小型化膜式氧合器的制作方法

1.本发明涉及体外循环技术领域，尤其涉及一种小型化膜式氧合器。


背景技术：

2.氧合器又称人工肺，可在中短时间替代肺的功能，是生命支持中不可缺少的设备。相关技术中，临床手术用的体外循环膜式氧合器虽然有不同的规格，但用于婴幼儿或小动物(如大白鼠、兔子)时，其预充量还是显得太大，并且价格昂贵。
3.现有的用于婴幼儿或小动物的小型化膜式氧合器一般为cpb成人用氧合器的缩小版，即氧合器内竖直分布氧合丝，氧合丝外围/内部设热交换水管，血液从氧合器进血口进入，经热交换水管进行热交换后后与氧合丝接触进行血液氧合，完成氧合后从出血口排出。此方式中，为保持一定的热交换效率/血液与热交换管的接触面积，因此增加血液的预充量。但鉴于于婴幼儿ecmo使用或小动物使用只需要对血液进行保温因此在进一步的改进方案中，有通过取消热交换水管的设计来减少血液预充量，但该方案不能对血液进行温度保持，损失了部分功能，需要在使用时使用额外的设备/方法对血液/手术对象进行温度维持。因此于婴幼儿使用时增加床旁管理的复杂成都，于动物实验使用时会降低实验成功率。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种小型化膜式氧合器，能够在不损失氧合器功能并能提供一定的温度维持功能的前提下减少血液预充量。
5.一种小型化膜式氧合器，包括外壳、加热件、氧合膜、第一气口、第二气口、第一血液口和第二血液口；
6.所述外壳包括壳体、第一端盖和第二端盖，所述壳体具有第一端口、第二端口和贯通所述第一端口与所述第二端口的中空腔室，所述第一端盖连接所述第一端口，所述第二端盖连接所述第二端口；
7.所述氧合膜设于所述中空腔室内；所述第一气口设于所述第一端盖上，所述第二气口设于所述第二端盖上，所述第一气口与所述第二气口通过所述氧合膜的氧合丝连通；所述第一血液口设于所述第一端盖上或者所述壳体靠近所述第一端盖处，所述第二血液口设于所述第二端盖上或者所述壳体靠近所述第二端盖处，所述第一血液口与所述第二血液口均与所述中空腔室连通；
8.所述加热件设于所述壳体的外壁上，所述加热件用于调控所述中空腔室内血液的温度。
9.可选的，所述加热件包括发热体、第一电极和第二电极，所述发热体设在所述壳体的外壁上，所述第一电极和所述第二电极与所述发热体电连接。
10.可选的，所述发热体为涂覆在所述壳体外壁上的导电涂层或者是缠绕在所述壳体外壁上的导电丝。
11.可选的，所述中空腔室包括氧合空间、第一隔离空间和第二隔离空间，所述第一隔
离空间靠近所述第一端口，所述第二隔离空间靠近所述第二端口，所述氧合空间处于所述第一隔离空间和第二隔离空间之间；
12.所述氧合膜设在所述氧合空间内，所述第一隔离空间内设有第一隔离件，所述第二隔离空间内设有第二隔离件。
13.可选的，所述氧合膜为多根所述氧合丝交叉编织形成。
14.可选的，所述第一气口设于所述第一端盖的顶部且与所述第一端口相对，所述第二气口设于所述第二端盖的顶部且与所述第二端口相对；所述第一血液口设于所述壳体上并靠近所述第一隔离件，所述第二血液口设于所述壳体上并靠近所述第二隔离件。
15.可选的，在靠近所述第一端口处，所述氧合膜与所述壳体的内壁之间设有第一缓冲空间，所述第一血液口连通所述第一缓冲空间；在靠近所述第二端口处，所述氧合膜与所述壳体的内壁之间设有第二缓冲空间，所述第二血液口连通所述第二缓冲空间。
16..根据权利要求所述的小型化膜式氧合器，其特征在于，所述第一血液口设于所述第一端盖的顶部且与所述第一端口相对，所述第二血液口设于所述第二端盖的顶部且与所述第二端口相对；所述第一气口设于所述第一端盖的侧面，所述第二气口设于所述第二端盖的侧面。
17.可选的，所述中空腔室内设有分散件，所述分散件包括位于所述第一端口处的第一分散部和位于所述第二端口处的第二分散部，所述第一分散部包括第一导流槽和第一通孔，所述第一导流槽与所述第一血液口相对，所述第一通孔连通所述第一导流槽与所述氧合空间，所述第二分散部包括第二导流槽和第二通孔，所述第二导流槽与所述第二血液口相对，所述第二通孔连通所述第二导流槽与所述氧合空间。
