JP5813661B2 - ガス交換を促進するマイクロ流体デバイスならびにその使用方法および製造方法 - Google Patents
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Description
本出願は、その内容がすべての趣旨に関して参照により本明細書に組み入れられる、2009年12月31日出願の米国特許仮出願第61/291,560号の恩典および優先権を主張する。
本発明は、マイクロ流体デバイス中でガス交換するためのシステムおよび方法ならびにそのようなマイクロ流体デバイスを製造する方法を提供する。
流体とのガス交換を促進するための様々なシステムおよび方法が文献に記載されている。そのようなシステムおよび方法の一つの用途は、患者における損傷した肺の機能を補助する肺補助技術における使用である。そのようなシステムおよび方法のもう一つの用途は、流体中でガス交換することが望ましい工業プロセスにおける使用である。
本発明は、マイクロ流体デバイス、流体とのガス交換を促進する方法、およびマイクロ流体デバイスを製造する方法を提供する。マイクロ流体デバイスは、流体へ、または流体からガスを移送することが望ましい医学的用途または工業用途において使用される場合がある。たとえば、本明細書に記載されるマイクロ流体デバイスおよび方法は、酸素を血液に移送する際に特定の利点を提供し、人工肺装置としての使用に適用可能であると考えられる。本明細書に記載されるマイクロ流体デバイスは、一種類のガス透過性材料の少なくとも一つの層を含み、層は、ガス流のための少なくとも一つのチャンバと流体流のための少なくとも一つのチャンバとを含む。ガス流のための任意のチャンバを隣接する流体流のためのチャンバから分けているガス透過性材料の厚さは、ガスがガス透過性材料を通過し、流体流のためのチャンバ中の流体の中に入ることができるように最小化される。流体流のためのチャンバの特徴、たとえば高さ、幅、長さ、および形状は、流体へのガスの移送、および/または流体からのガスの移送を最大化するように、また、デバイスを通過する血液のような流体の伝達のための優れた流体流動特性を提供するように最適化されることができる。
ガス流のための少なくとも一つのチャンバと流体流のための少なくとも一つのチャンバとをその中に画定する、一種類のガス透過性材料の第一の層
を含み、ガス流のための任意のチャンバを隣接する流体流のためのチャンバから分けているガス透過性材料の厚さが約1μm〜約100μmである、マイクロ流体デバイス。
[本発明1002]
ガス流のための少なくとも一つのチャンバと流体流のための少なくとも一つのチャンバとをその中に画定する、一種類のガス透過性材料の第一の層
を含み、ガス流のための任意のチャンバを隣接する流体流のためのチャンバから分けているガス透過性材料の厚さが、少なくとも1×10 -6 mL/s/cm 2 /cm Hgの酸素ガス透過度を有する厚さ以下である、マイクロ流体デバイス。
[本発明1003]
第一の層が、ガス流のための複数のチャンバと流体流のための複数のチャンバとをその中に画定し、ガス流のための任意のチャンバを隣接する流体流のためのチャンバから分けているガス透過性材料の厚さが約1μm〜約100μmである、本発明1001または1002のマイクロ流体デバイス。
[本発明1004]
ガス流のための任意のチャンバおよび流体流のための任意のチャンバが、ガスおよび流体の流れ方向が互いに対して平行または逆平行になるように配設されている、本発明1001〜1003のいずれかのマイクロ流体デバイス。
[本発明1005]
流体流のためのチャンバそれぞれがガス流のためのチャンバ二つの間に位置する、本発明1001〜1004のいずれかのマイクロ流体デバイス。
[本発明1006]
ガス流のための少なくとも一つのチャンバが、ガスの流れ方向が流体流のためのチャンバ中の流体流の方向に対して横向きになるように配設されている、本発明1001〜1004のいずれかのマイクロ流体デバイス。
[本発明1007]
第一の層の上に積み重ねられた、一種類のガス透過性材料の第二の層をさらに含み、該第二の層が、ガス流のための少なくとも一つのチャンバと流体流のための少なくとも一つのチャンバとをその中に画定する、本発明1001〜1006のいずれかのマイクロ流体デバイス。
[本発明1008]
第二の層の上に積み重ねられた、一種類のガス透過性材料の第三の層をさらに含み、該第三の層が、ガス流のための少なくとも一つのチャンバと流体流のための少なくとも一つのチャンバとをその中に画定する、本発明1007のマイクロ流体デバイス。
[本発明1009]
第二の層におけるガス流のためのチャンバを第二の層における流体流のためのチャンバから分けているガス透過性材料の厚さが約1μm〜約100μmである、本発明1007または1008のマイクロ流体デバイス。
[本発明1010]
ある層における流体流のための任意のチャンバが、その同じ層におけるガス流のための二つのチャンバの間に配置され、該流体流のためのチャンバが、任意の隣接層におけるガス流のためのチャンバと垂直方向に整列している、本発明1001〜1009のいずれかのマイクロ流体デバイス。
[本発明1011]
マイクロ流体デバイス中のガス流のための任意のチャンバをマイクロ流体デバイス中の流体流のためのチャンバから分けているガス透過性材料の厚さが約10μm〜約100μmである、本発明1001〜1010のいずれかのマイクロ流体デバイス。
[本発明1012]
ある層におけるガス流のための任意のチャンバをその同じ層における流体流のためのチャンバから分けているガス透過性材料の厚さが約50μm〜約100μmである、本発明1001〜1011のいずれかのマイクロ流体デバイス。
