人工肺系統及其使用的方法技術方案

用于與血液氧合器一起使用的氧氣供給單元包括氧氣濃縮器和二氧化碳洗滌器。在在線運行模式中，來自氧氣濃縮器的富氧氣體主要與來自濃縮器的減小的回收氣體流一起供給至血液氧合器。在離線運行模式中，氧氣供給單元僅由電池供電，來自血液氧合器的較大的回收氣體流通過二氧化碳洗滌器并與來自氧氣濃縮器的較少量的富氧氣體組合。氧氣供給單元可以與血液泵和氧合器結合使用以將動態血液氧合提供至具有受損害的肺功能的患者。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】人工肺系統及其使用的方法相關申請的交叉引用本申請要求在2014年11月19日提交的美國臨時申請No.62/081,747的優先權，該申請通過引用包含于此。政府許可權利本專利技術以國立衛生研究院授予的批準文號HL118372在政府支持下作出。政府對本專利技術具有特定權利。
本專利技術總地涉及用于氧合血液的系統和方法。更具體地，本專利技術涉及用于在行走患者中氧合血液的系統和方法。
技術介紹
肺衰竭急性或慢性地發生。肺病在美國是三號殺手，并且造成每六例死亡中的一例。慢性阻塞性肺病(COPD)是最常見的肺病之一并且是美國第四大死因。成人呼吸窘迫綜合征(ARDS)每年影響190000個患者并且平均存活率在30-50％(Rubenfeld等NEnglJMed2005；353:1685-93)。如果肺衰竭發生，機械通氣或體外膜肺氧合(ECMO)必須被實施以氧合血液以維持身體的氧氣需求。機械通氣對于短期支持有效，然而通常使用的持久的潮氣量和氣道壓力可能損壞肺。ECMO系統是機械通氣的有吸引力的替代，因為它們近似地模擬生理氣體交換，并且擴展的ECMO支持經由多個裝置交換是可以的。但是在實踐中，這些系統被它們的操作的復雜性、出血和降低的患者移動性所限制。患者通常臥床不起，導致肌肉萎縮。最近，動態ECMO支持已經在許多中心中使用可用的泵和氧合器實施，允許患者到處走動并出去。他們還可以吃飯和鍛煉。盡管目前的ECMO系統提供了好處，但它們仍然非常笨重。它們由于氧合器的功能性壽命對于擴展使用也是有限的。考慮到上述限制，本領域需要用于使用適于擴展使用的便攜式人工肺系統對步行患者提供機械氧合的系統和方法。與本專利技術的主題有關的專利和公布申請包括US2013296633；US2011040241；US7682327；US6935344；US6503450；US5308320；US4548597；US4610656；以及US3927981。
技術實現思路
技術被提供用于使用人工肺系統的步行患者的機械氧合，人工肺系統提供優于之前可用的氧合系統的一個或多個優點。盡管本專利技術的系統特別地適用作為便攜式系統，但它們也可以用作或作為靜止系統的部分。在第一組實施例中，血液氧合系統包括與泵氧合器單元連通的多管腔套管以及提供電源和氧氣源的供給包。泵氧合器單元被配置為一次性的并且從系統的剩余部分可移除。在本專利技術的一個方面，泵氧合器單元被配置為連續地氧合血液多于三十天而不需要替換。在本專利技術的另一方面，血液經由雙管腔導管從患者移除并返回至患者，該雙管腔導管包括用于移除非氧合血液的第一管腔和用于將氧合的血液返回至患者的循環系統的第二管腔。導管還可以包括自密封機構以允許套管被直接插入至心臟的右心室中。在本專利技術的另一方面，供給包是便攜單元，其可以包括輪子以允許患者拉動該單元。