所公开的血液氧合器包括壳体、血液入口、血液出口、螺旋形涡环、进气口、氧合器纤维束和气体出口。所述壳体围绕纤维束且提供用于血流路径和连接器的结构。所述纤维膜包括气体交换膜，当血液流动穿过所述膜时，所述气体交换膜将氧气转移至血液并去除二氧化碳。所述螺旋形涡环引导血液流动经过所述纤维束。气流室接收包括氧气的吹扫气并将所述吹扫气分配至纤维膜，所述气体然后与被氧合的血液交换。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】所公开的血液氧合器包括壳体、血液入口、血液出口、螺旋形涡环、进气口、氧合器纤维束和气体出口。所述壳体围绕纤维束且提供用于血流路径和连接器的结构。所述纤维膜包括气体交换膜，当血液流动穿过所述膜时，所述气体交换膜将氧气转移至血液并去除二氧化碳。所述螺旋形涡环引导血液流动经过所述纤维束。气流室接收包括氧气的吹扫气并将所述吹扫气分配至纤维膜，所述气体然后与被氧合的血液交换。【专利说明】血液氧合器 政府许可权利本专利技术根据由国立卫生研究院授予的授权号HL082631和HL118372由政府支持完成。所述政府对本专利技术具有某些权利。
本专利技术总体上涉及血液氧合器装置及其使用方法，具体说，涉及提供均匀流动和氧合的血液氧合器。
技术介绍
中空纤维膜式血液氧合器是当下血液氧合的金标准。这些氧合器通常包含如在美国专利US5462619所总结的四个血流路径构型之一:(1)经过环形束的纵向(轴向)流动(参见美国专利US4975247);(2)围绕环形束的周向流动(参见美国专利US3794468);(3)穿过大体矩形横截面的束的横向流动(参见美国专利US5188801);和(4)经过环形束的径向向外流动(参见美国专利US3422008)。上述文献的说明书的全部内容被援引纳入本文。尽管在开心手术期间基于上述原理的膜式血液氧合器对心肺转流来说是基本可接受的，但当它们用于更长持续时间(如几天至几周)的呼吸支持时，它们有许多问题。它们在非常有限的长期生物相容性和耐久性情况下具有相对大的血液接触表面积、大的启动准备体积和大的实际尺寸。这些氧合器的缺点与在这些氧合器内的固有血流动力学相关，包括经过所述纤维膜的不均匀血流、在这些血细胞和纤维膜之间的层流边界流动区的存在和大的实际尺寸。穿过所述纤维膜的非均匀血流导致在流路中的灌注过度和灌注不足。一旦血氧饱和，则灌注过度不具有任何额外益处。为了确保所有血细胞在灌注不足区域中良好氧合，需要更长的流路，因此导致血液与纤维膜表面的延长接触和所述纤维膜的大表面积。当血液流动穿过纤维膜时，形成相对厚的血液边界层。所形成的血液边界层增大了关于氧扩散至血细胞的抵抗，所述血细胞不与纤维膜表面直接接触。由于所述边界层存在，气体转移效率可显著受阻。因此，通常需要2至4平方米(m2)的气体交换膜表面积和大的启动准备体积以提供所需的气体交换。所述非均匀血流有可能引起血液氧合器的血流路径中的过度机械剪切应力或血瘀。这些是对血液激活和血栓形成的主要起因，导致有限的长期生物相容性和耐久性。此外，所述大的实际尺寸也限制用于流动式呼吸支持的耐磨损性。在认识到关于上述专利所述边界层区域的缺点的情况下，已经提出减小边界层效果的方法，做法是通过引入二次流来增大血流路径的剪切率和/或湍流。血液被引导以便垂直于所述纤维膜或相对于纤维膜以大角度流动。这种设计例子包括如美国专利US4639353(Takemura)和美国专利US5263924 (Mathewson)所述的那些例子，其说明书的全部内容被援引纳入本文。Takemura描述了中空纤维束通过一系列导流结构而垂直于血流方向布置。Mathewson描述了整体式离心栗和膜式氧合器，其中所述中空纤维在周向上环绕所述离心栗的叶轮移位。血液通过氧合用中空纤维被栗送。Mathewson的设计的一个缺点是，在环形纤维束和外壳体壁之间存在潜在的停滞流动区。为了克服现有技术在非均匀血流路径和较低生物相容性方面的不足，引入回转叶轮以产生穿过环形纤维束的均匀血流，如美国专利US8496874所述。使用所加入的回转叶轮来实现均匀血流可能是有利的。但将所述栗与血液氧合器集成至系统中可能引起制造困难和在所述集成系统中的复杂流路。考虑到前述装置的限制，人们需要结构紧凑的、高效的且无创伤的血液氧合器，其具有小的启动准备体积和小的气体交换膜表面积。