[本発明1013]
マイクロ流体デバイス中のガス流のための任意のチャンバを該マイクロ流体デバイス中の流体流のためのチャンバから分けているガス透過性材料の厚さが約10μm〜約25μmである、本発明1001〜1011のいずれかのマイクロ流体デバイス。
[本発明1014]
デバイス中の任意のガスチャンバにガスを送り出し、該デバイス中の任意の流体チャンバに流体を送り出すための分配システムをさらに含む、本発明1001〜1013のいずれかのマイクロ流体デバイス。
[本発明1015]
システムが、分岐状もしくは二叉状のマイクロチャネル、生物模倣型血管様チャネル、またはマニホールド構造を含む、本発明1014のマイクロ流体デバイス。
[本発明1016]
任意の流体チャンバが25μm未満の高さを有する、本発明1001〜1015のいずれかのマイクロ流体デバイス。
[本発明1017]
任意の流体チャンバが約10μm〜約15μmの高さを有する、本発明1001〜1016のいずれかのマイクロ流体デバイス。
[本発明1018]
任意の流体チャンバが200μm未満の幅を有する、本発明1001〜1017のいずれかのマイクロ流体デバイス。
[本発明1019]
流体チャンバが少なくとも2:1の幅 対 高さ比を有する、本発明1001〜1017のいずれかのマイクロ流体デバイス。
[本発明1020]
流体流のための任意のチャンバが、半円形である断面を有する、本発明1001〜1019のいずれかのマイクロ流体デバイス。
[本発明1021]
流体流のための任意のチャンバが抗凝固剤でコートされている、本発明1001〜1020のいずれかのマイクロ流体デバイス。
[本発明1022]
ガス透過性材料がオルガノシリコーンポリマー、ポリエチレン、またはポリウレタンである、本発明1001〜1021のいずれかのマイクロ流体デバイス。
[本発明1023]
ガス透過性材料がポリジメチルシロキサンである、本発明1001〜1022のいずれかのマイクロ流体デバイス。
[本発明1024]
流体流のためのチャンバが血液を含み、ガス流のためのチャンバが酸素を含む、本発明1001〜1023のいずれかのマイクロ流体デバイス。
[本発明1025]
流体を、ガス流のための少なくとも一つのチャンバ中にガスを有する、本発明1001〜1024のいずれかのマイクロ流体デバイスに通過させ、それによって該ガスを該流体に移送することを含む、ガスを流体に移送する方法。
[本発明1026]
流体が血液であり、ガスが酸素を含む、本発明1025の方法。
[本発明1027]
マイクロ流体デバイスが患者の血管系に流体的に接続される、本発明1026の方法。
[本発明1028]
流体中に溶解したガスをマイクロ流体デバイス中のガス流のためのチャンバに移送することをさらに含む、本発明1025〜1027のいずれかの方法。
[本発明1029]
ガス流のための少なくとも一つのチャンバと流体流のための少なくとも一つのチャンバとをその中に画定する、一種類のガス透過性材料の第一の層を形成する工程
を含み、ガス流のための任意のチャンバを隣接する流体流のためのチャンバから分けているガス透過性材料の厚さが約1μm〜約100μmである、マイクロ流体デバイスを製造する方法。
[本発明1030]
ガス流のための任意のチャンバを隣接する流体流のためのチャンバから分けているガス透過性材料の厚さが約10μm〜約100μmである、本発明1029の方法。
[本発明1031]
一種類のガス透過性材料の少なくとも一つのさらなる層における、流および流体流のための少なくとも一つのチャンバ。
[本発明1032]
一種類のガス透過性材料のさらなる層を第一の層に結合する工程をさらに含む、本発明1029または1030の方法。
[本発明1033]
ガス透過性材料の層が積み重ねられる、本発明1031の方法。
本発明のこれらおよび他の局面は、本明細書に開示される発明の他の特徴および態様とともに、以下の詳細な説明、図面、および特許請求の範囲の参照によってより明確になるであろう。さらには、本明細書に記載される局面、特徴、および態様が互いに排他的ではなく、様々な組み合わせおよび入れ換えにおいて共存することができることが理解されよう。
本発明は、マイクロ流体デバイス、流体とのガス交換を促進する方法、およびマイクロ流体デバイスを製造する方法を提供する。上記で説明したように、マイクロ流体デバイスは、流体へ、および/または流体からガスを移送することが望ましい医学的用途または工業用途において使用され得る。マイクロ流体デバイスおよび方法は、酸素を血液に移送する際に特定の利点を提供し、人工肺装置としての使用に適用可能であると考えられる。たとえば、本明細書に記載される流体チャンバの特徴は、肺補助ガス交換装置の使用のために患者が体験し得る血液凝固、溶血、炎症、および他の副作用の発生を減らすと考えられる。また、流体チャンバの構成は、ガス移送効率を改善すると考えられる優れた表面積 対 容積比を提供する。さらに、ガスチャンバおよび流体チャンバの両方を一種類のガス透過性材料の同じ層中に配置することは、大規模での製造技術および製造に適用可能なマイクロ流体デバイスを提供する。以下、本発明の様々な局面を節に分けて説明する。しかし、ある特定の節に記載される本発明の局面が任意の特定の節に限定されてはならない。
本明細書に記載されるマイクロ流体デバイスは、一種類のガス透過性材料の少なくとも一つの層を含み、この層は、ガス流のための少なくとも一つのチャンバと流体流のための少なくとも一つのチャンバとを含む。ガス流のための任意のチャンバを隣接する流体流のためのチャンバから分けているガス透過性材料の厚さは、ガスがガス透過性材料を通過し、流体流ためのチャンバ中の流体の中に入ることができるように最小化される。流体流のためのチャンバの特徴は、特定の性能特性を達成するために、以下に記載するように選択することができる。