18.可选的，所述第一分散部还包括第一导流体，所述第一导流体从所述第一导流槽的槽底向所述第一导流槽的槽口凸出；所述第二分散部还包括第二导流体，所述第二导流体从所述第二导流槽的槽底向所述第二导流槽的槽口凸出。
19.可选的，所述第一导流体朝向所述第一血液口的端部为曲面结构；所述第二导流体朝向所述第二血液口的端部为曲面结构。
20.实施上述方案，具有如下有益效果：
21.本发明的小型化膜式氧合器包括包括外壳、加热件、氧合膜、第一气口、第二气口、第一血液口和第二血液口，外壳包括壳体、设于壳体第一端口的第一端盖以及设于壳体第二端口的第二端盖，第一气口设在第一端盖上，第二气口设在第二端盖上，第一血液口设在第一端盖或者壳体上，第二血液口设在第二端盖或者壳体上，氧合膜设在壳体内的中空腔室内，加热件设在壳体外壁上。血液可以经第一血液口和第二血液口中任一个进入中空腔室与氧合膜进行血液氧合，再经第一血液口和第二血液口中另一个排出；氧气可以从第一进气口进入从第二出气口排出，或者从第二进气口进入从第一出气口排出；使用者不必严格区分进血口和出血口以及进气口和出气口，操作方便，可以为抢救病患节省时间。
22.血液从血液口进入中空腔室即与氧合膜进行氧合反应，在氧合反应的同时由壳体外壁设置的加热件对血液进行加热升温，血液不需要与热交换介质管接触，故大幅减少了氧合器的血液预充量，减少了血液与异物之间的接触，同时使氧合器具有温度调控功能。值得注意的是，由于小型化膜式氧合器的血液流量一般为20～1000ml，这种在壳体外壁设加热件来与壳体内血液进行热交换的方式完全能够满足血液温度调控的需求。
附图说明
23.图1是本发明实施例提供的小型化膜式氧合器的结构示意图；
24.图2是本发明实施例提供的小型化膜式氧合器的剖面示意图；
25.图3是本发明实施例提供的氧气和血液在小型化膜式氧合器中的一种流向示意图；
26.图4是本发明实施例提供的氧气和血液在小型化膜式氧合器中的一种流向示意图；
27.图5是本发明实施例提供的小型化膜式氧合器的一种结构示意图；
28.图6是本发明实施例提供的氧气和血液在小型化膜式氧合器中的一种流向示意图；
29.图7是本发明实施例提供的氧气和血液在小型化膜式氧合器中的一种流向示意图。
30.图中：
31.100壳体，101第一端口，102第二端口，104氧合空间，105第一隔离空间，106第二隔离空间，107第一缓冲空间，108第二缓冲空间，
32.200加热件，201发热体，202第一电极，203第二电极，204电线，
33.300分散件，302第一导流槽，303第一通孔，304第一导流体，306第二导流槽，307第二通孔，308第二导流体，
34.400氧合膜，
35.500第一端盖，501第一血液口，502第一气口，
36.600第二端盖，601第二血液口，602第二气口，
37.700第一隔离件，
38.800第二隔离件。
具体实施方式
39.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
40.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
42.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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
为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
43.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
44.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
45.下面详细描述本发明的实施例，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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
