EP3870249A1 - Device having an artificial gills system and use therof for supporting a newborn - Google Patents

Device having an artificial gills system and use therof for supporting a newborn

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EP3870249A1
EP3870249A1 EP19804634.4A EP19804634A EP3870249A1 EP 3870249 A1 EP3870249 A1 EP 3870249A1 EP 19804634 A EP19804634 A EP 19804634A EP 3870249 A1 EP3870249 A1 EP 3870249A1
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EP
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fluid
oxygen
flow system
amniotic fluid
flow
Prior art date
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Pending
Application number
EP19804634.4A
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Inventor
Michael Tchirikov
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Individual
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    • A61M2240/00Specially adapted for neonatal use

Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for the life support of a person, preferably a newborn, in particular an extremely premature baby, between the 21/0 and 28/0 week of pregnancy (SSW).
  • SSW 21/0 and 28/0 week of pregnancy
  • the surviving premature babies suffer from retinopathy with a severity of greater than 3 (relative blindness) in 89% of cases. In the 23rd week of pregnancy, 42% are affected. Only a percentage of less than 20% of premature babies survive until discharge from the hospital without developing necrotizing enterocolitis, sepsis, meningitis, bronchiopulmonary hypoplasia and / or pronounced cerebral hemorrhage in premature babies under the 24th week of pregnancy (Stoll et al. JAMA 2015).
  • bronchopulmonary dysplasia The development of bronchopulmonary dysplasia is 72% in extremely premature babies ⁇ 25/0 week of pregnancy (Noelle Younge et al., Survival and Neurodevelopmental Outcomes among Periviable Infants, The New England Journal of Medicine, February 16, 2017 vol. 376 no. 7). Pneumothorax often occurs when ventilating extremely immature lungs. The immature inadequate lungs are in most cases unable to provide normal, permanent oxygen supply to the placenta, which leads to hypoxic brain damage and / or pronounced brain hemorrhage.
  • placenta takes over the oxygen supply.
  • Other important placental functions are, for example, a transplacental active and / or passive
  • Some substances such as amino acids, hormones, NO are also synthesized in the placenta itself.
  • the fetal metabolites such as bilirubin or C0 2 are disposed of via the placenta. The maternal kidneys and lungs then take on the disposal function.
  • the arterial blood is transported to the uterus through the uterine vessels.
  • the spiral arteries bring the blood over the basal plate of the placenta into the placental intervillous space.
  • the fetal placental blood is located in the fetal capillaries of the placental villi and is separated from the maternal blood by a thin layer of tissue syncytium and cytotrophoblast.
  • the 0 2 - binding curve of fetal hemoglobin is steeper in laboratory conditions than that of maternal blood. Due to the low physiological fetal pH value, the Hb affinity is very similar to the adult Hb affinity under normal conditions.
  • Oxygen binding curve is shifted to the right by the lowering of the pH.
  • Hemoglobin releases the oxygen in the fetal tissue more easily due to the lowering of the pH.
  • the C0 2 - and H + influence on the 0 2 affinity of hemoglobin is also referred to as the Bohr effect. Dissociation of carbonic acid is promoted the less the fetal
  • Hemoglobin is loaded with 0 2 (Haldane effect).
  • Hemoglobin concentration increases from 10-12 g / dl in the 17th / 18th SSW on 14-15 g / dl at
  • WO 2018/171905 A1 describes an artificial uterine system for the life support of newborns, especially of extremely premature babies between the 21/0 and 28/0
  • the US 2014/0255253 A1 describes an artificial uterus, which with a
  • Oxygen supply device for the premature baby is equipped.
  • the device comprises a gas permeable membrane and a vascular network over which, for example
  • Oxygen is supplied via an oxygenator via the umbilical cord using a umbilical catheter
  • WO 2014/145494 A1 Another possibility of oxygenating a premature baby is described in WO 2014/145494 A1, in which the circulatory system of the premature baby is coupled to an extracorporeal membrane, which is part of an oxygen supply system.
  • the oxygenator enriches the fetal blood with oxygen.
  • WO 2016/154319 A1 describes an artificial placenta in which microfluidic channels are provided which are arranged between a membrane in such a way that liquid can be transported through the membrane in order to supply the fetus with nutrients, for example.
  • the regulation of the gas exchange by the pressure, amniotic fluid velocity along the membranes is not described.
  • cell layers are of at least two
  • the first cell type is, for example, primary human placental villous
  • Endothelial cells while the second cell type includes choriocarcinoma cells.
  • Mass transfer through a membrane is disclosed, which is particularly suitable for use as Blood oxygenator is suitable.
  • Extracorporeal membrane oxygenation is often performed to replace lung function.
  • ECL extracorporal life support
  • Hemodynamic relief of the heart is possible because it supports the circulatory system.
  • the blood is transported from the patient's venous system by means of a pump and, after passage through the oxygenator, is returned to the arterial system.
  • Oxygen supply to the organism is made up of the ECMO / ECLS flow and the patient's remaining circulatory function.
  • extracorporeal circulation is usually done through cannulas.
  • the systems require blood heparinization to avoid thrombosis in the artificial system.
  • the other problem is the destruction of erythrocytes with consequences of fetal anemia and an increase in the bilirubin concentration.
  • Oxidative stress as an imbalance between free radicals and antioxidant defense mechanisms, is one of the main factors in the poor outcome of pregnancy (Sultana et al. 2017 Am J Reprod Immunol. 2017 May; 77 (5)). Side effects may include hemolysis and embolism when using such oxygenators. You can also use a
  • the alveolar space of the human lungs is coated with surfactant.
  • the surfactant mainly consists of phospholipids and is synthesized by type II pneumocytes and secreted into the alveoli in order to avoid surface tension.
  • the alveolar epithelial cells and the endothelial cells lie between the capillary blood and the air. There is no direct contact between the blood and the air.
  • the activated (blood) clotting time (ACT) of the fetuses is increased to 150-180 s when using an oxygenator with heparin (10-400 UPS / h) in order to avoid thrombosis of the ECMO / ECL system .
  • the crux of the invention device is an artificial flow system, which consists of a number there are fluid-permeable elements, for example stacked or lamellar membranes or micropore material (eg tubes), which enables an efficient 0 2 - / C0 2 exchange in fetal blood, similar to a gill system in fish. It is envisaged that the oxygen dissolved in oxygenated amniotic fluid or present in an artificial uterine space via the invention
  • fetal blood is branched from the blood vessels of the umbilical cord.
  • the fetal blood is branched from the blood vessels of the umbilical cord.
  • the system an oxygenation of the amniotic fluid and not the fetal blood.
  • the oxygenated amniotic fluid flows through the
  • a plasma replacement solution can also be used.
  • the flow system is preferably arranged in a container (i.e. housing or lumen) in which the fetus is also located.
  • This container serves as an artificial one
  • the flow system is located outside the artificial uterus in a separate housing.
  • a container or housing can be dispensed with completely, i.e. the flow system itself is not integrated in any container.
  • the membranes or the micropore material of the flow systems can be connected to one another either in series or in parallel in the direction of flow.
  • the flow system is constructed like a gill system, i.e. it includes one with the oxygenated amniotic fluid
  • the gill-like flow system enables efficient gas, electrolyte exchange and toxin and waste product disposal, e.g. of bilirubin, ammonia, nitrogen. Osmoregulation via ion transport is also possible.
  • the present invention is based on the idea that the fetus develops in the amniotic fluid.
  • a gas exchange takes place between the fetal blood and the modified amniotic fluid enriched with oxygen or an oxygen-containing gas mixture via the ultra-thin fetal skin, the mucous membranes and the fetal intestine of the fetus.
  • the gas mixture preferably comprises oxygen (0 2 ), carbon dioxide (C0 2 ) and / or nitrogen (N 2 ) .
  • Some living beings use a gill system for breathing, ie fish, crustaceans and molluscs, which Supply the organism with oxygen. The gills take over next to the
  • the flow system according to the invention comprises a number of fluid-permeable elements which work according to the gill principle.
  • the fluid-permeable elements can have a lamella-like, comb-like, leaf-like, tuft-like or tree-like structure, so that the largest possible surface for gas exchange (0 2 / C0 2 ) can arise.
  • the 0 2 exchange to the fetal blood preferably takes place via the countercurrent principle, which is greatly improved compared to conventional problem solutions.
  • the modified amniotic fluid enriched with oxygen or the oxygen-containing gas mixture is passed through the fluid-permeable elements of the flow system, while the fetal blood is glided past the outside of the fluid-permeable elements.
  • the gill structure according to the invention is approximately 24 times higher than that of oxygen, the passive diffusion in the tissue being mainly dependent on the diameter of the respective gas molecule.
  • oxygen defines 0 2 with a molecular weight of 32 faster than C0 2 with a molecular weight of 44.
  • marine animals such as fish are able to extract up to 90% of the available oxygen from the water with their gill system.
  • the device according to the invention initially comprises a closed container which serves to hold the fetus and the flow system.
  • the fetus is in modified amniotic fluid and is supplied with oxygen or the oxygen-containing gas mixture and other vital substances via its umbilical cord.
  • oxygen or the oxygen-containing gas mixture and other vital substances via its umbilical cord.
  • Each flow system consists of a larger number of fluid-permeable elements, for example of> 5, preferably> 10 fluid-permeable elements, preferably> 50 fluid-permeable elements.
  • fluid-permeable elements for example of> 5, preferably> 10 fluid-permeable elements, preferably> 50 fluid-permeable elements.
  • These can consist, for example, of membranes, tubes or micropore material.
  • the flow system further comprises one or more flow lumens which are used for
  • Modified (or artificial) amniotic fluid is amniotic fluid that has been adapted to the fetus and in which one or more components have been added or omitted.
  • the components are, for example, electrolytes such as NaCl or KCl, or drugs, nutrients or medical devices.
  • amniotic fluid is guided from the outside in the longitudinal direction through the fluid-permeable elements of the flow system.
  • Oxygenated amniotic fluid oxygenated amniotic fluid
  • the fetal blood could be passed through the fluid-permeable elements.
  • the amniotic fluid flows around the fluid-permeable elements from the outside, i.e. the membranes or capillaries.
  • the umbilical cord blood vessels are fixed using a fixation system, for example a stent.
  • At least one connection is provided on the container for introducing amniotic fluid and / or respiratory gas (oxygen, oxygen gas mixture or carbogen) in order to conduct modified amniotic fluid and / or respiratory gas into or to the flow system.
  • the gill-like design of the at least one flow system also enables the function of a dialysis system to dispose of substances.
  • the modified amniotic fluid for the gill system is provided and used separately from the amniotic fluid of the artificial uterine system in order to adjust the blood parameters of the fetus and / or the fetal treatment via the
  • the modified amniotic fluid provided in a separate container is preferably optionally mixed with drugs, heparin, vitamins, proteins, growth factors and / or hormones. It is particularly preferred that the
  • Micro-element administration and / or a toxin and waste product disposal for example of bilirubin, ammonia, nitrogen, and / or plasma osmoregulation via the separate Amniotic fluid system takes place.
  • a supply via the artificial uterine system is also possible.
  • the artificial gill system is located outside the artificial uterine system in order to reduce the noise pollution of the fetus. This can be within another container or housing. In a preferred one
  • Embodiment provides that the flow system manages entirely without a container, i.e. it is located outside the artificial uterus and is not itself enclosed by a housing.
  • the device according to the invention is constructed like an artificial uterine system, so that the fetus develops in the modified amniotic fluid in the interior of the container.
  • the fetal oxygen requirement in fetuses is about 5 ml / min / kg (Campbell et al., J. Physiol 1966; 182: 439-464).
  • the oxygen requirement is around 2 to 4 ml / min.
  • One ml of oxygen weighs around 1.34 mg.
  • an oxygen content in amniotic fluid of 7 to 50 mg / l, the fetal
  • the fluid-permeable elements preferably comprise membranes, membranes with
  • Micropores polymethylpentene
  • PNP material polymethylpentene
  • membranes with micropores membranes with micropores.
  • other fluid-permeable elements are also covered by the invention.
  • the flow system is connected to the child's vascular system via the connecting elements (ie via the child's umbilical cord), preferably via a port system.
  • the fumigated amniotic fluid eg provided as 0 2 or 0 2 / C0 2 or 0 2 / C0 2 and nitrogen mixture
  • the fumigated amniotic fluid is arranged in a first embodiment directly above the stack
  • a pressurized container with amniotic fluid is preferably present.
  • a pump can also be used, which is the amniotic fluid enriched with oxygen or the oxygen-containing gas mixture passed through the fluid permeable elements.
  • the oxygen supply can also take place directly by gassing the interior of the container with oxygen or an oxygen-containing gas mixture. Appropriate connections for the supply of breathing gas are available for this. This allows the individual proportions for the oxygenation of the fetus to be set precisely, in particular the ratio of amniotic fluid / gas,
  • Amniotic fluid / oxygen can range from 0.1 / 10 to 9.9 / 10.
  • Gas exchange is determined by the speed of the flow through the system
  • amniotic fluid flowing through the fluid volume, the direction / opposite direction, the frequency (oscillation 0-1000 Hz), the 0 2 supply and / or gas mixture supply and / or regulated by a pressure change in the flow system.
  • This preferably includes
  • Flow system is integrated. This is preferably a pressure flap that can be mechanically adjusted in advance.
  • the flap can be opened and closed mechanically and / or digitally.
  • the countercurrent principle facilitates the 0 2 uptake from the amniotic fluid into the fetal blood, similar to a natural gill system.
  • the fetal blood flows directly through the fluid-permeable elements, preferably via tubes or a membrane system, where gas exchange takes place.
  • the modified amniotic fluid (with or without oxygen) or an amniotic fluid / gas mixture (ratio amniotic fluid / gas from 0.1 / 10 to 9.9 / 10) is by the modified amniotic fluid (with or without oxygen) or an amniotic fluid / gas mixture (ratio amniotic fluid / gas from 0.1 / 10 to 9.9 / 10) is by the modified amniotic fluid (with or without oxygen) or an amniotic fluid / gas mixture (ratio amniotic fluid / gas from 0.1 / 10 to 9.9 / 10) is by the modified amniotic fluid (with or without oxygen) or an amniotic fluid / gas mixture (ratio amniotic fluid / gas from 0.1 / 10 to 9.9 / 10) is by the modified amniotic fluid (with or without oxygen) or an amniotic fluid
  • the water pressure in the system on the fluid-permeable elements can be increased via the pressure valve.
  • the pressure can be increased periodically or kept at a constant level.
  • the pressure in the flow system can also be controlled by gassing the amniotic fluid.
  • the modified amniotic fluid in the flow system is preferably oscillated via the pressure valve or via a feed device, preferably at a frequency of 0-1000 Hz.
  • the flow system i.e. the gill system
  • the flow system is used independently of the artificial uterine system, for example to replace or supplement the lung function in children or adults.
  • the modified amniotic fluid can also be replaced by other solutions or liquids, for example blood, plasma, nutritional solutions, salt solutions (NaCI), plasma substitute solutions, sea water, etc.).
  • the flow system according to the invention preferably works on the principle of acceleration, in which the amniotic fluid (or a other liquid) is accelerated with a pump, which makes the oxygen / C0 2 exchange more efficient.
  • the Device additionally an additional absorber to dispose of substances such as cytokines, toxins, ammonia, bilirubin, myoglobin, creatinine, inflammatory substances or degradation products from the fetal blood.
  • the cytokines are, for example, IL-6, IL-8, IL-10, TNA-alfa, IFN.
  • the modified amniotic fluid is preferably preheated to a temperature between 37 ° and 39 ° C. by means of a heating device.
  • the interior of the container (corresponding to an artificial uterus) is also kept at a temperature between 37 ° and 39 ° C.
  • a thermoregulator can be used to temporarily cool down to a temperature of up to around 34 ° C to reduce organ damage after asphyxia.
  • the flow system preferably further comprises a measuring device for
  • composition of the modified amniotic fluid is also crucial for successful life support and further development of the premature baby.
  • amniotic fluid used according to the invention therefore includes a preferred one
  • Embodiment a nutrient composition, the concentrations of which with the
  • the space preferably comprises the artificial one
  • Uterus of the uterine system according to the invention modified amniotic fluid, which has the composition of US 9,072,755B2.
  • trace elements such as Boron, chromium, iron, fluorine, iodine, cobalt, lithium, manganese, molybdenum, nickel, silicon, vanadium, amino acids, growth factors, vitamins and
  • Hormones can supplement the modified amniotic fluid.
