器官灌注系統(tǒng)的供氧裝置制造方法
【專利摘要】一種用于對器官進行灌注的灌注系統(tǒng)，包括用于使灌注流體循環(huán)通過器官的灌注流體回路(16)、用于將氧氣添加到灌注流體中的充氧裝置(14)，和布置成供應(yīng)氧氣給充氧裝置的氧氣供應(yīng)裝置。該氧氣供應(yīng)裝置包括氧氣濃縮器。
【專利說明】器官灌注系統(tǒng)的供氧裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于身體器官的灌注(perfus1n)系統(tǒng)，該身體器官例如是諸如肝臟、胰臟、腎、小腸的人體器官，但也包括非人體器官的其他器官。尤其是，本發(fā)明涉及這種系統(tǒng)的供氧以及在這種系統(tǒng)中灌注流體的含量(content)控制。
【背景技術(shù)】
[0002]例如根據(jù)EP1168913，已知提供了一種用于體外器官灌注的系統(tǒng)，人體或非人體器官例如在移植到患者之前可以保存在這樣的系統(tǒng)中。該系統(tǒng)典型地包括用于可以是血液或另一灌注溶液的灌注流體(或灌注液)的儲液器，以及用于使流體循環(huán)通過器官的回路。該回路典型地包括用于從來源處將氧氣、二氧化碳或其他物質(zhì)添加到血液中的氧合器或其他裝置，該來源典型地包括加壓氣瓶。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種用于對器官進行灌注的灌注系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括流體回路、充氧裝置和氧氣供應(yīng)裝置，所述流體回路用于連接到所述器官并設(shè)置成將灌注流體(灌注液)供應(yīng)到所述器官，所述充氧裝置設(shè)置成在所述流體在所述回路中循環(huán)時將氧氣添加到所述流體中，所述氧氣供應(yīng)裝置設(shè)置成將氧氣供應(yīng)到所述充氧裝置。
[0004]該氧氣供應(yīng)裝置可包括 氧氣濃縮器。該氧氣濃縮器可具有入口，該入口設(shè)置成接收空氣，該空氣可處于大氣壓力。氧氣濃縮器可包括用于將氮氣從空氣中提取出的氮氣提取裝置。氧氣濃縮器可包括出口，氣體可從該出口被進給到所述氧合器。
[0005]所述系統(tǒng)可進一步包括空氣供應(yīng)裝置，該空氣供應(yīng)裝置設(shè)置成將空氣供應(yīng)給所述充氧裝置，從而所述充氧裝置能夠?qū)⒍趸继砑拥剿龉嘧⒘黧w。
[0006]氧氣濃縮器可包括壓縮機，該壓縮機設(shè)置成泵送氣體通過氮氣提取裝置。該泵可設(shè)置成將氣體泵送到所述充氧裝置。該氣體的一部分可設(shè)置成繞過所述氮氣提取裝置，例如通過單獨的供應(yīng)管傳遞，以提供對灌注液中的CO2進行控制所必需的氣體。
[0007]該系統(tǒng)可進一步包括氧氣控制閥，其設(shè)置成對從所述氧氣濃縮器到所述充氧裝置的氧氣的流速進行控制。
[0008]該系統(tǒng)可進一步包括氧氣測量裝置，其設(shè)置成測量所述灌注流體中的氧氣含量。該系統(tǒng)可進一步包括控制裝置，其設(shè)置成監(jiān)測所測得的氧氣含量。該控制裝置可設(shè)置成響應(yīng)于所測得的氧氣含量來控制氧氣控制閥。例如，其可以設(shè)置成將氧氣含量維持在目標范圍內(nèi)。該范圍可以由上限和下限定義，或者僅由下限定義。
[0009]該系統(tǒng)可包括空氣控制閥，其設(shè)置成對從所述空氣供應(yīng)裝置到所述充氧裝置的空氣的流速進行控制。
[0010]該系統(tǒng)可進一步包括二氧化碳測量裝置，其設(shè)置成測量所述灌注流體中的二氧化碳含量。所述系統(tǒng)可包括控制裝置，其設(shè)置成監(jiān)測所測得的二氧化碳含量并響應(yīng)于所測得的二氧化碳含量對空氣控制閥進行控制。例如，該控制裝置可設(shè)置成將二氧化碳含量維持在目標范圍內(nèi)。這種情況下，充氧裝置設(shè)置成既將氧氣添加到所述流體中又將二氧化碳從所述流體中提取出，因此起到了用于調(diào)節(jié)氧氣和二氧化碳水平二者的氣體含量調(diào)節(jié)裝置的作用。然而，將理解可以提供分別的調(diào)節(jié)裝置，即一個用于氧氣，另一個用于二氧化碳。