ガス流のためのチャンバおよび/または流体流のためのチャンバの数および配設は、マイクロ流体デバイスにとって特定の性能特性を達成するように調節することができる。たとえば、流体流のためのチャンバに近接するガス流のためのチャンバの数を増すと、ガスが流体に移送される速度を増すことができる。同様に、ガス流のためのチャンバを流体流のためのチャンバから分けているガス透過性材料の厚さを減らしても、ガスが流体に移送される速度を増すことができる。調節することができるマイクロ流体デバイスのさらなる特徴は、(1)チャンバを含むデバイス中の層の数を選択すること、および(2)一つの層におけるチャンバの向きを隣接層におけるチャンバに対して選択することを含む。
チャンバの特徴は、その物理的寸法、形状的特徴、およびチャンバ表面への修飾の存在にしたがって特徴づけることができる。チャンバの特徴の様々な局面を以下に記す。
チャンバは、チャンバの高さ、幅、および/または長さにしたがって特徴づけることができる。チャンバの高さ、幅、および長さの特定の組み合わせが、チャンバの表面積、チャンバを通過する流体またはガスの流れ特性、および流体またはガスをチャンバに通すために必要になり得る圧力に影響を与えることができる。
様々なタイプの断面を有するチャンバが、本明細書に記載されるマイクロ流体デバイスにおける使用に適用可能であると考えられる。たとえば、特定の場合において、チャンバは、長方形、円形、三角形、半円形、または他の幾何学形状であり得る。長方形の断面形状を有するチャンバがたとえば図1に示されている。本明細書に記載される特定の断面形状は、デバイス中の流体チャンバの中を移動する流体、たとえば血液が受ける剪断応力を最小限にすることができると考えられる。たとえば、円形または半円形の断面形状は、チャンバの中を移動する流体が受ける剪断応力を最小限にし、チャンバの表面積 対 容積比を高めることができると考えられる。したがって、特定の態様において、流体流のための任意のチャンバは、半円形である断面を有する。
チャンバは、たとえば流体混合を誘発する、または他の特定の性能特性を達成するための三次元構造を含み得る。流体混合を誘発する構造は、流れ方向と異なる方向に流体を向ける形状的特徴(たとえば、流れに対して斜めに配置されたクロスハッチパターンまたはリッジ)、流れの下で変形して流体中に一時的な乱れを生じさせる可撓性要素、および流体の流れ内に回転流を誘発する要素を含むことができる。したがって、特定の態様において、流体流のためのチャンバはさらに、流体混合を誘発するための混合要素を含む。特定の他の態様において、流体流のためのチャンバは、チャンバの縦軸に沿って、チャンバの高さまたは幅における一つまたは複数の変化を含む。
チャンバの内面は、特定の性能特性、たとえば流体またはガス中に存在し得る特定の物質によって生じる劣化に対する改善された耐性を達成する、またはチャンバが流体またはガス中の特定の成分の変態(たとえば血液凝固の誘発)を生じさせる危険を減らすために修飾することができる。表面修飾は、特定の物質によるチャンバ内壁の部分的コーティングである場合もあるし、または特定の物質によるチャンバ内壁の完全なコーティングである場合もある。血液-物質相互作用を変化させる表面修飾は、凝固を減らす表面係留化合物(たとえばヘパリン)、デバイスへのタンパク質吸着を抑制する疎水性/親水性単層、デバイスにおける吸着種の蓄積を減らす分解性コーティング、ならびに表面化学およびその後の疎水性/親水性を変化させる高エネルギー処理(たとえば高エネルギー酸素プラズマ)を含むことができる。特定の態様において、流体流のための任意のチャンバは、生物学的分子、たとえば血清アルブミン、または血管系中に見いだすことができる表面タンパク質でコートされている。特定の態様において、流体流のための任意のチャンバは、血流のための流体チャンバ中の血液凝固を減らすと考えられる抗凝固剤(たとえばヘパリン)でコートされている。
マイクロ流体デバイスは、デバイス中の任意のガスチャンバにガスを送り出し、デバイス中の任意の流体チャンバに流体を送り出すための分配システムを含んでもよい。分配システムは、分岐状もしくは二叉状のマイクロチャネル、生物模倣型血管様チャネル、またはマニホールド構造を含みうる。血管様チャネル構造、流体流のための滑らかな経路を提供する構造、または他の構成により、チャンバへの制御可能なアクセスが提供され得る。
本明細書に記載されるマイクロ流体デバイスは、任意で、(i)流体流のための一つまたは複数のチャンバの入力端との流体連絡を提供する第一のアクセス導管、(ii)流体流のための一つまたは複数のチャンバの出力端との流体連絡を提供する第一の戻り導管、(iii)第一のアクセス導管に入る流体が流体流のための一つまたは複数のチャンバの中を流れて第一の戻り導管から出ることを保証するための第一のポンプ、(iv)ガス流のための一つまたは複数のチャンバの入力端との流体連絡を提供する第一のアクセス導管、および(vi)第一のアクセス導管に入るガスがガス流のための一つまたは複数のチャンバの中を流れることを保証するための第二のポンプの一つまたは複数を含んでもよい。
マイクロ流体デバイスは、任意で、ガス貯蔵のための貯留部を含んでもよい。特定の態様において、貯留部は、ガス流のための少なくとも一つのチャンバの延長部である。特定の態様において、貯留部は酸素を含む。