  • the amniotic fluid is preferably preheated to a temperature between 37 and 39 ° C. before being introduced into the artificial uterus, and gassed with oxygen or an oxygen-containing gas mixture at the same time.
  • the fetal 0 2 saturation becomes 60-90% in the artificial after the umbilical cord Uterine system held in the fumigated amniotic fluid by the flow system.
  • the present invention further relates to an ex vivo method for the maintenance of life of a person, preferably a newborn, in particular an extremely premature baby between the 21/0 and 28/0 week of gestation, in order to maintain his life functions.
  • the features previously described for the device also apply analogously to the method.
  • the procedure is applicable to children and adults.
  • amniotic fluid or a plasma replacement solution enriched with oxygen or oxygen-containing gas mixture is supplied to a container in which there is at least one flow system, which consists of a number of fluid-permeable elements and connecting elements for connection to the catheters for the umbilical arteries and umbilical vein People (e.g.
  • a flow lumen for the passage of modified amniotic fluid or the plasma replacement solution through the fluid-permeable elements, as well as at least one connection for introducing modified oxygenated amniotic fluid, plasma replacement solution and / or respiratory gas into the flow system.
  • modified amniotic fluid or plasma replacement solution or the blood Either the amniotic fluid or plasma replacement solution or the blood through the
  • a pressure between 5 mbar and 5 bar is preferably maintained in the flow system.
  • the premature baby is preferably a fetus born before the 28th week of pregnancy.
  • the uterine system according to the invention and the ex vivo method also work in children who have a limited life expectancy due to lung insufficiency, for example due to congenital defects or due to functions that have not yet been developed, as can be ascertained, for example, in neonates with hypoplasia of the lungs.
  • permanent treatment of lung insufficiency and also damage to respiratory tract or lungs which are caused, for example, by burns, are possible.
  • the complete analysis of the data can be done via a control center for each individual uterine system.
  • the parents can, as needed or desired, e.g. via a smartphone, can be integrated into fetal video monitoring or vital signs monitoring.
  • This type of parent integration also enables audio and / or video based communication, which enables interaction between the parent and the child. This is particularly important because the mother often suffers from fear of loss or failure.
  • An audio and / or video based interaction between mother and fetus, e.g. via a smart phone, is among other things advantageous to avoid depression of the mother.
  • a variant provides that, for example, increased heartbeats of the child, after filtering out the device noises, are transmitted to the mother in real time via a communication device (e.g. smartphone).
  • a communication device e.g. smartphone
  • noises from the mother and / or the father e.g. heartbeat, voice, breathing noises, possibly bowel noises
  • live real time
  • devices which enable high-frequency data acquisition and analysis.
  • the analysis includes in particular the use of density prediction methods, a corresponding risk forecast and the implementation of regime switching models.
  • the device according to the invention comprises a
  • Fetus in the artificial uterine system and the mother or father is possible.
  • the device is preferably equipped with an audio system with which one
  • acoustic heart actions of the fetus are recorded and, if necessary, digitally amplified in order to transmit this information via a network, for example to a smartphone of the mother and / or the father.
  • the device according to the invention comprises more than one flow system, preferably two or more flow systems, which are either connected in parallel or in series. This makes it possible to run several systems in parallel or independently of one another. This is important, for example, when changing the oxygenator. If necessary, the existing redundancy can also be used to replace a defective system with a functioning system in order to ensure, for example, the 0 2 gassing, an increase in pressure in the flow system or an increase in the amniotic fluid flow and thus to maintain the physiological functions of the child. These functions should also be networked so that the systems can be monitored and, if necessary, controlled worldwide via a network.
  • the recording, recording and transmission of the vital data of the fetus and other information, such as audio information, are preferably transmitted via an encrypted network.
  • the vital functions should be regulated via control software and a control integrated in the uterine system (e.g. for gas exchange, amniotic fluid supply, the supply of fetal blood). The control takes over here
  • the invention has significant advantages over conventional oxygenators.
  • the inventor of the present invention has found that those described in the prior art
  • Replacing the gas mixture with perfusion with a 0 2 enriched modified amniotic fluid reduces the risk of thrombosis and heparin, contributes to the physiological stabilization of the fetal blood gases and increases the duration of the workability of the
  • Fig. 1 shows a first embodiment of the device in which modified oxygenated
  • Amniotic fluid flows through membranes of the flow system (gill system),
  • Fig. 2 shows another embodiment in which the fetal blood through the flow system
  • 3 shows a variant of an artificial uterine system
  • 4 shows a further variant with two flow systems
  • Fig. 5 shows a variant with a second amniotic fluid system for supplying the fetus
  • Fig. 6 shows the structure of an embodiment of the artificial gill system.
  • the device comprises a container 10 in which a flow system 21 is arranged.
  • Modified amniotic fluid (preferably preheated) is introduced into the flow system 21 via a line 14 via a connecting piece 18 via a pump system via a connection 12.
  • the amniotic fluid can be oxygenated via an oxygen line 16.
  • the artificial space inside the container can be gassed with medical breathing air via its own gas connection.
  • the flow system 21 itself consists of a number of more than 20 fluid-permeable elements, which are 0 2 - and C0 2 - permeable. These are preferably lamellar ones
  • the internal pressure of the gill system can be regulated at a frequency of 0-1000 Hz, preferably 10-80 Hz, via a pressure valve 24.
  • Fetal blood is conducted according to the countercurrent principle via appropriate flow lumens 20 around the membrane of the flow system 21.
  • Oxygen and fetal blood By increasing the flow rate, the efficiency of the 0 2 / C0 2 exchange can be increased considerably.
  • the pressure in the flow system is preferably maintained between 5 mbar and 5 bar. Accesses for oxygen or a gas mixture are provided. Furthermore, a gas mixture of 0 2 , C0 2 and N 2 can also be applied. Alternatively or additionally, the carbogen gas mixture or from 0 2 can also be applied directly to the amniotic fluid.
  • the pressure valve 24 Via the pressure valve 24, the amount of amniotic fluid, the speed and the pressure in the flow system 21 are regulated in addition to the amniotic fluid pump (not shown).
  • the pressure valve 24 can be controlled mechanically or digitally.
  • Via a measuring lead can be taken for a measuring device (not shown), for example to determine the oxygen saturation in the blood before and after oxygenation.
  • FIG. 2 shows a further variant in which the fluid-permeable elements 22 of the
  • Flow system 21 are flowed through directly by the fetal blood.
  • the modified amniotic fluid flows around the fluid-permeable elements 22, i.e. the capillaries or membranes.
  • the container 10 comprises a flow-through system 21.
  • a connection 12 is used to supply modified amniotic fluid, which is preferably provided in a preheated reservoir 42.
  • the storage container 42 is preferably equipped with a thermostat and a pump.
  • a preheating temperature of 37 ° to 39 ° C. in the reservoir 42 for the modified amniotic fluid of the gill system is preferred
  • the amniotic fluid can be oxygenated directly from an oxygen container 40.
  • direct gassing of the artificial space of the container 10 and / or of the flow system 21 with oxygen can take place.
  • Appropriate sensors 48 make it possible to monitor vital functions and to forward them via a network.
  • the recording and playing of noises and sounds are possible via an audio device 43.
  • Data are transmitted to corresponding servers 44 via a network 41 and ultimately analyzed using an analysis device 46.
  • the entire system can also be regulated in the same way.
  • a system is shown analogously, which is constructed similarly to the variant of Fig. 3.
  • the gassing is carried out with a gas mixture of 0 2 , C0 2 , N 2 provided in container 40.1, 40.2, 40.3.
  • the addition of CO 2 can be useful, for example, for the relaxation of vessels.
  • two flow systems 21 are provided.
  • the data can also be exchanged via a smartphone 50, ie important vital functions, audio files or other information from and to the artificial
  • Uterine systems can be replaced directly by the mother / father or another person who monitors the uterine system.
  • FIG. 5 shows a further developed system in which an additional container 60 with modified amniotic fluid is provided in addition to the storage container 42 filled with modified modified amniotic fluid.
  • the fetus is supplied with the substances via the flow system 21, i.e. about artificial enriched with the substances
  • Amniotic fluid which is provided by the reservoir 42.
  • This is a supply fetus with medication, including heparin, vitamins, proteins, growth factors and / or hormones.
  • the neonatal care can be ensured or prophylactic or therapeutic treatment can be carried out.
  • blood parameters of the fetus can be set individually.
  • Water-soluble substances which dissolve in the modified amniotic fluid are preferably used.
  • the system has the advantage of preventing the premature baby from being overwashed, since it prevents an increase in volume due to the absorption of too much fluid. Furthermore, decompensation occurring in other systems or treatment methods is prevented, because at least some of the active ingredients and nutrients can be absorbed via the gill system in order to avoid unnecessary volume loading of the fetus.
  • the modified amniotic fluid Water-soluble substances which dissolve in the modified amniotic fluid.
  • Amniotic fluid of the gill system reservoir 42 is separate from the amniotic fluid of the uterine system in the container 60.
  • the administration of heparin or other antithrombotic medication can be locally via the artificial gill system
  • external housing 52 is arranged as an external gill system. Via a port system
  • Amniotic fluid in the reservoir 42 can be cooled down to up to 4 ° C
  • valve 53 is regulated via a valve 53.
  • the variant is the function of the one equipped with a thermostat and a pump
  • Storage container 42 integrated in a housing 52.
  • the housing 52 can accordingly

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Abstract

The present invention relates to a device and a method for supporting a human being, preferably a newborn, in particular an extremely premature infant between the 21/0 and 28/0 week of pregnancy (SSW), comprising at least one through-flow system (21), comprising a number of fluid-permeable elements (22) and connecting elements (26, 28) for the connection to an umbilical arterial catheter (30) and an umbilical venous catheter (32) of the newborn and a through-flow lumen (20) for passing modified amniotic fluid enriched with oxygen or a oxygen-containing gas mixture through the fluid-permeable elements (22), and at least one connection (12) for introducing the modified amniotic fluid enriched with oxygen or an oxygen-containing gas mixture into the through-flow system (21), wherein the through-flow system (21) is configured in such a way that the amniotic fluid modified with oxygen or an oxygen-containing gas mixture is guided through the fluid-permeable elements (22) of the through-flow system (21) while the foetal blood is passed along the outer side of the fluid-permeable elements (22), but directed past the through-flow lumen, whereby a gas exchange occurs.

Description

VORRICHTUNG MIT KÜNSTLICHEM KIEMENSYSTEM UND IHRE  DEVICE WITH ARTIFICIAL GEM SYSTEM AND YOUR
VERWENDUNG FÜR DIE LEBENSERHALTUNG EINES NEUGEBORENEN  USE FOR THE LIFE OF A NEWBORN
Beschreibung: Description:
TECHNISCHES GEBIET TECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren für die Lebenserhaltung eines Menschen, bevorzugt eines Neugeborenen, insbesondere eines extrem Frühgeborenen, zwischen der 21/0 und 28/0 Schwangerschaftswoche (SSW). The present invention relates to a device and a method for the life support of a person, preferably a newborn, in particular an extremely premature baby, between the 21/0 and 28/0 week of pregnancy (SSW).
STAND DER TECHNIK STATE OF THE ART
Die Geburten von Kindern unter der 24. Schwangerschaftswoche (SSW) mit einem Gewicht von weniger als 500 g, bei denen kein Lebenszeichen auftritt, gelten als "Spätabort" und werden statistisch als Geburten nicht erfasst. Weltweit sind von einem Spätabort mehrere Millionen Kinder in den entwickelten Ländern betroffen. Im Vergleich zu voll ausgetragenen Babys haben Frühchen ein signifikant höheres Risiko, sofort nach der Geburt oder im Laufe des Lebens gesundheitliche Komplikationen zu entwickeln. Je früher ein Baby geboren wird, desto unterentwickelter sind seine Organe, und desto höher ist das Risiko, dass gesundheitliche Probleme auftreten. Von allen extrem Frühgeborenen (d.h. unter der 28/0 SSW) versterben 40 % innerhalb der ersten fünf Jahre (WAO-Bericht "Born to soon", 201 1). Weiter sterben 91 % der Frühgeborenen in der 23. SSW und 67 % in der 24. SSW (Stoll et al. JAMA 2015). Nur selten überleben extrem Frühgeborene ohne gravierende Spätfolgen (Chen F. et al. Arch Dis Chld Fetal Noanatal 2016; 101 :377-83). Dazu zählen zerebrale Lähmung, sensorische und motorische Behinderungen, Lern- und The births of children under the 24th week of pregnancy (SSW) with a weight of less than 500 g who show no sign of life are considered "late abortion" and are not statistically recorded as births. A late abortion affects several million children in developed countries worldwide. Compared to fully born babies, premature babies have a significantly higher risk of developing health complications immediately after birth or during life. The earlier a baby is born, the underdeveloped its organs and the higher the risk of health problems. Of all extremely premature babies (i.e. under the 28/0 SSW), 40% die within the first five years (WAO report "Born to soon", 201 1). Furthermore, 91% of premature babies die in the 23rd week of pregnancy and 67% in the 24th week of pregnancy (Stoll et al. JAMA 2015). Extremely premature babies rarely survive without serious long-term consequences (Chen F. et al. Arch Dis Chld Fetal Noanatal 2016; 101: 377-83). These include cerebral palsy, sensory and motor disabilities, learning and
Verhaltensstörungen und häufig Lungenprobleme. Nur 6 % aller Frühgeborenen in der 22. SSW überleben bis zu ihrer Entlassung aus dem Krankenhaus, wobei 95 bis 96 % davon ausgeprägte körperliche und/oder geistige Schäden aufweisen (Stoll et al. JAMA 2015). Mit 22 Behavioral disorders and often lung problems. Only 6% of all premature babies in the 22nd week of pregnancy survive until they are discharged from the hospital, with 95 to 96% of them showing marked physical and / or mental damage (Stoll et al. JAMA 2015). At 22
Schwangerschaftswochen leiden die überlebenden Frühgeborenen in 89 % der Fälle an einer Retinopathie mit einem Schweregrad von größer als 3 (relative Blindheit). In der 23. SSW sind 42 % betroffen. Lediglich ein Prozentsatz von weniger als 20 % der Frühgeborenen überlebt bis zur Entlassung aus dem Krankenhaus ohne Ausbildung einer nekrotisierenden Enterokolitis, Sepsis, Meningitis, bronchiopulmonale Hypoplasie und/oder ausgeprägte Hirnblutung bei Frühgeburten unter der 24. SSW (Stoll et al. JAMA 2015). Ein ähnliches Bild mit zum Teil drastisch schlechten Überlebensraten liefert auch eine kürzliche Studie bei Neugeborenen zwischen der 22. und der 24. SSW (Noelle Younge et al., Survival and Neurodevelopmental Outcomes among Periviable Infants, The New England Journal of Medicine, February 16, 2017, Band 376, Nr. 7). Die Lunge zählt beim Feten zu den am spätesten entwickelten Organen. Das bedeutet, dass in Falle einer extremen Frühgeburt die unreifen insuffizienten Lungen zu kurz- und/oder langfristigen Gesundheitsproblemen oder Absterben des Frühgeborenen führen können. Die Entstehung einer bronchopulmonalen Dysplasie beträgt bei extrem Frühgeborenen < 25/0 SSW 72% (Noelle Younge et al., Survival and Neurodevelopmental Outcomes among Periviable Infants, The New England Journal of Medicine, February 16, 2017 vol. 376 no. 7). Oft kommt es bei der Beatmung von extrem unreifen Lungen zu einem Pneumothorax. Die unreifen insuffizienten Lungen sind in den meisten Fällen nicht in der Lage, eine normale dauerhafte Sauerstoffversorgung der Plazenta zu übernehmen, was zu hypoxischen Hirnschäden und/oder zu einer ausgeprägten Hirnblutung führt. The surviving premature babies suffer from retinopathy with a severity of greater than 3 (relative blindness) in 89% of cases. In the 23rd week of pregnancy, 42% are affected. Only a percentage of less than 20% of premature babies survive until discharge from the hospital without developing necrotizing enterocolitis, sepsis, meningitis, bronchiopulmonary hypoplasia and / or pronounced cerebral hemorrhage in premature babies under the 24th week of pregnancy (Stoll et al. JAMA 2015). A similar picture with sometimes drastically poor survival rates is also provided by a recent study in newborns between the 22nd and 24th week of pregnancy (Noelle Younge et al., Survival and Neurodevelopmental Outcomes among Periviable Infants, The New England Journal of Medicine, February 16, 2017, volume 376, no.7). The lung is one of the most recently developed organs in fetuses. This means that in the event of extreme premature birth, the immature insufficient lungs can lead to short-term and / or long-term health problems or death of the premature baby. The development of bronchopulmonary dysplasia is 72% in extremely premature babies <25/0 week of pregnancy (Noelle Younge et al., Survival and Neurodevelopmental Outcomes among Periviable Infants, The New England Journal of Medicine, February 16, 2017 vol. 376 no. 7). Pneumothorax often occurs when ventilating extremely immature lungs. The immature inadequate lungs are in most cases unable to provide normal, permanent oxygen supply to the placenta, which leads to hypoxic brain damage and / or pronounced brain hemorrhage.
