KR20020077351A

KR20020077351A - 합성 뇌척수액의 폐쇄 재순환을 위한 방법 및 기구

Info

Publication number: KR20020077351A
Application number: KR1020027007066A
Authority: KR
Inventors: 글렌 프레이저; 티모시 제이. 펠루라; 브루스 슈크
Original assignee: 뉴런 세러퓨틱스 인코포레이티드
Priority date: 1999-12-03
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2002-10-11
Also published as: CN1433328A; EP1235602A2; CA2393221A1; JP2003515394A; WO2001039819A3; WO2001039819A2; AU4512701A

Abstract

본 발명은 일반적으로, 통상적으로 성질상 합성된 것인 뇌척수액 (CSF)을 신체의 뇌 및 척수 영역을 통해 폐쇄 재순환시키기기 위한 방법 및 기구 및 재충전 및 재활성화 장비에 관한 것이다. 바람직한 카세트 변형은 바람직하게는 응급상황에서 쉽고 빠르게 사용될 수 있도록 포장된 장비의 모듈식 일회용 패키지를 포함한다. 카세트는 바람직하게는 환자로부터 및 환자에게로 재순환된 치료적 CSF를 조절하는 액 경로를 형성하는 구성성분의 모두 또는 대부분을 포함한다.

Description

합성 뇌척수액의 폐쇄 재순환을 위한 방법 및 기구{METHOD AND APPARATUS FOR CLOSED RECIRCULATION OF SYNTHETIC CEREBROSPINAL FLUID}

졸중의 이해 및 치료에 있어서 최근의 발전에도 불구하고, 이 질병은 여전히 미국에서 세번째로 중요한 사망 원인이다. 심장 질환 및 암의 다음이다. 미국에서 신경성 장애의 가장 큰 단일 원인이고, 매년 거의 160,000 명의 미국인이 이로 인해 사망한다. 이는 또한 성인 장애의 주요 원인 중 하나이다.

졸중은 건강상 비극적 결과를 가져올 뿐만 아니라, 그의 치료 및 사회 복귀 비용 및 손실된 업무 생산성으로 인해 미국에서 매년 약 4백 5십억 달러가 소모된다. 그러므로, 졸중 및 졸중-관련 상해의 예방, 발견 및 치료에 있어서 추가적 발전의 심각한 필요성이 여전히 존재한다.

효과적 치료에 있어서 한가지 어려운 점은 졸중이 세포 손상을 일으키는 속도에 관한 것이다. 허혈성 졸중에 있어서는, 졸중에 의해 개시되는 경색에 기인하는 연쇄증폭반응이 급속하게 발생한다. 신속한 의료 처치가 없다면, 통상적으로 졸중 발생의 약 6 시간 내에, 경색 주변의 반음영 내의 뇌 세포가 죽을 것이다.

이 반음영 내의 뇌 조직이 졸중-유도 폐색이 형성된 후 약 24 시간까지 현저한 괴사를 나타내지 않음에도 불구하고, 혈관 조직 및 더 작은 세동맥은 폐색 후 30 분 내에 복구할 수 없는 손상을 입기 쉽다. 세포 이온 펌프 활동의 감소로 인해 반음영 전체에 부종이 또한 시작된다; 이는 신경 조직의 종창 및 신경 조직 손상의 가속화를 유발할 것이다.

이러한 심각한 허혈 상태 하에서 신경 조직에 적시의 치료를 제공하는 한 가지 방법은 뇌척수액 (CSF)이 존재하는 뇌 및 척수를 둘러싸는 뇌실-지주막하강의 일 부분을 통해 산소화된 플루오로카본 영양 유액 (OFNE)을 도입하는 것이다. 본원에 문서 전체가 참고문헌으로 삽입된, 오스터홀름 (Osterholm) 등이 발명자인 미국 특허 제4,981,691호 ("오스터홀름 '691")에 기재된 바와 같은 유액은 당해 기술분야에서 공지이다. OFNE 처치는 폐색이 치료될 때 까지 다량 요구되는 산소 및 영양물질을 신경 및 혈관 조직에 공급하는 것을 목적으로 한다. 이는 허혈성 졸중의 첫번째 증상을 겪는 환자들에게 강력한 응급 치료를 제공한다.

뇌부종, 신경외과적 후유증, 뇌염 또는 종양성 질환 및 중증 두부 또는 척추 외상과 같은 장애에서는 CSF를 교체할 필요가 존재할 수 있다. 예를 들면, 두개강내에 CSF 양이 비정상적으로 증가한 상태인 수두증이 있는 환자는 생명을 위협하는 수준의 증가된 두개 내압을 보이며 이는 배액에 의해 완화되어야 한다.

본 발명은 이하에서 논의되는 경로 중의 적어도 한 부분을 통해, 또는 생체적합성 산소-함유 액, 통상적으로 뇌척수액 (CSF)이 이로울 수 있는 체내 또는 신체 상의 다른 다양한 부위를 통해 뇌척수액을 순환시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 CSF를 신체를 통해 안전하게 순환시키고 CSF의 다양한 성분 뿐만 아니라 그의 온도 및 압력을 조절하는데 사용되는 장치의 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 중심은 신체계가 닫혀있고 신체를 빠져나가는 액이 체내로 재순환한다는 개념이다.

뇌실-지주막하강으로 운반되는 산소화된 영양 유액을 사용하는 졸중 치료 또는 저산소성/허혈성 조직 장애의 치료의 개념은 공지이다. 예를 들면, 오스터홀름이 발명자인 미국 특허 제4,378,797호 ("오스터홀름 '797") 및 그 자 출원인 오스터홀름이 발명자인 미국 특허 제4,686,085호 ("오스터홀름 '085")는 중증 허혈성 뇌를 치료하는 지지 시스템 및 방법에 대해 논한다. 이들 특허에서는 산소화된 영양 용액을 뇌실-지주막하강의 적어도 한 부분을 통해 통과시키는 방법을 개시한다. 여기에 기재된 영양 유액은 산소화 가능한 비-수성 성분, 수성 영양 성분 및 유화 성분을 포함하고, 이는 영양 유액을 그 신체 영역에서 생리학적으로 허용가능하게 한다.

