空間連通的出水口；所述殼體的兩端分別連接所述上蓋和所述下蓋，所述殼體上靠近所述上蓋處設有與所述殼體的內腔連通的進血口；所述氧合結構設置在所述殼體的內腔中，包括芯軸、氧壓膜和變溫膜，所述芯軸的上端進入所述第一血路空間，所述芯軸的下端與所述出血口相對，所述氧壓膜圍繞所述芯軸設置，所述氧壓膜連通所述第一氣路空間與所述第二氣路空間，所述變溫膜圍繞所述氧壓膜設置，所述變溫膜連通所述第一水路空間與所述第二水路空間；
所述過濾器包括過濾器殼體、導流結構和濾網，所述導流結構和濾網設置在所述過濾器殼體的空腔中，所述過濾器殼體的下部設有與所述空腔連通的出口，所述過濾器殼體的上部設有與所述空腔連通的入口，所述入口與所述出血口相連，所述導流結構的頂面具有向所述入口凸出的突起部，所述突起部與所述芯軸的下端相對，所述濾網位於所述過濾器殼體的底面與所述導流結構之間。
在一個可行的實現方式中，所述導流結構包括芯和導流蓋，所述導流蓋設置在所述芯上，所述濾網設置在所述芯的外周，並且，所述濾網位於所述過濾器殼體的底面與所述導流蓋之間，所述導流蓋的上端為所述突起部；
所述導流蓋與所述過濾器殼體之間具有第一通道，所述濾網與所述過濾器殼體之間具有第二通道，所述第一通道與所述第二通道貫通；
所述芯與所述過濾網以及所述過濾器殼體的底面之間形成容納空間，所述容納空間與所述出口連通。
在一個可行的實現方式中，所述上蓋設有與所述第一血路空間連通的第一排氣口，所述芯軸的上端與所述第一排氣口相對。
在一個可行的實現方式中，所述導流蓋包括第一開口、第二開口和從第一開口向第二開口延伸的過渡面，所述第一開口小於所述第二開口，所述第一開口位於所述芯軸的下方，並且所述第一開口處設有單向膜；
所述芯的下部為柱狀，所述芯的上部由邊緣向中部收緊；所述芯的上部穿過所述第二開口後位於所述第一開口的下方，所述芯的側面與所述導流蓋連接，所述芯的上部與所述導流蓋的內側面之間具有第三通道，所述第三通道與所述容納空間連通。
在一個可行的實現方式中，所述過濾器殼體的底面上具有沿所述過濾器殼體內壁設置的凸起，所述濾網的下端與所述凸起連接，所述濾網的上端與所述導流蓋連接。
在一個可行的實現方式中，所述變溫膜與所述殼體的內壁之間具有間隙，所述間隙的寬度自所述上蓋向所述下蓋逐漸減小。
在一個可行的實現方式中，所述膜式氧合器還包括第一封堵層和第二封堵層，所述第一封堵層設置於所述殼體與所述上蓋的結合處，所述第二封堵層設置於所述殼體與所述下蓋的結合處；
所述氧壓膜包括多根換氣管，所述換氣管為兩端開口的中空管；每根換氣管的一端穿入所述第一封堵層並與所述第一氣路空間連通、另一端穿入所述第二封堵層並與所述第二氣路空間連通；
所述變溫膜包括多根變溫管，所述變溫管為兩端開口的中空管；每根變溫管的一端穿入所述第一封堵層並與所述第一水路空間連通、另一端穿入所述第二封堵層並與所述第二水路空間連通。
在一個可行的實現方式中，所述集成式膜式氧合器還包括用於引導血液橫向流動的擾流結構，所述擾流結構設置在所述殼體與所述變溫膜之間。
在一個可行的實現方式中，所述擾流結構包括多個由所述殼體的內壁向所述變溫膜突出的凸起；多個凸起呈階梯狀分佈，靠近所述上蓋的凸起與所述變溫膜之間的距離大於靠近所述下蓋的凸起與所述變溫膜之間的距離。
在一個可行的實現方式中，所述上蓋還設有再循環口，所述再循環口與所述第一排氣口連通，所述殼體上設有第二排氣口；所述第二排氣口上設有單向透氣膜。
在一個可行的實現方式中，所述殼體為柱狀殼體，所述殼體的內徑自所述上蓋向所述下蓋依次減小；
所述芯軸的橫截面由所述上蓋向所述下蓋逐漸減小。
在一個可行的實現方式中，所述上蓋具有第一分隔環和第二分隔環，所述第二分隔環環繞所述第一分隔環設置，所述第一分隔環分隔所述第一血路空間與所述第一氣路空間，所述第二分隔環分隔所述第一氣路空間與所述第一水路空間；