Um diesem Problem entgegenzutreten, werden Methoden und Therapien mit künstlichen Lungen entwickelt, um die Überlebensrate von extrem Frühgeborenen zu erhöhen und Spätfolgen zu vermeiden. To counteract this problem, methods and therapies with artificial lungs are being developed to increase the survival rate of extremely premature babies and avoid late effects.
Bei den menschlichen Feten übernimmt die Plazenta die Sauerstoffversorgung. Weitere wichtige plazentare Funktionen sind beispielsweise ein transplazentarer aktiver und/oder passiver In human fetuses, the placenta takes over the oxygen supply. Other important placental functions are, for example, a transplacental active and / or passive
Transport von Aminosäuren, Fettsäuren, Mikroelementen, Vitaminen, Wasser, Elektrolyten, Wachstumsfaktoren, Hormonen, Zytokinen und anderen regulierenden Substanzen (NO etc.). Zum Teil werden auch Substanzen wie Aminosäuren, Hormone, NO in der Plazenta selbst synthetisiert. Die Entsorgung der fetalen Metaboliten wie z.B. Bilirubin oder C02 erfolgt dabei über die Plazenta. Danach übernehmen die mütterlichen Nieren und Lungen die Entsorgungsfunktion. Transport of amino acids, fatty acids, micro-elements, vitamins, water, electrolytes, growth factors, hormones, cytokines and other regulating substances (NO etc.). Some substances such as amino acids, hormones, NO are also synthesized in the placenta itself. The fetal metabolites such as bilirubin or C0 2 are disposed of via the placenta. The maternal kidneys and lungs then take on the disposal function.
Das arterielle Blut wird zur Gebärmutter über die uterinen Gefäße transportiert. Die Spiralarterien bringen das Blut über die Basalplatte der Plazenta in den plazentaren intervillösen Raum. Dort findet ein 02/C02- Austausch zwischen dem mütterlichen Blut und dem fetalen Blut statt. Das fetale plazentare Blut befindet sich in den fetalen Kapillaren der plazentaren Zotten und ist von dem mütterlichen Blut durch eine dünne Gewebeschicht-Synzytium und Zytotrophoblast getrennt. The arterial blood is transported to the uterus through the uterine vessels. The spiral arteries bring the blood over the basal plate of the placenta into the placental intervillous space. There is a 0 2 / C0 2 exchange between the maternal blood and the fetal blood. The fetal placental blood is located in the fetal capillaries of the placental villi and is separated from the maternal blood by a thin layer of tissue syncytium and cytotrophoblast.
Die 02- Bindungskurve des fetalen Hämoglobins verläuft in Laborbedingungen steiler als die des mütterlichen Blutes. Durch den niedrigen physiologischen fetalen pH Wert ist die Hb-Affinität der erwachsenen Hb-Affinität unter normalen Bedingungen sehr ähnlich. Die The 0 2 - binding curve of fetal hemoglobin is steeper in laboratory conditions than that of maternal blood. Due to the low physiological fetal pH value, the Hb affinity is very similar to the adult Hb affinity under normal conditions. The
Sauerstoffbindungskurve wird durch die pH-Absenkung nach rechts verschoben. Das Oxygen binding curve is shifted to the right by the lowering of the pH. The
Hämoglobin gibt infolge der pH-Absenkung den Sauerstoff im fetalen Gewebe leichter ab. Der C02- und H+-Einfluss auf die 02-Affinität des Hämoglobins wird auch als Bohr-Effekt bezeichnet. Die Dissoziation der Kohlensäure wird umso mehr gefördert, je weniger das fetale Hemoglobin releases the oxygen in the fetal tissue more easily due to the lowering of the pH. The C0 2 - and H + influence on the 0 2 affinity of hemoglobin is also referred to as the Bohr effect. Dissociation of carbonic acid is promoted the less the fetal
Hämoglobin mit 02 beladen ist (Haldane-Effekt). Die normale fetale Hemoglobin is loaded with 0 2 (Haldane effect). The normal fetal
Hämoglobinkonzentration steigt von 10-12 g/dl in der 17./18. SSW auf 14-15 g/dl am Hemoglobin concentration increases from 10-12 g / dl in the 17th / 18th SSW on 14-15 g / dl at
Entbindungstermin. Delivery date.
Es sind Systeme und künstliche Gebärmuttern bekannt, mit denen die Lebensfunktionen eines Frühgeborenen erhöht werden sollen. Systems and artificial uteruses are known to increase the life functions of a premature baby.
Die WO 2018/171905 A1 beschreibt ein künstliches Gebärmuttersystem zur Lebenserhaltung von Neugeborenen, insbesondere von extrem Frühgeborenen zwischen der 21/0 und 28/0 WO 2018/171905 A1 describes an artificial uterine system for the life support of newborns, especially of extremely premature babies between the 21/0 and 28/0
Schwangerschaftswoche, mit einem Oxygenator und/oder eine Begasungseinrichtung zur Sauerstoffversorgung des Neugeborenen oder Frühgeborenen. Week of pregnancy, with an oxygenator and / or a fumigation device for oxygenation of the newborn or premature baby.
Die US 2014/0255253 A1 beschreibt eine künstliche Gebärmutter, die mit einer The US 2014/0255253 A1 describes an artificial uterus, which with a
Sauerstoffversorgungseinrichtung für das Frühgeborene ausgerüstet ist. Die Vorrichtung umfasst eine für Gas permeable Membran und ein vaskuläres Netzwerk, über das beispielsweise Oxygen supply device for the premature baby is equipped. The device comprises a gas permeable membrane and a vascular network over which, for example
Flüssigkeiten mit Nährstoffen zugeleitet werden können. Die Sauerstoffversorgung erfolgt über einen Oxygenator über die Nabelschnur unter Verwendung eines umbilikalen Katheters Liquids with nutrients can be supplied. Oxygen is supplied via an oxygenator via the umbilical cord using a umbilical catheter
(Nabelschnurkatheter), der einen venösen Katheter und einen arteriellen Katheter umfasst. Über dieses Kathetersystem wurde ein Gasgemisch mit 40 % Sauerstoff in Stickstoff verabreicht. (Umbilical cord catheter) comprising a venous catheter and an arterial catheter. A gas mixture containing 40% oxygen in nitrogen was administered via this catheter system.
Eine andere Möglichkeit der Oxygenierung eines Frühgeborenen beschreibt die WO 2014/145494 A1 , bei der das Kreislaufsystem des Frühgeborenen an eine extrakorporale Membran gekoppelt wird, welcheTeil eines Sauerstoffversorgungssystems ist. Eine Variante sieht vor, dass der Oxygenator das fetale Blut mit Sauerstoff anreichert. Another possibility of oxygenating a premature baby is described in WO 2014/145494 A1, in which the circulatory system of the premature baby is coupled to an extracorporeal membrane, which is part of an oxygen supply system. One variant provides that the oxygenator enriches the fetal blood with oxygen.
Die WO 2016/154319 A1 beschreibt eine künstliche Plazenta, bei der Mikrofluidkanäle vorgesehen sind, die zwischen einer Membran derart angeordnet sind, so dass ein Flüssigkeitstransport durch die Membran erfolgen kann, um den Fötus beispielsweise mit Nährstoffen zu versorgen. Die Regulierung des Gasaustausches durch die Druck-, Fruchtwassergeschwindigkeit entlang der Membranen wird nicht beschrieben. Ferner sind Zellschichten von wenigstens zwei WO 2016/154319 A1 describes an artificial placenta in which microfluidic channels are provided which are arranged between a membrane in such a way that liquid can be transported through the membrane in order to supply the fetus with nutrients, for example. The regulation of the gas exchange by the pressure, amniotic fluid velocity along the membranes is not described. Furthermore, cell layers are of at least two
unterschiedlichen Zelltypen vorgesehen, welche an den beiden Seiten der Membran haften. Bei dem ersten Zelltyp handelt es sich beispielsweise um primäre humane plazentale villöse Different cell types are provided, which adhere to the two sides of the membrane. The first cell type is, for example, primary human placental villous
Endothelzellen, während der zweite Zelltyp Choriokarzinomzellen umfasst. Endothelial cells, while the second cell type includes choriocarcinoma cells.
Solche Membrane sind auch Bestandteil der US 4 556 489 A, in der eine Vorrichtung zum Such membranes are also part of US 4,556,489 A, in which a device for
Stoffübergang durch eine Membran offenbart wird, die sich besonders zur Verwendung als Blutoxygenator eignet. Mass transfer through a membrane is disclosed, which is particularly suitable for use as Blood oxygenator is suitable.
Für den Ersatz der Lungenfunktion wird häufig eine extrakorporale Membranoxygenierung (ECMO) durchgeführt. Mit dem ECL-System (extracorporal life support) ist auch eine Extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) is often performed to replace lung function. With the ECL system (extracorporal life support) there is also one
hämodynamische Entlastung des Herzens möglich, da es zu einer Kreislaufunterstützung kommt. Das Blut wird aus dem venösen System des Patienten mittels einer Pumpe befördert und nach Passage durch den Oxygenator wieder dem arteriellen System zugeführt. Die Hemodynamic relief of the heart is possible because it supports the circulatory system. The blood is transported from the patient's venous system by means of a pump and, after passage through the oxygenator, is returned to the arterial system. The
Sauerstoffversorgung des Organismus setzt sich aus dem ECMO/ECLS-Fluss und der verbleibenden Kreislauffunktion des Patienten zusammen. Die Verbindung mit dem Oxygen supply to the organism is made up of the ECMO / ECLS flow and the patient's remaining circulatory function. The connection with the
extrakorporalen Kreislauf erfolgt normalerweise über Kanülen. Die Systeme benötigen eine Blut- Heparinisierung, um Thrombosen im künstlichen System zu vermeiden. Das andere Problem ist die Zerstörung von Erythrozyten mit Folgen einer fetalen Anämie und einer Erhöhung der Bilirubin-Konzentration. extracorporeal circulation is usually done through cannulas. The systems require blood heparinization to avoid thrombosis in the artificial system. The other problem is the destruction of erythrocytes with consequences of fetal anemia and an increase in the bilirubin concentration.
Die im Stand der Technik beschriebenen Plazenta-Systeme sind in vielen Punkten unzureichend, da sie für die Behandlung der extrem Frühgeborenen ungeeignet sind. The placenta systems described in the prior art are inadequate in many respects since they are unsuitable for the treatment of extremely premature babies.
Partridge et al. (An extra-uterine System to physiologically support the extreme premature lamb. Nature Communications. 2017; 8:15112) beschreiben die Verwendung von einem Oxygenator (Quadrox-ID Pediatric oxygenator (Maquet Quadrox-ID Pediatric Oxygenator: Maquet Partridge et al. (An extra-uterine system to physiologically support the extreme premature lamb. Nature Communications. 2017; 8: 15112) describe the use of an oxygenator (Quadrox-ID Pediatric oxygenator (Maquet Quadrox-ID Pediatric Oxygenator: Maquet
Cardiopulmonary AG, Rastatt, Germany) und Quadrox Neonatal Oxygenator (Maquet Quadrox-I Neonatal and Pediatric Oxygenator: Maquet Cardiopulmonary AG) in einem fetalen Schafmodell im 2.-3. Trimester. Der Oxygenator ist an die Nabelschnurgefäße über Katheter angeschlossen. Von insgesamt 33 Feten haben nur 3 davon ohne Komplikationen für mehrere Wochen überlebt. Sepsis, Herzversagen und Blutungen zählten zu den meisten Komplikationen. Um die fetalen Blutgase in Bereichen Pa0220-30 mm Hg und Pa C02 35-45 mmHg zu stabilisieren und exzessive Sauerstoffsaturation zu vermeiden, musste mit Stickstoff die Sauerstoffkonzentration der medizinischen Luft von 21% auf 11-14 % reduziert werden. Der oxidative Stress, als ein Ungleichgewicht zwischen den freien Radikalen und antioxidativen Abwehrmechanismen, ist einer der Hauptfaktoren beim schlechten Outcome der Schwangerschaft (Sultana et al. 2017 Am J Reprod Immunol. 2017 May;77(5)). Als Nebenwirkungen können u.a. bei der Anwendung von solchen Oxygenatoren auch Hämolyse und Embolie auftreten. Außerdem können ein Cardiopulmonary AG, Rastatt, Germany) and Quadrox Neonatal Oxygenator (Maquet Quadrox-I Neonatal and Pediatric Oxygenator: Maquet Cardiopulmonary AG) in a fetal sheep model in the 2nd-3rd Trimester. The oxygenator is connected to the umbilical cord vessels via catheters. Out of a total of 33 fetuses, only 3 survived for several weeks without complications. Sepsis, heart failure and bleeding were among the most complications. In order to stabilize the fetal blood gases in the areas Pa0 2 20-30 mm Hg and Pa C0 2 35-45 mmHg and to avoid excessive oxygen saturation, the oxygen concentration of the medical air had to be reduced from 21% to 11-14%. Oxidative stress, as an imbalance between free radicals and antioxidant defense mechanisms, is one of the main factors in the poor outcome of pregnancy (Sultana et al. 2017 Am J Reprod Immunol. 2017 May; 77 (5)). Side effects may include hemolysis and embolism when using such oxygenators. You can also use a
Postperfusionssyndrom oder eine Organschädigung auftreten. Post-perfusion syndrome or organ damage may occur.
Die modernen Oxygenatoren brauchen ferner ein eigenes integriertes System für die The modern oxygenators also need their own integrated system for the
Bluterwärmung. Eine Entstehung von Luftblasen ist ein bekanntes Problem bei Oxygenatoren, weswegen oftmals Entlüftungssysteme vorgesehen sind. Ein weiteres Problem ist dadurch bedingt, dass die Membranen des Oxygenators an der Seite des 02- oder Gas-Mischung- Zuflusses trocken sind, was das Risiko der Entstehung von Thromben im Blut signifikant erhöht. Warming of blood. Air bubbles are a known problem with oxygenators, which is why ventilation systems are often provided. This is another problem requires that the membranes of the oxygenator on the side of the 0 2 or gas mixture inflow are dry, which significantly increases the risk of thrombi in the blood.
Der Alveolarraum der menschlichen Lunge ist mit Surfactant beschichtet. Das Surfactant besteht hauptsächlich aus Phospholipiden und wird von Pneumozyten Typ II synthetisiert und in die Alveolen sezerniert, um eine Oberflächenspannung zu vermeiden. Zwischen dem Kapillarblut und der Luft liegen die alveolaren Epithelzellen und die Endothelzellen. Es besteht kein direkter Kontakt zwischen dem Blut und der Luft. The alveolar space of the human lungs is coated with surfactant. The surfactant mainly consists of phospholipids and is synthesized by type II pneumocytes and secreted into the alveoli in order to avoid surface tension. The alveolar epithelial cells and the endothelial cells lie between the capillary blood and the air. There is no direct contact between the blood and the air.
Beim Luftkontakt wird das Gerinnungssystem aktiviert. Die aktivierte (Blut-)Gerinnungszeit (activated clotting time, ACT) der Feten wird bei der Verwendung eines Oxygenators mit Heparin (10-400 UPS /h) auf 150-180 s erhöht, um eine Thrombosierung des ECMO/ECL-Systems zu vermeiden. When there is air contact, the coagulation system is activated. The activated (blood) clotting time (ACT) of the fetuses is increased to 150-180 s when using an oxygenator with heparin (10-400 UPS / h) in order to avoid thrombosis of the ECMO / ECL system .
Youngle et al. (New Engl J Med 2017) beschreibt die Rate der ausgeprägten Hirnblutung bei extrem Frühgeborenen von 29%. Zusätzliche Heparin-Infusionen würden diese Komplikation bei menschlichen Feten und Frühgeborenen deutlich verschlechtern. Auch wurde die Entstehung einer fetalen Anämie bei der Verwendung eines Oxygenators dokumentiert (Partridge et al. 2017). Youngle et al. (New Engl J Med 2017) describes the rate of pronounced cerebral hemorrhage in extremely premature babies of 29%. Additional heparin infusions would significantly worsen this complication in human fetuses and premature babies. The development of fetal anemia when using an oxygenator was also documented (Partridge et al. 2017).
