中空纤维膜缠绕压缩装置的制作方法

本发明涉及一种医疗器械产品的技术领域，尤其涉及一种中空纤维膜缠绕压缩装置。

背景技术：

膜式氧合器是心脏停跳代替肺的医疗器械，具有调节血液温度及氧气和二氧化碳气体交换的功能，是心血管手术的必备的医疗设备，也是治疗急性呼吸疾病和等待肺移植阶段必备的医疗设备。膜式氧合器原理是将体内的静脉血引出体外，经过膜式氧合器后进行温度调节以及氧气和二氧化碳交换变成动脉血，再回输病人动脉系统，维持人体脏器组织氧合血的供应。膜式氧合器中，通过中空纤维变温膜实现温度调节，通过中空纤维氧压膜实现血液内氧气和二氧化碳气体交换。

请参阅图1及图2所示，其分别为常规中空纤维丝膜相邻两中空纤维管的截面图以及中空纤维管的剖视图。相邻两个中空纤维管1之间具有间隙l1，将中空纤维管1纺织形成如图2所示的片状中空纤维膜2，片状中空纤维膜2通过绕丝机构绕成适宜规格的卷状中空纤维膜。针对现有常规中空纤维丝膜的改进，在中国发明专利申请号201710817387.3中公开了一种丝膜结构及膜式氧合器，如图3所示，该卷状中空纤维膜3的中空纤维管的截面为非圆形封闭截面(具有最小外接圆及最大内切圆)，可有效降低血液的预充量，降低血流压力避免血液遭到破坏。

鉴于上述，需要一种中空纤维膜缠绕压缩装置，通过该装置将常规中空纤维丝膜的圆形截面压缩成非圆形封闭截面。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种中空纤维膜缠绕压缩装置，包括：

绕丝机构，绕丝机构具有绕丝部以及驱动部，其中绕丝部用于设置中空纤维膜，驱动部用于驱动绕丝部旋转；以及

压缩机构，压缩机构包括压力供给部以及滚压轮，压力供给部用于施加压力至滚压轮；滚压轮的轮面平行于绕丝部的旋转轴；其中当压力供给部施加压力至滚压轮时，滚压轮沿垂直于绕丝部的旋转轴方向按压中空纤维膜。

根据本申请的一实施方式，压缩机构还包括柔性件；柔性件包覆于滚压轮的轮面上。

根据本申请的一实施方式，柔性件包括袋体以及装设入袋体内的流体；袋体包覆于滚压轮的轮面。

根据本申请的一实施方式，滚压轮为橡胶辊、硅胶辊及聚氨酯辊中的一种。

根据本申请的一实施方式，压力供给部包括供压组件以及压紧臂；供压组件连接于压紧臂的一端，压紧臂的另一端转动连接于滚压轮。

根据本申请的一实施方式，供压组件包括调压阀、连接管路以及气缸；调节阀设置于连接管路；气缸连通于连接管路的一端；压紧臂的一端与气缸连动，压紧臂的另一端转动连接于滚压轮。

根据本申请的一实施方式，供压组件还包括控制器以及压力传感器，控制器连接调节阀；压力传感器设置于滚压轮上，并连接控制器；其中压力传感器检测滚压轮的压力值，并输出压力值至控制器，控制器根据压力值控制调节阀的开度。

根据本申请的一实施方式，供压组件包括弹性件，弹性件连接于压紧臂的一端，压紧臂的另一端转动连接滚压轮。

根据本申请的一实施方式，压紧臂包括连接支臂、第一压紧支臂以及第二压紧支臂；供压组件连接于连接支臂的中部，连接支臂的两端分别连接第一压紧支臂的一端与第二压紧支臂的一端，第一压紧支臂的另一端与第二压紧支臂的另一端分别转动连接于滚压轮的两端。

根据本申请的一实施方式，绕丝部包括相对设置的第一绕丝夹具座及第二绕丝夹具座，第一绕丝夹具与第二绕丝夹具具有间距；中空纤维膜缠绕于第一绕丝夹具座与第二绕丝夹具座的间距内；驱动部驱动第一绕丝夹具座及第二绕丝夹具座旋转。

