BR112020004994A2

BR112020004994A2 - sistemas, dispositivos e métodos para remoção extracorpórea de dióxido de carbono

Info

Publication number: BR112020004994A2
Application number: BR112020004994-8A
Authority: BR
Inventors: Steven Paul KELLER; Brian Yale Chang; Jayon WANG
Original assignee: Steven Paul Keller; Brian Yale Chang; Jayon Wang
Priority date: 2017-09-17
Filing date: 2018-09-17
Publication date: 2020-09-15
Also published as: CA3075762A1; CN111182929A; CN111182929B; EP3681554A2; EP3681554A4; WO2019055933A3; AU2018333947A1; US20200261635A1; MX2020002828A; US11712502B2; JP2020535859A; US20230293790A1; WO2019055933A2

Abstract

São fornecidos sistemas, dispositivos e métodos para remover o dióxido de carbono de um fluido alvo, tal como, por exemplo, sangue, para tratar insuficiência respiratória hipercárbica ou outra condição. É fornecido um dispositivo incluindo o primeiro e o segundo componentes da membrana para remover o dióxido de carbono gasoso dissolvido e o bicarbonato do fluido, o que pode ser feito simultaneamente. O dispositivo pode estar na forma de um cartucho configurado para uso em um sistema de diálise. Também é fornecido um método de tratamento, envolvendo retirar o sangue de um paciente e colocar o sangue do paciente em contato com um primeiro componente de membrana com um gás de varredura que passa através dele e um segundo componente de membrana com um dialisado que passa através dele. A composição do dialisado pode ser selecionada de modo que a neutralidade da carga seja mantida.

Description

“SISTEMAS, DISPOSITIVOS E MÉTODOS PARA REMOÇÃO EXTRACORPÓREA DE DIÓXIDO DE CARBONO” REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[0001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido de Patente Provisório dos Estados Unidos nº 62/559.583, depositado em 17 de setembro de 2017, cujo teor inteiro é aqui incorporado por referência.

CAMPO

[0002] A presente divulgação refere-se a sistemas, dispositivos e métodos para remoção extracorpórea de baixo fluxo de dióxido de carbono para tratar, por exemplo, insuficiência respiratória hipercábica.

FUNDAMENTOS

[0003] A insuficiência respiratória hipercárbica (HRF) é uma condição séria que ocorre quando os pulmões do indivíduo não conseguem remover o dióxido de carbono (CO2) do corpo do indivíduo usando respiração normal. Como resultado, a ventilação alveolar inadequada faz com que níveis excessivos de dióxido de carbono sejam acumulados no sangue. A HRF é uma manifestação de várias doenças da ventilação, incluindo, mas não se limitando a: doença pulmonar obstrutiva crônica (COPD) - comumente referida como enfisema e/ou bronquite crônica, asma, fibrose cística, síndrome de hipoventilação da obesidade, fibrose pulmonar, pulmão crônico disfunção aloenxerto, síndrome de bronquiolite obliterante, distúrbios neuromusculares como esclerose lateral amiotrófica e distrofia muscular, miastenia gravis, distúrbios neuromusculares inflamatórios como polimiosite, acidente vascular cerebral, hipotireoidismo, distúrbios neurológicos do controle ventilatório, deformidades da parede torácica, como pectus excavatum e anormalidades eletrolíticas como, por exemplo, hipofosfatemia e hipomagnesemia. O aumento da quantidade de CO2 presente no corpo humano, medido clinicamente como um aumento da concentração de CO2 no sangue, tem etiologia associada a deficiências no impulso respiratório (por exemplo, hipoventilação por acidente vascular cerebral ou obesidade), função neuromuscular diminuída (por exemplo, distrofia muscular ou esclerose lateral amiotrófica) e doença pulmonar primária, como, por exemplo, COPD ou doença pulmonar intersticial.

[0004] O tratamento da HRF inclui o uso de oxigênio suplementar e suporte ventilatório não invasivo. Os padrões atuais exigem que pacientes gravemente enfermos e pacientes que não respondem à terapia não invasiva sejam tratados via intubação e ventilação mecânica completa. O suporte do ventilador mecânico para o tratamento da HRF é um procedimento caro, que requer admissão na unidade de terapia intensiva (ICU) e pode de fato exacerbar a condição do paciente.

[0005] Consequentemente, foram desenvolvidas técnicas de remoção extracorpórea (ECCO2R) de dióxido de carbono que não requerem intubação e suporte do ventilador externo. Os sistemas ECCO2R, usando dispositivos de troca de gases chamados oxigenadores, têm sido usados em casos extraordinários em hospitais especializados para o tratamento de insuficiência respiratória hipóxica profunda, tanto para fornecer oxigênio quanto para remover o dióxido de carbono do sangue venoso. Devido à pequena fração de CO2 dissolvido no sangue na forma gasosa (cerca de 5%) para obter uma remoção clinicamente significativa de CO2, as abordagens de ECCO2R geralmente requerem a retirada de sangue de um paciente com uma grande vazão para aumentar a quantidade de CO2 gasoso exposto ai dispositivo ECCO2R. O uso de altas vazões requer o uso de cânulas de retirada com um tamanho de furo grande. Além disso, a colocação segura e adequada de cânulas de grande diâmetro em um paciente requer conhecimento clínico especializado. Profissionais médicos e equipe de suporte especializados altamente treinados para gerenciar esses dispositivos, no entanto, podem não estar disponíveis em hospitais que se beneficiariam dos sistemas ECCO 2R . Por esse e outros motivos, o uso clínico dos sistemas ECCO2R permanece limitado.

[0006] Consequentemente, permanece a necessidade de sistemas e métodos de ECCO2R aprimorados que sejam menos invasivos do que as abordagens existentes e não dependam de conhecimento clínico especializado.

SUMÁRIO

[0007] Por conseguinte, em alguns aspectos, a presente invenção fornece dispositivos, sistemas e métodos para remoção extracorpórea de CO 2 usando uma abordagem menos invasiva e mais eficaz, que não depende de um conhecimento clínico altamente especializado para o tratamento do paciente. A tecnologia tradicional de ECCO2R remove apenas CO2 gasoso. No entanto, a reserva total de CO2 do organismo permanece alta na forma de íon bicarbonato, que é rapidamente interconvertido em CO2 através da enzima endógena anidrase carbônica. Esse sequestro de CO 2requer o uso a longo prazo de um dispositivo mais invasivo até que os níveis de CO2 gasoso e bicarbonato sejam reduzidos a níveis fisiológicos.

[0008] Em algumas modalidades, é fornecido um dispositivo, sistema e método que pode remover tanto o CO2 dissolvido em excesso quanto o bicarbonato em excesso de sangue de um paciente diagnosticado com uma HRF ou qualquer outra condição que se manifeste em incapacidade de remover acúmulo de CO2 no sangue do paciente. O CO2 dissolvido e o bicarbonato podem ser removidos do corpo do paciente e fornecer depuração suficiente de CO2 para serem operados independentemente de outras modalidades de suporte e retornar o paciente à linha de base fisiológica, em toda a faixa de concentrações de CO2 dissolvido no sangue, com um limite inferior da linha de base fisiológica, de cerca de 20 mmol/L a um limite superior de 120 mmol/L ou superior. Ao remover o bicarbonato e o CO2 gasoso dissolvido pelo menos parcialmente simultaneamente é obtida uma remoção de uma quantidade maior de CO2 efetivo, que não depende da concentração de CO2 gasoso. Ao mudar o foco para um escopo maior e para o equilíbrio do pH de todo o corpo e para a remoção de CO2 , a captura tanto do íon bicarbonato quanto do CO2 dissolvido permite vazões mais baixas e menor duração da terapia.

[0009] O sangue pode ser retirado do paciente a uma vazão baixa, como, por exemplo, uma taxa menor que 400 ml/min.. Assim, um cateter, ou outra ferramenta de acesso, de tamanho menor pode ser utilizado para retirar sangue, em comparação com as abordagens existentes que requerem ferramentas de acesso vascular maiores. Dessa forma, os dispositivos e sistemas podem ser operados em qualquer unidade médica com pessoal de enfermagem ou clínica tradicional, uma vez que não é necessária a participação de um médico altamente especializado. Em algumas modalidades, o mesmo tipo de ferramentas de acesso vascular que é usado para diálise renal pode ser empregado e as técnicas descritas podem, portanto, ser usadas para administrar tratamento em hospitais e clínicas comunitárias com infraestrutura de diálise. Outra vantagem das técnicas descritas é que elas permitem uma remoção mais eficiente do dióxido de carbono, mantendo o pH do sangue no nível desejado e mantendo a homeostase sistêmica geral. Diferentes componentes de membrana podem ser utilizados para a remoção de CO2 e bicarbonato dissolvidos do sangue do paciente, o que pode ser feito pelo menos parcialmente simultaneamente ou em qualquer ordem adequada.

[0010] Nas modalidades descritas, é fornecido um sistema com um dispositivo ou cartucho, abrangendo o primeiro e o segundo componentes da membrana. O primeiro componente da membrana pode ter um gás de varredura passando através dela e o segundo componente da membrana pode ter uma composição de dialisado, ou dialisado, passando através dela. Um fluido alvo, como, por exemplo, sangue ou outro fluido, pode ser passado através do dispositivo em um lado do primeiro e segundo componentes da membrana e o gás de varredura e o dialisado podem ser passados através do dispositivo no outro lado do primeiro e segundo componentes da membrana, respectivamente.

[0011] Nas modalidades descritas, um dialisado facilita a remoção de bicarbonato de um fluido alvo. O dialisado pode ser uma composição líquida com zero ou uma pequena quantidade de bicarbonato. A composição do dialisado pode ser selecionada de modo que a neutralidade da carga elétrica seja mantida. O segundo componente da membrana, que pode ser semipermeável ao bicarbonato, pode ter o dialisado passando através dele para remover o bicarbonato do fluido alvo separado do dialisado pelo segundo componente da membrana. O teor de eletrólitos do fluido alvo pode ser medido durante o tratamento usando o sistema descrito e uma vazão e/ou teor do dialisado pode ser ajustada de acordo, para manter a neutralidade da carga elétrica.

[0012] Em alguns aspectos, é fornecido um sistema extracorpóreo para remover o dióxido de carbono de um fluido. O sistema pode incluir um corpo de cartucho, um primeiro componente de membrana, um segundo componente de membrana, uma primeira entrada em comunicação fluida com a primeira membrana, uma primeira saída em comunicação fluida com o primeiro componente de membrana, uma segunda entrada em comunicação fluida com o segundo componente de membrana e uma segunda saída em comunicação fluida com o segundo componente de membrana. O corpo de cartucho tem uma cavidade, um eixo longitudinal que se estende entre a primeira e a segunda extremidade do corpo, uma entrada de fluido adjacente à primeira extremidade e uma saída de fluido adjacente à segunda extremidade. O primeiro componente de membrana disposto dentro da cavidade é configurado para remover o dióxido de carbono gasoso do fluido que passa da entrada de fluido em uma primeira direção em direção à saída de fluido. O segundo componente de membrana disposto dentro da cavidade é configurado para remover o bicarbonato do fluido que passa entre a entrada e a saída do fluido. A primeira entrada em comunicação fluida com o primeiro componente de membrana é configurada para fornecer um gás de varredura para a primeira membrana, de modo que o gás de varredura seja passado através da primeira membrana em uma segunda direção e a primeira saída em comunicação fluida com o primeiro componente de membrana está configurado para receber o gás de varredura passado através da primeira membrana. A segunda entrada em comunicação fluida com o segundo componente de membrana é configurada para fornecer um dialisado para a segunda membrana, de modo que o dialisado seja passado através da segunda membrana em uma terceira direção e a segunda saída em comunicação fluida com o segundo componente de membrana é configurada para receber o dialisado passado através da segunda membrana.

[0013] Em alguns aspectos, é fornecido um método para remover dióxido de carbono gasoso e bicarbonato de fluidos. O método pode incluir remover um fluido de um paciente através de uma cânula em comunicação com o corpo do paciente e fazer com que o fluido entre em um alojamento extracorpóreo compreendendo um primeiro componente de membrana e um segundo componente de membrana, de modo que o fluido seja colocado em contato com superfícies externas de pelo menos um dos primeiro e segundo componentes da membrana. O método pode ainda incluir a passagem de um gás de varredura através do primeiro componente da membrana para fazer com que o dióxido de carbono gasoso seja transferido do fluido para o gás de varredura, passando um dialisado através do segundo componente de membrana para fazer com que o bicarbonato seja transferido do fluido para o dialisado e fazendo com que o fluido saia do alojamento depois que o fluido passa através do alojamento, de modo que o dióxido de carbono gasoso e o bicarbonato sejam removidos do fluido.

[0014] Em alguns aspectos, é fornecido um método para o tratamento de uma insuficiência respiratória hipercárbica (HRF). Em algumas modalidades, o método inclui selecionar um paciente com necessidade de tratamento com HRF, extrair sangue do paciente a uma taxa menor que 400 ml/min. e submeter o sangue a pelo menos uma membrana configurada para remover CO2 e bicarbonato gasoso do sangue para elevar o nível de dióxido de carbono no sangue para o nível basal.

[0015] Em alguns aspectos, é fornecido um método para o tratamento de uma insuficiência respiratória hipercárbica (HRF). Em algumas modalidades, o método inclui a seleção de um paciente que necessita de tratamento com HRF, extrair sangue do paciente a uma taxa menor que 400 ml/min., submeter o sangue a um primeiro componente de membrana configurado para remover CO2 gasoso do sangue, o primeiro componente de membrana tendo um gás de varredura passando através dele e submeter o sangue a um segundo componente de membrana configurado para remover o bicarbonato do sangue, o segundo componente de membrana tendo um líquido de remoção de bicarbonato passando através dele. O líquido de remoção de bicarbonato pode ter zero bicarbonato e sódio e cloreto em concentrações que permitem manter a neutralidade da carga elétrica no segundo componente da membrana. Em algumas modalidades, o gás de varredura possui zero CO 2 gasoso.

[0016] Os detalhes da invenção estão apresentados na descrição acompanhante a seguir. Embora os métodos e materiais semelhantes ou equivalentes aos descritos neste documento possam ser usados na prática ou teste da presente invenção, os métodos e materiais ilustrativos são agora descritos. Outras características, objetos e vantagens da invenção estarão evidentes na descrição e nas reivindicações. No relatório descritivo e nas reivindicações anexas, as formas singulares também incluem o plural, a menos que o contexto indique claramente o contrário. A menos que definido de outra forma, todos os termos técnicos e científicos utilizados neste documento têm o mesmo significado conforme comumente entendido por um versado na técnica à qual esta invenção pertence.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0017] A FIG. 1 é um diagrama que ilustra um sistema para remoção de dióxido de carbono do sangue do paciente, de acordo com algumas modalidades.

[0018] A FIG. 2 é um diagrama que ilustra um sistema para remoção de dióxido de carbono do sangue do paciente, incluindo o sistema de recondicionamento de componentes de fluido.

[0019] A FIG. 3 é uma vista em seção transversal de um exemplo de primeiro e segundo componentes de membrana dispostos em um cartucho de um sistema para remoção de dióxido de carbono do sangue do paciente, de acordo com modalidades.

[0020] A FIG. 4 é uma vista em seção transversal de outro exemplo de primeiro e segundo componentes de membrana dispostos em um cartucho de um sistema para remoção de dióxido de carbono do sangue do paciente, de acordo com modalidades.

[0021] A FIG. 5 é uma vista lateral parcialmente em corte transversal transparente, ilustrando esquematicamente o primeiro e o segundo componentes da membrana em um cartucho de um sistema para remoção de dióxido de carbono do sangue do paciente e ilustrando a direção de um fluxo de um gás de varredura através do cartucho e uma direção de um fluxo de dialisado através do cartucho.

[0022] A FIG. 6 é um diagrama de blocos que ilustra um sistema para remoção de dióxido de carbono do sangue do paciente, de acordo com algumas modalidades.