Zusammengefasst sind bestehende Gebärmuttersysteme und Oxygenatoren nach wie vor unzureichend, insbesondere was eine effiziente Sauerstoffversorgung bei extrem Frühgeborenen angeht. Ein System wäre wünschenswert, das keine Blut-Heparinisierung benötigt, um In summary, existing uterine systems and oxygenators are still inadequate, especially when it comes to efficient oxygenation for extremely premature babies. A system that would not require blood heparinization would be desirable
Thrombosen, eine Zerstörung von Erythrozyten oder eine fetale Anämie zu vermeiden. Avoid thrombosis, erythrocyte destruction, or fetal anemia.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG PRESENTATION OF THE INVENTION
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Against this background, it is an object of the present invention to provide an improved
künstliches System bereitzustellen, das zur Lebenserhaltung eines Neugeborenen geeignet ist, insbesondere eines extrem Frühgeboren zwischen der 21/0 und 28/0 SSW, und das die to provide an artificial system which is suitable for the life support of a newborn, in particular an extremely premature baby between the 21/0 and 28/0 week of pregnancy, and which
Nachteile des EZMO/ECL-Systems vermeidet oder zumindest vermindert, um so das neonatale Auskommen zu verbessern. Avoids or at least reduces disadvantages of the EZMO / ECL system in order to improve the neonatal income.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung und ein ex-vivo-Verfahren mit den Merkmalen der nachfolgenden Patentansprüche. Bevorzugte Ausführungsvarianten finden sich in den Unteransprüchen wieder. This object is achieved by a device and an ex vivo method with the features of the following claims. Preferred design variants can be found in the subclaims.
Kernpunkt der Erfindungsvorrichtung ist ein künstliches Durchflusssystem, das aus einer Anzahl fluiddurchlässiger Elemente besteht, beispielsweise stapelförmig oder lamellenförmig angeordnete Membranen oder Mikroporenmaterial (z.B. Röhrchen), wodurch ein effizienter 02- /C02-Austausch beim fetalem Blut möglich wird, ähnlich einem Kiemensystem bei Fischen. Vorgesehen ist hierbei, dass der in oxygeniertem Fruchtwasser gelöste oder in einem künstlichen Gebärmutterraum vorhandene Sauerstoff über das erfindungsgemäße The crux of the invention device is an artificial flow system, which consists of a number there are fluid-permeable elements, for example stacked or lamellar membranes or micropore material (eg tubes), which enables an efficient 0 2 - / C0 2 exchange in fetal blood, similar to a gill system in fish. It is envisaged that the oxygen dissolved in oxygenated amniotic fluid or present in an artificial uterine space via the invention
Durchflusssystem an das fetale Blut abgegeben wird. Das fetale Blut wird von den Blutgefäßen der Nabelschnur abgezweigt. Im Gegensatz zu bekannten Systemen erfolgt beim Flow system to which fetal blood is delivered. The fetal blood is branched from the blood vessels of the umbilical cord. In contrast to known systems, the
erfindungsgemäßen System eine Oxygenierung des Fruchtwassers und nicht des fetalen Blutes. Dabei erfolgt ein Durchfluss des oxygenierten Fruchtwassers durch die system according to the invention an oxygenation of the amniotic fluid and not the fetal blood. The oxygenated amniotic fluid flows through the
fluiddurchlässigen Elemente, während das Blut an der Außenseite vorbeigeführt wird. Dadurch kommt es zu einem Gasaustausch, ähnlich der Kiemen bei Fischen. fluid-permeable elements while the blood is passed on the outside. This leads to gas exchange, similar to the gills in fish.
Anstelle des modifizierten Fruchtwassers, kann auch eine Plasma-Ersatzlösung verwendet werden. Instead of the modified amniotic fluid, a plasma replacement solution can also be used.
Das Durchflusssystem ist vorzugsweise in einem Behälter (d.h. Gehäuse oder Lumen) angeordnet, in dem sich auch der Fötus befindet. Dieser Behälter dient als künstliche The flow system is preferably arranged in a container (i.e. housing or lumen) in which the fetus is also located. This container serves as an artificial one
Gebärmutter. In einer alternativen Variante befindet sich das Durchflusssystem außerhalb der künstlichen Gebärmutter in einem separaten Gehäuse. In einer weiteren Variante kann vollständig auf einen Behälter oder Gehäuse verzichtet werden, d.h. das Durchflusssystem selbst ist in keinem Behälter integriert. Uterus. In an alternative variant, the flow system is located outside the artificial uterus in a separate housing. In a further variant, a container or housing can be dispensed with completely, i.e. the flow system itself is not integrated in any container.
Die Membranen oder das Mikroporenmaterial der Durchflusssysteme können entweder seriell oder parallel in Flussrichtung miteinander verbunden sein. Das Durchflusssystem ist wie ein Kiemensystem aufgebaut, d.h. es umfasst ein mit dem oxygenierten Fruchtwasser The membranes or the micropore material of the flow systems can be connected to one another either in series or in parallel in the direction of flow. The flow system is constructed like a gill system, i.e. it includes one with the oxygenated amniotic fluid
durchströmtes Lumen und ein Durchflusslumen, über welches Blut vorbeigeleitet wird. flowed through lumen and a flow lumen through which blood is passed.
Das kiemenartige Durchflusssystem ermöglicht einen effizienten Gas-, Elektrolyten-Austausch und eine Giftstoff- und Abfallprodukt-Entsorgung, z.B. von Bilirubin, Ammoniak, Stickstoff. Ferner ist eine Osmoregulation über lonentransport möglich. The gill-like flow system enables efficient gas, electrolyte exchange and toxin and waste product disposal, e.g. of bilirubin, ammonia, nitrogen. Osmoregulation via ion transport is also possible.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Idee, dass sich der Fötus im Fruchtwasser entwickelt. Dabei findet ein Gasaustausch zwischen dem fetalen Blut und dem mit Sauerstoff oder einem Sauerstoff-haltigen Gasgemisch angereicherten modifizierten Fruchtwasser über die ultradünne fetale Haut, die Schleimhäute und den fetalen Darm des Fötus statt. Das Gasgemisch umfasst vorzugsweise Sauerstoff (02), Kohlendioxid (C02) und/oder Stickstoff (N2). Manche Lebewesen nutzen zur Atmung ein Kiemensystem, d.h. Fische, Krebstiere und Weichtiere, die den Organismus mit Sauerstoff versorgen. Dabei übernehmen die Kiemen neben der The present invention is based on the idea that the fetus develops in the amniotic fluid. A gas exchange takes place between the fetal blood and the modified amniotic fluid enriched with oxygen or an oxygen-containing gas mixture via the ultra-thin fetal skin, the mucous membranes and the fetal intestine of the fetus. The gas mixture preferably comprises oxygen (0 2 ), carbon dioxide (C0 2 ) and / or nitrogen (N 2 ) . Some living beings use a gill system for breathing, ie fish, crustaceans and molluscs, which Supply the organism with oxygen. The gills take over next to the
respiratorischen Aufgabe noch weitere Funktionen, beispielsweise die Stickstoff-Exkretion, Osmoregulation und Nahrungsaufnahme. So wird z.B. Stickstoff in Form von Ammoniak über die Kiemen ausgeschieden. Die lipidlöslichen Schadstoffe, die zunehmend in höheren respiratory function still other functions, such as nitrogen excretion, osmoregulation and food intake. For example, Nitrogen excreted through the gills in the form of ammonia. The lipid-soluble pollutants, which are increasingly in higher
Konzentrationen in Meer- und Süßwasser akkumulieren, können ebenfalls über die Kiemen ausgeschieden werden. Accumulations in sea and fresh water can also be excreted through the gills.
Das erfindungsgemäße Durchflusssystem umfasst eine Anzahl fluiddurchlässiger Elemente, die nach dem Kiemenprinzip arbeiten. Dabei können die fluiddurchlässigen Elemente eine lamellenartige, kammförmige, blattförmige, büschelförmige oder baumförmige Struktur haben, so dass eine möglichst große Oberfläche für den Gasaustausch (02/C02) entstehen kann. Vorzugsweise erfolgt der 02-Austausch zum fetalen Blut über das Gegenstromprinzip, welcher gegenüber herkömmlichen Problemlösungen stark verbessert ist. Dabei wird das mit Sauerstoff oder dem Sauerstoff-haltigen Gasgemisch angereicherte modifizierte Fruchtwasser durch die fluiddurchlässigen Elemente des Durchflusssystems geleitet wird, während das fetale Blut an der Außenseite der fluiddurchlässigen Elemente vorbeigleitet wird. The flow system according to the invention comprises a number of fluid-permeable elements which work according to the gill principle. The fluid-permeable elements can have a lamella-like, comb-like, leaf-like, tuft-like or tree-like structure, so that the largest possible surface for gas exchange (0 2 / C0 2 ) can arise. The 0 2 exchange to the fetal blood preferably takes place via the countercurrent principle, which is greatly improved compared to conventional problem solutions. The modified amniotic fluid enriched with oxygen or the oxygen-containing gas mixture is passed through the fluid-permeable elements of the flow system, while the fetal blood is glided past the outside of the fluid-permeable elements.
Ferner ist auch die C02-Löslichkeit in Flüssigkeit (z.B. Fruchtwasser) bei der Furthermore, the C0 2 solubility in liquid (eg amniotic fluid) is in the
erfindungsgemäßen Kiemenstruktur etwa 24-fach höher als die des Sauerstoffs, wobei die passive Diffusion im Gewebe hauptsächlich von dem Durchmesser des jeweiligen Gasmoleküls abhängig ist. So definiert beispielsweise Sauerstoff 02 mit einem Molekulargewicht von 32 schneller als C02 mit einem Molekulargewicht von 44. Dadurch sind beispielsweise Meerestiere wie Fische in der Lage, mit ihrem Kiemensystem bis zu 90 % des vorhandenen Sauerstoffs aus dem Wasser zu extrahieren. The gill structure according to the invention is approximately 24 times higher than that of oxygen, the passive diffusion in the tissue being mainly dependent on the diameter of the respective gas molecule. For example, oxygen defines 0 2 with a molecular weight of 32 faster than C0 2 with a molecular weight of 44. As a result, marine animals such as fish are able to extract up to 90% of the available oxygen from the water with their gill system.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst in einer Ausführungsvariante zunächst einen geschlossenen Behälter, der zur Aufnahme des Fötus sowie des Durchflusssystems dient. Der Fötus befindet sich bei der Anwendung der Vorrichtung in modifiziertem Fruchtwasser und wird über seine Nabelschnur mit Sauerstoff oder dem Sauerstoff-haltigen Gasgemisch und anderen lebenswichtigen Substanzen versorgt. Im Inneren des Behälters ist wenigstens ein In one embodiment variant, the device according to the invention initially comprises a closed container which serves to hold the fetus and the flow system. When the device is used, the fetus is in modified amniotic fluid and is supplied with oxygen or the oxygen-containing gas mixture and other vital substances via its umbilical cord. There is at least one inside the container
Durchflusssystem angeordnet, vorzugsweise zwei oder mehr Durchflusssysteme, die unabhängig oder parallel zueinander laufen können. Jedes Durchflusssystem besteht aus einer größeren Anzahl fluiddurchlässiger Elemente, beispielsweise aus > 5, vorzugsweise > 10 fluiddurchlässiger Elemente, bevorzugt > 50 fluiddurchlässiger Elemente. Diese können beispielsweise aus Membranen, Röhrchen oder Mikroporenmaterial bestehen. Flow system arranged, preferably two or more flow systems that can run independently or in parallel. Each flow system consists of a larger number of fluid-permeable elements, for example of> 5, preferably> 10 fluid-permeable elements, preferably> 50 fluid-permeable elements. These can consist, for example, of membranes, tubes or micropore material.
Für den Anschluss an die beiden Nabelarterien und die Nabelvene eines Frühgeborenen sind Verbindungselemente vorgesehen, welche die Blutgefäße der Nabelschnur über For connection to the two umbilical arteries and the umbilical vein of a premature baby Connecting elements are provided, which over the blood vessels of the umbilical cord
Arterienkatheter und Venenkatheter mit dem Durchflusssystem verbinden. Dabei kann es sich um einen einzigen Katheter mit mehreren Lumen oder um mehrere separate Katheter handeln. Das Durchflusssystem umfasst ferner ein oder mehrere Durchflusslumen, welche zur Connect the arterial and venous catheters to the flow system. This can be a single catheter with several lumens or several separate catheters. The flow system further comprises one or more flow lumens which are used for
Durchleitung von modifiziertem Fruchtwasser dienen. Feed modified amniotic fluid through.
Unter modifiziertem (oder künstlichem) Fruchtwasser versteht man Fruchtwasser, das an den Fötus angepasst wurde und bei dem eine oder mehrere Komponenten hinzugefügt oder weggelassen wurden. Bei den Komponenten handelt es sich beispielsweise um Elektrolyte wie NaCI oder KCl, oder um Medikamente, Nährstoffe oder Medizinprodukte. Modified (or artificial) amniotic fluid is amniotic fluid that has been adapted to the fetus and in which one or more components have been added or omitted. The components are, for example, electrolytes such as NaCl or KCl, or drugs, nutrients or medical devices.
Je nach Ausführungsvariante wird Fruchtwasser von außen in Längsrichtung durch die fluiddurchlässigen Elemente des Durchflusssystems geleitet. In einer Variante wird mit Depending on the design variant, amniotic fluid is guided from the outside in the longitudinal direction through the fluid-permeable elements of the flow system. In one variant, with
Sauerstoff angereichertes Fruchtwasser (oxygeniertes Fruchtwasser) durch die Oxygenated amniotic fluid (oxygenated amniotic fluid) through the
fluiddurchlässigen Elemente geleitet. In einer weiteren Variante könnte umgekehrt das fetale Blut durch die fluiddurchlässigen Elemente geleitet werden. Das Fruchtwasser umströmt die fluiddurchlässigen Elemente von außen, d.h. die Membranen oder Kapillaren. Die Fixierung der Blutgefäße der Nabelschnur erfolgt über ein Fixiersystem, beispielsweise einen Stent. Zur Einleitung von Fruchtwasser und/oder Beatmungsgas (Sauerstoff, Sauerstoff-Gasmischung oder Carbogen) ist am Behälter wenigstens ein Anschluss vorgesehen, um modifiziertes Fruchtwasser und/oder Beatmungsgas in das oder zum Durchflusssystem zu leiten. fluid-permeable elements. Conversely, in a further variant, the fetal blood could be passed through the fluid-permeable elements. The amniotic fluid flows around the fluid-permeable elements from the outside, i.e. the membranes or capillaries. The umbilical cord blood vessels are fixed using a fixation system, for example a stent. At least one connection is provided on the container for introducing amniotic fluid and / or respiratory gas (oxygen, oxygen gas mixture or carbogen) in order to conduct modified amniotic fluid and / or respiratory gas into or to the flow system.
Die kiemenartige Bauweise des wenigstens einen Durchflusssystems ermöglicht ferner die Funktion eines Dialyse-Systems, um Stoffe zu entsorgen. Vorzugsweise erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Elektrolyten-Austausch, eine Giftstoff- und Abfallprodukt- Entsorgung, insbesondere von Bilirubin, Ammoniak, Stickstoff, und eine Osmoregulation über das Durchflusssystem. The gill-like design of the at least one flow system also enables the function of a dialysis system to dispose of substances. In the method according to the invention, there is preferably an exchange of electrolytes, a disposal of toxins and waste products, in particular bilirubin, ammonia, nitrogen, and osmoregulation via the flow system.
