CN103842002A - 用于借助惰性气体从体外血流中去除二氧化碳的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于从体外血流中去除二氧化碳的系统(10、100、200)。该系统(10、100、200)包括具有膜(16)的过滤器(12)，所述膜将血液区(14)与气体区(18)分开。体外血流被引导穿过过滤器(12)的血液区(14)。同样，扫气用气体的气流被引导穿过气体区(18)，其中，扫气用气体是惰性气体或由惰性气体组成的混合物。此外，本发明涉及一种用于从体外血流中去除二氧化碳的方法，其中作为扫气用气体同样使用惰性气体或由惰性气体组成的混合物。

Description

用于借助惰性气体从体外血流中去除二氧化碳的系统

技术领域

本发明涉及一种用于从体外血流中去除二氧化碳的系统，该系统包括具有膜的过滤器，所述膜将血液区与气体区分开。体外血流被引导穿过过滤器的血液区并且扫气用气体的气流被引导穿过滤器的气体区。

背景技术

在医学中，在患者重病的情况下使用所谓的充氧器，以便从该患者的血液中去除二氧化碳并使血液富集氧。目前，几乎仅使用充氧器，其包括膜，通过该膜使得血液区与气体区分开。将血液从患者的主血管中提取并且优选借助血液泵将其输送到充氧器的血液区中。同时将扫气用气体运输穿过气体区，其中作为扫气用气体通常要么使用纯的氧气要么使用氧气和氮气的混合物。特别地，使用由21％氧气和79％氮气组成的混合物，所谓的空气(AIR)。扫气用气体特别地从存在于医疗设备中的壁提取点(Wandentnahmestellen)提取并且因此符合医学气体的要求。

通过二氧化碳的分压力的压力梯度或者二氧化碳的浓度梯度，将二氧化碳从血液区起穿过膜运输到气体区中，而通过氧气的分压力的分压梯度或者通过氧气的浓度梯度，将氧气穿过膜从气体区起运输到血液区中，从而使血液富集氧并且同时从血液中去除二氧化碳。每单位时间从血液中提取的二氧化碳的量和每单位时间血液富集的氧的量，一方面与扫气用气体通过气体区的流速相关并且另一方面与血液通过血液区的输送速度相关。

在已知的系统中，扫气用气体总是包括氧气，从而强制性地实现使血液富集氧，即使患者自己的呼吸功能足以保障充足的氧气供应并且仅仅需要从血液中去除二氧化碳。通过充氧器的不必要的血液富集会导致伴随有相应的分流移动(Shuntverschiebung)的低氧肺血管收缩，从而进一步加重本已经患病的患者的负担并且阻碍其康复。此外，与所使用的扫气用气体相关地，扫气用气体的其它气体可能被传递到血液上，这同样会导致对患者的刺激。

发明内容

本发明的目的是：提供一种用于从体外血流中去除二氧化碳的系统，借助该系统可以经济地从血流中去除二氧化碳。

该目的通过具有权利要求1的特征的系统得以实现。本发明的有利的改进方案在从属权利要求中加以说明。

根据本发明，所述目的通过以下方式得以实现，即，作位扫气用气体，使用惰性气体或由惰性气体组成的混合物。由此实现的是：扫气用气体不与体外血流发生结合，从而不给血流输送气体，而是仅基于在血液区与气体区之间存在的分压梯度或者浓度梯度来从体外血流中去除二氧化碳。

在这种情况下，“惰性气体”理解为不与血液发生结合的气体。

如果使用单一的惰性气体作为扫气用气体，那么优选使用氮气或稀有气体，特别是氦、氖、氙、氩或氪作为惰性气体。相应地，在使用由惰性气体组成的混合物作为扫气用气体的情况下，使用由氮气与至少一种稀有气体组成的混合物或由至少两种稀有气体组成的混合物。

