血液处理系统的制作方法

本发明涉及血液处理装置和方法。具体地，本发明涉及一种用于在绕过肺的系统中从血液去除二氧化碳(例如体外血液氧合和二氧化碳控制)的系统和方法。

背景技术：

诸如体外膜氧合器之类的血液气体处理装置允许通过将血液经由气-血界面暴露于供给气体来调节血液气体成分。气-血界面可以中空纤维的透气壁的形式提供，其中气体穿过中空纤维的内腔，并且血液流过中空纤维的外部。血液气体与供给气体之间的相对分压的分压梯度促进了透气壁上的气体交换。在气体交换之后，所供应的气体作为废气被移除。

在体外膜氧合中，通过调节供给气体的成分可以控制流出血液(流出血液是离开血液气体处理装置的血液)中的氧气的分压。通过调节经过气-血界面的供给气体的流速可以控制流出血液中的二氧化碳的分压。

本申请人的国际专利申请pct/gb2015/053694(公开号为wo2016/087859，其内容在此通过引用并入)公开了一种氧合系统，该氧合系统具有流动控制布置以用于控制废气相对于供给气体的流速。wo2016/087859还公开了一种用于以低流速制备具有高精度氧气含量的供给气体的共混器。wo2016/087859中公开的共混器和流动控制布置可用于维持供给气体的低流速，同时还允许高的共混精度，并且还允许以低的但仍高于氧合气体供应的合适的流速排出废气。诸如wo2016/087859的系统允许同时调节流出血液中的氧气和二氧化碳的分压。

本发明试图对现有的血液气体交换装置提供进一步的改进。

技术实现要素：

根据本发明的第一方面，提供了一种如权利要求1所限定的血液气体管理装置。该血液气体管理装置包括多个气体通道，多个气体通道中的每一个包括气体入口和气体出口，以及血液通道，该血液通道布置有具有气体通道的气-血界面。血液气体管理装置被布置成允许供给气体的流从气体入口通过气体通道至气体出口，并允许血液流动路径中的血液的流通过血液通道，从而允许血液气体经由气-血界面与供给气体交换。血液气体管理装置包括供给气体分配布置，该供给气体分配布置允许将供给气体从相对于血液流动路径的不同的方向提供到气-血界面。

血液气体管理装置的布置可以可视化为气体入口和排气口之间并通向排气口的多个气体通道(例如，数千根中空纤维)。血液被允许在气体通道的外部上流动。

本发明的机制基于以下认识：从血液中离开并进入废气中的大部分二氧化碳的移动在相对较早的时间在气-血界面中发生。气体交换由血液中和气体通道中的二氧化碳分压的差异驱动。在本说明书中，表述“梯度”可用于指代该差异。由于二氧化碳的流动性，该差异沿着气体通道迅速减小。因此，沿着气体通道很快就减小了驱动气体传输的差异并因此其梯度。

在现有系统中，可以通过改变气体流速来调节二氧化碳交换。通过示例的方式，增加的气体流速实现了每单位时间进一步输送更多的“新鲜的”供给气体到气体通道中。但是，出于实际考虑，例如在维持其他气体成分(例如氧气)的界定的气体交换方面，对气流调节设置了限制。

本发明的机制在气体通道的整个长度上提供了更好的气体传输梯度。通过从相对于血液流动路径的不同方向供应气体来实现更好的气体传输梯度。这允许具有较高的相关气体成分的分压差异的新鲜的供给气体被引导至气体通道下游区域中的血液。“新鲜的”供给气体是指尚未在气-血界面中暴露于血液的供给气体。

来自不同方向的气体供应可以是双向或多向气体供应，其中相对于血液流动路径(特别是通过气-血界面)沿着两个或更多个不同的方向供应气体。气体供应可以是双向的，且两个或更多个气体通道以相对于血液的流成逆流布置。

在一些实施方式中，供给气体分配布置被配置为提供第一气体供应以在第一方向上穿过血液流动路径的至少部分或全部，并提供第二气体供给以在不同于第一方向的第二方向上穿过血液流动路径的至少部分或全部。