In einer weiteren Variante wird das modifizierte Fruchtwasser für das Kiemensystem getrennt von dem Fruchtwasser des künstlichen Gebärmuttersystems bereitgestellt und eingesetzt, um die Blutparameter des Feten einzustellen und /oder die fetale Behandlung über das In a further variant, the modified amniotic fluid for the gill system is provided and used separately from the amniotic fluid of the artificial uterine system in order to adjust the blood parameters of the fetus and / or the fetal treatment via the
Kiemensystem durchzuführen. Vorzugsweise ist das in einem separaten Behälter bereitgestellte modifizierte Fruchtwasser wahlweise mit Medikamenten, Heparin, Vitaminen, Proteinen, Wachstumsfaktoren und/oder Hormonen versetzt. Besonders bevorzugt ist, dass der Gill system. The modified amniotic fluid provided in a separate container is preferably optionally mixed with drugs, heparin, vitamins, proteins, growth factors and / or hormones. It is particularly preferred that the
Gasaustausch und/oder die Medikamentengabe und/oder Elektrolytengabe und/oder Gas exchange and / or drug administration and / or electrolyte administration and / or
Mikroelementen-Gabe und/oder eine Giftstoff- und Abfallprodukt-Entsorgung, z.B. von Bilirubin, Ammoniak, Stickstoff, und/oder die Plasma-Osmoregulation über das separate Fruchtwassersystem erfolgt. Alternativ ist auch eine Versorgung über das künstliche Gebärmuttersystem möglich. Micro-element administration and / or a toxin and waste product disposal, for example of bilirubin, ammonia, nitrogen, and / or plasma osmoregulation via the separate Amniotic fluid system takes place. Alternatively, a supply via the artificial uterine system is also possible.
In einer weiteren Variante befindet sich das künstliche Kiemensystem außerhalb des künstlichen Gebärmuttersystems, um die Geräuschbelastung des Feten zu reduzieren. Dies kann innerhalb eines weiteren Behälters oder Gehäuses sein. In einer bevorzugten In a further variant, the artificial gill system is located outside the artificial uterine system in order to reduce the noise pollution of the fetus. This can be within another container or housing. In a preferred one
Ausführungsform ist hingegen vorgesehen, dass das Durchflusssystem ganz ohne Behälter auskommt, d.h. es befindet sich außerhalb der künstlichen Gebärmutter und wird selbst nicht von einem Gehäuse umschlossen. Embodiment, on the other hand, provides that the flow system manages entirely without a container, i.e. it is located outside the artificial uterus and is not itself enclosed by a housing.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist wie ein künstliches Gebärmuttersystem aufgebaut, so dass der Fötus sich im modifizierten Fruchtwasser im Behälterinneren entwickelt. Der The device according to the invention is constructed like an artificial uterine system, so that the fetus develops in the modified amniotic fluid in the interior of the container. The
Austausch zwischen dem fetalen Blut und dem modifizierten Fruchtwasser findet über die ultradünne Haut, die Schleimhäute und dem Darm des Fötus statt. Der fetale Sauerstoffbedarf liegt bei Föten bei etwa 5 ml/min/kg (Campbell et al. , J. Physiol 1966; 182:439-464). Beim menschlichen Fötus in der 22. bis 25. SSW mit einem fetalen Gewicht von 300 bis 500 g liegt der Sauerstoffbedarf bei etwa 2 bis 4 ml/min. Dabei wiegt ein ml Sauerstoff umgerechnet etwa 1 ,34 mg. Bei einem Sauerstoffgehalt in Fruchtwasser von 7 bis 50 mg/l kann der fetale Exchange between the fetal blood and the modified amniotic fluid takes place via the ultra-thin skin, the mucous membranes and the intestine of the fetus. The fetal oxygen requirement in fetuses is about 5 ml / min / kg (Campbell et al., J. Physiol 1966; 182: 439-464). In the human fetus in the 22nd to 25th week of pregnancy with a fetal weight of 300 to 500 g, the oxygen requirement is around 2 to 4 ml / min. One ml of oxygen weighs around 1.34 mg. With an oxygen content in amniotic fluid of 7 to 50 mg / l, the fetal
Sauerstoffbedarf, je nach intrauterinem Druck, Anzahl und Ausgestaltung der fluiddurchlässigen Elemente des Durchflusssystems (z.B. Membranstärke) bei einer Wasserperfusion von 0,2 bis 5 l/min nahezu vollständig abgedeckt werden. Oxygen requirements, depending on the intrauterine pressure, number and design of the fluid-permeable elements of the flow system (e.g. membrane strength) are almost completely covered with a water perfusion of 0.2 to 5 l / min.
Die fluiddurchlässigen Elemente umfassen vorzugsweise Membranen, Membranen mit The fluid-permeable elements preferably comprise membranes, membranes with
Mikroporen (Polymethylpentenen; PNP-Material) oder Membranen mit Mikroporen. Doch sind auch andere fluiddurchlässige Elemente von der Erfindung erfasst, die nach dem Micropores (polymethylpentene; PNP material) or membranes with micropores. However, other fluid-permeable elements are also covered by the invention
Kiemenprinzip arbeiten und gasdurchlässige Kanäle für 02 und C02 aufweisen. Ferner können beim Durchflusssystem auch weitere fluiddurchlässige Elemente zum Einsatz kommen, die Transportkanäle oder Mikroporen für die Entgiftungsfunktion oder zur Normalisierung von Elektrolyten bereitstellen (z.B. CI und Na+). Work gill principle and have gas-permeable channels for 0 2 and C0 2 . Furthermore, other fluid-permeable elements can be used in the flow-through system, which provide transport channels or micropores for the detoxification function or for the normalization of electrolytes (for example CI and Na + ).
Über die Verbindungselemente wird das Durchflusssystem mit dem Gefäßsystem des Kindes verbunden (d.h. über dessen Nabelschnur), vorzugsweise über ein Port-System. Das begaste Fruchtwasser (z.B. bereitgestellt als 02 oder 02/C02 oder 02/C02 und Stickstoff-Mischung) wird in einer ersten Ausführungsvariante direkt über die stapelförmig angeordneten The flow system is connected to the child's vascular system via the connecting elements (ie via the child's umbilical cord), preferably via a port system. The fumigated amniotic fluid (eg provided as 0 2 or 0 2 / C0 2 or 0 2 / C0 2 and nitrogen mixture) is arranged in a first embodiment directly above the stack
fluiddurchlässigen Elemente gepumpt. Vorzugsweise ist hierfür ein unter Druck stehender Behälter mit Fruchtwasser vorhanden. Alternativ kann auch eine Pumpe zum Einsatz kommen, die das mit Sauerstoff oder dem Sauerstoff-haltigen Gasgemisch angereicherte Fruchtwasser durch die fluiddurchlässigen Elemente durchleitet. In einer weiteren Variante kann die Sauerstoffversorgung auch direkt durch Begasung des Behälterinnenraums mit Sauerstoff oder einem Sauerstoff-haltigen Gasgemisch erfolgen. Hierfür sind entsprechende Anschlüsse für die Zufuhr von Atmungsgas vorhanden. So lassen sich die einzelnen Anteile für die Oxygenierung des Föten exakt einstellen, insbesondere das Verhältnis Fruchtwasser/Gas, pumped fluid permeable elements. For this purpose, a pressurized container with amniotic fluid is preferably present. Alternatively, a pump can also be used, which is the amniotic fluid enriched with oxygen or the oxygen-containing gas mixture passed through the fluid permeable elements. In a further variant, the oxygen supply can also take place directly by gassing the interior of the container with oxygen or an oxygen-containing gas mixture. Appropriate connections for the supply of breathing gas are available for this. This allows the individual proportions for the oxygenation of the fetus to be set precisely, in particular the ratio of amniotic fluid / gas,
Fruchtwasser/Sauerstoff. Diese Verhältnisse können bei 0,1/10 bis 9,9/10 liegen. Der Amniotic fluid / oxygen. These ratios can range from 0.1 / 10 to 9.9 / 10. The
Gasaustausch wird durch die Geschwindigkeit des durch das Durchflusssystem Gas exchange is determined by the speed of the flow through the system
hindurchströmenden Fruchtwassers, das Flüssigkeitsvolumen, die Richtung/Gegenrichtung, die Frequenz (Oszillation 0 - 1000 Hz), die 02-Zufuhr und/oder Gasmischung-Zufuhr und/oder durch eine Druckänderung im Durchflusssystem geregelt. Vorzugsweise umfasst das amniotic fluid flowing through, the fluid volume, the direction / opposite direction, the frequency (oscillation 0-1000 Hz), the 0 2 supply and / or gas mixture supply and / or regulated by a pressure change in the flow system. This preferably includes
Durchflusssystem ein Druckventil, das am nabelschnurseitigen Ausgang des Flow system a pressure valve, which at the umbilical cord outlet of the
Durchflusssystems integriert ist. Dabei handelt es sich vorzugsweise um eine Druckklappe, die vorab mechanisch eingestellt werden kann. Das Öffnen und Schließen der Klappe kann mechanisch und/oder digital erfolgen. Durch das Gegenstromprinzip wird die 02-Aufnahme aus dem Fruchtwasser in das fetale Blut, ähnlich einem natürlichen Kiemensystem, erleichtert. Flow system is integrated. This is preferably a pressure flap that can be mechanically adjusted in advance. The flap can be opened and closed mechanically and / or digitally. The countercurrent principle facilitates the 0 2 uptake from the amniotic fluid into the fetal blood, similar to a natural gill system.
In einer weiteren Ausführungsvariante fließt das fetale Blut direkt durch die fluiddurchlässigen Elemente, vorzugsweise über Röhrchen oder ein Membransystem, wo es zum Gasaustausch kommt. Das modifizierte Fruchtwasser (mit oder ohne Sauerstoff) oder eine Fruchtwasser- Gasmischung (Verhältnis Fruchtwasser/Gas von 0,1/10 bis 9,9/10) wird durch die In a further embodiment variant, the fetal blood flows directly through the fluid-permeable elements, preferably via tubes or a membrane system, where gas exchange takes place. The modified amniotic fluid (with or without oxygen) or an amniotic fluid / gas mixture (ratio amniotic fluid / gas from 0.1 / 10 to 9.9 / 10) is by the
fluiddurchlässigen Elemente vorbeigeleitet und, vorzugsweise durch einen sich verjüngenden Durchmesser von Röhrchen, in der Fließgeschwindigkeit beschleunigt. Über das Druckventil kann der Wasserdruck im System auf die fluiddurchlässigen Elemente (z.B. Membranen) erhöht werden. Dabei kann die Erhöhung des Druckes periodisch erfolgen oder auf einem konstanten Level gehalten werden. Der Druck im Durchflusssystem kann auch über die Begasung des Fruchtwassers mitgesteuert werden. Vorzugsweise wird das modifizierte Fruchtwasser im Durchflusssystem über das Druckventil oder über eine Zufuhreinrichtung, vorzugsweise mit einer Frequenz von 0-1000 Hz, oszilliert. fluid-permeable elements bypassed and accelerated in the flow rate, preferably by a tapering diameter of tubes. The water pressure in the system on the fluid-permeable elements (e.g. membranes) can be increased via the pressure valve. The pressure can be increased periodically or kept at a constant level. The pressure in the flow system can also be controlled by gassing the amniotic fluid. The modified amniotic fluid in the flow system is preferably oscillated via the pressure valve or via a feed device, preferably at a frequency of 0-1000 Hz.
Denkbar ist z.B. auch, dass das Durchflusssystem (d.h. das Kiemensystem) unabhängig von dem künstlichen Gebärmuttersystem verwendet wird, beispielsweise um die Lungenfunktion bei Kindern oder Erwachsenen zu ersetzen oder ggf. zu ergänzen. It is conceivable e.g. also that the flow system (i.e. the gill system) is used independently of the artificial uterine system, for example to replace or supplement the lung function in children or adults.
Je nach Variante kann das modifizierte Fruchtwasser auch durch andere Lösungen oder Flüssigkeiten ersetzt werden, beispielsweise Blut, Plasma, Ernährungslösungen, Salzlösungen (NaCI), Plasma-Ersatzlösungen, Meereswasser etc.). Das erfindungsgemäße Durchflusssystem arbeitet vorzugsweise nach dem Beschleunigungsprinzip, bei dem das Fruchtwasser (oder eine andere Flüssigkeit) mit einer Pumpe beschleunigt wird, wodurch der Sauerstoff-/C02-Austausch effizienter wird. Depending on the variant, the modified amniotic fluid can also be replaced by other solutions or liquids, for example blood, plasma, nutritional solutions, salt solutions (NaCI), plasma substitute solutions, sea water, etc.). The flow system according to the invention preferably works on the principle of acceleration, in which the amniotic fluid (or a other liquid) is accelerated with a pump, which makes the oxygen / C0 2 exchange more efficient.
In einer bevorzugten Variante umfasst das Durchflusssystem der erfindungsgemäßen In a preferred variant, the flow system of the invention
Vorrichtung zusätzlich einen zusätzlichen Absorber, um Stoffe wie Zytokine, Toxine, Ammoniak, Bilirubin, Myoglobin, Creatinin, inflammatorische Substanzen oder Abbauprodukte aus dem fetalen Blut zu entsorgen. Bei den Zytokinen handelt es sich beispielsweise um IL-6, IL-8, IL-10, TNA-alfa, IFN. Vorzugsweise wird das modifizierte Fruchtwasser auf eine Temperatur zwischen 37° und 39° C über eine Heizeinrichtung vorgewärmt. Vorzugsweise wird auch der Innenraum des Behälters (entsprechend einer künstlichen Gebärmutter) auf einer Temperatur zwischen 37° und 39° C gehalten. Über einen Thermoregulator kann eine vorübergehende Abkühlung auf eine Temperatur bis zu etwa 34° C zur Reduzierung von Organschäden nach einer Asphyxie erfolgen. Vorzugsweise umfasst das Durchflusssystem ferner eine Messeinrichtung zur Device additionally an additional absorber to dispose of substances such as cytokines, toxins, ammonia, bilirubin, myoglobin, creatinine, inflammatory substances or degradation products from the fetal blood. The cytokines are, for example, IL-6, IL-8, IL-10, TNA-alfa, IFN. The modified amniotic fluid is preferably preheated to a temperature between 37 ° and 39 ° C. by means of a heating device. Preferably, the interior of the container (corresponding to an artificial uterus) is also kept at a temperature between 37 ° and 39 ° C. A thermoregulator can be used to temporarily cool down to a temperature of up to around 34 ° C to reduce organ damage after asphyxia. The flow system preferably further comprises a measuring device for
Messung der Sauerstoffsättigung in dem Fruchtwasser des künstlichen Gebärmuttersystems. Measurement of the oxygen saturation in the amniotic fluid of the artificial uterine system.
Für eine erfolgreiche Lebenserhaltung und Weiterentwicklung des Frühgeborenen ist auch die Zusammensetzung des modifizierten Fruchtwassers entscheidend. Bei einer The composition of the modified amniotic fluid is also crucial for successful life support and further development of the premature baby. At a
unzureichenden Fruchtwasserzusammensetzung besteht die Gefahr, dass fetale innere Inadequate amniotic fluid there is a risk of fetal internal
Organe, Nabelschnur, Amnion, Haut, Augen oder Schleimhäute irreversible Schäden Organs, umbilical cord, amnion, skin, eyes or mucous membranes irreversible damage
erleiden. suffer.
Das erfindungsgemäß eingesetzte Fruchtwasser umfasst daher in einer bevorzugten The amniotic fluid used according to the invention therefore includes a preferred one
Ausführungsform eine Nährstoffzusammensetzung, deren Konzentrationen mit der Embodiment a nutrient composition, the concentrations of which with the
physiologischen Situation beim Fötus im jeweiligen Gestationsalter übereinstimmen. Dadurch wird die Konzentration von Fettsäuren, Vitaminen, Mikroelementen, Wachstumsfaktoren, Hormonen, Elektrolyten, Zytokinen und anderen regulatorischen Substanzen ständig überprüft, angepasst und bei Bedarf substituiert. Vorzugsweise umfasst der Raum der künstlichen physiological situation in the fetus at the respective gestational age. As a result, the concentration of fatty acids, vitamins, microelements, growth factors, hormones, electrolytes, cytokines and other regulatory substances is constantly checked, adjusted and substituted if necessary. The space preferably comprises the artificial one
Gebärmutter des erfindungsgemäßen Gebärmuttersystems modifiziertes Fruchtwasser, welches die Zusammensetzung der US 9,072,755B2 aufweist. Uterus of the uterine system according to the invention modified amniotic fluid, which has the composition of US 9,072,755B2.
Andere Spurenelemente, wie z.B. Bor, Chrom, Eisen, Fluor, Jod, Kobalt, Lithium, Mangan, Molybdän, Nickel, Silicium, Vanadium, Aminosäuren, Wachstumsfaktoren, Vitamine und Other trace elements, such as Boron, chromium, iron, fluorine, iodine, cobalt, lithium, manganese, molybdenum, nickel, silicon, vanadium, amino acids, growth factors, vitamins and
Hormone können das modifizierte Fruchtwasser ergänzen. Vorzugsweise wird das Fruchtwasser vor der Einleitung in die künstliche Gebärmutter auf eine Temperatur zwischen 37 und 39° C vorgewärmt und gleichzeitig mit Sauerstoff oder einem sauerstoffhaltigen Gasgemisch begast. Hormones can supplement the modified amniotic fluid. The amniotic fluid is preferably preheated to a temperature between 37 and 39 ° C. before being introduced into the artificial uterus, and gassed with oxygen or an oxygen-containing gas mixture at the same time.
