CN113556938A - 增氧机装置 - Google Patents

Abstract

公开的是一种用于为要灌注器官或组织的灌注溶液增氧的增氧机装置。该装置包括入口(160)，该入口构造成从氧气供应处接收氧气；以及连接到入口的管道(180)，该管道包括多个孔，所接收的氧气通过这些孔可离开管道。管道可以通过多个保持件(170)固定就位，在增氧机装置的顶部部分(120)的下方，其中顶部部分可以尺寸设计成对应于器官灌注设备的盆部，允许增氧机装置能够构成该盆部的盖。增氧机装置允许为灌注溶液快速地增氧以及与现有的灌注回路一起使用。还公开了一种为灌注溶液增氧的方法，其中增氧机装置放置在盆部上，以便管道和其中的孔被浸没在盆部内的灌注溶液浸浴内。

Description

增氧机装置

背景技术

相关技术领域包括器官或组织灌注设备，其能够维持和/或恢复器官或组织活力，以及保存器官或组织以用于诊断、治疗、储存和/或运输。为方便起见，本文所用的术语“器官”应当理解为指的是器官和/或组织，除非另有说明。

器官灌注设备的一个目标是模仿人体的条件，使得器官在用于研究、诊断、治疗或移植之前保持活力。通常，器官在不同设施之间必须储存和/或运输。在灌注期间维持和恢复器官的目标是减少缺血和再灌注损伤。在正常或接近正常功能的状态下，储存时间长度的增加也提供了某些优势。例如，器官可以运输到更远的地方，而且用于器官的检测、治疗和评估的时间也可增加。

各种器官灌注设备是已知的。美国专利号9,357,767；专利号9,357,766；和专利号9,723,830公开了例如采用一次性灌注回路的灌注设备，在灌注期间器官可被储存在该灌注回路中。该回路包括作为容器的盆部，该容器用于器官支架，器官可以放置在器官支架上，并且该容器也用于可形成在器官周围的灌注浸浴。在灌注期间可以用内盖和外盖来关闭盆部，并且盆部可以装配在冷却剂容器内，使得灌注浸浴和器官都呈低温状态。这些现有专利的内容作为引用全部并入本文。

发明内容

尽管在运输和灌注期间使用低温，通过减少器官的需氧量和代谢活动而大大改善了器官的保存，但并不能完全消除需氧量和代谢活动。对应的缺氧会促使器官的细胞做无氧活动，这导致乳酸堆积、线粒体脱开联接和三磷酸腺苷(“ATP”)储存耗尽，由此导致有毒分子的释放，有毒分子诸如自由基氧物、炎症细胞因子和乳酸。这些有毒分子和线粒体活动增加了活性氧分子的产生，这又可能导致不良的缺血和再灌注损伤。

鉴于缺氧会促使细胞做无氧活动并且使缺血和再灌注损伤恶化，人们对通过将额外的氧气引入到灌注溶液中来增加低温灌注器官的氧气相关联的益处产生了极大的兴趣。例如，美国专利申请号13/545,514，其全部内容作为引用并入本文，其公开了一种氧气发生器或浓缩器，其优选地能实时产生氧气以对灌注溶液提供氧气。

然而，至少有两个困难与现有的增氧装置和方法相关联。首先是为灌注溶液充分地增氧所需的时间。在器官移植期间时间是很宝贵的，所以增氧机装置应当能够为灌注溶液快速地增氧。此外，医院和诊所也可能已经购买了大量的一次性用品有待于在灌注期间使用，并且可能不愿意丢弃这些可能很昂贵的一次性用品来为灌注溶液增氧。因此，还需要能与现有设备和一次性用品一起使用的增氧机装置，以对灌注溶液增氧。

因此，本文公开的是一种用于为待灌注器官或组织的灌注溶液增氧的增氧机装置。该装置可包括入口，该入口构造成从氧气供应处接收氧气，并且它还可包括连接到入口的管道，该管道包括多个孔，所接收的氧气通过这些孔可离开管道。

结合上文或以下文的任何特征，增氧机装置还可以包括顶部部分，入口从该顶部部分延伸，并且它还可以包括延伸在顶部部分下方的多个保持件，以便将管道固定在顶部部分下方。

结合上文或以下文的任何特征，多个保持件中的每一个还可以包括(i)基本上垂直于顶部部分延伸的垂直部分以及(ii)相对于垂直部分向外成角度延伸的角度部分。管道可以通过多个保持件的角度部分固定。