所述下蓋具有第三分隔環和第四分隔環，所述第四分隔環環繞所述第三分隔環設置，所述第三分隔環分隔所述第二血路空間與所述第二氣路空間，所述第四分隔環分隔所述第二氣路空間與所述第二水路空間。
實施本發明，具有如下有益效果：
本發明提供的集成式膜式氧合器中，進血口設置在殼體上部，出血口設置于下蓋，血液進入膜式氧合器後，首先充盈變溫膜與殼體之間的空間，然後橫向進入變溫膜，在持續不斷進入氧合器的血液的驅動下，進入變溫膜的血液可以持續橫向進入氧壓膜，進而進入到芯軸位置，從芯軸下端的出血口直接流入過濾器進行過濾。本發明對氧合器和過濾器進行改進，通過提高血液橫穿氧壓膜的比例提升了氧合器的氧合效果，通過將氧合功能與過濾功能集成為一體，能夠減少使用前的安裝步驟，降低如意外污染、滲漏等由於安裝帶來的潛在風險，並且，由於經過氧合處理的血液直接進入過濾器進行過濾，因而減少了血液與非自身系統的接觸面積，減輕血液破壞。
為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明。但是本發明能夠以很多不同於在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似改進，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。
需要說明的是，當元件被稱為“固定於”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的。
除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本發明。本文所使用的術語“及／或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。
本發明實施例提供一種集成式膜式氧合器，包括氧合器和附接在氧合器上的過濾器。氧合器與過濾器連接成整體，經氧合器氧合後的血液直接進入過濾器進行過濾，減少血液與非自身系統的接觸面積，減少血液破壞，同時避免由於手動連接過濾器與氧合器可能帶來的污染風險。
請參見圖1，氧合器包括上蓋10、下蓋30、殼體20和氧合結構40，殼體20的兩端分別連接上蓋10和下蓋30，氧合結構40設置在殼體20內部，氧合結構40用於將靜脈血轉變為動脈血。
其中，上蓋10由中心向外沿依次分為第一血路空間101、第一氣路空間102和第一水路空間103，上蓋10還設有與第一氣路空間102連通的進氣口105和與第一水路空間103連通的進水口104。在一個可能的實現方式中，上蓋10包括上蓋本體、第一分隔環和第二分隔環，上蓋本體具有開口和與該開口相對的底部，底部向遠離開口方向突出，從而使得上蓋本體的中部呈凹陷狀，第一分隔環設置在上蓋本體中，第一分隔環將上蓋本體上凹陷狀的空間劃分為內外兩個空間，其中，第一分隔環內的空間即為第一血路空間101，第二分隔環環繞第一分隔環設置，第二分隔環將第一分隔環外的空間劃分為內外兩個空間，其中，處於第一分隔環與第二分隔環之間的空間為第一氣路空間102，處於第二分隔環與上蓋本體的邊沿之間的空間為第一水路空間103。進氣口105和進水口104均設置在上蓋本體上，並且，進氣口105處於第一分隔環與第二分隔環之間，進水口104處於第二分隔環與上蓋本體的邊沿之間。