Die fetale 02-Sättigung wird nach der Abnabelung bei 60-90% in dem künstlichen Gebärmuttersystem durch das Durchflusssystem im begasten Fruchtwasser gehalten. The fetal 0 2 saturation becomes 60-90% in the artificial after the umbilical cord Uterine system held in the fumigated amniotic fluid by the flow system.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein ex-vivo-Verfahren zur Lebenserhaltung eines Menschen, vorzugsweise eines Neugeborenen, insbesondere eines extrem Frühgeborenen zwischen der 21/0 und 28/0 SSW zur Aufrechterhaltung seiner Lebensfunktionen. Die zuvor für die Vorrichtung beschriebenen Merkmale treffen sinngemäß auch für das Verfahren zu. Das Verfahren ist bei Kindern und Erwachsenen anwendbar. Bei dem Verfahren wird mit Sauerstoff oder Sauerstoff-haltigem Gasgemisch angereichertes Fruchtwasser oder eine Plasma- Ersatzlösung einem Behälter zugeführt, in dem sich wenigstens ein Durchflusssystem befindet, welches aus einer Anzahl fluiddurchlässiger Elemente und Verbindungselemente für den Anschluss an die Katheter für die Nabelarterien und Nabelvene eines Menschen (z.B. The present invention further relates to an ex vivo method for the maintenance of life of a person, preferably a newborn, in particular an extremely premature baby between the 21/0 and 28/0 week of gestation, in order to maintain his life functions. The features previously described for the device also apply analogously to the method. The procedure is applicable to children and adults. In the method, amniotic fluid or a plasma replacement solution enriched with oxygen or oxygen-containing gas mixture is supplied to a container in which there is at least one flow system, which consists of a number of fluid-permeable elements and connecting elements for connection to the catheters for the umbilical arteries and umbilical vein People (e.g.
Frühgeborenen) und einem Durchflusslumen zur Durchleitung von modifiziertem Fruchtwasser oder der Plasma-Ersatzlösung durch die fluiddurchlässigen Elemente, sowie wenigstens einem Anschluss für das Einleiten von mit Sauerstoff angereicherten modifiziertem Fruchtwasser, Plasma-Ersatzlösung und/oder Beatmungsgas in das Durchflusssystem besteht. Dabei wird entweder das Fruchtwasser bzw. Plasma-Ersatzlösung oder das Blut durch die Premature babies) and a flow lumen for the passage of modified amniotic fluid or the plasma replacement solution through the fluid-permeable elements, as well as at least one connection for introducing modified oxygenated amniotic fluid, plasma replacement solution and / or respiratory gas into the flow system. Either the amniotic fluid or plasma replacement solution or the blood through the
fluiddurchlässigen Elemente geleitet. Vorzugsweise wird bei dem Durchflusssystem ein Druck zwischen 5 mBar und 5 Bar aufrechterhalten. fluid-permeable elements. A pressure between 5 mbar and 5 bar is preferably maintained in the flow system.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Frühgeborenen um einen Fötus, der vor der vollendeten 28. SSW geboren wurde. Das erfindungsgemäße Gebärmuttersystem und das ex-vivo-Verfahren funktionieren jedoch auch bei Kindern, die eine eingeschränkte Lebenserwartung aufgrund einer Lungeninsuffizienz haben, beispielsweise bedingt durch angeborene Defekte oder aufgrund noch nicht ausgebildeter Funktionen, wie sie beispielsweise bei Neugeborenen mit einer Hypoplasie der Lunge feststellbar sind. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des Verfahrens ist eine dauerhafte Behandlung der Lungeninsuffizienz und auch Beschädigungen von Atemwegen oder Lungen möglich, die beispielsweise bedingt sind durch Verbrennungen. The premature baby is preferably a fetus born before the 28th week of pregnancy. However, the uterine system according to the invention and the ex vivo method also work in children who have a limited life expectancy due to lung insufficiency, for example due to congenital defects or due to functions that have not yet been developed, as can be ascertained, for example, in neonates with hypoplasia of the lungs. With the aid of the device or the method according to the invention, permanent treatment of lung insufficiency and also damage to respiratory tract or lungs, which are caused, for example, by burns, are possible.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass eine Überwachung und In a preferred embodiment it is provided that monitoring and
Regulierung der Vitalfunktionen des Neugeborenen (insbesondere der physiologischen fetalen Parameter) über ein Computernetzwerk unter Einsatz künstlicher Intelligenz erfolgen, mit dem es auch möglich ist, einen Datenaustausch über das Internet durchzuführen. Auch die Regulation of the vital functions of the newborn (in particular the physiological fetal parameters) takes place via a computer network using artificial intelligence, with which it is also possible to carry out a data exchange via the Internet. Also the
Fernregulation des Systems über ein Netzwerk unter Einsatz künstlicher Intelligenz ist möglich. Über das Computernetzwerk sollen Daten der Vitalfunktionen wie Konzentrationen von C02 oder 02, Sättigung, Blutflussvolumen, Blutwerten, Aminosäuren, Gerinnungsstatus, Fettsäuren, Glucose, Wachstumsfaktoren, das CRP und andere Inflammationsparameter wie IL-6, Pro- Calcitonin, Metalloproteinasen und andere Zytokine überwacht und kontinuierlich analysiert werden. Auch die bakterielle Besiedlung wird überwacht und analysiert. Die Analyse soll sowohl Aufschluss über den akuten Gesundheitszustand des Kindes geben als auch eine stetig präzisere Risikoprognose ermöglichen. Dabei senden Chips praktisch permanent die Remote regulation of the system via a network using artificial intelligence is possible. Data on the vital functions such as concentrations of C0 2 or 0 2 , saturation, blood flow volume, blood values, amino acids, coagulation status, fatty acids, glucose, growth factors, the CRP and other inflammation parameters such as IL-6, pro-calcitonin, metalloproteinases and other cytokines are to be transmitted via the computer network monitored and continuously analyzed will. Bacterial colonization is also monitored and analyzed. The analysis is intended to provide information about the child's acute state of health as well as to enable a constantly more precise risk forecast. Chips send them practically permanently
entsprechenden Werte zu einer Auswerteeinheit. Die vollständige Analyse der Daten kann über eine Zentrale für jedes einzelne Gebärmuttersystem erfolgen. Die Eltern können nach Bedarf oder Wunsch, z.B. über ein Smartphone, in die fetale Video-Überwachung oder Vitalparameter- Überwachung integriert werden. Diese Art der Integration der Eltern ermöglicht auch eine Audio- und/oder Video-basierte Kommunikation, was eine Interaktion zwischen den Eltern und dem Kind ermöglicht. Dies ist insbesondere deshalb wichtig, weil die Mutter häufig an Verlust- oder Versagensängsten leidet. Eine Audio- und/oder Video-basierte Interaktion zwischen Mutter und Fötus, z.B. über ein Smart-Phone, ist u.a. zur Vermeidung von Depressionen der Mutter vorteilhaft. Übertragen werden können z.B. die Stimme der Eltern, die Atmung, Herzschläge, aber auch Darmgeräusche, die zu einem natürlichen Milieu dazugehören. corresponding values to an evaluation unit. The complete analysis of the data can be done via a control center for each individual uterine system. The parents can, as needed or desired, e.g. via a smartphone, can be integrated into fetal video monitoring or vital signs monitoring. This type of parent integration also enables audio and / or video based communication, which enables interaction between the parent and the child. This is particularly important because the mother often suffers from fear of loss or failure. An audio and / or video based interaction between mother and fetus, e.g. via a smart phone, is among other things advantageous to avoid depression of the mother. Can be transferred e.g. the voice of the parents, breathing, heartbeats, but also bowel sounds, which are part of a natural environment.
In einer Variante ist vorgesehen, dass beispielsweise verstärkte Herzschläge des Kindes, nach einem Herausfiltern der Gerätegeräusche, an die Mutter über eine Kommunikationseinrichtung (z.B. Smartphone) in Echtzeit übertragen werden. Im Gegenzug können Geräusche der Mutter und/oder des Vaters (z.B. Herzschlag, Stimme, Atemgeräusche, ggf. Darmgeräusche) in Echtzeit („live“) oder über eine Dauerschleife akustisch in das Gebärmuttersystem ausgestrahlt werden. A variant provides that, for example, increased heartbeats of the child, after filtering out the device noises, are transmitted to the mother in real time via a communication device (e.g. smartphone). In return, noises from the mother and / or the father (e.g. heartbeat, voice, breathing noises, possibly bowel noises) can be emitted acoustically into the uterine system in real time ("live") or via a continuous loop.
Erfindungsgemäß sind Einrichtungen vorgesehen, die eine hochfrequente Datenerfassung und Analyse ermöglichen. Die Analyse umfasst insbesondere die Verwendung von Methoden zur Dichtevorhersage, eine entsprechende Risikoprognose und die Implementierung von Regime- Switching-Modellen. According to the invention, devices are provided which enable high-frequency data acquisition and analysis. The analysis includes in particular the use of density prediction methods, a corresponding risk forecast and the implementation of regime switching models.
So könnte beispielsweise eine Markov-Switching GARCH Spezifikation nach Haas et al. (2004), jedoch mit zusätzlicher Berücksichtigung von verzögerter Kreuzkorrelation zwischen den For example, a Markov-Switching GARCH specification according to Haas et al. (2004), but with additional consideration of delayed cross correlation between the
Blutwertzeitreihen und dem Effekt exogener Eingriffe, bei dem erfindungsgemäßen System oder Verfahren eingesetzt werden, um deren unterschiedliche Verhaltensmuster mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit zuzuordnen (Haas M, Mittnik S, Paolella MS 2004; Hastie et al. 2008). Eine präzise Abschätzung der Parameter und Wahrscheinlichkeiten können z.B. über EM-Algorithmen erfolgen. Blood value series and the effect of exogenous interventions in which the system or method according to the invention are used to assign their different behavior patterns with a certain probability (Haas M, Mittnik S, Paolella MS 2004; Hastie et al. 2008). A precise estimate of the parameters and probabilities can e.g. via EM algorithms.
Hohe Beobachtungszyklen bestimmter Muster in der Regimezuweisung, insbesondere vor dem Auftreten eines pathologischen Zustandes, könnten einen enormen Informationsgewinn für das Verstehen einer Erkrankung bedeuten. Für diese Mustererkennung könnte die Anwendung eines künstlichen neuronalen Netzes geprüft werden, um die Wahrscheinlichkeit für eine eintretende Medikationsnotwendigkeit abzuschätzen. Deshalb sollen in einer bevorzugten Variante eine kontinuierliche Analyse und Abschätzung des neonatalen Outcomes zur Korrektur der Therapie und Justierung der Einstellung des Durchflusssystems erfolgen. High observation cycles of certain patterns in the regime assignment, especially before the appearance of a pathological condition, could mean an enormous gain in information for the understanding of a disease. For this pattern recognition, the use of an artificial neural network could be checked to determine the probability of an entry Assess medication need. Therefore, in a preferred variant, a continuous analysis and assessment of the neonatal outcome to correct the therapy and adjust the setting of the flow system should take place.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst in einer bevorzugten Ausführungsform ein In a preferred embodiment, the device according to the invention comprises a
Kommunikationssystem, mit dem eine Übertragung von Audio-Signalen zwischen dem Communication system with which a transmission of audio signals between the
Fötus im künstlichen Gebärmuttersystem und der Mutter bzw. dem Vater möglich ist. Fetus in the artificial uterine system and the mother or father is possible.
Vorzugsweise ist die Vorrichtung mit einem Audiosystem ausgestattet, mit dem eine The device is preferably equipped with an audio system with which one
Kommunikation zwischen dem Fötus im künstlichen Gebärmuttersystem und der Mutter bzw. dem Vater möglich ist. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise die Sprache, Communication between the fetus in the artificial uterine system and the mother or father is possible. In this way, for example, the language,
Töne oder Klänge von außen in den Innenraum des Gebärmuttersystems übertragen.  Transmitting sounds or sounds from the outside into the interior of the uterine system.
Durch digitale Filter lassen sich nicht natürliche Geräusche (z.B. Begasungsgeräusche,  Digital filters do not allow natural noises (e.g. fumigation noises,
Geräusche von Maschinen, Geräten etc.) digital herausfiltern. Ferner sollen auch Digitally filter out noises from machines, devices, etc.). Furthermore, too
akustische Herzaktionen des Fötus aufgezeichnet und ggf. digital verstärkt werden, um diese Informationen über ein Netzwerk beispielsweise auf ein Smartphone der Mutter und/oder des Vaters zu übertragen. acoustic heart actions of the fetus are recorded and, if necessary, digitally amplified in order to transmit this information via a network, for example to a smartphone of the mother and / or the father.
In einer weiterentwickelten Variante umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung mehr als ein Durchflusssystem, vorzugsweise zwei oder mehr Durchflusssysteme, die entweder parallel oder seriell geschaltet sind. Dadurch ist es möglich, mehrere System parallel oder unabhängig voneinander laufen zu lassen. Dies ist beispielsweise bei einem Wechsel des Oxygenators wichtig. Ferner kann im Bedarfsfall durch die vorhandene Redundanz ein defektes System durch ein funktionierendes System ersetzt werden, um so z.B. die 02-Begasung, eine Druckerhöhung im Durchflusssystem oder eine Erhöhung des Fruchtwasserdurchlaufs sicherzustellen und damit die physiologischen Funktionen des Kindes zu erhalten. Auch diese Funktionen sollen so vernetzt sein, dass die Systeme über ein Netzwerk weltweit überwacht und ggf. gesteuert werden können. Die Aufzeichnung, Erfassung und Übermittlung der Vitaldaten des Fötus sowie weiterer Informationen, wie z.B. Audioinformationen, werden vorzugsweise über ein verschlüsseltes Netzwerk übertragen. Über eine Steuerungs-Software und eine im Gebärmuttersystem integrierte Steuerung (z.B. für den Gasaustausch, die Fruchtwasserzufuhr, die Zuleitung von fetalem Blut) sollen die Vitalfunktionen reguliert werden können. Die Steuerung übernimmt hierbei In a further developed variant, the device according to the invention comprises more than one flow system, preferably two or more flow systems, which are either connected in parallel or in series. This makes it possible to run several systems in parallel or independently of one another. This is important, for example, when changing the oxygenator. If necessary, the existing redundancy can also be used to replace a defective system with a functioning system in order to ensure, for example, the 0 2 gassing, an increase in pressure in the flow system or an increase in the amniotic fluid flow and thus to maintain the physiological functions of the child. These functions should also be networked so that the systems can be monitored and, if necessary, controlled worldwide via a network. The recording, recording and transmission of the vital data of the fetus and other information, such as audio information, are preferably transmitted via an encrypted network. The vital functions should be regulated via control software and a control integrated in the uterine system (e.g. for gas exchange, amniotic fluid supply, the supply of fetal blood). The control takes over here
insbesondere die Steuerung der Durchflussmenge, die Anreicherung von 02 im Fruchtwasser und/oder die Konzentration von Atmungsgas in dem Behälterinnenraum etc. in particular the control of the flow rate, the enrichment of 0 2 in the amniotic fluid and / or the concentration of breathing gas in the interior of the container etc.
Mehrere Durchflusssysteme haben auch den Vorteil, dass die Kontaminationsgefahr verringert wird und zudem die Möglichkeit einer Medikamentengabe über das Fruchtwasser des künstlichen Kiemensystems möglich ist. Zudem ist eine indirekte Elektrolyten-, Osmolarität-, Plasma- Regulierung des Föten über eine Anpassung der Formel des modifizierten Fruchtwassers für das Durchflusssystem als künstliches Kiemensystem möglich. Several flow systems also have the advantage that the risk of contamination is reduced and the possibility of medication being administered via the amniotic fluid of the artificial gill system is also possible. In addition, an indirect electrolyte, osmolarity, plasma Regulation of the fetus is possible by adapting the formula of the modified amniotic fluid for the flow system as an artificial gill system.
