一种带生物相容性涂层的膜式氧合器制造技术

本发明专利技术公开了一种带生物相容性涂层的膜式氧合器。该氧合器包括中空纤维膜式氧合单元和热交换单元，在氧合器内等间隔布置有多个氧合单元，所述热交换单元环绕在每个氧合单元外周；此外，所述氧合器还包括涂覆在中空纤维膜表面上的生物相容性涂层。本发明专利技术通过对中空纤维膜表面的涂层改性，改善纤维膜与血液接触的生物相容性，降低形成血栓的风险，且减少氧合器的血液预充量，同时克服氧合器在氧合过程中存在的血液温度下降问题，改善血液流动过程中过大的温度梯度，提升血液气体的交换效率，进一步提高氧合器的性能，满足人们的需要。

A Membrane Oxygenator with Biocompatibility Coating

The invention discloses a membrane oxygenator with a biocompatible coating. The oxygenator comprises a hollow fiber membrane oxygenation unit and a heat exchange unit, in which multiple oxygenation units are arranged at equal intervals, and the heat exchange unit surrounds the periphery of each oxygenation unit. In addition, the oxygenator also includes a biocompatibility coating coated on the surface of the hollow fiber membrane. By modifying the coating on the surface of the hollow fiber membrane, the invention improves the biocompatibility between the fiber membrane and blood, reduces the risk of thrombosis, reduces the blood pre-charge of the oxygenator, overcomes the problem of blood temperature drop in the oxygenation process of the oxygenator, improves the excessive temperature gradient in the blood flow process, improves the exchange efficiency of blood gas, and further. Improve the performance of oxygenator to meet people's needs.

