KR20180041118A

KR20180041118A - 조산 태아의 체외 지원을 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20180041118A
Application number: KR1020187001657A
Authority: KR
Inventors: 앨런 플레이크; 마커스 데이비
Original assignee: 더 칠드런스 호스피탈 오브 필라델피아
Priority date: 2015-06-19
Filing date: 2016-06-17
Publication date: 2018-04-23
Also published as: JP6766081B2; RU2018101884A; MX2017016900A; AU2016280194A1; HK1254674A1; US20210161744A1; US10751238B2; ZA201708571B; RU2018101884A3; AU2020286215B2; JP2018527042A; EP3310316A1; AU2020286215A1; AU2022263568B2; CA2989857A1; ES2907206T3; WO2016205622A1; ES2791477T3; RU2721192C2; EP3310316A4

Abstract

조산 태아의 성장 및 발달을 지원하도록 구성된 시스템이 개시된다. 구체적으로, 조산 태아를 위한 체외 지원을 제공하도록 구성된 방법 및 장치가 개시된다.

Description

조산 태아의 체외 지원을 위한 방법 및 장치

관련 출원에 대한 상호 참조

본원은 2015년 6월 19일자로 출원된 미국 가출원 제62/181,861호 및 2015년 11월 26일자로 출원된 미국 가출원 제62/260,251호의 이익 향유를 주장하며, 그러한 가출원의 개시내용의 전체가 본원에서 참조로 포함된다.

본 발명은 일반적으로 신생아 돌봄에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 개시내용은 자궁 외부에서 극도의 조산 태아의 항상성 유지에 관련된 장치, 시스템 및 방법을 설명한다. 일 양태에 따라, 본 개시내용은 28주의 임신 전에 태어난 조산 태아의 결과를 개선하는 것에 관한 것이다.

극도의 조산은 미국에서 모든 영유아 사망의 3분의 1 및 조산으로 인한 뇌성 마비 진단의 절반을 초과하는 영유아 사망율 및 사망자수의 주요 원인이다. 심각한 미숙 신생아의 가스 교환이 폐의 구조적 및 기능적 미성숙에 의해서 손상되기 때문에, 호흡 부전은 극도의 조산과 연관된 가장 일반적이고 도전적인 문제를 나타낸다. 신생아 집중 돌봄에서의 발전은, 폐 발달의 소관에서 낭상 단계로의 전이를 나타내는, 22 내지 24주 임신의 미숙 신생아의 생존 개선을 달성하였고 생존력의 한계를 높였다. 비록 생존이 가능해졌지만, 특히 28주 임신 이전에 태어난 태아에서, 여전히 높은 비율의 만성 폐 질환 및 다른 장기 미성숙의 합병증이 존재한다. 심지어 몇 주 동안 정상적인 태아 성장 및 장기 성숙을 지원할 수 있는 시스템의 개발은 극도의 조숙자의 사망율 및 사망자수를 크게 감소시킬 수 있고 생존자의 수명 품질을 개선할 수 있다.

조기 출생은 많은 이유 중 임의의 하나로 인해서 발생될 수 있다. 예를 들어, 조기 출생은 막의 조기 파열(PROM), 자궁 경부 단축과 같은 구조적 자궁 기능, 외상성 또는 감염성 자극에 대한 이차적인 것, 또는 다중 임신으로 인해서 자발적으로 발생될 수 있다. 조기 진통 및 분만은 또한, 자궁에서의 기구 사용이 자궁 내막 치료에도 불구하고 종종 제어되지 않은 진통을 자극하는, 태아 내시경이나 태아 수술과 관련하여 빈번하게 발생된다.

2010 CDC 국가 사망 통계 보고서(National Vital Statistics Report)에는 지난 십년간 미국에서 28주 미만의 임신 기간에서의 출생율은 매년 약 0.7% 또는 30,000명의 출산으로 안정적으로 유지되었다는 것이 기록되었다. 유사하게, 미국에서 지난 십년간 28 내지 32주의 임신 기간에서의 출생율은 매년 1.2%, 또는 50,000명의 출산으로 안정적이었다. 선천성 횡경막 탈장, 다한증, 복부 벽 결손에 대한 이차적인 폐 저형성 환자가 또한 상당하다. 국립 출생 장애 방지 네트워크(The National Birth Defects Prevention Network)는 미국에서 출생한 10,000명당 0.9 내지 5.8%, 또는 매년 약 375 내지 2,500건의 출생의 선천성 횡경막 탈장의 연간 발생을 보고한다. 다른 원인으로 인한 폐 저형성의 발생은 잘 조사되어 있지 않다.

