ОКСИГЕНАТОР ОРГАНИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ Российский патент 2022 года по МПК A61M1/16 A61M1/26 B01D63/02 

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Изобретение относится к оксигенатору органических жидкостей, который может быть применен, в частности, для насыщения кислородом крови, протекающей в экстракорпоральном контуре без образования областей, где происходит замедление и застой потока текучей среды, что вызывает образование скоплений, сгустков и значительное снижение окислительной способности.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Давно известны устройства для насыщения кислородом, называемые с тех пор сокращенно оксигенаторы, которые применяют для насыщения кислородом органической текучей среды, в частности крови, протекающей в экстракорпоральном контуре, на котором они установлены и к которому подсоединен пациент, подвергаемый оксигенации.

Обычно оксигенатор в основном содержит контейнер, который имеет цилиндрическую форму или форму параллелепипеда, который содержит внутри себя газообменную камеру или камеру оксигенации.

Оксигенатор может быть оснащен также другой теплообменной камерой, в которой обрабатываемая кровь подвергают теплорегуляции перед тем, как ее заново вводят в кровеносную систему пациента.

В камере оксигенации обычно расположено множество так называемых полых волокон, фактически сегментов капилляров, которые параллельны друг другу и продольной оси оксигенатора и которые имеют открытые просветы на соответствующих противоположных концах.

Каждое волокно выполнено из материала, который является проницаемым для газов, но непроницаемым для жидкостей, так что сквозь него может проходить только газ, в данном случае кислород, во время прохождения потока крови, которая охватывает внешнюю поверхность волокон в направлении перпендикулярном продольной оси последних.

Множество волокон имеют все открытые концы, которые заканчиваются в соответствующих камерах для накопления кислорода, который должен быть распределен, и накопления диоксида углерода, который высвобождается из крови во время стадии газообмена.

Кислород протекает внутрь каждого волокна и высвобождается в поток крови во время газообмена, обеспечивая тем самым процесс оксигенации.

В то же время, кровь отдает диоксид углерода, который проникает сквозь толщину мембран полых волокон, которые направляют отработанный газ к накопительному отсеку, из которого происходит его удаление наружу.

В свою очередь множество полых волокон удерживаются в так называемых концевых "заливках", которые с помощью монолитных элементов, изготовленных из материалов на основе полиуретана, объединяют концы, зажимая их в фиксированном положении внутри камеры оксигенации.

В альтернативном варианте в некоторых оксигенаторах предусмотрено, что полые волокна могут быть удержаны вместе лигатурами, изготовленными из проволочек микронной толщины, для дальнейшего обеспечения правильной геометрической воспроизводимости и размерной стабильности получаемого гидравлического участка, в пользу потока крови, который обычно протекает с внешней их стороны.

Множество полых волокон обычно изготовлены в форме клубка, который скручен в направлении, поперечном волокнам, для того, чтобы образовать практически цилиндрический и эластично деформируемый корпус для подгонки под размеры и форму камеры оксигенации.

В контейнере, который образует корпус оксигенатора, выполнены по меньшей мере два отверстия, для впуска кислорода и выпуска диоксида углерода, и по меньшей мере два других отверстия для впуска крови, подвергаемой обработке, и выпуска обработанной крови.

Специалисту в данной области будет понятно, что в дальнейшем описании термин «обрабатывать» не только означает «насыщать кислородом», но и наоборот.

Камера терморегулирования крови, которая может быть применена, отделена от камеры оксигенации с помощью перфорированных пластинчатых элементов, и внутри нее выполнен канал, в котором протекает терморегулирующая текучая среда, обычно вода, которая входит в камеру терморегулирования через свое входное отверстие и выходит через свое выходное отверстие.

Таким образом, камера терморегулирования расположена между входным отверстием для крови, которую необходимо подвергнуть оксигенации, и камерой оксигенации.

Соответствующим образом, в нисходящем направлении от последней предусмотрена накопительная камера, в которой происходит накопление крови, насыщенной кислородом, перед тем, как ее вновь вводят пациенту через выходное отверстие для крови, насыщенной кислородом.

НЕДОСТАТКИ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ.

Предшествующий уровень техники имеет некоторые недостатки.

Первым недостатком является то, что, несмотря на применение в клинической практике доз антикоагулирующих препаратов, в корпусе известных оксигенаторов спонтанно образуются зоны, где происходит замедление потока крови, которую необходимо подвергнуть оксигенации, что со временем приводит к образованию тромбов.

Тромбы, или их части, в свою очередь могут быть перенесены в пациента, создавая риск для его безопасности, а также значительно уменьшая пригодный участок прохождения крови с последующим снижением эффективности оксигенаторов.

