血液氧合器.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201480070141.9 (22)申请日 2014.12.23 (30)优先权数据 61/919837 2013.12.23 US (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2016.06.21 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/US2014/072046 2014.12.23 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2015/100288 EN 2015.07.02 (71)申请人 马里兰大学， 巴尔的摩 地址 美国马里兰州 (72)发明人 吴忠俊巴特利P格里菲思 (74。

2、)专利代理机构 北京泛华伟业知识产权代理 有限公司 11280 代理人 胡强 (51)Int.Cl. A61M 1/14(2006.01) A61M 1/18(2006.01) A61M 1/34(2006.01) (54)发明名称 血液氧合器 (57)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。

3、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。 权利要求书2页 说明书7页 附图12页 CN 105828848 A 2016.08.03 CN 105828848 A 1.一种血液氧合器， 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。 2.根据权利要求1所述的血液氧合器， 其中， 所述第二端位于离所述第一端300 处。 3.根据权。

4、利要求1所述的血液氧合器， 所述壳体进一步包括进气口。 4.根据权利要求3所述的血液氧合器， 其中， 所述进气口与在所述壳体中位于所述纤维 束之下的下气体室流体连通。 5.根据权利要求4所述的血液氧合器， 其中， 所述下气体室被构造成将气体送入所述纤 维束中的各管腔。 6.根据权利要求1所述的血液氧合器， 其中， 所述纤维束进一步包括上封段和下封段。 7.根据权利要求1所述的血液氧合器， 进一步包括连接至所述血液入口的血泵。 8.根据权利要求7所述的血液氧合器， 其中， 所述血泵在所述壳体内。 9.根据权利要求1所述的血液氧合器， 进一步包括位于所述氧合器纤维束的所述外表 面和环形空间之间的换。

5、热元件， 所述环形空间位于所述壳体的内壁和所示氧合器纤维束的 外表面之间。 10.根据权利要求1的血液氧合器， 进一步包括引导结构， 所述引导结构从所述壳体的 底部起垂直延伸且穿过位于所述氧合器纤维束内的中心管腔。 11.根据权利要求1所述的血液氧合器， 进一步包括在所述氧合器纤维束内的中心管 腔， 所述中心管腔被构造成接收从所述氧合器纤维束的所述外表面行经所述氧合器纤维束 的血液并将血液引导至所述血液出口。 12.根据权利要求1所述的血液氧合器， 所述螺旋形涡环进一步包括被构造成允许血液 从所述内腔进入环形空间的孔， 所述环形空间位于所述壳体的内壁和所示氧合器纤维束的 外表面之间。 13.根。

6、据权利要求12所述的血液氧合器， 其中， 所述螺旋形涡环的所述孔渐增且最终并 入所述环形空间。 14.根据权利要求1所述的血液氧合器， 进一步包括血流过渡区域， 其从处于所述血液 入口的内端处的第一高度尺寸竖向扩宽至第二高度尺寸， 所述第二高度尺寸等于所述氧合 器纤维束的径向吸收性部分的高度尺寸。 15.一种用于通过血液氧合器氧合血液的方法， 包括： 通过入口接收血液流并将所述流引导入限定出内腔的螺旋形涡环， 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； 其中所述血液从所述螺旋形涡环移动经过所述氧合器纤维束并。

7、进入中心管腔， 并且所 述血液随着所述血液移动经过所述纤维束并进入所述中心管腔而被氧合； 通过连接至所述中心管腔的血液出口将所述血液排出。 16.根据权利要求15所述的方法， 其中， 所述血液以大体均匀的血流分布行经所述氧合 权利要求书 1/2 页 2 CN 105828848 A 2 器纤维束。 权利要求书 2/2 页 3 CN 105828848 A 3 血液氧合器 0001 政府许可权利 0002 本发明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。 所述政府对本发明具有某些权利。 技术领域 0003 本发明总体上涉及血液氧合器装置及其使用方法， 具。