【技术实现步骤摘要】
一种带生物相容性涂层的膜式氧合器
本专利技术属于生物医学工程
更具体地，涉及一种带生物相容性涂层的膜式氧合器。
技术介绍
氧合器也称人工肺，是治疗急性呼吸疾病和等待肺移植阶段必需的医疗设备，也是心血管手术的辅助医疗设备。在体外膜肺氧合系统中，氧合器承担着氧合及变温作用。一方面，氧合器单元可以实现血液吸收O2和排出CO2；另一方面，变温单元又能使血液保持在合适的温度，以提高氧合效率。因此，膜式氧合器属于生物医学工程产业，是生命支持设备体外膜肺氧合系统的核心部件，属于战略性新兴产业重点产品。目前，现有的膜式氧合器通常采取先变温、后氧合的方式，血液在氧合器中先经过变温模块达到合适温度，再经过氧合模块进行气体交换。变温结构与氧合结构通常同心布置，变温结构在内、氧合结构外置，变温单元与氧合单元采用不同材质的中空纤维膜制作，并采用树脂灌封、固定。这种分模块式的变温与氧合结构形式会导致氧合器预充量变大，对使用者血液量的要求较多；同时，已变温的血液在后续氧合过程中有温度降低的现象，过大的温度梯度会影响血液流动的均匀性和气体的交换效率，甚至会导致血栓形成，给患者造成不必要的痛苦和麻烦。此外，现有的氧合器所使用的纤维膜材料多为聚丙烯等合成材料，它们的生物相容性欠佳，与血液接触时，容易发生蛋白质吸附，导致血小板沉积，产生血栓，甚至会引起严重的全身炎症反应，为此大大缩短了氧合器的有效使用时间。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种带生物相容性涂层的膜式氧合器，通过对中空纤维膜表面的涂层改性，改善纤维膜与血液接触的生物相容性，降低形成血栓的风险；通过创新设计，使得血液变温和氧合过程同时进行且减少氧合器的血液预充量，同时克服氧合器在氧合过程中存在的血液温度下降问题，改善血液流动过程中过大的温度梯度，提升血液气体的交换效率，进一步提高氧合器的性能，满足人们的需要。本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：一种带生物相容性涂层的膜式氧合器，包括中空纤维膜式氧合单元和热交换单元，在氧合器内等间隔布置有多个氧合单元，所述热交换单元环绕在每个氧合单元外周；此外，所述氧合器还包括涂覆在中空纤维膜表面上的生物相容性涂层。现有氧合器通常需要使血液先后流经变温模块与氧合模块以达到变温与氧合的作用，这种分模块的变温与氧合结构设计会导致氧合器血液预充量大，对患者的血液量要求较多。在本专利技术中，血液在流动时可以实现热交换和气体交换两个过程同时进行。氧合过程中，由于热交换单元环绕在氧合单元外围，氧合单元内血液的热量散失小，血液流动时温度梯度小，保温效果更好，氧气和血液相向流动，氧合效率高。同时，热交换单元的保温作用可使氧合后的血液温度更接近人体内部温度，患者在接受该血液时无需通过损失体温来使血液温度升高，患者体温波动小，能带来更好的治疗体验。此外，生物相容性涂层改善了纤维膜与血液接触的生物相容性降低了血栓形成风险。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，所述生物相容性涂层的厚度为1～100μm。例如，所述生物相容性涂层的厚度可以为1μm、10μm、20μm、30μm、35μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm等。更进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，所述生物相容性涂层的厚度为10～60μm。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，所述生物相容性涂层为含磷酰胆碱的聚合物涂层。这种涂层与基材的附着力好，同时具有仿细胞膜效果，生物相容性更好，可防止血栓形成、炎症产生和蛋白质沉积等。更进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，所述生物相容性涂层的涂覆方式为浸涂。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，所述氧合器内均匀分布有内、中、外三层阶梯状金属管；所述金属管两端设有周向开孔，在每层金属管内部设置有所述氧合单元。血液在金属管内腔流动时，通过金属管壁与热水腔接触进行热交换，通过与金属管内腔中的氧合单元接触进行气体交换，待血液从出血口流出时，已同时完成变温和氧合过程。本专利技术制备的氧合器，血液预充量小，能适用于血液量较少的患者群体。各层金属管内装有中空纤维膜式氧合单元，并用树脂进行密封。两端周向开孔是指在金属管的两端与凸缘相接触的位置，沿圆周方向，均匀分布有四个便于血液渗流的矩形通孔，且每一层金属管的凸缘位置与矩形通孔的高度均不相同，以便与多层固定板配合形成阶梯状血液腔。另外，就单根两端周向开孔的阶梯状金属管而言，其上凸缘的直径由上至下依次减小，金属管总体呈上大下小的阶梯状，以与各层固定板配合形成阶梯状凸缘。更进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，所述周向开孔的外边缘均为圆角。除泡后的血液在血液腔中沿各层阶梯状金属管上端的四个血液通孔流入金属管内腔，血液通孔的外部棱边做了圆角处理，可减轻血液在沿血液通孔流入金属管内时所受的剪切力。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，热交换单元包括环绕于氧合单元外周的热水腔、以及位于热水腔两侧与热水腔连通的进水管和出水管。热交换过程中，热水腔内充满热水，热量经与热水直接接触的金属管的薄壁，传导至金属管腔内温度较低的血液中。本专利技术金属管的绝大部分管体直接浸没在恒温热水中，能显著增加血液与金属间的热交换面积。同时，由于该金属管材质为热传导性能优异的金属，相对于高分子聚合物材质的氧合器，其热传导能力更强，因此其与血液进行热交换的效率更高。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，所述氧合器还包括进血管、上部血液腔、下部血液腔和出血管；进血管切向设置在氧合器壳体上部的一侧，并与上部血液腔连通；出血管设置在氧合器壳体底部，并与下部血液腔连通；在氧合器壳体上部的另一侧设有排气管，排气管与上部血液腔的顶部连通。血液从进血管沿切向流入上部血液腔，在其中形成涡漩流动，血液中气泡受离心作用，从血液中排出并聚集在上部血液腔顶部，最终经排气管排出氧合器。更进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，所述排气管呈向上弯曲状，有利于血液中气泡的排出。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，所述氧合器还包括上层固定板、中上层固定板、中下层固定板和下层固定板；所述上层固定板、中上层固定板、中下层固定板和下层固定板由上到下依次设在氧合器内；每层固定板上均设有与金属管的周向开孔相对应的阶梯型通孔。更进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，氧合器壳体上下两端处均分布有两层环状的阶梯型凸缘，且每层凸缘的内径由两端向中心方向递减。更进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，每层固定板的外环区域设有周向均匀布置的12个阶梯型通孔；在每层固定板的内环区域设有周向均匀布置的6个阶梯型通孔；在每层固定板的中央位置设有1个阶梯型通孔。在四层固定板中，所述阶梯状通孔的内部通孔直径保持不变；而通孔外围的阶梯状环型凸缘内径尺寸则递减；也就是说，每向下经过一层固定板，通孔外围的阶梯状环型凸缘就小一圈，最后四层固定板的阶梯型通孔由上至下形成上大下小的阶梯状容腔，用以与同样形状的阶梯状金属管相配合。每层固定板上的外、中、内三层阶梯型通孔分别与阶梯状的外层金属管、中层金属管以及内层金属管相对应。就单层固定板而言，上层固定板与中下层固定板上的阶梯型通孔分布于同一平面上；而中上层固定板上的阶梯型通孔的上端面则从外层向内层呈阶梯状依次降低；此外，下层固定板上的阶梯型通孔的上端面则从外层向内层呈阶梯状依本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带生物相容性涂层的膜式氧合器，包括中空纤维膜式氧合单元（7）和热交换单元，其特征在于，还包括涂覆在中空纤维膜表面上的生物相容性涂层；在氧合器内等间隔布置有多个氧合单元（7），所述热交换单元环绕在每个氧合单元（7）外周。

【技术特征摘要】
1.一种带生物相容性涂层的膜式氧合器，包括中空纤维膜式氧合单元（7）和热交换单元，其特征在于，还包括涂覆在中空纤维膜表面上的生物相容性涂层；在氧合器内等间隔布置有多个氧合单元（7），所述热交换单元环绕在每个氧合单元（7）外周。2.根据权利要求1所述的膜式氧合器，其特征在于，所述氧合器内均匀分布有内、中、外三层阶梯状金属管（6、3、2）；每层金属管两端设有周向开孔，在每层金属管内部设置有所述氧合单元（7）。3.根据权利要求1或2所述的膜式氧合器，其特征在于，热交换单元包括环绕于氧合单元（7）外周的热水腔（11）、以及位于热水腔（11）两侧与热水腔（11）连通的进水管（19）和出水管（10）。4.根据权利要求1或2所述的膜式氧合器，其特征在于，还包括进血管（9）、上部血液腔（8）、下部血液腔（12）和出血管（13）；进血管（9）切向设置在氧合器壳体（20）上部的一侧，并与上部血液腔（8）连通；出血管（13）设置在氧合器壳体（20）底部，并与下部血液腔（12）连通；在氧合器壳体（20）上部的另一侧设有排气管（23），排气管（23）与上部血液腔（8）的顶部连通。5.根据权利要求1或2所述的膜式氧合器，其特征在于，还包括上层固定板（24）、中上层固定板（21）、中下层固定板（14）和下层固定板（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶非华，易国斌，余振东，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44