Второй недостаток заключается в том, что для того, чтобы увеличить как можно больше поверхности газообмена между полыми волокнами и кровью, которая охватывает их, камеры оксигенации в известных оксигенаторах обязательно вмещают в себя клубки, образованные множеством полых волокон, которые расположены в прямом контакте друг с другом и таким образом прижаты друг к другу.

Это обязательное прижимание вызывает сдавливание между поверхностями различных капиллярных просветов, проходящих через полые волокна, по которым протекает кровь, вызывая в этом случае также значительное уменьшение номинальных и необходимых поверхностей газообмена, находящихся в прямом контакте с кровью, которая протекает вблизи них.

Это является еще одной причиной снижения эффективности известных оксигенаторов.

Для того чтобы избежать такой негативной характеристики, изготавливают такие оксигенаторы, которые имеют значительные размеры для того, чтобы камера оксигенации имела достаточный объем для размещения внутри нее большого количества полых волокон, но в ущерб возможности управления, снижая общий объем и количество материала, необходимого для изготовления данных оксигенаторов.

Третьим недостатком является то, что в известных оксигенаторах, в особенности вблизи входных отверстий для крови, которую необходимо подвергнуть оксигенации, кровь не распределяется равномерно по всей поверхности клубков полых волокон, которые расположены в камере оксигенации.

Это происходит потому, что при впуске в корпус контейнера поток крови спонтанно следует по предпочтительному пути, что приводит к ее неравномерному распределению по поверхностям газообмена.

Данное обстоятельство усиливает тенденцию к накоплению крови в определенных участках оксигенатора, и таким образом происходит замедление потока и его застой с последующим образованием сгустков и тромбов.

Другим недостатком предшествующего уровня техники является то, что внутри полых волокон, когда предусмотрено, что их концы заключены в соответствующие "заливки", происходит конденсация водяного пара, в особенности на концах, вызываемая разницей температуры между срединными дискоидальными зонами полых волокон, которые напрямую охватывает кровь, протекающая при температуре тела около 37°С, и конечными зонами, которые не могут быть окружены кровью, потому что они заключены в "заливки", которые имеют различную толщину от зоны к зоне в зависимости от камер, в которые они помещены.

Эта конденсация частично занимает капиллярные просветы полых волокон, образуя препятствие для свободного потока кислорода внутри них, и снижает общую эффективность газообмена в известных оксигенаторах.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Одной из целей изобретения является усовершенствование предшествующего уровня техники.

Другой целью изобретения является усовершенствование оксигенатора органических жидкостей, который предотвращает образование сгустков крови и тромбов внутри тела.

Другой целью изобретения является создание оксигенатора органических жидкостей, который позволяет оптимизировать пригодные поверхности как для газообмена, так и для прохождения потоков крови, которые охватывают клубки полых волокон.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание оксигенатора органических жидкостей, который позволяет распределить кровь равномерно на входе в оксигенатор без замедления потоков крови и последующего ее застоя.

Другой целью настоящего изобретения является создание оксигенатора органических жидкостей, в котором оптимизировано соотношение между габаритными размерами и окислительной способностью.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание оксигенатора органических жидкостей, который значительно уменьшает конденсацию на концах полых волокон, которые образуют газообменное устройство.

Согласно одному признаку изобретения оксигенатор органических жидкостей выполнен в соответствии с отличительными признаками пункта 1 формулы.

Оксигенатор содержит корпус контейнера, имеющий продольную ось, первое отверстие, предназначенное для впускания кислорода, и второе отверстие, предназначенное для выпускания отработанного газа, полученного в упомянутом корпусе контейнера, третье отверстие, предназначенное для впускания органической текучей среды, подлежащей оксигенации, и четвертое отверстие, предназначенное для выпускания оксигенированной текучей среды, полученной в упомянутом корпусе контейнера, камеру оксигенации упомянутой текучей среды, образованную внутри упомянутого корпуса контейнера, распределительную предкамеру для текучей среды, подлежащей оксигенации, находящуюся между упомянутыми третьим отверстием и камерой оксигенации, совокупность капиллярных волокон, непроницаемых для жидкостей и пористых для газов, выполненных с возможностью их охвата упомянутой органической текучей средой и скрепленных с помощью скрепляющих средств внутри упомянутой камеры оксигенации в соответствии с общим параллельным направлением, динамическое распределительное устройство, установленное в упомянутой распределительной предкамере с помощью подшипника, при этом упомянутая совокупность капиллярных волокон собрана в пакет, содержащий витки из смежных слоев волокон, расположенных поперек относительно упомянутой продольной оси и находящихся между по меньшей мере двух перфорированных плоских пластин, расположенных параллельно друг другу в упомянутой камере оксигенации, при этом между упомянутыми слоями расположены прокладочные элементы, при этом оксигенатор характеризуется тем, что упомянутые прокладочные элементы содержат листы из двухстороннего адгезивного материала, полностью заключенные в пластико-полимерный элемент или так называемую «заливку», и при этом между упомянутыми смежными₌слоями перпендикулярно расположен по меньшей мере центральный цилиндрический используемый участок, соосный с упомянутой продольной осью, выполненный с возможностью прохождения через него упомянутой органической текучей среды.