结合上文或以下文的任何特征，多个保持件可以将管道固定成环，该环具有足以环绕使用中的器官或组织的周长，并且该环的大部分可以基本平行于由顶部部分形成的虚拟平面。

结合上文或以下文的任何特征，增氧机装置可以构造成附接到器官灌注回路，以及增氧机装置的顶部部分可以构成器官灌注回路的盆部的盖，器官灌注回路构造成在灌注期间保持器官或组织，入口从顶部部分延伸。

结合上文或以下文的任何特征，管道可以固定在顶端部分的下方，使得当增氧机装置放置在盆部上时，管道和其中的多个孔浸没在盆部中的灌注溶液浸浴中。

结合上文或以下文的任何特征，管道可以通过多个保持件固定就位，使得当增氧机装置放置在盆部上时，管道不与定位在盆部内的器官支架干涉。

结合上文或以下文的任何特征，增氧机装置还可包括在顶部部分中的疏水的通气口，该通气口构造成当增氧机装置放置在盆部上并且氧气从管道中的多个孔流到灌注溶液时限制盆部内的压力增加。

结合上文或以下文的任何特征，孔可以布置成沿管道的长度间隔开的多个分组。

结合上文或以下文的任何特征，分组中的每一组可以包括围绕管道的周向间隔开的多个孔。

结合上文或以下文的任何特征，多个分组中的每对组在管道中都间隔开大约34.79mm，以及多个孔的平均直径可以在0.10mm和0.18mm之间。

本文还公开了一种根据上述任何特征使用增氧机装置的方法。该方法可以包括将增氧器装置放置在器官灌注回路的盆部上，使得管道和其中的孔浸没在盆部内的灌注溶液的浸浴内；将增氧机装置的入口连接到氧气供应处；以及从氧气供应处施用氧气，经过入口，经过管道中的孔，并且进入到灌注浸浴中，以增加构成浸浴的灌注溶液的氧浓度。

该方法还可以包括这样的步骤，以每分钟约10升的速度从氧气源施用氧气持续至少10分钟。

该方法还可以包括，在放置的步骤之前，移除盆部的盖.放置的步骤因此可以将盆部的盖替换成增氧机装置。

该方法又包括以下步骤，中断从氧气供应处的氧气施用；以及随后将器官或组织放置在器官灌注回路的盆部中。

并且当器官或组织正在器官灌注回路中被灌注时可以替代地施用氧气。

本公开内容的这些和其它方面将参考附图和下文详细说明进行描述。

附图说明

图1是根据本公开的一个或多个实施例的器官灌注设备的剖面图。

图2是图1的器官灌注设备的结合的冷却剂容器、盆部和支架的剖面图。

图3是根据本公开的一个或多个实施例的增氧机装置的俯视立体图。

图4是图3的增氧机装置的仰视立体图。

图5是图3的增氧机装置的俯视平面图。

图6是图3的增氧机装置的仰视平面图。

图7是图3的增氧机装置的侧视图。

图8是图3的增氧机装置的另一侧视图。

图9是图8中所示的管道的部分IX的放大图。

图10是沿图9中线X-X截取的管道的剖视图。

图11示出了图3的增氧机装置的使用过程。

图12是放置在器官灌注回路的盆部上的图3的增氧机装置的剖视图。

具体实施方式

图1和图2示出了用于器官的示例性灌注设备10。该器官优选是肝脏、肾脏、心脏、肺或肠子，但也可以是任何人类或动物、自然或工程、健康、受伤或患病的器官或组织。设备10可以包括器官可以置于其中的盆部30(参见图2)。盆部30可以保持可移动的支架60，其优选包括表面60a，当器官在设备10中时，该器官可以放置在表面60a上。盆部30和/或支架60优选地构造成允许在器官周围包含诸如