8、体说， 涉及提供均匀流动和 氧合的血液氧合器。 背景技术 0004 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。 0005 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。

9、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。 0006 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。

10、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。 0007 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。

11、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描述了整体式离心泵和膜式氧合器， 其中所述中空纤维在周向上环绕所述离心 泵的叶轮移位。 血液通过氧合用中空纤维被泵送。 Mathewson的设计的一个缺点是， 在环形 说明书 1/7 页 4 CN 10。

12、5828848 A 4 纤维束和外壳体壁之间存在潜在的停滞流动区。 0008 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。 但将所述泵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。 0009 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。 发明内容 0010 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。

13、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。 0011 根据本发明实施例的某些方面， 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。

14、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。 0012 关于本发明实施例的其它方面， 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。 0013 关于本发明实施例的另外方面， 提供一种包括血液氧合器和血泵的工具组。 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。 0014 本发明的其它方面、 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 实行本发明的最佳模式的实施方式而从以下的详述中显而易见。 本发明还能。

15、具有其它不同 的实施例， 并且在全都不背离本发明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 0015 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发明的上述和其它的 特征、 方面和优点， 其中： 0016 图1是根据本发明实施例的某些方面的血液氧合器的立体图， 0017 图2是图1的血液氧合器的横剖视图， 0018 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， 0019 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， 0020 图5a是图1的血液氧合器的不同构件的。

16、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， 0021 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， 说明书 2/7 页 5 CN 105828848 A 5 0022 图7是根据本发明实施例的其它方面的血液氧合器的立体图， 0023 图8是图7的血液氧合器的横剖侧视图。 0024 图9是图7的血液氧合器的横剖俯视图， 0025 图10是图7的血液氧合器的横剖侧视图， 0026 图11是可拆卸附接至血泵的图1的血液氧合器的立体图， 0027 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， 0028 图13是在图1的血液氧合器的纤维束中的。

17、血流路径的示意图， 0029 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， 0030 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 0031 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发明。 为了能使人 们完成本发明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发明目的的基础。 本领域技术人员还应认识到这样的等效组合未 背离最宽泛的本发明精神和范围。。

18、 同样在以下的说明中， 出于解释目的， 陈述许多具体细节 以便提供对本发明的深入理解。 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 节的情况下实践本发明。 在其它情况下， 为避免不必要地使本发明晦涩难懂， 众所周知的结 构和装置以框图形式被示出。 0032 本文描述了用于血液氧合器的装置、 系统和方法。 如图1所示， 血液氧合器100的外 部包括具有顶部105和底部107的壳体110。 壳体110的顶部105具有血液出口125。 在一些实 施例中， 所述壳体的顶部105包括排气端口135， 并且在某些情况下可包括位于壳体110上的 排风口137(如图2所示)。 壳体110的底部107具。

19、有血液入口120， 并且在某些实施例中具有进 气口130。 0033 壳体110包围血液氧合器100的内部构件， 其如图2所示包括氧合器纤维束150， 并 且所述壳体提供用于血流路径和连接器的结构。 在壳体110的底部107上的血液入口120连 接至螺旋形涡环140。 本文所用的短语 “螺旋形涡环” 是指形成在所述纤维束的通常呈圆柱 形的外表面和壳体内表面之间的圆柱形环面中的螺旋形或盘旋形的流路。 所述流路的横截 面积通常在流路入口端最大且朝着出口端减小以至少部分抵消流速降低， 否则将会在血液 从流路流入纤维束时出现流速降低。 0034 螺旋形涡环140具有第一端141(在图3的低位示出)和第。

20、二端142(在图3的高位示 出)。 血液入口120在第一端141与螺旋形涡环140连接。 延伸于螺旋形涡环140的第一端141 和第二端142之间的通道限定出内腔143， 内腔尺寸从第一端141朝第二端142减小。 如图3所 示， 当螺旋形涡环140的内腔143的尺寸减小时， 其高度也以螺旋形状方式上升。 除内腔143 外， 螺旋形涡环140还具有使内腔143连通至环形空间145的孔144， 所述环形空间位于血液 氧合器100的壳体110的内壁113和氧合器纤维束150的外表面147之间， 如图2和图4所示。 孔 144允许血液从内腔143进入环形空间145。 说明书 3/7 页 6 CN 1。