Другие признаки изобретения указаны в зависимых пунктах.

Упомянутое распределительное устройство содержит по меньшей мере вентилятор, поддерживаемый с помощью упомянутого поддерживающего устройства с возможностью свободного вращения внутри упомянутой предкамеры, при этом упомянутый вентилятор имеет центральный стержень и совокупность радиальных лопастей.

Предпочтительно решение, когда упомянутый центральный стержень ориентирован соосно с упомянутой продольной осью.

Распределительная предкамера (17) может иметь пятое отверстие, выпускное, за пределами упомянутого оксигенатора.

Упомянутое пятое отверстие может быть выполнено соосно с упомянутой продольной осью и может формировать входную часть, имеющую вытянутый конец по направлению наружу упомянутого корпуса контейнера, и противоположный конец, направленный в упомянутую предкамеру, при этом поддерживающее устройство расположено в упомянутом противоположном конце.

Предпочтительно решение, когда упомянутое поддерживающее устройство содержит подшипник, который зафиксирован в упомянутом противоположном конце входной части соосно с продольной осью и который обеспечивает опору для упомянутого центрального стержня, при этом по меньшей мере один конец упомянутого центрального стержня простирается во входной части верхней частью.

Упомянутое скрепляющее средство может содержать по меньшей мере один пластико-полимерный элемент, так называемую монолитную «заливку», имеющую две противоположные стенки, включающие в себя соответствующие гомологичные противоположные концы упомянутых волокон и расположенные в упомянутой камере оксигенации.

Упомянутые противоположные стенки могут иметь скругленный профиль.

Между пластико-полимерным элементом, или «заливкой», и корпусом контейнера может быть расположена по меньшей мере камера накопления кислорода, при этом первые гомологичные концы упомянутых волокон заканчиваются в камере накопления отработанного газа, в которой заканчиваются вторые концы упомянутых волокон.

Между упомянутой распределительной предкамерой и упомянутой камерой оксигенации может быть расположена камера терморегуляции упомянутой текучей среды, подлежащей оксигенации, в которой терморегулирующая текучая среда протекает в капиллярах, расположенных в камере терморегуляции.

Изобретение позволяет получить следующие преимущества:

- создать оксигенатор органических жидкостей, который имеет наилучшее соотношение между габаритными размерами и окислительной способностью;

- создать оксигенатор органических жидкостей, который предотвращает замедление потока органических жидкостей и, соответственно, образование скоплений и тромбов;

- создать оксигенатор органических жидкостей, который предотвращает разрушение клубков полых волокон, сохраняя нетронутыми необходимые участки прохождения и сохраняя все поверхности каждого отдельного используемого полого волокна хорошо проницаемыми и пригодными к использованию, даже в случае большого количества полых волокон, применяемых в отношении к одной единице объема.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Другие признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из последующего подробного описания предпочтительного, но не ограничивающего, варианта выполнения оксигенатора органических жидкостей, показанного на не ограничивающем примере со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

- на Фиг. 1 изображен первый вариант оксигенатора органических жидкостей согласно настоящему изобретению, вид в перспективе;

- на Фиг. 2 изображен оксигенатор, показанный на Фиг. 1, вид сбоку с другой точки обзора;

- на Фиг. 3 изображен оксигенатор согласно настоящему изобретению, схематический вид в разрезе по линии III-III Фиг. 1;

- на Фиг 4 изображен оксигенатор, схематический вид в разрезе по линии IV-IV Фиг. 1;

- на Фиг. 5 изображен оксигенатор, схематический вид в частичном разрезе на Фиг. 1;

- на Фиг. 6 показан схематический вид в увеличенном масштабе участка оксигенатора на Фиг. 3, в котором выполнен вход текучей среды, которую необходимо подвергнуть оксигенации;

- на Фиг. 7 изображен вентилятор, изолированный распределительной предкамерой оксигенатора согласно настоящему изобретению, в которой он обычно расположен;

- на Фиг. 8 показан увеличенный вид части вентилятора, представленного на Фиг. 7;

- на Фиг. 9 показан увеличенный вид части Фиг. 8, представленный по линии IX-IX Фиг. 8;

- на Фиг. 10 изображен вид сверху части адгезивных прокладок, применяемых в сочетании с клубками полых волокон, показанных на Фиг. 3;

- на Фиг. 11 показан увеличенный схематический вид части клубка полых волокон, изображенных на Фиг. 3 в полуфабрикатом конструктивном исполнении;