的灌注溶液的灌注浸浴。

盆部30优选地放置在隔热的冷却剂容器50内，其可以包含冷的材料，诸如冰、冰水、盐水等。冷却剂容器50可以永久或可拆卸地附接到设备10，或者成为设备10的一体的整体性部分。因此，在使用中，器官可以放置在支架60内，支架60可以放置在盆部30内，盆部30可以放置在冷却剂容器50内，如图2所示。具有冷却剂容器50、盆部30和支架60的该布置优选地提供这样的构造，在冷却剂容器50的内容物不接触器官或支架60的情况下为器官提供冷却。尽管冷却剂容器50在本文中描述为包含冰或冰水，但可以使用任何合适的冷却介质。

如图2进一步所示，在盆部30的上表面上可以设有内盖66和外盖67。内盖66可以尺寸设计成接近于靠近支架60的周缘顶表面，以有助于在运输期间面临机械撞击和冲击时维持器官的稳定性。更具体地，内盖66可以具有向下突出的延伸部分66a，该延伸部分66a与支架60的外围脊60b的周向形状匹配，并且被构造成接触外围脊60b并且有助于将支架60保持就位。盖66和67可以与盆部30形成基本流体密闭的密封，并且它们可以防止污染。如果来自盖66或67的密封失效，盖66和67也可以提供冗余的气密性密封。内盖66和外盖67两者都可优选地包含空气通气口，例如多孔疏水膜，其允许气体传递以维持压力平衡。

优选地，设备10与灌注溶液和/或器官接触的所有部件都是一次性的和/或容易更换的。这些部件可以包括盆部30、器官支架60、以及盖66和67，它们可以构成一次性器官灌注回路的一部分。在使用中，该一次性器官灌注回路可以放置在设备10的非一次性部分内，而器官可以放置在盆部30内的器官支架60上。由于冷却剂容器50的存在，器官和盆部30内的灌注浸浴两者都受到低温状态。随后，灌注溶液可以循环经过一次性灌注回路和器官。

图3和4示出了根据本公开的一个或多个方面的增氧机装置100。该装置100可以设计成与灌注设备10一起工作，以增加盆部30内的灌注浸浴的氧气浓度。该装置100可以总体上由主体110和增氧部件150构成。主体110又可以包括顶部部分120，如图5所示，顶部部分120包括径向内部部分122和径向外部部分124。主体110如图6所示还可以包括从顶部部分120向下突出的底部部分130。主体110可以例如由透明的聚碳酸酯塑料树脂形成。

顶部部分120可以像内盖66那样尺寸设计成与盆部30对应。更具体地，顶部部分120的径向外部部分124的下唇126(参见图4)可以尺寸设计成由盆部30的上表面中的凹口(indentation)36(参见图2)接纳，由此允许增氧机装置100代替内盖66而构成用于该盆部的盖。盆部30上的闩锁(未示出)可用于将增氧机装置100相对于盆部30锁定就位。如图7和图8所示，顶部部分120可以是基本平面的。也就是说，尽管径向内部部分122和径向外部部分124中的至少一个的表面可能略微倾斜，但顶部部分120的整体形状形成一虚拟平面，投射到图7和图8的页面中。例如，外部部分124可以是平的，而内部部分122可以是向外凸的。在顶端部分120内还可以提供通气口128(参见图5和图6)。像盖66和67的空气通气口那样，通气口128可以包括多孔疏水膜，其允许气体传递以保持压力平衡。更具体地，通气口128的膜可以是经过处理使其具有疏水性和疏油性的丙烯酸共聚物，并且该膜可以附接和粘合到无纺尼龙基材。该膜本身可以有0.45微米的平均孔隙率，并且它可以排斥和抵抗油、水和有机溶剂，并且不能被大多数低表面张力的液体浸润。这与亲水膜不同，亲水膜具有与这些液体混合或可被这些液体润湿的趋势。可以围绕通气口128的周缘提供粘合剂以将通气口128固定到顶部部分120的其余部分，由此确保它以密闭的密封附接到该处。

底部部分130可以形成在顶部部分120的径向内部部分122和径向外部部分124之间的空间中，并且它可以具有基本上三角形的剖面。更具体地，底部部分130的径向外壁132(参见图4)可以基本上垂直于顶部部分120的虚拟平面而向下延伸，并且底部部分130的径向内壁134可以从顶部部分120相对于外壁132倾斜一定角度而向下延伸。壁132和134可以在顶点136处交汇，由此确保主体110能够与盆部30形成基本上流体密闭的密封，并且由此防止污染。最后，底部部分130(特别是顶点136)可以像内盖66的向下突出的延伸部分66a那样，也匹配支架60的外围脊60b的圆周形状，并且因此它同样可以构造成接触该外围脊并且有助于将支架60和其上的任何器官固定就位。