作为过滤器，特别使用充氧器，从而可以以简单的方式经济地从血液中抽取二氧化碳。优选设置有血液泵，借助该血液泵将血流输送通过血液区。

此外可以设置用于产生扫气用气体的气流的气体输送单元。该气体输送单元优选包括气体混合器，通过该气体混合器可以将多种惰性气体混合成扫气用气体。此外，气体输送单元可以包括通风机，通过该通风机产生扫气用气体的气体流动。备选地，可以放弃使用气体输送单元。在这种情况下，流动特别通过一种或者多种惰性气体的压力产生，所述惰性气体被以该压力来提供。

有利的是：设置至少一个其中容纳有扫气用气体的储备容器。所述储备容器通过输送管道而与过滤器相连接。备选地，也可以设置多个储备容器，在该情况下，设置有气体混合单元、所谓的气体混合器，通过其，在扫气用气体然后输送给输送管道并且通过该输送管道输送给过滤器之前，使容纳在储备容器中的气体混合成扫气用气体。

在一种特别优选的实施方式中设置有用于使扫气用气体从过滤器返回到输送管道中的返回管道，从而可以重新使用扫气用气体。因此，惰性气体可以被多次使用，这特别是在使用稀有气体作为惰性气体的情况下导致花费减少。

在返回管道的区域中，特别地设置有用于至少部分地从通过返回管道引导的气体中去除二氧化碳的净化单元。净化单元特别地去除所有包含在通过返回管道引导的气体中的二氧化碳，从而在流过净化单元之后，气体不再包括二氧化碳并且由此可以被重新用于流过过滤器的气体区。特别地，返回管道同样与气体混合器连接，从而可以通过气体混合器将被引导的气体与从储备容器中提取的气体相混合，并且由此可以随时产生所期望的扫气用气体成分。

为了维持返回管道中可调节的流速，所述系统附加地配置有气体运输单元(优选涡轮机)。运输功率从属于通过过滤器的可调节的气流并且可以由使用者选择。

此外有利的是：在过滤器的下游设置有用于求得扫气用气体的二氧化碳份额的传感器。借助所述传感器特别可以监视：输送给过滤器的扫气用气体不包括二氧化碳，从而在气体区与血液区之间建立所期望的二氧化碳分压梯度或者浓度梯度并且确保所期望的二氧化碳的从血流至扫气用气体中的转移功率。

附加地或备选地，也可以在过滤器的下游设置用于求得扫气用气体的二氧化碳份额的传感器，从而可以通过比较扫气用气体在过滤器上游和下游的二氧化碳份额来求得有多少二氧化碳通过过滤器被从体外血流中提取。由此可以以简单的方式监视，是否实现所期望的二氧化碳的预设转移功率。特别地，由此可以对患者的状态进行监视。

此外有利的是：分别在过滤器的下游和/或上游设置用于求得扫气用气体的流速的传感器。由此可以以简单的方式监视扫气用气体的流速，并且特别通过对所求得的一个或者多个流速与预设的额定值进行比较和对流速进行相应的调节来确保预设的流速实际上也得到维持，从而实现所期望的预设转移功率。

此外，所述系统特别地包括控制单元，该控制单元这样控制气体输送单元，使得气体输送单元以预设的流速将扫气用气体输送给过滤器。在此，特别地如此确定气体输送单元的尺寸，使得借助该气体输送单元可以实现在0.1升/分钟与20升／分钟之间的流速，从而可以实现相应大的转移功率波动幅度，并且由此可以使待去除的二氧化碳量能够尽可能情确地适应患者的状态。

在一种特别优选的实施方式中，控制单元包括用于向操作人员输出信息和／或用于由操作人员输入信息的输入单元和/或输出单元。输出的信息包括特别是借助传感器所求得的扫气用气体的二氧化碳份额和/或所求得的流速，使得操作人员可以以简单的方式监视是否从血流中提取了按照计划的二氧化碳量。输入的信息优选包括控制数据，借助所述控制数据，操作人员可以控制所述系统。特别是操作人员可以通过输入单元来调节所期望的扫气用气体流速和/或扫气用气体成分，并且由此也确保：从体外血流中去除多少二氧化碳。所述输入和输出单元特别地构造成触摸屏，从而仅需要一个用于输入和输出的唯一的单元并且该唯一的单元可以由操作人员简单且直观地操作。由此避免输入错误并且实现简单操纵。