第一供应和第二供应可以具有相同的成分或不同的成分。第一供应和第二供应可以具有相同的流速或不同的流速。

在一些实施方式中，至少一个气体通道包括沿另一气体通道的气体出口方向的气体入口，由此至少一个气体通道被配置为将气体逆流地引导至另一气体通道。

逆流布置允许本发明利用平行的气体通道来实施。这可以促进血液气体管理装置的构造。例如，这可以促进气体供应的设计。

在一些实施方式中，至少两个或更多个多向气体通道相对于血液流动路径串联布置。

串联布置是指在血液流动的方向上，第一气体通道在第二气体通道的上游穿过血液。因此，流过气体通道的血液在暴露于第二气体通道之前先暴露于第一气体通道。

在一些实施方式中，血液气体管理装置还包括废气去除系统，该废气去除系统被配置为相对于血液的流沿不同方向从气体出口提取废气。

废气去除系统可以如wo2016/087859中所述进行配置。废气去除系统可允许相对于气体通道的供给气体流速来调节气体通道的排气流速。例如，可以通过闭环控制来调节排气流速，以匹配或超过供给气体流速。

在一些实施方式中，废气去除系统包括到多向气体通道的不同气体出口的公用连接。

废气去除系统可以由真空或其他合适的低压源辅助。废气去除系统可以在气体通道的排气隔室中包括辅助排气口。辅助排气口提供了一种安全机构，其可防止气-血界面处的过压。

在一些实施方式中，气体通道中的至少一些或全部由包括透气壁的中空纤维提供。

应当理解，透气性是指中空纤维的壁允许由气体供应的气体从纤维内部穿过壁到纤维外部进行气体交换，血液被允许在纤维外部流动。

在一些实施方式中，血液气体管理装置被包括在体外氧合器中，该氧合器具有在气体通道的每个端部处的气体腔室，其中每个气体腔室被分成多个隔室，每个隔室允许气体通过单独的一组气体通道被引导。

现有的氧合器设计具有限定的气体通道，该气体通道具有入口区域和排气区域。例如，中空纤维氧合器是一种常见的氧合器设计，其包括数千根中空纤维，每根中空纤维提供从入口到排气的气体通道。每根纤维的一端通向并进入气体入口区域，每根纤维的另一端通向并进入排气区域。本发明基于这样的认识，可以通过逆流地供应至少一些气体来修改这种已知的中空纤维设计，即沿着从通常是排气区域朝向通常是气体入口区域的方向来供应一部分气体。

气体腔室可以由一个或多个分隔件分隔成多个隔室，每个部分具有与气-血界面不同区域相接的边界。

在一些实施方式中，血液气体管理装置包括气体传感器布置，该气体传感器布置被配置为获得进入气体入口和/或离开气体出口的供给气体的至少一个气体值，其中该至少一个气体值包括气体流速、气体压力和/或二氧化碳、氧气、氮气和/或其组合的百分比。

在一些实施方式中，血液气体管理装置包括血液传感器布置，该血液传感器布置被配置为获得进入和/或离开气-血界面的血液的至少一个血液值，其中该至少一个血液值包括血液流速、血压、血液温度和/或二氧化碳、氧气、氮气和/或其组合的百分比。

在一些实施方式中，血液气体管理装置包括供给气体控制系统，其被配置为接收一个或多个血液值或一个或多个气体值作为输入，以响应于该气体值和/或该血液值来调节至少一个气体流动参数，其中至少一个气体流动参数包括供给气体的成分和/或流速。

上述传感器布置和控制系统布置可以是血液气体管理控制系统的一部分。这些布置可以与血液气体管理装置可操作地链接，并且可以位于装置壳体的外部。

可以根据气体成分和/或气体流速来调节通过多方向气体通道的气体供应。与传感器布置和控制系统一起，这提供了闭环控制或反馈环，其有助于将血液气体值朝着设定值或朝着目标值自动调节。