マイクロ流体デバイスにおける使用のための様々なガス透過性ポリマー材料が当技術分野において公知であり、本明細書に記載されるマイクロ流体デバイスにおける使用に適用可能であると考えられる。たとえば、特定の態様において、ガス透過性材料はオルガノシリコーンポリマー(たとえばポリシロキサン、たとえばMDX-4などのPDMS変形物、およびガス(たとえば酸素および二酸化炭素)透過性を高める改質PDMS組成物)、ポリエチレンまたはポリウレタンである。特定の具体的な態様において、ガス透過性材料はポリジメチルシロキサンである。
本明細書に記載されるマイクロ流体デバイスは、多種多様な流体およびガスとの使用に適用可能であると考えられる。たとえば、特定の態様において、ガスは、酸素、二酸化炭素、空気、窒素、または不活性ガスである。特定の態様において、流体は、水溶液、血液、有機溶媒などである。特定の態様において、流体流のためのチャンバは血液を含み、ガス流のためのチャンバは酸素を含む。特定の他の態様において、ガス流のためのチャンバは、酸素、二酸化炭素、空気、窒素、不活性ガス、または部分真空の少なくとも一つを含む。特定の態様において、血液がマイクロ流体デバイスに通される前に、血液から細胞成分が一時的に除去され、その後、マイクロ流体デバイスを通過した血液に細胞成分が再び導入される。これは、マイクロ流体デバイス内での血液凝固の危険性を減らすと考えられる。
一つまたは複数の層を含むマイクロ流体デバイスは、ガス透過性ポリマーが微細加工された型に対して成形される微細加工法を使用して製造されうる。たとえば、図3に示すように、ポリジメチルシロキサン(PDMS)が型上にスピンコートされうる。しかし、他のオルガノシリコーン材料(たとえばポリシロキサン、たとえばMDX-4などのPDMS変形物、およびガス(たとえば酸素および二酸化炭素)透過性を高める改質PDMS組成物)、ポリエチレン、およびポリウレタン様材料を含むがこれらに限定されない他のガス透過性ポリマーを同様に使用してもよい。
本発明の様々な態様は、ガス移送効率を改善すると同時に副作用を減らし、それにより、高容量肺補助装置について長期的使用が求められる市場への拡大を可能にすると考えられる。本発明の態様の商業的用途は、とりわけ、体外式膜型人工肺(ECMO)、心肺バイパス(CPB)、肺損傷または成人呼吸促迫症候群(ARDS)患者のための肺補助、傷害からの肺移植への患者のブリッジング、慢性閉塞性肺疾患の治療、火災/爆発被害者のための酸素投与増強または二酸化炭素除去、および最終的な長期の部分的または完全な肺置換を含む。
本発明の理解を容易にするために、いくつかの用語および語句を以下に定義する。
本明細書において参照される特許文献および科学文献それぞれの全開示は、すべての趣旨に関して、参照により本明細書に組み入れられる。
本発明は、その真意または本質的特徴を逸脱することなく、他の具体的な形態に具現化されてもよい。したがって、前記態様は、あらゆる点において、本明細書に記載される発明を限定するものではなく、例示的であるとみなされる。したがって、本発明の範囲は、前記詳細な説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味および同等の範囲に入るすべての変形は本発明に含まれるものと解釈される。
Claims (26)
- ガス流のための少なくとも二つのチャンバと流体流のための少なくとも二つのチャンバとをその中に画定する、一種類のガス透過性材料の第一の層であって、該ガス流のための少なくとも二つのチャンバが、該流体流のための少なくとも二つのチャンバとは異なるように構成され、該ガス流のための少なくとも二つのチャンバを隣接する流体流のためのチャンバから分けているガス透過性材料の厚さが1μm〜100μmである、前記第一の層、ならびに
第一の層の上に積み重ねられた、該ガス透過性材料の第二の層であって、ガス流のための少なくとも二つのチャンバと流体流のための少なくとも二つのチャンバとをその中に画定する、前記第二の層
を含む、マイクロ流体デバイスであって、
第一の層における流体流のために構成された少なくとも一つのチャンバが、(i)第一の層におけるガス流のために構成された少なくとも一つのチャンバと隣接し、かつ同一面にあり、かつ、(ii)第二の層におけるガス流のために構成されたチャンバと、第一の層に垂直な面において整列する、前記マイクロ流体デバイス。 - ガス流のための少なくとも二つのチャンバと流体流のための少なくとも二つのチャンバとをその中に画定する、一種類のガス透過性材料の第一の層であって、該ガス流のための少なくとも二つのチャンバが、該流体流のための少なくとも二つのチャンバとは異なるように構成され、該ガス流のための少なくとも二つのチャンバを隣接する流体流のためのチャンバから分けているガス透過性材料の厚さが、少なくとも1×10-6mL/s/cm2/cm Hgの酸素ガス透過度を有する厚さ以下である、前記第一の層、ならびに
第一の層の上に積み重ねられた、該ガス透過性材料の第二の層であって、ガス流のための少なくとも二つのチャンバと流体流のための少なくとも二つのチャンバとをその中に画定する、前記第二の層
を含む、マイクロ流体デバイスであって、
第一の層における流体流のために構成された少なくとも一つのチャンバが、(i)第一の層におけるガス流のために構成された少なくとも一つのチャンバと隣接し、かつ同一面にあり、かつ、(ii)第二の層におけるガス流のために構成されたチャンバと、第一の層に垂直な面において整列する、前記マイクロ流体デバイス。 - 前記ガス流のためのチャンバおよび前記流体流のためのチャンバが、ガスおよび流体の流れ方向が互いに対して平行または逆平行になるように配設されている、請求項1または2記載のマイクロ流体デバイス。
- ガス流のための少なくとも一つのチャンバが、ガスの流れ方向が流体流のためのチャンバ中の流体流の方向に対して横向きになるように配設されている、請求項1または2記載のマイクロ流体デバイス。