특별히, 오스터홀름 '797 및 오스터홀름 '085 각각의 도 1은 "뇌척수 경로를 통한 영양 유액의 순환"을 위한 시스템을 도시한다. 영양 유액 저장용기는 유액을수용하고 보유하기 위하여 제공된다. 유액은 영양 유입류 (input stream)의 pH 조정, 여과, 온도 조정, 산소화 및 압력 및 유속의 조정 후 뇌척수 경로를 통하여 도입된다. 영양 유입류는 바람직하게는 뇌실, 더욱 바람직하게는 측뇌실로 운반된다. 이는 산소화된 영양 유액을 지주막하강, 미세 비르효-로빈스 강 (Virchow-Robins space), 뇌 및 척수 표면 및 뇌실과 접촉시킬 수 있게 하기 위한 것이라고 한다. 측뇌실이 바람직한 경로인데, 이는 경로의 먼 부분, 예를 들면, 척추 강으로부터 액의 회수는 뇌척수 경로 내에서 액의 순환을 야기할 것이기 때문이다. 오스터홀름 '085 및 '797 특허의 도 1은 척추의 지주막하강으로부터 또는 별법으로 뇌의 기저에서 대조 (cisterna magna)로부터 액의 회수를 보여준다.

오스터홀름 '085 및 '797의 방법에서 산소화된 영양 유액이 신체로부터 제거되면, 그 액은 진단 액으로서 취급된다. 오스터홀름 '797 및 오스터홀름 '085에 약술된 방출 모니터는 유속, 수압, 칼륨 및 나트륨 이온 농도, 온도, 젖산 농도, 감마 아미노 부티르산 (GABA) 및 다른 아미노산 농도, 산소 농도, 이산화탄소 농도, 효소 및 암모니아 농도와 같은 성질에 대한 다양한 화학적 및 물리적 특성을 연속적으로 관찰한다고 한다. 이 방출액 특성은 의사에게 환자의 신경병리 조직의 상태를 알리는 동시에 환자에게 결핍된 점을 보완하기 위해 산소화된 영양 유액의 재구성, 재제조, 또는 정제를 가능하게 하기 위하여 사용될 있다.

그러나, 환자를 떠난 액은 선택적으로 멸균되고 재구성되어 "재구성된 액이 영약 유액 저장용기의 요구사항을 만족하는 것을 보장"한다는 것에 주의해야 한다. 예를 들면, 오스터홀름 '085의 14 단, 18 행 이하 참조.

이 문헌은 폐쇄 시스템을 사용하여 신체를 통해 합성 뇌척수액을 재순환시키는 폐쇄 방법을 개시하지 않고, 본원에 기재된 폐쇄 시스템을 제안하지도 않는다.

발명의 요약

일반적으로, 본 발명은 혈관외 뇌척수 경로 또는 사람 체내 또는 신체 상의 다른 부위로 합성 CSF를 도입하기에 적합한, 카테터와 같은 액 유입 장치, 상기 뇌척수액을 신체 부위로부터 회수하기 위한 액 회수 장치, 액 저장용기, 및 적어도 산소공급기 (oxygenator)를 포함하는 조절 회로로 구성되는 폐쇄 합성 뇌척수액 재순환 조립체이다. 조절 회로는 내독소 또는 대사물질을 제거하고 잠재적으로 합성 CSF 내로 약물을 도입하기 위하여 투석 장치 또는 필터 (바람직하게는 한외여과기)를 또한 포함할 수 있다. 산소공급기 디자인이 합성 CSF에서 이산화탄소 농도를 조절하지 않는다면, 조절 회로는 별도의 이산화탄소 가스 교환기를 또한 사용할 수 있다. 조절 회로는 저장용기로부터 액을 회수하고 그것을 저장용기에 재도입한다. 시스템은 체내로 돌아가는 합성 CSF의 흐름을 조절하기 위하여 유동 조절기를 포함할 수 있다.

통상적으로, 시스템은 예를 들면, 혈병, 세포, 세균, 세포 파쇄물, 또는 대사성 또는 세균성 또는 바이러스성 독소, 화학물질, 치료제 또는 진단제와 같은 생화학적/화학적 화합물과 같은 입자의 양을 제거 또는 감소시키기 위하여, 상기에 논의된 투석 또는 한외여과 장치 이외에, 다양한 여과 또는 정제 장치를 포함할 것이다.

시스템은 예를 들면, 분석 등에 사용될 수 있는 첫번째 액 표본을 수거하기위한 액 수거 용기로 연결되는 다이버터 밸브 (diverter valve)를 가질 수 있다.

액 저장용기는 온도 조절을 위하여 단열될 수 있고 CSF 분산액을 유지하기 위하여 (필요한 경우) 초음파 발생 장치 및(또는) 교반기를 가질 수 있다.

투석기 또는 한외여과기는 일반적으로 대사물질, 독소 등의 제거를 위하여, 또한 잠재적으로 영양물질, 약물 또는 의약을 CSF 회로를 열지 않고 CSF로 도입하기 위하여 사용된다. 투석기는 다양한 디자인 중의 하나일 수 있는데, 예를 들면 다수의 고 표면적 중합체 관 또는 고 표면적 중합체 판일 수 있다. 투석기와 결합하여, 교환 액, 예를 들면 약물 함유액 또는 대사물질/독소가 없는 액의 온도를 조절하기 위하여 열 교환기가 사용될 수 있다. 시스템의 폐쇄 성질을 유지하기 위하여, 투석기는 또한 의약 또는 약물의 폐쇄된 공급원을 가질 수 있다.

