CN104602516A - 具有减小的压力波动的灌注设备和气泡捕集器 - Google Patents

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Abstract

器官灌注设备包括搏动泵和气泡捕集器。气泡捕集器包括室，该室具有至少一个液体入口开口、至少一个气体出口开口和至少一个液体出口开口。气泡捕集器被构造成减少或消除液体流的脉动性和压力。在室中保持最小体积的气体，该气体足以阻尼液体的流量和压力波动。特别地，在气体出口开口上方的室的体积为至少0.4升或该室的总体积的至少75％。气泡捕集器还可包括液位传感器和在室的壁中的取样端口。

Description

具有减小的压力波动的灌注设备和气泡捕集器
技术领域
相关技术领域包括能够监测、维持和/或恢复(多个)器官和/或组织的生活力以用于存储和/或运输(多个)器官或组织的灌注设备、以及特别地包括气泡捕集器和/或用于移除灌注液体中夹带的气体的装置的设备。
背景技术
开发用于存储和/或运输器官的各种灌注装置包括例如气泡捕集器或用于将气体从液体路径分离的类似装置。例如，授予Wright等人的美国专利No.8,128,740(Wright)公开了包括气泡捕集器的器官灌注设备的一个示例。Wright公开了具有入口开口、气体出口开口和液体出口开口的气泡捕集器。在描绘的实施例中，气体出口开口位于气泡捕集器的顶部附近。Wright公开了与入口管端口连接器或液体出口管端口连接器相关联的传感器可用来检测气泡的存在。授予Dancu等人的美国专利申请公开No.2006/0210959公开了一种血流动力学模拟器，其提供脉动流量和脉动压力的独立控制。实施例包括用于阻尼由蠕动泵的移动形成的高频振动的噪音过滤器。噪音过滤器也可用作气泡捕集器，其具有容器，该容器具有流体入口端口和出口端口、以及在容器的顶部附近的空气入口端口和出口端口。
常常希望在灌注过程期间获得灌注液的样本以监测灌注液、器官和/或组织的性质。例如，Wright公开了通往气泡捕集器的入口的管中的样本端口。
发明内容
本文中为了易于参考，术语“器官”将表示器官和/或组织，除非另外指明。另外，为了易于参考，术语“流体”将表示气体、液体或它们的组合，除非另外指明。
灌注设备可用于存储、运输、诊断和/或处理收获的器官或工程化器官以用于移植或体外用途，并且一个目的是使器官保持活的状态。在这些设备中，泵常常用来将灌注液泵送通过设备。可在器官灌注设备中使用的泵包括滚压泵，其具有与灌注液接触的最小化部件的优点。然而，滚压泵和其它类似泵的使用常常导致灌注液的脉动流量和压力，这可能是不期望的。此外，考虑到配管的尺寸，配管中的样本端口需要使用精细的操纵和/或专用工具。
本发明的示例性实施例提供了一种包括气泡捕集器的灌注设备，该气泡捕集器不仅去除气泡，而且通过例如以下构型阻尼灌注液的脉动性：其中，在气泡捕集器内保持足以阻尼灌注液的脉动性的最小体积的气体。在实施例中，传感器设置在气泡捕集器中并且被构造成检测气泡捕集器中的灌注液体的水平，例如以确定是否存在足以阻尼灌注液体的脉动性的最小体积的气体。相同或气体示例性实施例包括在室内的取样端口，其被构造成允许临床医生例如借助于具有长的“针”或入口管的标准注射器直接从气泡捕集器获得灌注液体的样本。
实施例包括一种用于将气体从液体分离并阻尼液体中的流量和压力波动的设备。该设备可包括具有空气出口和液体出口的室，其中空气出口和液体出口优选地但非必要地以基本上直线设置在室的相同侧壁上。室可被构造成在保持足以阻尼灌注液体的流量波动和压力波动的最小体积的气体的同时释放来自灌注液体的气体。一种灌注器官或组织的方法包括：使灌注液体在波动的流量和压力下流入室中；在室中至少保持足以阻尼灌注液体的流量波动和压力波动的最小体积的气体；允许具有减小的流量波动和压力波动的灌注液体流出室外；以及用流量和压力波动减小的液体灌注器官或组织。
实施例包括一种用于使气体从灌注液体分离的设备，其包括气泡捕集器和液位传感器。液位传感器可用来例如确定气泡捕集器中的液位何时超出最佳范围和可选地在气泡捕集器中的液位超出最佳范围时向控制器发送信号。
一种对用于灌注器官或组织的灌注设备启动注液的方法包括使灌注液体流过室并流入器官或组织以及感测灌注液体是否达到优选的操作水平。在灌注液体流入室时，空气出口可以打开，如果感测到灌注液体达到优选的操作水平，该设备可以关断空气出口。
实施例包括一种用于使气体从用于灌注器官或组织的灌注液体分离的设备，该设备包括室，该室包括入口、液体出口和取样端口，该取样端口被构造成允许从室连续地或定期地抽出液体样本。一种灌注器官或组织的方法可包括：使灌注液体通过气泡捕集器流至器官或组织的脉管系统；以及直接从气泡捕集器连续地或定期地抽出液体样本。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的示例性器官灌注设备的示意图。