- 第二の層の上に積み重ねられた、一種類のガス透過性材料の第三の層をさらに含み、該第三の層が、ガス流のための少なくとも一つのチャンバと流体流のための少なくとも一つのチャンバとをその中に画定する、請求項1または2記載のマイクロ流体デバイス。
- マイクロ流体デバイス中の前記ガス流のための少なくとも二つのチャンバをマイクロ流体デバイス中の流体流のためのチャンバから分けているガス透過性材料の厚さが10μm〜100μmである、請求項1記載のマイクロ流体デバイス。
- ある層における前記ガス流のための少なくとも二つのチャンバをその同じ層における流体流のためのチャンバから分けているガス透過性材料の厚さが50μm〜100μmである、請求項1記載のマイクロ流体デバイス。
- マイクロ流体デバイス中の前記ガス流のための少なくとも二つのチャンバを該マイクロ流体デバイス中の流体流のためのチャンバから分けているガス透過性材料の厚さが10μm〜25μmである、請求項1記載のマイクロ流体デバイス。
- デバイス中の前記ガスチャンバのそれぞれにガスを送り出し、該デバイス中の前記流体チャンバのそれぞれに流体を送り出すための分配システムをさらに含む、請求項1または2記載のマイクロ流体デバイス。
- システムが、分岐状もしくは二叉状のマイクロチャネル、生物模倣型血管様チャネル、またはマニホールド構造を含む、請求項9記載のマイクロ流体デバイス。
- 少なくとも一つの流体チャンバが25μm未満の高さを有する、請求項1または2記載のマイクロ流体デバイス。
- 少なくとも一つの流体チャンバが10μm〜15μmの高さを有する、請求項1または2記載のマイクロ流体デバイス。
- 少なくとも一つの流体チャンバが200μm未満の幅を有する、請求項1または2記載のマイクロ流体デバイス。
- 少なくとも一つ流体チャンバが少なくとも2:1の幅 対 高さ比を有する、請求項1または2記載のマイクロ流体デバイス。
- 流体流のための少なくとも一つのチャンバが、半円形である断面を有する、請求項1記載のマイクロ流体デバイス。
- 流体流のための少なくとも一つのチャンバが抗凝固剤でコートされている、請求項1記記載のマイクロ流体デバイス。
- ガス透過性材料がオルガノシリコーンポリマー、ポリエチレン、またはポリウレタンである、請求項1または2記載のマイクロ流体デバイス。
- ガス透過性材料がポリジメチルシロキサンである、請求項1または2記載のマイクロ流体デバイス。
- 流体流のためのチャンバが血液を含み、ガス流のためのチャンバが酸素を含む、請求項1または2記載のマイクロ流体デバイス。
- 流体を、ガス流のための少なくとも一つのチャンバ中にガスを有する、請求項1または2記載のマイクロ流体デバイスに通過させ、それによって該ガスを該流体に移送することを含む、ガスを流体に移送する方法。
- 流体が血液であり、ガスが酸素を含む、請求項20記載の方法。
- 流体中に溶解したガスをマイクロ流体デバイス中のガス流のためのチャンバに移送することをさらに含む、請求項20または21記載の方法。
- ガス流のための少なくとも二つのチャンバと流体流のための少なくとも二つのチャンバとをその中に画定する、一種類のガス透過性材料の第一の層であって、該ガス流のための少なくとも二つのチャンバが、該流体流のための少なくとも二つのチャンバとは異なるように構成され、該ガス流のための少なくとも二つのチャンバを隣接する流体流のためのチャンバから分けているガス透過性材料の厚さが1μm〜100μmである、前記第一の層を、形成する工程、ならびに
第一の層の上に積み重ねられた、該ガス透過性材料の第二の層であって、ガス流のための少なくとも二つのチャンバと流体流のための少なくとも二つのチャンバとをその中に画定する、前記第二の層を、形成する工程
を含む、マイクロ流体デバイスを製造する方法であって、
第一の層における流体流のために構成された少なくとも一つのチャンバが、(i)第一の層におけるガス流のために構成された少なくとも一つのチャンバと隣接し、かつ同一面にあり、かつ、(ii)第二の層におけるガス流のために構成されたチャンバと、第一の層に垂直な面において整列する、前記方法。 - 前記ガス流のための少なくとも二つのチャンバを隣接する流体流のためのチャンバから分けているガス透過性材料の厚さが10μm〜100μmである、請求項23記載の方法。
- 一種類のガス透過性材料のさらなる層を第一の層に結合する工程をさらに含む、請求項23または24記載の方法。
- ガス透過性材料の層が積み重ねられる、請求項23記載の方法。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP2200931B1 (en) | 2007-09-19 | 2017-06-07 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Microfluidic structures with circular cross-section |
US20090234332A1 (en) * | 2008-03-17 | 2009-09-17 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc | Artificial microvascular device and methods for manufacturing and using the same |
US20110082563A1 (en) * | 2009-10-05 | 2011-04-07 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Microscale multiple-fluid-stream bioreactor for cell culture |