- на Фиг. 12 показан вид в разрезе по линии XII-XII оксигенатора, изображенного на Фиг. 1;

- на Фиг. 13 изображен оксигенатор согласно настоящему изобретению во втором варианте выполнения, вид в разрезе;

- на Фиг. 14 показан схематический вид оксигенатора, изображенного на Фиг. 13, на стадии сборки;

- на Фиг. 15 показан схематический вид структурной организации части полых волокон, которые применяются в оксигенаторе согласно настоящему изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Со ссылкой на приведенные чертежи позицией 1 обозначен во всей полноте оксигенатор органических жидкостей в первом возможном варианте выполнения, который содержит корпус 2 контейнера, имеющий продольную ось "А".

В корпусе 2 выполнено первое отверстие 3, из которого поступает кислород, и второе выходное отверстие 4, из которого выходит отработанный кислород, когда после завершения процесса оксигенации происходит его смешивание с диоксидом углерода, высвобождаемого кровью во время газообмена, как будет описано ниже.

В корпусе 2 имеется также третье входное отверстие 5, из которого поступает органическая текучая среда, подвергаемая оксигенации, в данном конкретном случае кровь, и четвертое отверстие 6, из которого кровь выходит после того, как она была подвергнута оксигенации.

Со ссылкой на Фиг. 2, следует отметить, что как в третьем отверстии 5, так и в четвертом отверстии 6, точно в их удлинении по направлению к внешней стороне, выполнены два соответствующих входа 5А и 6А, через которые можно вводить с уплотнением или с закреплением зонды или датчики 5В и 6В для определения конкретных данных органической текучей среды во время ее прохождения по направлению к камере оксигенации 7, расположенной внутри корпуса 2, и к ее выходному отверстию из последнего.

В камере оксигенации 7 расположено множество элементов, необходимых для осуществления газообмена и содержащих множество полых волокон 8, которые все соединены друг с другом в параллельных положениях, и которые соединены в форме клубка, содержащего тесно прилегающие и практически пластинчатые слои.

Как видно на Фиг. 4, все концы полых волокон 8 заканчиваются в соответствующих камерах 2В, 2С, которые расположены между корпусом 2 и двумя соответствующими крышками 2D и 2Е, присоединенными с уплотнением к корпусу 2.

На Фиг. 11 изображен схематически вид, представляющий собой часть клубка полых волокон 8, размещенных в виде открытой схемы размещения, которая предшествует укладке в клубки и согласно которой единичные витки соединены вместе соответственно по общим сторонам.

На Фиг. 11 показано формирование полых волокон в часть клубка, что может также быть видно схематически в сильно увеличенном масштабе.

Как видно на Фиг. 10 и 11 и 15, прокладочные элементы 11 помещены между слоями "S" клубка полых волокон 8, которые выполняют функцию отделения полых волокон 8, образующих каждый слой "S".

В предпочтительном варианте прокладки 11 содержат листы 12 из двухстороннего адгезивного материала, и в каждом листе 12 выполнено сквозное кольцевое отверстие 13 по его центру.

Когда все отверстия всех листов 12 наложены друг на друга в основном концентрично, образуется центральный сквозной отрезок "Ω", который соответственно полностью заключен в элемент пластико-полимерного материала, который обозначен позицией 28 и обычно известен под термином "заливка", является скрепляющим средством и установлен в центральном цилиндрическом сквозном отрезке "Ω1" коаксиально к предыдущему отрезку "Ω", через который может протекать кровь на стадии газообмена, как будет подробно описано ниже.

Как видно на Фиг. 3-6, клубок полых волокон 8 расположен между двумя перфорированными плоскими пластинами 14 и 15, которые закреплены внутри камеры оксигенации 7 и которые с внутренней частью корпуса 2, соответственно, образуют накопительную камеру 16 крови, насыщенной кислородом, перед ее выходом из отверстия 6, и предкамеру 1, которая размещена между третьим отверстием 5 и камерой оксигенации 7.

Как видно на чертежах, все отверстия 3, 4, 5, 6 снабжены соответствующими входными частями, которые имеют стандартизованный профиль с возможностью прикрепления соединителей для трубок, которые доставляют кровь и кислород и которые простираются по направлению к наружной стороне оксигенатора.

В корпусе 2, в частности, на отрезке 2А, который представляет собой верхнюю его часть, расположено другое, пятое отверстие 18, которое как и другие снабжено входной частью, выпукло обращенной к наружной стороне, в основном цилиндрической формы, коаксиально оси "А" и по периметру оснащенной резьбой 19 для навинчивания закрывающей крышки (не показано).