图2是可在图1的灌注设备中使用的示例性托架和盆的透视图。
图3是示例性气泡捕集器的外部部件的透视图。
图4是图3的气泡捕集器的内部部件的横截面透视图。
图5A和图5B是当液体首先进入室中时气泡捕集器内的液体和气体路径的图。图5C-5E是当液体到达优选的和上部/下部流体位时图5A和图5B的气泡捕集器内的液体和气体路径的图。在图5A-5E中，“NO”被定义为“常开”，并且“NC”被定义为“常闭”。
图6A是比较流入示例性气泡捕集器的室的液体的压力波动和流出室的液体的压力波动的坐标图的理想化表示。图6B和图6C是显示示例性气泡捕集器的室的入口压力波动和出口压力波动的样本数据的坐标图。
具体实施方式
以下示例性实施涉及器官的灌注设备、运输设备和/或存储设备。应当理解，虽然根据本公开的示例性系统和方法可能适用于具体应用，但本公开中包括的描绘和/或描述并非意图局限于任何具体应用。
根据示例性实施，提供了一种用于从液体分离气体的气泡捕集器。气泡捕集器可包括具有顶壁、底壁和侧壁的室。室可包括优选地位于底壁中或附近(例如，在底壁或侧壁中)的入口，该入口被构造成允许流体进入室。室可具有空气开口，该空气开口位于顶壁和底壁之间，例如在基本上在顶壁和底壁之间的半途中的侧壁中，并且被构造成至少允许气体离开室。室可具有第一液体开口，该第一液体开口同样优选地位于底壁中或附近(例如，在底壁或侧壁中)，并且被构造成至少允许液体离开室。室可具有第二液体开口，该第二液体开口也优选地位于底壁处或附近(例如，在底壁或侧壁中)，并且被构造成至少允许液体离开室。室优选地被构造成使得在室中没有气体和/或液体出口开口比空气开口更靠近顶壁。室可被结构化为允许空气开口与第一和第二液体开口之间的无限制的流体连通。第一和第二液体开口可位于室的相同壁或不同壁上。第一和第二液体开口优选地位于最小流体位以下。
在示例性实施中，气泡捕集器可包括空气出口，该空气出口连接到空气导管且与空气开口流体连通。空气出口可位于室的顶壁处或附近(例如，在侧壁或顶壁上)并可连接到空气导管。空气导管可由空气管或任何其它合适导管组成。阀(例如，止回阀或其它合适的限制装置)可设置在空气管上。阀可被手动致动，或者控制器可被构造成接合阀以停止通过空气出口的流体流。阀可设置在空气管周围或空气管中。控制器可以是任何合适的控制器，并且可包括用于操作软件和阀的处理器和其它合适的电子器件。
在示例性实施中，气泡捕集器可包括优选地位于室的顶壁附近(例如，在侧壁或顶壁上)的第一液体出口。第一液体出口连接到第一导管且与第一液体开口流体连通。第一液体出口可经由例如沿侧壁向上延伸的第一通道或管连接到第一液体开口。气泡捕集器可包括也优选地位于室的顶壁附近(例如，在侧壁或顶壁上)的第二液体出口。第二液体出口连接到第二导管且与第二液体开口流体连通。第二液体出口可经由例如沿侧壁向上延伸的第二通道或管连接到第二液体开口。出口可位于室的相同壁或不同壁上。空气出口与第一和第二液体出口可优选地但非必要地以基本上直线设置在室的相同侧壁上。室可被结构化为允许空气出口与第一和第二液体出口之间的无限制的流体连通。
在示例性实施中，灌注设备可包括室、搏动泵和导管，该导管被构造成允许灌注液体和夹带在灌注液体中的任何气体在波动的流量和压力下从泵流入室中。例如，入口压力可从350mmHg(峰到峰)的最大入口压力波动(变化)减小。例如，最大出口压力波动可减小至小于1.5mmHg(峰到峰)。连接到第一液体出口的第一出口导管可连接到器官的第一区域(例如，肝脏的门静脉)。连接到第二液体出口的第二导管可连接到器官的第二区域(例如，肝脏的肝动脉)。室可被构造成释放来自灌注液体的气体(例如，室可用来消除可在配管的上游部分中吸收的气泡)并且保持足以阻尼液体的流量波动和压力波动的最小体积的气体。气体的最小体积至少由空气开口上方的室的体积限定。
一种灌注器官的方法可包括：使灌注液体在波动的流量和压力下流入室中；在室中至少保持足以阻尼灌注液体的流量波动和压力波动的最小体积的气体；允许具有减小的流量波动和压力波动的灌注液体流出室外；以及用流量和压力波动减小的液体灌注器官。例如，流入室的灌注液体的压力波动与流出室的灌注液体的压力波动的比率可以超过10:1，例如，11:1、50:1、100:1、175:1或甚至超过200:1或230:1，例如，233:1。例如，当液体在0.3和2.0升/分钟之间流过室时，流入室的液体的压力波动与流出室的液体的压力波动之间的比率可以为至少233:1。例如，当液体以约2升/分钟的最大值流入室中并且流入室的液体的压力波动为约350mmHg(峰到峰)时，流出室的液体的压力波动优选地小于或等于2.5mmHg，例如小于约2mmHg(峰到峰)。
在示例性实施中，室的至少一部分可以是透明的，以便能够视觉评价室中的液位。
在示例性实施中，室在液体处于在3℃和40℃之间(例如，在3℃和10℃之间、3℃和5℃之间、20℃和40℃之间、20℃和30℃之间、35℃和37℃之间等)的温度时可操作。