分别与控制气体和/或血液的流速和/或成分的机构可操作地连接的传感器允许闭环控制来在预定的设定点调节供给气体和/或血液流以维持特定特性，例如pao2、paco2和/或温度。

“维持”特性是指系统响应于补偿气体参数(流速、成分)，从而补偿围绕预定设定点的临时波动。

例如，传感器可以记录在具有沿第一方向的气体供应的情况下超过第一数量的纤维和在具有沿第二方向的气体供应的情况下超过第二数量的纤维的血液的血液二氧化碳相对于目标二氧化碳水平不够低。控制系统可以确定通过改变第一气体供应的气体流速不能降低流出血液中的二氧化碳水平，例如因为这会不期望地影响氧合性能。在那种情况下，血液气体管理装置可以在第二方向上调节气体供应的流速和/或成分，以进一步减小血液二氧化碳值，从而避免调节第一气体供应。

根据本发明的第二方面，提供了由权利要求12限定的一种使用血液气体管理装置的方法。该血液气体管理装置包括多个气体通道，多个气体通道中的每一个包括气体入口和气体出口，以及具有气-血界面的血液通道，气-血界面具有气体通道。该方法包括以下步骤：将供给气体的流从气体入口的通过气体通道引导至气体出口；以及允许血液流动路径中的血液的流通过血液通道，从而允许血液气体经由界面与供给气体交换。该方法还包括将供给气体从相对于血液流动路径的不同的方向提供给气-血界面。

在一些实施方式中，该方法包括提供第一气体供应以在第一方向上穿过血液流动路径的至少部分或全部，以及提供第二气体供给以在不同于第一方向的第二方向上穿过血液流动路径的至少部分或全部，并且可选地以逆流向第一气体供应提供第二气体供应。

在一些实施方式中，该方法包括相对于血液流动路径串联地提供至少两个或更多个多向气体通道。

在一些实施方式中，该方法包括相对于血液的流沿不同方向从气体出口提取废气，并且可选地使用连接到多方向气体通道的不同气体出口的公用废气去除系统提取废气。

在一些实施方式中，该方法在体外氧合器中使用，该体外氧合器具有在气体通道的每个端部处的气体腔室，其中每个气体腔室被分成多个隔室，其中该方法包括经由单独的一组气体通道引导不同的的气体供应。

在一些实施方式中，该方法包括使用气体传感器布置以获得进入气体入口和/或离开气体出口的供给气体的至少一个气体值，其中该至少一个气体值包括二氧化碳、氧气、氮气和/或其组合。

在一些实施方式中，该方法包括血液传感器布置，该血液传感器布置被配置为获得进入和/或离开气-血界面的血液的至少一个血液值，其中该至少一个血液值包括二氧化碳、氧气、氮气或其组合。

在一些实施方式中，该方法包括响应于气体值和/或血液值使用反馈回路来调节至少一个气体流动参数，其中该至少一个气体流动参数包括供给气体的成分和/或流速。

在该血液气体管理装置或该方法的一些实施方式中，多个气体通道是氧合器的一部分或二氧化碳管理装置的一部分。

可选地，氧合器或该装置是体外装置、可穿戴装置或可植入装置。

附图说明

现在将参考附图描述本发明的示例性实施方式，其中：

图1示出了现有技术的氧合器布置；

图2示出了在图1的装置的操作期间预期的气体传输梯度；

图3是血液气体管理装置的示意图；

图4示出了在图3的装置的一种操作模式下预期的气体传输梯度；

图5是另一血液气体管理装置的示意图；以及

图6示出了一系列血液气体管理方法的步骤。

具体实施方式

图1示出了在用于体外通气的已知氧合器1中预期会存在的元件。提供了氧合器1以将氧气减少的或静脉的血液暴露于包含氧气和低百分比的二氧化碳的气体供应。所供应的气体中的二氧化碳百分比实际上可以为0。在血液与气体供应之间的气体交换期间，血液被氧合并且二氧化碳被去除，以提供富氧和二氧化碳减少的动脉血液。氧合器1包括血液通道，该血液通道包括血液入口2和血液出口3，静脉血液通过该血液入口2被供应到氧合器1，流出血液通过血液出口3离开氧合器1以供进一步使用，通常作为动脉血液返回给患者。氧合器1还包括气体通道，该气体通道包括扫气(sweepgas)供应4，该扫气供应4经由入口室5穿过气-血界面7并经由排气室8通向排气通道9。