21、05828848 A 6 0035 通过螺旋形涡环140实现了穿过纤维束150的膜的均匀血流路径。 血液通过血液入 口120被引导至螺旋形涡环140， 其沿周向(360度)逐渐将血液排出至在壳体110的内壁113 和纤维束150的外表面147之间的环形空间145中。 环形空间145大致呈圆柱形， 随着环形空 间145从螺旋形涡环140延伸离开， 环境空间的外周长优选呈圆锥形逐渐向内渐缩。 螺旋形 涡环140在周向上围绕壳体110内部延伸且具有随其呈螺旋形向上延伸而递减的半径。 螺旋 形涡环140的通入圆柱形环形空间145的孔144递增且最终并入环形空间145。 还有， 螺旋形 涡环140的孔1。

22、44优选在距第一端141约300 处并入所述环形空间； 即第二端142位于从第一 端141起算的300 位置处。 0036 纤维束150优选包括由数以千计的微孔中空纤维构成的圆柱形环形， 所述微孔中 空纤维的孔径小于0.1微米。 所述膜纤维是商业可购得的且其外径尺寸范围在250至400微 米之间， 壁厚在约30至50微米之间。 纤维膜可以包括或可不包括抗血栓形成涂层， 所述抗血 栓形成涂层包含附接至每个纤维外侧的肝素或功能性等效物。 纤维束150的多孔性(孔隙 率)根据所需要的穿过纤维束的压力损失来定， 通常在0.4至0.7的范围内。 或者， 可使用涂 覆的或有外皮的中空纤维以允许氧气和二氧化。

23、碳穿过纤维外壁的无孔皮层扩散。 所述纤维 通常可呈带状被商业购得， 借此， 许多单独纤维按照预定构型布置(如平直的或偏斜的、 多 向的、 交织的、 间隔的等等)， 允许带裹绕形成圆柱形或类圆锥形的集束形态。 或者， 所述纤 维可像风筝线线轴那样缠绕或卷绕。 0037 纤维束150两端被浇注密封在聚合物(如尿烷)中以形成上注封段154和下注封段 152。 所述束端在上注封段154和下注封段152处被切掉， 以开通该中空纤维的内通道。 吹扫 气穿过这些内管腔被分配。 纤维束150在下注封段152和上注封段154处被贴附至壳体。 血液 和气体在结构上通过下注封段152和上注封段154被分开。 003。

24、8 如图2所示， 纤维束150被构造成允许血液从纤维束150的外表面147经中空纤维的 内通到进入中心管腔160。 中心管腔160被构造成接收行经纤维束的血液。 管腔160的上端与 血液出口125连通。 于是， 血液从氧合器纤维束150的外表面147经过氧合器纤维束150进入 中心管腔160， 并经过血液出口125离开壳体110。 引导结构162可以可选地设置在中心管腔 160内以帮助引导血液离开血液氧合器100。 引导结构162从壳体110的底部107起垂直延伸 出。 0039 进气口130优选位于壳体110的底部107中。 进气口130与下气流室132连通， 所述下 气流室允许将气体分配入。

25、纤维束150的纤维膜。 位于壳体110的顶部105上的上气流室134接 收来自纤维膜的排出气体且允许所述气体离开排气端口135。 0040 血液氧合器100还优选包括排风口137， 如图2所示， 该排风口在壳体110内位于气 泡很可能聚积的位置。 重要的是能够在使用期间从血液氧合器100中除去气泡体。 气泡通常 是由在启动准备时未能充分除去气泡而滞留的空气、 破损的膜纤维或施加至血液的过度负 压而从液体中吸出气体所造成的。 0041 图5a提供血液氧合器的透视图， 示出组装好的血液氧合器100中的上述部件。 图5b 示出相同的透视图且还示出穿过血液氧合器100的血流路径的示意图。 具体说， 第。