在另一變形中，供給包具有一個或多個帶以允許患者穿戴包作為背包或挎包。在另一變形中，氧氣源可以是氧氣發生器、氧氣罐或兩者的結合。在第二組實施例中，提供將機械通氣提供至步行患者的方法，其包括從患者的循環系統移除非氧合血液，經由位于身體上的泵和氧合器傳送血液，以及將新氧合的血液返回至患者的循環系統；其中，泵與單獨地容納在便攜包中的泵電機和控制器進行通信；以及其中，氧合器從單獨容納的便攜源供給氧氣。方法可選地包括使用便攜包來容納泵電機、控制器和氧氣源。可替換地，如下文示出的，泵和/或氧合器可以在圍繞患者的腰部佩戴的腰帶上攜帶。在另一方面，本專利技術提供用于肺輔助氧合器系統的小型的低質量氧氣供給單元，其可以通過使用與一次性二氧化碳洗滌器單元組合的變壓型氧氣濃縮器輸送通常在每分鐘0.5至3升的范圍中的氧氣流速率。氧氣供給單元可以使用電池電源(“離線”運行)或使用交流或插入電流(“在線”運行)運行。二氧化碳洗滌器的使用增大電池壽命，因為與氧合濃縮器產生氧氣相比，洗滌器需要更少的電力來回收氧氣。然而，在系統從外部源供電時不使用二氧化碳洗滌器是優選的，因為電源是無限制的，并且二氧化碳洗滌器的壽命可以被延長(洗滌介質沒有被消耗)，從而允許使用更小的洗滌器和/或更不頻繁的洗滌器交換。以這種方式，氧氣供給單元的大小和質量可以被最小化，并且電池允許時間被最大化。在離線或電池運行期間，來自氧氣供給單元的富氧氣體進入血液氧合器，其將氧氣換成二氧化碳并產生具有增大的二氧化碳含量的廢氣。然而，二氧化碳的量不大。不是將仍包含高水平的氧氣的該廢氣泵送至環境，而是氣體可以返回至氧氣供給單元，在這里其被洗滌以移除二氧化碳，通常在移除水蒸氣之后。洗滌后的氣體被回收至血液氧合器單元，血液氧合器單元添加來自氧氣濃縮器單元的小流量的濃縮氧氣，其足以替換在之前通過血液氧合器期間轉換的氧氣量。以這種方式，每分鐘5-10升的量級的高富氧氣體流速可以使用僅每分鐘0.5至1升的來自氧氣濃縮器的氧氣被提供至氧合器以減少功耗并延長電池壽命。當患者能夠插上氧氣供給單元的電源時(“在線”運行)，功耗不再是問題并且氧氣濃縮器的輸出增加，從而允許通過二氧化碳洗滌器的流被旁通。洗滌介質的消耗由此在在線運行期間被防止，從而洗滌器的大小可以減小和/或洗滌器的使用壽命可以延長，從而最小化更換頻率。氧氣供給單元的大小可以通過使用相對低的輸出0.5-3升每分的氧氣濃縮器連同一次性二氧化碳洗滌器筒來進一步最小化，從而使得與二氧化碳洗滌器必須被設計尺寸以適應持續運行的等價的僅有電池的系統相比，本專利技術的雙運行模式的氧氣供給單元更便宜、更小并且在總大小和質量上更輕。根據本專利技術的特定方法，用于血液氧合的富氧氣體流可以通過選擇性地從電池電源或外部電源運行氧氣濃縮器來產生，外部電源通常地是來自電網的線路電源或來自局部發生器。當氧氣濃縮器從外部電源運行時，來自氧氣濃縮器的氧氣將在不洗滌的情況下輸送至血液氧合器。相反，當氧氣濃縮器從所述電池運行時，來自氧氣濃縮器的氧氣將與二氧化碳洗滌后的氧氣流組合并將組合的氣體流輸送至血液氧合器。以這種方式，電池壽命可以在同時延長所使用的二氧化碳洗滌器的壽命和/或減小其大小的同時增大。在一些實施例中，通過從從血液氧合器接收到的二氧化碳升高的氣體流中洗滌二氧化碳來產生二氧化碳洗滌后的氣體流。通常，氧氣濃縮器輸送從約0.5升每分(LPM)至1LPM的范圍的流以與所述二氧化碳洗滌后的氣體流組合。通常，二氧化碳洗滌后的氣體流處于從4.5LPM至9LPM的范圍。