[0023] A FIG. 7A é uma vista explodida em perspectiva de um alojamento de cartucho de acordo com algumas modalidades.

[0024] A FIG. 7B é uma vista em seção transversal lateral do alojamento do cartucho da FIG. 7A.

[0025] A FIG. 8A é uma vista em seção transversal de uma tampa de extremidade de um alojamento do cartucho que ilustra uma superfície interna da tampa de extremidade.

[0026] A FIG. 8B é uma vista lateral em seção transversal da tampa de extremidade da FIG. 8A.

[0027] A FIG. 8C é outra vista em corte lateral da tampa de extremidade da FIG. 8A.

[0028] A FIG. 8D é uma vista em perspectiva da tampa terminal da FIG. 8A.

[0029] A FIG. 9 é um diagrama de blocos que ilustra um sistema de um sistema para remoção de dióxido de carbono do sangue do paciente, de acordo com algumas modalidades.

[0030] A FIG. 10 é um diagrama de blocos que ilustra outro exemplo de um sistema para remoção de dióxido de carbono do sangue do paciente, de acordo com algumas modalidades.

[0031] A FIG. 11 é um diagrama de blocos que ilustra outro exemplo de um sistema para remoção de dióxido de carbono do sangue do paciente, de acordo com algumas modalidades.

[0032] A FIG. 12 é um diagrama de blocos que ilustra outro exemplo de um sistema de um sistema para remoção de dióxido de carbono do sangue do paciente, de acordo com algumas modalidades.

[0033] A FIG. 13 ilustra as eficiências de captura de bicarbonato e captura de íons fora do alvo em diferentes molaridades de dialisado, conforme determinado durante experimentos in vitro .

[0034] A FIG. 14 ilustra os valores obtidos usando uma análise de gases no sangue para carga de CO2 durante um curso de tempo de uma experiência com um único animal. A eficiência de captura (%) é determinada a partir de medições de cargas de CO2 (mEq/L) adquiridas durante um período entre as 10:45 e as 13:20, commedições em série no sangue arterial, no sangue venoso antes do tratamento e sangue venoso após o tratamento realizado em intervalos predeterminados. A eficácia da captura foi determinada como sendo semelhante à eficácia da captura determinada durante o teste de bancada e uma fraca relação com a carga de CO2 foi observada. Para referência, no ponto de tempo 13:00, de baixo para cima, as curvas com indicadores de gráfico circular são: pós-dispositivo, arterial e pré-dispositivo.

[0035] A FIG. 15 ilustra a eficiência da captura de dióxido de carbono da membrana (%) em diferentes cargas de CO 2 (mEq/L), determinadas a partir de experimentos com modelos animais.

[0036] A FIG. 16 ilustra alterações no valor do pH devido à intervenção aguda e à função do dispositivo . Os valores de pH foram medidos durante um período de tempo entre as 10:45 e as 13:20, commedições em série no sangue arterial, no sangue venoso antes do tratamento e no sangue venoso após o tratamento. Verificou-se que a operação do dispositivo causou um aumento líquido no pH que ajudou a neutralizar a queda rápida induzida pela intervenção aguda. Para referência, no ponto de tempo 13:00, de baixo para cima, as curvas com indicadores de gráfico circular são: pré-dispositivo, arterial e pós-dispositivo.

[0037] A FIG. 17 ilustra o desempenho de um modelo computacional de um paciente hipotético sofrendo exacerbação desencadeada por perda de ~ 50% da função pulmonar. A terapia que usa um dispositivo de acordo com as técnicas descritas, usando os resultados de experimentos com modelos animais, conseguiu retornar o teor de dióxido de carbono no sangue do paciente à sua linha de base fisiológica em 20 minutos.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0038] Os dispositivos, sistemas e métodos descritos neste documento fornecem técnicas para uma remoção segura e eficiente de dióxido de carbono do sangue do paciente ou de outro fluido de maneira extracorpórea de complexidade reduzida.

[0039] Embora existam várias abordagens de remoção de dióxido de carbono extracorpórea (ECCO2R), elas normalmente dependem de fluxos sanguíneos de alta taxa porque são baseadas na remoção de CO 2 gasoso. Consequentemente, elas são de implantação complicada e podem levar à piora da condição do paciente.

[0040] No sangue, o CO2 existe nas formas de (1) gás dissolvido (cerca de 5%), (2) ligado à hemoglobina (~ 5%) e (3) como um componente do íon bicarbonato (HCO3-) (cerca de 90 %) produzido através da hidratação do CO2 em uma reação catalisada pela enzima anidrase carbônica nos glóbulos vermelhos humanos. Devido à pequena fração do total de CO2 presente como gás dissolvido no sangue, uma abordagem tradicional da ECCO 2R precisa do uso de uma cânula de retirada de sangue com um tamanho de furo grande, de modo que seja gerado fluxo sanguíneo adequado para alcançar a remoção clinicamente significativa de CO2 que pode reduzir o teor total de CO2 uma taxa mais rápida que o acúmulo e em uma escala temporal que seria terapeuticamente viável. A colocação segura e adequada dessas cânulas requer conhecimento clínico especializado. Os profissionais médicos especializados e altamente treinados, no entanto, podem nem sempre estar disponíveis em hospitais com sistemas ECCO2R. Por esse e outros motivos, o uso clínico dos sistemas ECCO2R permanece limitado.

[0041] Por conseguinte, para superar as desvantagens anteriores, as técnicas aqui descritas fornecem remoção suficiente de dióxido de carbono, removendo tanto o CO2 gasoso dissolvido no sangue quanto o bicarbonato que é o maior (cerca de 90%) estoque fisiológico de CO2 eficaz no sangue venoso. Essa abordagem híbrida permite que o sangue do paciente seja coletado a vazões menores que 400 ml/min. e cateteres com diâmetro menor (que são menos invasivos e mais fáceis de posicionar) podem ser utilizados. O CO2 gasoso e o bicarbonato são removidos do sangue do paciente, mantendo a homeostase e evitando variações locais indesejáveis nos níveis de pH do sangue. Em algumas modalidades, o controle de pH local no dispositivo ECCO2R e a redução da carga de CO2 de todo o corpo de volta aos níveis fisiológicos impulsionam a restauração dos níveis de pH homeostático.

[0042] As técnicas descritas podem ser usadas para tratar pacientes com vários graus de insuficiência respiratória e não se limitam à aplicação em pacientes que dependem do suporte de ventilação mecânica. Em algumas modalidades, as técnicas descritas podem ser usadas para remover o dióxido de carbono de um fluido, como, por exemplo, sangue, que contém de cerca de 20 mmol/L a cerca de 120 mmol/L de dióxido de carbono (por exemplo, cerca de 20 mmol/L , ou cerca de 30 mmol/L, ou cerca de 40 mmol/L, ou cerca de 50 mmol/L, ou cerca de 60 mmol/L, ou cerca de 70 mmol/L, ou cerca de 80 mmol/L, ou cerca de 90 mmol/L, ou cerca de 100 mmol/L, ou cerca de 110 mmol/L, ou cerca de 120 mmol/L) de dióxido de carbono, e retornar o teor de CO2 no sangue do paciente para um nível basal de cerca de 23 mmol/L a cerca de 29 mmol/L (por exemplo, cerca de 23 mmol/L, ou cerca de 24 mmol/L, ou cerca de 25 mmol/L, ou cerca de 26 mmol/L, , ou cerca de 27 mmol/L, ou cerca de 28 mmol/L, ou 29 mmol /L). As técnicas de acordo com algumas modalidades permitem elevar efetivamente o teor de dióxido de carbono no sangue do paciente aos níveis de linha de base enquanto retiram o sangue a uma vazão menor que 400 ml/min. (por exemplo, menor que cerca de 400 ml/min. ou menor que cerca de 350 ml/min., ou menos do que cerca de 300 ml/min., ou menos do que cerca de 250 ml/min., ou menos do que cerca de 200 ml/min., ou menos do que cerca de 150 ml/min., ou menos do que cerca de 100 ml/min. , ou inferior a 90 ml/min., ou inferior a 80 ml/min., ou inferior a 70 ml/min., ou inferior a 60 ml/min., ou inferior a 50 ml/min., ou inferior a 40 ml/min., ou inferior a 30 ml/min. ou inferior a cerca de 25 ml/min.) enquanto algumas abordagens existentes dependem de uma vazão de acesso vascular superior a 500 ml/min. e tipicamente superior a 1 L/min.

Como resultado, os dispositivos, sistemas e métodos de acordo com algumas modalidades empregam um cateter ou cânula de acesso usada para retirar sangue do corpo do paciente que tem um tamanho de cerca de 8 Fr a cerca de 13 Fr (por exemplo, de cerca de 8 Fr a cerca de 12 Fr, de cerca de 8 Fr a cerca de 11 Fr, ou de cerca de 8 Fr a cerca de 10 Fr, ou de cerca de 8 Fr a cerca de 9 Fr, ou de cerca de 9 Fr a cerca de 13 Fr ou de cerca de 9 Fr a cerca de 12 Fr, ou de cerca de 9 Fr a cerca de 11 Fr, ou de cerca de 9 Fr a cerca de 10 Fr, ou de cerca de 10 Fr a cerca de 12 Fr, ou de cerca de 11 Fr a cerca de 12 Fr ou de cerca de 12 Fr a cerca de 13 Fr, ou cerca de 8 Fr, ou cerca de 9 Fr, ou cerca de 10 Fr, ou cerca de 11 Fr, ou cerca de 12 Fr, ou cerca de 13 Fr). Os cateteres de tamanho reduzido que são usados para adquirir sangue a baixas vazões podem ser posicionados no corpo do paciente de uma maneira menos traumática, de modo que a probabilidade de erro clínico seja reduzida ou eliminada.

[0043] Nas modalidades descritas, o bicarbonato, juntamente com o dióxido de carbono gasoso, é uma espécie de captura alvo. Em alguns aspectos, um dialisado para remover o bicarbonato do sangue tem uma composição que facilita a remoção do bicarbonato do sangue, o que pode ser feito pelo menos parcialmente simultaneamente ou substancialmente simultaneamente com a remoção do dióxido de carbono gasoso do sangue. Em algumas modalidades, o dialisado para remover o bicarbonato do sangue inclui zero bicarbonato. Em outros aspectos, o bicarbonato pode estar presente no dialisado em uma concentração menor que cerca de 38 mmol/L (por exemplo, menor que cerca de 35 mmol/L, ou menor que cerca de 30 mmol/L, ou menor que cerca de 25 mmol/L , ou inferior a cerca de 20 mmol/L, ou inferior a cerca de 15 mmol/L, ou inferior a cerca de 10 mmol/L, ou inferior a cerca de 5 mmol/L, ou inferior a cerca de 4 mmol/L, ou inferior a cerca de 3 mmol/L, ou menos que cerca de 2 mmol/L, ou menos que cerca de 1 mmol/L).

[0044] Nas técnicas descritas, o dialisado para remover o bicarbonato do sangue pode incluir sódio e/ou cloreto em concentrações que facilitam a remoção do bicarbonato de uma maneira que mantém a neutralidade da carga, conforme descrito em mais detalhes a seguir. A transferência dos íons de bicarbonato carregados negativamente do sangue para um dialisado pode permanecer eletricamente neutra pela transferência de íons carregados positivamente para o dialisado do sangue, ou transferência de íons carregados negativamente para o sangue do dialisado. Assim, o cotransporte ou contratransporte de íons, que têm diferentes implicações de cinética de transporte e transporte de membrana, pode ser utilizado em modalidades de acordo com as técnicas descritas, como também descrito em mais detalhes a seguir.

[0045] Como tanto o bicarbonato quanto o CO2 dissolvido são removidos do sangue ou de outro fluido (por exemplo, plasma sanguíneo) nas modalidades descritas pelo menos parcialmente simultaneamente ou em uma ordem adequada, não ocorrem mudanças indesejáveis no equilíbrio químico que alterem o pH além dos níveis fisiológicos normais. Em algumas modalidades, a alcalinidade local do sangue pode ser terapeuticamente desejável para conduzir o estado geral do paciente da acidose. Essa alcalinidade local pode estar fora dos níveis fisiológicos normais, mas controlada.

[0046] Um sistema extracorpóreo, ou circuito, de acordo com as técnicas descritas, pode ter várias configurações. A FIG. 1 ilustra um exemplo de um sistema extracorpóreo 100, que também pode ser referido como um circuito extracorpóreo, para remover o dióxido de carbono de um fluido na forma de CO2 gasoso e bicarbonato, no qual algumas modalidades descritas aqui podem ser implementadas. Como mostrado, o sistema 100 inclui um cartucho, ou alojamento de cartucho 102, que pode ser um membro alongado tendo uma câmara ou cavidade 104 no mesmo. Em algumas modalidades, o cartucho 102 pode ser um membro geralmente tubular, embora possa ter outras formas. O alojamento de cartucho 102 tem um eixo longitudinal A1 que se estende entre uma primeira extremidade 106a e segunda extremidade 106b do alojamento 102, uma entrada de fluido 108 adjacente à primeira extremidade 106a e uma saída de fluido 110 adjacente à segunda extremidade 106b. Um fluido como, por exemplo, sangue, pode ser retirado de um paciente através de um cateter 101, entregue na cavidade 104 através da entrada de fluido 108 e passado da entrada de fluido 108 através da cavidade 106 em direção à saída de fluido 110. O sangue pode ser tratado usando uma técnica anticoagulação adequada, que pode ser uma técnica semelhante ou idêntica ao pré-condicionamento do sangue para diálise ou outros procedimentos. O cateter 101 pode ser qualquer ferramenta de acesso adequada configurada para acessar o sistema vascular do paciente.

[0047] Nas modalidades ilustradas, o cateter 101 tem um diâmetro externo com um tamanho de cerca de 8 Fr a cerca de 13 Fr (por exemplo, de cerca de 8 Fr a cerca de 12 Fr, de cerca de 8 Fr a cerca de 11 Fr ou de cerca de 8 Fr a cerca de 10 Fr, ou de cerca de 8 Fr a cerca de 9 Fr, ou de cerca de 9 Fr a cerca de 13 Fr, ou de cerca de 9 Fr a cerca de 12 Fr, ou de cerca de 9 Fr a cerca de 11 Fr, ou de cerca de 9 Fr para cerca de 10 Fr, ou de cerca de 10 Fr a cerca de 12 Fr, ou de cerca de 11 Fr a cerca de 12 Fr, ou de cerca de 12 Fr a cerca de 13 Fr, ou cerca de 8 Fr a cerca de 9 Fr, ou cerca de 10 Fr, ou cerca de 11 Fr, ou cerca de 12 Fr, ou cerca de 13 Fr). O cateter de tamanho reduzido em comparação com cateteres ou cânulas para outros dispositivos extracorpóreos pode ser implantado por um médico sem treinamento altamente especializado. Além disso, a colocação de um cateter de tamanho reduzido é menos traumática para o paciente e, portanto, reduz a probabilidade de complicações.

[0048] A FIG. 1 ilustra esquematicamente que o sangue é passado da entrada de fluido 108 em direção à saída de fluido 110 ao longo do eixo longitudinal A1 em uma primeira direção 109. O sangue pode ser retirado do corpo do paciente através de uma linha de entrada 105 a uma vazão inferior a cerca de 400 ml/min.. Por exemplo, o sangue pode ser retirado do corpo do paciente a uma taxa média de cerca de 100 mL/min., cerca de 125 mL/min., cerca de 150 mL/min., cerca de 175 mL/min., cerca de 200 mL/min., cerca de 225 mL/min., cerca de 250 mL/min., cerca de 275 mL/min., cerca de 300 mL/min., cerca de 325 mL/min., cerca de 350 mL/min., cerca de 375 mL/min., cerca de 400 mL/min. ou qualquer vazão entre dos valores anteriores, de modo que haja um grande volume de sangue para a frente através do circuito. Depois que o sangue passa através do cartucho 102, uma linha de retorno 107 entrega o sangue tratado de volta ao sistema vascular do paciente. A linha de entrada 105 e a linha de retorno 107 podem ter tubulações, portas de acesso e outros componentes adequados que não são mostrados em detalhes na FIG. 1.

