本發(fā)明專利技術(shù)公開了人工肺系統(tǒng)及其使用的方法。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(yùn)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(yùn)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(jié)合使用以將動態(tài)血液氧合提供至具有受損害的肺功能的患者。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
人工肺系統(tǒng)及其使用的方法本申請是2017年5月19日提交的申請?zhí)枮?01580062991.9、專利技術(shù)名稱為“人工肺系統(tǒng)及其使用的方法”的專利申請的分案申請。相關(guān)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(yōu)先權(quán)，該申請通過引用包含于此。政府許可權(quán)利本專利技術(shù)以國立衛(wèi)生研究院授予的批準(zhǔn)文號HL118372在政府支持下作出。政府對本專利技術(shù)具有特定權(quán)利。
本專利技術(shù)總地涉及用于氧合血液的系統(tǒng)和方法。更具體地，本專利技術(shù)涉及用于在行走患者中氧合血液的系統(tǒng)和方法。
技術(shù)介紹
肺衰竭急性或慢性地發(fā)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(fā)生，機(jī)械通氣或體外膜肺氧合(ECMO)必須被實(shí)施以氧合血液以維持身體的氧氣需求。機(jī)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(tǒng)是機(jī)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(kuò)展的ECMO支持經(jīng)由多個裝置交換是可以的。但是在實(shí)踐中，這些系統(tǒng)被它們的操作的復(fù)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(dǎo)致肌肉萎縮。最近，動態(tài)ECMO支持已經(jīng)在許多中心中使用可用的泵和氧合器實(shí)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(tǒng)提供了好處，但它們?nèi)匀环浅１恐亍Ｋ鼈冇捎谘鹾掀鞯墓δ苄詨勖鼘τ跀U(kuò)展使用也是有限的。考慮到上述限制，本領(lǐng)域需要用于使用適于擴(kuò)展使用的便攜式人工肺系統(tǒng)對步行患者提供機(jī)械氧合的系統(tǒng)和方法。與本專利技術(shù)的主題有關(guān)的專利和公布申請包括US2013296633；US2011040241；US7682327；US6935344；US6503450；US5308320；US4548597；US4610656；以及US3927981。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
技術(shù)被提供用于使用人工肺系統(tǒng)的步行患者的機(jī)械氧合，人工肺系統(tǒng)提供優(yōu)于之前可用的氧合系統(tǒng)的一個或多個優(yōu)點(diǎn)。盡管本專利技術(shù)的系統(tǒng)特別地適用作為便攜式系統(tǒng)，但它們也可以用作或作為靜止系統(tǒng)的部分。在第一組實(shí)施例中，血液氧合系統(tǒng)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(tǒng)的剩余部分可移除。在本專利技術(shù)的一個方面，泵氧合器單元被配置為連續(xù)地氧合血液多于三十天而不需要替換。在本專利技術(shù)的另一方面，血液經(jīng)由雙管腔導(dǎo)管從患者移除并返回至患者，該雙管腔導(dǎo)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(huán)系統(tǒng)的第二管腔。導(dǎo)管還可以包括自密封機(jī)構(gòu)以允許套管被直接插入至心臟的右心室中。在本專利技術(shù)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(fā)生器、氧氣罐或兩者的結(jié)合。在第二組實(shí)施例中，提供將機(jī)械通氣提供至步行患者的方法，其包括從患者的循環(huán)系統(tǒng)移除非氧合血液，經(jīng)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(huán)系統(tǒng)；其中，泵與單獨(dú)地容納在便攜包中的泵電機(jī)和控制器進(jìn)行通信；以及其中，氧合器從單獨(dú)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(jī)、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(shù)提供用于肺輔助氧合器系統(tǒng)的小型的低質(zhì)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(yùn)行)或使用交流或插入電流(“在線”運(yùn)行)運(yùn)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(chǎn)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(tǒng)從外部源供電時不使用二氧化碳洗滌器是優(yōu)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(zhì)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(zhì)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(yùn)行期間，來自氧氣供給單元的富氧氣體進(jìn)入血液氧合器，其將氧氣換成二氧化碳并產(chǎn)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(huán)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(zhuǎn)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(dāng)患者能夠插上氧氣供給單元的電源時(“在線”運(yùn)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(zhì)的消耗由此在在線運(yùn)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(jìn)一步最小化，從而使得與二氧化碳洗滌器必須被設(shè)計尺寸以適應(yīng)持續(xù)運(yùn)行的等價的僅有電池的系統(tǒng)相比，本專利技術(shù)的雙運(yùn)行模式的氧氣供給單元更便宜、更小并且在總大小和質(zhì)量上更輕。根據(jù)本專利技術(shù)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(yùn)行氧氣濃縮器來產(chǎn)生，外部電源通常地是來自電網(wǎng)的線路電源或來自局部發(fā)生器。當(dāng)氧氣濃縮器從外部電源運(yùn)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(dāng)氧氣濃縮器從所述電池運(yùn)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(shí)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(chǎn)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(shí)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(jìn)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(yùn)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的速率與來自氧氣本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一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：/n選擇性地使氧氣濃縮器以兩個運(yùn)行模式中的一個運(yùn)行模式運(yùn)行，其中，第一運(yùn)行模式包括由電池電源運(yùn)行，以及第二運(yùn)行模式包括由外部電源運(yùn)行；/n當(dāng)所述氧氣濃縮器以所述兩個運(yùn)行模式中的第一運(yùn)行模式運(yùn)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/n當(dāng)所述氧氣濃縮器以所述兩個運(yùn)行模式中的第二運(yùn)行模式運(yùn)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。/n
【技術(shù)特征摘要】
20141119 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：
選擇性地使氧氣濃縮器以兩個運(yùn)行模式中的一個運(yùn)行模式運(yùn)行，其中，第一運(yùn)行模式包括由電池電源運(yùn)行，以及第二運(yùn)行模式包括由外部電源運(yùn)行；
當(dāng)所述氧氣濃縮器以所述兩個運(yùn)行模式中的第一運(yùn)行模式運(yùn)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(dāng)所述氧氣濃縮器以所述兩個運(yùn)行模式中的第二運(yùn)行模式運(yùn)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(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括通過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(chǎn)生所述二氧化碳洗滌后的氣體流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，沒有洗滌二氧化碳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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求5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?xì)怏w流，所述氧氣供給單元包括：
氧氣濃縮器；
二氧化碳洗滌器；
電源控制，其被配置為以兩個運(yùn)行模式中的一個運(yùn)行模式輸送電力，其中，第一運(yùn)行模式包括由電池運(yùn)行，以及第二運(yùn)行模式包括由外部電源運(yùn)行；
帶閥管道網(wǎng)絡(luò)，其被配置為(1)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳忠俊，B·格里菲思，D·N·威爾斯，
申請(專利權(quán))人：馬里蘭大學(xué)，巴爾的摩，布瑞斯有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國;US
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