CN115916283A - 将溶解氧输注到静脉内流体中以为受损患者或创伤患者提供静脉血液的短期紧急充氧 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种方法，通过该方法，含有高水平机械注入的溶解氧的静脉内流体、血液或人造血液可用于维持静脉血液中适当的氧水平，从而为受损患者或创伤患者提供短期氧合支持。在一个方面，提供了一种用于对生物流体进行充氧的系统和方法，该生物流体用于需要氧合支持的受损受试者或创伤受试者以维持该受试者适当的氧水平，该方法包括：从氧源供应氧气；及将一定量的所供应的氧溶解到生物流体中以获得富氧生物流体。

Description

将溶解氧输注到静脉内流体中以为受损患者或创伤患者提供静脉血液的短期紧急充氧

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年4月7日提交的美国临时专利申请第63/006,339号，名称为“将溶解氧输注到静脉内流体中以为受损患者或创伤患者提供静脉血液的短期紧急充氧(INFUSING DISSOLVED OXYGEN INTO I.V.FLUIDS TO PROVIDE SHORT TERM EMERGENCYOXYGENATION OF VENOUS BLOOD FOR COMPROMISED OR TRAUMA PATIENTS)”的优先权，其通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及一种将氧输注到静脉内流体(intravenous fluid)、血液或人造血液中以为受损患者或创伤患者提供短期氧合支持的系统和方法。在一些方面，该方法产生含有高水平机械注入溶解氧的静脉内流体、血液或人造血液，以在递送至受损患者或创伤患者时维持静脉血液中适当的氧水平。

背景技术

长期存在的医学问题涉及受损患者或创伤患者的静脉血液的充氧。由于损害肺功能的疾病如肺炎或病毒感染或慢性阻塞性肺病，或者由于诱导的创伤如通过枪击或汽车事故，或者由于外科手术如在肺移植期间，患者的肺功能可能受损。

目前为患者提供氧的方法包括以下几种：

·纯氧百分比可变(80％至100％)的面罩或鼻管

·插管和连接到机械呼吸器/呼吸机

·体外膜氧合(ECMO)，从患者取出血液并且使其通过膜，该膜允许氧转移到血液中的血红蛋白，然后将充氧的血液分流回到患者。

关于这些方法，仅当肺未严重受损且肺中仍存在足够的气体交换时，面罩才起作用。因此，对于涉及胸部创伤、肺部流体含量高或膈肌/神经刺激受损的情况，面罩是不够的。

关于插管，这是一种高危手术，其自身会导致肺创伤。由于这种创伤，存在患者死亡或无法从这些机器移除的严重风险。

最后，应当注意，ECMO机器极其昂贵，且是在无菌环境如手术间中使用的非便携式设备，并且由于实施过程而牵涉显著的时间延迟。同时，ECMO机器有希望通过确保血液中维持适当水平的氧来临时但充分地替代肺功能。

因此，需要用于受损患者和/或创伤患者的血液充氧的改进系统，以及用于将氧输注静脉内流体、血液或人造血液的改进方法，以为受损患者或创伤患者提供短期氧合支持。

发明内容

本公开涉及一种将氧输注到静脉内流体、血液或人造血液中以为受损患者或创伤患者提供短期氧合支持的系统和方法。

在一些方面，该方法产生含有高水平机械注入的溶解氧的静脉内流体、血液或人造血液，以在递送至受损患者或创伤患者时维持静脉血液中适当的氧水平。

在一个实施方案中，本公开涉及一种用于对生物流体进行充氧的方法，该生物流体用于需要氧合支持的受损受试者或创伤受试者以维持该受试者适当的氧水平，该方法包括：

从氧源供应氧气；及

将一定量的所供应的氧溶解到生物流体中以获得富氧生物流体。

在一个方面，该方法进一步包括去除一定量的第一气体的步骤，该第一气体的量基本上等于溶解到生物流体中的所供应的氧的量。

在一个方面，溶解一定量的所供应的氧及去除一定量的第一气体的步骤同时进行以避免总气压(TGP)的任何增加，使得当将富氧生物流体引入受试者时，至少减少或防止受试者的血流中形成气栓。