상기 합성 CSF 중의 1 이상의 pH, 알부민, 글루코스, 락테이트, 중탄산염 이온, 아미노산, 알파 케토글루타르산, Mg 이온, Ca 이온, K 이온, Na 이온 및 Cl 이온 농도를 모니터하기 위한 1 이상의 센서가 저장용기에 또는 저장용기로부터 표본류를 취하는 후류에 사용될 수 있다. 센서는 이 값을 모니터 또는 조절하기 위하여만 사용될 수 있다.

시스템은 보통 CSF를 조절 가능하게 신체로 돌리는 리턴 펌프를 포함한다.

본 발명은 일반적으로, 통상적으로 성질상 합성된 것인 뇌척수액 (CSF)을 신체의 뇌 및 척수 영역을 통해 폐쇄 재순환시키기기 위한 방법 및 기구 및 관련된 재충전 및 재활성화 장비에 관한 것이다. 발명 조립체의 바람직한 카세트 변형은 바람직하게는 응급상황에서 쉽고 빠르게 사용될 수 있도록 포장된 장비의 모듈식 일회용 패키지를 포함한다. 카세트는 바람직하게는 재순환된 치료적 CSF 및 환자로부터 및 환자에게로의 그의 운반을 조절하는 액 경로를 형성하는 구성성분의 모두 또는 대부분을 포함한다.

도 1은 본 발명 시스템의 구성 성분의 일반적인 도식적 개요를 나타낸다.

도 2A는 조절 후류 시스템을 도식적으로 나타낸다.

도 2B는 조절 회로 또는 루프를 위한 바람직한 산소공급기를 도식적으로 나타낸다.

도 3은 임상 캐비넷에서 본 발명의 바람직한 카세트 변형의 도시이다.

도 4는 바람직한 카세트 변형의 도식적 묘사이다.

상기에 언급한 바와 같이, 본 발명은 다양하게: a.) 신체의 개구부, 강, 또는 경로를 통해 또는 신체 표면 상에서 인공 또는 합성 뇌척수액을 순환시키고 조절 및 재활성화 회로를 통해 결과의 액을 재순환시키는 방법, b.) 재순환 방법의 시작 변형, c.) 이러한 방법을 수행하기 위한 구성 성분의 기구 또는 시스템, 및 d.) 그 시스템의 카세트 버젼이다. 시스템은 인공 척수액이 재순환 회로로부터 회수되지 않고 회로 내로의 추후 도입을 위하여 재구성되거나 재활성화된다는 점에서 폐쇄적이다.

폐쇄 합성 뇌척수액 재순환 조립체는 액이 신체로부터 취해졌을 때 액을 회수하거나 수거하는 장치로부터 시작한다. 이 액 회수 장치는 본 발명 시스템이 뇌-지주막하 경로를 통해 액을 재순환시키기 위하여 사용될 때, 1 이상의 요추, 대조 또는 뇌실내의 카테터 (100)일 수 있거나, 또는 예를 들면, 상처 치료 패키지와 함께, 순환 시스템이 사용되어야 하는 다른 수거 장치를 구성할 수 있다. 적합하고 바람직한 요추 카테터는 미국 특허 일련 번호 제09/382,136호 (대리인 사건 번호 제42684-20001.00호)에서 찾아볼 수 있다. 액 회수 장치 (100)는 또한 요추 니들을 포함할 수 있다. 이 장치 및 관련된 방법은 합성 또는 인공 뇌척수액을 신체를 통하여 "다른" 방향으로, 즉, 요추 영역 또는 하배부로부터, 및 머리를 떠나서순환시키는데 사용될 수 있다는 점을 또한 확실히 해야 한다. 이 장치 및 방법은 신체의 뇌척수액 강, 예를 들면, 뇌실-요추, 뇌실-지주막하, 뇌실-대조, 대조-요추, 대조-지주막하, 요추-뇌실, 지주막하-뇌실, 대조-요추 등의 부분 및 전체 회로 모두에서 사용될 수 있다.

액 회수 장치 (100)에 유동적으로 연결된 것은 트랩 또는 액 수거 저장용기 (102)이다. 액 수거 저장용기 (102)는 통상적으로 방법의 처음에만, 예를 들면 3-방향 또는 다이버터 밸브 (104)와 함께 사용되어, 신체를 떠나는 액의 처음 부분을 수거하는데, 이는 특히 그 액으로부터 질병의 진단을 위하여 또는 예를 들면, 액이 상당한 세균, 대사적 또는 병적 부산물을 함유하거나 또는 뇌혈관 사고의 경우에 있을 수 있는 높은 고체 함량을 갖는 경우에 액을 제거하기 위함이다. 예를 들면, 대형 동맥의 동맥류가 뇌를 둘러싸는 경막 물질 상 또는 근처에서 파열되는, 지주막하 출혈로 알려진 일종의 출혈성 졸중에서, 혈액이 CSF 경로로 들어갈 수 있고 오염된 CSF를 포집 및/또는 여과할 필요가 존재한다. 본원에 기재된 재순환 방법의 한가지 변형은 첫번째 방출 부피 (보통 천연 CSF로 이루어짐)를 제거하지만 주로 인공 뇌척수액을 함유하는 나머지 액을 재순환시키는 것을 포함한다.

이러한 액 수거 기구의 예는 마그람 (Magram)이 발명자인 미국 특허 제5,772,607호에서 찾아볼 수 있다. 이 장치는 단단하고, 투명한 덮개 및 CSF를 수용하는 팽창성 주머니를 포함한다. 덮개에는 또한 풍선이 들어 있다. 저압용기는 유출액의 최초 부피를 수거하기에 또한 적합하다. 용기 (102)는 충전시 밸브 (104)를 통해 자동적으로 자기-분리되는 것이 매우 바람직하다. 용기는 보통 크기가 약 500 미리리터 이하일 필요가 있다. 이 용기 (102)는 통상적으로 최초 유출액에 존재할 수 있는 최고 농도의 독소를 일반적으로 포함한다고 생각된다.

