[發明專利]一種氧合膜網及氧合組件

有效

• 申請號: 202110015347.3
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN114733371B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 賈建東;陳夢澤;蔡良;張虞旭駒;潘哲
• 申請（專利權）人: 杭州費爾新材料有限公司
• 主分類號: B01D69/08
• 分類號: B01D69/08;B01D63/02;B01D53/22;A61M1/18;A61M1/22
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本發明涉及一種氧合膜網，包括若干中空纖維膜絲同向排布組成，所述中空纖維膜絲之間位置相對固定，所述中空纖維膜絲的外徑設置為d，所述相鄰的中空纖維膜絲之間的間距設置為L1，所述中空纖維膜絲外部形成與中空纖維膜絲截面圓同心的空心柱狀高效交換區，所述高效交換區內的氧氣傳質速率至少為50mL/(min*㎡)@400mL/min血液流速@400mL/min氧氣流速，氣體分離因子α(CO2/O2)設置在1?4之間，所述高效交換區的最小位置處寬度設置為w，所述L1≤2(0.5d+w)。本發明所要達到的目的是提供一種具有高效氣體交換效率的氧合膜網和具有高效氣體交換效率的氧合組件。

技術領域

本發明涉及氣體交換膜，特別是一種氧合膜網及氧合組件。

背景技術

體外膜肺氧合(Extracorporeal?Membrane?Oxygenation，ECMO)主要用于對重癥心肺功能衰竭患者提供持續的體外呼吸與循環，以維持患者生命。ECMO主要包括血管內插管、連接管、動力泵(人工心臟)、氧合器(人工肺)、供氧管、監測系統等部分。其核心部分是用以進行氧氣-二氧化碳交換的氧合器(人工肺)和用以提供血液流動動力的動力泵(人工心臟)。

其工作原理大致如下：將患者體內的靜脈血引至氧合器，靜脈血在氧合器內，進行氧氣-二氧化碳的交換，在血液流出氧合器后，血液內的氧氣含量增多，二氧化碳含量減小，實現了在體外將靜脈血變成動脈血的效果，代替了患者受損的肺部，從而維持患者生命。氧合器內的核心部件即為氧合膜，為了能夠提高氧合的效果以及效率，需要對氧合器以及氧合膜做相關的設置。

在現有技術中，氧合器分為硅膠膜型與中空纖維型兩種，對于中空纖維膜作為氧合膜的情況來說，其起到氧氣-二氧化碳交換的主要部件即為中空纖維膜。取單根中空纖維膜絲進行分析，在工作的過程中，中空纖維膜絲內部中空管中持續通空氣或氧氣或其他相關的氣體，血液在中空纖維膜絲外部環繞流動，在流動的過程中，由于中空管內部的氧氣含量高，而血液中的二氧化碳含量低，因此氧氣會從中空纖維膜絲內部穿過管壁擴散至血液，二氧化碳會從血液中穿過中空纖維膜絲的管壁擴散至中空管內部，從而實現氣體交換的功能。在氧合器中，包括了若干中空纖維膜絲組成的氧合膜，血液環繞在中空纖維膜絲之間進行流動。傳統的氧合膜設置如下：將多根中空纖維膜絲通過編織線編織成為單層網狀結構，其中中空纖維膜絲和編織線之間呈直角，再將網狀結構的中空纖維膜層卷繞，使其整體呈柱狀，一端為進氣端，一端為出氣端，進行使用。這樣的產品，對于整體的氣體交換效率還有優化的空間。

發明內容

本發明所要達到的目的是提供一種具有高效氣體交換效率的氧合膜網和具有高效氣體交換效率的氧合組件。

申請人對現有技術進行分析，如圖11、圖12和圖13所示的現有技術中空纖維膜絲的排布中發現，在中空纖維膜絲之間所形成的血液流道是平行、均勻的，在圖11中豎向箭頭指向方向為血液流動方向，橫向箭頭指向方向為血液中二氧化碳的擴散方向(氧氣的擴散方向與之相反)。在圖11至圖12中，中空纖維膜絲外側被虛線所包圍的空心管狀空間內的血液更加靠近中空纖維膜絲(即圖中所示的B區域內的血液，可稱之為高效交換區)，因此在B區域內的二氧化碳更容易擴散至中空纖維膜絲內，與氧氣進行氣體交換；而在中空纖維膜絲和相鄰的中空纖維膜絲之間，會存在相對遠離中空纖維膜絲的低效交換區(即圖中所示的A區域)，在該區域內血液中的二氧化碳，需要先橫向擴散至B區域，再從B區域擴散至中空纖維膜絲內，才能和氧氣進行氣體交換。當血液流速較快時，就會導致A區域內的二氧化碳還沒來得及進行氣體交換就隨著血液流出氧合器內部，使得整體的氣體交換效率較低。進一步，對B區域進行分析，由于血液中二氧化碳橫向擴散需要一定的時間，因此順著血液流動的方向，高效交換區的半徑會逐漸縮小(即從圖12和圖13中看，從中空纖維膜絲的端面看，膜絲外部包括兩個大小不同的虛線同心圓空間)，位于下游側的血液更難進行氣體交換，從而導致整體的氣體交換效率進一步降低。