在示例性实施中，室的所有壁可由刚性材料构成。例如，室可由注塑树脂(例如，SAN(苯乙烯丙烯腈(styrene acrynitrile)，其为医用级、无毒且生物相容的)、透明聚碳酸酯、PMMA、ABS、PVC或任何其它合适的材料构成。
在示例性实施中，一种在灌注设备中的用于从灌注液体分离气体的设备可包括气泡捕集器和液位传感器，该液位传感器被构造成检测气泡捕集器中的灌注液体的水平。灌注设备(例如，运输器单元)可包括控制器、构造成控制至少离开室的气体的流的阀、以及构造成保持灌注液体的器官浴。气泡捕集器可包括用于容纳气体和灌注液体的室，并且可包括构造成至少允许气体离开室的空气出口。控制器可被构造成控制阀使得当液位传感器感测到灌注液体的水平过高或过低时，控制器控制阀以打开或关闭空气出口，以开始或停止空气通过空气出口离开室的流动。例如，当液位传感器感测到灌注液体的水平对于有效的气泡释放来说过低(例如，由于从灌注液体释放的气体的积聚)时，它可以警示使用者或控制器打开空气出口阀以从室释放空气。在启动注液期间，液位传感器可用来确定液位何时达到优选的操作水平，例如，以允许阀在液位接近、刚好低于或刚好高于优选操作水平时关闭。例如，室中的液体的优选操作水平可以在空气出口的底部下方1和15mm之间，优选地在空气出口的底部下方5和10mm之间，并且更优选地在空气出口的底部下方约8-9mm。当设置在连接到第一和第二液体开口的管上的阀打开时，空气出口阀可被关闭。当空气出口阀打开时，它可以仅将气体排入器官盆中。传感器可以是与磁体协同工作的霍尔效应传感器，或技术人员想到的任何其它合适的传感器。例如，液位传感器系统可包括在浮子中的磁体，该浮子漂浮在灌注液体中。空气出口阀是否打开或关闭取决于磁体相对于霍尔效应传感器的位置。
一种对用于灌注器官或组织的灌注设备启动注液的方法可包括使灌注液体流过室和感测灌注液体是否已达到室中的优选操作水平。当已达到优选操作水平时，空气出口阀可关断。当空气出口阀关断时，设置在连接到第一和第二液体开口的管上的阀可以打开以允许对下游管进行启动注液。
在示例性实施中，设备可包括构造成检测离开室的液体中气体的存在性的一种或多种气泡传感器。气泡传感器可设置在气泡捕集器下游的至少一个导管上。例如，当检测到不可接受的尺寸或数量的气泡时，气泡传感器可将信号发送至控制器，并且控制器可通过停止泵和/或控制设置在例如气泡捕集器下游的至少一个灌注液导管上的阀(例如，夹管阀或其它合适的阀)来停止液体的灌注。在离开室的液体中的气泡被去除之后，可以恢复流。
优选地，气泡传感器是设置在配管周围的超声波传感器，但可以使用任何合适的传感器。超声波传感器可能是有利的，因为在正常使用中，它们不接触灌注液并且因此不需要在使用之后更换和/或清洁。相反，超声波传感器可设置成接触、邻近或围绕配管的外表面，以便感测配管中的气泡。
在示例性实施中，用于从用于灌注器官的灌注液体分离气体的设备可包括用于容纳气体和灌注液体的室。室可包括：入口，其被构造成允许气体或灌注液体中的至少一者流入室；液体出口；以及取样端口，其被构造成允许从室连续地或定期地抽出液体样本。取样端口可具有第一端部，该第一端部位于室的顶壁上且被构造成允许抽出液体样本。在实施例中，取样端口可延伸至在室的底壁处或附近的第二端部，并且第二端部可被构造成允许灌注液体进入取样端口以从第一端部提取。取样端口的第一端部可包括鲁尔配件、螺纹顶盖、隔膜或其它合适的闭合装置。覆盖件可被构造成密封取样端口的第一端部。取样端口可被构造成不接触室的任何侧壁。备选地，取样端口可被构造成接触室的侧壁之一或与该侧壁一体化。取样端口可位于除室之外的流体路径的其它区域中。
一种灌注器官的方法可包括：使灌注液体流过优选地在再循环回路中的气泡捕集器；以及在单个事件中定期地或连续地抽出灌注液体的样本。样本可以优选地从液体出口附近(例如，在气泡捕集器的室的底部部分处或附近)抽出，以最好地代表将进入器官的灌注液体。
图1是用于器官20的灌注设备10(例如，运输和/或存储设备)的示意图。器官20可以优选地为肝脏或肾脏，但可以是任何人体或动物、天然或工程、健康、受伤或患病的器官或组织，包括心脏、肺、肠或其它器官或组织。所描绘的设备包括其中可放置器官20的盆30。如图2所示，盆30可保持托架60，托架60优选地包括表面，当器官20在设备10中时，器官20优选地设置在该表面上。盆30可包括第一过滤器，其可充当粗颗粒过滤器。盆30和/或托架60优选地被构造成允许在器官20周围形成灌注液浴。如图1所示，盆30也可包括位于托架60中或附近的温度传感器40。盆可包括多个温度传感器40，其在失效的情况中可提供冗余和/或可在多个位置处提供温度测量。优选地，(多个)温度传感器40为红外温度传感器。当器官20设置在托架60中时，(多个)温度传感器40优选地设置成尽可能靠近器官20，以便改善(多个)温度传感器40的有用性和准确度，温度传感器40优选地提供灌注液的温度测量，该温度测量可与器官20的温度相关。备选地或另外地，(多个)温度传感器40可用来直接测量器官20的温度。