在一个方面，第一气体是氮气。

在一个方面，该方法进一步包括将富氧生物流体导入相容的贮存器的步骤或将富氧生物流体直接递送至受试者的循环中的步骤。

在一个方面，相容的贮存器是IV袋或瓶。

在一个方面，递送步骤包括将富氧生物流体直接注射到受试者的静脉循环中。

在一个方面，富氧生物流体具有高水平的溶解氧。

在一个方面，富氧生物流体具有大于约100％的氧饱和度。

在一个方面，富氧生物流体具有至少约400％的氧饱和度。

在一个方面，生物流体是无菌水、静脉内(IV)流体、血液或人造血液。

在一个方面，人造血液是基于血红蛋白的氧载体(HBOC)或全氟碳(PFC)。

在进一步的方面，HOBC是血液增强剂(oxyglobin)。

在一个方面，受试者是人或非人动物。

在一个实施方案中，本公开涉及一种根据一种方法生产的富氧生物流体，该方法包括：

从氧源供应氧气；及

将一定量的所供应的氧溶解到生物流体中以获得富氧生物流体。

在一个实施方案中，本公开涉及富氧生物流体于需要氧合支持的受损受试者或创伤受试者维持受试者适当的氧水平的用途。

在一个实施方案中，本公开涉及一种对受损患者和/或创伤患者的血液充氧的方法，其包括向需要氧合支持的受损受试者或创伤受试者施用富氧生物流体以维持受试者适当的氧水平。

在一个实施方案中，本公开涉及一种向需要氧合支持的受损受试者或创伤受试者施用富氧生物流体以维持受试者适当的氧水平的系统，该系统包括：

氧传感器探头，该氧传感器探头被配置成获得受试者的动脉血氧饱和度并且取决于所获得的动脉血氧饱和度水平输出一个或多个信号；

处理器；

至少一个存储器装置，该至少一个存储器装置包括收录在其上的指令，其中该指令在由处理器执行时使处理器识别一个或多个信号，该一个或多个信号指示动脉血氧饱和度水平低于适当的氧饱和度水平的阈值范围；

富氧生物流体源；及

调节器，该调节器由处理器控制并被配置成当处理器识别一个或多个信号时，将一定量的富氧生物流体递送至受试者，该一个或多个信号指示动脉血氧饱和度水平低于适当的氧饱和度水平的阈值范围。

在一个实施方案中，本公开涉及一种向需要氧合支持的受损受试者或创伤受试者施用富氧生物流体以维持受试者适当的氧水平的方法，该方法包括：

使用氧传感器探头检测受试者的动脉血氧饱和度水平；及

如果所检测到的水平低于适当的氧水平的阈值范围，则控制调节器增加富氧生物流体的递送速率。

在一个方面，调节器包括IV滴注器。

附图说明

现在将通过实施例的方式参考示出本申请的示例实施方案的附图，其中：

图1示出了无菌水充氧过程的示意图；

图2示出了以再循环为特征的无菌水充氧过程的替代示意图；

图3示出了充氧后的静脉内流体的注射过程的示意图；

图4示出了充氧后的静脉内流体的受控注射过程的示意图；

图5示出了通过流通处理将氧输注到血液中的过程的示意图；

图6示出了通过分批处理将氧输注到血液中的过程的示意图；及

图7示出了通过利用再循环将氧输注到血液中的过程的示意图。

具体实施方式

参考图1至4，提供了第一概括性实施方案，其涉及一种系统和方法，通过该系统和方法，含有高水平机械注入的溶解氧的静脉内流体可用于维持静脉血液中适当的氧水平，从而为受损患者或创伤患者提供短期氧合支持。

预包装的市售静脉内(IV)流体通常由以下物质构成：

·无菌水

·盐、糖或胶体

·可能含有控制呼吸性酸中毒的碱化剂

·可能与附加药物输注结合。

通常施用于患者静脉的IV流体或滴注液的类型，包括以下几种：

·有盐或糖和不含盐或糖的乳酸林格氏(Lactated ringer’s)溶液

·等渗溶液

ο0.9％NaCl、乳酸盐、5％葡萄糖

·低渗溶液

ο0.45％NaCl、0.5％NaCl、0.33％NaCl

·高渗溶液

ο5％葡萄糖、10％葡萄糖、3％NaCl、25％白蛋白、TPN溶液

·胶体溶液

ο血浆凝胶、聚明胶肽、Dextron、羟乙基淀粉、人血浆蛋白粉。

虽然有多种用于IV流体袋的组合物，但它们都是在无菌环境中从无菌水池中组装的。

在一个实施方案中，本发明包括一种两阶段方法：

如图1所示，无菌水供应装置10与包括氧源13的充氧系统12接触。在包装如图3所示的与任何已知的IV滴注调节器18一起使用的市售IV袋/瓶16之前，将高水平的溶解氧输注到无菌水供应装置10中以产生富无菌水的供应装置14。