트랩 (102)이 채워지면, 밸브 (104)가 돌려지고, 액은 선택적 필터 (106)를 통과한다. 필터 (106)는 골질 입자 등을 제거하기 위한 마크로 필터이거나 또는 혈액 잔사 또는 세균 이하 및 이를 포함하는 입자를 제거하기 위하여 마이크로필터일 수 있다. 필터는 그대로 존재하여야 하는, 합성 CSF의 미셀 분산액 또는 유액 상태를 파괴하지 않는 유형의 것이어야 한다.

여과된 유출액은 그 후 저장용기 (108)로 옮겨진다. 저장용기 (108)는 이 전체 시스템에서 중심에 위치한다. 전체 시스템 자체는 내부가 최소화되어 공칭 불감 부피 (dead volume)를 갖는다. 그럼에도 불구하고, 저장용기 (108)는 재순환 시스템에서 가장 큰 부피를 수용한다. 저장용기 (108)는 온도를 유지하기 위하여 단열될 수 있거나, 중합체 백인 경우에는 온도 유지를 쉽게 하기 위하여 변형시킬 수 있다. 저장용기 (108)는 혼합을 촉진하고 합성 CSF의 미셀 분산 또는 유액을 보존하기 위하여 필요하다면 초음파 발생장치를 부착시킬 수 있거나 또는 교반 장치 (112)를 포함할 수 있다. 저장용기 (108)는 시스템 액의 임계 질량을 수용하므로 이의 사용은 매우 바람직하다. 재순환을 위해 환자를 떠나는 액이 조성 (또는 다른 물리적 또는 화학적 또는 생물학적 파라미터)에 있어서 환자에게 도입된 액과 현저히 다를 때 액의 복합 혼합물은 크게 교란 (perturb)되지 않는다. 예를 들면, 환자로부터 나온 액이 현저히 탈산소화되었다면, 그 액을 저장용기에서 더 큰 부피 (적절하게 산소화된 액)와 혼합하는 것은 저장용기에서 다르게 조절된 조성에 대하여 낮은 정도의 교란만을 야기할 것이다. 또한, 교란을 바로잡기 위하여 필요한 조성의 조정량은 쉽게 얻을 수 있다.

보조 약물 포트 (130)는 저장용기 (108) 내로 물질을 빨리 도입하기 위하여 포함될 수 있다.

하기에 언급되는 각각의 화학적 또는 생물학적 모니터가 저장용기 (108) 내의 액과의 직접적 접촉에 의하거나 또는 선택적 후류 (114)를 통하여, 순환된 액을 분석하는 것이 바람직하나 반드시 필요한 것은 아니다. 다양한 모니터 및 분석 장치 사이의 상호작용을 최소화하고 저장용기 (108)에 관련된 혼합 장치를 사용하기 위하여 첨가되는 대부분의 물질은 후류 (114) 보다 저장용기 (108)에 첨가되는 것이 바람직하다. 후류 (114)가 사용되는 경우, 분석 검출기를 지나서 액을 운반하기 위하여 작은 펌프 (116)가 바람직할 것이다. 별도의 후류를 사용하는 것이 바람직한 경우가 많은데, 이는 의료기관이 특정 방법에 사용되는 모니터의 유형을 교환하는 것을 가능하게 하기 때문이다.

분석 회로 (118)에서 발견되는 분석기는 통상적으로 1 이상의 pO₂, pCO₂, pH, 알부민, 글로코스 이온, 락테이트 이온, 중탄산염 이온, 아미노산, 알파 케토글루타르산 등을 모니터하기 위한 것이다. 이온, 즉, Mg, Ca, K, Na 및 Cl 이온의 균형 및 농도는 후류 또는 저장용기에 위치한 모니터를 통해 또한 조절될 수 있다.

또다른 후류 (300) 또는 조절 회로는 pO₂, pCO₂를 조정하거나 균형을 맞추기 위해 또한 의약 또는 약물의 첨가를 위해 사용될 수 있다. 이 후류 (300)는 도 2에 나타낸다. 순환 펌프 (302)는 저장용기 (108)로부터 조절가능한 부피를 끌어 내고 그 흐름을 산소공급기 (304)로 운반한다.

산소공급기는 공지의 장치이고 혈액에 사용될 때, 종종 열 교환기와 함께 사용되어 액의 온도를 조절하고 그럼으로써 혈액의 흡수성을 조절한다. 일반적으로, 혈액 산소공급기는 인공 뇌척수액에 사용될 수 있다. 적합한 산소공급기 디자인은 공지이고 통상적으로 상당한 표면적을 갖는 중공 섬유 다발로 이루어진다. 섬유는 본질적으로 관의 한 표면에 원하는 기체, 예를 들면 산소 또는 산소 및 이산화탄소의 혼합물을 갖고 다른 표면에 액을 갖는 작은 관이다. 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 실리콘을 포함하는, 이 섬유 다발에 적합한 많은 중합체가 있다. 엘가스 (Elgas) 등이 발명자인 미국 특허 제5,823,987호; 푸쿠이 (Fukui) 등이 발명자인 5,855,201호; 및 하워스 (Haworth) 등이 발명자인 RE 36,125호에서는 이 작용에 적합한 통상적인 작은 가스 교환 기구를 개시한다. 엘가스 등은 이 장치에 사용하기에 적합한 열 교환기를 추가적으로 개시한다. 액을 가온하거나 냉각시키기 위하여 다양하게 사용되는 열 교환기는 도 2의 (306)에 도시한다. 이것은 산소 공급기와 물리적으로 일체를 이룰 필요는 없지만 재순환된 액의 온도를 변경시키고 그럼으로써 액의 O₂또는 CO₂부분압을 부분적으로 조절하기 위하여 사용되는 한도 내에서는, 적어도 산소공급기 (304)의 상류의 액에 위치해야 한다.