盆30优选地设置在冷却剂容器50内，冷却剂容器50可容纳诸如冰、冰水、盐水等的冷材料。冷却剂容器50可永久性地或可拆卸地附接到设备10或者可以是设备10的一体化的整体部分。因此，在使用中，器官20设置在托架60和/或盆30内，托架60和/或盆30设置在由冷却剂容器50限定的隔室内。优选地，盆30、托架60和冷却剂容器50中的每一个被构造或键接成与其对应的配合部件在单个取向中配合。冷却剂容器50、盆30和托架60的构型可提供这样的构型：其为器官20提供冷却，而不需要冷却剂容器50的内容物接触器官20或托架60。虽然冷却剂容器50在此处描述为容纳冰，但可以使用任何合适的冷却介质。由于可以容易获得冰，冰可能是优选的，但普通技术人员应理解，可以采用任何合适的冷却介质，其可以是有源冷却介质(例如，热电冷却器或制冷剂回路)或类似于冰或冰水或它们的组合的无源冷却介质。可放置在冷却剂容器50内的冰或其它冷却介质的量应根据在器官20将在设备10中的同时将提供冷却的最大时间来确定。
托架60可包括构造成将器官20固定地保持在位的部件。这样的部件可以例如包括紧固到托架60的使用者可选择的结网。
在穿过第一过滤器之后，灌注液沿着第一流动路径70流动，第一流动路径70包括诸如柔性或刚性配管的合适的流体导管72、泵80、压力传感器90、第二过滤器、可选的氧合器100和气泡捕集器110，它们中的每一个均在下文中讨论。
第一过滤器优选地为相对粗的过滤器(相对于第二过滤器)。这样的粗过滤器可提供用于防止大颗粒进入和堵塞设备10的流体路径，大颗粒可以例如是器官的或从供体移除的器官的副产品。第一过滤器可以是盆30的一体部分，或者第一过滤器可设置在盆30下游的第一流动路径70中的其它地方。第一过滤器也可以是相对于盆30的单独部件或设置在流体导管72内。
第一流动路径70也可包括泵80。泵80可以是适合与器官的灌注结合的任何泵。合适的泵的示例可包括手动操作或马达操作的泵，例如，离心泵或滚压泵。如果包括了滚压泵，则滚压泵可包括单个通道或流动路径(其中仅一根管被滚子压缩)，或者滚压泵可包括多个平行的通道或流动路径(其中多根管被滚子压缩)。如果包括了多个平行的通道或流动路径，则滚子可优选地设置成异相或偏移的，以使得由滚子产生的脉冲异相，这可导致比起单滚子的情况相对较不脉动的来自滚压泵的流体流量和压力。这样的多通道滚压泵可实现恒定的流量和压力或极少脉动的流量和压力，根据流动路径中的其它部件和/或被灌注的器官的类型，这可能是有利的。
流动路径70可包括压力传感器90。压力传感器90可优选地设置在泵80的出口之后，以便借助于合适的控制器400来监测和/或用来控制在泵的出口处产生的压力。压力传感器90可提供连续的或定期的压力监测。
流动路径70可包括氧合器100，例如氧合器膜或主体，以将氧合提供给灌注液。氧气可通过任何合适的装置提供至氧合器100。合适的氧气源可包括纯氧或诸如空气的混合气体。气体可例如在高压缸中被压缩、液化(当要被存储在杜瓦瓶中时)或从周围的大气环境中抽取。优选地，氧气可借助于氧生成器提供，氧生成器可与设备10分开或一体化到设备10。氧气可通过任何合适的手段生成，该手段的一些示例包括通过利用分子筛变压吸附、通过陶瓷氧生成器(固态氧泵)、或通过水的分解。
流动路径70可包括气泡捕集器110。气泡捕集器110优选地分离可能夹带在灌注液流中的气泡，并且防止这样的气泡向下游继续前进并进入器官20中。气泡捕集器110也可充当减少或消除灌注液流量和压力的脉动性的蓄能器和/或提供样本端口。气泡捕集器110可初始地或通过来自气泡(其上升并破裂以释放气体)的气体的积聚而包括一定体积的气体，使得灌注液中的流量波动和压力波动被阻尼或消除。
如图3所示，气泡捕集器110可包括室200，室200具有顶壁210、底壁212和侧壁214、216、218、220。室200可具有入口230，入口230允许气体和/或液体进入室200。入口230可优选地位于底壁中或附近。入口230可连接到导管，该导管连接到泵80。
气泡捕集器110可根据灌注设备的给定应用的需要而具有任意数量的出口。如图1所示，第一液体出口260、第二液体出口280和空气出口240示出为连接到三个不同的流动路径，这些流动路径可以特别地适合于灌注肝脏或具有多根血管的任何其它器官或组织，或者适合于同时灌注多个器官或组织。例如，当灌注肝脏时，第一液体出口260连接到门流动路径120(其连接到肝脏的门静脉)，第二液体出口280连接到肝流动路径130(其连接到肝脏的肝动脉)，并且空气出口240连接到旁路流动路径140(其提供到盆30的返回路径)。