US20110186165A1 (en) * | 2009-10-05 | 2011-08-04 | Borenstein Jeffrey T | Three-dimensional microfluidic platforms and methods of use and manufacture thereof |
JP5813661B2 (ja) | 2009-12-31 | 2015-11-17 | ザ チャールズ スターク ドレイパー ラボラトリー インク | ガス交換を促進するマイクロ流体デバイスならびにその使用方法および製造方法 |
AU2011258203A1 (en) * | 2010-05-26 | 2013-01-10 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Microfabricated artificial lung assist device, and methods of use and manufacture thereof |
US8574309B2 (en) * | 2011-02-10 | 2013-11-05 | Vivonics, Inc. | Two-stage system and method for oxygenating and removing carbon dioxide from a physiological fluid |
EP2788042B1 (en) * | 2011-12-05 | 2018-10-31 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Device for reducing the blood priming volume and membrane surface area in microfluidic lung assist devices |
US10342909B2 (en) | 2013-01-11 | 2019-07-09 | The Charles Stark Draper Laboratory Inc. | Systems and methods for increasing convective clearance of undesired particles in a microfluidic device |
US10603419B2 (en) | 2013-01-11 | 2020-03-31 | The Charles Stark Draper Laboratories, Inc. | Systems and methods for increasing convective clearance of undesired particles in a microfluidic device |
US10478543B2 (en) * | 2013-01-11 | 2019-11-19 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Systems and methods for increasing convective clearance of undesired particles in a microfluidic device |
JP2016534839A (ja) * | 2013-09-16 | 2016-11-10 | ジョンソン・アンド・ジョンソン・イノベーション・エルエルシーJohnson & Johnson Innovation LLC | 境界層分離を組み込む、マイクロ流体器官補助装置 |
JP2017513625A (ja) * | 2014-04-23 | 2017-06-01 | ザ チャールズ スターク ドレイパー ラボラトリー インク | 血液酸素供給器 |
CN106338544B (zh) * | 2015-07-09 | 2019-05-28 | 南京大学 | 一种模拟人肺呼吸运动系统的烟气分析装置 |
US11673094B2 (en) | 2016-05-27 | 2023-06-13 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Biomimetic microfluidic device for high efficiency carbon dioxide removal from patients at low blood flow rates |
BR112019020580A2 (pt) * | 2017-04-03 | 2020-04-28 | Us Dept Veterans Affairs | dispositivo de difusão microfluídico, métodos, método para formar um dispositivo, e, dispositivo de difusão microfluídica impresso tridimensionalmente. |
US11988471B2 (en) * | 2021-03-27 | 2024-05-21 | Massachusetts Institute Of Technology | Devices and methods for fabrication of components of a multiscale porous high-temperature heat exchanger |