增氧部件150如图7所示又可以包括氧气入口160、T型配件162、保持件170和管道180。氧气入口160可以是从桥接部分129(参见图5)突出的氧气倒钩件，桥接部分129连接顶部部分120的径向内部部分122和径向外部部分124。氧气入口160可以是倾斜成与顶部部分120的虚拟平面基本垂直以便于使用，并且以减少对入口递送氧气的管道扭结的风险。T型配件162又可以流体地连接到氧气入口160，并且它可以形成于桥接部分129的下方，在形成于底部部分130中的间隙138中。

管道180可以流体地连接到T型配件162，并且它可通过多个保持件170固定就位。如图8所示，这些保持件170中的每一个都可以包括固定到上部垂直部分172，其固定到主体110的底部部分130并且从顶部部分120沿基本上垂直于顶部部分120的虚拟垂直平面的方向突出。保持件170可以将管道180固定在底部部分130下方，并且保持件170中的每一个还可以包括相对于垂直部分172向外成角度的角度部分174。角度部分174可以相对于垂直部分172成角度，例如2.5度，但是其它角度是可能的。保持件170中的每一个的角度部分174都可以包括管道180可以穿过其中的孔。如下文所述，将角度部分174相对于垂直部分172倾斜可有助于确保保持件170和管道180在使用中都不会干扰器官支架60、其上的任何器官或血管、或者可能放置在盆部30内的插管。角度部分174的圆钝端部，即孔所处的位置，也可以确保在使用期间对盆部30没有碰撞或干扰。

管道180可以由芳香族聚醚基聚氨酯形成，并且它可以有足够的长度来环绕底部部分130并且因此在增氧机装置100作为盆部30的盖时环绕被灌注的器官。优选地，管道180的总长度可以等于或约为1,054.10mm，但是其它长度也是可能的。图9示出了图8中所示的管道180的部分IX的放大图，并且如该图所示，管道180可以包括多组分组182的孔184，这些孔184可以沿着管道180的长度以距离186间隔。优选地，该距离186可以等于或约为34.79mm，但是其它距离也是可能的。在管道180中可以形成24个分组182，并且如图10所示，每个分组可以包括围绕管道180的周向上的等间隔分布的5个孔184，图10示出了管道180在分组182中的一个处的剖面。因此，管道180可以包括总共120个孔184。孔184中的每一个都可以借助于激光烧蚀而形成在管道180中。并且每个孔184可以具有0.10mm到0.18mm的直径，这已经被示出为在激光烧蚀工艺的能力范围内，并且是可重复的。代替管道180，可以用中空纤维过滤器对灌注溶液提供氧气。中空纤维过滤器可以防止灌注溶液在增氧期间产生气泡。但如果灌注溶液不是全血，则这种潜在的差异可能不足以证明中空纤维过滤器相对于管道180的成本大幅增加是合理的。

上述的孔184的布置，并且特别是它们的数量和直径，可实现足够短的时间来"冒泡"，因此使灌注浸浴的灌注溶液达到氧气饱和，同时维持适当的成本。优选地，在氧气流速为每分钟10升的情况下，孔184确保浸浴的灌注溶液将在10-15分钟的时间范围内饱和，这对大多数诊所来说是可以接受的，因为同时进行的外科手术可能基本上要更长的时间。孔184的其它数量和这些孔的其它尺寸是可能的；然而，应考虑到各种因素。例如，更多的相同直径的孔184可以减少使灌注溶液完全饱和所需的时间。但是管道180的成本与孔184的数量直接成正比，所以增加它们的数量可能导致管道的成本增加。另一方面，基本上较少的孔184可能会令人不满意地增加使浸浴的灌注溶液饱和所需的时间。

