CN117504026B - 用于体外膜肺氧合的氧合器组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生命医疗技术领域，特别是涉及用于体外膜肺氧合的氧合器组件，包括两个平行设置的密封壳体，两个密封壳体之间形成空腔，两个密封壳体之间包括若干个平行设置的框体，若干个框体将空腔分割成若干个允许血液通过的腔体一和允许气体通过的腔体二，腔体一与腔体二间均设置有氧合膜，框体为波纹式框架或平直式框架。本发明采用上述技术方案，解决了现有平板膜氧合器存在的有效血气交换面积较小的问题。
Description
技术领域
本发明涉及生命医疗技术领域，特别是涉及用于体外膜肺氧合的氧合器组件。
背景技术
体外膜肺氧合(ECMO)是一种可为心肺衰竭患者提供暂时的体外呼吸和血液循环的高端医疗设备。膜氧合器是ECMO的核心部件，被称为“人工肺”，其主要原理是通过内部的氧合膜实现人体血液中二氧化碳和体外供给氧气的交换，将进入氧合器的静脉血转化为动脉血，起到暂时替代人体肺脏的作用，从而维持患者的基本生理指标。
平板式氧合膜是最原始的氧合膜形式，具有制备简单、成本较低、抗血浆渗漏性好等优点。然而，平板式氧合膜在氧合器中可提供的膜面积有限，制约了其在ECMO中的应用。因此，通过改变平板式氧合膜在氧合器中的空间结构，从而有效提升血气交换面积，对于扩展平板式氧合膜在ECMO***中的应用具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供用于体外膜肺氧合的氧合器组件，解决了现有平板膜氧合器存在的有效血气交换面积较小的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于体外膜肺氧合的氧合器组件，包括两个平行设置的密封壳体，两个密封壳体之间形成空腔，两个密封壳体之间包括若干个平行设置的框体，若干个框体将空腔分割成若干个允许血液通过的腔体一和允许气体通过的腔体二，腔体一与腔体二间均设置有氧合膜，框体为波纹式框架或平直式框架。
优选的，密封壳体和与其相邻的框体之间、两个相邻的框体之间均设置有垫圈，密封壳体与框体、垫圈、氧合膜通过外部密封件串联连接。
优选的，外部密封件包括螺栓、垫片和螺母，螺栓用以串接整个组件的各个部分并保证组件的密封性，垫片和螺母用于固定螺栓。
优选的，垫圈为中空的四方框结构，密封壳体、框体、垫圈、氧合膜的四个顶角处均开设有边角孔。
优选的，框体为波纹式框架时，氧合膜为波纹式氧合膜，波纹式氧合膜设置在两个相邻框体之间，波纹式氧合膜一侧与垫圈相抵，波纹式氧合膜的另一侧设有波纹式气体侧垫片。
优选的，波纹式气体侧垫片的中部为中空结构，中空结构内设置有若干个交错设置的支撑结构。
优选的，垫圈和气体侧垫片的材质为硅橡胶、聚四氟乙烯、聚醚醚酮、丁腈、聚氨酯中的一种或多种。
优选的，框体为平直式框架时，氧合膜粘贴为袋式氧合膜，袋式氧合膜并列设置有多个，袋式氧合膜一侧为开口端另一侧为封闭端，袋式氧合膜的开口端朝向腔体二一侧，袋式氧合膜的封闭端位于腔体一内。
优选的，腔体一的底部均设有血液进口，腔体一的顶部均设有血液出口，腔体二的顶部均设有气体进口，腔体二的底部均设有气体出口。
优选的，密封壳体和框体的材质均为聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种或多种。
优选的，氧合膜的结构为复合膜、均质膜中的一种或多种。
优选的，氧合膜的材料为聚砜、聚丙烯、聚乙烯、聚醚砜、聚醚醚酮、聚二甲基硅氧烷、聚4-甲基-1-戊烯、聚丙烯腈、聚酰胺、聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氨酯、醋酸纤维素、聚氯乙烯、聚乙烯醇、壳聚糖中的一种或多种。