US20230091557A1 (en) * | 2021-09-20 | 2023-03-23 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Respiratory assist and fluid removal device for treatment of respiratory distress syndrome |
Family Cites Families (36)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2876769A (en) * | 1955-10-11 | 1959-03-10 | Cordova Jose Juan | Apparatus for oxygenating, centrifuging and changing the temperature of blood |
US3489647A (en) * | 1964-05-06 | 1970-01-13 | Dow Corning | Artificial organ for membrane dialysis of biological fluids |
US3847211A (en) * | 1969-01-28 | 1974-11-12 | Sub Marine Syst Inc | Property interchange system for fluids |
US3738813A (en) * | 1971-06-04 | 1973-06-12 | W Esmond | Mass transfer device and method of making same |
GB1408562A (en) * | 1971-07-26 | 1975-10-01 | Atomic Energy Authority Uk | Apparatus for use in dialysis |
JPS573652A (en) | 1980-06-06 | 1982-01-09 | Kanegafuchi Chemical Ind | Artificial lung using minute hole diameter film |
US4620965A (en) * | 1982-09-22 | 1986-11-04 | Terumo Corporation | Hollow fiber-type artificial lung |
JPS6264372A (ja) * | 1985-09-13 | 1987-03-23 | テルモ株式会社 | 膜型人工肺 |
US4997565A (en) | 1986-06-16 | 1991-03-05 | Niesen Lawrence J | Laboratory scale ultrafiltration apparatus |
US4756835A (en) * | 1986-08-29 | 1988-07-12 | Advanced Polymer Technology, Inc. | Permeable membranes having high flux-density and low fouling-propensity |
US5254259A (en) | 1989-08-17 | 1993-10-19 | Bellhouse Brian John | Method and apparatus for effecting the transfer of heat or mass through a membrane involving the use of vortices |
US5207639A (en) * | 1991-02-21 | 1993-05-04 | Cooper William I | Fetal lung apparatus |
US6514412B1 (en) | 1998-06-18 | 2003-02-04 | 3M Innovative Properties Company | Microstructured separation device |
US6241945B1 (en) * | 1998-03-16 | 2001-06-05 | Life Science Holdings, Inc. | Modular combined pump, filtration, oxygenation and/or debubbler apparatus |
US7371400B2 (en) * | 2001-01-02 | 2008-05-13 | The General Hospital Corporation | Multilayer device for tissue engineering |
US7759113B2 (en) * | 1999-04-30 | 2010-07-20 | The General Hospital Corporation | Fabrication of tissue lamina using microfabricated two-dimensional molds |
US6759008B1 (en) * | 1999-09-30 | 2004-07-06 | Therox, Inc. | Apparatus and method for blood oxygenation |
US7776021B2 (en) * | 2000-04-28 | 2010-08-17 | The Charles Stark Draper Laboratory | Micromachined bilayer unit for filtration of small molecules |
JP2004512062A (ja) * | 2000-07-28 | 2004-04-22 | エモリー ユニバーシテイ | 人工膜から成る生物学的構成要素 |