与现有技术相比，本申请可以获得包括以下技术效果：

本申请的中空纤维膜缠绕压缩装置，通过压缩机构对中空纤维膜进行挤压，将中空纤维膜内的中空纤维管圆形截面挤压为非圆形截面，将由非圆形截面中空纤维管组成的中空纤维膜应用于膜式氧合器，由于中空纤维膜中相邻中空纤维管之间的间距减小，血液流动空间减小，有效降低血液预充量，降低血流压力避免血液遭到破坏。更进一步地，为了避免刚性元件挤压中空纤维膜，对中空纤维膜内的中空纤维管造成损伤，压缩机构还设置有柔性件，或将滚压轮设置为橡胶辊、硅胶辊及聚氨酯辊中的一种，从而对中空纤维膜进行柔性按压。

附图说明

图1为背景技术的相邻两中空纤维管的截面示意图；

图2为背景技术的片状中空纤维膜的结构图；

图3为背景技术的中空纤维管的截面为非圆形封闭截面的卷状中空纤维膜的结构图；

图4为本申请一实施例的中空纤维膜缠绕压缩装置的主视剖视简图；

图5为本申请另一实施例中空纤维膜缠绕压缩装置的主视剖视简图；

图6为本申请一实施例的中空纤维膜缠绕压缩装置的侧视简图；

图7为本申请一实施例的相邻非圆形截面中空纤维管的截面图；

图8为本申请一实施例的压缩机构中柔性件包覆于滚压轮轮面的剖视图。

具体实施方式

以下将以图式揭露本申请的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本申请。也就是说，在本申请的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

关于本文中所使用之“第一”、“第二”等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本申请，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已。

请一并参阅图4至图6所示，其中，图4及图5为本申请一实施例的中空纤维膜缠绕压缩装置的主视剖视简图，图6为本申请一实施例的中空纤维膜缠绕压缩装置的侧视简图。如图所示，本实施例提供一种中空纤维膜缠绕压缩装置，本实施例的中空纤维膜缠绕压缩装置主要通过压缩机构20按压绕丝机构10上的卷状中空纤维膜3，使卷状中空纤维膜3内的中空纤维管1的截面由圆形截面变化为非圆形截面如椭圆截面，当卷状中空纤维膜3应用于膜式氧合器中，具有非圆形截面中空纤维管1的卷状中空纤维膜3中，多个中空纤维管1之间的间隙减小，能有效降低血液的预充量。

复阅图4至图6，本实施例中中空纤维膜缠绕压缩装置包括绕丝机构10及压缩机构20。绕丝机构10用于对片状中空纤维膜2缠绕分卷，使片状中空纤维膜2缠绕呈卷状中空纤维膜3。其中，绕丝机构10具有绕丝部101以及驱动部102，绕丝部101具有旋转轴1011，驱动部102驱动绕丝部101绕其旋转轴1011旋转，绕丝部101旋转过程中，片状中空纤维膜2不断缠绕于绕丝部101。压缩机构20设置于绕丝机构10，包括压力供给部201以及滚压轮202，压力供给部201施加压力至滚压轮202，滚压轮202的轮面则平行于绕丝部101的旋转轴1011设置，当压力供给部201施加压力至滚压轮202，滚压轮202沿垂直于绕丝部101的旋转轴1011方向按压缠绕于绕丝部101上的卷状中空纤维膜3。其中，压力供给部201可以在片状中空纤维膜2分卷完成后向滚压轮202施加压力，滚压轮202按压缠绕于绕丝部101上的卷状中空纤维膜3，压力供给部201也可在片状中空纤维膜2缠绕过程中向滚压轮202施加压力，滚压轮202按压缠绕于绕丝部101上的卷状中空纤维膜3。当绕丝机构10完成片状中空纤维膜2的分卷，片状中空纤维膜2卷绕成符合规格的卷状中空纤维膜3，驱动部102驱动绕丝部101绕旋转轴1011继续旋转，旋转过程中，压力供给部201持续施加压力至滚压轮202，滚压轮202对卷状中空纤维膜3持续按压，滚压轮202按压缠绕于绕丝部101上的卷状中空纤维膜3时，至少对卷状中空纤维膜3靠近表层的多层卷状中空纤维膜3进行压缩，将卷状中空纤维膜3靠近表层的多层卷状中空纤维膜3内的中空纤维管1的截面由圆形挤压为非圆形，如图7所示，其为相邻非圆形截面中空纤维管1的截面图，当中空纤维管1的截面由圆形挤压为椭圆形，相邻两个非圆形截面的中空纤维管1之间的间隙l2小于相邻两个圆形截面的中空纤维管1之间的间隙l1。当驱动部102驱动绕丝部101绕旋转轴1011旋转，旋转过程中，片状中空纤维膜2层叠缠绕于绕丝部101时，压力供给部201持续施加压力至滚压轮202，滚压轮202依次对缠绕于绕丝部101的每一层卷状中空纤维膜3按压，将每一层卷状中空纤维膜3内的中空纤维管1的截面由圆形挤压为非圆形，于片状中空纤维膜2分卷过程中按压时，可以对每一层卷状中空纤维膜3分别压缩，随着片状中空纤维膜2不断缠绕，缠绕在绕丝部101上的卷状中空纤维膜3厚度不断增加，压缩机构20的压力供给部201因卷状中空纤维膜3的反向推力而不断回缩，以与卷状中空纤维膜3的厚度相适配。