46.本实施例提供一种小型化膜式氧合器，包括外壳、加热件、氧合膜、第一气口、第二气口、第一血液口和第二血液口。所述外壳包括壳体、第一端盖和第二端盖，所述壳体具有第一端口、第二端口和贯通所述第一端口与所述第二端口的中空腔室，所述第一端盖连接所述第一端口，所述第二端盖连接所述第二端口。所述氧合膜设于所述中空腔室内；所述第一气口设于所述第一端盖上，所述第二气口设于所述第二端盖上，所述第一气口与所述第二气口通过所述氧合膜的氧合丝连通；所述第一血液口设于所述第一端盖上或者所述壳体靠近所述第一端盖处，所述第二血液口设于所述第二端盖上或者所述壳体靠近所述第二端盖处，所述第一血液口与所述第二血液口均与所述中空腔室连通。所述加热件设于所述壳体的外壁上，所述加热件用于调控所述中空腔室内血液的温度。
47.本实施例提供一种小型化膜式氧合器，可用作婴幼儿治疗或者小动物如大鼠、兔子等实验使用。婴幼儿和小动物血液量较成人少，成人用的氧合器需要更多的血液预充，故不适用于婴幼儿和小动物。本实施例提供一种小型化膜式氧合器，可减小血液预充，且使用方便快捷。
48.图5-图7示出了一种小型化膜式氧合器的结构，请参见图5-图7，小型化膜式氧合器包括外壳、加热件200、氧合膜400、第一气口502、第二气口602、第一血液口501和第二血液口601。
49.所述外壳包括壳体100、第一端盖500和第二端盖600，所述壳体100具有第一端口101、第二端口102和贯通所述第一端口101与所述第二端口102的中空腔室，所述第一端盖500连接所述第一端口101，所述第二端盖600连接所述第二端口102。
50.所述中空腔室包括氧合空间104、第一隔离空间105和第二隔离空间106，所述第一隔离空间105靠近所述第一端口101，所述第二隔离空间106靠近所述第二端口102，所述氧合空间104处于所述第一隔离空间105和第二隔离空间106之间。所述氧合膜400设在所述氧合空间104内，所述第一隔离空间105内设有第一隔离件700，所述第二隔离空间106内设有
第二隔离件800。
51.所述第一气口502设于所述第一端盖500的顶部且与所述第一端口101相对，所述第二气口602设于所述第二端盖600的顶部且与所述第二端口102相对。所述氧合膜400为多根所述氧合丝交叉编织形成。所述第一气口502与所述第二气口602通过所述氧合膜400的氧合丝连通，氧气可以从第一气口502注入氧合丝并从第二气口602排出，也可以从第二气口602进入氧合丝再从第一气口502排出。
52.所述第一血液口501设于所述壳体100上并靠近所述第一隔离件700。所述第二血液口601设于所述壳体100上并靠近所述第二隔离件800。所述第一血液口501与所述第二血液口601均与所述中空腔室连通。
53.请参见图5，在靠近所述第一端口101处，所述氧合膜400与所述壳体100的内壁之间设有第一缓冲空间107，所述第一血液口501连通所述第一缓冲空间107。所述第一缓冲空间环绕所述氧合膜。在第一缓冲空间，氧合膜外壁与壳体内壁之间的距离从第一隔离件向第二隔离件方向递减。当血液从第一血液口501注入过程中，血液会在第一缓冲空间堆积以包围氧合膜，同时以缓慢的速度向氧合膜内渗透，第一缓冲空间的设置有利于使血液分散在氧合膜中，扩大与氧合膜的接触面积并降低血液流速，从而提升氧合效果。此外，氧合膜由氧合丝编织构成，能够增加血液紊流，降低血液流速，进一步提升氧合效果。相应的，在靠近所述第二端口102处，所述氧合膜400与所述壳体100的内壁之间设有第二缓冲空间108，所述第二血液口601连通所述第二缓冲空间108。所述第二缓冲空间环绕所述氧合膜。在第二缓冲空间，氧合膜外壁与壳体内壁之间的距离从第二隔离件向第一隔离件方向递减。与第一缓冲空间相同，在血液从个第二血液口注入过程中，第二缓冲空间同样起到均匀分散血液，提升氧合效果的作用。
54.所述加热件200设于所述壳体100的外壁上，所述加热件200用于调控所述中空腔室内血液的温度。在一个可能的实现方式中，所述加热件200可以包括发热体、第一电极和第二电极，所述发热体设在所述壳体的外壁上，所述第一电极和所述第二电极与所述发热体电连接。其中，所述发热体可以为涂覆在所述壳体100外壁上的导电涂层或者是缠绕在所述壳体100外壁上的导电丝。