[0011]該系統(tǒng)可進一步包括分析管，流體能夠通過該分析管流動以繞過器官。測量裝置可設(shè)置成測量分析管中的流體。
[0012]測量裝置可設(shè)置成在對器官進行灌注期間操作。控制裝置可設(shè)置成在器官的灌注期間操作以在灌注期間維持目標范圍。
[0013]在以上提到目標范圍的每一種情況下，該范圍可以由上限和下限定義，或者僅由下限定義，或者僅由上限定義。
[0014]該系統(tǒng)可進一步 包括用戶界面，其設(shè)置成使用戶能夠輸入所述范圍的至少一個界限，或者多個所述范圍中的至少一個范圍。例如，用戶界面可以設(shè)置成使用戶能夠輸入目標氧氣含量的一個或兩個界限，或者目標二氧化碳含量的一個或兩個界限。
[0015]現(xiàn)在將描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，這將僅通過示例方式參考附圖進行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的灌注系統(tǒng)的示意圖；
[0017]圖2是形成圖1中的系統(tǒng)的一部分的氧合器的示意圖；以及
[0018]圖3是形成圖1中的系統(tǒng)的一部分的氧氣濃縮器的示意圖。
【具體實施方式】
[0019]參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的實施例的灌注系統(tǒng)大體包括器官可以被支撐在其中的吊兜(sling) 10、流體儲液器12、氧合器14和布置成在灌注期間使流體在儲液器、器官和氧合器之間循環(huán)的灌注回路16。控制器18布置成如以下將更詳細地描述的那樣控制系統(tǒng)的功倉泛。
[0020]腹水管(acities duct)80—端連接到吊5? 10底部中的排出孔,另一端連接到流體儲液器12頂部中的腹水返回端口 82。腹水泵84設(shè)置在腹水管80中，以將腹水從吊兜10向上泵回到儲液器12中。
[0021]灌注回路16進一步包括肝門管(portal duct) 100、肝動脈管(hepatic arteryduct) 102和下腔靜脈(IVC)管104。肝門管100的一端連接到流體儲液器的出口端口 106，另一端連接到門靜脈連接器108。流量控制閥，其形式為具有可變開啟度的夾管閥112，設(shè)置在肝門管100中，且連接到控制器18?？刂破?8布置成改變夾管閥112的開啟度，以便控制從儲液器12到肝臟的門靜脈的流體流的速度。肝動脈管102的一端連接到氧合器14的第一出口端口 114，另一端連接到肝動脈連接器116。流量傳感器113布置成測量門靜脈管100中的流體流的速率，并且布置成輸出指示門靜脈100中的流體的流速的信號。流量傳感器113的輸出連接到控制器18，控制器18能夠因此監(jiān)測門靜脈管100中的流速。IVC管104—端附接到腔靜脈連接器120，其另一端連接到氧合器14的入口端口 124。泵123設(shè)置在IVC管104中，IVC管104的入口連接到腔靜脈連接器120，其出口連接到氧合器14的入口端口 124。泵123布置成將流體從IVC管104泵送到氧合器124中。泵123是可變速度泵，連接到控制器18且由該控制器控制。IVC流量傳感器125布置成測量IVC管104中的流體流的速度，且布置成輸出指示IVC管104中的流體的流速的信號。流量傳感器125的輸出連接到控制器18，控制器18能夠因此監(jiān)測腔靜脈管中的流速?？刂破?8還布置成通過確定由IVC管104中的流量傳感器125測量的流動與由門靜脈管100中的流量傳感器113測量的流動之間的差異來測量動脈導(dǎo)管102中的流速。
[0022]氧合器14的具有第二出口端口 140，該第二出口端口 140通過壓力控制管142連接到流體儲液器12中的另一個端口 144。形式為夾管閥146的流量控制閥具有可變的開啟度，設(shè)置在壓力控制管142中，且連接到控制器18，使得該控制器能夠改變夾管閥146開啟度由此控制從氧合器14到儲液器12的流體的返回流。這與泵123 —起用于控制通過肝動脈管102流到器官的流體的壓力，以及IVC管104中流動離開器官的流體的壓力。
