偏径向换热器和充氧器制造技术

制造组合式换热器和充氧器的方法。传热管件绕芯部卷绕并且灌注胶涂敷于所卷绕杆件的一部分。灌注胶固化以形成限定基本上与芯部的纵向轴线平行的内切面。组件沿通过灌注结构的线切割以限定具有基本上与轴线平行的切割面的芯部组件。切割好的管件形成多根毛细管，每根毛细管终止于相反的第一端和第二端，并且每根毛细管沿小于360度的弧角小于360绕芯部。充氧器管束形成为芯部组件的零部件并包括多根换气纤维。芯部组件设置在具有血液入口和血液出口的壳体内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】背景本专利技术涉及体外血液回路装置以及相关制造方法。更具体地说，其涉及在手术过程中调节患者血液的温度并对患者血液充氧的装置。通常在心肺转流术过程中使用体外血液回路，以从患者血液循环系统的静脉部分抽出血液，并将血液返回至动脉部分。体外血液回路通常包括静脉引流管线、静脉血液贮存器、血泵、充氧器、换热器、一个或多个过滤器以及血液输送管、端口和将各种部件互连的连接件。血液充氧器是体外回路的一次性部件，并用于对血液充氧。一般来讲，充氧器要么部分要么全部承担患者肺部的正常换气功能。充氧器通常采用多微孔隔膜或由上千的多微孔或半透性中空纤维(或“换气纤维”)构成的管束。将血流引导换气纤维的外表面周围。同时地，富氧气体混合物经过纤维内腔。由于来自患者的血液中的二氧化碳浓度相对较高，因此二氧化碳从血液转移，扩散穿过多微孔纤维并进入经过的充氧气流中。同时，氧气从充氧气体传送走，从而在整个纤维上扩散并进入血液。由此提高血液的氧含量，且减少二氧化碳含量。形成中空纤维充氧器管束的被广泛接受技术是，首先以来回的方式绕内支承核螺旋地卷绕连续换气管的长度以形成卷绕管束，如例如美国专利第4,975,247号所述。当卷绕过程完成时，卷绕管束具有限定纵向轴线和相反两端的大致圆柱形形状。连续换气管横穿卷绕管束的多个螺旋卷。灌注胶或环氧树脂接着涂敷于并固化于相反两端的每端。切割穿过在相反两端的每端处的灌注胶和管的厚度(垂直于纵向轴线)形成，将连续换气管分成一系列离散换气纤维。每根换气纤维横穿从一个切割端到相反切割端的单螺旋卷绕路径，并且每根纤维的内腔开口于相反两端处。为了完成充氧器装置，充氧器管束密封于壳体的侧壁中，该壳体接着装有侧缘端盖。气体入口和气体出口由壳体提供(通常分别在两端盖处)，并且流体连接到换气纤维开口端。充氧气体通过气体入口进入装置，穿过中空纤维的内腔并通过出口离开装置。更具体地说，供给在充氧器管束的第一端处的每根纤维的充氧气体沿相应内腔的螺旋路径流动，经历绕纵向轴线的若干360度旋转。图1以简化的形式示出了这种布置，示出具有绕纵向轴线L横穿多转的换气纤维12的充氧器管束10。穿过换气纤维的环形内腔的血流可以在各个方向上，诸如径向向外、轴向、周向等。在径向向外流动设计的情况下，美国专利第5,462,619号描述了改进卷绕技术，该卷绕技术提供了所需压降和最小的由递增敛集率引起的凝结风险。不管确切形式如何，通常，在与充氧器交界之前，持续泵送患者血液通过换热器部件。换热器芯通常由能有效地向与金属或塑料接触的血液传热的金属管或塑料管制成。在体外血液回路应用的情况下，换热器芯部可以由多根毛细管或一束毛细管形成。传热毛细管通常共同设置为预制垫子、利用形成垫子经线(warp)的线或缝线编织、纺织或以其它方式保持在一起。为了组装换热器，垫子通常绕芯部或芯棒缠绕或卷绕。当垫子绕芯棒连续地缠绕时，垫子会卷绕到其自身上，从而形成一系列径向增大层。垫子的毛细管通常“偏置”成使得管子不与垫子的宽度平行。具有相对的偏置角的两层垫子能同时卷绕在芯部上，以防止在将垫子缠绕在其自身上时使后续各层的毛细管嵌入前一层的毛细管之间的间隙内。无论如何，泵送诸如水的适当传热流体通过管腔，而血液绕管外部流动，从而传热流体与血液分开但与其有传热关系。在换热器外部对水进行加热或冷却，换热器起到沿期望的方向控制或调节血液温度的功能。很多市场上可购得的充氧器装置将换热器芯部和隔膜式充氧器管束两者合并在公共壳体中。设置在与血液充氧器相同的壳体中的换热器经受多个设计约束。换热器由于在手术室环境中的实际空间限制而应是紧凑的。并且，由于血液的高成本及有限供应，因此小尺寸在使血液充氧器的内部预充容积最小的方面上是重要的。然而，换热器必须够大以提供足够体积流量来允许适当温度控制和充氧。在另一方面，因为人全血中的细胞和血小板是易损的并且如果经受由湍流引起的过大剪切力就可能损伤，所以血液充氧器内的血液流量或流阻不能过大。为了解决上述(及其它)顾虑，最近的组合式换热器和充氧器装置具有充氧器管束直接卷绕或形成在换热器芯部上面。在某些组合式换热器和充氧器装置的情况下，在换气管束形成(例如，换气管件螺旋卷绕在缠绕好的毛细管垫上)之后，换热器毛细管垫绕芯棒缠绕。如此组装好的管束的相反两端接着被封装并切割以产生通向毛细管内腔和换气纤维内腔的开口。各自带有不仅换热器端口而且充氧器端口的上下端盖组装在切割管束组件上。在使用过程中，充氧介质遵循螺旋路径通过如上所述的换气纤维；传热流体类似地螺旋流经各毛细管。虽然非常切实可行，但基于卷绕的换气纤维和毛细管垫的集成管束组件具有潜在缺点。例如，毛细管垫由于编织或纺织工艺的复杂性而昂贵。此外，垫子中的毛细管的尺寸、偏移量、材料、间距等是固定的，因而，使这些参数中的一个或多个可获得的可能益处是不可获得的。而且，传热流体和换气介质的相对较长螺旋流路可能不是最佳的。而且，需要多个额外密封构件以确保血液、充氧器介质和传热流体不会混合。任何改进都会受到欢迎。
技术实现思路