[0049] Como mostrado na FIG. 1, o sistema 100 pode incluir uma bomba 103 configurada para operar para bombear o sangue de um paciente P e fazer com que o sangue passe através do alojamento do cartucho 102. No entanto, deve ser compreendido que, em algumas modalidades, o sistema 100 pode não incluir uma bomba e faz com que sangue passe através do cartucho por outras maneiras.

[0050] Nas modalidades descritas, o excesso de dióxido de carbono (CO2), na forma de CO2 gasoso e bicarbonato dissolvido, é removido do sangue do paciente à medida que o sangue passa pelo alojamento do cartucho 102. Por exemplo, em algumas modalidades, o cartucho inclui componentes que fornecem interfaces de troca líquido-líquido e líquido-gás com um líquido (por exemplo, um líquido de dialisado) e um gás, respectivamente. O sangue do paciente é colocado em contato com essas interfaces de troca e o líquido e gás do dialisado atuam como componentes de varredura para as respectivas interfaces de troca.

[0051] Por conseguinte, como a FIG. 1 ilustra, a cavidade interna 104 inclui um primeiro componente de membrana 112 configurado para remover CO2 gasoso do fluido que passa da entrada de fluido 108 em direção à saída de fluido 110 e um segundo componente de membrana 114 configurado para remover bicarbonato do fluido que passa do fluido entrada 108 em direção à saída de fluido 110. Em algumas modalidades, o primeiro componente de membrana 112 e o segundo componente de membrana 114 podem estar na forma de uma pluralidade de fibras ocas que podem ter uma ou mais propriedades diferentes entre o primeiro e o segundo componentes de membrana 112, 114. Em algumas modalidades, o segundo componente de membrana 114 pode ser uma membrana de ultrafiltração. Deve-se notar que o primeiro e o segundo componentes de membrana 112, 114 podem estar na forma de um ou mais outros elementos com várias propriedades.

[0052] Como mostrado adicionalmente na FIG. 1, o cartucho 102 inclui uma primeira entrada 116 em comunicação fluida com o primeiro componente de membrana 112 e configurado para fornecer um gás de varredura para o primeiro componente de membrana 112 a partir de uma fonte de gás 118. A fonte de gás de varredura 118 pode fornecer o gás ou uma mistura de gases como, por exemplo, um ar pressurizado ou outro gás que pode ser equivalente ao ar ambiente. Nas modalidades ilustradas, o gás de varredura pode ter uma concentração de zero a baixa de CO 2. Por exemplo, o gás de varredura pode ter um baixo teor de CO2 – por exemplo, de cerca de 0 partes por milhão (ppm) a cerca de 66. 000 ppm. Em algumas modalidades, o gás de varredura incluindo zero até baixo CO2 pode ser um gás com 100% de oxigênio ou 100% de nitrogênio ou 100% de argônio, ou qualquer combinação de nitrogênio, oxigênio e/ou argônio. Em algumas modalidades, o gás de varredura pode ser ar ambiente incluindo 78% de nitrogênio, 21% de oxigênio e 1% de gases traços. No entanto, o gás de varredura pode ter qualquer outro teor adequado. Nas modalidades descritas, o gás de varredura é biocompatível e inerte e gases como, por exemplo, monóxido de carbono, não são utilizados no gás de varredura. O sistema 100 opera de modo que o gás de varredura seja passado através do primeiro componente de membrana 112 em uma segunda direção (mostrada esquematicamente por uma seta 111 na FIG. 1), de modo que o gás de varredura saia (seta 121) do cartucho 102 através de uma primeira saída 120 que está em comunicação fluida com o primeiro componente de membrana 112. Deve ser compreendido que, dependendo da configuração e da posição do primeiro componente de membrana 112 dentro do cartucho 102, a direção do gás de varredura conforme ele passa através do cartucho 102 pode mudar.

[0053] O cartucho 102 também inclui uma segunda entrada 122 em comunicação fluida com o segundo componente de membrana 114 e configurado para fornecer um fluido de dialisado para o segundo componente de membrana 114 a partir de uma fonte de dialisado 124. Nas modalidades ilustradas, o dialisado tem uma concentração de bicarbonato menor que a concentração de bicarbonato no sangue antes do sangue ser tratado. Assim, em algumas modalidades, o dialisado tem bicarbonato zero. Adicionalmente, ou alternativamente, o dialisado pode ter um nível de sódio (por exemplo, de cerca de 0 mmol a cerca de 200 mmol) que promove o cotransporte de espécies de íons através do segundo componente de membrana 114 para manter a neutralidade elétrica.

[0054] O bicarbonato é um íon carregado e qualquer difusão de bicarbonato contra um gradiente de concentração através de uma membrana (por exemplo, uma membrana semipermeável) atuará para criar um campo elétrico que neutraliza a difusão líquida adicional de bicarbonato. Por conseguinte, nas modalidades descritas, a neutralidade da carga líquida entre dois alojamentos ou áreas separadas pela membrana semipermeável é mantida para permitir a difusão de bicarbonato através de uma membrana semipermeável para remoção adequada de bicarbonato de um fluido tratado (por exemplo, sangue). Em algumas modalidades, o acoplamento do transporte de bicarbonato com o transporte de outro íon, seja um íon positivo que se move na mesma direção ou um íon negativo que se move na direção oposta, pode proporcionar a manutenção do equilíbrio de carga ou da neutralidade da carga.

[0055] Em algumas modalidades, o dialisado pode ter um nível de sódio que promove o transporte de sódio do sangue para o dialisado para acoplar-se ao transporte de bicarbonato para manter a neutralidade da carga. Outros íons positivos presentes no corpo incluem cálcio, magnésio e potássio, mas, entre os íons positivos presentes no corpo, o sódio é o presente na concentração adequada a ser usada para fins de manutenção da neutralidade da carga, de acordo com o descrito técnicas. Além disso, a perda de sódio durante o tratamento pode ser compensada por uma infusão de NaOH (ou outro sal(s) de sódio) após o tratamento.

[0056] Em algumas modalidades, o dialisado pode ter um nível de cloreto que promove o transporte de cloreto do dialisado para o sangue para acoplar-se ao transporte de bicarbonato para manter a neutralidade da carga.

[0057] Nas modalidades descritas, uma composição de dialisado pode ser selecionada de modo que um dialisado promova o transporte de sódio do sangue para o dialisado junto com o transporte de bicarbonato do sangue para o dialisado ou um dialisado promova o transporte de cloreto do dialisado para o sangue juntamente com o transporte de bicarbonato do sangue para o dialisado. Independentemente de ser utilizada uma abordagem de cotransporte (por exemplo, cotransporte de Na–HCO3 ) ou contratransporte (por exemplo, contratransporte de Cl–HCO3), a composição do dialisado é selecionada de modo a manter a neutralidade da carga.

[0058] Em algumas modalidades, a composição de dialisado que facilita a difusão de bicarbonato através de um componente da membrana é selecionada com base nas propriedades do sangue do paciente (ou outro fluido alvo que pode ser tratado usando as técnicas descritas). Por exemplo, a composição de dialisado pode ser selecionada com base no teor de sódio e/ou cloreto no sangue do paciente. Assim, em algumas modalidades, se o paciente for determinado como tendo um nível inicial de Na mais alto (por exemplo, maior que cerca de 140 mEq/L, ou maior que cerca de 150 mEq/L ou maior que cerca de 155 mEq/L), a abordagem de cotransporte de Na–HCO3 pode ser utilizada para remover o bicarbonato do sangue do paciente. Como alternativa, se for determinado que o paciente tem um nível inicial de Na mais baixo (por exemplo, menor que cerca de 140 mEq/L, ou menor que cerca de 135 mEq/L, ou menor que cerca de 130 mEq/L ou menor que cerca de 125 mEq/L, ou menos que cerca de 120 mEq/L), o contratransporte de Cl–HCO3 pode ser utilizado para remover o bicarbonato do sangue do paciente. A seleção entre as abordagens de cotransporte e contratransporte (e respectiva composição de dialisado) pode ser feita adicional ou alternativamente com base em outros fatores, como, por exemplo, uma ou mais características do paciente, condição médica do paciente, histórico médico anterior e tratamentos do paciente etc. ).

[0059] Em algumas modalidades, a concentração de sódio e cloreto do dialisado pode ser selecionada com base no teor de sangue do paciente e no cotransporte ou contratransporte de íons através de uma membrana em contato com o dialisado (por exemplo, um dialisado semipermeável ao bicarbonato) pode ser utilizado dependendo do teor do sangue do paciente. Por exemplo, um mecanismo de cotransporte pode ser utilizado quando o sangue do paciente tem uma concentração aumentada de sódio; nesse caso, a concentração de sódio no dialisado é selecionada para ser menor que a concentração de sódio no sangue do paciente, enquanto a concentração de cloreto no dialisado pode ser aproximadamente o mesmo que a concentração de cloreto no sangue do paciente. Por exemplo, se o sangue venoso do paciente tiver uma concentração de sódio de cerca de 150 mEq/L (a concentração fisiológica normal de sódio é de cerca de 140 mEq/L) e uma concentração de cloreto de cerca de 110 mEq/L para promover o cotransporte de sódio e bicarbonato da sangue para o dialisado, o dialisado pode ser preparado de modo a ter uma concentração de sódio de cerca de 110 mEq/L, concentração de cloreto de cerca de 110 mEq/L e zero bicarbonato. Dessa maneira, o sódio e o bicarbonato passarão do sangue para o dialisado.

[0060] Em modalidades nas quais a composição do dialisado é selecionada para promover o cotransporte de sódio e bicarbonato do sangue do paciente para o dialisado, o dialisado pode ter uma concentração de sódio de cerca de 90 mEq/L a cerca de 180 mEq/L (por exemplo, cerca de 90 mEq/L, ou cerca de 100 mEq/L, ou cerca de 110 mEq/L, ou cerca de 120 mEq/L, ou cerca de 130 mEq/L, ou cerca de 140 mEq/L, ou cerca de 150 mEq/L, ou cerca de 160 mEq/L, ou cerca de 170 mEq/L, ou cerca de 180 mEq/L). O limite superior da concentração de sódio no dialisado pode ser determinado com base na concentração de sódio no sangue do paciente, como discutido anteriormente.

[0061] Em algumas modalidades, o dialisado possui bicarbonato zero e sua composição é selecionada para promover o contratransporte de cloreto do dialisado para o sangue e bicarbonato do sangue para o dialisado. Em algumas modalidades, para utilizar o contratransporte, a concentração de cloreto no dialisado é selecionada para ser maior que a concentração de cloreto no sangue do paciente, enquanto a concentração de sódio no dialisado é selecionada para ser aproximadamente a mesma que a concentração de sódio no sangue do paciente. O mecanismo de contratransporte pode ser utilizado quando o sangue do paciente tem uma concentração diminuída de sódio. Por exemplo, se o sangue venoso do paciente tiver uma concentração de sódio de cerca de 130 mEq/L (a concentração fisiológica normal de sódio é de cerca de 140 mEq/L) e uma concentração de cloreto de cerca de 110 mEq/L para promover o cotransporte de cloreto e bicarbonato da sangue para o dialisado, o dialisado pode ser preparado de modo a ter uma concentração de sódio de cerca de 130 mEq/L, concentração de cloreto de cerca de 140 mEq/L e zero bicarbonato. O limite inferior da concentração de cloreto pode ser determinado pela concentração de sódio no sangue do paciente. O dialisado pode ter uma concentração de cloreto de cerca de 80 mEq/L a cerca de 170 mEq/L (por exemplo, cerca de 80 mEq/L, ou cerca de 90 mEq/L, ou cerca de 100 mEq/L, , ou cerca de 110 mEq/L, ou cerca de 120 mEq/L, ou cerca de 130 mEq/L, ou cerca de 140 mEq/L, ou cerca de 150 mEq/L, ou cerca de 160 mEq/L, ou cerca de 170 mEq/L), com um limite inferior determinado pela concentração de sódio do paciente.

[0062] Sódio e cloreto são íons dominantes no corpo humano e, nas modalidades descritas, eles podem ser selecionados para inclusão no dialisado, a fim de não induzir mudanças excessivas no teor so sangue, de modo que o dialisado seja seguro para o paciente. Deve-se notar que o sangue pode ser tratado usando as técnicas descritas por um certo período de tempo, selecionado para não causar níveis indesejáveis de sódio e/ou cloreto no sangue retornado.

[0063] Em algumas modalidades, outros íons podem ser selecionados além de ou em vez de sódio e/ou cloreto e a eletroneutralidade na interface dialisado/sangue será mantida. Em tais modalidades, o sangue precisará ser reabastecido com cloreto e sódio.

[0064] Em algumas modalidades, independentemente de ser utilizada uma abordagem de cotransporte ou contratransporte, a composição do dialisado pode ser ajustada durante o tratamento para neutralizar quaisquer variações indesejáveis no gradiente de eletrólitos. Dessa maneira, a neutralidade da carga pode ser mantida. Por exemplo, o teor eletrolítico do sangue do paciente que passa através de um dispositivo incluindo membrana(s) (por exemplo, cartucho 102 da FIG. 1) pode ser analisado e pode ser determinado, com base nos resultados da análise, se a composição deve ser ajustada do dialisado. O teor eletrolítico do sangue do paciente pode ser determinado por meio de um teste laboratorial adequado (por exemplo, um painel metabólico básico) ou usando outra ou mais abordagens.

[0065] Além disso, em algumas modalidades, o dispositivo pode incluir um ou mais sensores de eletrólitos configurados para medir o teor de eletrólitos do sangue à medida que o sangue passa pelo cartucho. A FIG. 1 mostra que o sistema 100 pode incluir um sensor de eletrólito 115 configurado para medir o teor de eletrólitos do sangue no cartucho e as medições adquiridas podem ser usadas para determinar se os níveis de sódio e/ou cloreto no sangue mudaram além de um limite e se os níveis precisam ser ajustados. Deve ser compreendido que o sensor de eletrólito 115 é mostrado na FIG. 1 a título de exemplo, uma vez que o sistema 100 pode incluir mais de um sensor de eletrólito posicionado em um local adequado para medir o teor de eletrólitos dos fluidos dispostos dentro do cartucho 102.

[0066] Deveria ser compreendido que um dialisado formulado para remoção de bicarbonato do sangue ou outro fluido pode ter outras composições adequadas. Por exemplo, em alguns aspectos, exemplos não limitativos de dialisado incluem uma solução de plasma, uma solução de água ou qualquer outro líquido ou fluido não líquido que possa ser passado através do dispositivo para facilitar o tratamento de sangue ou outro fluido por meio de transporte de íons. Além disso, nas modalidades em que as membranas não são específicas para o ânion e apenas específicas para o tamanho, os ânions podem ser utilizados.

[0067] Voltando à FIG. 1, o sistema 100 pode operar de modo que o dialisado seja passado através do segundo componente de membrana 114 em uma terceira direção (mostrada esquematicamente por uma seta 113 na FIG. 1) e sai (seta 127) do cartucho 102 através de uma segunda saída 126 em comunicação fluida com o segundo componente de membrana 114. O dialisado gasto pode ser coletado (por exemplo, em um reservatório de resíduos) e descartado. Deve ser compreendido que, dependendo da configuração e da posição do segundo componente de membrana 114 dentro do cartucho 102, a direção do dialisado conforme ele passa através do cartucho 102 pode mudar.

[0068] No exemplo ilustrado da FIG. 1, como mostrado esquematicamente na FIG. 1, a terceira direção 113 é substancialmente paralela à segunda direção 111 e a segunda e terceira direções 111, 113 são substancialmente opostas à primeira direção 109. No entanto, em algumas modalidades, a segunda e terceira direções 111, 113 podem ser diferentes uma da outra (por exemplo, em um ângulo em relação uma à outra), e elas podem ter uma relação diferente em relação à primeira direção 109. As direções nas quais o gás de varredura e o dialisado são passados através do cartucho 102 podem depender da configuração e posição dos componentes da membrana. Por exemplo, nas modalidades em que o primeiro e o segundo componentes de membrana, ou pelo menos porções dos mesmos, são angulados um em relação ao outro, a segunda e terceira direções 111, 113 podem estar adequadamente ao longo de eixos que são angulados um em relação ao outro.