室200可具有允许气体离开的空气开口250。气泡捕集器110的空气出口240可允许在启动注液或吹扫过程期间气体吹扫通过空气开口250。空气出口240可连接到吹扫流动路径140或作为其一部分。空气出口240优选地在启动过程期间打开，以使得任何空气或其它气体都可从灌注液路径70被吹扫。一旦气体从灌注液路径70被吹扫，空气出口240可优选地关闭。空气出口240可被手动关闭或者可借助于合适的控制器400自动关闭。
旁路流动路径140可包括阀142、和/或诸如氧传感器144和pH传感器146的传感器。氧传感器144和pH传感器146可备选地设置在门流动路径120和/或肝流动路径130、或者旁路流动路径140、门流动路径120和肝流动路径130中的全部或任何组合上。优选地，阀142为夹管阀并且可以具有与阀122和132类似的构型，但可以使用任何合适的阀。氧传感器144和pH传感器146可用来确定灌注液的状态。优选地，旁路流动路径140仅在吹扫或启动注液过程期间使用，但它也可以在灌注期间可选地连续地使用以实时监测灌注液性质。为了以后使用，液位传感器112可用来允许使用者或控制器将室200中的液位保持在空气开口250周围的预定范围中。
空气开口250可优选地位于室200的侧壁214上和顶壁210与底壁212之间。空气开口250可经由空气通道320连接到空气出口240并与空气出口240流体连通，空气通道320可优选地在竖直方向上延伸。
室200可具有允许液体离开室的第一液体开口270和第二液体开口290。第一液体开口270和第二液体开口290可优选地位于相同侧壁214上和底壁212处或附近。第一液体开口270可经由第一通道300连接到第一液体出口260并与第一液体出口260流体连通。第二液体开口290可经由第二通道310连接到第二液体出口280并与第二液体出口280流体连通。室200可优选地被结构化成使得在入口230、空气开口250、第一液体开口270和第二液体开口290之间存在无限制的流体连通。
室200可以是在顶壁210处多边形的和/或弯曲的。例如，室200在横截面上可以是矩形的、正方形的、圆形的或其它合适形状的。室200可以是在顶壁201处基本上L形的，其中矩形顶壁210的一个拐角可以折叠进室200的中心中。室200可具有均匀或不均匀的横截面尺寸。例如，它可以在顶部处较宽且在底部处较窄。入口230可在比室200的最低部分更高的位置处设置在底壁212上。液位传感器112(下文更详细描述)可设置在与空气开口250、第一液体开口270和/或第二液体开口290相同或不同的侧壁上。例如，液位传感器112可设置在侧壁216上，侧壁216邻近空气开口250、第一液体开口270和第二液体开口290所在的侧壁214。当气泡捕集器110处于在灌注设备10中的静止位置时，室200的壁的相对方向(例如，顶部/底部)被限定。
在实施例中，灌注液优选地为非细胞流体，例如，不是血的流体。
在实施例中，室200的至少一部分可以是透明的，以使得医生或临床医生能目视检查室200中的流体水平。
在实施例中，室200可设计成当流体处于在3℃和5℃之间、和/或20℃和30℃之间、和/或35℃和38℃之间时可操作。这是有利的，因为这样的低温、中温和/或常温条件可导致各种器官的更好保存。
在实施例中，室200可由刚性材料构成。刚性材料是例如在正常操作条件下不可挠曲的和不可变形的。例如，室可由注塑树脂(例如，SAN(苯乙烯丙烯腈(styrene acrynitrile)，其为医用级、无毒且生物相容的)、透明聚碳酸酯、PMMA、ABS、PVC或任何其它合适的材料构成。
气泡传感器124、134可设置在下游以检测流出第一液体出口260和/或第二液体出口280的灌注液中是否存在气泡。阀可作为冗余件设置在连接到第一液体出口260和第二液体出口280的管上，并且可以用来例如当气泡传感器124、134检测到离开气泡捕集器110的灌注液中的气体时防止流体离开室200。阀可以是夹管阀或任何其它合适的阀。
液位传感器112可检测气泡捕集器110的室200中的液位。除了其下文所述功能之外，液位传感器112可用作冗余方法以进一步降低气泡向下游输送到门流动路径120和肝流动路径130中的风险。液位传感器112优选地沿室200的侧壁设置。液位传感器112可以是气泡捕集器110的一体部件，或者备选地可以整体或部分地设置在设备10内的其它地方。控制器400可从液位传感器112接收指示室200内部的液位的信号。液位传感器302可包括例如在浮子中的磁体，其与霍尔效应传感器或其它合适的传感器协同工作。液位传感器302可被构造成例如检测在室200内部沿侧壁216的液体上的浮子的水平。在该构型中，浮子可优选地为室200的一体部件，并且霍尔效应传感器可与气泡捕集器110分开，从而使浮子为一次性的并且霍尔效应传感器为可重复使用的。
