[实用新型]一种氧合系统

说明书

本发明涉及一种氧合系统，包括泵、氧合器、空氧混合器、变温水箱、血氧饱和度检测仪、电源和用以将各部件密封连接且供液体或气体流动的管路，所述氧合器中包括氧合膜网，所述中空纤维膜丝之间位置相对固定，所述中空纤维膜丝的外径设置为d，所述相邻的中空纤维膜丝之间的间距设置为L1，所述中空纤维膜丝外部形成与中空纤维膜丝截面圆同心的空心柱状高效交换区，所述高效交换区内的氧气传质速率至少为50mL/(min*㎡)@400mL/min血液流速@400mL/min氧气流速，气体分离因子α(CO2/O2)设置在1‑4之间，所述高效交换区的最小位置处宽度设置为w，所述L1≤2(0.5d+w)。本发明所要达到的目的是提供一种具有高效气体交换效率的氧合膜网和具有高效气体交换效率的氧合系统。

技术领域

本发明涉及气体交换系统，特别是一种氧合系统。

背景技术

体外膜肺氧合(Extracorporeal Membrane Oxygenation，ECMO)主要用于对重症心肺功能衰竭患者提供持续的体外呼吸与循环，以维持患者生命。ECMO主要包括血管内插管、连接管、动力泵(人工心脏)、氧合器(人工肺)、供氧管、监测系统等部分。其核心部分是用以进行氧气-二氧化碳交换的氧合器(人工肺)和用以提供血液流动动力的动力泵(人工心脏)。

其工作原理大致如下：将患者体内的静脉血引至氧合器，静脉血在氧合器内，进行氧气-二氧化碳的交换，在血液流出氧合器后，血液内的氧气含量增多，二氧化碳含量减小，实现了在体外将静脉血变成动脉血的效果，代替了患者受损的肺部，从而维持患者生命。氧合器内的核心部件即为氧合膜，为了能够提高氧合的效果以及效率，需要对氧合器以及氧合膜做相关的设置。

在现有技术中，氧合器分为硅胶膜型与中空纤维型两种，对于中空纤维膜作为氧合膜的情况来说，其起到氧气-二氧化碳交换的主要部件即为中空纤维膜。取单根中空纤维膜丝进行分析，在工作的过程中，中空纤维膜丝内部中空管中持续通空气或氧气或其他相关的气体，血液在中空纤维膜丝外部环绕流动，在流动的过程中，由于中空管内部的氧气含量高，而血液中的二氧化碳含量低，因此氧气会从中空纤维膜丝内部穿过管壁扩散至血液，二氧化碳会从血液中穿过中空纤维膜丝的管壁扩散至中空管内部，从而实现气体交换的功能。在氧合器中，包括了若干中空纤维膜丝组成的氧合膜，血液环绕在中空纤维膜丝之间进行流动。传统的氧合膜设置如下：将多根中空纤维膜丝通过编织线编织成为单层网状结构，其中中空纤维膜丝和编织线之间呈直角，再将网状结构的中空纤维膜层卷绕，使其整体呈柱状，一端为进气端，一端为出气端，进行使用。这样的产品，对于整体的气体交换效率还有优化的空间。

发明内容

本发明所要达到的目的是提供一种具有高效气体交换效率的氧合系统。

申请人对现有技术进行分析，氧合系统中，起到主要气体交换功能的部件为氧合器，而氧合器中的关键为氧合膜网，氧合膜网如何设置在很大程度上决定了氧合系统的整体好坏。如图11、图12和图13所示的为现有技术中空纤维膜丝组成的氧合膜网，通过观察中空纤维膜丝的排布发现，在中空纤维膜丝之间所形成的血液流道是平行、均匀的，在图11中竖向箭头指向方向为血液流动方向，横向箭头指向方向为血液中二氧化碳的扩散方向(氧气的扩散方向与之相反)。在图11至图12中，中空纤维膜丝外侧被虚线所包围的空心管状空间内的血液更加靠近中空纤维膜丝(即图中所示的B区域内的血液，可称之为高效交换区)，因此在B区域内的二氧化碳更容易扩散至中空纤维膜丝内，与氧气进行气体交换；而在中空纤维膜丝和相邻的中空纤维膜丝之间，会存在相对远离中空纤维膜丝的低效交换区(即图中所示的A区域)，在该区域内血液中的二氧化碳，需要先横向扩散至B区域，再从B区域扩散至中空纤维膜丝内，才能和氧气进行气体交换。当血液流速较快时，就会导致A区域内的二氧化碳还没来得及进行气体交换就随着血液流出氧合器内部，使得整体的气体交换效率较低。进一步，对B区域进行分析，由于血液中二氧化碳横向扩散需要一定的时间，因此顺着血液流动的方向，高效交换区的半径会逐渐缩小(即从图12和图13中看，从中空纤维膜丝的端面看，膜丝外部包括两个大小不同的虚线同心圆空间)，位于下游侧的血液更难进行气体交换，从而导致整体的气体交换效率进一步降低。