호흡 부전은 심각한 조산 태아에서의 생존에 대한 주요 도전과제로 남아 있다. 태아의 지속적인 성장 및 발전을 지원하기 위한 자궁외 시스템의 개발은 그러한 환자의 관리에서 패러다임의 변화를 가져올 수 있다. "인공 태반"의 개발은 50년에 걸쳐 조사되었으나, 거의 성공적이지 못하였다. 동물 모델에서 태아의 적절한 산소공급을 달성하기 위한 이전의 시도는 펌프로 지원되는 통상적인 체외 막 산소공급(ECMO)을 이용하였고, 치료 동물에서의 순환 과부하 및 심부전으로 인해서 제한적이었다. 공지된 시스템은 1) 산소공급기 저항에 의해서 또는 다양한 펌프를 포함하는 회로에 의해서 태아 심장에 가해지는 부하-후 또는 부하-전 불균형으로 인한 진행성 순환 장애; 및 2) 오염 및 태아 패혈증을 포함하는, 용인될 수 없는 합병증을 갖는다.

따라서, 미숙한 태아를 위한 태아 성장 및 발전을 지원하기 위한 시스템의 장기간의 필요성을 해결하기 위한 이전의 시도에도 불구하고, 해결책은 여전히 달성되지 않고 있다.

본 개시내용은 조산 태아와 같은 포유류를 지원하기 위한 체외 시스템을 제공한다. 개시내용의 일 양태에 따라, 시스템은 하나 이상의 가요성 벽을 가지는 유체 저장용기를 포함한다. 유체 저장용기는 유체 환경 내에서 태아를 둘러싸도록 구성되고 팽창 가능한 부피 및 밀봉 가능한 개구부를 가질 수 있다. 시스템은 유체의 부피를 유체 저장용기 내로 공급하도록 구성된 유체 공급 라인을 포함할 수 있다. 시스템은 유체 저장용기로부터 유체를 방출하도록 구성된 유체 방출 라인을 더 포함할 수 있다. 시스템은, 태아가 유체 저장용기 내에서 유지되는 동안, 태아의 혈액 내에서 산소 및 이산화탄소를 교환하도록 구성된 무펌프 소아 산소공급기를 포함할 수 있다.

본 개시내용의 다른 양태에 따라, 조산 태아를 위한 치료 방법이 제공된다. 그러한 방법은 하나 이상의 가요성 벽을 가지는 유체 저장용기를 제공하는 단계, 유체 저장용기를 유체로 충진하는 단계, 조산 태아를 유체 저장용기 내에 배치하는 단계, 조산 태아의 혈액 내에서 산소 및 이산화탄소를 교환하도록 구성된 무펌프 산소공급기에 조산 태아를 연결하는 단계, 또는 그 임의 조합을 포함한다. 방법은 조산 태아를 유체 저장용기 내에서 둘러싸는 단계, 조산 태아가 성장 및/또는 발전할 수 있는 기간 동안 유체 저장용기 내에서 조산 태아를 유지하는 단계, 조산 태아가 유체 저장용기에 있는 동안 유체 저장용기의 부피를 팽창시키기 위해서 유체 저장용기를 수정하는 단계, 조산 태아가 유체 저장용기 내에 있는 동안 유체를 유체 저장용기 내로 주입하는 단계, 및 조산 태아가 유체 저장용기 내에 있는 동안 유체 저장용기로부터 유체를 방출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