На Фиг. 3-6 показано, что у основания пятой входной части отверстия 18, точнее там, где оно соединяется с предкамерой 17, установлен подшипник 20, который расположен коаксиально к оси "А" и который имеет центральную часть 21, выполненную с возможностью вращения.

Вокруг центральной части 21 выполнены сквозные отверстия 22, которыми соединены друг с другом пятое отверстие 18 и предкамера 17.

Центральная часть 21 поддерживает центральный стержень 23, который коаксиален к оси "А" и который у основания образует динамическое распределительное устройство 24, которое выполнено с возможностью вращения внутри предкамеры 17.

Как видно на чертежах, динамическое распределительное устройство 24 предпочтительно выполнено в виде вентилятора, имеющего радиальные лопасти 25, которые занимают значительную часть предкамеры 17.

Более подробно, стержень 23 имеет верхнюю часть 26, имеющую фасонный профиль, который образует три радиальных ребра 27, как подробно показано на Фиг. 8 и 9.

Радиальные ребра 27 необходимы для поддержания потоков крови в перемешиваемом и умеренно турбулентном режиме, если могут возникнуть некоторые нежелательные воздушные эмболы, которые могут накапливаться в этом месте оксигенатора 1, геометрически являющемся самым высоким местом внутри входной камеры устройства, во время осуществления стадии оксигенации, которые необходимо удалить из пятого отверстия 18, с целью предотвращения образования накоплений эмболов и тромбов, что со временем приводит к закупорке, приводя оксигенатор 1 в непригодное состояние.

На Фиг. 3, 4 и 12 показано, что камера оксигенации 7 содержит в своем внутреннем периметре элемент из пластико-полимерного материала или "заливку", упомянутую выше, обозначенную позицией 28, которая включает внутри себя как концы клубков полых волокон 8, так и периферийную зону слоев "S" и соответствующие прокладки 11, вставленные между ними, которые образуют цилиндрический сквозной отрезок "Ω", полностью встроенный в "заливку", имеющую цилиндрическую форму, который, оставляя свободным сквозной отрезок "Ω1", также выполнен цилиндрической формы и образован коаксиальным выравниванием отверстий 13, выполненных в последних, также являются концевыми частями двух перфорированных пластин 14 и 15, удерживающих все целиком в едином фиксированном блоке.

На Фиг. 13 показан второй вариант выполнения оксигенатора согласно настоящему изобретению.

На данном чертеже общие элементы отмечены теми же обозначениями, что и в предыдущем варианте.

Более подробно, оксигенатор, обозначенный позицией 100, также включает в себя корпус 2, который снабжен входными и выходными отверстиями для газа, в данном конкретном случае кислорода, однако, не показанными на чертеже, и отверстиями для входа и выхода органической текучей среды, которую необходимо подвергнуть оксигенации, в данном случае крови, из этих упомянутых отверстий показано только четвертое выходное отверстие 6 для крови, подвергнутой оксигенации.

Во втором варианте корпус 2 также включает в себя камеру оксигенации 7 (или в целом также газообменную камеру), в которой расположено множество полых волокон 8, сформированных в форме клубка, образованного слоями "S" полых волокон 8, размещенных параллельно друг другу.

Как и в вышеописанном варианте, между слоями "S" установлены прокладки, которые на Фиг. 8 не показаны в связи с уменьшенным масштабом.

Множество полых волокон 8 расположены между двумя плоскими пластинами 14 и 15, которые перфорированы для того, чтобы кровь могла проходить сквозь них.

Существенной разницей между данным вторым вариантом осуществления оксигенатора 100 по сравнению с первым вариантом является то, что в данном втором варианте между распределительной предкамерой 17 и камерой оксигенации 7 установлена другая камера терморегуляции 30, в которой расположены капилляры 31 открыто и параллельно друг другу.

Более подробно, камера терморегуляции 30 установлена между плоской пластиной 15 и другой плоской пластиной 30А, параллельно плоской пластине 15, которая установлена согласованно с распределительной предкамерой 17.

Концы капилляров 31 заканчиваются в соответствующих боковых камерах 32 и 33, которые расположены в корпусе 2 и в которых выполнены отверстия 34А и 34В, которые также в этом случае снабжены соответствующими удлиненными входными частями, соединенными с внешней стороной корпуса 2.

А именно, две камеры 32 и 33 снабжены двумя соответствующими крышками 35 и 36 с уплотнением на внешних и противоположных поверхностях 2В и 2С корпуса 2.

Как правило, из одного из отверстий 34 может поступать терморегулирующая текучая среда, то есть подогретая или охлажденная в соответствии с температурой тела пациента, при этом терморегулирующая текучая среда может выходить из другого отверстия 34.

