模块化体外可移动式肺辅助装置制造方法及图纸

一种肺辅助系统，包括多个纤维束部分，纤维束部分包括在其中限定纤维束隔室的纤维束壳体，纤维束定位在纤维束隔室内。纤维束包括多个中空可透气纤维。纤维束壳体还包括与纤维束壳体流体连接并且与多个中空可透气纤维的入口流体连接的气体入口、与壳体流体连接并且与多个中空可透气纤维的出口流体连接的气体出口、和与纤维束的第一端流体连接的血液出口。系统还包括基部，基部包括包含加压隔室的壳体、在加压隔室内的加压机构、与加压隔室流体连接的血液入口、和导管。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】模块化体外可移动式肺辅助装置政府权益本专利技术根据美国国立卫生研究院颁布的No.HL117637和No.HL135482在政府的支持下作出。政府拥有本专利技术的某些权利。相关申请的交叉引用本申请要求2018年1月16日提交的美国临时专利申请序列号62/617,809的权益，其公开内容通过引用并入本文。
技术介绍
提供以下信息以帮助读者理解以下公开的技术以及通常可以使用这些技术的环境。除非在本文件中另有明确说明，否则本文中使用的术语并不旨在限于任何特定的狭义解释。本文阐述的参考可以促进对技术或其背景的理解。本文引用的所有参考文献的公开内容通过引用并入。无论是急性还是慢性的肺病都是主要的医疗保健问题。美国肺脏协会报告称，每年将近35万美国人死于某种形式的肺病。导致七分之一死亡数的肺病是美国人的第三大杀手。急性肺衰竭和成人呼吸窘迫综合征(ARDS)是肺病的普遍形式。ARDS每年折磨着大约15万美国人。尽管重症监护医学有所改善，但ARDS的相关死亡率仍在40％至60％之间。然而，大多数肺病是慢性的。肺气肿和慢性支气管炎这两种形式的慢性阻塞性肺病(COPD)每年折磨1400万美国人。慢性肺病现在是美国第三大死亡原因，每年夺走40万人以上的生命，并带来1540亿美元的损失。随着慢性肺病到达晚期，肺移植成为有效治疗的唯一选择。在过去的十年中，肺移植一直在稳步增长，全世界每年进行约3300例肺移植。根据患者的病情和机构专长，等待名单上的平均时间为6到12个月不等，在美国，10％至15％的病人还在等待名单上就死亡。肺移植的狭窄的机会窗口仅留给足够病弱而可以受益于手术、但又足够健康以在等待供体肺脏和随后进行外科手术的几个月后能存活的任何患者。一旦达到重症病情，机械通气和体外膜肺氧合(ECMO)是可实现的将急慢性呼吸系统患者维持至肺恢复或肺移植的呼吸支持的唯一选择。机械通气(MV)可以为短期支持维持足够的气体交换，但是长期支持可能导致来自气压伤(高压)、容量伤(过度扩张)和生物伤(分子和细胞介导的炎症)的呼吸机引起的肺损伤，这会进一步恶化患者的呼吸状况。ECMO既昂贵又复杂，需要使用外部泵和血液回路(其必须由训练有素的技术人员进行持续监督)。将患者限制在MV、尤其是ECMO中会导致进行性功能减退，这反映为更高的术后并发症和移植后的早期死亡率。然而，ECMO已被越来越多地视为在患者从其疾病急性失代偿后将患者维持至肺移植或肺恢复的唯一选择。最近，随着主动移植中心经验的增长和ECMO技术的改进，“可移动式ECMO”的概念已普及并促进和加速了移植后患者的恢复。可移动式ECMO的成功强调了保持患者活动能力的重要性。当前可获得的可移动式ECMO系统将现有的血泵和旁路氧合器合并为一体式系统，但体积庞大且笨拙，并且需要频繁更换氧合器以获得长期支持。心力衰竭患者的外置式左心室辅助装置(VAD)的最新成功刺激了人们对可作为达至肺移植或恢复的桥梁的可移动式泵肺装置的设想。但是，临床上没有使用完全一体式的可移动式泵肺。许多正在开发的便携式或可移动式系统在单个控制器单元下集成了单独的血泵和氧合器，但是很笨拙。
技术实现思路
在一个方面中，一种肺辅助系统包括多个纤维束部分。每个所述纤维束部分包括在其中限定纤维束隔室的纤维束壳体、和定位在所述纤维束隔室内的纤维束。所述纤维束包括多个中空可透气纤维，所述多个中空可透气纤维适于或配置为允许气体在血液与所述多个中空可透气纤维内部之间扩散。所述多个中空可透气纤维被定位成使得血液在流过所述纤维束隔室时围绕所述多个中空可透气纤维流动。所述多个纤维束部分中的每个纤维束部分的所述纤维束有至少一个性质与所述多个纤维束部分中的每个其他纤维束部分的纤维束不同。因此，每个纤维束部分的相关纤维束的至少一个性质是独特的。所述纤维束壳体还包括与所述纤维束壳体流体连接并且与所述多个中空可透气纤维的入口流体连接的气体入口、与所述壳体流体连接并且与所述多个中空可透气纤维的出口流体连接的气体出口、以及与所述纤维束的第一端流体连接的血液出口。所述纤维束壳体还包括第一接口。所述系统还包括基部，所述基部包括包含加压隔室的壳体、在所述加压隔室内的加压机构、与所述加压隔室流体连接的血液入口、和在其第一端处与所述加压隔室流体连接的导管，加压流体经由所述第一端离开所述加压隔室。所述基部还包括适于与所述多个纤维束部分中的一个纤维束部分的第一接口形成可释放的密封连接的第二接口。所述导管的第二端被放置为当所述纤维束部分经由所述第一接口和所述第二接口连接至所述基部时与所述纤维束的第二端流体连接。所述系统例如可以是外置系统。在许多实施例中，所述加压机构包括在所述加压隔室内可旋转的叶轮。