如图3所示，然后IV滴注18向受试者2的静脉系统中的血红蛋白提供所需的溶解氧。在一些方面，血红蛋白可以是在自然中或人造血液中发现的血红蛋白。

如图4所示，可通过使用包括处理器110和至少一个存储器装置112的自动反馈控制系统100来进一步增强该方法，其中来自一个或多个动脉氧探头22的测量结果和所产生的信号使系统100致动IV滴注器18的调节器20，以机械地控制和调节富氧生物流体源16的滴注速率，并且因此控制和调节患者的动脉溶解氧水平。

特别地，氧传感器探头22被配置成获得患者/受试者2的动脉血氧饱和度，并且取决于所获得的动脉血氧饱和度水平输出一个或多个信号。至少一个存储器装置110包括收录在其上的指令，其中该指令在由处理器110执行时使处理器110识别一个或多个信号，该一个或多个信号指示动脉血氧饱和度水平低于适当的氧饱和度水平的阈值范围。向系统100提供富氧生物流体源16，并且由处理器110控制的调节器20被配置成当处理器100识别一个或多个信号时，将一定量的富氧生物流体16递送至患者/受试者2，该一个或多个信号指示动脉血氧饱和度水平低于适当的氧饱和度水平的阈值范围。

在一些方面，适当的氧饱和度水平的阈值范围小于约100％、小于约95％、小于约90％或小于约85％。

本发明的一个优点是所得到的输注氧的IV袋/瓶16本身是便携的，这使得能够在该领域中广泛使用。这些袋16可用于医院病房、医院急诊室和手术室、救护车、流行病和传染病、武装冲突、世界卫生组织和国家宣布的紧急情况等。

这些是用于将高溶解氧水平输注到水生环境中的一些技术。对于本领域的技术人员而言，可以用多种方式将氧注射到水中。例如，这可以通过微泡扩散、分子水平输注、膜渗透等来实现。

IV流体充氧中的关键问题是避免将溶解气体压力增加到IV注射到血流中导致在血液中形成栓塞(即，潜涵病或气泡病(The Bends or Gas Bubble Disease))的程度，这可能是致命的。注意，这最常发生自当受害者从高压环境移动到低压环境时从血流中释放出来的氮。

在一个方面，该系统和方法在IV流体中提供高水平的溶解氧。在一些方面，该系统和方法提供具有大于约100％氧饱和度的IV流体。在进一步的方面，IV流体中的溶解氧可以增加到饱和度的400％以上，而不会在注射到血流中时引起栓塞。

参考图5至7，提供了第二概括性实施方案，其涉及一种用于将氧直接输注到血液中的ECMO机器的替代方案。

如图5所示，在本发明的该实施方案中，包括氧源(13)的血液充氧系统24用于将氧直接输注到血液或人造血液26中以产生氧富集的血液或人造血液26。所产生的富集的血液或人造血液26可用于如图5所示的手术室中的流通。作为选择，如图6所示，血液充氧系统24可用于将氧输注到给定血液类型的血液或人造血液30中，以成批产生用于储存的给定血液类型的富氧血液或人造血液32。

然而，ECMO机器在维持溶解气压的同时使用膜方法进行充氧，该实施方案在维持溶解气压的同时使用现有的微扩散或分子输注方法以防止在血液或人造血液中形成栓塞。

关于血液和人造血液的直接充氧，这包括所有类别的基于血红蛋白的氧载体(HBOC)，例如FDA/欧洲批准的用于兽医用途的血液增强剂和所有类别的全氟碳(PFC)。

根据图2所示的实施方案，可用充氧系统12处理无菌水池10，以连续增加和/或补充池10的氧含量。类似地，如图7所示，可用充氧系统24处理给定血液类型的血液或人造血液池34，以连续增加和/或补充增加池34的氧含量。