Gegenüber herkömmlichen Oxygenatoren hat die Erfindung wesentliche Vorteile. Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat festgestellt, dass die im Stand der Technik beschriebenen The invention has significant advantages over conventional oxygenators. The inventor of the present invention has found that those described in the prior art
Vorrichtungen und Methoden schon allein unzureichend sind, da die Verwendung von einem Oxygenator in einem künstlichen extrauterinen System mit einer höhen Heparin-Substitution verbunden ist. Eine sehr hohe Inzidenz der intrakraniellen Hirnblutung bei extremen Devices and methods alone are inadequate since the use of an oxygenator in an artificial extrauterine system is associated with a high level of heparin substitution. A very high incidence of intracranial hemorrhage in extreme
Frühgeborenen ist weiterhin ein ungelöstes Problem der Pädiatrie (s. Younge et al., New Eng J Med 2017 Paper). Eine hochdosierte Heparin-Substitution erhöht signifikant das Risiko und Ausmaß einer Hirnblutung bei Kindern. Zusätzlich liefern die gängigen Oxygenatoren zu viel 02 mit einer sehr starken Reduktion von C02, was für die fetale Situation nicht physiologisch und mit Komplikationen verbunden ist. Die Stabilisierung der fetalen Blutgase erfolgte durch eine zusätzliche komplizierte neue Mischung von bei den Oxygenatoren eingesetzten Gasen (02, C02 und N2). Bedingt durch die Funktion des Oxygenators kommt es häufig zu Komplikationen, wie z.B. eine erhöhte Thrombosegefahr, Zerstörung der Erythrozyten, Anämie und Hyperbilirubinämie. Preterm infants are still an unsolved problem in pediatrics (see Younge et al., New Eng J Med 2017 Paper). High-dose heparin substitution significantly increases the risk and extent of cerebral haemorrhage in children. In addition, the common oxygenators deliver too much 0 2 with a very strong reduction of C0 2 , which is not physiological for the fetal situation and is associated with complications. The fetal blood gases were stabilized by an additional complicated new mixture of gases used in the oxygenators (0 2 , C0 2 and N 2 ). The function of the oxygenator often leads to complications, such as an increased risk of thrombosis, destruction of erythrocytes, anemia and hyperbilirubinemia.
Ferner ist es im Sinne der Erfindung zusätzlich oder alternativ möglich, bekannte Oxygenatoren auf eine "feuchte" Begasung (z.B. über modifiziertes Fruchtwasser, Plasma-Ersatz-Lösungen, Elektrolyt-Lösungen etc.) anstelle einer 02-Begasung umzustellen. Furthermore, in the sense of the invention it is additionally or alternatively possible to convert known oxygenators to "moist" gassing (for example via modified amniotic fluid, plasma substitute solutions, electrolyte solutions etc.) instead of a 0 2 gassing.
Ein Ersatz der Gasmischung durch die Perfusion mit einem 02-angereicherten modifizierten Fruchtwasser reduziert die Thrombose-Gefahr und Heparin-Bedarf, trägt zur physiologischen Stabilisierung der fetalen Blutgasen bei und erhöht die Dauer der Arbeitsfähigkeit des Replacing the gas mixture with perfusion with a 0 2 enriched modified amniotic fluid reduces the risk of thrombosis and heparin, contributes to the physiological stabilization of the fetal blood gases and increases the duration of the workability of the
Durchflusssystems. Flow system.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Die Erfindung wird in den nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt The invention is explained in more detail in the following drawings. It shows
Fig. 1 eine erste Ausführungsvariante der Vorrichtung, bei der oxygeniertes modifiziertes Fig. 1 shows a first embodiment of the device in which modified oxygenated
Fruchtwasser durch Membranen des Durchflusssystems (Kiemensystem) strömt,  Amniotic fluid flows through membranes of the flow system (gill system),
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform, bei der das fetale Blut durch das Durchflusssystem Fig. 2 shows another embodiment in which the fetal blood through the flow system
fließt,  flows,
Fig. 3 eine Ausführungsvariante eines künstlichen Gebärmuttersystems, Fig. 4 eine weitere Variante mit zwei Durchflusssystemen, 3 shows a variant of an artificial uterine system, 4 shows a further variant with two flow systems,
Fig. 5 eine Variante mit einem zweiten Fruchtwassersystem zur Versorgung des Föten mit Fig. 5 shows a variant with a second amniotic fluid system for supplying the fetus
Medikamenten,  Medication,
Fig. 6 den Aufbau einer Ausführungsvariante des künstlichen Kiemensystems. Fig. 6 shows the structure of an embodiment of the artificial gill system.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG WAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION
In Fig. 1 sind die erfindungsgemäße Vorrichtung und ihre einzelnen Bestandteile gezeigt. Die Vorrichtung umfasst einen Behälter 10, in dem ein Durchflusssystem 21 angeordnet ist. Über ein Pumpensystem wird über einen Anschluss 12 modifiziertes Fruchtwasser (vorzugsweise vorgewärmt) über eine Leitung 14 über einen Verbindungsstutzen 18 in das Durchflusssystem 21 eingeleitet. Die Oxygenierung des Fruchtwassers kann über eine Sauerstoffleitung 16 erfolgen. Gleichwohl ist auch vorgesehen, dass der künstliche Raum im Behälterinneren über einen eigenen Gasanschluss mit medizinischer Atemluft begasbar ist. Das Durchflusssystem 21 selbst besteht aus einer Anzahl von mehr als 20 fluiddurchlässigen Elementen, welche 02- und C02- durchlässig sind. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um lamellenförmig angeordnete In Fig. 1, the device according to the invention and its individual components are shown. The device comprises a container 10 in which a flow system 21 is arranged. Modified amniotic fluid (preferably preheated) is introduced into the flow system 21 via a line 14 via a connecting piece 18 via a pump system via a connection 12. The amniotic fluid can be oxygenated via an oxygen line 16. Nevertheless, it is also provided that the artificial space inside the container can be gassed with medical breathing air via its own gas connection. The flow system 21 itself consists of a number of more than 20 fluid-permeable elements, which are 0 2 - and C0 2 - permeable. These are preferably lamellar ones
Membranen oder eine Anzahl von Röhrchen mit darin integrierten Mikroporen für den Membranes or a number of tubes with integrated micropores for the
Gasaustausch. Der Katheter-Anschluss für den Nabelvenenkatheter 32 und der beiden Gas exchange. The catheter connector for umbilical vein catheter 32 and the two
Nabelarterienkatheter 30.1 ; 30.2 an die Nabelschnur 36 des Fötus erfolgt über Umbilical artery catheter 30.1; 30.2 to the umbilical cord 36 of the fetus takes place over
Verbindungselemente 26, 28 sowie am anderen Ende über ein Port-System 34. Über ein Druckventil 24 lässt sich der Innendruck des Kiemensystems mit einer Frequenz von 0-1000 Hz, bevorzugt 10-80 Hz regulieren. Fetales Blut wird entsprechend dem Gegenstromprinzip über entsprechende Durchflusslumen 20 um die Membran des Durchflusssystems 21 geleitet. Connecting elements 26, 28 and at the other end via a port system 34. The internal pressure of the gill system can be regulated at a frequency of 0-1000 Hz, preferably 10-80 Hz, via a pressure valve 24. Fetal blood is conducted according to the countercurrent principle via appropriate flow lumens 20 around the membrane of the flow system 21.
Dadurch erfolgt ein effizienter Sauerstoffaustausch des in dem Fruchtwasser gelösten  This results in an efficient oxygen exchange of the dissolved in the amniotic fluid
Sauerstoffes und dem fetalen Blut. Durch Erhöhung der Fließgeschwindigkeit kann die Effizienz des 02/C02 Austausches erheblich gesteigert werden. Der Druck im Durchflusssystem wird vorzugsweise zwischen 5 mbar und 5 bar aufrechterhalten. Es sind Zugänge für Sauerstoff oder eine Gasmischung vorgesehen. Ferner kann auch eine Beaufschlagung mit einer Gasmischung aus 02, C02 und N2 erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann die Beaufschlagung des Carbogen- Gasgemisches oder von 02 auch direkt in das Fruchtwasser erfolgen. Oxygen and fetal blood. By increasing the flow rate, the efficiency of the 0 2 / C0 2 exchange can be increased considerably. The pressure in the flow system is preferably maintained between 5 mbar and 5 bar. Accesses for oxygen or a gas mixture are provided. Furthermore, a gas mixture of 0 2 , C0 2 and N 2 can also be applied. Alternatively or additionally, the carbogen gas mixture or from 0 2 can also be applied directly to the amniotic fluid.
Über das Druckventil 24 werden die Menge des Fruchtwassers, die Geschwindigkeit und der Druck im Durchflusssystem 21 zusätzlich zu der Fruchtwasserpumpe (nicht gezeigt) geregelt. Die Regelung des Druckventils 24 kann mechanisch oder digital erfolgen. Über eine Messzuleitung kann eine Probeentnahme für eine Messeinrichtung vorgenommen werden (nicht gezeigt), beispielsweise um die Sauerstoffsättigung im Blut vor und nach der Oxygenierung zu bestimmen. Via the pressure valve 24, the amount of amniotic fluid, the speed and the pressure in the flow system 21 are regulated in addition to the amniotic fluid pump (not shown). The pressure valve 24 can be controlled mechanically or digitally. Via a measuring lead can be taken for a measuring device (not shown), for example to determine the oxygen saturation in the blood before and after oxygenation.
In Fig. 2 ist eine weitere Variante gezeigt, bei der die fluiddurchlässigen Elemente 22 des FIG. 2 shows a further variant in which the fluid-permeable elements 22 of the
Durchflusssystems 21 direkt vom fetalen Blut durchströmt werden. Das modifizierte Fruchtwasser umströmt bei dieser Variante die fluiddurchlässigen Elemente 22, d.h. die Kapillaren oder Membranen. Flow system 21 are flowed through directly by the fetal blood. In this variant, the modified amniotic fluid flows around the fluid-permeable elements 22, i.e. the capillaries or membranes.
In Fig. 3 ist eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Vitalsystem gezeigt. Der Behälter 10 umfasst ein Durchflusssystem 21. Über einen Anschluss 12 erfolgt die Versorgung mit modifiziertem Fruchtwasser, welches vorzugsweise in einem vorgewärmten Vorratsbehälter 42 bereitgestellt wird. Dazu ist der Vorratsbehälter 42 vorzugsweise mit einem Thermostat und einer Pumpe ausgerüstet. Vorzugsweise wird eine Vorwärmtemperatur von 37° bis 39° C im Vorratsbehälter 42 für das modifizierte Fruchtwasser des Kiemensystems 3 shows a variant of the device according to the invention as a vital system. The container 10 comprises a flow-through system 21. A connection 12 is used to supply modified amniotic fluid, which is preferably provided in a preheated reservoir 42. For this purpose, the storage container 42 is preferably equipped with a thermostat and a pump. A preheating temperature of 37 ° to 39 ° C. in the reservoir 42 for the modified amniotic fluid of the gill system is preferred
angestrebt. Eine Oxygenierung des Fruchtwassers kann direkt von einem Sauerstoffbehälter 40 erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann eine direkte Begasung des künstlichen Raums des Behälters 10 und /oder des Durchflusssystems 21 mit Sauerstoff erfolgen. Über entsprechende Sensoren 48 ist es möglich, Vitalfunktionen zu überwachen und über ein Netzwerk weiterzuleiten. Ferner sind die Aufnahme und das Abspielen von Geräuschen und Klängen über eine Audio- Einrichtung 43 möglich. Daten werden über ein Netzwerk 41 an entsprechende Server 44 übertragen und letztendlich über eine Analyseeinrichtung 46 analysiert. Auf die gleiche Weise kann das gesamte System auch reguliert werden. sought. The amniotic fluid can be oxygenated directly from an oxygen container 40. As an alternative or in addition, direct gassing of the artificial space of the container 10 and / or of the flow system 21 with oxygen can take place. Appropriate sensors 48 make it possible to monitor vital functions and to forward them via a network. Furthermore, the recording and playing of noises and sounds are possible via an audio device 43. Data are transmitted to corresponding servers 44 via a network 41 and ultimately analyzed using an analysis device 46. The entire system can also be regulated in the same way.
In Fig. 4 ist analog ein System gezeigt, das ähnlich aufgebaut ist wie die Variante der Fig. 3. Hier erfolgt die Begasung mit einem Gasgemisch aus 02, C02, N2 bereitgestellt in Behälter 40.1 , 40.2, 40.3. Die Zugabe von C02 kann beispielsweise für die Entspannung von Gefäßen nützlich sein. Erfindungsgemäß sind zwei Durchflusssysteme 21 vorgesehen. Der Datenaustausch kann aber auch, wie auch bei den anderen Varianten, über ein Smartphone 50 erfolgen, d.h. wichtige Vitalfunktionen, Audiodateien oder andere Informationen von und zum künstlichen In Fig. 4, a system is shown analogously, which is constructed similarly to the variant of Fig. 3. Here, the gassing is carried out with a gas mixture of 0 2 , C0 2 , N 2 provided in container 40.1, 40.2, 40.3. The addition of CO 2 can be useful, for example, for the relaxation of vessels. According to the invention, two flow systems 21 are provided. However, as with the other variants, the data can also be exchanged via a smartphone 50, ie important vital functions, audio files or other information from and to the artificial
Gebärmuttersystem können direkt von der Mutter/dem Vater oder einer anderen Person, die das Gebärmuttersystem überwacht, ausgetauscht werden. Uterine systems can be replaced directly by the mother / father or another person who monitors the uterine system.
In Fig. 5 ist ein weiterentwickeltes System gezeigt, bei der ein zusätzlicher Behälter 60 mit modifiziertem Fruchtwasser neben dem mit modifiziertem modifizierten Fruchtwasser befüllten Vorratsbehälter 42 bereitgestellt wird. Die Versorgung des Föten mit den Substanzen erfolgt über das Durchflusssystem 21 , d.h. über künstliches mit den Substanzen angereichertes 5 shows a further developed system in which an additional container 60 with modified amniotic fluid is provided in addition to the storage container 42 filled with modified modified amniotic fluid. The fetus is supplied with the substances via the flow system 21, i.e. about artificial enriched with the substances
Fruchtwasser, was von dem Vorratsbehälter 42 bereitgestellt wird. Dadurch ist eine Versorgung des Föten mit Medikamenten, u.a. Heparin, Vitaminen, Proteinen, Wachstumsfaktoren und/oder Hormonen möglich. Über die Versorgung des Föten mit modifiziertem Fruchtwasser, das durch das künstliche Kiemensystem zugeführt wird, kann beispielsweise die neonatale Versorgung sichergestellt werden oder eine prophylaktische oder therapeutische Behandlung durchgeführt werden. Beispielsweise lassen sich Blutparameter des Föten individuell einstellen. Amniotic fluid, which is provided by the reservoir 42. This is a supply fetus with medication, including heparin, vitamins, proteins, growth factors and / or hormones. By supplying the fetus with modified amniotic fluid that is supplied through the artificial gill system, for example, the neonatal care can be ensured or prophylactic or therapeutic treatment can be carried out. For example, blood parameters of the fetus can be set individually.
Vorzugsweise kommen wasserlösliche Substanzen zum Einsatz, die sich in dem modifizierten Fruchtwasser lösen. Das System hat den Vorteil, dass eine Überwässerung des Frühgeborenen vermieden wird, denn eine Volumenerhöhung durch Aufnahme von zu viel Flüssigkeit wird verhindert. Ferner wird eine bei anderen Systemen oder Behandlungsverfahren auftretende Dekompensation verhindert, denn zumindest ein Teil der Wirk- und Nahrungsstoffe können über das Kiemensystem aufgenommen werden, um so eine unnötige Volumenbelastung des Föten zu vermeiden. Bei der Ausführungsvariante ist deshalb vorgesehen, dass das modifizierte Water-soluble substances which dissolve in the modified amniotic fluid are preferably used. The system has the advantage of preventing the premature baby from being overwashed, since it prevents an increase in volume due to the absorption of too much fluid. Furthermore, decompensation occurring in other systems or treatment methods is prevented, because at least some of the active ingredients and nutrients can be absorbed via the gill system in order to avoid unnecessary volume loading of the fetus. In the embodiment variant, it is therefore provided that the modified
Fruchtwasser des Vorratsbehälters 42 für das Kiemensystem getrennt ist von dem Fruchtwasser des Gebärmuttersystems im Behälter 60. Beispielsweise kann die Gabe von Heparin oder anderen antithrombotischen Medikamenten lokal über das künstliche Kiemensystem Amniotic fluid of the gill system reservoir 42 is separate from the amniotic fluid of the uterine system in the container 60. For example, the administration of heparin or other antithrombotic medication can be locally via the artificial gill system
(Durchflusssystem 21) erfolgen, um so antithrombotisch zu wirken. Eine systemische Heparin- Belastung des Föten wird vermieden. (Flow system 21) so as to have an antithrombotic effect. Systemic heparin contamination of the fetus is avoided.
