氧合器是整个ECMO中最核心的装置之一，为气体交换装置，有排出二氧化碳、氧气交换与调节血液温度的功能。根据其制造材质可分为两大类：硅胶膜与中空纤维。

目前硅胶膜（silicone rubber）氧合器只有一种，美敦力公司生产的硅胶膜氧合器是唯一被美国食品药品监督管理局批准（Food and Drug Administration，FDA）允许长期使用的。其最基本的构造为将硅胶膜缠绕在聚碳酸酯核心周围，固定后装入硅胶套筒内。套筒内有血流和气体通过，血流的方向与气体通过的方向相反，这样的构造使得血流和气体能在短时间内最大化的交换（图2-3）。这种硅胶膜氧合器气体交换表面积的规格范围是0.4～4.5m ²，其氧合器的使用选择标准是以患者的体型和预期需要的血流量为准。血流量最大为1.5倍氧合器膜表面积，送入气体最大流量限制在3倍氧合器膜表面积以内。这种氧合器调节二氧化碳的方法可以有多种：①氧气和5%二氧化碳的混合气体；②100%二氧化碳（提高血液循环中的二氧化碳分压）；③可以通过改变每分通气量或气体流量来调节。添加二氧化碳后，血液酸碱值和二氧化碳分压会有所变化，建议动态监测氧合器后血液气体以确保在标准范围内。

判断膜肺功能是否改善的两个最基本指标是气体交换能力和膜肺前后压差。监护人员通常通过患者心肺功能、管路是否通畅、氧合器功能是否正常等来判断膜肺功能是否改善。氧合器前、后压力均上升表明氧合器后阻力增加。可能的原因包括患者血压偏高、管路内血容量偏高、动脉插管位置不当、管路发生扭曲或弯折。两个压力均降低可能的原因包括患者低血压、管路内血容量偏低、血泵功能下降、管路有明显的出血等。压力差增大表明氧合器阻力增加，最可能的原因是血栓形成。目前此种气体交换装置已停止生产。

现代膜式氧合器采用中空纤维（hollow fiber）外走血内走气的设计方案，既可以很好地解决层流问题，也可以与变温完美地结合起来。血液在中空纤维之间流动，因纤维走行方向不定，其流动方向也不断地改变。这种交换方式使红细胞和血浆充分混合以达到单位面积的最大氧合率，也大大减少了中空纤维的用量和预充量。另外，这种巧妙的设计还提高了氧合器的安全性能，一旦发生栓塞整根中空纤维都将失去氧合能力，因为气体的密度要远小于血液的密度，所以就避免了栓塞的发生。科学发展中，研究人员不断发现一些拥有高热交换系数的材料，随着这些材料应用于氧合器，膜式氧合器变温装置的设计、性能和体积都发生了很大的改进。绝大部分膜式氧合器采用血液先变温后氧合的组合方式，也有采用两者同时进行的方式，两种组合方式效果均很满意。为了增加膜肺的使用时间，新的表面涂层技术改善了膜肺的生物相容性，增强了膜肺的抗血浆渗透能力。新技术的运用使ECMO的操作更加安全简便，也使越来越多的ECMO中心选择最新的中空纤维氧合器应用在ECMO系统中（图2-4）。