优选的，腔体二内通入的气体为纯氧、空气、氧气和空气的混合气体中的一种。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过将氧合膜设置为波纹式结构或袋式结构，改变了氧合膜的空间排布，有效提升了膜的有效血气交换面积。
(2)本发明中通过将氧合器采用模块化设计，部件较少，易于替代和组装，并且由波纹式氧合膜组成的氧合器组件具有可扩展的特性，可进一步提升膜面积。
(3)本发明中由袋式氧合膜组成的氧合器组件中的氧合膜呈袋式结构，血液从膨胀的袋式氧合膜构成的狭缝中通过，有利于降低血液层厚度、增强血气交换效率。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明不同波纹式结构框体的示意图；
图2是本发明垫圈的示意图；
图3是本发明气体侧垫片的示意图；
图4是本发明实施例1氧合器组件的俯视图；
图5是本发明实施例1氧合器组件的主视图；
图6是本发明实施例1氧合器组件的左视图；
图7是本发明实施例2氧合器组件的俯视图；
图8是本发明实施例2氧合器组件的底视图；
图9是本发明实施例3中的框体为平直式框架的示意图；
图10是本发明实施例3的氧合器组件的俯视图；
图11是本发明实施例3的氧合器组件的主视图；
图12是本发明实施例3的氧合器组件的左视图。
附图标记：
1、密封壳体；2、框体；3、垫圈；4、腔体一；5、腔体二；6、氧合膜；61、波纹式氧合膜；62、袋式氧合膜；7、血液进口；8、血液出口；9、气体进口；10、气体出口；11、气体侧垫片；12、支撑结构；13、边角孔；14、外部密封件。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进一步描述。除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明提到的上述特征或具体实例提到的特征可以任意组合，这些具体实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
请参阅图1至图6，如图所示，本发明提供了一种用于体外膜肺氧合的氧合器组件，包括两个平行设置在最外侧的密封壳体1，两个密封壳体1之间形成空腔。两个密封壳体1之间包括两个平行设置的框体2，密封壳体1和与其相邻的框体2之间、两个框体2之间均设置有垫圈3，垫圈3为中空的四方框结构，与空腔相通，提高空腔的密封性，防止血液或气体渗漏。两个框体2将空腔分割成允许血液通过的腔体一4和允许气体通过的腔体二5，腔体一4与腔体二5间均设置有氧合膜6，氧合膜6具有生物相容性可接触血液的一侧为膜的正面，接触气体的一侧为膜的反面。腔体一4中通入血液，腔体二5中通入空气或氧气，空气中的氧气或氧气和血液中二氧化碳通过氧合膜6进行交换，使血液的氧饱和度上升、二氧化碳含量下降。
腔体一4的底部设有血液进口7，腔体一4的顶部设有血液出口8，腔体二5的顶部设有气体进口9，腔体二5的底部设有气体出口10，使气体和血液在氧合膜6的两侧对向流动，有利于气体和血液充满整个氧合器组件的同时，提高气体的交换速率。框体2为波纹式框架，密封壳体1的内侧、垫圈3、氧合膜6均为与波纹式框架相同的波纹结构，分割形成的腔体一4与腔体二5均为波纹式结构。波纹式氧合膜61设置在两个相邻框体2之间，波纹式氧合膜61一侧与垫圈3相抵，波纹式氧合膜61的另一侧设有波纹式气体侧垫片11。波纹式气体侧垫片11的中部为中空结构，中空结构内设置有若干个交错设置的支撑结构12。在组件运行时，血液会对氧合膜6产生压力，气体侧垫片11支撑结构12的存在可以为氧合膜6提供保护支撑力，防止氧合膜6结构被破坏。