Bei dieser Variante ist ferner vorgesehen, dass das Durchflusssystem 21 in einem In this variant, it is further provided that the flow system 21 in one
externen Gehäuse 52 als externes Kiemensystem angeordnet ist. Über ein Portsystem external housing 52 is arranged as an external gill system. Via a port system
51 wird die Nabelschnur 36 des Föten mit dem externen künstlichen Kiemensystem 51 becomes the umbilical cord 36 of the fetus with the external artificial gill system
verbunden. Zur optimalen Sauerstoffversorgung kann die Temperatur des modifizierten connected. For optimal oxygen supply, the temperature of the modified
Fruchtwassers im Vorratsbehälter 42 auf bis zu 4° C heruntergekühlt werden, um die Amniotic fluid in the reservoir 42 can be cooled down to up to 4 ° C
Oxygenisierung des Fruchtwassers mehrfach zu steigern. Temperaturen in einem Increase oxygenation of the amniotic fluid several times. Temperatures in one
Bereich von 4° C bis Raumtemperatur (ca. 21° C) sind bevorzugt. Jedoch sind auch A range from 4 ° C to room temperature (approx. 21 ° C) is preferred. However, too
Temperaturen von bis zu 39° C möglich. Die Beaufschlagung des Durchflusssystems Temperatures up to 39 ° C possible. The application of the flow system
21 mit modifiziertem Fruchtwasser aus dem Vorratsbehälter 42 wird über ein Ventil 53 geregelt. 21 with modified amniotic fluid from the reservoir 42 is regulated via a valve 53.
In einer weiteren (nicht gezeigten) Variante wird auf den mit einem Thermostat In a further variant (not shown), a thermostat is used
ausgerüsteten Vorratsbehälter 42 mit modifiziertem Fruchtwasser verzichtet. Bei dieser equipped reservoir 42 with modified amniotic fluid dispensed with. At this
Variante ist die Funktion des mit einem Thermostat und einer Pumpe ausgerüsteten The variant is the function of the one equipped with a thermostat and a pump
Vorratsbehälters 42 in einem Gehäuse 52 integriert. Das Gehäuse 52 kann demnach Storage container 42 integrated in a housing 52. The housing 52 can accordingly
eine Pumpe und ein Thermostat umfassen. include a pump and a thermostat.
In Fig. 6 ist ein fertige Vorrichtung entsprechend der Vorgaben der Erfindung aufgebaut. 6, a finished device is constructed in accordance with the specifications of the invention.

Claims

Patentansprüche: Claims:
1 . Vorrichtung für die Lebenserhaltung eines Neugeborenen, insbesondere eines extrem Frühgeborenen zwischen der 21 /0 und 28/0 Schwangerschaftswoche (SSW), umfassend wenigstens ein Durchflusssystem (21 ), umfassend eine Anzahl von fluiddurchlässigen 1 . Device for the life support of a newborn, in particular an extremely premature baby between the 21/0 and 28/0 week of pregnancy (SSW), comprising at least one flow system (21), comprising a number of fluid-permeable
Elementen (22) und Verbindungselementen (26, 28) für den Anschluss an Elements (22) and connecting elements (26, 28) for connection to
Nabelarterienkatheter (30) und Nabelvenenkatheter (32) des Neugeborenen und ein Umbilical artery catheter (30) and umbilical vein catheter (32) of the newborn and a
Durchflusslumen (20) zur Durchleitung von mit Sauerstoff oder einem Sauerstoff-haltigen Gasgemisch angereichertem modifiziertem Fruchtwasser durch die fluiddurchlässigen Elemente (22), sowie wenigstens einen Anschluss (12) für das Einleiten des mit Sauerstoff oder Flow lumens (20) for the passage of modified amniotic fluid enriched with oxygen or an oxygen-containing gas mixture through the fluid-permeable elements (22), and at least one connection (12) for the introduction of oxygen or
Sauerstoff-haltigen Gasgemisches angereicherten modifizierten Fruchtwassers in das Modified amniotic fluid enriched with oxygen in the gas mixture
Durchflusssystem (21 ), wobei das Durchflusssystem (21 ) so konfiguriert ist, dass das mit Sauerstoff oder einem Sauerstoff-haltigen Gasgemisch modifizierte Fruchtwasser durch die fluiddurchlässigen Elemente (22) des Durchflusssystems (21 ) geleitet wird, während das fetale Blut an der Außenseite der fluiddurchlässigen Elemente (22) über das Durchflusslumen (20) vorbeigeleitet wird, wodurch ein Gasaustausch erfolgt. Flow system (21), wherein the flow system (21) is configured so that the amniotic fluid modified with oxygen or an oxygen-containing gas mixture is passed through the fluid-permeable elements (22) of the flow system (21), while the fetal blood on the outside of the fluid-permeable elements (22) is passed through the flow lumen (20), whereby a gas exchange takes place.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Durchflusssystem (21 ) in einem Behälter (10) angeordnet ist. 2. Device according to claim 1, characterized in that the flow system (21) is arranged in a container (10).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Oszillation und eine Druckänderung des modifizierten Fruchtwassers im Durchflusssystem (21 ) über ein Druckventil (24) oder über eine Zufuhreinrichtung, vorzugsweise mit einer Frequenz von 0-1000 Hz, erfolgt. 3. Device according to claim 1, characterized in that an oscillation and a pressure change of the modified amniotic fluid in the flow system (21) via a pressure valve (24) or via a feed device, preferably with a frequency of 0-1000 Hz.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die fluiddurchlässigen Elemente (22) des Durchflusssystems (21 ) kiemenartig angeordnet oder aufgebaut sind. 4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the fluid-permeable elements (22) of the flow system (21) are arranged or constructed like a gill.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die fluiddurchlässigen 5. The device according to claim 4, characterized in that the fluid permeable
Elemente (22) eine lamellenartige, kammförmige, blattförmige, büschelförmige oder baumförmige Struktur besitzen. Elements (22) have a lamellar, comb-like, leaf-like, tuft-like or tree-like structure.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die 6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the
Anordnung der fluiddurchlässigen Elemente (22) und des Durchflusslumens (20) so ausgelegt sind, dass das mit Sauerstoff oder einem Sauerstoff-haltigem Gasgemisch angereicherte modifizierte Fruchtwasser durch die fluiddurchlässigen Elemente (22) strömt. The arrangement of the fluid-permeable elements (22) and the flow-through lumen (20) are designed such that the modified amniotic fluid enriched with oxygen or an oxygen-containing gas mixture flows through the fluid-permeable elements (22).
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den fluiddurchlässigen Elementen (22) um mehrere hintereinander angeordnete Membranen, Röhrchen oder Mikroporenmaterial handelt. 7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the fluid-permeable elements (22) are a plurality of membranes, tubes or micropore material arranged one behind the other.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur 8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that for
Entsorgung von Zytokinen, Toxinen, Ammoniak, Bilirubin, Myoglobin, Creatinin, Disposal of cytokines, toxins, ammonia, bilirubin, myoglobin, creatinine,
inflammatorischen Substanzen oder Abbauprodukten aus dem fetalen Blut ein zusätzlicher Absorber vorgesehen ist. an additional absorber is provided for inflammatory substances or breakdown products from the fetal blood.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtungen vorgesehen sind, über die eine Überwachung der Vitalfunktionen des Neugeborenen oder eine Regulation der physiologischen fetalen Parameter über ein Netzwerk unter Einsatz künstlicher Intelligenz erfolgt. 9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that devices are provided via which the vital functions of the newborn are monitored or the physiological fetal parameters are regulated via a network using artificial intelligence.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse (52) mit einer Pumpe und einem Thermostat ausgerüstet ist. 10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that a housing (52) is equipped with a pump and a thermostat.
1 1 . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Durchflusssystem (21 ) eine Pumpe zum Einleiten des modifizierten Fruchtwassers angeordnet ist. 1 1. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that a pump for introducing the modified amniotic fluid is arranged on the flow system (21).
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorratsbehälter (42) vorgesehen ist, über den zusätzlich Medikamente, Nährstoffe oder Medizinprodukte in das Durchflusssystem (21 ) eingeleitet werden. 12. The device according to one of claims 1 to 1 1, characterized in that a storage container (42) is provided, via which additional drugs, nutrients or medical products are introduced into the flow system (21).
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei oder mehr Durchflusssysteme (21 ) umfasst. 13. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that it comprises two or more flow systems (21).
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Kommunikationssystem umfasst, mit dem eine Interaktion zwischen dem Fötus und der Mutter oder dem Vater durch eine Übertragung von Audio- und/oder Video-Signalen erfolgt, insbesondere zur Übertragung der elterlichen Stimme, der Atmung, Herzschläge oder von Darmgeräuschen. 14. Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that it comprises a communication system with which an interaction between the fetus and the mother or the father takes place by a transmission of audio and / or video signals, in particular for transmission the parental voice, breathing, heartbeat or bowel sounds.
15. Ex-vivo Verfahren zur Lebenserhaltung eines Menschen, insbesondere eines extrem Frühgeborenen zwischen der 21 /0 und 28/0 Schwangerschaftswoche (SSW), bei dem modifiziertes Fruchtwasser oder eine Plasma-Ersatzlösung zunächst mit Sauerstoff oder einem Sauerstoff-haltigen Gasgemisch angereichert und das so angereicherte Fruchtwasser oder die Plasma-Ersatzlösung einem Durchflusssystem zugeführt wird, welches aus einer Anzahl fluiddurchlässiger Elemente und Verbindungselementen für den Anschluss an die Arterien und Venen des Menschen und einem Durchflusslumen zur Durchleitung des modifizierten 15. Ex vivo method for the maintenance of life of a person, in particular an extremely premature baby between the 21/0 and 28/0 week of pregnancy (SSW), in which modified amniotic fluid or a plasma replacement solution initially with oxygen or a Enriched oxygen-containing gas mixture and the amniotic fluid or the plasma replacement solution so enriched is fed to a flow system, which consists of a number of fluid-permeable elements and connecting elements for connection to the arteries and veins of humans and a flow lumen for the passage of the modified
Fruchtwassers durch die fluiddurchlässigen Elemente, sowie wenigstens einem Anschluss für das Einleiten des mit Sauerstoff oder dem Sauerstoff-haltigen Gasgemisch angereicherten modifizierten Fruchtwassers in das Durchflusssystem besteht, wobei das mit Sauerstoff angereicherte modifizierte Fruchtwasser durch die fluiddurchlässigen Elemente des Amniotic fluid through the fluid-permeable elements, and at least one connection for introducing the modified amniotic fluid enriched with oxygen or the oxygen-containing gas mixture into the flow system, the modified amniotic fluid enriched with oxygen through the fluid-permeable elements of the
Durchflusssystems geleitet wird, während das Blut an der Außenseite der fluiddurchlässigen Elemente über das Durchflusslumen vorbeigleitet wird, wodurch ein Gasaustausch erfolgt. Flow system is directed, while the blood on the outside of the fluid-permeable elements is passed over the flow lumen, whereby a gas exchange takes place.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine digitale 16. The method according to claim 15, characterized in that a digital
Echtzeitverbindung zwischen dem Fetus und den Eltern besteht, bei der der Fetus Real time connection exists between the fetus and the parent at which the fetus
Geräusche der Mutter und/oder des Vaters, bevorzugt die Stimme, Atmung, Sounds of the mother and / or the father, preferably the voice, breathing,
Herzschläge und ggf. Darmgeräusche, zugeführt bekommt.  Heartbeats and possibly bowel sounds.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein 17. The method according to any one of claims 15 to 16, characterized in that a
Elektrolyten-Austausch, eine Giftstoff- und Abfallprodukt-Entsorgung, insbesondere von Electrolyte exchange, a disposal of toxins and waste products, in particular from
Bilirubin, Ammoniak, Stickstoff und eine Osmoregulation über das Durchflusssystem erfolgt. Bilirubin, ammonia, nitrogen and osmoregulation are carried out via the flow system.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass alternativ oder zusätzlich eine feuchte Begasung über modifiziertes Fruchtwasser, Plasma-Ersatz-Lösungen, Elektrolyt-Lösungen erfolgt. 18. The method according to any one of claims 15 to 17, characterized in that, alternatively or additionally, a moist fumigation takes place via modified amniotic fluid, plasma replacement solutions, electrolyte solutions.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der 19. The method according to any one of claims 15 to 18, characterized in that the
Gasaustausch im Durchflusssystem durch die Geschwindigkeit des durch das Gas exchange in the flow system through the speed of the through the
Durchflusssystem hindurchströmenden Fruchtwassers, das Flüssigkeitsvolumen, die Flow system of amniotic fluid flowing through, the volume of fluid that
Richtung/Gegenrichtung, die Frequenz (Oszillation 0 - 1000 Hz), die 02-Zufuhr Direction / opposite direction, the frequency (oscillation 0 - 1000 Hz), the 0 2 supply
und/oder Gasmischung-Zufuhr und/oder durch eine Druckänderung im and / or gas mixture supply and / or by a pressure change in the
Durchflusssystem geregelt wird. Flow system is regulated.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das 20. The method according to any one of claims 15 to 19, characterized in that the
Fruchtwasser vor der Einleitung in das wenigstens eine Durchflusssystem auf eine Temperatur zwischen 37 und 39° C vorgewärmt und gleichzeitig mit Sauerstoff oder dem sauerstoffhaltigen Gasgemisch begast wird. Amniotic fluid is preheated to a temperature between 37 and 39 ° C before being introduced into the at least one flow system and is simultaneously gassed with oxygen or the oxygen-containing gas mixture.
21 . Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Durchflusssystem ein Druck zwischen 5 mBar und 5 Bar aufrechterhalten wird. 21st Method according to one of claims 15 to 20, characterized in that in the Flow system a pressure between 5 mbar and 5 bar is maintained.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich Medikamente, Nährstoffe oder Medizinprodukte in das Durchflusssystem eingeleitet werden. 22. The method according to any one of claims 15 to 21, characterized in that additional drugs, nutrients or medical products are introduced into the flow system.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchflusssystem entweder innerhalb oder außerhalb eines Behälters angeordnet wird. 23. The method according to any one of claims 15 to 22, characterized in that the flow system is arranged either inside or outside a container.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4062919A1 (en) 2021-03-24 2022-09-28 Prenatal International GmbH One or more compositions based on human amniotic fluid for use in a method of enteral nutrition, enteral nutritional supplementation and/or treatment and/or nutrition of low capillary layers
CN115919584B (en) * 2023-01-09 2023-05-26 首都儿科研究所附属儿童医院 Bionic uterine system
CN115708748B (en) * 2023-01-09 2023-04-28 首都儿科研究所附属儿童医院 Bionic uterine system capable of being placed with multiple surgical instruments

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4556489A (en) * 1983-03-09 1985-12-03 Shiley Incorporated Membrane oxygenator
US20070010005A1 (en) * 2005-07-08 2007-01-11 James Sitzmann Neonatal support system and related devices and methods of use
US20090018484A1 (en) * 2007-07-11 2009-01-15 Levitov Alexander B System device and method for oxygenation
RU2376969C1 (en) * 2008-06-11 2009-12-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию" Device for nursing of prematurely born babies
PT2661308T (en) 2011-01-05 2019-07-31 Prenatal Int Gmbh Hypotonic aqueous composition with reduced chloride content, with or without phospholipids
US9492603B2 (en) 2011-08-23 2016-11-15 Mcmaster University Artificial placenta
KR20150127204A (en) 2013-03-15 2015-11-16 더 칠드런스 호스피탈 오브 필라델피아 Extracorporeal life support system and methods of use thereof
EP3274079A4 (en) 2015-03-24 2018-12-19 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Artificial placenta and methods of preparation
JP6766081B2 (en) * 2015-06-19 2020-10-07 ザ・チルドレンズ・ホスピタル・オブ・フィラデルフィアThe Children’S Hospital Of Philadelphia Methods and equipment for in vitro support for preterm infants
US10709827B2 (en) * 2015-10-14 2020-07-14 Technische Universität Wien Membrane catheter
WO2018171905A1 (en) * 2017-03-21 2018-09-27 Universitätsklinikum Halle (Saale) Artificial womb system and placenta
WO2019139914A1 (en) * 2018-01-09 2019-07-18 Amnion Life, LLC Systems, methods, and devices for artificial placentas and amniotic bed incubators

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