Две боковые камеры 32 и 33 соединены с камерой терморегуляции 30 для того, чтобы терморегулирующая текучая среда проходила внутрь капилляров 31, чтобы органическая текучая среда, которую необходимо подвергнуть оксигенации, была подогрета или охлаждена по необходимости во время ее прохождения через оксигенатор 100.

Как показано на Фиг. 12, следует отметить, что периферийный профиль "заливки" 28, обозначенный позицией 28А, практически скруглен и не повторяет прямолинейные профили внутренних стенок 2Н двух камер 2В, 2С, расположенных между крышками 2D, 2Е и корпусом 2.

Этот отличительный признак позволяет уменьшить толщину "Z" "заливки" 28, в особенности на участках, в которые включены концы полых волокон 8.

Уменьшение толщины позволяет значительно сократить образование конденсата внутри концов полых волокон 8, после того как разница температуры уменьшена между участками, на которых протекает кровь, проходя через отрезок "Ω1", охватывая срединные части полых волокон 8 и температуры концов последних.

ОПИСАНИЕ РАБОТЫ

Оксигенатор органических жидкостей согласно первому варианту выполнения работает следующим образом. Органическую текучая среда, которую необходимо подвергнуть оксигенации, в данном конкретном случае кровь, вводят с помощью насоса, затем через экстракорпоральный контур забирают ее у пациента напрямую или с помощью резервуара для сбора венозной крови, посылают ее в оксигенатор 1 и отсюда повторно вводят пациенту.

Более подробно, кровь входит через третье отверстие 5, протекает и занимает предкамеру 17, в которой динамическое распределительное средство 24, т.е. на практике вентилятор 24 осуществляет вращение и имеет радиальные лопасти 25, толкаемые самим потоком крови, и происходит равномерное распределение на поверхности перфорированной пластины 15.

Кровь проходит через проколотую пластину 15 и проникает внутрь камеры оксигенации 7, охватывая внешние поверхности полых волокон 8, сгруппированные вместе в клубок.

Кровь проходит в цилиндрическом используемом участке "Ω1", который расположен между слоями "S", которые образуют клубок полых волокон 8.

В то же время поток кислорода вводят в оксигенатор 1 через первое отверстие 3, накапливая в камере 2В, в которой заканчиваются совмещенные концы полых волокон 8.

Затем поток кислорода протекает внутрь полых волокон 8 во время охватывания последних частью потока крови.

Пористость полых волокон 8 для газов позволяет добиться газообмена между кислородом и кровью, что в свою очередь, позволяет вырабатывать диоксид углерода, который накапливается внутри полых волокон 8.

Кровь, подвергнутая оксигенации, затем накапливается в накопительной камере 16, и отсюда ее направляют к пациенту через четвертое выходное отверстие 6.

Диоксид углерода, присутствующий в полых волокнах 8, после газообмена собирают в камере 2С и отсюда посылают наружу через второе выходное отверстие 4.

Когда кровь, которую необходимо подвергнуть оксигенации, поступает в оксигенатор 1, занимая предкамеру 17, она высвобождает возможные пузырьки воздуха, которые удаляют через пятое отверстие 18, после удаления закрывающей крышки, которой она обычно снабжена.

Вращение вентилятора 24 и стержня 23 поддерживает просвет пятого отверстия 18 постоянно проницаемым с помощью динамического воздействия лопастей 27, которые выполнены на конце стержня 23, предотвращая образование вредных и нежелательных скоплений сгустков крови внутри просвета пятого отверстия 18.

Когда кровь протекает внутрь камеры оксигенации 7, она течет, как было упомянуто выше, внутрь используемого участка прохождения "Ω1", который имеет общую форму проницаемого цилиндра.

Кольцевые участки отверстий 13А, которые, будучи выровненными и практически коаксиальными друг к другу, образуют используемый участок "Ω1", предотвращают образование углов и/или углублений, которые будучи в наличии в известных оксигенаторах, создают предпочтительные проходы потоков крови и, как следствие, явные области, в которых скорости потоков крови могут отличаться друг от друга, в частности они создают области, в которых могут возникать скопления и сгустки в связи с сильным замедлением скорости потоков.

В альтернативном варианте выполнения, оксигенатор 100 на стадии газообмена функционирует таким же образом, как описано выше для первого варианта.

Существенная разница заключается в том, что во втором варианте кровь во время прохождения внутри оксигенатора 100 может быть также подвергнута терморегулированию.

Терморегулирование, которое можно осуществлять, как повышая температуру, так и понижая ее, осуществляют путем введения текучей среды, предварительно подвергнутой терморегулированию, обычно воды, с помощью известных средств терморегулирования, через отверстие 34А, сначала путем накопления ее в боковой камере 32, а затем подвергая ее протеканию внутри капилляров 31, которые размещены в камере терморегулирования 30, и затем накапливая ее в боковой камере 33, перед тем, как выпустить ее через отверстие 34В.