技术实现思路
公开了一种独特的血液氧合器，其解决了现有技术的一个或多个缺陷。具体说，当与目前所知的氧合器技术相比时，本文所提供的血液氧合器具有独特的血流分配控制，导致膜表面面积和启动体积的显著减小以及减轻创伤。还提供用于血液氧合器装置的技术，其具有超越目前可购得的血液氧合器的一个或多个优点。在多个实施例中，所述装置具有长期耐用性和可靠性且可被用于其它应用，在心胸手术期间的心肺转流、在医院里用于心肺支持或呼吸支持的体外膜氧合(ECMO)和非固定的ECMO。根据本专利技术实施例的某些方面，一种血液氧合器包括壳体、血液入口、血液出口、螺旋形涡环、进气口、氧合器纤维束和气体出口。所述壳体包围纤维束且提供用于血流路径和连接器的结构。所述纤维束包括气体交换膜，当血液流动穿过所述膜时，气体交换膜将氧气转移至血液且除去二氧化碳。所述螺旋形涡环引导血液流动穿过所述纤维束。所述气流室容纳含氧气的吹扫气并将所述吹扫气分配至纤维膜。关于本专利技术实施例的其它方面，换热器被集成至所述血液氧合器。所述换热部件位于环形空间和所述纤维束之间。关于本专利技术实施例的另外方面，提供一种包括血液氧合器和血栗的工具组。所述工具组尤其可被构造用于非固定的心肺支持和呼吸支持。本专利技术的其它方面、特征和优点将简单通过示出若干特定实施例和包括设想用来实行本专利技术的最佳模式的实施方式而从以下的详述中显而易见。本专利技术还能具有其它不同的实施例，并且在全都不背离本专利技术的精神和范围情况下，其多个细节可在许多明显方面被修改。因此，附图和说明书被认为本质上是示例性的而非限制性的。【附图说明】与以下对如图所示的实施例的描述相关地来更详细考虑本专利技术的上述和其它的特征、方面和优点，其中:图1是根据本专利技术实施例的某些方面的血液氧合器的立体图，图2是图1的血液氧合器的横剖视图，图3是在图1的血液氧合器的螺旋形涡环中的在两个高度的血流的示意图，图4是在图1的血液氧合器的螺旋形涡环和纤维束中的血流路径的示意图，图5a是图1的血液氧合器的不同构件的透视图，图5b提供相同的透视图且包括经过图1的血液氧合器的血流路径的示意图，图6是进一步包括换热器的图1的血液氧合器的横剖视图，图7是根据本专利技术实施例的其它方面的血液氧合器的立体图，图8是图7的血液氧合器的横剖侧视图。图9是图7的血液氧合器的横剖俯视图，图10是图7的血液氧合器的横剖侧视图，图11是可拆卸附接至血栗的图1的血液氧合器的立体图，图12是用于流动式呼吸/心肺支持的图1的血液氧合器的示意图，图13是在图1的血液氧合器的纤维束中的血流路径的示意图，图14是在图1的血液氧合器中的血流场(4.0升/分钟)的示意图，其由计算流体动力学模型产生，图15是用于图1的血液氧合器的示例性配置的框图，该血液氧合器用于心肺转流术。【具体实施方式】通过参照以下的说明、权利要求书和附图，可以更好地理解上述专利技术。为了能使人们完成本专利技术实施而如下所述的实施例的描述不是想要限制优选实施例，而是用作其特定例。本领域技术人员应理解他们可容易地利用所公开的概念和具体实施例作为修改或设计其它方法和系统以实现本专利技术目的的基础。本领域技术人员还应认识到这样的等效组合未背离最宽泛的本专利技术精神和范围。同样在以下的说明中，出于解释目的，陈述许多具体细节以便提供对本专利技术的深入理解。但对本领域技术人员显而易见的是可以在没有这些具体细节的情况本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种血液氧合器，包括：壳体，该壳体包括血液入口和血液出口、与所述血液入口流体连通的螺旋形涡环和氧合器纤维束；所述螺旋形涡环限定出围绕所述纤维束的外周延伸的内腔，所述内腔的宽度从所述螺旋形涡环的第一端朝向所述螺旋形涡环的第二端减小，并且所述内腔被构造成均匀地将血液分配至所述纤维束的外表面。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴忠俊，巴特利·P·格里菲思，
申请(专利权)人：马里兰大学，巴尔的摩，
类型：发明
国别省市：美国;US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。