55.图6和图7示出了氧气和血液在本实施例的膜式氧合器中的流动路线，由于本实施例提供的膜式氧合器近乎为对称结构，血液可以从第一血液口501和第二血液口601中任一个注入，然后从第一血液口501和第二血液口601中另一个排出。氧气可以从第一气口502和第二气口602中任一个注入，然后从第一气口502和第二气口602中另一个排出。其中，血液和氧气在氧合空间内的流向可以相同或者相反。此设计降低了生产及组装要求，可节约成本，同时在使用时不用区分进血排血进气排气，便利使用者操作，可节省操作时间。并且，第一气口和第二气口设在端盖上，第一血液口和第二血液口设在壳体侧面，气口与血液口的方向不同，利于使用者区分，可减少误操作。
56.本实施提供的小型化膜式氧合器中，血液可以经第一血液口和第二血液口中任一个进入中空腔室与氧合膜进行血液氧合，再经第一血液口和第二血液口中另一个排出。氧气可以从第一进气口进入从第二出气口排出，或者从第二进气口进入从第一出气口排出。使用者不必严格区分进血口和出血口以及进气口和出气口，操作方便，可以为抢救病患节省时间。此外，血液从血液口进入中空腔室即与氧合膜进行氧合反应，在氧合反应的同时由
壳体外壁设置的加热件对血液进行加热升温，血液不需要与热交换介质管接触，故大幅减少了氧合器的血液预充量，减少了血液与异物之间的接触，同时使氧合器具有温度调控功能。值得注意的是，由于小型化膜式氧合器的血液流量一般为20～1000ml，这种在壳体外壁设加热件来与壳体内血液进行热交换的方式完全能够满足血液温度调控的需求。
57.图1-图4示出了小型化膜式氧合器的另一种结构。请参见图1和图2，本实施例的小型化膜式氧合器包括壳体100、加热件200、分散件300、氧合膜400、第一端盖500和第二端盖600。壳体100具有第一端口101、第二端口102和贯通第一端口101与第二端口102的中空腔室。加热件200设在壳体100的外壁。分散件300设于中空腔室内，分散件300的外壁与壳体100的内壁之间形成氧合腔，分散件300包括位于第一端口101处的第一分散部和位于第二端口102处的第二分散部，第一分散部包括第一导流槽302和第一通孔303，第一通孔303连通第一导流槽302与氧合腔，第二分散部包括第二导流槽306和第二通孔307，第二通孔307连通第二导流槽306与氧合腔。氧合膜400设于氧合腔内并环绕分散件300。第一端盖500连接第一端口101，第一端盖500包括第一血液口501和第一气口502，第一血液口501正对第一导流槽302并与第一导流槽302流体连通，第一气口502连通氧合腔。第二端盖600连接第二端口102，第二端盖600包括第二血液口601和第二气口602，第二血液口601正对第二导流槽306并与第二导流槽306流体连通，第二气口602连通氧合腔。
58.本发明的小型化膜式氧合器包括壳体、第一端盖、第二端盖、分散件、氧合膜和加热件，加热件设在壳体的外壁，分散件设在壳体内部，第一端盖设于壳体的第一端口，第二端盖设于壳体上与第一端口相对的第二端口，氧合膜设置在分散件外壁与壳体内壁之间的氧合腔，第一端盖上设有第一进气口和与第一端口相对的第一血液口，第二端盖上设有第二进气口和与第二端口相对的第二血液口。血液可以经第一血液口进入氧合腔与氧合膜进行血液氧合，再经第二血液口排出，或者可以经第二血液口进入氧合腔与氧合膜进行血液氧合，再经第一血液口排出；氧气可以从第一进气口进入从第二出气口排出，或者从第二进气口进入从第一出气口排出；使用者不用区分进血口和出血口，操作方便，可以为抢救病患节省时间。
59.由于第一血液口、氧合腔以及第二血液口近乎直线贯通，故血液从血液口进入后能快速进入氧合腔，减少了入口处的血液预充量。由于血液在从血液口进入后仅与氧合膜接触，不必与热交换水管接触，故大幅减少了氧合器的血液预充量，同时减少了血液与异物之间的接触。此外，通过在壳体的外壁设加热件来对壳体内流动的血液进行温度控制，使得氧合器兼具氧合和温度调控功能，值得注意的是，由于小型化膜式氧合器的血液流量一般为5～35ml，这种在壳体外壁设加热件来与壳体内血液进行热交换的方式能够满足血液温度调控的需求。