气泡捕集器110可包括设置在连接到空气出口240、第一液体出口260和第二液体出口280的管上的阀。在启动注液过程期间，如果液位传感器112检测到室200内部的液体低于优选操作水平，则控制器400可控制在连接到空气出口240的管上的阀以允许气体离开室，并可控制在连接到第一液体出口260和第二液体出口280的管上的阀122、132以关断离开室200的流体流。这允许室中的液体达到优选操作水平。操作水平可以是当液位达到刚好低于空气开口250的水平的点时的水平。例如，室中的液体的优选操作水平可以在空气出口的底部以下1和15mm之间、优选地在空气出口的底部以下5和10mm之间、并且更优选地在空气出口的底部以下约8-9mm处。当液位传感器112检测到室200中的液体在优选操作水平或以上时，控制器可控制在连接到空气出口240的管上的阀以关断离开室200的流，从而导致室200具有至少预定的最小体积的气体。一旦启动注液过程结束(例如，当达到优选操作水平时)，控制器400可例如通过接合设置在连接到空气出口240的管上的阀(或其它合适的限制装置)而关断通过空气出口240离开室的气体和/或液体流。
备选地或除此之外，通过使液体流过室200且进入器官20并且感测液体是否正流出室200中的空气出口240，气泡捕集器110可在启动注液过程期间操作。如果感测到液体正在流出空气出口240，控制器400可关断空气出口(例如，通过使用合适的阀)。
液位传感器112可以可选地在吹扫过程期间用来确定洗涤完成的时间和/或可用来确定需要重复吹扫过程的时间，这可以发生在例如在下游管中检测到气泡之后。
气泡捕集器110可被构造成减小流出第一液体出口260和/或第二液体出口280的液体的流量波动和压力波动。通过使用液位传感器112和空气出口240，气泡捕集器的蓄能器功能可被调谐以考虑灌注液流量和压力中的脉动的不同振幅和频率。例如，如图5A-5E所示，气泡捕集器110可通过以下方式操作：使具有波动的流量和压力的液体流入室200中；在室200中至少保持足以阻尼液体的流量波动和压力波动的最小体积的气体；允许具有减小的流量波动和压力波动的液体流出室200；以及利用流量和压力波动减小的液体灌注器官20。
当液体经由入口230流入室200时，保持在室200中的液体的范围(例如，在0.1升至0.2升之间的流体，如下文在示例1中所讨论的)和室200中的可压缩气体的最小体积的组合可导致(由例如由泵80产生的脉动流量造成的)液体的流量波动和压力波动的阻尼。例如，流入入口230的液体的压力波动与流出第一液体出口260和/或第二液体出口280的液体的压力波动的比率可以大于10:1，例如，11:1、50:1、100:1、150:1、175:1或大于200:1或230:1，例如233:1。例如，如图6A-6C所示，当流入入口230的液体的压力波动为约350mmHg(峰到峰)时，流出第一液体出口的液体的压力波动可通过在室200中保持合适体积的空气而控制到小于或等于2mmHg(峰到峰)。
如图3和图4所示，气泡捕集器110可包括取样端口350，其优选地具有位于室200的顶壁210处或附近的第一端部和延伸至在底壁212附近的第二端部的管306。取样端口350可被构造成允许例如在单个事件中定期地或连续地从室抽出液体样本。取样端口350的第一端部可允许提取液体样本，并且可具有鲁尔配件、螺纹顶盖、隔膜或其它合适的配件以辅助保持无菌性。这可能有利于医生或临床医生在任何时间获得灌注液的样本以用于分析。该端口也可由使用者用来向灌注液投放物质而不需要打开盆，这可能是比打开设备10的一次性部分的顶盖并撕裂无菌屏障更安全且更便利的方法。气泡捕集器110也可包括密封取样端口350的第一端部的覆盖件360。在灌注器官20的方法中，取样端口可用来从气泡捕集器110抽出液体样本，该液体样本不用来灌注器官。
如图1所示，门流动路径120和肝流动路径130可以可选地包括类似或不同的部件，例如，阀122、132；气泡传感器124、134；流量传感器126、136；流动控制夹具127、137；以及压力传感器128、138。每种类似的部件可以以类似的方式起作用，并且这样成对的部件可以可选地在结构上和/或功能上相同以降低制造成本。流量传感器126、136可优选地为设置在配管周围的超声波传感器，但可以使用任何合适的传感器。超声波传感器可能是有利的，因为在正常使用中，此类传感器不接触灌注液并且因此不在无菌路径中。超声波传感器的这样的实施不需要在使用后更换和/或清洁。
阀122、132可以是用来夹紧配管并减少或关断流的夹管阀，但可以使用任何合适的阀。夹管阀可能是有利的，因为在正常使用中，它们不接触灌注液并且因此不需要在使用之后更换和/或清洁。
流动控制夹具127、137可用来微调在门流动路径120和肝流动路径130之一或两者中的流量。优选地，器官提供自调节以控制在门流动路径120和肝流动路径130之间分配的流的量。在这样的自调节流中，压力传感器128、138提供过压监测。在输送至门流动路径120或肝流动路径130中的任一者或两者中的器官的流量和压力超过预定阈值的情况中，设备10能手动或自动停止和/或减小由泵80提供的流量以防止损坏器官。附加地或备选地，当压力接近预定阈值时，压力传感器128、138可用来为使用者和/或合适的控制器生成警报信号。