本发明的另一方面涉及一种用于从体外血流中去除二氧化碳的方法，其中，血流被引导穿过过滤器的通过膜而与气体区分开的血液区，并且扫气用气体的气流被引导穿过气体区。作为扫气用气体，使用惰性气体或由惰性气体组成的混合物，其中，作为惰性气体特别是使用氮气或稀有气体，或者作为混合物使用由氮气和至少一种稀有气体组成的或由至少两种稀有气体组成的混合物。

附图说明

本发明的其它特征和优点从下面的描述得出，其联系附图根据实施例详细地阐述了本发明。

附图中：

图1示出根据第一实施方式的用于从体外血流中去除二氧化碳的系统的示意图；

图2示出根据第二实施方式的用于从体外血流中去除二氧化碳的系统的示意图；和

图3示出根据第三实施方式的用于从体外血流中去除二氧化碳的系统的示意图。

具体实施方式

图1示出用于从患者的体外血流中去除二氧化碳的系统10的示意图。该系统10包括构造成充氧器12的过滤器，其具有血液区14和通过膜16而与该血液区14分开的气体区18。体外血流按照箭头P1和P2被输送通过血液区14，为此设置有流入管道20和流出管道22。

容纳在储备容器24中的并且通过输送管道26输送给气体区18的扫气用气体被输送通过气体区18，这通过箭头P3表示。

根据本发明，将惰性气体或由惰性气体组成的混合物用作扫气用气体，其中作为惰性气体可以使用不与血液发生结合的任何气体。基于血液区14与气体区18之间的二氧化碳分压力的压力差或者血液区14与气体区18之间的浓度差，二氧化碳穿过膜16而被从血流中提取并且被输送给扫气用气体，从而减少了血流的二氧化碳含量。因为用作扫气用气体的惰性气体或者用作扫气用气体的由惰性气体组成的混合物本身可以不与血液发生结合，所以不造成使血流富集惰性气体。因为惰性特别地不包括氧气，通过充氧器12仅实现从血流中去除二氧化碳，但不使血流富集氧气。因此被提取血流的患者不由于引入氧气而受到刺激，从而避免特别是伴随有相应分流移动的低氧肺血管收缩。由此也避免对已经危急的患病患者的血液气体有关的供应状态产生其它负面影响。“分流移动”在此处理解为：界限发生改变，直到该界限位置，肺的细血管被供血。

作为惰性气体，特别是使用氮气或稀有气体或者前述气体的混合物。作为稀有气体，特别是使用氦、氖、氩、氪或氙。

富集二氧化碳的扫气用气体通过输出管道28输出并且例如输送给再循环系统。

此外，系统10包括：一个控制单元30，两个用于求得扫气用气体的二氧化碳份额的二氧化碳传感器32、34和两个用于求得扫气用气体的流速的流速传感器36、38。将二氧化碳传感器32、34和流速传感器36、38分别设置在充氧器12的上游和充氧器12的下游。

控制单元30具有触摸屏40，借助该触摸屏可以将信息输出给系统10的操作人员并且可以由操作人员输入信息、特别是用于对系统10进行控制的数据，例如需从体外血流中提取的二氧化碳量的额定量。借助传感器32至38求得的值特别是通过触摸屏40显示给操作人员，使得操作人员可以以简单的方式监视系统10的按计划的功能。特别地，控制单元30求得借助二氧化碳传感器34所求得的值与借助二氧化碳传感器32所求得的值的差值，从而通过该差值的特别是图形的显示使得操作人员可以以简单的方式识别将要从血流中提取多少二氧化碳。