별도의 이산화탄소 교환기가 사용된다면, 이렇게 산소화된 액은 이산화탄소 기체 교환기 (308)로 운반된다. 이산화탄소 교환기 (308)의 구조는 산소공급기(304)의 구조와 동일할 수 있다. 이산화탄소의 부분압은 완충액으로서 중탄산염 이온의 첨가에 영향을 받고 양자는 액의 pH를 조절하기 위하여 사용된다. pH의 조절 또는 모니터는 물론 모든 생리적 액에서 필요하다. 그러나, 추가적 pH 조절은 다음 단계 (310)에서 다양한 영양물질, 의약 또는 약물을 액에 첨가하거나 물질을 액으로부터 제거할 때 바람직할 수 있다.

투석 장치 (310)는 원하는 다양한 영양물질, 약물 또는 의약을 CSF에 도입하기 위하여 또는 오염된 CSF로부터 대사물질 또는 독소와 같은 물질 또는 진단적 및 치료적 매질을 제거하기 위하여 다양하게 사용될 수 있다. 투석기 또는 투석 장치 (310)는 다음의 방식으로 작동한다. 투석기 (310)는 평평한 판 또는 중공 섬유를 사용하는 것이거나 또는 다른 높은 표면 구조일 수 있다. 물질을 CSF로 도입하기 위하여 사용될 때, CSF는 판 또는 섬유의 한 표면으로 도입되고 원하는 영양물질, 약물 또는 의약을 함유하는 액은 중합체 표면의 다른 면에 위치된다. 중합체 멤브레인의 반대편 면에 있는 액 중의 약물의 온도 및 농도를 변경함으로써, CSF로 주입된 물질의 양은 조절가능하다.

유사하게, 투석기 또는 투석 장치 (310)가 오염된 CSF로부터 물질을 제거하기 위하여 사용될 때, CSF는 투석 판 또는 섬유의 한 표면에 또한 위치하고 몇몇 유형의 오염되지 않은 액은 중합체 표면의 다른 면에 위치된다. 각각의 액의 온도 및 농도를 변경함으로써 불필요한 물질은 투석 멤브레인을 통해 중합체 멤브레인의 반대 면의 액으로 운반되고 그럼으로써 CSF 중의 불필요한 물질의 양이 조절된다.

도 2에서 보는 바와 같이, 투석 단위 (310)는 농도-조절된 또는 온도-조절된약물 함유 용액을 함유하는 라인 (312)을 포함할 수 있다. 그 용액은 투석 장치 (310)로 도입된다. 약물은 라인 (314)을 사용하여 도입될 수 있다. 이상적으로는, 혼합 챔버 (314)에서 몇몇 방식으로 혼합될 것이다. 열 교환기 (316)는 라인 (318)으로 도입되는 열 교환 액의 온도를 변경함으로써 순환 CSF로부터의 물질 제거 또는 순환 CSF로의 약물 관류의 속도 및 농도를 부분적으로 조절한다. 투석 장치 (310) 및 열 교환기 (316)를 통과하는 액을 함유하는 루프는 폐쇄된 것으로 이해되어야 한다. 라인 (312)의 온도는 용액 중에 약물을 적절하게 용해시키고 유지하기 위하여 (320)에서 투석 장치 (310)에 들어가는 CSF의 pH와 함께 조절될 수 있다.

라인 (322)에서 이처럼 구축된 액은 도 1에서 보는 바와 같이 저장용기 (108)로 되돌아 올 수 있다. 후류 (300)에서의 단계의 순서는 반드시 도 2에 나타난 순서일 필요는 없다는 것을 명백히 해야 한다.

도 1로 돌아와, 보충액 (makeup fluid), 예를 들면, 식염수 용액, CSF, 인공 뇌척수액 등은 공급원 (400)으로부터 조절 밸브 (402)를 통해 저장용기 (108)로 도입될 수 있다. 액이 들어갈 수 있는 곳이 신체 자체 및 트랩 (102)의 두 곳 밖에 없으므로, 보충액이 거의 필요하지 않을 것이라는 것이 예상된다. 조절 밸브 (402)는 저장 용기 (108)에 있는 수준 모니터에 의해 바람직하게 조절된다.

다른 보조 약물 포트 (132)를 환자에게로 운반되는 라인에서 볼 수 있다.

저장용기 (108)는 일반적으로 정상 상태 조성물을 포함한다. 액은 (필요하다면) 펌프 (410)를 사용하여 환자에게로 도입된다. 펌프 (410)는 롤러 펌프로 도시되었다. 이 디자인은 용량 펌프이고 액을 처리하는데 부드러우므로 혈액을 펌프질하는데 자주 사용되고 외과용 관과 함께 사용될 수 있다. 펌프로부터 환자에게로의 액의 흐름은 조절 밸브 (도시하지 않음)를 사용하여 또한 조절될 수 있다. 환자에게로의 흐름은 체내에 존재하는 압력 모니터 (414)에 기초한 특정 압력을 확보하도록 유지될 수 있다. 치료적 목적 또는 혈액 기체의 부분압을 낮출 목적으로 액을 약간 냉각시키고 기포 발생 가능성을 낮추기 위해 냉각기 (412)를 사용하는 것이 매우 바람직하다.

적합한 척주액 압력 측정 장치는 윌리암스 (Williams)가 발명자인 미국 특허 제5,935,083호에서 찾아볼 수 있다. 다른 장치는 공지되어 있고 쉽게 구할 수 있다.