在來自氧氣濃縮器的氧氣在沒有洗滌的情況下輸送至血液氧合器的實施例中，氧氣以從2LPM至6LPM的范圍的速率輸送。在這種情況下，來自氧氣濃縮器的氧氣可以進一步與來自血液氧合器的二氧化碳升高的氣體流組合。在這些情況中，因為氧氣濃縮器提供更高的氧氣流速，因而不需要像在離線運行期間的情況那樣洗滌二氧化碳升高的氣體流。二氧化碳升高的氣體流通常以從3LPM至6LPM的速率與來自氧氣濃縮器的氧氣組合。根據本專利技術的特定設備，打算與血液氧合器一起使用的氧氣供給單元包括氧氣濃縮器、二氧化碳洗滌器、電源控制以及帶閥管道網絡。氧氣濃縮器被配置為從空氣產生濃縮氧氣流，通常包括由內部電子壓縮器驅動的變壓氧氣濃縮器。二氧化碳洗滌器被配置為接收來自血液氧合器的升高的二氧化碳氣體流的“回收”流并從該流中移除或“洗滌”二氧化碳，通常基本上移除全部二氧化碳。因為來本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于提供用于血液氧合的富氧氣體的方法，所述方法包括：選擇性地從電池電源或從外部電源運行氧氣濃縮器；當所述氧氣濃縮器由外部電源運行時，將沒有洗滌的來自所述氧氣濃縮器的氧氣輸送至血液氧合器；以及當所述氧氣濃縮器由所述電池運行時，將來自所述氧氣濃縮器的氧氣與二氧化碳洗滌后的氧氣流組合并將組合的氣體流輸送至所述血液氧合器。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.11.19 US 62/0817471.一種用于提供用于血液氧合的富氧氣體的方法，所述方法包括：選擇性地從電池電源或從外部電源運行氧氣濃縮器；當所述氧氣濃縮器由外部電源運行時，將沒有洗滌的來自所述氧氣濃縮器的氧氣輸送至血液氧合器；以及當所述氧氣濃縮器由所述電池運行時，將來自所述氧氣濃縮器的氧氣與二氧化碳洗滌后的氧氣流組合并將組合的氣體流輸送至所述血液氧合器。2.根據權利要求1所述的方法，還包括通過從從所述血液氧合器接收到的二氧化碳升高的氣體流中洗滌二氧化碳來產生所述二氧化碳洗滌后的氣體流。3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述氧氣濃縮器輸送從0.5LPM至1LPM的范圍的流以與所述二氧化碳洗滌后的氣體流組合。4.根據權利要求3所述的方法，其中，所述二氧化碳洗滌后的氣體流是從4.5至9LPM。5.根據權利要求1所述的方法，其中，沒有洗滌的來自所述氧氣濃縮器的氧氣以從2LPM至6LPM的速率輸送。6.根據權利要求5所述的方法，還包括將來自所述氧氣濃縮器的氧氣與來自所述血液氧合器的二氧化碳升高的氣體流組合。7.根據權利要求6所述的方法，其中，所述二氧化碳升高的氣體流以從3LPM至6LPM的速率流動。8.一種用于血液氧合器的氧氣供給單元，所述血液氧合器接收富氧氣體流并生成升高的二氧化碳氣體流，所述氧氣供給單元包括：氧氣濃縮器，其從空氣產生富氧氣體流；二氧化碳洗滌器，其從升高的二氧化碳氣體流移除二氧化碳；電源控制，其選擇性地從電池或外部電源輸送電力；帶閥管道網絡，被配置為(1)當所述電源控制由所述外部電源輸...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳忠俊，B·格里菲思，D·N·威爾斯，
申請(專利權)人：馬里蘭大學，巴爾的摩，布瑞斯有限公司，
類型：發明
國別省市：美國,US