在许多实施例中，所述基部的所述壳体包括包含所述加压隔室的加压部分、和接口部分。所述接口部分包括延伸部分，所述延伸部分从所述加压部分和所述第二接口延伸。所述导管例如可以包括延伸通过所述延伸部分的流动通道。每个所述纤维束的所述多个中空可透气纤维例如可以大体上垂直于血液的主要流动方向从所述纤维束的所述第二端通过所述纤维束延伸至所述纤维束的所述第一端。所述多个中空可透气纤维例如可以包括多个纤维织物层，其中所述多个纤维织物层中的每一个包括中空可透气纤维。在许多实施例中，相邻的纤维织物层相对于彼此旋转，使得在相邻的纤维织物层中的多个中空可透气纤维的定向为不同的定向。在许多实施例中，所述多个中空可透气纤维形成在至少一个大体上圆柱形的束中。如上所述，大体上圆柱形的束可以由多个纤维织物层形成，其中所述多个纤维织物层中的每一个包括中空可透气纤维。同样，相邻的纤维织物层可以相对于彼此旋转，使得在相邻的纤维织物层中的多个中空可透气纤维的定向为不同的定向。在许多实施例中，所述流动通道与形成在所述延伸部分中的歧管流体连接。所述延伸部分例如可以大体上垂直于所述叶轮的旋转平面延伸。每个所述纤维束部分的所述第一接口例如可以附接至所述基部的所述第二接口，使得所述多个纤维束部分中的与所述基部附接的一个纤维束部分的所述纤维束的轴线大体上平行于所述叶轮的旋转平面而定向。与所述基部附接的所述纤维束部分例如可以被定位在所述基部的所述加压隔室的上方。通过所述纤维束的主要血流例如可以大体上在轴线方向上。在许多实施例中，血液被阻止流至所述气体入口和所述气体出口。所述多个纤维束部分例如可以包括长度不同的纤维束部分，所述长度不同的纤维束部分包括长度不同从而纤维的表面积不同的纤维束。所述多个纤维束部分中的至少一个纤维束部分例如可以被配置为用于儿童患者，并且所述多个纤维束部分中的至少一个纤维束部分例如可以被配置为用于成人患者。在许多实施例中，所述多个纤维束部分中的一个纤维束部分与所述基部的至少一个组合适合于第一流速范围内的二氧化碳去除，并且适合于第二流速范围内的氧合和二氧化碳去除，其中所述第二流速范围延伸至更高的流速。在另一方面中，一种对患者提供体外肺辅助的方法包括提供多个纤维束部分。如上所述，每个所述纤维束部分包括在其中限定纤维束隔室的纤维束壳体、以及定位在所述纤维束隔室内的纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种肺辅助系统，包括：/n多个纤维束部分，每个所述纤维束部分包括在其中限定纤维束隔室的纤维束壳体、定位在所述纤维束隔室内的纤维束，所述纤维束包括多个中空可透气纤维，所述多个中空可透气纤维适于允许气体在血液与所述多个中空可透气纤维内部之间扩散，所述多个中空可透气纤维被定位成使得血液在流过所述纤维束隔室时围绕所述多个中空可透气纤维流动，所述多个纤维束部分中的每个纤维束部分的所述纤维束有至少一个性质与所述多个纤维束部分中的每个其他纤维束部分的所述纤维束不同，所述纤维束壳体还包括与所述纤维束壳体流体连接并且与所述多个中空可透气纤维的入口流体连接的气体入口、与所述壳体流体连接并且与所述多个中空可透气纤维的出口流体连接的气体出口、与所述纤维束的第一端流体连接的血液出口、和第一接口，以及/n基部，所述基部包括包含加压隔室的壳体、在所述加压隔室内的加压机构、与所述加压隔室流体连接的血液入口、和在其第一端处与所述加压隔室流体连接的导管、以及适于与所述多个纤维束部分中的一个纤维束部分的第一接口形成可释放的密封连接的第二接口，加压流体经由所述导管的所述第一端离开所述加压隔室，其中，所述导管的第二端被放置为当所述纤维束部分经由所述第一接口和所述第二接口连接至所述基部时与所述纤维束的第二端流体连接。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180116 US 62/617,8091.一种肺辅助系统，包括：
多个纤维束部分，每个所述纤维束部分包括在其中限定纤维束隔室的纤维束壳体、定位在所述纤维束隔室内的纤维束，所述纤维束包括多个中空可透气纤维，所述多个中空可透气纤维适于允许气体在血液与所述多个中空可透气纤维内部之间扩散，所述多个中空可透气纤维被定位成使得血液在流过所述纤维束隔室时围绕所述多个中空可透气纤维流动，所述多个纤维束部分中的每个纤维束部分的所述纤维束有至少一个性质与所述多个纤维束部分中的每个其他纤维束部分的所述纤维束不同，所述纤维束壳体还包括与所述纤维束壳体流体连接并且与所述多个中空可透气纤维的入口流体连接的气体入口、与所述壳体流体连接并且与所述多个中空可透气纤维的出口流体连接的气体出口、与所述纤维束的第一端流体连接的血液出口、和第一接口，以及
基部，所述基部包括包含加压隔室的壳体、在所述加压隔室内的加压机构、与所述加压隔室流体连接的血液入口、和在其第一端处与所述加压隔室流体连接的导管、以及适于与所述多个纤维束部分中的一个纤维束部分的第一接口形成可释放的密封连接的第二接口，加压流体经由所述导管的所述第一端离开所述加压隔室，其中，所述导管的第二端被放置为当所述纤维束部分经由所述第一接口和所述第二接口连接至所述基部时与所述纤维束的第二端流体连接。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述加压机构包括在所述加压隔室内能旋转的叶轮。