[0023]參考圖2，示意性示出的氧合器包括貫穿管150，該貫穿管150布置成將流體從入口端口 124輸送到兩個出口端口 114、140。氧氣室152具有用來連接到氧氣供應(yīng)部或空氣供應(yīng)部的入口端口 154以及用于將氧氣或空氣從氧氣室排出的出口或排出端口 156。通氣道(vent) 158在其下端連接到貫穿管150，并且向上延伸使得其上端與儲液器12的頂部大體齊平。此通氣道158是可關(guān)閉的，并且布置成在在流體回路的填充期間打開以將空氣從氧合器排出，但是在灌注期間是關(guān)閉的。氧氣室152與貫穿管150之間的可滲透膜160允許氧氣室152中的氧氣為貫穿管150中的可以是血液的流體充氧。膜160還允許灌注液中的CO2從灌注液離開穿過膜到空氣中。水室或水管162還連接到水入口端口 164和水出口端口 166，并且通過導(dǎo)熱壁168與貫穿管150隔離開。這允許水或其它適當?shù)臒峥刂屏黧w循環(huán)通過氧合器14以控制灌注流體的溫度。加熱器167被提供來對經(jīng)由水入口端口 164進入氧合器的水進行加熱，溫度計169被提供來測量從氧合器流出進入到肝動脈管102中的灌注液的溫度。加熱器167和溫度計169連接到控制器18，控制器18布置成測量和監(jiān)測供應(yīng)給器官的灌注液的溫度，和對加熱器167進行控制，以便將灌注液溫度維持在期望的水平，例如在目標溫度范圍內(nèi)。
[0024]可以理解，其它裝置能夠用于將氧氣和二氧化碳添加到灌注液中。例如，可以使用起泡器，來代替圖3中所示的類型的氧合器,該起泡器使?jié)饪s氧氣(concentrated oxygen)在灌注液中起泡。并且，替代利用一個裝置使氣體與灌注液接觸并且其中氣體的氧氣和二氧化碳的比例受到控制，該系統(tǒng)可以使用單獨的裝置，每一種氣體使用一個裝置。
[0025]回來參考圖1，養(yǎng)分控制回路170包括一組注射器172和養(yǎng)分進給管174，該組注射器172在該實施例中為四個注射器,每個注射器包含各自的養(yǎng)分，養(yǎng)分進給管174的一端連接到單獨的流體儲液器176而另一端連接到主流體儲液器12頂部中的養(yǎng)分入口端口178。每一個注射器172通過各自的養(yǎng)分輸入管180連接到養(yǎng)分進給管174。養(yǎng)分泵182布置在養(yǎng)分進給管174中，以將流體通過養(yǎng)分進給管從養(yǎng)分進給儲液器176經(jīng)由養(yǎng)分入口端口 178泵送到主儲液器12中。泵182和注射器172被控制器18控制，使得每一種養(yǎng)分進給到儲液器12中的速率受到控制。
[0026]小直徑的流體分析管190的一端在泵123的上游并且在該實施例中在IVC流量傳感器125的下游連接到IVC管104，流體分析管190的另一端連接到壓力控制管142，使得流體能夠從壓力控制管142繞過器官流到IVC管104。血液氣體分析器(BGA) 192布置成測量流過流體分析管190的流體的不同參數(shù)。在此實施例中，BGA192布置成測量流過其的流體的氧氣含量和二氧化碳含量。還可以測量和監(jiān)測其他參數(shù)。BGA192連接到控制器18，并且布置成輸出信號，該信號中的每一個指示BGA192測量的其中一個參數(shù)的值，控制器18布置成接收這些信號，使得參數(shù)可以被控制器18監(jiān)測。因此在此實施例中，這些信號包括氧氣水平信號、CO2水平信號和葡萄糖水平信號。