现代的气-血界面通常包括成束的几千个具有微孔、透气性的中空微孔纤维。扫气通过纤维的内部中空空间被供应，并且血液在纤维周围流动，并且分别通过血液和气体中的氧气和二氧化碳的浓度之间的相对气体传输梯度来促进气体交换。中空纤维在其端部通常通过树脂(即所谓的灌封物7)保持在一起，该灌封物7从入口室5和排气室8密封血液通道。该设计使得气体流动状态(特别是从入口室5到气-血界面6的气流流速和体积)是从单个静态气体供应口所期望的那样，是可控的，并且期望是均匀的。应该理解的是，在操作中，气体成分和压力将沿着中空纤维从面向入口的灌封物7朝着面向出口的灌封物7变化，因为随着血液吸收氧气分子，氧气含量会逐渐降低，并且由于从血液二氧化碳扩散到氧合气体中，二氧化碳含量会逐渐增加。然而，对于距入口室5的给定距离，通过中空纤维的气体流动状态由扫气供应4的参数确定并且实际上是均匀的。

这种氧合器类型的目的是调节流出血液中的氧气的分压pao2。目的还可以是调节流出血液中的二氧化碳的分压paco2。可以通过调节氧合气体的氧气百分比(即，部分氧气压力)来调节pao2，其余成分主要是氮气。可以通过调节氧合气体的流速来调节paco2。使用诸如本申请人在wo2016/087859和wo2016/087861中描述的氧合气体供应系统，可以同时控制氧合气体的成分和流速两者，从而允许同时调节在流出血液中预期的pao2和paco2两者。

图2示意性地示出了使用中的氧合器1的二氧化碳气体传输梯度。在图2和图1中，相同的部件使用相同的数字，并且不再重复描述与图1相对应的相同的部件。血液气体与所供给的气体成分的交换由膜(从中空纤维的内部朝向中空纤维的外部)上的梯度驱动。梯度越高，气体传输越有效。图2说明了驱动二氧化碳从血液传输到气体通道的梯度。当静脉血液经由血液入口2进入时，在图2的的阅读定向上的左上角，血液具有较高的二氧化碳分压。在进入气-血界面时，血液暴露于来自扫气供应4的新鲜供给气体中，且二氧化碳的分压实际上为零。最初，气体传输梯度较高，导致二氧化碳传输到气体通道中。当血液朝向血液出口3流过气-血界面6(沿图2的阅读定向向下流动)时，血液二氧化碳减少，且因此气体传输梯度相对于供给气体减少。此外，沿着气体通道(在图2的阅读定向上，从入口室5的左侧到排气室8的右侧)，供给气体中的二氧化碳的分压增加，因此气体传输梯度降低。综上所述，气体传输梯度(a)在气体通道的方向上(b)在血液流动路径的方向上在气-血界面上减小。通过气-血界面6内的较浅的和较深的抖动示意性地表示二氧化碳气体传输梯度；较浅的抖动表示更可能促进从血液中去除二氧化碳的气体传输梯度。较深的抖动表示较低的气体传输梯度，且与浅的抖动区域比较具有较低的二氧化碳去除率。

图3示出了根据本发明的实施方式的氧合器10。氧合器10包括提供通过氧合器10的血液通道的血液入口12和血液出口14。氧合器10包括气-血界面32，在该气-血界面32中提供了多个中空纤维，这些中空纤维在一端处通过灌封物30且在另一端处通过灌封物36保持成束。在氧合器10内，气-血界面32的灌封物30、36外部的空间提供了气体腔室，在气-血界面的每一例上有一个。每个气体腔室提供了具有气-血界面32的气体通道。