26、一区段 170示出血液进入血液氧合器100并从这里沿螺旋形流路区段171进入螺旋形涡环的路径。 从开口144起至螺旋形涡环140止， 血液也在流动线路172方向上从螺旋形涡环140向上流动 且在沿周向围绕纤维束150地延伸的连续竖直流路中进入环形空间145。 随着血液在流动线 说明书 4/7 页 7 CN 105828848 A 7 路172方向上向上流动， 血液也在流动线路173方向上径向向内且朝中心管腔160流动， 然后 向上经过中心管腔160并经血液出口125离开。 0042 血液氧合器100还能可选地提供换热功能。 如图6所示， 可选的换热元件180以围绕 纤维束150的圆柱形环体形式。

27、设置。 所述换热元件180位于纤维束150的外表面147和环形空 间145之间。 所述换热元件可由形成在一起的毛细管组成而形成圆柱形环体并且与所述纤 维束注封在一起。 所述换热元件毛细管可由生物相容性的金属或聚合物制成。 在注封后， 毛 细管管腔可利用与如用于纤维束150的中空纤维的方法相同的方法被开通。 设有经过换热 元件毛细管的单独流路。 在这种构型中， 封闭腔室设置在壳体内， 在上注封段154之上且在 下注封段152之下。 第一腔室134设置在上注封段154之上以用于吹扫气且与排气端口135流 体连通， 而第二腔室534设置在上注封段154之上且与用于换热介质的排出端口535流体连 通。。

28、 同样， 第一腔室132还设置在下注封段152之下以用于吹扫气且与进气口130(图5未示 出)流体连通， 而第二腔室532设置在下注封段152之下且与用于供给热传递介质的入口530 流体连通。 当所述传热介质和吹扫气分别流经换热器毛细管和所述纤维膜时， 血液被加热 并被控温， 而当血液沿径向流经换热元件180和纤维束150时， 氧气被转移至血液且二氧化 碳从血液中被除去。 在不背离本发明的精神和范围的情况下也可使用其它血液加热方法。 例如可用允许换热的纤维代替一部分的氧气纤维。 这样的构型也将使用(多个)中空管， 中 空管内部可流动有被控温的水或其它流体以影响血液温度变化和/或保持。 0043。

29、 如图7所示， 血液或可经过邻近纤维束150中段的流路进入壳体110， 而不必经壳体 110底部进入壳体110。 具体说且参照图7至图10， 壳体110可包括顶部壳体段602、 底部壳体 段604和中部壳体段610。 虽然每个这种壳体段通常呈圆柱形， 但顶部壳体段602和底部壳体 段604优选具有相同直径且还被构造成与如图2所示的壳体110的相应部分相似， 而中部壳 体段610具有更大直径以便加入螺旋形涡环640。 底部壳体段604包括如上所述构造的进气 口130， 第一腔室132与进气口130连通以接收吹扫气。 0044 类似地， 纤维束150设置在壳体110内部且这样就位， 即， 纤维束1。

30、50的下注封段152 位于底部壳体段604内， 纤维束150的上注封段154位于顶部壳体段602内， 并且纤维束150的 中心换气部分位于中部壳体段610内。 顶部壳体段602还包括如上所述构造的排气端口135 和如上所述构造的且与内部中心管腔160连通的血液出口125， 所述中心管腔可选地包括引 导结构162， 它们也都如上所述地构造。 0045 尤其参见图7和图8， 螺旋形涡环640位于纤维束150的外表面147和壳体110的内壁 113之间的空间中。 如图8所示， 圆形血液入口120位于中部壳体段610的中间。 在血液入口 120的内端121， 血流路径开始竖向变宽， 经过渡区域620扩。