[0027]參考圖3，到氧合器入口 154的氧氣供應(yīng)是由氧氣濃縮器200提供的。這包括一對沸石塔(zeolite tower) 202、204、被布置成接收為大氣壓力的空氣形式的氣體的空氣入口206、布置在入口中以對進入空氣進行壓縮的壓縮機208和雙向開關(guān)閥210，該雙向開關(guān)閥可操作來控制進入空氣到沸石塔202、204中的流動。塔202、204中的每一個具有出口 212、214，這些出口連接在一起形成來自氧氣濃縮器的單個出口，該單個出口進而連接到氧合器的入口 154。在使用中，當壓縮空氣流動通過沸石塔202、204時，沸石將氮氣從空氣中提取出，這增大了氣體中氧氣的濃度。氮氣經(jīng)由通氣道216離開塔，并且通過濃縮器200的出口離開濃縮器200的氣體包括濃縮氧氣以及一些氮氣和微量其他氣體，并被進給到氧合器入口 154。在氧氣濃縮器的出口中的比例閥(proport1nal valve) 224布置成控制從氧氣濃縮器200到氧合器14的氣體的流速，并因此控制氧氣的流速。比例閥224連接到控制器18并受其控制，使得該控制器能夠控制進入氧合器14的氧氣的流速。到氧合器入口 154的空氣供應(yīng)由另一個壓縮機220提供，該壓縮機220具有布置成接收處于大氣壓力下的空氣的入口 222。在壓縮機220的出口中的另一個比例閥226連接到控制器18并受其控制，使得該控制能夠控制從壓縮機220到氧合器的空氣的流速。因為有單獨的比例閥用于氧氣和空氣供應(yīng)，氧氣和空氣的流速可以至少在一定程度上彼此獨立地進行控制。
[0028]在圖3的布置的變形實施例中，第二壓縮機220被省略，并且來自第一壓縮機208的輸出既連接到氧氣濃縮器200，又通過單獨的空氣管經(jīng)由第二比例閥226連接到氧合器氣體入口。單個壓縮機208因此為氧氣和空氣供應(yīng)提供壓力，氧氣和空氣供應(yīng)的流速由它們各自的流量控制閥224、226被獨立控制。 [0029]回來參考圖1，通過肝臟的灌注液流體流被控制器18控制，控制器18布置成控制肝動脈管102和IVC管104中的壓力，以將它們維持在相對恒定的壓力，從而允許肝臟調(diào)節(jié)流過其自身的流體的流速。為了實現(xiàn)此目的，控制器18布置成通過監(jiān)測來自壓力傳感器136的輸出信號來監(jiān)測肝動脈管100中的壓力，和通過監(jiān)測壓力傳感器138的輸出來監(jiān)測腔靜脈管104中的壓力，并控制灌注泵123和壓力控制管142中的夾管閥146，以便將所測的壓力，即壓力傳感器輸出信號維持在各自的設(shè)定水平，或在各自的范圍內(nèi)。
[0030]在灌注期間，灌注液流體中的氧氣水平還受到控制器18的控制。盡管來自氧合器出口 114的充氧灌注液的大部分都流動通過肝動脈管102，但該充氧灌注液的小部分被分流通過流體分析管190和BGA192。BGA192檢測灌注液中的氧的水平，該氧的水平受到控制器18的監(jiān)測?？刂破?8布置成通過控制氧氣濃縮器200的泵208和雙向閥210來控制由氧氣濃縮器200供應(yīng)給氧合器的氧氣的壓力和流速，以便控制灌注液在氧合器100中被充氧的速率?？刂破?8布置成將血液中的氧氣水平保持在預(yù)定的水平或在預(yù)定范圍內(nèi)?？刂破?8具有存儲器，其中可以存儲有氧氣含量的目標水平或范圍，并且控制器布置成將測得的水平與存儲的水平進行比較以確定氧氣水平需要如何被控制。典型地，整個范圍用氧氣含量的上限和下限來定義。然而，該范圍可以僅由下限來定義，這種情況下控制器可布置成在氧氣含量降到該水平之下時觸發(fā)用于添加氧氣的處理，以提供氧氣含量的階梯增加。存儲的目標水平或范圍可以通過用戶輸入來選擇或改變，用戶輸入在此情況下其形式為連接到控制器18的圖形用戶界面(⑶I) 17。⑶117還布置成顯示不同的信息，包括系統(tǒng)的多個操作參數(shù)的值，在此實施例中包括灌注液的氧氣水平、CO2水平、葡萄糖水平、溫度和流速。
[0031]灌注液中的二氧化碳(CO2)水平也被控制器18以類似于氧氣水平的方式進行監(jiān)測和控制，除了其布置成增大空氣的流速以降低CO2水平、降低空氣的流速以增大CO2水平?？刂破?8布置成持續(xù)地使用來自BGA192的CO2水平信號來測量灌注液中的CO2水平，在控制器18中將其與存儲在存儲器中的目標水平相比較，并控制空氣流量控制閥226以控制進入氧合器16中的空氣的流速。對空氣的流速的改變會改變將CO2從灌注液中提取出的速率，因此對通過氧合器的空氣流速進行控制可用于控制灌注液中的CO2水平。如果CO2水平在目標范圍之上，那么空氣的流速被增大以便增大將CO2從灌注液中提取出的速率。如果CO2水平在目標范圍之下，那么空氣流速被降低，以降低將CO2從灌注液中提取出的速率。目標CO2水平和范圍也可以由使用者通過使用者輸入17來設(shè)置和調(diào)節(jié)。