氧合器10包括三个气体路径，每个气体路径经由气体供应通向气体腔室，通过气-血界面的气体通道并经由相对的气体腔室进入排气管线。

第一气体路径包括具有第一扫气流动控制器24a的第一扫气供应22a，以向气-血界面32提供供给气体。第一气体路径经由第一气体腔室中的第一入口隔室26a通过灌封物30进入气-血界面32，特别是进入第一组中空纤维34a，并从气-血界面32穿过灌封物36进入第二气体腔室的第一排气隔室40a，经由第一排气管线42a从该第一排气隔室40a去除废气。

第二气体路径依次对应于第一气体路径，并且其整数具有后缀“-b”而不是“-a”。第二气体路径沿与第一气体路径相反的方向延伸，并且包括具有第二扫气流动控制器24b的第二扫气供应22b，以向气-血界面32提供供给气体。第二入口隔室26b因第二气体路径的相反方向而位于第二气体腔室中，第二气体路径经由第二入口隔室26b(其由于第二气体路径的相对定向而位于第二气体腔室中)，通过灌封物36进入气-血界面32，特别是进入第二组中空纤维34b中，并从气-血界面32通过灌封物30进入第一气体腔室中的第二排气隔室40b中，经由第二排气管线42b从该第二排气隔室中去除废气。

第三气体路径在顺序和方向上对应于第一气体路径，并且其整数具有后缀“-c”而不是“-a”。第三气体路径平行于第一气体路径并在与第二气体路径相反的方向上延伸，并且包括具有第三扫气流动控制器24c的第三扫气供应22c，以向气-血界面32提供供给气体。第三气体路径经由第一气体腔室中的第三入口隔室26c，通过灌封物30进入气-血界面32，特别是进入第三组中空纤维34c中，并从气-血界面32通过灌封物36进入第二气体腔室中的第三排气隔室40c，经由第三排气管线42c从该第三排气隔室中去除废气。

氧合器10包括在气体入口区域处气密的壳体。特别地，第一入口隔室26a、第二入口隔室26b和第三入口隔室26c是气密的，以避免在进入气-血界面32之前污染供给气体。在另一端，第一排气隔室40a、第二排气隔室40b和第三排气隔室40c，壳体可以包括多个开口以允许与环境的压力平衡，以避免在气-血界面32内建立压力。

血液入口12与血液出口14之间的血液通道由气-血界面32提供，该气-血界面32由面向入口的灌封物30和面向出口的灌封物36界定，并且由围绕中空纤维34的灌封物内部的空间构成。

在气体腔室内，氧合器10包括多个(在此为四个)分隔件28，即分隔件28a、28b、28c和28d。分隔件28将两个气体腔室中的每一个分隔成多个(在此为三个)气体腔室。在氧合器10的一端，第一气体腔室被两个分隔件28a和28b分隔成第一入口隔室26a、第二排气隔室40b和第三入口隔室26c。在氧合器10的另一端，第二腔室由两个分隔件28c和28d分成第一排气隔室40a、第二入口隔室26b和第三排气隔室40c。

每个隔室26a、26b、26c和40a、40b、40c可以被认为分别邻接于灌封物30或36的不同部分。这样，每个气体入口隔室和每个气体排气隔室具有与气-血界面32的不同边界。该布置允许通过添加分隔件来利用公知的氧合器中空纤维设计以用于逆流气体供应。应当理解，图3的布置提供了穿过同一血液路径的不同区域的多个(在此为三个)气体路径或多个气体通道组。这有助于提供无菌的血液通道。

连接到第一入口隔室26a的中空纤维束可通过第一扫气供应22a供应，且同样地，连接到第二入口隔室26b的纤维可通过第二扫气供应22b供应，以及连接到第三入口隔室26c的纤维可由第二扫气供应22c供应。