31、张至螺旋形涡环140的完全竖直 高度(通常在尺寸上等于纤维束150的径向吸收性部分)。 在过渡区域620竖向扩张血流路径 时， 其也通过缩窄在纤维束150的外表面147和壳体110的内壁113之间的间隙使流路渐窄， 如在图9的自上而下的剖视图中最佳示出的那样。 0046 继续参见图9， 在螺旋形涡环640的端部(即从过渡区域620的内端122起转过360 后)， 壳体110的内部113几乎与纤维束150的外表面147接触。 于是， 经血液入口120进入并从 那里进入过渡区域620的血液随着其流经过渡区域620而分叉， 且从过渡区域620进入螺旋 形涡环640而开始围绕纤维束150循环。 此外，。

32、 当血液围绕纤维束150循环穿过螺旋形涡环 640时， 与纤维束150接触的一部分血液量径向进入多孔纤维束， 而更接近壳体110的内部 说明书 5/7 页 8 CN 105828848 A 8 113的那部分血液量继续其围绕纤维束150圆周流动， 直到其最终进入纤维束150。 在这种构 型中， 360 围绕纤维束150且从纤维束150的底部至顶部地获得了流过纤维束150的均匀血 流。 0047 如图11所示， 血液氧合器100可被连接至血泵230。 泵230被连接至血液氧合器100 的血液入口， 例如通过具有标准构型的快速连接器190。 此外， 泵230和血液氧合器100可作 为工具组来一起提。

33、供。 可以想到， 所述工具组可包括使血液氧合器100起效所需的各种构 件。 这样的工具组尤其可有助于流动式心肺和呼吸支持。 在某些构型中， 血泵230和血液氧 合器100可作为单个单元都被包含在壳体110中。 0048 血液氧合器100可类似地被连接至便携式氧气瓶且被穿戴在使用者身上， 如图12 (a)所示。 图12(a)示出便携式氧气瓶的束带708， 在这种情况下， 便携式氧气瓶可背在使用 者背部上。 所述氧气瓶被连接至血液氧合器100。 同样， 血液氧合器100和氧气瓶可放置在手 推车或包740内， 从而使用者可如图12(b)所示地管控。 尤其如图12(a)所示， 氧浓缩器730可 就位以。

34、接收来自便携式氧气瓶的氧气并将其送至血液氧合器100。 氧浓缩器730将空气转换 为高氧浓度(90)气体。 可设置便携式驱动控制台以便可选择地封闭每个氧浓缩器730、 电池电源组和用于血泵的电子装置、 流动传感器和血气传感器。 可设置包括上述组件中的 至少两个的工具组。 0049 血液氧合器100还可选择地包括动脉和静脉取样口(未示出)， 其允许通过注射器 采集血样， 例如(仅通过非限制例子方式)传统的旋塞型或管塞型取样口。 取样口应设置成 从纤维束150之前和之后的位置抽取全部血液， 以允许使用者调节血流速度、 气体输送速率 和pH值以控制氧浓度。 0050 如本文所构造的血液氧合器100的。

35、设计使血液流动达到最佳。 血液氧合器的输送 患者血液的许多构件通常是圆柱形或圆形以促进均匀流动且减小湍流和停滞。 血液以相对 于纤维束150外表面的切向血流速度进入血液入口120。 一部分血液量主要以切向速度继续 流入涡环， 而一部分血液量以螺旋周向速度逐渐离开涡环而进入环形空间145。 这种血流排 出机制提供了在通过螺旋形涡环140进入纤维束之前的围绕纤维束150的具有等压分布的 周向流动场。 借助这种等压分布， 血液径向向内流过纤维束150中的纤维膜。 因为从纤维束 150的外表面和内表面起的长度在360度环绕且从下注封段152到上注封段154都是相同的， 故借助纤维膜中的最小压力损失实现。