[0069] O sistema 100 pode incluir outros componentes, como, por exemplo, o sensor de eletrólito 115 e um medidor de pH 128 que está configurado para medir um pH de fluidos (por exemplo, sangue e/ou dialisado) contidos no cartucho 102. Deve ser compreendido que a posição do medidor de pH 128 é mostrada na FIG. 1 apenas a título de exemplo, pois o medidor de pH 128 pode ser posicionado de qualquer maneira adequada dentro do sistema

100. Além disso, em algumas implementações, o sistema 100 pode ter mais de um medidor de pH posicionado de modo a medir o pH dos fluidos dentro do cartucho 102. Por exemplo, um medidor de pH pode medir o pH do sangue quando ele entra no cartucho, o pH do sangue no cartucho (após o sangue ter sido tratado pelo menos parcialmente) e o pH do sangue quando sai do cartucho. Além disso, deve-se considerar que o pH do sangue pode ser medido fora do cartucho. O sistema 100 pode incluir outros componentes adequados (por exemplo, um trocador de calor) que não são mostrados na FIG. 1

[0070] Como mostrado adicionalmente na FIG. 1, na modalidade ilustrada, o sistema 100 inclui um controlador 130 configurado para controlar a operação dos componentes do sistema. Assim, o controlador 130 está configurado para monitorar as condições do sistema e ajustar a operação de um ou mais dos componentes do sistema em resposta às condições do sistema monitorado. Por exemplo, em algumas modalidades, o controlador 130 pode controlar o ajuste de uma ou mais de uma vazão sanguínea, uma vazão de um dialisado entregue a partir da fonte de dialisado 124, uma vazão de gás entregue a partir da fonte de gás 118, uma composição do dialisado e/ou uma composição do gás. Isso pode ser feito, por exemplo, em resposta ao teor de eletrólitos do(s) fluido(s) dentro do cartucho 102 (por exemplo, medido usando o(s) sensor(es) de eletrólito(s) 115) e/ou em resposta aos valores de pH do(s) fluido(s) no interior do cartucho 102 (por exemplo, medido usando os medidores de pH 128). O controlador 130 pode ser configurado para controlar vários parâmetros do sistema 100 automaticamente, o que pode ser feito antes ou durante a operação do sistema. Por exemplo, em algumas modalidades, uma ou ambas, a vazão e o teor do dialisado podem ser controlados pelo controlador 130 automaticamente, em resposta a medições do teor de eletrólitos e outros parâmetros (por exemplo, pH) do sangue que passa através do cartucho 102

[0071] Em algumas implementações, vários parâmetros do sistema 100 podem ser controlados com base na entrada do usuário, o que pode ser feito usando o controlador 130 ou através de outro(s) dispositivo(s). Por exemplo, o controlador 130 pode ter ou pode ser associado a um ou mais dispositivos de entrada (por exemplo, painel(s) de controle, botões, comandos,

interfaces de usuário, etc. ) configurados para receber entrada do usuário instruindo o controlador ou outro(s) componente(s)) do sistema 100 para ajustar os parâmetros operacionais do sistema 100. O controle também pode ser realizado de modo que alguns dos parâmetros sejam controlados automaticamente pelo controlador 130 enquanto que alguns dos parâmetros são controlados com base na entrada do usuário.

[0072] O controlador 130 pode adicional ou alternativamente controlar a operação do sistema 100 com base em vários outros parâmetros que podem ser adquiridos durante a operação do sistema 100. Por exemplo, uma vazão e/ou composição de um fluido de recondicionamento pode ser controlada em algumas modalidades, conforme discutido em mais detalhes a seguir.

[0073] Em algumas modalidades, o controlador pode ser configurado para alterar as taxas de captura relativas de bicarbonato e CO 2 dissolvido, o que, pela equação de Henderson-Hasselbalch, altera o pH. O controlador pode adicional ou alternativamente controlar a alteração da entrega e/ou composição de trampões adicionais para o sistema. As taxas de captura relativas podem ser alteradas alterando a área efetiva da superfície da membrana para cada espécie de captura, as vazões de varredura para líquido e gás ou a quantidade de sangue exposto a cada superfície da membrana. A área efetiva da superfície pode ser alterada alterando dinamicamente o caminho disponível do sangue ou do líquido de varredura através do dispositivo.

[0074] O controlador 130 pode ter qualquer configuração adequada. Por exemplo, ele pode ser ou pode ser associado a um dispositivo de computação com pelo menos um processador e memória que armazena instruções executáveis por computador para execução por pelo menos um processador. O controlador 130 pode incluir ou pode ser associado a um monitor 132 configurado para fornecer uma interface de usuário 134 que pode apresentar informações a um usuário do sistema 100 (por exemplo, um médico que opera o sistema 100) durante um tratamento do paciente ou em qualquer outro horário adequado. Por exemplo, a interface do usuário 134 pode exibir, em qualquer formato visual, áudio, etc. adequado, informações para o usuário indicando um progresso do tratamento. Em algumas implementações, o monitor 132 pode ser um painel sensível ao toque configurado para receber entrada do usuário para controlar a operação do sistema 100, entrada do usuário para controlar a maneira pela qual os dados são apresentados no visor 132 e/ou qualquer outro tipo de usuário entrada.

[0075] Nas modalidades ilustradas, como mencionado anteriormente, a homeostase é mantida, o que envolve a manutenção do pH do sangue ou de outro fluido alvo em um nível desejado. O sistema 100 pode incluir um ou mais componentes configurados para recondicionar o sangue do paciente. Assim, a FIG. 2 ilustra um sistema 100’ que inclui componentes semelhantes aos componentes da FIG. 1, como um cartucho 102’, uma entrada de fluido 108’, uma saída de fluido 110’, primeira e segunda entradas 118’, 124’, primeira e segunda saídas 120’, 126’ e outros componentes que são semelhantes aos componentes de FIG. 1. Os componentes da FIG. 2 que são semelhantes aos componentes correspondentes da FIG. 1 são rotulados com números de referência semelhantes correspondentes com um sobrescrito principal. Além disso, embora não seja mostrado na FIG. 2, semelhante ao sistema 100 da FIG. 1, o sistema 100’ pode incluir um ou mais sensores de eletrólitos.

[0076] Como mostrado na FIG. 2, o sistema 100’ inclui um componente de recondicionamento 140 (por exemplo, uma câmara) que inclui um componente de membrana 139, que pode ser referido como um terceiro componente de membrana. O componente de membrana 139 fornece uma interface entre um fluido alvo (por exemplo, sangue) e um fluido de recondicionamento ou reequilíbrio fornecido (seta 141) ao componente de recondicionamento 140 a partir de uma fonte de fluido de recondicionamento

142. Deve ser compreendido que a direção e o local em que o fluido de recondicionamento é entregue no componente de recondicionamento 140 são mostrados pela seta 141 na FIG. 2 apenas a título de exemplo. O fluido de recondicionamento é passado através do componente de recondicionamento 140, de modo que o teor de sangue seja ajustado antes da devolução do sangue ao corpo do paciente. O ajuste pode envolver adicionar certos elementos ao sangue e/ou remover certos elementos do sangue. O componente de recondicionamento 140 pode ser associado a outros componentes (por exemplo, um medidor de pH, um sensor de eletrólito, etc. ) configurado para medir ou monitorar um ou mais parâmetros do sangue que está sendo tratado no componente de recondicionamento 140. Um controlador, tal como, no exemplo da FIG. 2, um controlador 130’, pode controlar uma vazão e/ou teor do fluido de recondicionamento entregue no componente de recondicionamento 140 com base em um ou mais parâmetros medidos ou monitorados. O controlador 130’ pode ser configurado para controlar quaisquer outros parâmetros que afetam o tratamento de sangue ou outro fluido pelo componente de recondicionamento 140.

[0077] Em algumas modalidades, como mostrado na FIG. 2, o componente de recondicionamento 140 é posicionado fora do cartucho 102’ de modo que a membrana 139 opere como uma membrana pós-troca para ajustar o teor de sangue após o sangue ter passado pelo cartucho 102’ e o dióxido de carbono gasoso e o bicarbonato serem removidos do sangue. Deve ser compreendido, no entanto, que o componente de recondicionamento 140, que pode ter qualquer configuração adequada, pode ser disposto de qualquer outra maneira dentro do sistema 100’. Por exemplo, em algumas implementações, o componente de recondicionamento 140 pode ser disposto dentro do cartucho 102’. Em tais modalidades, o sangue pode ser recondicionado pelo menos parcialmente simultaneamente com a remoção do excesso de dióxido de carbono do sangue. Um controlador (por exemplo, controlador 130’) pode controlar o processo de recondicionamento do sangue, controlando, por exemplo, uma vazão e/ou teor do fluido de recondicionamento para ajustar o teor do sangue de acordo com as características desejadas do sangue.

[0078] Em algumas implementações, o cartucho 102’ pode ter portas de entrada e saída adicionais através das quais um fluido de (re)condicionamento pode entrar e sair da cavidade do cartucho, respectivamente. Um controlador de sistema como, por exemplo, um controlador 130’ pode ser configurado para controlar a entrega do fluido de recondicionamento ao sangue. Isso pode ser realizado em resposta aos parâmetros do sistema 100’, que podem ser adquiridos à medida que a operação do sistema 100’ está sendo monitorada. Por exemplo, os valores de pH do sangue e/ou dialisado incluídos no cartucho 102’ podem ser adquiridos e uma vazão do fluido de recondicionamento pode ser ajustada em resposta às medições do valor de pH. Em algumas modalidades, adicional ou alternativamente, uma composição e/ou um teor do fluido de recondicionamento pode ser ajustada em tempo real, durante a operação do sistema 100’ enquanto o paciente está sendo tratado. Por exemplo, o recondicionamento de fluidos pode ser usado para introduzir ou remover tampões adicionais para controlar o pH do sangue. Exemplos não limitativos de um tampão biocompatível incluem monoetanolamina, ácido clorídrico (em baixas concentrações) ou hidróxido de sódio. Os fluidos de recondicionamento também podem incluir sódio, potássio, cloreto, glicose ou outros constituintes do sangue no organismo. Esses constituintes iônicos podem ser incluídos no fluido de recondicionamento para que estejam dentro de + - 100% do nível fisiológico normal desses íons encontrados no sangue. Por exemplo, o sódio, que normalmente existe a cerca de 140 mmol/L no sangue, pode estar presente em um fluido de recondicionamento em um nível de cerca de 0 mmol/L a cerca de 280 mmol/L.

[0079] Um procedimento pós-condicionamento envolvendo tratamento de sangue pode ser selecionado com base na condição do sangue. Por exemplo, se o sangue é caracterizado por hiponatremia, isso pode ser corrigido colocando o sangue em contato com uma membrana pós-troca com uma solução salina, para ajustar os níveis de sódio aos valores normais. O teor sanguíneo pode ser ajustado adicionando um ou mais constituintes, como, por exemplo, glicose, magnésio, potássio e cálcio. Além dos efeitos de captura fora do alvo, pode ser realizado um equilíbrio de pH adicional. Uma vez que o agrupamento do sangue total do paciente será normalmente acidótico líquido na configuração da HRF, é desejável retornar ao sangue do paciente com pH aumentado para ajudar a neutralizar e reduzir a carga líquida de CO 2. Para fazer isso, a etapa de recondicionamento pode envolver a adição de um tampão de recondicionamento, como, por exemplo, monoetanolamina (MEA), em várias concentrações. O hidróxido de sódio também pode ser usado no tampão de recondicionamento em várias concentrações, o que pode resultar na correção simultânea da hiponatremia. A composição do tampão pode ser selecionada com base na necessidade de ajuste do pH. Por exemplo, o hidróxido de sódio (como base mais forte) pode ser usado quando o grau de acidemia excede a basicidade do MEA.

[0080] Em alguns aspectos, o primeiro e o segundo componentes de membrana incluídos em um cartucho híbrido (por exemplo, o primeiro e o segundo componentes de membrana 112, 114 ou 112’, 114’) podem ter qualquer configuração adequada. Em algumas modalidades, o primeiro e o segundo componentes da membrana estão na forma de uma pluralidade de fibras de membrana ocas. Em algumas modalidades, um gás de varredura e um líquido de varredura (dialisado) são entregues no interior do primeiro e do segundo componentes da membrana na forma de fibras de membrana ocas, respectivamente. O sangue sendo transferido através do interior do cartucho é colocado em contato com a primeira e a segunda fibras de membrana oca, de modo que o sangue lave sobre as superfícies externas desses componentes. O gás de varredura passado através do interior do primeiro componente da membrana na forma de primeiras fibras ocas causa remoção de CO 2 dissolvido do sangue e o dialisado passa através do interior do segundo componente da membrana na forma de segundas fibras ocas fazendo com que o bicarbonato seja removido do sangue.

[0081] O CO2 dissolvido e o bicarbonato podem ser removidos do sangue usando os dispositivos, sistemas e métodos descritos substancialmente simultaneamente ou em qualquer ordem adequada. Nas modalidades ilustradas nas FIGS. 1 e 2, o cartucho híbrido inclui o primeiro e o segundo componentes da membrana e o CO2 dissolvido e o bicarbonato podem, portanto, ser removidos do sangue substancialmente simultaneamente, onde “substancialmente” significa que a remoção eficaz do CO2 dissolvido e a remoção efetiva do bicarbonato coincidam com o tempo. No entanto, em algumas implementações, como discutido em mais detalhes a seguir, um sistema de acordo com as técnicas descritas pode ser configurado de modo que o CO2 dissolvido seja removido do sangue antes que o bicarbonato seja removido do sangue ou o bicarbonato seja removido do sangue antes que o CO2 dissolvido seja removido do sangue. Estes podem ocorrer nos mesmos circuitos extracorpóreos ou separados, que são operados simultânea e/ou sequencialmente.

[0082] O primeiro e o segundo componentes da membrana, que podem ser diferentes um do outro, podem ser dispostos dentro do cartucho híbrido de várias maneiras e em várias relações entre si. Por exemplo, em algumas modalidades, o primeiro e o segundo componentes da membrana podem estar na forma de fibras alongadas dispostas dentro do cartucho, de modo que as fibras (seus lados longos) sejam substancialmente paralelas a um eixo longitudinal ao cartucho. Essa implementação é mostrada esquematicamente nas FIGS. 1 e 2. As fibras que formam o primeiro e o segundo componentes da membrana podem ser dispostas em um arranjo complexo, que pode ser um arranjo aleatório ou um arranjo que forma um certo padrão (incluindo um ou mais padrões regulares). Em algumas modalidades, as fibras podem ser misturadas dentro do cartucho ou podem ser dispostas dentro do cartucho de outras maneiras.

[0083] A FIG. 3 ilustra um exemplo em que um primeiro componente de membrana 312, na forma de fibras ocas, configurado para receber um gás de varredura através do mesmo, é disposto de maneira circular, e um segundo componente de membrana 314, na forma de fibras ocas configuradas para receber um dialisado através do mesmo, são dispostos de forma circular em torno das fibras do primeiro componente da membrana 312. Deve-se notar que mais de uma linha das fibras do primeiro componente da membrana 312 e/ou mais de uma linha das fibras do segundo componente da membrana 314 podem ser formadas. Como outra variação, as fibras da primeira e segunda membrana podem ser dispostas concentricamente uma em relação à outra de outras maneiras. As fibras do primeiro componente de membrana 312 e as fibras do segundo componentes de membrana 314 podem ter comprimentos diferentes ao longo de um comprimento do cartucho. Por exemplo, as fibras do primeiro componente de membrana 312 podem ser mais curtas ou mais longas do que as fibras do segundo componente de membrana

314.