下蓋30由中心向外沿依次分為第二血路空間301、第二氣路空間302和第二水路空間303，所述下蓋30設有與所述第二血路空間301連通的出血口、與所述第二氣路空間302連通的出氣口（圖中未示出）和與所述第二水路空間303連通的出水口306。在一個可能的實現方式中，下蓋30包括下蓋本體、第三分隔環和第四分隔環，下蓋本體具有開口和與該開口相對的底部，底部向遠離開口方向突出，從而使得下蓋本體的中部呈凹陷狀，第三分隔環設置在下蓋本體中，第三分隔環將下蓋本體上凹陷狀的空間劃分為內外兩個空間，其中，第三分隔環內的空間即為第二血路空間301，第四分隔環環繞第三分隔環設置，第四分隔環將第三分隔環外的空間劃分為內外兩個空間，其中，處於第三分隔環與第四分隔環之間的空間為第二氣路空間302，處於第四分隔環與下蓋本體的邊沿之間的空間為第二水路空間303。出血口、出氣口和出水口306均設置在上蓋本體上，並且，出血口處於第三分隔環以內，出氣口處於第三分隔環與第四分隔環之間，出水口306處於第四分隔環與上蓋本體的邊沿之間。
殼體20為兩端開口的中空部件，殼體20的兩端分別連接上蓋10和下蓋30，殼體20上靠近上蓋10處設有與殼體的內腔連通的進血口201。在一個可能的實現方式中，殼體20為圓柱形，殼體20內部設有第一殼體分隔件和第二殼體分隔件，第一殼體分隔件和第二殼體分隔件為環狀部件，第一殼體分隔件的兩端分別連接上蓋10的第一分隔環和下蓋30的第三分隔環，第二殼體分隔件的兩端分別連接上蓋10的第二分隔環和下蓋30的第四分隔環。
氧合結構40設置在殼體的內腔中，氧合結構40包括芯軸401、氧壓膜402和變溫膜403，芯軸401的上端進入第一血路空間101，芯軸401的下端與出血口相對，氧壓膜402圍繞芯軸401設置，氧壓膜402連通第一氣路空間102與第二氣路空間302，變溫膜403圍繞氧壓膜402設置，變溫膜403連通第一水路空間103與第二水路空間303；變溫膜403與殼體20之間具有間隙404，間隙404的寬度自上蓋10向下蓋30逐漸減小。具體的，芯軸401設置在第一殼體分隔件內，氧壓膜402設置在第一殼體分隔件與第二殼體分隔件之間，變溫膜403設置在殼體20內壁與第二殼體分隔件之間，並且，變溫膜403包裹氧壓膜402的外表面。
本發明實施例中，上蓋10、殼體20、下蓋30及氧合結構40組裝完成後，上蓋10中第一血路空間101與第一氣路空間102不相通，第一氣路空間102與第一水路空間103不相通；下蓋30中第二血路空間301與第二氣路空間302不相通，第二氣路空間302與第二水路空間303不相通。具體的，可以在上蓋10與殼體20的結合處設置第一封堵層501，在下蓋30與殼體20的結合處設置第二封堵層502。第一封堵層501能夠將第一血路空間101、第一氣路空間102與第一水路空間103進行隔離，還能將殼體內腔與上蓋10各空間進行隔離；第二封堵層502能夠將第二血路空間301、第二氣路空間302與第二水路空間303進行隔離，還能將殼體內腔與下蓋30各空間進行隔離。
氧合器是能夠在手術或維持生命時候替代人體肺部功能進行體外氣體交換的一種醫療器械。氧合器由氣體交換和溫度控制兩部分功能組成。氣體交換功能由氧壓膜402實現，溫度控制功能由變溫膜403實現。本發明實施例中，氧壓膜402包括多根換氣管，所述換氣管為兩端開口的中空管，換氣管的孔徑大小為0.1um~5um；每根換氣管的一端穿入所述第一封堵層501並與所述第一氣路空間102連通、另一端穿入所述第二封堵層502並與所述第二氣路空間302連通；所述多根換氣管中至少部分換氣管的管壁具有微孔，該微孔只允許氣體通過而阻擋紅細胞通過，實際上，也可以將換氣管的管壁視為只允許氣體通過的半透膜，氧合器正是通過半透膜來實現血中的換氣過程的。所述變溫膜403包括多根變溫管，所述變溫管為兩端開口的中空管；每根變溫管的一端穿入所述第一封堵層501並與所述第一水路空間103連通、另一端穿入所述第二封堵層502並與所述第二水路空間303連通。本實施例中，氧壓膜402和變溫膜403均由大量的薄壁中空管組成，區別是：氧壓膜402使用的中空管中至少部分為有孔膜，以便與血液進行氣體交換，而變溫膜403全部為無孔膜，以便進行導流並與中空管外的血液進行熱交換。