根据实施方案，所公开的系统和方法可广泛用于人和非人动物。

以上呈现的各种实施方案仅是实施例，绝不是为了限制本公开的范围。对于受益于示例实施方案的本领域的普通技术人员来说，本文描述的创新的诸多变化将是显而易见的，这些变化在本公开的预期范围内。特别地，可以选择来自一个或多个上述实施方案的特征，以创建由特征的子组合构成的替代实施方案，这些替代实施方案可能未在上面明确描述。此外，可以选择和组合来自一个或多个上述实施方案的特征，以创建由特征组合构成的替代实施方案，这些替代实施方案可能未在上面明确描述。对于本领域的技术人员来说，在整体上阅读本公开内容后，适合于这类组合和子组合的特征将是容易显而易见的。本文描述的主题旨在涵盖和包括技术中的所有合适的变化。

可对所描述的实施方案进行某些调整和修改。因此，上述实施方案被认为是说明性的而不是限制性的。

Claims (20)

1.一种对生物流体进行充氧的方法，该生物流体用于需要氧合支持的受损受试者或创伤受试者以维持所述受试者适当的氧水平，所述方法包括：

从氧源供应氧气；及

将一定量的所供应的氧溶解到生物流体中以获得富氧生物流体。

2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括去除一定量的第一气体的步骤，所述第一气体的所述量基本上等于溶解到所述生物流体中的所供应的氧的所述量。

3.根据权利要求2所述的方法，其中溶解所述一定量的所供应的氧和去除所述一定量的所述第一气体的步骤同时进行，以避免总气压(TGP)的任何增加，使得当将所述富氧生物流体引入所述受试者时，至少减少或防止所述受试者的血流中形成气栓。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中所述第一气体是氮气。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其进一步包括将所述富氧生物流体导入相容的贮存器的步骤或将所述富氧生物流体直接递送至所述受试者的循环中的步骤。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述相容的贮存器是IV袋或瓶。

7.根据权利要求5所述的方法，其中所述递送步骤包括将所述富氧生物流体直接注射到所述受试者的静脉循环中。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述富氧生物流体具有高水平的溶解氧。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述富氧生物流体的氧饱和度大于约100％。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述富氧生物流体的氧饱和度为至少约400％。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述生物流体是无菌水、静脉内(IV)流体、血液或人造血液。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述人造血液是基于血红蛋白的氧载体(HBOC)或全氟碳(PFC)。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述HOBC是血液增强剂。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中所述受试者是人或非人动物。

15.一种根据权利要求1至14中任一项所述的方法生产的富氧生物流体。

16.根据权利要求15所述的富氧生物流体于需要氧合支持的受损受试者或创伤受试者维持所述受试者适当的氧水平的用途。

17.一种对受损患者和/或创伤患者的血液充氧的方法，其包括向需要氧合支持的受损受试者或创伤受试者施用根据权利要求15所述的富氧生物流体以维持受试者适当的氧水平。

18.一种用于向需要氧合支持的受损受试者或创伤受试者施用富氧生物流体以维持所述受试者适当的氧水平的系统，所述系统包括：

氧传感器探头，所述氧传感器探头被配置成获得受试者的动脉血氧饱和度并且取决于所获得的动脉血氧饱和度水平输出一个或多个信号；

处理器；

至少一个存储器装置，所述至少一个存储器装置包括收录在其上的指令，其中所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器识别一个或多个信号，所述一个或多个信号指示动脉血氧饱和度水平低于适当的氧饱和度水平的阈值范围；

富氧生物流体源；以及

调节器，所述调节器由所述处理器控制并被配置成当所述处理器识别一个或多个信号时，将一定量的所述富氧生物流体递送至所述受试者，所述一个或多个信号指示动脉血氧饱和度水平低于适当的氧饱和度水平的所述阈值范围。

19.一种用于向需要氧合支持的受损受试者或创伤受试者施用富氧生物流体以维持所述受试者适当的氧水平的方法，所述方法包括：

使用氧传感器探头检测受试者的动脉血氧饱和度水平；及

如果所检测到的水平低于适当的氧水平的阈值范围，则控制调节器增加富氧生物流体的递送速率。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述调节器包括IV滴注器。

Images