孔184的其它布置也是可能的。例如，它们可以沿着管道180的长度而线性地定位。然而，上文描述的分组182的布置，其中分组182中五个孔184围绕管道180的周向上间隔开，有助于确保孔184的至少大部分在使用中被置于灌注溶液的表面下方。在管道182的长度上以距离186等间隔地间隔开的分组182，也可以有助于确保灌注溶液中的大部分均匀地暴露于氧气，由此防止某一个区域浓度不足。

图11示出了这样的方法，通过该方法，增氧机装置100可以与灌注设备，例如灌注设备10一起使用，以增加构成灌注浸浴的灌注溶液中的溶解氧含量。在第一步骤210中，可以将增氧机装置100放置在盆部30上。这种布置在图12中以剖面示出。如图所示，增氧机装置100的下唇126可以尺寸设计成对应于盆部30的顶便器面的凹陷(depression)36。保持件170还可以将管道180和其中的孔184固定在盆部30内足够低，以浸没在灌注浸浴内，在图12中的示出了可能的水位190。另外，凭借保持件170的角度部分174，管道180可以位于外部，以便不干扰器官支架60、其上的任何器官或血管、或者图12所示的组装位置的任何插管。增氧机装置100可以借助于上述的闩锁固定到盆部30。

在下一步骤220中，增氧机装置100可以连接到外部氧气源。除了优选地提供规范的、医疗级的氧气外，氧气源没有特别限制。例如，它可以是氧气瓶或者医院或诊所环境中的壁式阀门。为了连接增氧机装置100和氧气源，装置100的一名或多名使用者可以将延长管的一端附接到氧气入口160，而将该管的另一端附接到氧气源。

在步骤220之后，可以在步骤230中施用氧气。优选地，可以从氧气源以每分钟10升或大约10升的速度施用至少10分钟，更优选至少15分钟，甚至更优选至少20分钟。然而，其它的氧气流率也是可能的。例如，氧气可以以每分钟1、2或3升的速度从氧气源施用。但这可能会不可接受地延长灌注浸浴中的灌注溶液完全饱和所需的时间长度。另一方面，可以设想氧气流率达到每分钟20升或以上。然而，流率大于20升/分钟可能产生在管道180与T型配件162之间的连接处有高背压的风险，这可能会使灌注浸浴由于高压造成泄漏的缘故而不能完全达到氧气饱和。以上述优选的速率并且以优选的持续时间施用氧气，可使灌注溶液内的溶解氧水平达到600-800mmHg，这被认为是器官灌注所需要的。尽管借助于管道180和其中的孔184将额外的氧气引入到盆部30中，但通气口128可以通过将引入的氧气中的大部分通到大气中来防止盆部30内和灌注浸浴上方的大气压力大幅增加。事实上，盆部30内的大气压力的增加可能低于5mmHg。一旦中断氧气施用，由于通气口128的缘故，盆部30内的压力可以平衡到外部大气的压力。

一旦达到理想的增氧水平，就可以中断氧气施用，并且将增氧机装置100从盆部30移除。由于增氧灌注溶液随后通向大气，因此内盖66可以优选地尽快放置在盆部30上。然后可以将器官放置在盆部30内，并且用增氧灌注溶液灌注。同样可以设想的是，一旦中断氧气施用，在将器官放置在盆部30内并开始灌注时可能有一些延迟。因此，可能有必要在一段时间后再次给灌注溶液增氧，以便维持期望的增氧水平。优选地是在将增氧机装置100从盆部30中移出之前进行再施用，因为一旦从盆部中移出，装置的无菌性受到影响。

因此，图11所示的过程200提供了一种方法，在将器官放置在灌注回路内并且随后对该器官灌注之前，用氧气预充入灌注溶液。然而，设想了各种修改。例如，一旦预充完成，增氧机装置100可能不会从盆部30中移除，并且因此它可以在器官灌注期间用作盆部的盖。增氧机装置100也可以在器官的灌注和/或运输期间继续为灌注溶液增氧。灌注期间的这种增氧可以有助于在整个运输过程中维持灌注溶液中的高氧水平。当然，一种便携式的氧气源很可能对这种修改有益处。过程200的步骤210也可以在步骤205和207之前进行。在步骤205中，在灌注回路的引流和冷却之后，可以移除灌注回路的内盖66，以便为增氧机装置100留出空间。而在步骤207中，可将灌注溶液倒入到盆部30中，以便形成灌灌注浸浴。