NL1017570C2 (nl) | 2001-03-12 | 2002-09-13 | Stichting Hogeschool Van Utrec | Bloedbehandelingsinrichting. |
DE10139830A1 (de) * | 2001-08-14 | 2003-02-27 | Roche Diagnostics Gmbh | Strukturierte Membran |
US20030175149A1 (en) * | 2002-03-18 | 2003-09-18 | Bruce Searles | Renewable, modifiable, membrane gas exchanger |
US8147562B2 (en) * | 2002-09-23 | 2012-04-03 | The General Hospital Corporation | Three dimensional construct for the design and fabrication of physiological fluidic networks |
AU2005294236A1 (en) * | 2004-10-06 | 2006-04-20 | Home Dialysis Plus, Ltd. | Mecs dialyzer |
US7955504B1 (en) * | 2004-10-06 | 2011-06-07 | State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University | Microfluidic devices, particularly filtration devices comprising polymeric membranes, and method for their manufacture and use |
US8663625B2 (en) * | 2004-10-15 | 2014-03-04 | Cornell Research Foundation | Diffusively permeable monolithic biomaterial with embedded microfluidic channels |
US7794593B2 (en) * | 2005-11-30 | 2010-09-14 | 3M Innovative Properties Company | Cross-flow membrane module |
GB2437254B (en) * | 2006-04-13 | 2010-11-17 | Haemair Ltd | Blood/air mass exchange apparatus |
EP2200931B1 (en) * | 2007-09-19 | 2017-06-07 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Microfluidic structures with circular cross-section |
US20090234332A1 (en) * | 2008-03-17 | 2009-09-17 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc | Artificial microvascular device and methods for manufacturing and using the same |
DE102008045621A1 (de) * | 2008-09-03 | 2010-03-04 | Novalung Gmbh | Gastransfervorrichtung und Verwendung einer strukturierten Membran |
US8292492B2 (en) | 2008-11-11 | 2012-10-23 | Sandia Corporation | Airfoil-shaped micro-mixers for reducing fouling on membrane surfaces |
US20110186165A1 (en) | 2009-10-05 | 2011-08-04 | Borenstein Jeffrey T | Three-dimensional microfluidic platforms and methods of use and manufacture thereof |
JP5813661B2 (ja) | 2009-12-31 | 2015-11-17 | ザ チャールズ スターク ドレイパー ラボラトリー インク | ガス交換を促進するマイクロ流体デバイスならびにその使用方法および製造方法 |
AU2011258203A1 (en) | 2010-05-26 | 2013-01-10 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Microfabricated artificial lung assist device, and methods of use and manufacture thereof |
US9844779B2 (en) * | 2011-01-14 | 2017-12-19 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Membrane-integrated microfluidic device for imaging cells |
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