当滚压轮202按压卷状中空纤维膜3时，为了使卷状中空纤维膜3受到均匀挤压作用，同时避免刚性元件直接产生的压力对卷状中空纤维膜3的中空纤维管1造成损伤，其中一实施例中，压缩机构20还包括柔性件203。请参阅图8，其为压缩机构20中柔性件203包覆于滚压轮202轮面的剖视图。压缩机构20还包括柔性件203，柔性件203包覆于滚压轮202的轮面上。其中一例中，柔性件203包括袋体2031以及装设入袋体2031内的流体2032，袋体2031包覆于滚压轮202的轮面，其中流体2032可以为液体如水或气体如空气，本申请不以此为限。另一例中，柔性件203还可以为软胶体，软胶体贴附于滚压轮202的轮面，软胶体可以为具有适宜厚度的橡胶或硅胶等。滚压轮202按压缠绕于绕丝部101上的卷状中空纤维膜3时，滚压轮202垂直于绕丝部101的旋转轴1011施加的压力通过柔性件203进行均匀分散，并均匀作用于卷状中空纤维膜3上，对卷状中空纤维膜3柔性且均匀压缩，同时还避免卷状中空纤维膜3因滚压轮202的挤压作用受到损伤。

另一实施例中，滚压轮202为橡胶辊、硅胶辊及聚氨酯辊中的一种，当压力供给部201施加压力至橡胶辊、硅胶辊或聚氨酯辊，橡胶辊、硅胶辊或聚氨酯辊与卷状中空纤维膜3之间产生相互作用力，由于橡胶辊、硅胶辊及聚氨酯辊在常温下具有弹性，实现滚压轮202对卷状中空纤维膜3的柔性挤压。

复阅图4至图5，压力供给部201包括供压组件2011和压紧臂2012，供压组件2011和压紧臂2012均设置于绕丝机构10上。供压组件2011连接于压紧臂2012的一端，压紧臂2012的另一端转动连接于滚压轮202，其中，供压组件2011施加压力至压紧臂2012，压紧臂2012施加压力至滚压轮202。驱动部102驱动绕丝部101旋转时，卷状中空纤维膜3随绕丝部101同步旋转，当滚压轮202向缠绕于绕丝部101上的卷状中空纤维膜3施加压力，由于滚压轮202与卷状中空纤维膜3之间存在相对运动，滚压轮202与卷状中空纤维膜3之间产生摩擦作用力，而压紧臂2012的另一端转动连接于滚压轮202，在摩擦力作用下，滚压轮202旋转，且滚压轮202的旋转方向与绕丝部101的旋转方向相反。由于滚压轮202转动连接于压紧臂2012另一端时，滚压轮202与卷状中空纤维膜3之间产生的摩擦作用力远小于滚压轮202与压紧臂2012的另一端固定连接时滚压轮202与卷状中空纤维膜3之间产生的摩擦作用力，从而有效避免摩擦力过大时，卷状中空纤维膜3的中空纤维管1因受到较大摩擦力作用而被损坏。进一步地，请参阅图4及图5所示，压紧臂2012包括连接支臂20121、第一压紧支臂20122以及第二压紧支臂20123，第一压紧支臂20122以及第二压紧支臂20123通过导向座20124设置于绕丝机构10；供压组件2011连接于连接支臂20121的中部，连接支臂20121的一端连接第一压紧支臂20122的一端，连接支臂20121的另一端连接第二压紧支臂20123的一端，第一压紧支臂20122的另一端转动连接于滚压轮202的一端，第二压紧支臂20123的另一端转动连接于滚压轮202的另一端。由于压力供给部201施加压力至连接支臂20121的中部，第一压紧支臂20122到连接支臂20121的中部的距离与第二压紧支臂20123到连接支臂20121的中部的距离相等，根据等臂杠杆原理，第一压紧支臂20122施加至滚压轮202的压力与第二压紧支臂20123施加至滚压轮202的压力相同，从而使得滚压轮202施加至卷状中空纤维膜3上的挤压力更加均匀，实现卷状中空纤维膜3均匀压缩。