[0084] A FIG. 4 ilustra outro exemplo de um arranjo de primeiro e segundo componentes de membrana em que as fibras do primeiro e segundo componentes de membrana 412, 414 são misturadas de maneira aleatória. As fibras do primeiro e segundo componentes da membrana 412, 414 podem ter comprimentos diferentes. Adicionalmente, ou alternativamente, as fibras que formam o primeiro componente de membrana 412 podem ter comprimentos diferentes (de modo que pelo menos algumas das fibras sejam mais longas que outras fibras) e as fibras que formam o segundo componente de membrana 414 podem ter comprimentos diferentes. Em algumas modalidades, cada uma das fibras do primeiro componentes da membrana 412 tem um comprimento diferente (mais curto ou mais longo) do que cada uma das fibras do segundo componente da membrana 414.

[0085] A FIG. 5 mostra outra modalidade de um arranjo de primeiro e segundo componentes de membrana em que o primeiro e o segundo componentes de membrana 512, 514 são dispostos na diagonal um em relação ao outro dentro de um cartucho 502 ao longo de um comprimento L do cartucho 502. A FIG. 5 também mostra esquematicamente uma direção 511 ao longo de um primeiro eixo no qual um gás de varredura é passado através do primeiro componente de membrana 512 e uma direção 513, ao longo de um segundo eixo que é inclinado em relação ao primeiro eixo, no qual um dialisado é passado através do segundo componente de membrana 514. Em algumas modalidades, as fibras que formam o primeiro e o segundo componentes da membrana 512, 514, respectivamente, podem ser agrupadas de modo que os primeiros componentes da membrana 512 formem um feixe e os segundos componentes da membrana 514 formam um feixe. Em algumas modalidades, o primeiro e o segundo componentes de membrana 512, 514 são dispostos de maneira alternada dentro do cartucho 502, de modo que uma ou mais fibras alongadas do primeiro componente de membrana 512 se alternem com uma ou mais fibras alongadas das uma ou mais fibras alongadas da segunda membrana 514. Em outras implementações, os componentes de fibra 512 e 514 podem ser dispostos de modo a formar qualquer tipo de geometria concêntrica, adjacente, cruzada ou de separação. Neste exemplo, o sangue pode ser bombeado através do cartucho, de modo a lavá-lo sobre a superfície externa das fibras, formando o primeiro e o segundo componentes da membrana.

[0086] O primeiro e o segundo componentes de membrana, que podem ser formados a partir de fibras de diferentes tipos, podem ser incluídos em um cartucho híbrido, de acordo com as técnicas descritas, em qualquer razão adequada. A razão pode ser selecionada com base na taxa de captura de dióxido de carbono desejada e no equilíbrio do pH. Por exemplo, em algumas modalidades, a razão da primeira membrana/segunda membrana pode ser uma razão de 1:1. Exemplos não limitativos de outras razões incluem 10:1, 100:1, 1000:1, 1:10, 1:100, 1:1000 ou qualquer outra razão.

[0087] O primeiro e o segundo componentes da membrana podem ser formados a partir de vários materiais. Em algumas modalidades, o primeiro componente de membrana é formado a partir das fibras do primeiro e do segundo componente de membrana é formado de segundas fibras que são diferentes das primeiras fibras em uma ou mais propriedades. Por exemplo, em pelo menos algumas modalidades, os primeiros componentes da membrana podem ser formados de polimetilpenteno para fornecer uma eficiente troca gás- líquido, onde o material de polimetilpenteno impede a penetração de líquido no lado do gás de varredura da membrana. Outras membranas poliméricas, incluindo outros materiais, como, por exemplo, silicone, podem ser usadas.

[0088] O primeiro e o segundo componentes da membrana podem ser formados de materiais semipermeáveis e podem ter poros de tamanho adequado. Por exemplo, o segundo componente da membrana pode ser formado de um ou mais materiais semipermeáveis ao bicarbonato, como, por exemplo, silicone, polietersulfona (PES), PES com fibras de polivinilpirrolidona (PVP) (por exemplo, fibra PUREMA fabricada por 3M Deutschland GmbH).

[0089] Um gás usado nas modalidades descritas para a transferência de um fluido alvo através de uma barreira gás-líquido pode ter várias composições e pode ser ar, ou outro gás ou mistura de gases, como discutido anteriormente.

[0090] Nas modalidades descritas, como discutido anteriormente, um dialisado ou fluido de dialisado é projetado para a transferência de um fluido alvo através de uma barreira líquido-líquido, de modo que o dialisado tenha uma composição que facilita o cotransporte para manter a neutralidade elétrica do fluido. Em outras modalidades, o dialisado pode compreender uma composição líquida adequada para o contratransporte para manter a neutralidade elétrica do fluido alvo. A molaridade dos constituintes do dialisado pode depender da condição do paciente que pode ser avaliada por exames de sangue. Por exemplo, em uma modalidade, um paciente com sódio relativamente normal no sangue do paciente terá um teor de dialisado de sódio maior que cerca de 140 mmol/L. Em algumas modalidades, o dialisado compreende pelo menos um de cloreto de sódio, bicarbonato, potássio, cálcio, fosfato, sulfato, magnésio e qualquer combinação de outros íons. No dialisado das técnicas descritas, todos os íons, exceto sódio e bicarbonato, estão em níveis fisiologicamente normais ou dentro de uma faixa de + -15% dos níveis de referência normais.

[0091] Um fluido de recondicionamento ou reequilíbrio usado nas modalidades descritas pode ter várias composições. Em algumas modalidades, o fluido de recondicionamento pode compreender pelo menos uma base orgânica biocompatível, que pode ser, em alguns exemplos, monoetanolamina (MEA). Adicional ou alternativamente, o fluido de recondicionamento compreende pelo menos um de cloreto de sódio, bicarbonato, potássio, cálcio, fosfato, sulfato e magnésio.

[0092] Como mencionado anteriormente, os sistemas 100 (FIG. 1) e 100’ (FIG. 2) podem ter vários componentes. Em algumas implementações, os sistemas 100, 100’ ou qualquer outro sistema configurado para implementar as técnicas descritas podem ser configurados de maneira semelhante a um sistema de diálise renal. Dessa maneira, um cartucho, como o cartucho 102 (FIG. 1) ou 102’ (FIG. 2), pode ser configurado para ser acoplado a um sistema de diálise renal, de modo que o sistema de diálise se torne capaz de controlar os níveis de dióxido de carbono em um paciente de acordo com as técnicas descritas neste documento.

[0093] A FIG. 6 ilustra esquematicamente um sistema 600 incluindo um dispositivo híbrido de acordo com as técnicas descritas, mostrado como um dispositivo de troca de fluidos/íons/troca de gás 602. O sangue retirado do paciente (“fluxo sanguíneo retirado”) é passado através do dispositivo de troca de fluidos/íons/troca de gás 602 e tratado usando um gás de varredura (“gás de remoção de CO2”), um dialisado fornecido de uma fonte de dialisado (“Reservatório do dialisado de remoção de bicarbonato”) e um fluido de recondicionamento (“Reservatório do dialisado de recondicionamento”). Depois que o CO2 dissolvido e o bicarbonato são removidos do sangue, o sangue tratado é devolvido ao sistema vascular do paciente (“Fluxo sanguíneo retornado”).

[0094] Um cartucho híbrido, de acordo com as técnicas descritas, que pode operar para remover o CO2 dissolvido (por exemplo, através do(s) componente(s) de troca gasosa) e o bicarbonato (por exemplo, através do(s) componente(s) de troca de fluidos/íons) são removidos do sangue que passa através deles, pode ser configurado de várias maneiras. As FIGS. 7A e 7B ilustram uma modalidade de um exemplo de um cartucho híbrido 702 que tem um corpo geralmente cilíndrico 702a totalmente canulado tendo uma cavidade interna 704 que se estende entre a primeira e a segunda extremidades 706a, 706b do corpo do cartucho 702a. A cavidade interna 704 é configurada para receber nela o primeiro e o segundo componentes da membrana. A FIG. 7A mostra que o corpo do cartucho 702a inclui uma entrada de fluido 708 formada adjacente à primeira extremidade 706a e uma saída de fluido 710 formada adjacente à primeira extremidade 706a do corpo do cartucho 702a. Como mostrado, a entrada de fluido 708 e a saída de fluido 710 são formadas perpendicularmente a um eixo longitudinal A2 do corpo do cartucho 702a que se estende entre a primeira e a segunda extremidades 706a, 706b do mesmo. Em outras modalidades, no entanto, a entrada de fluido 708 e a saída de fluido 710 podem ser formadas de outras maneiras em relação ao eixo longitudinal A2 do corpo do cartucho 702a, incluindo diferentemente um do outro. Em uso, o sangue obtido de um paciente pode ser entregue através da entrada de fluido 708, passado através do corpo do cartucho 702a, ao longo do eixo longitudinal A2, em direção à saída de fluido 710. Um gás de varredura e um dialisado podem ser passados através do corpo do cartucho 702a em uma direção oposta ou ao longo de um eixo angulado em relação ao eixo A2, que pode depender de uma configuração dos componentes da membrana alojados dentro do corpo do cartucho 702a.

[0095] No exemplo mostrado nas FIGS. 7A e 7B, o cartucho híbrido 702 inclui uma primeira tampa da extremidade 750 configurada para acoplar removivelmente à primeira extremidade 706a do corpo do cartucho 702a e uma segunda tampa da extremidade 752 configurada para acoplar removivelmente à segunda extremidade oposta 706b do corpo do cartucho 702a. A segunda tampa da extremidade 752 inclui primeira e segunda entradas 716, 722 e a primeira tampa da extremidade 750 inclui primeira e segunda saídas 720, 726. Nestas modalidades, as entradas e saídas estão na forma de membros tubulares ocos com passagens que se comunicam com a cavidade interna 704 do corpo do cartucho 702a. No entanto, as entradas e saídas podem ter outras configurações, pois as modalidades descritas não são limitadas a este respeito. A primeira entrada 716 e a primeira saída 720 são configuradas para fornecer e remover, respectivamente, um primeiro componente de varredura como, por exemplo, um gás de varredura. A segunda entrada 722 e a segunda saída 726 são configuradas para fornecer e remover, respectivamente, um segundo componente de varredura como, por exemplo, um dialisado. Deve-se considerar que, dependendo da configuração do cartucho, o primeiro e o segundo componentes de varredura também podem ser um dialisado e gás, respectivamente. Também deve ser compreendido que as entradas e saídas podem ser posicionadas de outras maneiras em relação umas às outras e que uma entrada e saída “superior” e “inferior”, como mostrado nas FIGS. 7A e 7B, podem ser revertidas, como componentes “superiores” se tornam componentes “inferiores” e vice-versa.

[0096] As primeira e segunda tampas de extremidade 750, 752 são configuradas para acoplar às extremidades do corpo do cartucho 702a, por exemplo, por serem rosqueadas ou de outro modo engatadas com as respectivas extremidades de maneira hermética. Adicional ou alternativamente, como mostrado nas FIGS. 7A e 7B, a superfície interna do corpo do cartucho 702a adjacente às primeira e segunda extremidades 706a, 706b pode ter roscas internas configuradas para engatar de maneira liberável com as roscas correspondentes 707a, 707b formadas nas superfícies externas do corpo do cartucho na primeira e na segunda extremidades 706a, 706b. Deve-se considerar que as tampas das extremidades podem ser configuradas para engatar com o corpo do cartucho de outras maneiras adequadas.

[0097] As FIGS. 8A a 8D mostram um exemplo de uma tampa da extremidade 850 de um cartucho, como, por exemplo, qualquer uma das tampas da extremidade 750, 752 mostradas nas FIGS. 7A e 7B. A FIG. 7B mostra que a tampa da extremidade 850 tem primeira e segunda entradas 816, 822 acopladas a uma superfície externa 854 da mesma. As primeira e segunda saídas podem ser formadas em uma tampa de extremidade de maneira semelhante. A primeira e a segunda entrada 816, 822 podem ser formadas ao longo do mesmo plano, como mostrado na FIG. 8C. No entanto, outras configurações podem ser implementadas. A FIG. 8D mostra que uma superfície interna 856 da tampa da extremidade 850 tem uma rosca 858 formada nela, a qual pode ser configurada para engatar de maneira liberável com uma rosca correspondente (por exemplo, rosca 707a ou 707b das FIGS. 7A e 7B) formada no corpo do cartucho.

[0098] As configurações dos primeiro e segundo componentes de membrana de um sistema de acordo com as técnicas descritas podem variar de várias maneiras. O primeiro e o segundo componentes de membrana podem ser configurados como componentes modulares configurados para serem acoplados dentro de um sistema de acordo com as técnicas descritas de várias maneiras. Por exemplo, em algumas modalidades, pelo menos um primeiro componente de membrana (componente(s) de “troca gasosa”) pode ser acoplado em série com pelo menos um segundo componente de membrana (componente(s) de “Troca de fluido/íon”). A FIG. 9 ilustra um exemplo de um sistema 900 tendo um componente de membrana de troca de fluidos/íons e um componente de membrana de troca de gases acoplado em série um ao outro. Neste exemplo, o sangue adquirido de um paciente é tratado primeiro por meio de um componente de membrana de troca de fluidos

(“dispositivo de troca de fluidos/íons”) e depois tratado por um componente de membrana de troca de gases (“dispositivo de troca de gás”). Os componentes da membrana de troca gasosa e de troca fluido/íon podem ter configurações iguais ou diferentes. Por exemplo, cada um dos componentes da membrana pode incluir o primeiro e o segundo componentes de fibra, conforme descrito aqui.

[0099] A FIG. 10 ilustra um exemplo de um sistema 1000 tendo um componente de membrana de troca gasosa e um componente de membrana de troca fluido/íon acoplado em paralelo um ao outro. Em algumas modalidades, mais de um primeiro componente de membrana e/ou mais de um segundo componente de membrana podem ser utilizados. Por exemplo, a FIG. 11 ilustra um exemplo de um sistema 1100 incluindo, entre outros componentes, um segundo componente de troca de fluidos/íons (“Dispositivo de troca de fluidos/íons 2”) configurado para tratar sangue através de uma membrana pós-troca com um fluido de recondicionamento passando através dele. A FIG. 12 ilustra um exemplo de um sistema 1200, incluindo também um segundo componente de troca de fluidos/íons (“Dispositivo de troca de fluidos/íons 2”), tendo uma alternativa de configuração a uma configuração da FIG. 1100. Como mostrado na FIG. 12, os componentes de membrana de troca gasosa e de troca de fluido/íon são acoplados em paralelo um ao outro. Quaisquer outras configurações de um sistema para remoção de dióxido de carbono/bicarbonato dissolvido do sangue ou outro fluido podem ser implementadas. Deve ser compreendido que os componentes mostrados como componentes de “troca gasosa” nas FIGS. 9-12 podem ser configurados de modo que eles não realizem oxigenação, mas apenas removam CO2 gasoso dos fluidos como, por exemplo, sangue, passando através deles.

[00100] Nas modalidades ilustradas, um dialisado usado para remover o bicarbonato do sangue pode ter várias composições. Em algumas modalidades, um ou ambos os primeiro e segundo componentes da membrana de ultrafiltração incluem uma membrana de ultrafiltração, que pode ser uma membrana de ultrafiltração semipermeável. A membrana de ultrafiltração inclui poros e pode ser permeável a espécies menores que seu tamanho de poro. O transporte seletivo de espécies através da membrana é impulsionado por uma composição de um fluido de varredura, que também pode ser chamado de dialisado.

