JP6980212B2 - 溶存ガスの送達および医療用流体ラインの脱ガスの方法ならびにシステム - Google Patents
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Description
本特許文書の開示の一部は、著作権保護の対象である資料を含む。著作権者は、それが、特許商標局特許ファイルまたは記録において記載される通り、特許文書または特許開示のいずれかによる複写に異議を唱えないが、それ以外の場合は、全ての著作権一切を有する。
本出願は、2015年12月21日に出願された、米国仮出願第62/270,216号 発明の名称「METHOD AND SYSTEMS FOR THE DELIVERY OF DISSOLVED GASES」の優先権を主張し、その開示内容全体が参照により本明細書に取り込まれる。
多くの臨床状態において、患者に治療目的でガスを投与することが望ましい。例えば、酸素は、患者の血液内の酸素の分圧を増大させる目的によるため、患者に送達されてもよい。ある種の状態において、酸素付加装置を利用して、酸素が患者の血流に直接投与されてもよい。酸素付加装置の例は、米国特許第3,934,982号および第4,440,723号において開示されるものを含む。酸素付加装置は、酸素を含有するガスを血液と合わせ、酸素化された血液を血管または血液源に戻す。酸素の投与は、患者の症状を緩和し、器官機能を保つのを助けるという点で利益をもたらし得るが、患者の器官または複数の器官の細胞の代謝状態は、正常または正常より上を保持し得る。
・A−O220ml/血液100cc=O2圧100mmHgでの正常な動脈O2含有量
・B−O215ml/血液100cc=O2圧60mmHgでの正常な静脈O2含有量
・C−O25ml/血液100cc=O2圧30mmHgでの静脈O2含有量の最低点
・D−O20.33ml/血漿(血液)100cc=O2100mmHgでのO2含有量
・E−O25ml/通常の食塩水100cc=O2圧750mmHgかつ0℃でのO2含有量。
通常の休止状態下で、ヒト組織は、送達されるO2の約21〜32%の範囲内で血液により送達されるO2の約1/3未満を使用することは注意されるべきである。これは、利用可能な動脈血中の血液/分O2約19〜20cc/血液100cc/分から、組織により使用されるO2約4〜6cc/血液100cc/分と解釈する。短期組織バイアビリティーは、有意に少ない、このおよそ1/2、通常送達されるO2の約10〜15%、またはO2約2〜3ml/組織100cc/分を要求する。血液は、動脈においてO219〜20cc/血液100ccを通常運搬する。組織は、O24〜6ccを抽出し、静脈血中にO216〜13ccを残す。O2送達は、運搬される血液の量に基づき、血流速度と、組織により抽出される酸素を掛けたものである。
血管系における閉塞により引き起こされる、本出願のシステムで処置されることが想定される疾患において、この閉塞の遠位の血流は、組織灌流圧の通常の降下を有する側副に依存性であり、血管拡張の局所代償性機序および増大した酸素抽出にもかかわらず、効率的な酸素送達は不十分である。有用なO2は、血液のO2含有量によってばかりでなく、血液の組織への送達の速度によっても決定される。注入される流体はまた、全血を希釈し、所定の圧力での流れを増大するであろう粘度を下げ得る。これは、灌流圧が低く、流れが流体の有効粘度と直接関連する虚血組織において特に当てはまる。全血は、通常の食塩水のものの約8倍である粘度を有する。血液の見かけ上より低い粘度は、大部分、直径300ミクロンより小さい血管においてより小さいヘマトクリット値を有することによる。連続性の法則のこの明らかな隙は、循環を通じてほぼ33%速く循環する血漿を有することにより、行われる(ファーレウス効果)。したがって、この飽和したO2の通常食塩水に溶解させた任意のO2は、それが希釈する全血よりもずっと高い速度で送達され得る。虚血組織において、局所灌流圧は低く、血管は最大限拡張され、流体の粘度は、主要な速度制限要因である。この装置および方法は、粘度を修正し、これにより、循環流量を好ましい方向に修正する。
開示される装置は、好ましい実施形態において、Hyberniaのカテーテル冷却システムの一部として使用されることが想定される。これらの例において、組織の温度は、約5〜7℃、低下してもよい。低減した組織代謝率で、O2の要求は、ベースラインから約8〜14%/℃または少なくとも約40%低下する。Hyberniaのカテーテルシステムは、最適かつ安全なガス含有量および流速を決定する際に有用な、標的組織温度、代謝、ならびに血流と関連する情報を与える。
流体が、ただ計750mmHg(すなわち、患者が置かれる局所気圧)まで、37.8℃(すなわち、患者中核体温)にて飽和されるなら、気泡の発生が遅延され、装置および方法が、通常のカテーテルにおいてこのやり方で安全に使用され得る。N2の浪費は、最小である可能性が高い。図4において見られる通り、送達され得るO2の量は制限されるが、臨床上重要な、この適応において提案される、カテーテル中のO2飽和流体をより高い温度(0℃から33℃対37℃)である血流中の流体に戻すことは、脱飽和を生じ、過剰O2を気泡に生じさせ得る。加えて、流体が大気圧より高い圧力下で再ガス化されるなら、過剰のO2が存在し得る。これを軽減する要因に対処することができる。
O2毒性は、O2代謝中に、免疫細胞により作り出されるフリーラジカルまたは活性酸素種(ROS)に関連する複雑な現象である。装置は、ROSスカベンジャーと酵素の同時注入、およびROSにより除去されたNOのような鍵となる生体信号を可能にするよう操作可能である。加えて、過飽和O2溶液は、特に、高圧および高い流速にて、金属ならびに幾つかのプラスチックに対して高度に腐食性であることができ、ポリイミドのような生体適合耐食材料を使用することを必要とし得ることは注意されるべきである。
Claims (19)
- ガスを含む医療用液体を輸液するシステムであって、
ガス源と、
真空ポンプと、