分隔件28a-28d在图3中被示出为处于固定位置。分隔件28a-28d可以例如根据氧合器的设计被固定在适当的位置处。分隔件28a-28d可以可重新定位在不同的位置。可重新定位的分隔件允许改变可经由第一气体通道、第二气体通道或第三气体通道供应的纤维的数量。此外，可重新定位的分隔件便于气体入口隔室与其对应的排气隔室对准。分隔件28a-28d可以在灌封物30和灌封物36上移动。这允许改变中空纤维组34a、34b和34c的数量之比，从而改变其相对于彼此的面积。

分隔件28a-28d可能不必一定密封在灌封物30和/或灌封物36上，因为少量气体渗入相应的其他区域(例如，从第一气体入口隔室26a渗入第二组中空纤维34b)可能是可容许的。而且，中空纤维被密集地堆积，并且分隔件的边缘可以大于中空纤维的直径。与面向入口的灌封物30或灌封物36的接触的分隔件的边缘可以覆盖一定量的中空纤维，以使得覆盖有分隔件的中空纤维实际上不能供应气体。相反，如果分隔件28没有与相应的灌封物30或灌封物36紧密接触，则可以不向位于分隔件正下方的中空纤维供应扫气，而是可以将扫气围绕分隔件吸入到相邻的排气隔室中。

每个扫气供应22a、22b和22c可由相应的扫气流动控制器24a、24b和24c单独地控制。每个扫气供应可以是可单独控制的。扫气被理解为具有旨在将其供应到气-血界面的成分。

排气隔室40a、40b和40c可包括一个或多个向外的开口，例如在氧合器10的壳体中的狭缝。开口提供了辅助排气口，该排气口提供了防止气体通道过压的机构。

图4示意性地示出了使用中的氧合器10的二氧化碳气体传输梯度。在图4和图3中，相同的部件使用相同的数字，并且不再重复描述与图3对应的相同部件。与图2相似，二氧化碳气体传输梯度由气-血界面32内的较浅的和较深的抖动表示；较浅的抖动表示较高的二氧化碳气体传输梯度，其更可能促进从血液中去除二氧化碳。较深的抖动表示较低的气体传输梯度，且与浅的抖动区域比较具有较低的二氧化碳去除率。

与图2相同，图4中的气体传输梯度在(a)在血液流动路径的方向上(b)在气体通道中的气体通道的方向上在气-血界面上减小。然而，与图2相反，由于在图4的布置中存在三个逆流气体路径，流过排气隔室40a附近的第一组中空纤维34a的血液与提供有具有低二氧化碳百分比的“新鲜的”供给气体的第二组中空纤维34b接触。供给气体的二氧化碳百分比实际上可以为零，并且因此对于随后的气体路径，扩散梯度相对较大，这在图4中通过第二入口隔室26b附近的较浅的抖动来说明。与图2的比较中相同数量的中空纤维相比，在逆流地通过多个(此处为三个)气体通道后，在血液出口14处排出的血液的二氧化碳分压较低。

如图4所示，多个气体通道相对于彼此逆流，并依次连续地通过血液通道，以使血液流过血液入口12和血液出口14之间的每个气体通道。

注意，图1中的比较和图3的实施方式的中空纤维的数量可以相同。实际上，可以设想，本发明可以与已知的中空纤维界面设计一起使用。通过相对于血液流动路径从不同方向提供供给气体，图3的实施方式比图1的比较实现了更好的二氧化碳去除。

应当理解，供给气体状况、流速和成分被设置成以便对于给定的血液气体管理装置实现在血液出口14处的流出血液中的设定的血液气体成分。

血液气体管理装置可用于同时设置一个或多个血液气体值。例如，该系统可用于同时设置氧气和/或二氧化碳的分压。该系统提供了单独地调节每个气体供应的供给气体状况的选项。在一些实施方式中，两个或更多个供给气体管线可以由相同的气体源供应，并且经由歧管分配到气-血界面。例如，供给气体可以具有相同的成分，由共同的源供应，并且通过每个通道的流速被单独地调节。