[00101] O transporte de espécies através da membrana pode ser definido usando as leis de difusão de Fick, postulando que a taxa de transporte de uma espécie através de uma membrana é determinada por uma área da membrana, permeabilidade da membrana (função da difusividade) e gradiente de concentração das espécies. Em algumas implementações, uma área de uma membrana de ultrafiltração não é alterável e a permeabilidade da membrana é semelhante para as espécies de tamanho semelhante. Em outras implementações, adicional ou alternativamente, uma membrana de ultrafiltração pode ter uma permeabilidade mais seletiva que depende de várias características da espécie, como, por exemplo, carga. Nesses e em outros cenários, a seletividade da membrana depende de uma composição de um dialisado para espécies que têm um tamanho que permite passar através dos poros da membrana ou outras estruturas da membrana que podem passar espécies através dos mesmos. Em algumas modalidades, uma membrana de ultrafiltração não é permeável para a maioria dos componentes celulares e proteicos do sangue, mas é permeável às principais espécies iônicas (por exemplo, sódio, potássio, cloreto e bicarbonato) e glicose incluídas no sangue. A glicose não é carregada e seu teor em um fluido pode ser determinado usando uma variedade de técnicas, incluindo um exame de sangue no painel metabólico básico. Sódio, potássio, cloreto e bicarbonato são espécies carregadas e sua presença e relação em um fluido podem criar um gradiente químico de acordo com as leis de difusão de Fick. O movimento de qualquer espécie carregada também pode resultar em um gradiente elétrico induzido por desequilíbrios de carga que criam potenciais elétricos, conforme determinado pela lei de Coulomb. Para evitar desequilíbrios indesejáveis de carga (que podem aumentar os potenciais elétricos) é realizada uma filtração seletiva em massa das espécies, de modo a manter o equilíbrio de carga no sangue e no dialisado, evitando o acúmulo indesejável de potenciais elétricos. O saldo da carga pode ser mantido, garantindo que toda carga seja acoplada ao movimento de outra carga.

[00102] Em algumas modalidades, como mencionado anteriormente, o dialisado inclui bicarbonato zero. É desejável manter a neutralidade elétrica do sangue, juntamente com a captura de dióxido de carbono. O transporte adequado de membranas de bicarbonato também pode aumentar o transporte de outros íons no sangue para manter a neutralidade elétrica. Quando isso causa um movimento líquido de íons não bicarbonatos no dialisado, ocorre a chamada captura fora do alvo. Por esse motivo, é necessário alcançar um equilíbrio entre o bicarbonato adequado e a captura fora do alvo. A captura fora do alvo é indesejável e necessária para explicar a neutralidade elétrica do sangue. Um dialisado com molaridade eletrolítica semelhante à molaridade do sangue, por exemplo, superior a 135 mM, pode promover o contratransporte de íons (movimento do íon cloreto no sangue), resultando em menor captura fora do alvo. Baixas concentrações de dialisado podem promover o cotransporte de íons de sódio para fora do sangue, com maior grau de captura fora do alvo. Ambos estão presentes para manter a neutralidade elétrica com um fluxo elétrico sendo induzido pelo transporte de bicarbonato.

[00103] Em algumas modalidades, os sistemas, dispositivos e métodos descritos permitem um dispositivo extracorpóreo híbrido de “baixo fluxo”, que é menos invasivo e requer menos experiência clínica que as estratégias extracorpóreas existentes para tratar a HRF, com o objetivo de poder ser implantado mais amplamente. Especificamente, o aumento da eficiência da remoção de alta carga de dióxido de carbono do sangue pode permitir vazões mais baixas de sangue e tamanho reduzido do orifício das cânulas usadas no tratamento extracorpóreo. A ventilação prejudicada, que leva à remoção respiratória inadequada do CO2 dissolvido, pode ser tratada com mais eficiência usando um dialisado personalizado para promover a filtração de HCO3- , que permite a remoção de > 50% da produção de CO2 do corpo através da remoção de uma pequena fração do HCO3- total do corpo. No entanto, a remoção isolada de HCO3- afeta o equilíbrio ácido-base do corpo. Como resultado, uma abordagem de dispositivo híbrido que utiliza um sistema integrado de troca de fluidos/íons/troca de gás que pode ser compatível com circuitos comerciais de diálise com remoção equilibrada de HCO3- e CO2 pode ser usada para compensar mudanças substanciais na base de ácido no sangue. A correção para alterações menos substanciais no ácido-base do sangue pode ser corrigida usando solutos adicionais, incluindo bases orgânicas específicas como, por exemplo, monoetanolamina (MEA). Deve ser compreendido que, embora algumas modalidades descritas neste documento sejam direcionadas para a remoção de bicarbonato e CO 2 na configuração da HRF, as técnicas descritas podem ser aplicadas a outro sangue ou fluido corporal que exija a remoção ou adição de constituintes específicos, mantendo as condições homeostáticas.

[00104] Em algumas modalidades, o sistema pode incluir os seguintes componentes:(1) filtro de membrana de soluto alvo, (2) fibras de troca de gás e (3) filtro de membrana de soluto homeostático. O filtro de membrana de soluto alvo opera com filtro de membrana seletivo com soluções de contrafluxo especialmente projetadas para a remoção direcionada de bicarbonato e outros íons pertinentes do sangue. A filtração de bicarbonato e outros íons pertinentes pode ocorrer com a troca de contratransporte ou troca de cotransporte para manter a neutralidade elétrica. A homeostase do sangue é mantida pela remoção simultânea ou serial de CO2 gasoso através de fibras de troca gasosa. Esta remoção de CO2 gasoso pode ocorrer em paralelo, em série ou integrada à etapa de filtração de bicarbonato, de modo que as fibras de troca gasosa sejam adjacentes às fibras das membranas de filtração configuradas para remoção de bicarbonato. Um ajuste adicional ao sangue filtrado pode ocorrer com um filtro de membrana de soluto homeostático. Este filtro pode ser usado para adicionar componentes ao sangue filtrado antes da recirculação no corpo. Isso pode incluir a restauração de eletrólitos primários, como sódio, potássio e cloreto ou ajuste adicional de pH através da adição de bases orgânicas biocompatíveis, como, por exemplo, monoetanolamina (MEA).

[00105] Em algumas modalidades, é fornecido um circuito extracorpóreo configurado para remover o sangue do corpo de um indivíduo em baixos níveis de fluxo, executar a remoção direcionada do íon bicarbonato do fluxo sanguíneo e executar a remoção direcionada do gás CO 2 do fluxo sanguíneo. O circuito extracorpóreo também pode ser configurado para recondicionar o fluxo sanguíneo usando um fluido de dialisado para reequilibrar íons e pH. O sangue recondicionado é então devolvido ao corpo do indivíduo. Os baixos níveis de fluxo podem estar na faixa de cerca de 0 a cerca de 400 mL/min..

[00106] Em algumas modalidades, o circuito extracorpóreo possui componentes compreendendo um componente de filtração baseado em dialisado compreendendo uma membrana de ultrafiltração de contratroca, um fluido de dialisado adequado para remoção do íon bicarbonato; um componente de troca gasosa compreendendo um contrafluxo de gás adequado para remoção de gás CO2 do fluxo sanguíneo; e um componente de filtração à base de dialisado compreendendo uma membrana de ultrafiltração de contratroca e um fluido de dialisado adequado para adição de solutos ou sais biocompatíveis.

[00107] O circuito extracorpóreo pode variar de diferentes maneiras. Por exemplo, cada componente pode ser operado e fabricado separadamente de cada um dos outros componentes, com nenhum, uma ou mais de uma iterações de replicata de cada componente em um determinado circuito extracorpóreo. Cada componente pode ser configurado em série, de modo que a saída de cada componente seja a entrada do componente seguinte em diferentes ordens possíveis configuradas. Em alguns aspectos,

cada componente pode ser configurado em paralelo com outros componentes, de modo que o fluxo sanguíneo de entrada possa ser separado em diferentes linhas de fluxo para viajar para diferentes componentes e reconstituído antes da recirculação para o corpo. Em alguns aspectos, cada componente pode ser configurado em diferentes subsistemas que são uma combinação de configurações em série ou paralelas diferentes, com diferentes subsistemas combinados na configuração em série ou paralela. Em alguns aspectos, cada componente pode ser integrado um ao outro, de modo que eles formem um único componente com filtros à base de dialisado que correm diretamente em paralelo e expostos ao mesmo fluxo sanguíneo em um determinado momento como fibras à base de oxigenador usadas para a troca gasosa.

[00108] Em algumas modalidades, o sistema ou uma porção dele pode ser empacotado em um único cartucho que pode ser adaptado para ser usado com sistemas comerciais de diálise renal. O sistema pode incluir vários componentes, como, por exemplo, um medidor de pH que pode ser disposto na entrada ou saída (ou seja, antes ou depois) de qualquer componente, a fim de ajustar a operação de um componente de filtração de dialisado usado para adição de solventes biocompatíveis. Em algumas modalidades, adicional ou alternativamente, um efetor de controle de retorno da filtração de dialisado é modulado alterando uma vazão do componente de dialisado. Em algumas modalidades, adicional ou alternativamente, um efetor de controle de retorno para a filtração de gás CO2 é modulado alterando a vazão do gás de varredura automaticamente ou via entrada do usuário.

[00109] Os componentes de filtração do dialisado podem usar fluidos de dialisado adequados para contratransporte para manter a neutralidade elétrica. Em algumas modalidades, os componentes de filtração de dialisado podem usar fluidos de dialisado que são adequados para cotransporte unidirecional para manter a neutralidade elétrica. Em algumas modalidades, os componentes de filtração de dialisado usam fluidos de dialisado que contêm íons plasmáticos primários para adicionar íons ao sangue para restaurar as concentrações iônicas normais no sangue.

[00110] Em algumas modalidades, os componentes de filtração do dialisado usam fluidos de dialisado que contêm base(s) orgânica(s) biocompatível(s) a serem adicionadas ao sangue para corrigir o pH. A base orgânica biocompatível pode compreender, por exemplo, monoetanolamina (MEA).

[00111] Nas modalidades descritas, as membranas de ultrafiltração podem ser seletivas para espécies específicas por tamanho, carga ou configuração molecular.

[00112] Em algumas modalidades, os sistemas, dispositivos e métodos descritos fornecem tratamento ou prevenção de uma falha respiratória. Em algumas modalidades, os sistemas, dispositivos e métodos descritos fornecem tratamento ou prevenção de hipoxemia. Em algumas modalidades, os sistemas, dispositivos e métodos descritos fornecem tratamento ou prevenção de hipercapnia.

[00113] A falha respiratória da presente invenção pode ser, em algumas modalidades, Tipo I ou Tipo II.

[00114] A insuficiência respiratória do tipo 1 é definida como um baixo nível de oxigênio no sangue (hipoxemia) sem um nível aumentado de dióxido de carbono no sangue (hipercapnia) e PaCO2 pode ser normal ou baixa. Ela é geralmente causada por uma incompatibilidade de ventilação/perfusão (V/Q); o volume de ar que entra e sai dos pulmões não corresponde ao fluxo sanguíneo para os pulmões. O defeito básico da insuficiência respiratória tipo 1 é a falha da oxigenação caracterizada por: diminuída (< 60 mmHg (8.0, kPa)) PaO2; normal ou diminuída (<50 mmHg (6,7 kPa)) PaCO2; e aumentada PA-aO2. Em várias modalidades, os sistemas, dispositivos e métodos descritos revertem qualquer um desses parâmetros.

[00115] Em várias modalidades, a insuficiência respiratória do Tipo 1 é causada, por exemplo, por condições que afetam a oxigenação, como:

baixo oxigênio ambiente (por exemplo, em alta altitude), incompatibilidade ventilação-perfusão (por exemplo, embolia pulmonar), hipoventilação alveolar (por exemplo, na doença neuromuscular aguda), problemas de difusão (por exemplo , pneumonia ou ARDS) e derivações (por exemplo, derivação da direita para a esquerda). Em várias modalidades, os sistemas, dispositivos e métodos descritos tratam um indivíduo afetado por qualquer uma dessas causas.

[00116] A insuficiência respiratória do tipo 1 é definida como hipoxemia (PaO2 <8kPa) com hipercapnia (PaCO2 >6,0kPa).

[00117] O defeito básico na insuficiência respiratória tipo 2 é caracterizado por: pH diminuído (< 60 mmHg (8,0 kPa)) P aO2, aumentado (> 50 mmHg (6,7 kPa)) PaCO2, normal PA-aO2, e diminuído. Em várias modalidades, os sistemas, dispositivos e métodos descritos revertem qualquer um desses parâmetros.

[00118] A insuficiência respiratória do tipo 2 é causada, por exemplo, por ventilação alveolar inadequada e o oxigênio e o dióxido de carbono são afetados. O tipo 2 é definido como o acúmulo de níveis de dióxido de carbono (PaCO2) que foi gerado pelo organismo, mas não pode ser eliminado. As causas subjacentes incluem, sem limitação: aumento da resistência das vias aéreas (por exemplo, COPD, asma, asfixia), esforço respiratório reduzido (por exemplo, efeitos de fármacos, lesão no tronco cerebral, obesidade extrema), diminuição da área do pulmão disponível para troca gasosa (por exemplo, na bronquite crônica), problemas neuromusculares (por exemplo, síndrome de Guillain-Barré, doença do neurônio motor) e deformados (cifoscoliose), rígidos (espondilite anquilosante) ou tórax instável. Em várias modalidades, os sistemas, dispositivos e métodos descritos tratam um indivíduo afetado por qualquer uma dessas causas.

[00119] Nas modalidades, o indivíduo que é tratado na presente invenção é atingido por insuficiência respiratória, como apresentado, por exemplo, por frequência respiratória aumentada, gases sanguíneos anormais

(por exemplo, hipoxemia, hipercapnia ou ambos) e evidência de aumento do trabalho respiratório.

[00120] Nas modalidades, os sistemas, dispositivos e métodos descritos fornecem a restauração de valores de referência de pressão parcial normais ou quase normais de oxigênio e/ou dióxido de carbono no indivíduo. Por exemplo, os sistemas, dispositivos e métodos descritos fornecem a restauração de PaO2 de oxigênio para mais de cerca de 80 mmHg (11 kPa) e/ou PaCO2 de dióxido de carbono para menos de cerca de 45 mmHg (6,0 kPa).

[00121] Em algumas modalidades, os sistemas, dispositivos e métodos descritos fornecem tratamento ou prevenção de uma HRF, por exemplo, caracterizados por um aumento da concentração plasmática de dióxido de carbono no cenário de ventilação inadequada. Em algumas modalidades, os sistemas, dispositivos e métodos descritos fornecem para tratamento ou prevenção de alterações no impulso respiratório (por exemplo, hipoventilação por acidente vascular cerebral ou obesidade), função neuromuscular diminuída (por exemplo, distrofia muscular ou esclerose lateral amiotrófica) e doença pulmonar (por exemplo, COPD ou doença pulmonar intersticial).

[00122] Em algumas modalidades, os sistemas, dispositivos e métodos descritos fornecem tratamento ou prevenção de COPD. Em algumas modalidades, os sistemas, dispositivos e métodos descritos reduzem um ou mais sintomas de COPD, como falta de ar e tosse com produção de escarro. Em algumas modalidades, os sistemas, dispositivos e métodos descritos fornecem tratamento ou prevenção de pacientes com COPD graves com exacerbação.

[00123] Em algumas modalidades, os sistemas, dispositivos e métodos descritos são usados em conjunto com um ou mais inibidores seletivos de fosfodiesterase (PDE), por exemplo, roflumilast (DAXAS, DALIRESP), cilomilast (ARIFLO) ou tetomilast. Em algumas modalidades, os sistemas, dispositivos e métodos descritos melhoram o desenvolvimento de tolerância contra roflumilast, cilomilast ou tetomilast.

[00124] Em algumas modalidades, os sistemas, dispositivos e métodos descritos fornecem tratamento ou prevenção de ARDS. Em algumas modalidades, os sistemas, dispositivos e métodos descritos reduzem um ou mais sintomas de ARDS como, sem limitação, falta de ar, respiração rápida e coloração azulada da pele.