본 발명 조립체의 가장 실행 가능한 변형은 응급 상황에서 쉽고 신속하게 사용될 수 있는 방법으로 포장된 일회용 카세트로인 것으로 생각된다. 물론 이 장치가 졸중과 관련된 뇌 부종의 치료에만 사용된다는 것은 발명자의 의도가 아니고, 상기 OFNE와 같은 산소화된 인공 액이 필요한 경우의 다른 다양한 질병, 예를 들면, 복막에서와 같은 질병의 치료에도 또한 적합한 장치이다.

그럼에도 불구하고, 도 3은 본 발명 장치의 바람직한 변형을 나타낸다. 특히, 시스템은 캐비넷 (502) 내에 위치한 카세트 (500)로 도시된다. 캐비넷 (502)는 보통 필요하다면 재차 사용되는 임상 도구일 것이다. 카세트 (500)는 바람직하게는 환자당 한 번 사용된다. 카세트 (500)가 캐비넷 (502)으로 또한 환자에서 카테터에 연결된 부속 라인으로 떨어지고, 시스템 내에서 평형이 된 후에, 인공 뇌척수액은 환자 내로 및 환자로부터 운반되는 것과 같은 형태이다.

특별히, 도 3은 인공 뇌척수액이 들어있는 통상적 IV 백 (504)을 도시한다. 인공 뇌척수액은 라인 (506)을 통해 환자에게로 펌핑된다. 라인 (하기에서 논의되는 (506) 및 (512))은 통상적으로 외과적 상황에서 액의 운반에 사용되는 중합체의 생체적합성 관이다. 이 예시적 배치에서, 유입 라인 (506)은 두개골을 통해 뇌실로 도입되는 카테터 (508)에 연결된다. 상기한 바와 같이, 인공 뇌척수액은 지주막하강을 통해 하배부로 흐르고 여기서 카테터 (510)를 사용하여 회수되고 라인 (512)을 통해 다시 캐비넷 (502)에 있는 카세트 조립체 (500)로 재순환된다.

또한, 이는 본 발명의 단지 바람직한 변형일 뿐이다. 본원에 기재된 발명 개념은 그렇게 한정되지 않는다.

도 4는 도 3에 도시된 카세트 변형의 구성성분을 좀더 자세하게 도시한다.

도 4에는 액 저장 용기 (530)와 액이 소통되는, 통상적으로 IV 백에 담긴 인공 뇌척수액의 공급원 (504)이 도시된다. 저장용기 (530)로부터 나온 액은 라인 (532)을 통과하고 펌프 (534)를 만난다. 펌프 (534)는 통상적으로 사용되는 임의의 디자인일 수 있다. 예를 들면, 라인 (534)은 바람직하게는 중합체의 부드러운 외과용 관이고, 펌프 (534)는 사람 체내에서 사용되는 많은 다른 액 운반 장치에서 사용될 수 있는 것과 같은 롤러 펌프일 수 있다. 인공 뇌척수액은 그 후 산소공급기/열 교환기 표면 (536)을 통과한다. 상기한 바와 같이 산소공급기 (536)는 통상적으로 뇌척수액 중의 CO₂및 O₂의 용해도 및 평형을 조절하기 위하여 몇몇 방식의열 전달을 포함할 수 있다. 함께 작동하는 열 공급원 (538)도 또한 도시하였지만 도 4에 도시한 모듈식 카세트 조립체에는 포함되지 않았다. 도 3으로 돌아가서, 열 공급원 (538)은 그 도면에 도시된 캐비넷 (502)과 일체화되거나, 적어도 캐비넷 내에 존재한다. 도 4로 돌아와, 혼합된 산소 및 이산화탄소의 흐름은 산소공급기 (536)로 도입되고 이는 루프에서 순환하는 뇌척수액 중의 적절한 기체 균형을 위하여 필요하다.

액이 산소공급기 (536)로부터 나왔을 때, 액은 투석기 (540)를 통과한다. 투석 장치 (540)는 다양한 방법으로 사용될 수 있다. 이는 온도 및 교환 액의 선택에 의하여 순환하는 뇌척수액으로부터 물질을 제거하기 위하여 사용될 수 있다. 이는 약물 또는 의약을 순환 뇌척수액에 도입하기 위하여 사용될 수 있다. 또한, 투석 장치 (540)는 약간의 여과 기능을 갖는 것으로 생각된다. 이 여과능은 작은 물질, 예를 들면 미생물, 혈액 세포 등을 제거하기 위한 것일 것이다. 투석기-필터 장치 (540)가 혈병 등과 같은 큰 인공물을 제거하는데 사용될 것이라고 여겨지지는 않는다. 그 기능은 바람직하게는 도 1에 도시된 필터 (106)가 갖고 있다.

조성-조정된 인공 뇌척수액이 투석 장치 (540)를 떠나면, 두 흐름으로 나뉜다; 한 라인 (542)은 저장용기 (530)로 돌아오고 (544)를 통하는 다른 흐름은 펌프 (546)를 통해 열 교환 판 (548)으로 펌핑된다. 열 교환기 (548)는 통상적으로 냉각기이다. 뇌척수액은 산소공급기를 떠날 때 액 중에서 발견되는 기체와 평형을 이룬다. 결과적으로, 안전성 문제로서, 용액 중의 다양한 기체를 유지하기 위하여 액은 열 교환기 (548)에서 조금 냉각된다. 물론, 특정한 치료적 목적을 위하여 더낮은 온도로 액을 냉각시키는 것은 본 발명의 범위 내이다. 압력계 및 릴리프 밸브 (550)도 또한 도시되었다.