本發明實施例中，變溫膜403與殼體20內壁之間具有間隙404，該間隙404的寬度自上蓋10向下蓋30逐漸減小，而進血口201靠近上蓋10，如此，當血液從進血口201進入氧合器時，首先充盈變溫膜403與殼體20內壁之間的間隙404，由於該間隙404呈現上寬下窄的形態（如圖2所示），故少量血液即可充滿間隙404下部，更多的血液駐留在間隙404上部，在持續不斷的從進血口201注入的血液的驅動下，使駐留在間隙404上部的血液可以持續橫向穿過變溫膜403和氧壓膜402，而後進入到芯軸401所在的空間，再流入與該空間相連的過濾器60，經過濾後回輸至人體。
其中，為使變溫膜403與殼體20之間的間隙404呈現逐漸減小的形態，可以通過以下任一方法或其組合實現：
（1）將殼體20設計為柱狀，使殼體20的內徑自上蓋10向下蓋30依次減小；
（2）對變溫管進行排列設計，使變溫膜403接近下蓋30的一端比接近上蓋10的一端端更靠近殼體20內壁。
為更好的匯聚氧合後的血液，可以將芯軸401設置為椎體結構，使芯軸401的橫截面由上蓋10向下蓋30逐漸縮小。
進一步的，為使更多血液能夠橫穿變溫膜和氧壓膜，進行充分的熱交換和氣體交換，還可以在殼體與變溫膜之間設置擾流結構，通過擾流結構引導血液橫向流動。
如圖3所示，擾流結構包括多個由殼體20的內壁向變溫膜403突出的凸起405。血液自進血口201進入殼體20內壁與變溫膜403之間的空隙中，在向下蓋30流動的過程中，受到凸起405的阻擋，迫使血流改變流向，橫向進入變溫膜403。在一個更優的實現方式中，組成擾流結構的多個凸起405呈階梯狀分佈，並且，靠近上蓋10的凸起405與變溫膜403之間的距離大於靠近下蓋30的凸起405與變溫膜403之間的距離，如此設計，可以使流向下蓋30的血液能夠受到各凸起405的阻擋，從而使儘量多的血液橫穿變溫膜403和氧壓膜402。
氣體交換能力除了與氧壓膜402表面積、氣源氧氣濃度相關外還與血流路線設置有直接的關係。大量實驗表明，無論氣體路線與血流路線逆向還是同向，路線越長氣體交換能力越差，路線達到2米後氣體交換能力趨近於0。因此，使血流路線橫穿氧壓膜的占比越高，氧合器效果越好。上述實施例提供的集成式膜式氧合器，通過進血口和出血口的佈置、變溫膜與殼體內壁之間的間隙及擾流結構，提高了血液橫穿氧壓膜的比例，進而提升了氧合器的氧合效果，與現有技術相比，可以使用更小的氧壓膜面積達到同樣的氣體交換能力。
相關技術的膜式氧合器中，氧合結構包括由內向外設置的芯軸、變溫膜和氧合膜，血液入口設置在氧合器的下部，血液出口設置在氧合器的上部，血液在氧合器中的流動路徑為：血液入口→芯軸所在空間→變溫膜→氧壓膜→血液出口，由於芯軸空間較小，血液在流經芯軸附近時不能得到較好的緩衝，易形成湍流，造成血液破壞。但是，上述實施例提供的氧合器比傳統氧合器佈局具有更大的血流緩衝區域，當血液進入氧合器後，能夠使更多的血液以較慢的速度橫穿變溫膜與氧壓膜，血液與變溫膜及氧壓膜接觸的時間更長，能夠獲得更好的變溫效率與氧合效果。以上設計也使得的氧合器阻力損失更小，減少了由於阻力帶來的血液破壞。
