Микро-, малопоточный оксигенатор

 

Использование: в клинической практике, преимущественно педиатрии, для искусственной оксигенации при микро- и малопоточных перфузиях. Сущность изобретения: устройство содержит корпус с камерами для крови и газа, разделенными между собой полупроницаемыми мембранами, каналы ввода и вывода и две крышки. Камеры выполнены в полом корпусе с внутренним замкнутым выступом. Крышки расположены оппозитно относительно выступа и имеют прижимные элементы, боковая поверхность которых конгруэнта внутренней боковой поверхности корпуса. Каналы ввода и вывода газа и крови в направлении от штуцеров к камерам выполнены сужающимися в вертикальной плоскости и расширяющимися в горизонтальной. При этом площадь поперечного сечения канала постоянна и имеет в месте подсоединения к штуцеру окружность, а в месте сопряжения с камерой - эллипс в сечении. Образующая канала в горизонтальной плоскости является касательной к боковой поверхности камеры крови. 3 ил.

Изобретение относится к медицине и медицинской технике и может быть использовано для искусственной оксигенации крови при микро- и малопоточных перфузиях в условиях клинической практики, преимущественно в педиатрии.

Известно много технических решений мембранных оксигенаторов, применяемых для экстракорпоральных перфузий. Однако все они не могут быть использованы в педиатрической практике в силу достаточно большого объема заполнения. Кроме того, не решены вопросы надежности герметизации камер. В известных оксигенаторах используется много разнотипных метериалов, которые контактируют с кровью. Последнее налагает определенные строгие требования к этим материалам. И самый главный недостаток известных мембранных оксигенаторов тот, что они наносят существенную травму крови.

Известно массообменное устройство, содержащее набор опорных элементов с расположенными между ними парами мембран, приспособления для стяжки опорных элементов, в которых с целью снижения травмы крови путем уменьшения местных сопротивлений соблюдается определенное соотношение диаметров выемок и отверстий и определенная глубина выемок. Однако в этом устройстве вектор направления потока крови изменяется на 90^о, наряду с другими недостатками сохраняется существенная травма крови. Кроме того, данное устройство достаточно сложное по конструкции, имеет очень большую границу необходимой герметизации с помощью полимерных герметизирующих материалов и состоит из многих типов материалов.

Цель изобретения - исключение травмы крови, максимальное сокращение объема заполнения оксигенатора кровью, полная и надежная герметизация камер, а также упрощение конструкции.

На фиг. 1 изображено продольное сечение оксигенатора; на фиг. 2 - поперечное сечение корпуса оксигенатора на уровне камеры крови; на фиг. 3 - поперечное сечение корпуса оксигенатора на уровне одной из газовых камер.

Микро-, малопоточный оксигенатор содержит корпус 1, две крышки 2 с прижимными элементами, наружная боковая поверхность которых конгруэнтна внутренней боковой поверхности корпуса. В корпусе имеется внутренний замкнутый выступ 3, в котором каналы ввода и вывода крови 4 и располагающиеся выше и ниже замкнутого выступа каналы ввода и вывода газа 5 в направлении от штуцеров 6 и 7 к соответствующим камерам 8 и 9 выполнены суживающимися в вертикальной плоскости и расширяющимися в горизонтальной плоскости. При этом площадь поперечного сечения каналов постоянна и имеет в месте подсоединения к штуцеру окружность, а в месте сопряжения с камерой - эллипс в сечении. Образующая канала в горизонтальной плоскости является касательной 10 к боковой поверхности камеры для крови 8. На внутренний замкнутый выступ 3 с обеих сторон помещены полупроницаемые мембраны 11, между которыми образуется камера для крови 8. На мембраны помещены кольца 12 с отверстиями 13 для прохождения газа. В кольца помещена нормированная сетка 14 или специальная пластинка с нанесенным рисунком каналов. Толщиной сетки или пластинки в совокупности с толщиной кольца можно в широких пределах точно регулировать толщину и форму оксигенируемого слоя крови (камеры для крови) и конфигурацию мембранной поверхности камеры для крови. С помощью прижимаеых элементов крышки оксигенатора стягиваются между собой. В результате образуются три камеры: в середине - камера для крови 8, сверху и снизу - камеры для газа 9. За счет конгруэнтности прижимных поверхностей крышек и корпуса оксигенатора обеспечивается полная и надежная герметизация всех камер. В каждой камере входной и выходной штуцера располагаются по одной прямой линии. Чтобы штуцера разных камер не налагались друг на друга, эти линии в камерах для газа по отношению к линии в камере для крови смещены (примерно на + и - 10-60^о).

Устройство работает следующим образом. К камере для крови через штуцера вход-выход подключается магистраль крови. К штуцерам вход-выход каждой из двух камер для газа подключается газовая смесь (кислород или воздух). Проходя по камере для крови слой крови нормированной толщины (100-1000 мкм) насыщается кислородом, который циркулирует через газовые камеры, отделенные от камеры для крови полупроницаемыми мембранами, и обедняется углекислым газом.

Пример реализации. Была выбрана круглая форма оксигенатора с диаметром камер 80 мм. В качестве полупроницаемых мембран использована полимерная мембрана марки ПВТМС. Все детали оксигенатора изготавливались из нержавеющей стали. Толщина оксигенируемого слоя крови была 500 мкм и устанавливалась с помощью нормированной сетки. Объем заполнения камеры для крови был 3,0 ± 0,3 мл.

Оксигенатор был испытан в экспериментах при подключении его в систему экстракорпорального кровообращения по вено-артериальному типу с целью проведения оксигенации венозной крови у животных (собаки). Перфузию вели с объемными скоростями в диапазоне от 1,0 до 10,0 мл/мин при продувке через камеры для газа чистого кислорода. Напряжение кислорода (pO₂) в крови на выходе из оксигенатора составляло более 200 мм рт. ст. и зависело от объемной скорости перфузии. Вносимый оксигенатором гемолиз крови отсутствовал. Нарушений герметизации камер не выявлено.

Формула изобретения

МИКРО-, МАЛОПОТОЧНЫЙ ОКСИГЕНАТОР, содержащий корпус с камерами для крови и газа, разделенными между собой полупроницаемыми мембранами, каналы ввода и вывода со штуцерами и две крышки, отличающийся тем, что, с целью исключения травмы крови, максимального сокращения объема заполнения оксигенератора кровью, полной и надежной герметизации камер, а также для упрощения конструкции, камеры для газа и промежуточная камера для крови выполнены с образованием полого корпуса с дополнительно выполненным внутренним замкнутым выступом и расположенными относительно последнего мембранами и крышками с дополнительно выполненными прижимными элементами, наружная боковая поверхность которых конгруэнтна внутренней боковой поверхности корпуса, а каналы ввода и вывода газа и крови в направлении от штуцеров к камерам выполнены сужающимися в вертикальной плоскости и расширяющимися в горизонтальной плоскости, при этом площадь поперечного сечения канала постоянна и имеет в месте подсоединения к штуцеру окружность, а в месте сопряжения с камерой - эллипс в сечении, при этом образующая канала в горизонтальной плоскости является касательной к боковой поверхности камеры для крови.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3