此外，操作人员可以通过控制单元30来调节扫气用气体应当以其流过气体区18的流速，从而可以通过流速以简单的方式控制二氧化碳的转移功率，即从血流中提取的二氧化碳的份额。流速特别可以在0.1升/分钟与20升／分钟之间调节。为此，控制单元30这样控制储备容器24、特别是储备容器24的阀，使得该储备容器以相应的流速将扫气用气体流引入到输送管道26中并且因此输送给气体区18。

在一种优选的实施方式中，通过流速传感器36和／或流速传感器38形成调节回路。在这种情况下，控制单元30对通过流速传感器36和／或通过流速传感器38所求得的扫气用气体流速的实际值与流速的预设额定值进行比较并且这样控制储备容器34，使得实际值与额定值相同。

在一种备选的实施方式中，扫气用气体的流动也可以不是仅通过压力而产生，扫气用气体以该压力容纳在储备容器24中，而是可以设置另一分开的气体输送单元用于产生通过气体区18的扫气用气体流。

图2示出根据第二实施方式的用于从体外血流中去除二氧化碳的系统100的示意图。第二实施方式与图1所示的第一实施方式的区别在于：扫气用气体在流过气体区18后不是被清除，而是通过返回管道102——如由箭头P4所表示的那样——输送给输送管道26，从而可以多次使用扫气用气体。因此不需要不断地从储备容器24中提取“新鲜的”扫气用气体并且输送给气体区18。

在返回管道102的区域中设置有用于从通过返回管道返回的扫气用气体中去除二氧化碳的净化单元104。特别地，这样构造该净化单元104，使得借助该净化单元能够从扫气用气体中完全去除二氧化碳，使得输送管道26仅输送没有二氧化碳的纯的扫气用气体。备选地，也可以仅去除一部分二氧化碳。特别地，这样构造净化单元104，使得扫气用气体在其中被引导通过化学过程，例如通过具有苏打或碱石灰(Sodaline)的或装备有另外的可渗透膜的容器的吸附，通过其，包含在扫气用气体中的二氧化碳被结合并且由此被从扫气用气体中去除。

此外，在返回管道102中设置有通风机106，通过该通风机来维持扫气用气体的气流。

图3示出根据第三实施方式的用于从体外血流中去除二氧化碳的系统200的示意图。在该第三实施方式中，与前两种实施方式相反，系统200不是仅具有一个填充有一种气体的储备容器24，而是具有三个分别填充有一种气体的储备容器24。各储备容器24分别通过管道202来与也称为气体混合器的气体混合单元204连接，从而通过气体混合单元204来将容纳在各储备容器24中的气体混合成扫气用气体，该扫气用气体接着接从气体混合器204输送向充氧器12。在储备容器24中，特别地分别容纳有一种惰性气体，从而可以通过气体混合单元204来混合由这些作为扫气用气体的惰性气体组成的混合物。备选地，在一个或多个储备容器24中也可以已经容纳有一种由惰性气体组成的混合物。

也可以仅一种容纳在储备容器24中的气体被输送管道26输送通过气体混合单元204，从而在这种情况下仅这一种气体用作扫气用气体。由此混合单元204一方面可以用于将多种气体中混合成扫气用气体，而另一方面也可以用于能够实现扫气用气体的选择可能性，而不必为此更换储备容器24。

返回管道102特别地也与气体混合单元204连接，使得返回的扫气用气体通过气体混合单元204而与可能从储备容器24中提取的气体相混合。备选地，返回管道102与输送管道26的连接也在混合单元204的下游发生。

此外备选地可能的是：设置有多于三个的储备容器24，例如四个储备容器24，亦或设置仅两个储备容器24。

此外备选地可能的是：仅在一部分储备容器24中容纳惰性气体而在其它储备容器24中不容纳惰性气体，而是容纳例如氧气或氧气-氮气混合物。由此实现的是：在不仅应当从血流中去除二氧化碳，而且必须使血流也富集氧的患者的情况下，例如这是因为患者的自身呼吸功能在这方面不足，这可以通过同一个的系统200来完成。