氧合器主要指標除了氣體交換能與變溫能力外，還有氣泡祛除能力。臨床醫生在使用膜式氧合器前須要對膜式氧合器進行排氣操作，然而，由於傳統的膜式氧合器將排氣口設置在外殼側面，並非整個產品的最高點，因此容易造成氣泡聚集，需要醫生不斷的手持氧合器變換氧合器角度，才能使氣泡通過排氣口排出，另外，氧合器內部的氣泡情況無法直觀觀察，需要使用物體輕輕敲打氧合器外殼，使得藏匿於氧合器內部的氣泡進入到可以通過外殼觀察到的地方。這為氧合器臨床應用帶來了諸多不便，需要花費大量術前準備時間。本發明實施例通過合理佈局排氣口，使得氧合器中的氣泡易於排出，無需進行繁複的排氣操作。具體手段為：在上蓋10上設置與第一血路空間101連通的第一排氣口106，第一排氣口106與芯軸401的上端相對。
與傳統的氧合器設計佈局相比，本實施例提出的血流路線更容易將氧合器內的空氣順著血流聚集在芯軸附近，由於血液中的氣泡向上方運動，所以更容易通過上蓋頂部的第一排氣口排出。使用者無需敲打或轉動氧合器即可輕鬆排氣，並可以通過透明上蓋直觀觀察氧合器內部還有無殘存氣泡，並可在術中通過觀察頂部氣泡聚集情況，來判斷產品或整體回路是否存在安全風險，便於第一時間採取措施，避免嚴重後果。
更進一步的，由於殼體20為柱體形態，部分氣泡可能沒有進入芯軸401附近，而是集聚在殼體20上部，為排出這一部分氣泡，本實施例還在殼體20上靠近上蓋10處設置第二排氣口202。在一個可能的實現方式中，可以使用軟管將第二排氣口202與其他組件連接，來進行排氣。在另一個可能的實現方式中，還可以在第二排氣口202上設置單向透氣膜203，具體的，如圖4所示，可以在單向膜外套設壓緊蓋204，壓緊蓋204通過螺紋或卡扣與第二排氣口202連接，以壓緊並固定單向透氣膜203。單向透氣膜203上具有微孔，該微孔僅能使氣體通過而不能使血液通過，因而，設有單向透氣膜203的第二排氣口202無需與其他組件連接，即可實現截留血液並排出血液中的氣泡的功能。
進一步的，上蓋10上還設有再循環口107，再循環口107與所述第一排氣口106連通。在需要另外引出氧合後的血液至其他用途時的情況下，可以通過連接再循環口，從芯軸附近抽取氧合後的血液。
請參見圖5，過濾器60包括過濾器殼體601、濾網602和導流結構，其中，導流結構用於分散血液，使血液緩慢通過濾網602，減小對血液的破壞，濾網602的孔徑為40μm以下，能夠過濾40μm以上的微栓（包括大氣泡、微氣栓及微粒），以防止微栓阻塞微循環，造成重要器官損壞。以下就過濾器60的結構進行展開說明。
過濾器殼體601的內部具有空腔，過濾器殼體的上部設有與所述空腔連通的入口6011，過濾器殼體的下部設有與所述空腔連通的出口6012，入口6011與氧合器的出血口或者第二血路空間301相連，並且，入口6011位於氧合器的芯軸的下方。具體的，殼體可以包括過濾器上殼和與過濾器上殼連接的過濾器下殼，過濾器上殼與過濾器下殼之間形成空腔，入口6011設置在過濾器上殼上，出口6012設置在過濾器下殼上。此外，還可以在過濾器殼體的底面上沿過濾器殼體的內壁設計一圈凸起，用於安裝濾網，以便在濾網兩側形成血流通道，凸起與過濾器殼體的底面可以為一體成型結構。
導流結構包括芯603和導流蓋604，導流蓋604設置在芯603上，濾網602環繞導流結構設置，濾網602的上端連接導流蓋604、下端連接過濾器殼體601的底部，濾網602的結構近似中空柱狀。導流蓋604與過濾器殼體601之間具有第一通道，濾網602與過濾器殼體601之間具有第二通道，第一通道與第二通道貫通；芯603與過濾網602以及過濾器殼體601的底面之間形成容納空間，所述容納空間與所述出口連通。