另一实施例中，请继续参阅图4，供压组件2011包括调压阀20111、连接管路20112以及气缸20113，调节阀20111设置于连接管路20112；气缸20113连通于连接管路20112的一端；压紧臂2012一端连动于气缸20113，压紧臂2012的另一端转动连接于滚压轮202。连接管路20112的一端连接气缸20113，另一端接通外界气源，通过调节调压阀20111至合适的压力，如小于或等于0.5kg/cm²，气缸20113产生适宜大小的压力并施加压力至压紧臂2012的一端，压紧臂2012的另一端施加压力至滚压轮202，滚压轮202沿垂直于绕丝部101旋转轴1011的方向按压卷状中空纤维膜3。另一实施例中，供压组件2011还包括控制器(图中未示出)以及压力传感器20114，控制器设置于绕丝机构10，控制器连接调节阀20111；压力传感器20114设置于滚压轮202上，并连接控制器，其中压力传感器20114用于检测滚压轮202施加至卷状中空纤维膜3的压力值，并将检测的压力值传输至控制器，控制器根据压力值调整调节阀20111的开度，如此可以根据实际情况调整压缩机构20施加给卷状中空纤维膜3的压力大小。

复阅图5所示，本申请另一实施例中，供压组件2011包括弹性件20115，弹性件20115连接于压紧臂2012的一端，压紧臂2012的另一端转动连接滚压轮202。具体实施中，弹性件20115可以为弹簧如螺旋弹簧或截锥涡卷弹簧等，当弹性件20115为弹簧时，弹簧套设于弹性柱状胶体20116上，弹性柱状胶体20116对弹簧的压缩起导向作用；或弹性件20115可以为弹性柱状胶体20116如热塑性弹性体，弹性柱状胶体20116连接于压紧臂2012的一端。

复阅图4至图5，另一实施例中，绕丝部101包括相对设置的第一绕丝夹具座1012及第二绕丝夹具座1013，第一绕丝夹具座1012与第二绕丝夹具座1013具有间距1014；片状中空纤维膜2缠绕于第一绕丝夹具座1012与第二绕丝夹具座1013的间距1014内；驱动部102驱动第一绕丝夹具座1012及第二绕丝夹具座1013旋转。驱动部102包括马达固定座1021、伺服马达1022、轴承固定座1023、压紧弹性部件1024以及从动轴1025；伺服马达1022固定于马达固定座1021，且连接于第一绕丝夹具座1012，轴承固定座1023固定于第二绕丝夹具座1013，从动轴1025一端穿设出轴承固定座1023并连接于第二绕丝夹具座1013，另一端抵接于弹性压紧部件1024，弹性压紧部件1024为弹簧。

当压力供给部201在片状中空纤维膜2分卷完成后向滚压轮202施加压力，滚压轮202按压缠绕于绕丝部101上的卷状中空纤维膜3时，本申请的中空纤维膜缠绕压缩装置作动原理如下：将内隔板4安装入第一绕丝夹具座1012与第二绕丝夹具座1023的间距1024内，片状中空纤维膜2的起始端牵引缠绕于内隔板4上，伺服马达1022驱动第一绕丝夹具座1012旋转，第一绕丝夹具座1012带动内隔板4旋转，第二绕丝夹具座1013在内隔板4带动下绕从动轴1025旋转，片状中空纤维膜2缠绕于内隔板4上，当片状中空纤维膜2按照适宜规格缠绕成卷状中空纤维膜3后，驱动部102继续驱动第一绕丝夹具座1012及第二绕丝夹具座1013旋转，卷状中空纤维膜3持续旋转。若压力供给部201包括气缸20113，将连接管路20112连通外界气源，调节调压阀20111的压力，气缸20113动作，气缸20113的推杆推动连接支臂20121的中部，气缸20113的推力通过第一压紧支臂20122及第二压紧支臂20123作用于滚压轮202的两端，滚压轮202的轮面垂直下压缠绕于内隔板4的卷状中空纤维膜3，卷状中空纤维膜3随第一绕丝夹具座1012及第二绕丝夹具座1013同步旋转，滚压轮202沿着与卷状中空纤维膜3旋转方向相反的方向旋转，在卷状中空纤维膜3以及滚压轮202旋转过程中，滚压轮202至少对靠近卷状中空纤维膜3表层的多层卷状中空纤维膜3按压，将靠近卷状中空纤维膜3表层的多层卷状中空纤维膜3内的中空纤维管1的圆形截面挤压成非圆形截面。若压力供给部包括弹性件20115，弹性件20115处于压缩状态，弹性件20115为恢复自由状态产生弹力，弹性件20115的弹力作用于连接支臂20121的中部，弹性件20115的弹力通过第一压紧支臂20122及第二压紧支臂20123作用于滚压轮202的两端，滚压轮202在弹性件20115的弹力作用下抵接于卷状中空纤维膜3，滚压轮202垂直按压卷状中空纤维膜3。绕丝机构10的结构及作动过程以及滚压轮202对卷状中空纤维膜3的按压过程与上述相同，此处不再赘述。