3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述基部的所述壳体包括包含所述加压隔室的加压部分、和接口部分，所述接口部分包括延伸部分，所述延伸部分从所述加压部分和所述第二接口延伸，所述导管包括延伸通过所述延伸部分的流动通道。


4.根据权利要求1所述的系统，其中，每个所述纤维束的所述多个中空可透气纤维大体上垂直于血液的主要流动方向从所述纤维束的所述第二端通过所述纤维束延伸至所述纤维束的所述第一端。


5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述多个中空可透气纤维形成在至少一个大体上圆柱形的束中。


6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述大体上圆柱形的束由多个纤维织物层形成，所述多个纤维织物层中的每一个纤维织物层包括中空可透气纤维。


7.根据权利要求5所述的系统，其中，流动通道与形成在所述延伸部分中的歧管流体连接。


8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述延伸部分在大体上垂直于所述叶轮的旋转平面的平面中延伸。


9.根据权利要求8所述的系统，其中，每个所述纤维束部分的所述第一接口附接至所述基部的所述第二接口，使得所述多个纤维束部分中的与所述基部附接的一个纤维束部分的所述纤维束的轴线大体上平行于所述叶轮的旋转平面而定向。


10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述多个纤维束部分中的与所述基部附接的所述一个纤维束部分被定位在所述基部的所述加压隔室的上方。


11.根据权利要求10所述的系统，其中，通过所述纤维束的主要血流大体上在轴向方向上。


12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个纤维束部分包括长度不同的纤维束部分，所述长度不同的纤维束部分包括长度不同从而纤维表面积不同的纤维束。


13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述多个纤维束部分中的至少一个纤维束部分被配置为用于儿童患者，并且所述多个纤维束部分中的至少一个纤维束部分被配置为用于成人患者。


14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个纤维束部分中的一个纤维束部分与所述基部的至少一个组合适合于第一流速范围内的二氧化碳去除，并且适合于第二流速范围内的氧合和二氧化碳去除，其中所述第二流速范围延伸至更高的流速。


15.一种对患者提供体外肺辅助的方法，包括：
提供多个纤维束部分，每个所述纤维束部分包括在其中限定纤维束隔室的纤维束壳体、定位在所述纤维束隔室内的纤维束，所述纤维束包括多个中空可透气纤维，所述多个中空可透气纤维适于允许气体在血液与所述多个中空可透气纤维内部之间扩散，所述多个中空可透气纤维被定位成使得血液在流过所述纤维束隔室时围绕所述多个中空可透气纤维流动，所述多个纤维束部分中的每个纤维束部分的所述纤维束有至少一个性质与所述多个纤维束部分中的每个其他纤维束部分的所述纤维束不同，所述纤维束壳体还包括与所述纤维束壳体流体连接并且与所述多个中空可透气纤维的入口流体连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·J·费德斯派尔，S·马德哈尼，R·A·奥里宗德，P·D·韦尔登，B·J·法兰考斯基，A·梅，G·伯格瑞恩，
申请(专利权)人：联邦高等教育系统匹兹堡大学，密西西比州立大学，
类型：发明
国别省市：美国;US