在一個可能的實現方式中，導流蓋604呈喇叭狀，包括第一開口6041、第二開口6042和從第一開口6041向第二開口6042延伸的弧形過渡面6043，第一開口6041小於第二開口6042。芯603的下部為柱狀，例如可以是與濾網602形狀適配的圓柱形，芯603的上部由邊緣向中部收緊，使其呈現上小下大的形狀；芯603的上部穿過第二開口6042後位於第一開口的下方，芯603的側面與第二開口6042連接，芯603的上部與導流蓋604的內側面之間具有第三通道，第三通道與容納空間連通。第一開口6041處設有單向膜6044，該單向膜6044允許氣泡從第五間隙進入第二血路空間301。
濾網602的上端與導流蓋連接，濾網602的下端與過濾器殼體底面上的凸起連接。經過氧合的血液從出血口流入過濾器的第一通道，然後順著第一通道流入第二通道，之後從第二通道橫穿濾網602，濾網602將微氣泡與固體顆粒截留，過濾後的血液匯入容納空間，然後從過濾器殼體底部的出口6012流出，並通過連接管路將氧合後的血液回輸至人體。如果通過濾網602的血液混有氣泡，血液中的氣泡向上方運動，會從容納空間進入第三通道，聚集在第一開口6041附近，然後通過單向膜6044進入第二血路空間301，進而繼續向上運動，直至通過第一排氣口106排出。本實施例中，血液進入過濾器後，在過濾器的各通道中緩慢流動，與濾網充分接觸，能夠提升過濾效率，並且，當過濾後的血液中存在氣泡時，氣泡能夠順著第三通道的狹窄空間快速到達第一開口6041，加速排出血液中的氣泡。
相關技術中氧合器與過濾器功能不同，一般以獨立的兩個器件存在，使用時需要用軟管進行連接，當血液流經接頭處時，易造成血液破壞。本發明實施例將過濾器與氧合器集成為一體，經過氧合器過濾的血液不須要流經長長的導管才能進行過濾，避免了導管連接對血液造成的破壞。本發明實施例不僅將過濾器與氧合器進行物理器件的連接整合，還進行了功能優化，主要體現為：
過濾器與氧合器共用第一排氣口，如果經濾網過濾的血液存在氣泡，氣泡會自動進入芯軸所在空間，然後自第一排氣口排出，不需要在過濾器上額外加裝排氣口。
設計導流結構對血液進行分散導流，降低血液流速，使血液與濾網充分接觸，提升過濾效果，減少血液破壞。
本實施例提供的集成式膜式氧合器的使用方法及工作過程如下：
在手術或維持生命體征時將進血口201通過軟管與人體靜脈連接，將過濾器的出口6012通過軟管與人體動脈連接，將進水口104和出水口306分別通過軟管與變溫水箱連接。進氣口105通過軟管與氣源連接。變溫水箱將設定好溫度的水通過進水口104輸入組成變溫膜403的各變溫管的內腔，氣源將設定好濃度的氧氣通過進氣口105輸入組成氧合膜的各換氣管的內腔。當靜脈血通過進血口201進入殼體20時，流經變溫膜403的血液通過變溫管的外壁與血液進行熱交換，達到為血液升溫或降溫的目的。完成溫度交換的靜脈血橫向進入氧壓膜402，換氣管內是氣體，換氣管外是血液，氣體和血液在半透膜的兩側通過擴散作用進行氧氣與二氧化碳的交換，此時靜脈血中的二氧化碳進入到換氣管內腔，而換氣管內的氧氣進入到血液。完成靜脈血轉變為動脈血的過程，動脈血繼續進入過濾器，依次經過第一通道、第二通道、濾網後聚集在容納空間，通過過濾器殼體底部的出口6012回輸至人體，維持患者氧供。其作用與人體自身的肺功能一致。
圖6是本發明實施例提供的集成式膜式氧合器中水的流向示意圖，請參見圖6，變溫水箱中的水自進水口104流入第一水路空間103，經變溫管輸入第二水路空間303，然後自出水口306回到變溫水箱，血液在流經變溫管時與變溫管內的水進行熱交換，將血液溫度調整至所需溫度範圍。
圖7是本發明實施例提供的集成式膜式氧合器中氣體的流向示意圖，請參見圖7，氣源中的氧氣自進氣口105進入第一氣路空間102，然後流入換氣管，經過換氣管的血液與換氣管進行氣體交換，換氣管內的氧氣與血液結合，血液中的二氧化碳進入換氣管，之後流入第二氣路空間302，並從出氣口排出。