[00125] Em algumas modalidades, os presentes indivíduos apresentam sintomas tais que ele ou ela é adequado para o tratamento com suporte de ventilador mecânico não invasivo (por exemplo, Pressão Positiva em Nivel das Vias Aéreas (BiPap)). Em algumas modalidades, os presentes indivíduos apresentam sintomas tais que ele ou ela é adequado para tratamento com intubação e ventilação mecânica completa. Em algumas modalidades, os presentes sistemas, dispositivos e métodos poupam um indivíduo do tratamento ou reduzem a duração do tratamento com o suporte do ventilador mecânico não invasivo (por exemplo, BiPap). Em algumas modalidades, os presentes sistemas, dispositivos e métodos poupam um indivíduo do tratamento ou reduzem a duração do tratamento com intubação e ventilação mecânica completa.

[00126] Em algumas modalidades é fornecido um sistema extracorpóreo para remover o dióxido de carbono de um fluido. O sistema pode incluir um corpo de cartucho, um primeiro componente de membrana, um segundo componente de membrana, uma primeira entrada em comunicação fluida com a primeira membrana, uma primeira saída em comunicação fluida com o primeiro componente de membrana, uma segunda entrada em comunicação fluida com o segundo componente de membrana e uma segunda saída em comunicação fluida com o segundo componente de membrana. O corpo de cartucho pode ter uma cavidade, um eixo longitudinal que se estende entre a primeira e a segunda extremidade do corpo, uma entrada de fluido adjacente à primeira extremidade e uma saída de fluido adjacente à segunda extremidade.

[00127] O primeiro componente de membrana disposto dentro da cavidade pode ser configurado para remover o dióxido de carbono gasoso do fluido que passa da entrada de fluido em uma primeira direção em direção à saída de fluido. O segundo componente de membrana disposto dentro da cavidade pode ser configurado para remover o bicarbonato do fluido que passa entre a entrada e a saída do fluido. A primeira entrada em comunicação fluida com o primeiro componente de membrana é configurada para fornecer um gás de varredura para a primeira membrana, de modo que o gás de varredura seja passado através da primeira membrana em uma segunda direção e a primeira saída em comunicação fluida com o primeiro componente de membrana está configurado para receber o gás de varredura passado através da primeira membrana. A segunda entrada em comunicação fluida com o segundo componente de membrana pode ser configurada para fornecer um dialisado para a segunda membrana, de modo que o dialisado seja passado através da segunda membrana em uma terceira direção e a segunda saída em comunicação fluida com o segundo componente de membrana pode ser configurada para receber o dialisado passado através da segunda membrana.

[00128] No sistema de acordo com as técnicas descritas, o fluido a ser tratado pode ser sangue, plasma sanguíneo ou qualquer outro fluido. Em algumas modalidades, a entrada de fluido recebe o fluido a uma vazão em uma faixa de cerca de 0 mL/min. a cerca de 350 mL/min. (por exemplo, menos que cerca de 350 ml/min. ou menos que cerca de 300 ml/min., ou inferior a cerca de 250 ml/min. ou inferior a cerca de 200 ml/min. ou inferior a cerca de 150 ml/min. ou inferior a cerca de 100 ml/min. ou inferior a cerca de 90 ml/min. ou inferior a cerca de 80 ml/min., ou menos de cerca de 70 ml/min., ou menos de cerca de 60 ml/min., ou menos de cerca de 50 ml/min., ou menos de cerca de 40 ml/min., ou menos de cerca de 30 ml/min., ou menos cerca de 25 ml/min.).

[00129] Em algumas modalidades, pelo menos uma das segunda e terceira direções pode ser substancialmente paralela à primeira direção.

[00130] Em algumas modalidades, o sistema extracorpóreo pode incluir um terceiro componente de membrana que fornece uma interface entre o fluido e um fluido de recondicionamento. O fluido de recondicionamento pode ter uma composição configurada para regular uma composição iônica e acidez do fluido. O terceiro componente da membrana pode ser disposto no sistema de várias maneiras. Por exemplo, em algumas modalidades, o terceiro componente da membrana pode ser posicionado de modo que o fluido seja colocado em contato com o terceiro componente da membrana após a remoção do dióxido de carbono gasoso e do bicarbonato. Em algumas modalidades, o terceiro componente da membrana é posicionado no corpo do cartucho. Em outras modalidades, o terceiro componente de membrana é posicionado fora do corpo do cartucho. O fluido de recondicionamento pode ter várias composições. Por exemplo, em algumas modalidades, ele pode incluir uma base orgânica biocompatível, que pode ser, por exemplo, monoetanolamina (MEA). Adicional ou alternativamente, em algumas modalidades o fluido de recondicionamento pode incluir pelo menos um de cloreto de sódio, bicarbonato, potássio, cálcio, fosfato, sulfato e magnésio.

[00131] O primeiro e o segundo componentes da membrana podem ter várias configurações. Em algumas modalidades, o primeiro componente de membrana pode estar na forma de uma primeira pluralidade de fibras que se estendem entre a primeira e a segunda extremidades e configuradas para receber o gás de varredura que passa através deles. Quando o gás de varredura passa através da primeira pluralidade de fibras, o dióxido de carbono gasoso é transferido do fluido para o gás de varredura. O segundo componente de membrana pode estar na forma de uma segunda pluralidade de fibras que se estendem entre a primeira e a segunda extremidades e configuradas para receber o dialisado passando através dela. Quando o dialisado passa através da segunda pluralidade de fibras, o bicarbonato é transferido do fluido para o dialisado. O fluido pode ser passado através do corpo do cartucho de modo que seja colocado em contato com uma superfície externa do primeiro e do segundo componentes da membrana, de modo que o gás de varredura e o dialisado sejam separados do sangue pelo primeiro e pelo segundo componentes da membrana, respectivamente.

[00132] A primeira e a segunda pluralidade de fibras podem ter várias configurações (incluindo configurações diferentes e podem ser dispostas no cartucho de várias maneiras. Por exemplo, em algumas modalidades, a primeira pluralidade de fibras é misturada com a segunda pluralidade de fibras. Em algumas modalidades, a primeira pluralidade de fibras é substancialmente paralela à segunda pluralidade de fibras.

[00133] Em algumas modalidades, a primeira pluralidade de fibras está disposta em uma primeira área da cavidade do corpo do cartucho e a segunda pluralidade de fibras está disposta em uma segunda área da cavidade do corpo do cartucho, a segunda área sendo diferente da primeira área. Em algumas modalidades, a primeira pluralidade de fibras e a segunda pluralidade de fibras são dispostas em um ângulo em relação ao eixo longitudinal do corpo do cartucho com a primeira pluralidade de fibras sendo disposta em um ângulo em relação à segunda pluralidade de fibras.

[00134] Em algumas modalidades, o sistema inclui um controlador com circuitos configurados para adquirir medições de pelo menos um parâmetro que caracteriza um estado de pelo menos um dos fluidos, o dialisado e o gás de varredura à medida que o fluido passa através do corpo do cartucho e controlar, em resposta às medições adquiridas, pelo menos um de uma vazão do fluido, uma vazão do dialisado e um teor do dialisado. Em algumas modalidades, o pelo menos um parâmetro compreende o teor de eletrólitos do fluido e em que o sistema compreende pelo menos um sensor de eletrólitos configurado para medir o teor de eletrólitos à medida que o fluido passa através do corpo do cartucho. Em algumas modalidades, o pelo menos um parâmetro compreende valores de pH do fluido e o sistema inclui pelo menos um medidor de pH configurado para adquirir os valores de pH do fluido e/ou outras substâncias. Em algumas modalidades, o pelo menos um parâmetro compreende uma vazão do gás de varredura e um teor do gás de varredura.

[00135] Em algumas modalidades, o sistema ou alguns de seus componentes (por exemplo, o cartucho) são adaptados para uso com um sistema de diálise renal.

[00136] Em algumas modalidades, o dialisado é uma composição líquida adequada para contratransporte para manter a neutralidade elétrica. Em algumas modalidades, o dialisado é uma composição líquida adequada para cotransporte unidirecional para manter a neutralidade elétrica. Em algumas modalidades, o dialisado compreende bicarbonato zero e pelo menos um de sódio, cloreto, potássio, cálcio, fosfato, sulfato e magnésio. Em algumas modalidades, adicional ou alternativamente, o dialisado compreende pelo menos uma base orgânica biocompatível, que pode ser, por exemplo, monoetanolamina (MEA) ou outro(s) composto(s).

[00137] Em alguns aspectos, é fornecido um método para remover dióxido de carbono gasoso e bicarbonato de fluidos. O método pode incluir remover um fluido de um paciente através de uma cânula em comunicação com o corpo do paciente e fazer com que o fluido entre em um alojamento extracorpóreo compreendendo um primeiro componente de membrana e um segundo componente de membrana, de modo que o fluido seja colocado em contato com superfícies externas de pelo menos um dos primeiro e segundo componentes da membrana. O método ainda inclui passar um gás de varredura através do primeiro componente da membrana para fazer com que o dióxido de carbono gasoso seja transferido do fluido para o gás de varredura, passar um dialisado através do segundo componente de membrana para fazer com que o bicarbonato seja transferido do fluido para o dialisado e fazer com que o fluido saia do alojamento depois que o fluido passe através do alojamento, de modo que o dióxido de carbono gasoso e o bicarbonato sejam removidos do fluido.

[00138] O método pode variar de maneiras diferentes. Por exemplo, a passagem do gás de varredura através do primeiro componente de membrana e a passagem do dialisado através do segundo componente de membrana podem ser realizadas substancialmente simultaneamente. Como outro exemplo, o gás de varredura pode ser passado através do primeiro componente da membrana antes que o dialisado seja passado através do segundo componente da membrana. Ainda como outro exemplo, o dialisado pode ser passado através do segundo componente de membrana antes que o gás de varredura seja passado através do primeiro componente de membrana. Em algumas modalidades, o fluido é sangue que é removido do paciente a uma vazão diferente de zero menor que 400 ml/min..

[00139] Em alguns aspectos, é fornecido um método para o tratamento de uma insuficiência respiratória hipercárbica (HRF). Em algumas modalidades, o método inclui selecionar um paciente em necessidade de tratamento com HRF, extrair sangue do paciente a uma taxa menor que 400 ml/min. e submeter o sangue a pelo menos uma membrana configurada para remover CO2 e bicarbonato gasoso do sangue para elevar o nível de dióxido de carbono no sangue para o nível basal.

[00140] O método pode variar de maneiras diferentes. Por exemplo, o CO2 gasoso e o bicarbonato podem ser removidos substancialmente simultaneamente do sangue. Como outro exemplo, a pelo menos uma membrana pode incluir o primeiro e o segundo componentes da membrana e o método pode envolver a passagem de um gás de varredura através do primeiro componente da membrana e a passagem de um dialisado através do segundo componente da membrana.

[00141] Em algumas modalidades, o dialisado tem bicarbonato zero e uma composição de dialisado é tal que a neutralidade da carga seja mantida pelo menos através do segundo componente da membrana. Em algumas modalidades, a composição do dialisado é selecionada com base em uma concentração inicial de sódio e uma concentração inicial de cloreto no sangue, em que a concentração inicial de sódio e a concentração inicial de cloreto são medidas antes que o sangue seja submetido a pelo menos uma membrana. Em algumas modalidades, quando a concentração inicial de sódio é maior que uma concentração limiar de sódio, uma concentração de sódio do dialisado pode ser selecionada para ser menor que a concentração inicial de sódio e uma concentração de cloreto do dialisado pode ser selecionada para ser aproximadamente a mesma que a concentração inicial de cloreto. Quando a concentração inicial de sódio é menor que a concentração limiar de sódio, uma concentração de sódio do dialisado pode ser selecionada para ser aproximadamente a mesma que a concentração inicial de sódio e uma concentração de cloreto do dialisado pode ser selecionada para ser maior que a concentração inicial de cloreto.

[00142] Em algumas modalidades, o método pode incluir ainda o ajuste da composição do dialisado com base em medições do teor de eletrólitos de pelo menos um do sangue e do dialisado, pois o sangue está sendo submetido a pelo menos uma membrana, de modo a manter a carga neutralidade.

[00143] Em alguns aspectos, é fornecido um método para o tratamento de uma insuficiência respiratória hipercárbica (HRF). Em algumas modalidades, o método inclui a seleção de um paciente que necessita de tratamento com HRF, extrair sangue do paciente a uma taxa menor que 400 ml/min., submeter o sangue a um primeiro componente de membrana configurado para remover CO2 gasoso do sangue, o primeiro componente de membrana tendo um gás de varredura passando através dele e submeter o sangue a um segundo componente de membrana configurado para remover o bicarbonato do sangue, o segundo componente de membrana tendo um líquido de remoção de bicarbonato passando através dele. O líquido de remoção de bicarbonato pode ter zero bicarbonato e sódio e cloreto em concentrações que permitem manter a neutralidade da carga elétrica no segundo componente da membrana. Em algumas modalidades, o gás de varredura possui zero CO2 gasoso.

[00144] Independentemente da configuração específica do dispositivo e sistema, de acordo com as técnicas descritas, a cânula usada para retirar sangue do paciente pode ter um diâmetro reduzido, por exemplo, pode ter um diâmetro externo numa faixa de cerca de 8 Fr a cerca de 13 Fr. O fluido pode ser removido do paciente a uma taxa diferente de zero, inferior a cerca de 400 ml/min..

[00145] Em algumas modalidades, é provido um método para tratar uma insuficiência respiratória hipercárbica (HRF) inclui selecionar um paciente em necessidade de tratamento com HRF, que inclui extrair sangue do paciente a uma taxa menor que 400 ml/min. e submeter o sangue a pelo menos uma membrana configurada para remover CO2 e bicarbonato gasoso do sangue para elevar o nível de dióxido de carbono no sangue para o nível basal. Em algumas modalidades, o CO2 gasoso e o bicarbonato podem ser removidos substancialmente simultaneamente do sangue. Em outras modalidades, o CO2 gasoso é removido do sangue antes que o bicarbonato seja removido do sangue ou o bicarbonato seja removido do sangue antes que o CO 2 gasoso seja removido do sangue.

[00146] Nos métodos de acordo com algumas modalidades, a pelo menos uma membrana compreende o primeiro e o segundo componentes da membrana, e o método pode compreender a passagem de um gás de varredura através do primeiro componente da membrana e a passagem de um dialisado (ou fluido de remoção de bicarbonato) através do segundo componente da membrana.

[00147] Os métodos aqui descritos podem utilizar qualquer um dos sistemas ou dispositivos aqui descritos. Por exemplo, o método pode ser implementado no sistema 100 (FIG. 1), no sistema 100’ (FIG. 2) ou em qualquer outro sistema de acordo com as técnicas descritas. Os métodos podem ser usados para tratar ou prevenir várias condições, cujos exemplos não limitativos incluem insuficiência respiratória (Tipo I ou Tipo II), hipoxemia ou hipercapnia. Os métodos fornecem tratamento ou prevenção de uma HRF, comprometimento do impulso respiratório (por exemplo, hipoventilação por acidente vascular cerebral ou obesidade), função neuromuscular diminuída (por exemplo, distrofia muscular ou esclerose lateral amiotrófica) e doença pulmonar (por exemplo, COPD ou doença pulmonar intersticial). Os métodos também podem fornecer tratamento ou prevenção de COPD com qualquer um dos sistemas ou dispositivos aqui descritos.

[00148] Em algumas modalidades, os métodos descritos são usados em conjunto com um ou mais inibidores seletivos de fosfodiesterase (PDE), por exemplo, roflumilast (DAXAS, DALIRESP), cilomilast (ARIFLO) ou tetomilast. Em algumas modalidades, os sistemas, dispositivos e métodos descritos melhoram o desenvolvimento de tolerância contra roflumilast, cilomilast ou tetomilast.

[00149] Um “indivíduo” é um mamífero, por exemplo, um humano (por exemplo, um humano fêmea ou macho), camundongo, rato, cobaia, cachorro, gato, cavalo, vaca, porco ou primata não humano, como um macaco , chimpanzé, babuíno ou rhesus, e os termos “indivíduo” e “paciente” são usados aqui de forma intercambiável.

[00150] Esta invenção é ilustrada ainda pelos seguintes exemplos não limitantes.