인공 뇌척수액이 냉각기 (548)를 떠난 후, 라인 (506)에 의해서 카테터 (508)로 운반된다. 카테터 (508)의 말단은 심실 근처에 있는 것으로 나타난다. 흐름 방향은 바람직하게는 도 4에서 보는 바와 같지만, 치료되는 질병에 따라, 흐름은 도 4와 반대일 수 있거나 척추를 포함하지 않는 더 짧은 경로를 거칠 수 있다. 예를 들면, 어떤 임상 상황에서는, 바람직하게는 산소화된 인공 뇌척수액을 단순히 뇌척수액강의 윗 부분을 통해 순환시키고 척추의 지주막하강으로 내려가지 않을 수 있다. 이는 존재할 수 있는 어떠한 적은 양의, 예를 들면 혈액이라도 그 지역을 통과해 내려가는 것을 방지할 것이다. 배액은 별법으로 뇌를 둘러싸는 대조 또는 지주막하강으로부터 제거 또는 그로의 도입에 의해 달성될 수 있다. 이 변형에는 또한 압력 모니터 (550)가 도시되어 있다. 필요하다면, 무균 에어 브레이크 (552)를 또한 설치할 수 있다.

본 발명을 설명하였고 본 발명의 특정한 예를 기술하였다. 이러한 특정한 예의 사용은 본 발명을 어떠한 방법으로도 한정하는 것이 아니다. 또한, 본 발명에 개시의 취지 내이며 청구범위의 발명과 동등한 변형이 있는 한, 그 청구범위가 그러한 변형도 역시 포함한다는 것이 발명자의 의도이다.

Claims

합성 뇌척수액을 혈관외 뇌척수 경로로 도입하기에 적합한 액 유입 장치,

상기 뇌척수액을 혈관외 뇌척수 경로로부터 회수하기에 적합한 액 회수 장치,

합성 뇌척수액 저장용기,

상기 합성 뇌척수액 저장 용기로부터 액을 회수하고 상기 액을 상기 합성 뇌척수액 저장용기에 재도입하는, 산소공급기 및 열 교환기를 포함하는 조절 회로, 및

상기 액 유입 장치를 통해 상기 혈관외 뇌척수 경로로의 합성 뇌척수액의 흐름을 조절하기 위한 유동 조절기를 포함하는 폐쇄 합성 뇌척수액 재순환 조립체.
제1항에 있어서, 투석기를 더 포함하는 폐쇄 합성 뇌척수액 재순환 조립체.
제2항에 있어서, 상기 투석기가 상기 합성 뇌척수액으로부터 물질을 제거하기 위한 형태인 폐쇄 합성 뇌척수액 재순환 조립체.
제2항에 있어서, 상기 투석기가 상기 합성 뇌척수액에 물질을 첨가하기 위한 형태인 폐쇄 합성 뇌척수액 재순환 조립체.
제1항에 있어서, 추가적으로 첫번째 위치에서 액 수거 용기에 연결되고 두번째 위치에서 상기 합성 뇌척수액 저장용기에 연결되는 상기 액 회수장치에 유동적으로 연결된 다이버터 밸브를 더 포함하는 폐쇄 합성 뇌척수액 재순환 조립체.
제1항에 있어서, 상기 합성 뇌척수액 저장용기가 단열된 폐쇄 합성 뇌척수액 재순환 조립체.
제1항에 있어서, 상기 합성 뇌척수액 저장용기가 초음파 발생기를 더 포함하는 폐쇄 합성 뇌척수액 재순환 조립체.
제1항에 있어서, 상기 합성 뇌척수액 저장용기가 교반기를 더 포함하는 폐쇄 합성 뇌척수액 재순환 조립체.
제1항에 있어서, 상기 조절 회로가 이산화탄소 가스 교환기를 더 포함하는 폐쇄 합성 뇌척수액 재순환 조립체.
제1항에 있어서, 상기 조절 회로 투석기가 다수의 고 표면적 중합체 관을 포함하는 폐쇄 합성 뇌척수액 재순환 조립체.
제1항에 있어서, 상기 조절 회로 투석기가 다수의 고 표면적 중합체 판을 포함하는 폐쇄 합성 뇌척수액 재순환 조립체.
제2항에 있어서, 상기 조절 회로 투석기가 투석기의 교환 온도를 조절하기 위한 열 교환기를 더 포함하는 폐쇄 합성 뇌척수액 재순환 조립체.
제4항에 있어서, 상기 조절 회로 투석기가 의약 또는 약물의 폐쇄 공급원을 더 포함하는 폐쇄 합성 뇌척수액 재순환 조립체.
제1항에 있어서, 상기 저장용기에 조절가능하게, 유동적으로 연결된 합성 뇌척수액의 공급원을 더 포함하는 폐쇄 합성 뇌척수액 재순환 조립체.
제1항에 있어서, 상기 합성 뇌척수액 중의 1 이상의 pO₂, pCO₂, pH, 알부민, 글루코스, 락테이트, 중탄산염 이온, 아미노산, 알파 케토글루타르산, Mg 이온, Ca 이온, K 이온, Na 이온 및 Cl 이온 농도를 모니터하는 1 이상의 센서를 더 포함하는 폐쇄 합성 뇌척수액 재순환 조립체.
제15항에 있어서, 상기 1 이상의 센서가 상기 저장용기 중의 합성 뇌척수액을 모니터하는 폐쇄 합성 뇌척수액 재순환 조립체.
제15항에 있어서, 상기 1 이상의 센서가 합성 뇌척수액을 상기 저장용기로부터 회수하고 이를 상기 저장용기에 되돌리는 분석 회로에서 합성 뇌척수액을 모니터하는 폐쇄 합성 뇌척수액 재순환 조립체.
제15항에 있어서, 상기 1 이상의 센서에 반응하여 작동하고 상기 합성 뇌척수액 중의 1 이상의 상기 pO₂, pCO₂, pH, 알부민, 글루코스, 락테이트, 중탄산염 이온, 아미노산, 알파 케토글루타르산, Mg 이온, Ca 이온, K 이온, Na 이온 및 Cl 이온 농도를 조정하는 장치를 더 포함하는 폐쇄 합성 뇌척수액 재순환 조립체.
제1항에 있어서, 합성 뇌척수액을 상기 혈관외 뇌척수 경로로 되돌리기 위한, 상기 저장용기에 조절가능하게, 유동적으로 연결된 리턴 펌프를 더 포함하는 폐쇄 합성 뇌척수액 재순환 조립체.
제19항에 있어서, 환자의 두개내압을 모니터하기 위한 1 이상의 센서를 더 포함하는 폐쇄 합성 뇌척수액 재순환 조립체.
제20항에 있어서, 환자의 두개내압을 모니터하는 상기 1 이상의 센서가 상기 리턴 펌프를 조절하는 폐쇄 합성 뇌척수액 재순환 조립체.
a) 첫번째 위치에서, 뇌척수액을 함유하는 사람 체내의 뇌척수액 강으로 인공 뇌척수액을 도입하는 단계,