当压力供给部201在片状中空纤维膜2分卷过程中向滚压轮202施加压力，滚压轮202按压缠绕于绕丝部101上的每一层卷状中空纤维膜3时，本申请的中空纤维膜缠绕压缩装置作动原理如下：将内隔板4安装入第一绕丝夹具座1012与第二绕丝夹具座1013的间距1014内，片状中空纤维膜2的起始端牵引缠绕于内隔板4上，伺服马达1022驱动第一绕丝夹具座1012旋转，第一绕丝夹具座1012带动内隔板4旋转，第二绕丝夹具座1013在内隔板4带动下绕从动轴1025旋转，片状中空纤维膜2开始层叠缠绕于内隔板4。若压力供给部201包括气缸20113，将连接管路20112连通外界气源，调节调压阀的20111压力，气缸20113动作，气缸20113的推杆推动连接支臂20121的中部，气缸20113的推力通过第一压紧支臂20122及第二压紧支臂20123作用于滚压轮202的两端，滚压轮202的轮面垂直下压缠绕于内隔板4的第一层卷状中空纤维膜3，第一层卷状中空纤维膜3随第一绕丝夹具座1012及第二绕丝夹具座1013同步旋转，滚压轮202沿着与第一层卷状中空纤维膜3旋转方向相反的方向旋转，对第一层卷状中空纤维膜3挤压，将第一层卷状中空纤维膜3内的中空纤维管1的圆形截面挤压成非圆形截面，当内隔板4上每缠绕一层卷状中空纤维膜3，滚压轮202即可对该层及叠设于该层之下的卷状中空纤维膜3进行挤压，随着内隔板4上卷状中空纤维膜3层数增加，卷状中空纤维膜3缠绕厚度增加，由于通入气缸20113内的压力较小，气缸20113的推杆在卷状中空纤维膜3的反向作用力下随着卷状中空纤维膜3层数增加而逐渐回缩，直至完成片状中空纤维膜2的缠绕分卷。若压力供给部201包括弹性件20115，弹性件20115处于压缩状态，弹性件20115为恢复自由状态产生弹力，弹性件20115的弹力作用于连接支臂20121的中部，弹性件20115的弹力通过第一压紧支臂20122及第二压紧支臂20123作用于滚压轮202的两端，滚压轮202在弹性件20115的弹力作用下抵接于卷状中空纤维膜3，滚压轮202垂直按压卷状中空纤维膜3，随着卷状中空纤维膜3不断缠绕，缠绕在绕丝部101上的卷状中空纤维膜3厚度不断增加，弹性件20115不断被压缩。绕丝机构10的结构及作动过程以及滚压轮202对每一层及叠设于该层之下的卷状中空纤维膜3的按压过程与上述相同，此处不再赘述。相对于完成片状中空纤维膜2的分卷后，压缩机构20对卷状中空纤维膜3进行挤压而言，压缩机构20对每一层卷状中空纤维膜3进行挤压，卷状中空纤维膜3的压缩效果更佳。

综上，本申请的中空纤维膜缠绕压缩装置，通过压缩机构对中空纤维膜进行挤压，将中空纤维膜的中空纤维管圆形截面挤压为非圆形截面，中空纤维膜中相邻中空纤维管之间的间距减小，因而当具有非圆形截面中空纤维管的中空纤维膜应用于膜式氧合器，降低血液预充量，降低血流压力避免血液遭到破坏。为了避免刚性元件挤压中空纤维膜，对中空纤维膜内的中空纤维造成损伤，压缩机构还设置有柔性件，或将滚压轮设置为橡胶辊、硅胶辊及聚氨酯辊中的一种，从而对中空纤维膜进行柔性按压。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上所述仅为本申请的实施方式而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本申请的权利要求范围之内。