36、均匀血流。 围绕纤维束150外表面的血流的切向速度 的存在引起在初始径向流过纤维束处的混合效果， 以减小血液边界层并将红血细胞置于更 紧密接触状态， 从而减少CO2(二氧化碳)和扩散O2(氧气)。 图13和图14示出源于本文所述构 型的血液氧合器100的示例性血流路径。 0051 血液氧合器100的设计还允许优化的气体流动和扩散。 所述下气流室132接收来自 进气口130的吹扫气并将氧气分配至嵌入在纤维束150的注封材料(且尤其是下注封段152) 中的敞开管腔纤维。 所述氧气流过所述管腔且经各纤维膜的外壁扩散入血液， 从而允许进 行血液氧合。 同时， 来自血液的二氧化碳扩散入纤维膜管腔并从血液。

37、中被除去。 所述吹扫气 体流过所述纤维且经壳体110的下流动室134的、 位于上注封段154之上的排气端口135离开 血液氧合器100。 下气流室132确保在所有纤维中同时形成低压和均匀吹扫气。 进气口130接 收吹扫气以将吹扫气送至血液氧合器100内部。 0052 血液流入和流出连接器可具有为了所期望的血流速度和压力所需要的尺寸。 通 说明书 6/7 页 9 CN 105828848 A 9 常， 尽管可使用其它尺寸， 但这样的装置配备有1/4英寸或3/8英寸倒钩配件， 所述倒钩配件 接纳标准的体外接管。 0053 图15提供示出使用血液氧合器100的一个示例性配置的框图。 血液从患者经引流。

38、 套管210被取走并进入储器220。 血泵230迫使血液从储器220进入(如上所述构造的)血液氧 合器100并经返回套管215回到患者。 气体/氧气源240与血液氧合器100连通以提供氧气。 在 那些采用换热功能的构型中， 水热循环器250优选也与血液氧合器100连通。 传感器可被用 于取回血液信息， 例如血气浓度传感器261、 血流速度传感器262和血液温度传感器263。 0054 多个实施例可包括如用在血液透析中的用于过滤血液成分的微孔膜以。 另外， 多 个实施例可包括过滤器(如深度过滤器、 网状泡沫材料、 微孔过滤、 过滤介质等)用于在流体 被驱动穿过所述过滤器时捕获微粒物质。 0055。

39、 本文所公开的血液氧合器100相比于其它相似设计的血液氧合器具有更好的可制 造性。 血液氧合器100包括比其它血液氧合装置更少的组件。 而且， 可轻易接近接合处和结 合区域， 这使得血液氧合器100更容易、 成本更低且更可靠地制造。 0056 在以上说明中， 已参照其具体实施例描述了本发明。 但显然在不背离本发明的更 宽泛的精神和范围的情况下可以对所述具体实施例进行各种修改和改变。 因此， 说明书和 附图被认为是示例性的而没有限制性意味。 在整个说明书和权利要求书范围内， 除非上下 文另有要求， 否则词语 “包括” 和其变体如 “包含” 和 “含有” 将被理解为暗指包含所指出的物 体、 元件或。

40、步骤或者物体组、 元件组或步骤组， 但不排除任何其它物体、 元件或步骤或者物 体组、 元件组或步骤组。 此外， 不定冠词 “一” 或 “一个” 旨在表示一个或多个由该冠词修饰的 物体、 元件或步骤。 说明书 7/7 页 10 CN 105828848 A 10 图1 图2 说明书附图 1/12 页 11 CN 105828848 A 11 图3 图4 说明书附图 2/12 页 12 CN 105828848 A 12 图5a 图5b 说明书附图 3/12 页 13 CN 105828848 A 13 图6 说明书附图 4/12 页 14 CN 105828848 A 14 图7 说明书附图 5/12 页 15 CN 105828848 A 15 图8 说明书附图 6/12 页 16 CN 105828848 A 16 图9 说明书附图 7/12 页 17 CN 105828848 A 17 图10 说明书附图 8/12 页 18 CN 105828848 A 18 图11 说明书附图 9/12 页 19 CN 105828848 A 19 图12 图13 说明书附图 10/12 页 20 CN 105828848 A 20 图14 说明书附图 11/12 页 21 CN 105828848 A 21 图15 说明书附图 12/12 页 22 CN 105828848 A 22 。