密封壳体1、框体2、垫圈3、氧合膜6的四个顶角处均开设有边角孔13，密封壳体1与框体2、垫圈3、氧合膜6通过外部密封件14串联连接。外部密封件14包括螺栓、垫片和螺母，螺栓穿设在边角孔13内用以串接整个组件的各个部分并保证组件的密封性，垫片和螺母用于固定螺栓，将整个组件连接稳定，提高氧合器组件的稳定性。
在组件运行时，空气或氧气由气体进口9进入到腔体二5中并充满腔体二5，同时缺氧血液由血液进口7进入到腔体一4中并充满腔体一4，空气或氧气与波纹式氧合膜61的反面接触，缺氧血液与波纹式氧合膜61的正面接触，使空气或氧气和血液分别在波纹式氧合膜61的两侧对向运行，利用浓度梯度实现氧气和血液中二氧化碳的交换。最后使空气或氧气从气体出口10排出，血液从血液出口8排出，使排出的血液氧饱和度上升、二氧化碳含量下降。
实施例2
请参阅图7至图8，如图所示，以实施例1为基准，实施例2与实施例1的不同之处在于两个密封壳体1之间包括四个平行设置的框体2，四个平行设置的框体2将空腔依次分割成A、B、C、D、E五个腔体，其中B、D为允许血液通过的腔体一4，A、C、E为允许气体通过的腔体二5，腔体一4分别位于两个腔体二5之间，即波纹式结构腔体按照分别承载气体、血液的形式进行多次堆叠。每个承载血液的波纹式结构腔体两侧均为承载气体的波纹式结构腔体，对应的，每部分血液会接触两张波纹式氧合膜61，从而扩展了血气交换面积，提高了血液处理能力。
组件运行时，空气或氧气由气体进口9进入承载气体的波纹式结构腔体二5中并充满腔体二5，即A、C、E腔体，并与波纹式氧合膜61的反面接触，缺氧血液由血液进口7进入承载血液的波纹式结构腔体一4中并充满腔体一4，即B、D腔体，并于与波纹式氧合膜61的正面接触，使空气或氧气和血液分别在波纹式氧合膜61的两侧对向运行，利用浓度梯度实现氧气和血液中二氧化碳的交换。最后使空气或氧气从气体出口10排出，血液从血液出口8排出，使排出的血液氧饱和度上升、二氧化碳含量下降。
实施例3
请参阅图9至图12，如图所示，本发明提供了一种用于体外膜肺氧合的氧合器组件，包括两个平行设置在最外侧的密封壳体1，两个密封壳体1之间形成空腔。两个密封壳体1之间平行设置有一个框体2，密封壳体1与框体2之间设置有垫圈3，垫圈3为中空的四方框结构，与空腔相通，提高空腔的密封性，防止血液或气体渗漏。框体2将空腔分割成允许血液通过的腔体一4和允许气体通过的腔体二5，腔体一4的底部设有血液进口7，腔体一4的顶部设有血液出口8，腔体二5的顶部设有气体进口9，腔体二5的底部设有气体出口10，有利于气体和血液充满整个氧合器组件。
框体2为平直式框架，氧合膜6粘贴为袋式氧合膜62，袋式氧合膜62并列设置有多个，袋式氧合膜62一侧为开口端另一侧为封闭端，袋式氧合膜62的开口端朝向腔体二5一侧，袋式氧合膜62的封闭端位于腔体一4内，即袋式氧合膜62被包含在承载血液的腔体内。氧合膜6具有生物相容性可接触血液的一侧为膜的正面，接触气体的一侧为膜的反面。腔体一4中通入血液，腔体二5中通入空气或氧气，空气中的氧气或氧气和血液中二氧化碳通过氧合膜6进行交换，并且空气或氧气会将呈袋式的氧合膜6撑起，血液从膨胀的袋式氧合膜62构成的狭缝中通过，有利于降低血液层厚度、增强血气交换效率。此外，袋式结构将氧合膜6变成立体形式，显著增加了有效血气交换面积，从而提升缺氧血液的氧饱和度、降低二氧化碳含量。