[0032]在以上描述的實施例中，系統(tǒng)布置成用于對肝臟進行灌注。然而，其他器官，諸如腎也可以被灌注，并且這樣的器官僅具有一個動脈將血液供應(yīng)給該器官，并僅具有一個靜脈來從器 官帶走血液。因此，在另一個實施例中，該系統(tǒng)與以上描述的相同，除了門靜脈管被完全省略以外。
【權(quán)利要求】
1.一種用于灌注氧氣的灌注系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于使灌注流體循環(huán)通過器官的灌注流體回路、用于將氧氣添加到所述灌注流體中的充氧裝置，和設(shè)置成將氧氣供應(yīng)到所述充氧裝置的氧氣供應(yīng)裝置，其中所述氧氣供應(yīng)裝置包括氧氣濃縮器。
2.如權(quán)利要求1所述的灌注系統(tǒng)，其中所述氧氣濃縮器包括入口和氮氣提取裝置，所述入口設(shè)置成接收空氣形式的氣體，所述氮氣提取裝置設(shè)置成從所述氣體中提取氮氣從而提高所述氣體的氧氣濃度。
3.如權(quán)利要求1或2所述的灌注系統(tǒng)，進一步包括空氣供應(yīng)裝置，所述空氣供應(yīng)裝置設(shè)置成向所述充氧裝置供應(yīng)空氣，從而所述充氧裝置能夠從所述灌注流體中提取二氧化碳。
4.如權(quán)利要求3所述的灌注系統(tǒng)，其中所述氧氣濃縮器包括壓縮機，該壓縮機設(shè)置成將所述氣體泵送通過所述氮氣提取裝置，以及繞過所述氮氣提取裝置將氣體泵送到所述充氧裝置，從而形成所述空氣供應(yīng)裝置。
5.如權(quán)利要求3或4所述的灌注系統(tǒng)，進一步包括空氣控制閥，所述空氣控制閥設(shè)置成對從所述空氣供應(yīng)裝置到所述充氧裝置的空氣流速進行控制。
6.如權(quán)利要求5所述的灌注系統(tǒng)，進一步包括二氧化碳測量裝置和控制裝置，所述二氧化碳測量裝置設(shè)置成測量所述灌注流體中的二氧化碳含量，所述控制裝置設(shè)置成監(jiān)控所測得的二氧化碳含量，并響應(yīng)于所測得的二氧化碳含量對所述空氣控制閥進行控制，從而將所述二氧化碳含量維持在目標范圍內(nèi)。
7.如前述權(quán)利要求中任一項所述的灌注系統(tǒng)，進一步包括氧氣控制閥，所述氧氣控制閥設(shè)置成對從所述氧氣濃縮器到所述充氧裝置的氧氣的流速進行控制。
8.如權(quán)利要求7所述的灌注系統(tǒng)，進一步包括氧氣測量裝置和控制裝置，該氧氣測量裝置設(shè)置成測量所述灌注流體中的氧氣含量，該控制裝置設(shè)置成監(jiān)控所測得的氧氣含量，并響應(yīng)于所測得的氧氣含量對所述控制閥進行控制，從而將所述氧氣含量維持在目標范圍內(nèi)。
9.如權(quán)利要求6或8所述的灌注系統(tǒng)，進一步包括用戶界面，該用戶界面設(shè)置成使用戶能輸入所述范圍的至少一個界限或多個所述范圍中的至少一個。
10.如權(quán)利要求6、8或9中任一項所述的灌注系統(tǒng)，進一步包括分析管，通過該分析管所述流體能夠流動繞過所述器官，其中所述測量裝置設(shè)置成測量所述分析管中的流體。
11.如權(quán)利要求6或8至10中任一項所述的灌注系統(tǒng)，其中所述測量裝置設(shè)置成在所述器官的灌注期間操作，所述控制裝置設(shè)置成在所述器官的灌注期間操作以維持所述目標范圍或多個所述目標范圍。
12.如權(quán)利要求6或8至11中任一項所述的灌注系統(tǒng)，進一步包括用戶界面，所述戶界面設(shè)置成使用戶能夠輸入所述范圍的至少一個界限或多個所述范圍中的至少一個。
【文檔編號】A01N1/02GK104039136SQ201280066672
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月10日
【發(fā)明者】S.B.W.凱, S.A.Y.庫維里爾, J.R.奧克利, L.J.拉塞爾, P.J.弗蘭德, C-C.寇斯奧斯 申請人:奧加諾克斯有限責(zé)任公司