圖8是本發明實施例提供的集成式膜式氧合器中血液的流向示意圖，請參見圖8，血液從進血口201進入氧合器，並橫穿變溫膜403和氧壓膜402，之後彙聚在芯軸401所在的空間，然後進入過濾器，過濾器的導流結構將血液分散降速，經過降速的血液橫穿濾網，彙聚至容納空間，隨後從與容納空間相連的出口流出。
以上所述實施例的各技術特徵可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特徵所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特徵的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的範圍。
以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
10:上蓋
101:第一血路空間
102:第一氣路空間
103:第一水路空間
104:進水口
105:進氣口
106:第一排氣口
107:再循環口
20:殼體
201:進血口
202:第二排氣口
203:單向透氣膜
204:壓緊蓋
30:下蓋
301:第二血路空間
302:第二氣路空間
303:第二水路空間
306:出水口
40:氧合結構
401:芯軸
402:氧壓膜
403:變溫膜
404:間隙
405:凸起
501:第一封堵層
502:第二封堵層
60:過濾器
601:過濾器殼體
602:濾網
603:芯
604:導流蓋
6011:入口
6012:出口
6041:第一開口
6042:第二開口
6043:過渡面
6044:單向膜
圖1是本發明實施例提供的集成式膜式氧合器的結構示意圖；
圖2是本發明實施例提供的殼體的一種結構的局部示意圖；
圖3是本發明實施例提供的殼體的另一種結構的局部示意圖；
圖4是本發明實施例提供的設有第二排氣口的殼體的結構示意圖；
圖5是本發明實施例提供的集成式膜式氧合器的結構示意圖；
圖6是本發明實施例提供的氧合器中水的流向示意圖；
圖7是本發明實施例提供的氧合器中氣體的流向示意圖；
圖8是本發明實施例提供的集成式膜式氧合器中血液的流向示意圖；
201:進血口
401:芯軸
601:過濾器殼體
602:濾網
603:芯
604:導流蓋
6011:入口
6012:出口
6041:第一開口
6042:第二開口
6043:過渡面
6044:單向膜
Claims (12)
- 一種集成式膜式氧合器，包括一氧合器和附接在所述氧合器上的過濾器，其中，所述氧合器包括一上蓋、一下蓋、一殼體和一氧合結構，所述上蓋由中心向外沿依次分為一第一血路空間、一第一氣路空間和一第一水路空間，所述上蓋設有與所述第一氣路空間連通的一進氣口和與所述第一水路空間連通的一進水口；所述下蓋由中心向外沿依次分為一第二血路空間、一第二氣路空間和一第二水路空間，所述下蓋設有與所述第二血路空間連通的一出血口、與所述第二氣路空間連通的一出氣口和與所述第二水路空間連通的一出水口；所述殼體的兩端分別連接所述上蓋和所述下蓋，所述殼體上靠近所述上蓋處設有與所述殼體的內腔連通的一進血口；所述氧合結構設置在所述殼體的內腔中，包括一芯軸、一氧壓膜和一變溫膜，所述芯軸的上端進入所述第一血路空間，所述芯軸的下端與所述出血口相對，所述氧壓膜圍繞所述芯軸設置，所述氧壓膜連通所述第一氣路空間與所述第二氣路空間，所述變溫膜圍繞所述氧壓膜設置，所述變溫膜連通所述第一水路空間與所述第二水路空間；所述過濾器包括一過濾器殼體、一導流結構和一濾網，所述導流結構和濾網設置在所述過濾器殼體的空腔中，所述過濾器殼體的下部設有與所述空腔連通的一出口，所述過濾器殼體的上部設有與所述空腔連通的一入口，所述入口與所述出血口相連，所述導流結構的頂面具有向所述入口凸出的一突起部，所述突起部與所述芯軸的下端相對，所述濾網位於所述過濾器殼體的底面與所述導流結構之間。