密封壳体1、框体2、垫圈3、氧合膜6的四个顶角处均开设有边角孔13，密封壳体1与框体2、垫圈3、氧合膜6通过外部密封件14串联连接。外部密封件14包括螺栓、垫片和螺母，螺栓穿设在边角孔13内用以串接整个组件的各个部分并保证组件的密封性，垫片和螺母用于固定螺栓，将整个组件连接稳定，提高氧合器组件的稳定性。
组件运行时，空气或氧气由气体进口9进入承载气体的腔体二5中并充满腔体二5，同时缺氧血液由血液进口7进入到腔体一4中并充满腔体一4，空气或氧气与袋式氧合膜62的反面接触，缺氧血液与袋式氧合膜62的正面接触，使空气或氧气和血液分别在袋式氧合膜62的两侧对向运行，利用浓度梯度实现氧气和血液中二氧化碳的交换。最后使空气或氧气从气体出口10排出，血液从血液出口8排出，使排出的血液氧饱和度上升、二氧化碳含量下降。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.用于体外膜肺氧合的氧合器组件，包括两个平行设置的密封壳体，两个密封壳体之间形成空腔，其特征在于：两个密封壳体之间包括若干个平行设置的框体，若干个框体将空腔分割成若干个允许血液通过的腔体一和若干个允许气体通过的腔体二，腔体一与腔体二间均设置有氧合膜，密封壳体和与其相邻的框体之间、两个相邻的框体之间均设置有垫圈，密封壳体与框体、垫圈、氧合膜通过外部密封件串联连接；
框体为波纹式框架，氧合膜为波纹式氧合膜，波纹式氧合膜设置在两个相邻框体之间，波纹式氧合膜一侧与垫圈相抵，波纹式氧合膜的另一侧设有波纹式气体侧垫片。
2.用于体外膜肺氧合的氧合器组件，包括两个平行设置的密封壳体，两个密封壳体之间形成空腔，其特征在于：两个密封壳体之间包括若干个平行设置的框体，若干个框体将空腔分割成若干个允许血液通过的腔体一和若干个允许气体通过的腔体二，腔体一与腔体二间均设置有氧合膜，密封壳体和与其相邻的框体之间、两个相邻的框体之间均设置有垫圈，密封壳体与框体、垫圈、氧合膜通过外部密封件串联连接；
框体为平直式框架，氧合膜粘贴为袋式氧合膜，袋式氧合膜并列设置有多个，袋式氧合膜一侧为开口端另一侧为封闭端，袋式氧合膜的开口端朝向腔体二一侧，袋式氧合膜的封闭端位于腔体一内，空气或氧气会将袋式氧合膜撑起，血液从膨胀的袋式氧合膜构成的狭缝中通过。
3.根据权利要求1所述的用于体外膜肺氧合的氧合器组件，其特征在于：波纹式气体侧垫片的中部为中空结构，中空结构内设置有若干个交错设置的支撑结构。
4.根据权利要求1或2所述的用于体外膜肺氧合的氧合器组件，其特征在于：腔体一的底部均设有血液进口，腔体一的顶部均设有血液出口，腔体二的顶部均设有气体进口，腔体二的底部均设有气体出口。
5.根据权利要求1或2所述的用于体外膜肺氧合的氧合器组件，其特征在于：密封壳体和框体的材质均为聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种或多种。
6.根据权利要求1或2所述的用于体外膜肺氧合的氧合器组件，其特征在于：氧合膜的结构为复合膜、均质膜中的一种或多种。
7.根据权利要求1或2所述的用于体外膜肺氧合的氧合器组件，其特征在于：氧合膜的材料为聚砜、聚丙烯、聚乙烯、聚醚砜、聚醚醚酮、聚二甲基硅氧烷、聚4-甲基-1-戊烯、聚丙烯腈、聚酰胺、聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氨酯、醋酸纤维素、聚氯乙烯、聚乙烯醇、壳聚糖中的一种或多种。
8.根据权利要求1或2所述的用于体外膜肺氧合的氧合器组件，其特征在于：腔体二内通入的气体为纯氧、空气、氧气和空气的混合气体中的一种。
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