在离开门流动路径120和肝流动路径130之一或二者之后，灌注液流过器官并返回到盆30以形成器官浴。
器官灌注设备10也可包括加速计150。优选地，加速计150为三轴线加速计，但多个单轴线加速计也可用于相同效果。加速计150可用来连续地或定期地监测和/或记录设备10的状态。监测可包括监测设备10的过度冲击和姿态。通过实施这样的监测，设备10的误用或潜在地不合适的条件可被检测到并可选地记录和/或传输至监视器。
设备10可包括用于除器官20之外的物件的存储隔室。例如，设备10可包括文档隔室以存储与器官20有关的文档和/或图表。设备10可包括一个或多个样本隔室。(多个)样本隔室可被构造成例如存储流体和/或组织样本。(多个)样本隔室可有利地设置在冷却剂容器50附近以提供冷却，这种冷却可类似于或等同于提供用于器官20的冷却。
设备10可包括一个或多个防拆封闭合件。防拆封闭合件可用来警示使用者设备10已在未授权的时间和/或位置和/或由未授权的人打开。拆封痕迹可警示使用者在使用器官20和/或设备10之前进行附加的测试、筛选等操作。
气泡捕集器110和接触灌注液的任何管或其它部件优选地为一次性的。一次性部件可优选地在使用前被消毒。这些消过毒的一次性部件可在一个或多个消过毒的一次性套件或可出售的包装中作为单件出售。这使消过毒的一次性部件成为“单次使用”部件。也就是说，一旦器官20已被放入盆70内部并被使用，这样的消过毒的一次性部件就可被丢弃，而不用于另一器官。因此，器官灌注设备10保持严格的无菌性并防止污染在设备10中被灌注、运输和/或存储的器官20。非一次性的设备10的部件可以无限期地重复使用。优选地，接触灌注液和/或器官10的所有部件都是一次性的。在示例性实施中，配管、过滤器、氧合器和气泡捕集器以预构造成放入设备10中的固定位置部件的流动路径布置内的方式包装在一起，并且托架和盆被单独地或一起包装，并且可选地与配管、过滤器、氧合器和气泡捕集器一起包装。
示例1
利用图1的设备，气泡捕集器110的室200具有约0.7升的总体积。室200在使用中保持在0.1和0.163升之间的液体。室200在使用中保持在0.537和0.6升之间的气体。在空气开口250上方的气体的体积在室的总体积的76％至95％之间。例如，如果室200在使用中具有0.1升的液体，则在空气开口250上方的气体的体积为室的总体积的86％。备选地，如果室200在使用中具有0.163升的液体，则在空气开口250上方的气体的体积为室的总体积的76％。泵操作使得液体以约2.0升/分钟的最大流量流入室中。泵管段内径为约0.313英寸，并且外径为约0.437英寸。泵转子直径为约4.0英寸，并且包含围绕转子的圆周等距地间隔开的四个滚子，每个滚子直径为约0.47英寸。流入入口230的液体的压力波动取决于转子的RPM，并且在2.0升/分钟的最大流量下，压力可在约230mmHg至约350mmHg之间波动。在较低的RPM下，压力波动可以较低。在2.0升/分钟的最大流量下，流出第一液体出口260和/或第二液体出口280的液体的压力波动等于或小于2mmHg(峰到峰)。在灌注设备的操作期间，室保持在3℃和5℃之间的温度；该温度由室与冷却剂容器50中的盆30的接触造成。
本文已描述和示出了本发明的优选的示例性实施以及一些变型。本文所用术语、描述和附图仅以举例方式阐述，而不意图进行限制。本领域的技术人员将认识到，在本发明的精神和范围内，许多变型是可能的。

Claims (31)

1.一种灌注器官或组织的方法，所述方法包括：
使灌注液体在波动的压力下流入室中；
在所述室中至少保持足以阻尼所述灌注液体的压力波动的最小体积的气体；
允许具有减小的压力波动的所述灌注液体流出所述室；以及
用压力波动减小的液体灌注所述器官或组织；
其中，所述最小体积的气体足以造成流入所述室的所述灌注液体的压力波动与流出所述室的所述灌注液体的压力波动的比率大于10:1。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述比率为至少100:1。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述比率为至少200:1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在以约0.3至2.0升/分钟的流量灌注所述器官或组织的同时，所述室中的所述气体的体积被连续地保持在约0.5升至约0.6升。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，流入所述室的所述液体的压力波动在约20mmHg和约350mmHg之间。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，流出所述室的所述液体的压力波动不超过2.5mmHg。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