根据本专利技术的原理的某些方面涉及一种对体外回路中的血液充氧并控制其温度的装置。装置包括壳体、芯部、换热器管束和充氧器管束。壳体提供血液入口和血液出口。芯部设置在壳体内并限定纵向轴线。换热器管束包括直接布置在芯部上面的多根传热毛细管。每根毛细管终止于相反向的第一端和第二端，并且各自绕芯部延伸以限定相对于纵向轴线的弧形部。每根毛细管的弧形部具有小于360度的弧角。充氧器管束包括直接布置在换热器管束上面的多根换气纤维。在这种结构的情况下，装置构造成建立径向通过换热器管束和充氧器管束的从血液入口到血液出口的血液流路。在某些实施例中，每根换气纤维终止于相反向的第一端和第二端，并绕换热器管束延伸以限定具有小于360度的弧角的相对于纵向轴线的弧形部。在相关实施例中，在传热流体和充氧介质以小于360度分别横穿每个对应内腔的情况下，灌注结构包围每根传热毛细管的端部和每根换气纤维的端部。根据本专利技术的原理的某些方面涉及一种制造对体外回路中的血液充氧并控制其温度的装置的方法。方法包括绕另外限定纵向轴线的芯部卷绕至少一个长度的连续传热管件以形成换热器管束前体。灌注胶涂敷于换热器管束前体的一部分以提供具有与纵向轴线对齐的长度方向的中间芯部组件。固化灌注结构沿与纵向轴线基本平行的平面延伸穿过换热器管束前体。中间芯部组件接着沿穿过灌注结构的切割线沿长度方向切割以限定具有切割面的芯部组件。在这点上，切割步骤将连续传热管件转换成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对体外回路中的血液充氧并控制其温度的装置，所述装置包括：壳体，所述壳体提供血液入口和血液出口；芯部，所述芯部设置在所述壳体内并限定纵向轴线；换热器管束，所述换热器管束包括直接布置在所述芯部上面的多根传热毛细管，每根所述传热毛细管终止于相反向的第一端和第二端并绕所述芯部延伸以限定相对于所述纵向轴线的弧形部，所述弧形部具有小于360度的弧角；以及充氧器管束，所述充氧器管束包括直接布置在所述换热器管束上面的换气纤维；其特征在于，所述装置构造成建立径向通过所述换热器管束和所述充氧器管束的从所述血液入口到所述血液出口的血液流路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.19 US 14/134,6411.一种用于对体外回路中的血液充氧并控制其温度的装置，所述装置包括：
壳体，所述壳体提供血液入口和血液出口；
芯部，所述芯部设置在所述壳体内并限定纵向轴线；
换热器管束，所述换热器管束包括直接布置在所述芯部上面的多根传热毛细管，
每根所述传热毛细管终止于相反向的第一端和第二端并绕所述芯部延伸以限定相对
于所述纵向轴线的弧形部，所述弧形部具有小于360度的弧角；以及
充氧器管束，所述充氧器管束包括直接布置在所述换热器管束上面的换气纤维；
其特征在于，所述装置构造成建立径向通过所述换热器管束和所述充氧器管束
的从所述血液入口到所述血液出口的血液流路。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括灌注结构，所述灌注结构包
围每根所述传热毛细管的所述第一端，并且进一步地，其中，所述灌注结构的切面布
置在基本上与所述纵向轴线平行的平面上。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述灌注结构包围每根所述传热毛
细管的所述二端。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述灌注结构还包围每根所述换气
纤维的相反向的第一端和第二端。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述芯部构造成将血流从所述血液
入口径向向外引导到所述换热器管束。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多根传热毛细管各自包括内腔，
换热流体可以供应给所述内腔以控制可以在所述多根传热毛细管之间移动的血液的
温度。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述多根传热毛细管布置成使得所
述换热流体通过所述多个传热元件的运动基本上横切于血液可以在所述多根传热毛
细管之间移动的径向向外方向。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多根换气纤维各自包括内腔，
含氧气体介质可以供应给所述内腔以对可以在所述多根换气纤维之间移动的血液充
氧。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述多根换气纤维布置成使得所述
气体介质通过所述多根换气纤维的运动基本上横切于血液可以在所述多根换气纤维
之间移动的径向向外方向。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，每根所述换气纤维终止于相反
向的第一端和第二端，并绕所述换热器管束延伸以限定相对于所述纵向轴线的弧形
部，每根所述换气纤维的所述弧形部具有小于360度的弧角。
11.一种制造用于对体外回路中的血液充氧并控制其温度的装置的方法，所
述方法包括：
将至少一个连续传热管件绕限定纵向轴线的芯部卷绕以限定换热器管束前体；
将灌注胶涂敷于所述换热器管束前体的一部分以提供中间...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·麦克勒维什，
申请(专利权)人：美敦力公司，
类型：发明
国别省市：美国;US