前記ガス源および前記真空ポンプに連結された流体タンク、加熱および冷却システム、および、超音波処理器を含む、温度制御される容器と、
制御装置であって、
ヘムを含有しない液体が所定の温度に到達するまで前記液体を加熱すること、および、前記加熱した液体を脱ガスしつつ、前記真空ポンプを作動させることにより、前記流体タンク中の前記液体を脱ガスし、
前記液体が所定の温度に到達するまで前記液体を冷却すること、前記冷却した液体の圧力を増加させつつ、第1の流体ラインを介して前記ガス源から前記流体タンクにガスを放出すること、および、前記ガスで前記液体を飽和させるための時間で、増加した圧力で前記ガスに前記液体をさらすことにより、前記流体タンク中の前記脱ガスされた液体を再ガス化し、
第2の流体ラインを介して前記流体タンクからカテーテルに前記再ガス化された液体を送達するように構成された制御装置と、を備える、システム。 - 前記制御装置が、前記加熱および冷却システムが前記流体タンクを加熱することを可能にすること、ならびに、前記超音波処理器を作動させて、前記流体タンクを超音波処理することにより、前記流体タンク中の前記液体を脱ガスするようさらに構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記制御装置が、前記加熱および冷却システムが前記流体タンクを冷却することを可能にすること、ならびに、前記超音波処理器を作動させて、前記流体タンクを超音波処理することにより、前記流体タンク中の前記脱ガスされた液体を再ガス化するようさらに構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記ガスが、酸素、二酸化炭素および一酸化窒素からなる群から選択されるガスを含む、請求項1に記載のシステム。
- 気泡、ガス濃度および前記液体の温度を検出するためのセンサーをさらに備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の流体ラインおよび前記第2の流体ラインを、代謝可能であり、溶解可能でありかつ無毒性であるガスで洗い流す装置をさらに備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記ガスが、二酸化炭素および酸素からなる群から選択されるガスを含む、請求項6に記載のシステム。
- 前記制御装置が、前記液体の脱ガスの後に、前記第1の流体ラインおよび前記第2の流体ラインを前記液体で洗い流すようにさらに構成される、請求項1に記載のシステム。
- プログラマブルプロセッサにより実行されるとき、ガスを含む医療用液体を輸液する方法の実行を引き起こすプログラムコードを含む、非一時的コンピューター可読媒体であって、
ヘムを含有しない液体が所定の温度に到達するまで前記液体を加熱すること、および、前記加熱した液体を脱ガスしつつ、真空ポンプを作動することにより、流体タンク中の前記液体を脱ガスするためのコンピュータープログラムコードであって、前記流体タンクは、ガス源および前記真空ポンプに連結されるとともに、加熱および冷却システムならびに超音波処理器を含む、温度制御される容器に備えられる、コンピュータープログラムコードと、
前記液体が所定の温度に到達するまで前記液体を冷却すること、前記冷却した液体の圧力を増加させつつ、第1の流体ラインを介して前記ガス源から前記流体タンクにガスを放出すること、および、前記ガスで前記液体を飽和させるための時間で、増加した圧力で前記ガスに前記液体をさらすことにより、前記流体タンク中の前記脱ガスされた液体を再ガス化するためのコンピュータープログラムコードと、
第2の流体ラインを介して前記流体タンクからカテーテルに前記再ガス化された液体を送達するためのコンピュータープログラムコードと、を含む、非一時的コンピューター可読媒体。 - 前記加熱および冷却システムが前記流体タンクを加熱することを可能にすること、ならびに、前記超音波処理器を作動させて前記流体タンクを超音波処理することにより、前記流体タンク中の前記液体を脱ガスするためのコンピュータープログラムコードをさらに含む、請求項9に記載の非一時的コンピューター可読媒体。
- 前記加熱および冷却システムが前記流体タンクを冷却することを可能にすること、ならびに、前記超音波処理器を作動させて前記流体タンクを超音波処理することにより、前記流体タンク中の前記脱ガスされた液体を再ガス化するためのコンピュータープログラムコードをさらに含む、請求項9に記載の非一時的コンピューター可読媒体。
- 前記ガスが、酸素、二酸化炭素および一酸化窒素からなる群から選択されるガスを含む、請求項9に記載の非一時的コンピューター可読媒体。
- 気泡、ガス濃度および前記液体の温度を検出するためのコンピュータープログラムコードをさらに含む、請求項9に記載の非一時的コンピューター可読媒体。
- 前記液体の脱ガスの後に、前記第1の流体ラインおよび前記第2の流体ラインを前記液体で洗い流すためのコンピュータープログラムコードをさらに含む、請求項9に記載の非一時的コンピューター可読媒体。
- 前記制御装置は、前記脱ガスされた液体をモノ飽和流体へと再ガス化するようにさらに構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記脱ガスされた液体をモノ飽和流体へと再ガス化するためのコンピュータープログラムコードをさらに含む、請求項9に記載の非一時的コンピューター可読媒体。
- 前記液体は、食塩水を含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記液体は、脱ガスおよび再ガス化され、その結果、前記液体が前記ガス源からの単一の前記ガスで飽和される、請求項1に記載のシステム。
- 前記液体は、40℃まで加熱され、少なくとも約0℃まで冷却され、前記送達される液体が、動脈血によって通常運搬される45%までの前記ガスを含有する、請求項1に記載のシステム。
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