В предпочтительном варианте выполнения капилляры 31 камеры терморегулирования 30 предпочтительно направлены под прямым углом к полым волокнам 8 камеры оксигенации 7.

Таким образом, кровь, протекая из предкамеры 17 по направлению к камере оксигенации 7, проходит через другую плоскую пластину 30А, охватывает капилляры 31 по периметру, нагревая или охлаждая благодаря контакту, пока не будет достигнута необходимая температура.

Наличие прокладок 11 между слоями "S" полых волокон 8, которые образуют каждый из них, позволяет предотвратить разрушение в поперечном направлении каждого полого волокна 8, сохраняя аксиальный просвет проницаемым и, короче говоря, оставляя общую наружную кольцевую поверхность свободной, позволяя осуществлять прохождение кислорода и диоксида углерода без каких-либо физических препятствий во время процесса газообмена.

Следует отметить также, что особая круглая форма стенок периметра "заливки" 28 значительно снижает образование конденсата внутри просветов полых волокон 8, таким образом, поддерживая их проницаемыми для прохождения кислорода.

На практике было обнаружено, что изобретение достигает желаемых целей.

Изобретение, как оно задумано, допускает модификации и варианты, все из которых находятся в пределах изобретательского замысла.

К тому же, все детали могут быть заменены другими технически аналогичными элементами.

В данном практическом варианте выполнения используемые материалы, а также формы и размеры могут быть любыми согласно существующим требованиям без отклонения от объема защиты, описанного в нижеследующих пунктах формулы.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к оксигенатору (1; 100) органических жидкостей. Оксигенатор (1; 100) содержит корпус контейнера (2), имеющий продольную ось (А). Оксигенатор (1; 100) имеет первое входное отверстие (3) для кислорода и второе выходное отверстие (4) для отработанного газа, полученного в вышеупомянутом корпусе контейнера (2). Оксигенатор (1; 100) включает третье входное отверстие (5) для органической текучей среды, которую необходимо подвергнуть оксигенации, и четвертое выходное отверстие (6) для органической текучей среды, подвергнутой оксигенации и полученной в вышеупомянутом корпусе контейнера (2). Оксигенатор (1; 100) имеет камеру оксигенации (7) вышеупомянутой текучей среды, которую необходимо подвергнуть оксигенации, расположенную в упомянутом корпусе контейнера (2). Оксигенатор (1; 100) включает распределительную предкамеру (17) текучей среды, которую необходимо подвергнуть оксигенации, между третьим входным отверстием (5) и упомянутой камерой оксигенации (7). Оксигенатор (1; 100) имеет множество капиллярных волокон (8), проницаемых для жидкостей и пористых для газов, выполненных с возможностью охватывания их упомянутыми органическими жидкостями и закрепленными с помощью скрепляющих средств (28) внутри упомянутой камеры оксигенации (7) в соответствии с общим параллельным направлением. Оксигенатор (1; 100) содержит динамическое распределительное устройство (24), поддерживаемое в упомянутой распределительной предкамере (17) с помощью подшипника (20). Упомянутая совокупность капиллярных волокон (8) собрана в пакет, содержащий витки из смежных слоев (S) волокон, расположенных поперек относительно упомянутой продольной оси (А) и находящихся между по меньшей мере двумя перфорированными плоскими пластинами (14, 15), расположенными параллельно друг другу в упомянутой камере оксигенации (7). Между упомянутыми слоями (S) расположены прокладочные элементы (11). Упомянутые прокладочные элементы содержат листы (11) из двухстороннего адгезивного материала, полностью заключенные в пластико-полимерный элемент или так называемую заливку (28). Между упомянутыми смежными слоями (S) перпендикулярно расположен по меньшей мере центральный цилиндрический используемый участок (Ω1), соосный с упомянутой продольной осью (А), выполненный с возможностью прохождения через него упомянутой органической текучей среды. Техническим результатом является усовершенствование оксигенатора органических жидкостей, который предотвращает образование сгустков крови и тромбов внутри тела, создание оксигенатора органических жидкостей, который позволяет оптимизировать пригодные поверхности как для газообмена, так и для прохождения потоков крови, которые охватывают клубки полых волокон, создание оксигенатора органических жидкостей, который позволяет распределить кровь равномерно на входе в оксигенатор без замедления потоков крови и последующего ее застоя, создание оксигенатора органических жидкостей, в котором оптимизировано соотношение между габаритными размерами и окислительной способностью, создание оксигенатора органических жидкостей, который значительно уменьшает конденсацию на концах полых волокон, которые образуют газообменное устройство. 9 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Оксигенатор (1; 100) органических жидкостей, содержащий