如上所述，增氧机装置100因此可提供这样的机制，通过该机制，可以使灌注溶液快速地增氧，由此提供上述的氧气益处，同时避免与移植过程中的延迟有关的危险。它还可与现有的灌注回路一起使用，确保诊所或医院无需更换这些昂贵的一次性用品就能获得增氧的益处。

本文所描述和说明的是本发明的实施方案以及一些变型。此处使用的术语、描述和数字仅以说明的方式提出，并不意味着是限制的。本领域的技术人员将认识到，在本发明的精神和范围内可以有许多变型。

Claims (16)

1.一种用于为要灌注器官或组织的灌注溶液增氧的增氧机装置，所述增氧机装置包括：

入口，所述入口构造成从氧气供应处接收氧气；以及

连接到所述入口的管道，所述管道包括多个孔，所接收的氧气通过所述多个孔离开所述管道。

2.根据权利要求1所述的增氧机装置，其特征在于，还包括：

顶部部分，所述入口从所述顶部部分延伸；以及

多个保持件，所述多个保持件在所述顶部部分下方延伸，以便将所述管道固定在所述顶部部分下方。

3.根据权利要求2所述的增氧机装置，其特征在于，

所述多个保持件中的每一个都包括(i)基本上垂直于所述顶部部分延伸的垂直部分以及(ii)相对于所述垂直部分向外成角度延伸的角度部分；以及

所述管道通过所述多个保持件的角度部分固定。

4.根据权利要求3所述的增氧机装置，其特征在于，

所述多个保持件将所述管道固定成周长足以环绕使用中的器官或组织的环；并且

所述环的大部分基本上平行于由所述顶部部分形成的虚拟平面。

5.根据权利要求1所述的增氧机装置，其特征在于，

所述增氧机装置构造成附接到器官灌注回路；以及

所述增氧机装置的顶部部分构成所述器官灌注回路的盆部的盖，所述器官灌注回路构造成在灌注期间保持器官或组织，所述入口从所述顶部部分延伸。

6.根据权利要求5所述的增氧机装置，其特征在于，

所述管道固定在所述顶端部分的下方，使得当所述增氧机装置放置在所述盆部上时，所述管道和其中的所述多个孔浸没在所述盆部中的灌注溶液浸浴中。

7.根据权利要求6所述的增氧机装置，其特征在于，

所述管道通过多个保持件固定就位，使得当所述增氧机装置放置在所述盆部上时，所述管道不与定位在所述盆部内的器官支架干涉。

8.根据权利要求6所述的增氧机装置，其特征在于，还包括在所述顶部部分中的疏水的通气口，所述通气口构造成当所述增氧机装置放置在所述盆部上并且氧气从所述管道中的多个孔流到所述灌注溶液时限制所述盆部内的压力增加。

9.根据权利要求1所述的增氧机装置，其特征在于，所述孔布置成沿所述管道的长度间隔开的多个分组。

10.根据权利要求9所述的增氧机装置，其特征在于，所述分组中的每一组都包括围绕所述管道的周向间隔开的多个所述孔。

11.根据权利要求10所述的增氧机装置，其特征在于，

所述多个分组中的每对组在所述管道中都间隔开大约34.79mm；以及

所述多个孔的平均直径在0.10mm和0.18mm之间。

12.一种用于为要灌注器官或组织的灌注溶液增氧的方法，所述方法包括：

将权利要求1的增氧机装置放置在器官灌注回路的盆部上，使得所述管道和其中的孔浸没在所述盆部内的灌注溶液的浸浴内；

将所述增氧机装置的入口连接到氧气供应处；以及

从所述氧气供应处施用氧气，经过所述入口，经过所述管道中的孔，并且进入到所述灌注浸浴中，以增加构成所述浸浴的灌注溶液的氧浓度。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括：以每分钟约10升的速度从氧气源施用氧气持续至少10分钟。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括：在放置的步骤之前，移除所述盆部的盖，其中

所述放置的步骤将所述盆部的盖替换成所述增氧机装置。

15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括：

中断从所述氧气供应处的氧气施用；以及

随后将器官或组织放置在所述器官灌注回路的盆部中。

16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，当器官或组织正在所述器官灌注回路中被灌注时施用氧气。

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