来自容纳在储备容器24中的气体的扫气用气体的成分可以特别通过控制单元30来调节。由此使扫气用气体的成分能容易地与相应的与患者有关的情况向匹配。

在本发明的另一种备选的实施方式中，也可以如在第三实施方式的情况下那样设置多个储备容器24，气体从这些储备容器中出来借助气体混合单元204可以混合成扫气用气体，但是另一方面，如在根据图1的第一实施例的情况下那样，在流过充氧器12之后扫气用气体不返回。在这种情况下，扫气用气体在流过充氧器12之后被清除和／或进行再循环。

附图标记列表

10、100、200    系统

12              充氧器

14              血液区

16              膜

18              气体区

20、22          管道

24              储备容器

26              输送管道

28              输出管道

30              控制单元

32、34          二氧化碳传感器

36、38          流速传感器

40              触摸屏

102             返回管道

104             净化单元

106             通风机

202             管道

204             气体混合单元

P1、P2、P3、P4  方向

Claims (15)

1.用于从体外血流中去除二氧化碳的系统，该系统具有包括膜(16)的过滤器(12)，所述膜将体外血流被引导穿过的血液区(14)与扫气用气体的气流被引导穿过的气体区(18)分开，其特征在于，所述扫气用气体是惰性气体或由惰性气体组成的混合物。

2.根据权利要求1的系统(10、100、200)，其特征在于，所述惰性气体是氮气、氦、氖、氩、氙或氪。

3.根据权利要求1的系统(10、100、200)，其特征在于，所述混合物是由氮气、氦、氖、氩、氙和／或氪组成的混合物。

4.根据权利要求1的系统(10、100、200)，其特征在于，所述系统(10、100、200)包括用于产生扫气用气体的气流的气体输送单元和/或用于将血流输送穿过血液区(14)的血液泵。

5.根据上述权利要求之一的系统(10、100、200)，其特征在于，所述过滤器(12)包括充氧器。

6.根据上述权利要求之一的系统(10、100、200)，其特征在于，所述气体输送单元包括气体混合单元(204)和/或通风机(106)。

7.根据上述权利要求之一的系统(10、100、200)，其特征在于，设置有至少一个扫气用气体储备容器(24)，在该至少一个扫气用气体储备容器中容纳有扫气用气体，并且扫气用气体储备容器(24)通过输送管道(26)而与过滤器(12)连接。

8.根据权利要求7的系统(10、100、200)，其特征在于，设置有用于使扫气用气体从过滤器(12)返回到输送管道(26)中的返回管道(102)。

9.根据权利要求8的系统(10、100、200)，其特征在于，在返回管道(102)的区域中设置有用于从被引导通过返回管道(102)的气体中去除二氧化碳的净化单元(104)。

10.根据上述权利要求之一的系统(10、100、200)，其特征在于，在过滤器(12)的下游和/或上游分别设置有用于求得扫气用气体的二氧化碳份额的传感器(32、34)。

11.根据上述权利要求之一的系统(10、100、200)，其特征在于，在过滤器(12)的下游和／或上游分别设置有用于求得扫气用气体的流速的传感器(36、38)。

12.根据上述权利要求之一的系统(10、100、200)，其特征在于，控制单元(30)这样控制气流，使得扫气用气体以预设的流速、特别是以在0.1升/分钟与20升／分钟之间的流速被输送给过滤器(12)。

13.根据权利要求12的系统(10、100、200)，其特征在于，所述控制单元(30)包括输入和/或输出单元、特别是触摸屏(40)，用于向操作人员输出信息和／或用于通过操作人员输入信息、特别是用于输入控制数据。

14.用于从体外血流中去除二氧化碳的方法，其中，血流被引导穿过过滤器(12)的通过膜(16)而与气体区(18)分开的血液区(14)，并且扫气用气体的气流被引导通过过滤器(12)的气体区(18)，其特征在于，作为扫气用气体，使用惰性气体或由惰性气体组成的混合物。

15.根据权利要求14的方法，其特征在于，作为惰性气体，使用氮气、氦、氖、氩、氙或氪；或者使用由氮气、氦、氖、氩、氙和／或氪组成的混合物。

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