- корпус контейнера (2), имеющий продольную ось (А),

- первое входное отверстие (3) для кислорода и второе выходное отверстие (4) для отработанного газа, полученного в вышеупомянутом корпусе контейнера (2),

- третье входное отверстие (5) для органической текучей среды, которую необходимо подвергнуть оксигенации, и четвертое выходное отверстие (6) для органической текучей среды, подвергнутой оксигенации и полученной в вышеупомянутом корпусе контейнера (2),

- камеру оксигенации (7) вышеупомянутой текучей среды, которую необходимо подвергнуть оксигенации, расположенную в упомянутом корпусе контейнера (2),

- распределительную предкамеру (17) текучей среды, которую необходимо подвергнуть оксигенации, между третьим входным отверстием (5) и упомянутой камерой оксигенации (7),

- множество капиллярных волокон (8), проницаемых для жидкостей и пористых для газов, выполненных с возможностью охватывания их упомянутыми органическими жидкостями и закрепленными с помощью скрепляющих средств (28) внутри упомянутой камеры оксигенации (7) в соответствии с общим параллельным направлением,

- динамическое распределительное устройство (24), поддерживаемое в упомянутой распределительной предкамере (17) с помощью подшипника (20), при этом упомянутая совокупность капиллярных волокон (8) собрана в пакет, содержащий витки из смежных слоев (S) волокон, расположенных поперек относительно упомянутой продольной оси (А) и находящихся между по меньшей мере двух перфорированных плоских пластин (14, 15), расположенных параллельно друг другу в упомянутой камере оксигенации (7), при этом между упомянутыми слоями (S) расположены прокладочные элементы (11), при этом оксигенатор (1; 100) характеризуется тем, что упомянутые прокладочные элементы содержат листы (11) из двухстороннего адгезивного материала, полностью заключенные в пластико-полимерный элемент? или так называемую заливку (28), и при этом между упомянутыми смежными слоями (S) перпендикулярно расположен по меньшей мере центральный цилиндрический используемый участок (Ω1), соосный с упомянутой продольной осью (А), выполненный с возможностью прохождения через него упомянутой органической текучей среды.

2. Оксигенатор по п. 1, в котором упомянутое распределительное устройство содержит по меньшей мере один вентилятор (24), поддерживаемый с возможностью свободного вращения с помощью упомянутого поддерживающего устройства (20) внутри упомянутой предкамеры (17), при этом упомянутый вентилятор содержит центральный стержень (23) и множество радиальных лопастей (25).

3. Оксигенатор по п. 2, в котором упомянутый центральный стержень (23) коаксиален относительно упомянутой продольной оси (А).

4. Оксигенатор по п. 1, в котором упомянутая распределительная предкамера (17) содержит пятое выпускное отверстие (18) снаружи упомянутого оксигенатора.

5. Оксигенатор по п. 1, в котором упомянутое пятое отверстие (18) выполнено коаксиально упомянутой продольной оси (А) и формирует входную часть, имеющую вытянутый конец по направлению наружу упомянутого корпуса контейнера (2), и противоположный конец, направленный в упомянутую предкамеру (17), при этом поддерживающее устройство (20), расположено в упомянутом противоположном конце.

6. Оксигенатор по любому из пп. 2 или 5, в котором упомянутое поддерживающее устройство содержит упомянутый подшипник (20), закрепленный на упомянутом противоположном конце упомянутой входной части (18), коаксиально к упомянутой продольной оси (А), и поддерживающий упомянутый центральный стержень (23), при этом по меньшей мере один конец упомянутого центрального стержня простирается своей верхней частью в упомянутую входную часть.

7. Оксигенатор по п. 1, в котором упомянутое скрепляющее средство (28) содержит по меньшей мере один пластико-полимерный материал, так называемую монолитную заливку, имеющую две противоположные стенки (28А, 28В), включающие в себя соответствующие гомологичные противоположные концы упомянутых волокон (8) и расположенные в упомянутой камере оксигенации (7).

8. Оксигенатор по п. 7, в котором упомянутые противоположные стенки (28А, 28В) имеют скругленный профиль.

9. Оксигенатор по п. 7, в котором между упомянутым пластико-полимерным элементом (28) и упомянутым корпусом контейнера (2) расположена по меньшей мере одна камера накопления кислорода (2В), при этом первые гомологичные концы упомянутых волокон (8) заканчиваются в камере накопления отработанного газа (2С), в которой заканчиваются вторые концы упомянутых волокон (8).

10. Оксигенатор по п. 1, в котором между распределительной предкамерой (17) и упомянутой камерой оксигенации (7) расположена камера терморегуляции (30) упомянутой текучей среды, которую необходимо подвергнуть оксигенации, в которой протекает терморегулирующая текучая среда по контуру циркуляции (31), расположенному в упомянутой камере терморегуляции.