EXEMPLOS

[00151] Os inventores conduziram experimentos usando um modelo de bancada para reduzir a perda de sódio, o íon mais abundante no corpo, mantendo níveis suficientemente altos de remoção de CO 2 para apoiar o indivíduo na HRF. Experiências com modelos animais, discutidas a seguir, foram usadas para criar um modo de transporte adequado para a neutralidade elétrica, para determinar uma composição de dialisado para uso nos dispositivos, sistemas e métodos descritos. Nas experiências descritas a seguir, foi utilizado um protótipo de dispositivo que incluía componentes baseados na tecnologia de dialisado e oxigenador para filtração simultânea de líquido-líquido e gás-líquido. Neste protótipo preliminar, os componentes do dialisado e das trocas gasosas foram acoplados e operados em série. Experimentos de bancada

[00152] Assumindo uma taxa máxima de produção de CO 2 de 536 mmoL/h (em um homem adulto ativo), estima-se que seja necessária uma taxa efetiva de captura de membrana de 37% para o efeito terapêutico. Como mostrado na FIG. 13, esse valor foi atingido pelo teste de bancada em condições de baixo fluxo <400 mL/min.. Experiências com Animais

[00153] O protótipo do dispositivo foi testado em uma série de quatro modelos de porcos hipercárbicos agudos. Para induzir as condições hipercárbicas, as configurações do ventilador foram alteradas para 4-5 respirações por minuto e uma pressão expiratória final positiva foi usada para manter a oxigenação adequada. Análises em série de gases sanguíneos, usando um dispositivo OPTI CCA, foram realizadas em intervalos de 10 minutos para titular para efetivar e indicar um nível estável de hipercarbia. Uma vez atingida uma condição de pico de doença, o dispositivo protótipo foi ativado usando uma solução iônica de concentração de 125 mM como um líquido de varredura contendo íons sódio, potássio e cloreto que foi determinado como adequado com base na caracterização de teste de bancada. O dispositivo foi conectado usando um cateter de diálise de 13 FR em acesso venoso para retirada e retorno de sangue. Os fluxos foram mantidos a 248 mL/min. e bombeados usando bombas de rolete de bypass de cardiopulmonar padrão. As medições em série do dispositivo arterial, pré-venoso e pós-venoso foram realizadas em intervalos determinados. Após mais de uma hora de operação do dispositivo, a operação do dispositivo foi interrompida e o animal foi sacrificado de acordo com os protocolos padrão. Não houve eventos agudos durante nenhum dos animais.

[00154] Um exemplo de curso temporal de um único animal é mostrado na FIG. 14, que mostra a eficiência da captura de CO2 nos fluxos sanguíneos pré-dispositivo, pós-dispositivo e arterial, respectivamente. Nas experiências conduzidas, a carga de dióxido de carbono no animal foi consistentemente aumentada. A carga de dióxido de carbono começou a diminuir à medida que o dispositivo foi ativado, o que ocorreu aproximadamente às 11h:30min, como mostrado na FIG. 14. Isto foi seguido por uma rápida diminuição da carga de CO2 no lado arterial, o que representa o efeito composto do dispositivo. As medidas pré-dispositivo são medidas venosas extraídas do fluxo antes do condicionamento do dispositivo e pós- dispositivo são medidas venosas extraídas do fluxo após o condicionamento do dispositivo. A eficiência de captura de membrana é capturada a partir dessas diferenças da mesma maneira que nos testes de bancada. A eficiência da membrana está fracamente associada às cargas de dióxido de carbono. Essa relação é mostrada com dados compostos de todos os animais mostrados na Figura 15. Os valores foram semelhantes aos previstos com base nos testes de bancada. O equilíbrio do pH também foi avaliado antes e depois do dispositivo, como mostrado na FIG. 16. Devido à natureza da intervenção para induzir o estado da doença, houve uma queda consistente no pH (acidemia), independente da operação do dispositivo. As medidas de pH pré e pós- dispositivo no sangue mostraram que houve apenas um aumento no pH (mais alcalino) do dispositivo causado pela remoção híbrida dos componentes constituintes. Isso impediu o aumento da queda de pH que teria ocorrido com a remoção isolada de bicarbonato. No geral, o dispositivo moderou a queda no pH induzida pela intervenção altamente aguda. Isso mostra a capacidade de melhorar o pH e reduzir rapidamente a carga geral de CO2.

[00155] Usando os dados dessas experiências com animais, os modelos de desempenho do dispositivo foram colocados em um modelo cinético de um indivíduo hipotético com um ajuste linear para a eficiência da membrana que foi limitado com um valor máximo encontrado no modelo (~

38%). Essa hipótese é conservadora porque resulta em uma subestimação do desempenho do dispositivo. Verificou-se que o uso de 250 mL de fluxo através do dispositivo permitiu que um indivíduo em exacerbação devido à perda de ~ 50% da capacidade pulmonar retornasse aos níveis basais da carga de CO2 em 20 minutos, como mostrado na FIG. 17.

EQUIVALENTES

[00156] Os versados na técnica reconhecerão, ou serão capazes de verificar, usando não mais do que a experimentação de rotina, que inúmeros equivalentes às modalidades específicas são descritos especificamente neste documento. Pretende-se que tais equivalentes sejam abrangidos no escopo das seguintes reivindicações.

INCORPORAÇÃO POR REFERÊNCIA

[00157] Todas as patentes e publicações referidas aqui estão incorporados em sua totalidade por meio deste por referência.

[00158] Como referido neste documento, todas as porcentagens de composição são em peso da composição total, a menos que especificado de outra forma. Conforme usada neste documento, a palavra “incluir” e suas variantes devem ser não limitativas, de modo que a recitação de itens em uma lista não exclua outros itens semelhantes que também podem ser úteis nas composições e métodos de essa tecnologia. Da mesma forma, os termos “pode” e “tem permissão” e suas variantes destinam-se a não ser limitativos, de modo que a recitação de que uma modalidade possa ou possa compreender determinados elementos ou características não exclua outras modalidades da presente tecnologia que não as contenham elementos ou características. Além disso, o termo “substancialmente” significa que a característica, parâmetro ou valor recitado não precisa ser alcançado exatamente, mas que desvios ou variações incluindo, por exemplo, tolerâncias, erro de medição, limitações de precisão de medição, tolerâncias de fabricação e outros fatores conhecidos pelos versados na técnica pode ocorrer em quantidades que não excluam o efeito que a característica, parâmetro ou valor foi destinado a fornecer. Na descrição apresentada neste documento, o termo “cerca de” ou “aproximadamente” refere-se a uma faixa de valores dentro de mais ou menos 10% do número especificado.

[00159] Embora o termo aberto “compreendendo”, como sinônimo de termos como incluir, conter ou ter, seja usado aqui para descrever e reivindicar a invenção, a presente invenção, ou modalidades da mesma, pode ser descrita alternativamente usando termos alternativos como “consistindo em” ou “consistindo essencialmente em”.

[00160] Conforme usado neste documento, as palavras “preferido” e “preferivelmente” se referem a modalidades da tecnologia que proporcionam certos benefícios, sob certas circunstâncias. No entanto, outras modalidades também podem ser preferidas, de acordo com as mesmas ou outras circunstâncias. Além disso, a recitação de uma ou mais modalidades preferidas não implica que outras modalidades não são úteis, e não se pretende excluir outras modalidades do escopo da tecnologia.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema extracorpóreo para remover dióxido de carbono de um fluido, caracterizado pelo fato de que o sistema compreende: um corpo de cartucho tendo uma cavidade, um eixo longitudinal que se estende entre a primeira e a segunda extremidade do corpo, uma entrada de fluido adjacente à primeira extremidade e uma saída de fluido adjacente à segunda extremidade; um primeiro componente de membrana disposto dentro da cavidade e configurado para remover o dióxido de carbono gasoso do fluido que passa da entrada de fluido em uma primeira direção em direção à saída de fluido; um segundo componente de membrana disposto dentro da cavidade e configurado para remover o bicarbonato do fluido que passa entre a entrada e a saída do fluido; uma primeira entrada em comunicação fluida com o primeiro componente de membrana e configurada para fornecer um gás de varredura ao primeiro componente de membrana, de modo que o gás de varredura seja passado através do primeiro componente de membrana em uma segunda direção; uma primeira saída em comunicação fluida com o primeiro componente de membrana e configurada para receber o gás de varredura passado através do primeiro componente de membrana; uma segunda entrada em comunicação fluida com o segundo componente de membrana e configurada para fornecer um dialisado para o segundo componente de membrana, de modo que o dialisado seja passado através do segundo componente de membrana em uma terceira direção; e uma segunda saída em comunicação fluida com o segundo componente de membrana e configurada para receber o dialisado passado através do segundo componente de membrana.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fluido compreende sangue.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a entrada de fluido recebe o fluido a uma vazão em uma faixa de cerca de 0 mL / min a cerca de 350 mL / min.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma das segunda e terceira direções é substancialmente paralela à primeira direção.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um terceiro componente de membrana que fornece uma interface entre o fluido e um fluido de recondicionamento, o fluido de recondicionamento tendo uma composição configurada para regular uma composição iônica e acidez do fluido.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o terceiro componente da membrana é posicionado de modo que o fluido seja colocado em contato com o terceiro componente da membrana após a remoção do dióxido de carbono gasoso e do bicarbonato.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o terceiro componente da membrana está posicionado no corpo do cartucho.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o fluido de recondicionamento compreende pelo menos uma base orgânica biocompatível.

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a base orgânica biocompatível compreende monoetanolamina (MEA).

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro componente de membrana compreende uma primeira pluralidade de fibras que se estendem entre a primeira e a segunda extremidade e configuradas para receber o gás de varredura que passa através dela, e o segundo componente de membrana compreende uma segunda pluralidade de fibras que se estendem entre a primeira e a segunda termina e configurado para receber o dialisado que passa através dela.

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira pluralidade de fibras é misturada com a segunda pluralidade de fibras.

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira pluralidade de fibras é substancialmente paralela à segunda pluralidade de fibras.

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira pluralidade de fibras está disposta em uma primeira área da cavidade do corpo do cartucho e a segunda pluralidade de fibras está disposta em uma segunda área da cavidade do corpo do cartucho, a segunda área sendo diferente da primeira área.

14. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira pluralidade de fibras e a segunda pluralidade de fibras são dispostas em um ângulo em relação ao eixo longitudinal do corpo do cartucho e em que a primeira pluralidade de fibras são dispostas em um ângulo em relação à segunda pluralidade de fibras.

15. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um controlador com circuitos configurados para adquirir medições de pelo menos um parâmetro que caracteriza um estado de pelo menos um dos fluidos, o dialisado e o gás de varredura à medida que o fluido passa através do corpo do cartucho e controlar, em resposta às medições adquiridas, pelo menos um de uma vazão do fluido, uma vazão do dialisado e um conteúdo do dialisado.

16. Sistema, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um parâmetro compreende o conteúdo de eletrólitos do fluido e em que o sistema compreende pelo menos um sensor de eletrólitos configurado para medir o conteúdo de eletrólitos à medida que o fluido passa através do corpo do cartucho.

17. Sistema, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um parâmetro compreende valores de pH do fluido e em que o sistema compreende pelo menos um medidor de pH configurado para adquirir os valores de pH do fluido à medida que o fluido passa através do corpo do cartucho.

18. Sistema, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um parâmetro compreende uma vazão do gás de varredura e um conteúdo do gás de varredura.

19. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema é adaptado para uso com um sistema de diálise renal.

20. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dialisado compreende uma composição líquida adequada para contratransporte para manter a neutralidade elétrica.

21. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dialisado compreende uma composição líquida adequada para cotransporte unidirecional para manter a neutralidade elétrica.

22. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dialisado compreende bicarbonato zero e pelo menos um de sódio, cloreto, potássio, cálcio, fosfato, sulfato e magnésio.

23. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dialisado compreende pelo menos uma base orgânica biocompatível.

24. Sistema, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que a base orgânica biocompatível compreende monoetanolamina (MEA).

25. Método para remover dióxido de carbono gasoso e bicarbonato de fluidos, caracterizado pelo fato de que compreende:

remover um fluido de um paciente através de uma cânula em comunicação fluida com o corpo do paciente; fazer com que o fluido entre em um alojamento extracorpóreo compreendendo um primeiro componente de membrana e um segundo componente de membrana, de modo que o fluido seja colocado em contato com superfícies externas de pelo menos um dos primeiro e segundo componentes de membrana; passar um gás de varredura através do primeiro componente da membrana para fazer com que o dióxido de carbono gasoso seja transferido do fluido para o gás de varredura; passar um dialisado através do segundo componente da membrana para fazer com que o bicarbonato seja transferido do fluido para o dialisado; e fazer com que o fluido saia do alojamento depois que o fluido passa através do alojamento, de modo que o dióxido de carbono gasoso e o bicarbonato sejam removidos do fluido.

26. Método, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que a passagem do gás de varredura através do primeiro componente de membrana e a passagem do dialisado através do segundo componente de membrana é realizada substancialmente de forma simultânea.

27. Método, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o gás de varredura é passado através do primeiro componente de membrana antes que o dialisado seja passado através do segundo componente de membrana ou o dialisado seja passado através do segundo componente de membrana antes que o gás de varredura seja passado através do primeiro componente de membrana.

28. Método, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o fluido é sangue que é removido do paciente a uma vazão diferente de zero menor que 400 ml / min.

29. Método para o tratamento de uma insuficiência respiratória hipercárbica (HRF), caracterizado pelo fato de que compreende: selecionar um paciente com necessidade de tratamento com HRF; coletar o sangue do paciente a uma taxa menor que 400 ml / min; e submeter o sangue a pelo menos uma membrana configurada para remover o CO2 gasoso e o bicarbonato do sangue para elevar o nível de dióxido de carbono no sangue ao nível da linha de base.

30. Método, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que o CO2 gasoso e o bicarbonato são removidos substancialmente de forma simultânea do sangue.

31. Método, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma membrana compreende o primeiro e o segundo componentes da membrana e o método compreende a passagem de um gás de varredura através do primeiro componente da membrana e a passagem de um dialisado através do segundo componente da membrana.

32. Método, de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo fato de que o dialisado tem bicarbonato zero e uma composição de dialisado é tal que a neutralidade da carga seja mantida pelo menos através do segundo componente da membrana.

33. Método, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de que a composição do dialisado é selecionada com base em uma concentração inicial de sódio e uma concentração inicial de cloreto no sangue, em que a concentração inicial de sódio e a concentração inicial de cloreto são medidas antes que o sangue seja submetido a pelo menos uma membrana.

34. Método, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de que: quando a concentração inicial de sódio é maior que uma concentração limiar de sódio, uma concentração de sódio do dialisado é selecionada para ser menor que a concentração inicial de sódio e uma concentração de cloreto do dialisado é selecionada para ser aproximadamente a mesma que a concentração inicial de cloreto; e quando a concentração inicial de sódio é menor que a concentração limiar de sódio, uma concentração de sódio do dialisado é selecionada para ser aproximadamente a mesma que a concentração inicial de sódio e uma concentração de cloreto do dialisado é selecionada para ser maior que a concentração inicial de cloreto.

35. Método, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de que compreende ainda o ajuste da composição do dialisado com base em medições do teor de eletrólitos do sangue, à medida que o sangue está sendo submetido a pelo menos uma membrana, de modo a manter a neutralidade da carga.

36. Método, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que o CO2 gasoso é removido do sangue antes que o bicarbonato seja removido do sangue.

37. Método, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que o bicarbonato é removido do sangue antes que o CO 2 gasoso seja removido do sangue.

38. Método para o tratamento de uma insuficiência respiratória hipercárbica (HRF), caracterizado pelo fato de que compreende: selecionar um paciente com necessidade de tratamento com HRF; coletar o sangue do paciente a uma taxa menor que 400 ml / min; submeter o sangue a um primeiro componente de membrana configurado para remover CO2 gasoso do sangue, o primeiro componente de membrana tendo um gás de varredura passando através dele; e submeter o sangue a um segundo componente de membrana configurado para remover o bicarbonato do sangue, o segundo componente de