- 如請求項1所述的集成式膜式氧合器，其中，所述導流結構包括一芯和一導流蓋，所述導流蓋設置在所述芯上，所述濾網設置在所述芯的外 周，並且，所述濾網位於所述過濾器殼體的底面與所述導流蓋之間，所述導流蓋的上端為所述突起部；所述導流蓋與所述過濾器殼體之間具有一第一通道，所述濾網與所述過濾器殼體之間具有一第二通道，所述第一通道與所述第二通道貫通；所述芯與所述濾網以及所述過濾器殼體的底面之間形成一容納空間，所述容納空間與所述出口連通。
- 如請求項2所述的集成式膜式氧合器，其中，所述上蓋設有與所述第一血路空間連通的一第一排氣口，所述芯軸的上端與所述第一排氣口相對。
- 如請求項2或3所述的集成式膜式氧合器，其中，所述導流蓋包括一第一開口、一第二開口和從第一開口向第二開口延伸的一過渡面，所述第一開口小於所述第二開口，所述第一開口位於所述芯軸的下方，並且所述第一開口處設有一單向膜；所述芯的下部為柱狀，所述芯的上部由邊緣向中部收緊；所述芯的上部穿過所述第二開口後位於所述第一開口的下方，所述芯的側面與所述導流蓋連接，所述芯的上部與所述導流蓋的內側面之間具有一第三通道，所述第三通道與所述容納空間連通。
- 如請求項4所述的集成式膜式氧合器，其中，所述過濾器殼體的底面上具有沿所述過濾器殼體內壁設置的一凸起，所述濾網的下端與所述凸起連接，所述濾網的上端與所述導流蓋連接。
- 如請求項1所述的集成式膜式氧合器，其中，所述變溫膜與所述殼體的內壁之間具有一間隙，所述間隙的寬度自所述上蓋向所述下蓋逐漸減小。
- 如請求項1所述的集成式膜式氧合器，其中，所述氧合器還包括一第一封堵層和一第二封堵層，所述第一封堵層設置於所述殼體與所述上蓋的結合處，所述第二封堵層設置於所述殼體與所述下蓋的結合處；所述氧壓膜包括多根換氣管，所述換氣管為兩端開口的中空管；每根所述換氣管的一端穿入所述第一封堵層並與所述第一氣路空間連通、另一端穿入所述第二封堵層並與所述第二氣路空間連通；所述變溫膜包括多根變溫管，所述變溫管為兩端開口的中空管；每根所述變溫管的一端穿入所述第一封堵層並與所述第一水路空間連通、另一端穿入所述第二封堵層並與所述第二水路空間連通。
- 如請求項1所述的集成式膜式氧合器，其中，所述集成式膜式氧合器還包括用於引導血液橫向流動的一擾流結構，所述擾流結構設置在所述殼體與所述變溫膜之間。
- 如請求項8所述的集成式膜式氧合器，其中，所述擾流結構包括多個由所述殼體的內壁向所述變溫膜突出的凸起；多個凸起呈階梯狀分佈，靠近所述上蓋的凸起與所述變溫膜之間的距離大於靠近所述下蓋的凸起與所述變溫膜之間的距離。
- 如請求項3所述的集成式膜式氧合器，其中，所述上蓋還設有一再循環口，所述再循環口與所述第一排氣口連通，所述殼體上設有一第二排氣口；所述第二排氣口上設有一單向透氣膜。
- 如請求項1所述的集成式膜式氧合器，其中，所述殼體為柱狀殼體，所述殼體的內徑自所述上蓋向所述下蓋依次減小；所述芯軸的橫截面由所述上蓋向所述下蓋逐漸減小。
- 如請求項1所述的集成式膜式氧合器，其中，所述上蓋具有一第一分隔環和一第二分隔環，所述第二分隔環環繞所述第一分隔環設置，所述 第一分隔環分隔所述第一血路空間與所述第一氣路空間，所述第二分隔環分隔所述第一氣路空間與所述第一水路空間；所述下蓋具有一第三分隔環和一第四分隔環，所述第四分隔環環繞所述第三分隔環設置，所述第三分隔環分隔所述第二血路空間與所述第二氣路空間，所述第四分隔環分隔所述第二氣路空間與所述第二水路空間。
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