同样地，可以单独地为每个气体通道进行废气去除，或者对于两个或更多个气体通道使用共同的废气提取源。

图5示出了图3的变型。在图5和图3中，相同的部件使用相同的附图标记，并且不再重复描述与图3相对应的相同部件。在图5的布置中，三个排气管线42a、42b和42c通入歧管44，经由共用的排气管线46从歧管44中除去废气。

图6示出了管理血液气体传输的方法50。方法50包括提供血液处理装置(诸如图3的装置10或图5的装置10a)的步骤52，该装置包括气-血界面和沿相对于血液流动路径的方向的两个或更多个方向供应气体的配置。在步骤54中，提供供给气体以在至少两个方向上通过血液流动路径。在可选的步骤56中，针对至少一个方向与针对另一方向不同地调节供给气体。在可选的步骤58中，例如通过停止通过一个或多个气体通道的气体供应来调节可用的气-血界面区域。在可选的步骤60中，监测流出血液的血液气体值。在可选的步骤62和步骤64中，响应于流出血液的值改变气体参数。这样的机制可以用于提供闭环控制。在可选的步骤62中，调节一个或多个气体供应的流速。在可选的步骤64中，调节一个或多个气体供应的成分。

本文所述的布置允许使用单个中空纤维组件用作与多个气体通道的界面。各个气体通道由中空纤维界面外部的气体腔室中的分隔件限定。这有利于提供用于血液通过的无菌环境，由此血液仅必须通过单个血液处理装置进行引导。

尽管本发明已经设计出能够利用现有的纤维膜界面几何形状，但是初始计算表明本发明在不同的界面几何形状中甚至可能更加有效。特别是如果用于从血液中去除二氧化碳，则可以通过更长的气体通道来保持二氧化碳的去除效果，这允许使用更少的纤维来实现气-血界面的相同表面积。反过来，这允许使用更短的血液通道，这首先减小了由于较短的血液行进距离而导致施加在血细胞上的机械应变，但是也进一步减小了将血液推过其他非常多根纤维所需的驱动压力。较短的血液路径会降低驱动血液通过血液气体处理装置所需的泵送功率，从而允许使用更小的泵。

因此，认为本发明实现了比用于单向气体供应系统具有更长的气体通道，但仍具有更少的纤维的较短的血液通道以提供相同的气-血界面面积的小得多的血液气体处理装置。本发明可以实现可穿戴的，甚至可植入的血液气体处理装置。

在一些实施方式中，血液气体处理装置可以包括气体通道，该气体通道在气-血界面内包括血液通道的长度至少两倍的长度，或者其长度大于所测量的血液通道的长度的3倍、4倍、5倍，其中气体通道的长度是从气-血界面的入口到气-血界面的排气端测量的，而血液通道的长度是从进入气-血界面的血液入口到从气-血界面处的血液出口的直接距离。

已经采用了三个气体流动路径描述了具体实施方式。已经在计算中发现了这种布置在改善气体传输梯度和系统复杂性之间提供良好的折衷。可以提供少于或多于三个的气体流动路径。

已经将具体实施方式描述为逆流布置。这样的布置是实用的，因为它允许利用现有的中空纤维界面几何形状。将理解的是，可以使用其他气体分配布置，诸如彼此垂直的气体路径。

此外，已经利用线性气体流动路径描述了具体实施方式。氧合器可包括更复杂的血液流动和气体流动几何形状。

关于血液气体管理装置描述了本发明。血液气体管理装置可以是血液气体管理系统的一部分。例如，血液气体管理系统可以包括用于调节供给气体并且用于向血液气体管理装置提供供给气体的部件。血液气体管理系统可以包括用于去除废气的部件。

血液气体管理系统可包括传感器布置和控制器，以执行流速的闭环控制。传感器可以被布置成测量每个气体路径的气体入口和/或气体出口处的值，特别是在界面气体通道的气体入口和/或气体出口处的值。可以布置传感器以测量气体流动路径之前和之后的血液值。例如，一个或多个传感器可以被布置成测量血液入口处、血液通过第一气体路径之前、两个气体路径之间和/或血液出口处、血液通过所有气体路径之后的血液值。