在灌注所述器官或组织的同时，所述室中的所述气体的体积连续地保持在所述室的总体积的约75％至95％。
8.一种灌注设备，包括：
搏动泵；
气泡捕集器，其包括室，所述室具有至少一个液体入口开口、至少一个气体出口开口和至少一个液体出口开口；
导管，其在所述泵和所述室的所述液体入口开口之间形成液体路径；以及
导管，其在所述液体出口开口和器官容器之间形成液体路径；
其中，在所述气体出口开口上方的所述室的体积为至少0.4升或所述室的总体积的至少75％。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，还包括控制器，所述控制器被构造成将流入所述入口开口的灌注液体的压力波动与流出所述液体出口开口的灌注液体的压力波动的比率保持在超过10:1。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述比率为至少100:1。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述比率为至少200:1。
12.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，在所述气体出口开口上方的所述室的体积为至少0.4升。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，整个室的体积为约0.5至1升。
14.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，在所述气体出口开口上方的所述室的体积为所述室的总体积的至少75％。
15.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述气泡捕集器还包括取样端口，所述取样端口从所述气泡捕集器的顶壁延伸至位于所述气泡捕集器的底壁附近的取样端口入口。
16.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述气泡捕集器还包括液位传感器，所述液位传感器被构造成检测所述气泡捕集器中的灌注液体的水平。
17.一种灌注器官或组织的方法，所述方法包括利用已穿过根据权利要求8所述的设备的灌注液体灌注所述器官或组织。
18.一种在灌注设备中的用于从灌注液体分离气体的气泡捕集器，所述气泡捕集器包括液位传感器，所述液位传感器被构造成检测所述气泡捕集器中的灌注液体的水平。
19.根据权利要求18所述的气泡捕集器，其特征在于，所述液位传感器包括在所述气泡捕集器的室中的浮子。
20.根据权利要求19所述的气泡捕集器，其特征在于，还包括在所述室外部的用于确定所述室中的所述浮子的水平的传感器。
21.根据权利要求20所述的气泡捕集器，其特征在于，所述浮子支撑磁体，并且所述传感器为霍尔效应传感器。
22.一种包括根据权利要求19所述的气泡捕集器和传感器的灌注设备，所述传感器设置在所述气泡捕集器外部以用于确定所述室中的所述浮子的水平。
23.根据权利要求22所述的灌注设备，其特征在于，所述传感器为霍尔效应传感器。
24.根据权利要求18所述的气泡捕集器，其特征在于，还包括取样端口，所述取样端口从所述气泡捕集器的顶壁延伸至位于所述气泡捕集器的底壁附近的取样端口入口。
25.一种包括根据权利要求18所述的气泡捕集器并且还包括控制器的灌注设备，所述控制器被构造成响应于所述液位传感器的输出而控制至少一个阀。
26.根据权利要求25所述的灌注设备，其特征在于，所述至少一个阀包括用于切断离开所述气体出口开口的流的阀。
27.根据权利要求26所述的灌注设备，其特征在于，所述至少一个阀包括用于切断离开所述液体出口开口的流的阀。
28.根据权利要求26所述的灌注设备，其特征在于，所述控制器被构造成控制所述阀，使得当所述液位传感器感测到所述灌注液体的水平接近所述气体出口开口时，所述控制器控制所述阀以切断离开所述气体出口开口的流。
29.一种灌注器官或组织的方法，所述方法包括：
使灌注液体通过气泡捕集器中的室流入所述器官或组织的脉管系统以灌注所述器官或组织；以及
通过在所述气泡捕集器的顶部中的取样端口开口抽出灌注液体的样本。
30.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，所述取样端口延伸至位于所述室的底部附近的取样端口入口。
31.一种在灌注设备中的用于从灌注液体分离气体的气泡捕集器，所述气泡捕集器包括取样端口，所述取样端口从所述气泡捕集器的顶壁延伸至位于所述气泡捕集器的底壁附近的取样端口入口。
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