b) 두번째 위치에서 상기 뇌척수액 강으로부터 첫번째 양의 뇌척수액을 회수하는 단계,

c) 상기 두번째 위치에서 상기 인공 뇌척수액의 적어도 일부분을 함유하는 두번째 양의 뇌척수액을 회수하는 단계,

d) 상기 두번째 양의 뇌척수액을 상기 뇌척수액 강으로 재도입하는 단계를 포함하는 인공 뇌척수액을 재순환시키는 방법.
제22항에 있어서, 상기 두번째 양의 뇌척수액이 상기 첫번째 위치에서 재도입되는 방법.
제22항에 있어서, 상기 첫번째 양의 액이 천연 뇌척수액을 포함하는 방법.
제22항에 있어서, 상기 첫번째 양의 액이 폐기되는 방법.
제23항에 있어서, 상기 첫번째 양의 액이 폐기되는 방법.
제22항에 있어서, 상기 두번째 양의 액이 플루오로카본을 포함하는 방법.
제22항에 있어서, 상기 첫번째 위치가 뇌실 영역인 방법.
제22항에 있어서, 상기 첫번째 위치가 지주막하강 내인 방법.
제22항에 있어서, 상기 첫번째 위치가 척추 내인 방법.
제30항에 있어서, 상기 첫번째 위치가 척추의 요추 영역 내인 방법.
제22항에 있어서, 상기 첫번째 위치가 대조 (cisterna magna) 내인 방법.
제22항에 있어서, 상기 두번째 위치가 뇌실 영역인 방법.
제22항에 있어서, 상기 두번째 위치가 지주막하강 내인 방법.
제22항에 있어서, 상기 두번째 위치가 척추 내인 방법.
제35항에 있어서, 상기 두번째 위치가 척추의 요추 영역 내인 방법.
제22항에 있어서, 상기 두번째 위치가 대조 내인 방법.
a) 첫번째 위치에서 인공 뇌척수액을 사람 체내의 뇌척수액 강으로 도입하는 단계,

b) 두번째 위치에서 상기 뇌척수액 강으로부터 상기 인공 뇌척수액의 적어도 일부분을 회수하는 단계,

c) 조절 루프 내에서 인공 뇌척수액의 물리적, 화학적 또는 생물학적 파라미터를 측정하고 1 이상의 이러한 파라미터를 조정하는 단계, 및

d) 인공 뇌척수액을 상기 뇌척수액 강에 재도입하는 단계를 포함하는, 사람 체내에서 인공 뇌척수액을 재순환시키는 방법.
제38항에 있어서, 조정된 인공 뇌척수액이 상기 첫번째 위치에서 재도입되는 방법.
제38항에 있어서, 상기 인공 뇌척수액이 플루오로카본을 포함하는 방법.
제38항에 있어서, 상기 첫번째 위치가 뇌실 영역, 지주막하강, 척추 및 대조로 이루어지는 군으로부터 선택되는 방법.
제41항에 있어서, 상기 첫번째 위치가 척추의 요추 영역 내인 방법.
제38항에 있어서, 상기 두번째 위치가 뇌실 영역, 지주막하강, 척추 및 대조로 이루어지는 군으로부터 선택되는 방법.
제43항에 있어서, 상기 두번째 위치가 척추의 요추 영역 내인 방법.
제38항에 있어서, 상기 인공 뇌척수액이 플루오로카본 미셀 분산액을 포함하고, 이 분산액이 단계 a) 내지 d) 동안 실질적으로 응집되지 않는 방법.
인공 뇌척수액의 공급원,

상기 인공 뇌척수액을 가온하기 위한 열 교환기,

산소화 표면, 및

상기 인공 뇌척수액을 냉각시키기 위한 열 교환기를 액 연결부에 포함하는 인공 뇌척수액 재순환 시스템에 사용하기 위한 키트.
제46항에 있어서, 재순환 저장용기를 추가적으로 포함하는 키트.
제46항에 있어서, 투석 표면을 추가적으로 포함하는 키트.
제46항에 있어서, 상기 인공 뇌척수액으로부터 여과 가능한 물질을 제거하기 위한 필터를 추가적으로 포함하는 키트.
제46항에 있어서, 상기 인공 뇌척수액을 가온하기 위한 상기 열 교환기, 상기 산소화 표면, 및 상기 재순환 저장용기가 유연성 관으로 유동적으로 연결되는 방법.
제46항에 있어서, 상기 인공 뇌척수액을 사람 또는 동물 체로 전달하기 위한 배출 라인을 더 포함하고 상기 인공 뇌척수액을 냉각시키기 위한 상기 열 교환기가 상기 배출 라인과 유연성 관으로 유동적으로 연결된 키트.
제46항에 있어서, 상기 인공 뇌척수액의 공급원이 상기 재순환 저장용기로 개방된 키트.
제46항에 있어서, 합성 뇌척수액을 혈관외 뇌척수 경로로 도입하기에 적합한 액 유입 장치를 더 포함하는 키트.
제46항에 있어서, 합성 뇌척수액을 혈관외 뇌척수 경로로부터 회수하기에 적합한 액 회수 장치를 더 포함하는 키트.