60.在一种可能的实现方式中，氧合腔包括氧合空间104、第一隔离空间105和第二隔离空间106，第一隔离空间105靠近第一端口101，第二隔离空间106靠近第二端口102，氧合空间104处于第一隔离空间105和第二隔离空间106之间。氧合膜400设在氧合空间104内，第一隔离空间105内设有第一隔离件700，第二隔离空间内设有第二隔离件800。第一隔离件700和第二隔离件800用于封堵氧合空间104，阻止氧合空间104内的血液从第一端口101和第二端口102流出。
61.在一种可能的实现方式中，氧合膜400为氧合丝交叉编织形成，氧合丝一端的开口
穿过第一隔离件700与第一气口502连通，氧合丝另一端的开口穿过第二隔离件800与第二气口602连通。市面上大部分小型化膜式氧合器的氧合丝是沿氧合器壳体的长度方向设置的，氧合丝相互之间是平行的，这会导致血液在从进血口进入氧合腔时，最先接触氧合丝时流速很慢，一旦进入氧合丝后则会顺着氧合丝快速向出血口流动，由于血液顺向流动，血液与氧合丝的接触时间短暂，氧合效果不佳。对此，本实施例中氧合膜400是氧合丝交叉编织形成的，血液在氧合膜400中不是顺向流动而是处于紊流状态，能够使更多血细胞更均匀地与氧合丝表面接触，提高氧合效果。
62.在一种可能的实现方式中，第一分散部可以包括第一导流槽302、第一通孔303和第一导流体304，第一导流槽302正对第一端口101和第一血液口501，第一导流体304从第一导流槽302的槽底向第一导流槽302的槽口凸出，第一导流槽302可以视为环绕第一导流体304的环形槽，在环形槽靠近槽底的一侧设有第一通孔303，第一通孔303贯穿第一导流槽302的壁和分散件300的外壁，使第一导流槽302与氧合空间104相通。第二分散部可以包括第二导流槽306、第二通孔307和第二导流体308，第二导流槽306正对第二端口102和第二血液口601，第二导流体308从第二导流槽306的槽底向第二导流槽306的槽口凸出，第二导流槽306可以视为环绕第二导流体308的环形槽，在环形槽靠近槽底的一侧设有第二通孔307，第二通孔307贯穿第二导流槽306的壁和分散件300的外壁，使第二导流槽306与氧合空间104相通。
63.其中，第一导流体304朝向第一血液口501的端部以及第二导流体308朝向第二血液口601的端部均为曲面结构。血液从血液口进入后接触导流体，在导流体阻挡作用下向四周分散，并汇入导流槽，再从导流槽下部的通孔流向氧合膜400。将导流体朝向血液口的端部设置为曲面，使血液与导流体的接触较为缓和，血液分散更均匀，同时可减少血液流动冲击对血细胞的破坏。
64.在一个可能的实现方式中，加热件200包括发热体201、第一电极202和第二电极203，发热体201设在壳体的外壁上，第一电极202和第二电极203均与发热体201电连接。实际应用中，发热体201可以为涂覆在壳体外壁上的导电涂层或者是缠绕在壳体外壁上的导电丝。第一电极202和第二电极203分别连接电线204，再与电源相连组成导电通路，通电后，发热体201产生热量，与壳体内流动的血液进行热交换，从而实现对血液的温度调控。
65.图3和图4示出了氧气和血液在本实施例的膜式氧合器中的流动路线，由于本实施例提供的膜式氧合器近乎为对称结构，血液可以从第一血液口501和第二血液口601中任一个注入，然后从第一血液口501和第二血液口601中另一个排出，氧气可以从第一气口502和第二气口602中任一个注入，然后从第一气口502和第二气口602中另一个排出。其中，血液和氧气在氧合空间内的流向可以相同或者相反，如图3所示，血液和氧气在氧合空间内的流向相同，如图4所示，血液和氧气在氧合空间内的流向相反。此结构设计降低了生产及组装要求，可节约成本，同时在使用时不用区分进血排血进气排气，便利使用者操作，可节省操作时间。并且，第一血液口501设在第一端盖500的中部，第二血液口601设在第二端盖600的中部，第一气口502设在第一端盖500的侧面，第二气口602设在第二端盖600的侧面，气口与血液口的方向不同，利于使用者区分，可减少误操作。
66.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、
重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。