개시내용의 다른 양태에 따라, 조산 태아와 같은 포유류를 지원하도록 구성된 체외 시스템이 제공된다. 시스템은 밀봉된, 액체 환경 내에서 조산 태아를 유지하도록 구성된 유체 저장용기, 조산 태아가 유체 저장용기 내에서 유지되는 동안 조산 태아의 혈액 내에서 산소 및 이산화탄소를 교환하도록 구성된 무펌프 소아 산소공급기, 유체 저장용기를 조작하도록 구성된 기구, 또는 그 임의 조합을 포함한다. 그러한 기구는, 태아가 유체 저장용기 내에서 유지되는 동안 태아의 위치가 변경되도록, 태아가 유체 저장용기 내에서 유지되는 동안 유체 저장용기를 회전, 병진운동, 또는 회전 및 병진운동 모두를 시키도록 구성된다. 일 실시예에 따라, 기구는 서로 이격되고 유체 저장용기와 각각 연결된 지지부의 쌍을 포함한다. 기구는 제2 지지부에 대해서 제1 지지부를 변위시키도록, 그에 의해서 유체 저장용기의 배향을 변경하도록 구성된 구동 기구를 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 기구는, 예를 들어 축을 중심으로, 유체 저장용기를 회전시키도록 구성된 구동 기구를 포함할 수 있다.

개시내용의 다른 양태에 따라, 조산 태아와 같은 포유류를 지원하도록 구성된 체외 시스템이 제공된다. 시스템은 유체 액체 환경 내에서 조산 태아를 둘러싸도록 구성된 유체 저장용기를 포함한다. 유체 저장용기는 팽창 가능 부피, 밀봉 가능 개구부, 또는 그 모두를 포함한다. 시스템은 유체의 부피를 유체 저장용기 내로 공급하도록 구성된 유체 공급 라인, 및 유체를 유체 저장용기로부터 방출하도록 구성된 유체 방출 라인을 포함한다. 시스템은, 조산 태아가 유체 저장용기 내에서 유지되는 동안, 조산 태아의 혈액 내에서 산소 및 이산화탄소를 교환하도록 구성된 산소공급 회로를 포함한다. 산소공급 회로는 태아로부터 산소공급기로의 제1 유체 경로 및 다시 산소공급기로부터 태아로의 제2 유체 경로를 포함한다. 산소공급 회로는 산소공급기를 통해서 혈액의 일부를 재순환시키기 위한 우회 라인을 포함할 수 있다. 펌프는 우회 라인을 통해서 혈액의 일부를 펌핑하기 위해서 우회 라인을 따라 제공될 수 있다. 펌프는 제1 및/또는 제2 유체 경로를 통한 유체의 유량에 비해서 우회 라인을 통한 유체의 유량을 증가시킬 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 관한 전술한 요지뿐만 아니라 이하의 구체적인 설명은, 첨부 도면과 함께 읽을 때 보다 잘 이해될 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른, 제1 구성의 체외 지원 시스템의 등각도이다.
도 2은 제2 실시예에 따른, 도 1에 도시된 체외 지원 시스템의 등각도이다.
도 3은 도 1에 도시된 체외 지원 시스템의 일부의 등각도이다.
도 4는 도 1에 도시된 체외 지원 시스템의 일부의 등각도이다.
도 5는, 다른 관찰 각도로 도시된, 도 4에 도시된 체외 지원 시스템의 일부의 다른 등각도이다.
도 6은 일 실시예에 따른, 도 1에 도시된 체외 지원 시스템의 양수 회로(amniotic fluid circuit)의 등각도이다.
도 7은 일 실시예에 따른, 도 1에 도시된 체외 지원 시스템의 태아 챔버를, 태아 챔버의 폐쇄된 구성에서 도시한 상면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 태아 챔버를 개방 구성에서 도시한 등각도이다.
도 9는, 부착된 제한 링을 포함한, 도 7에 도시된 태아 챔버의 다른 등각도이다.
도 10은 도 9에 도시된 태아 챔버의 부분 분해 등각도이다.
도 11은, 선 11-11을 따른, 도 9에 도시된 태아 챔버의 횡단면도이다.
도 12는 일 실시예에 따른, 도 1에 도시된 체외 지원 시스템의 양수 회로의 도면이다.
도 13은 다른 실시예에 따른, 도 1에 도시된 체외 지원 시스템의 양수 회로의 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른, 도 1에 도시된 체외 지원 시스템의 산소공급 회로의 도면이다.
도 15는 일 실시예에 따른, 도 1에 도시된 체외 지원 시스템의 중앙 제어기(central controller) 및 복수의 센서 및 제어부(control) 사이의 상호 연결을 도시하는 도면이다.
도 16은 일 실시예에 따른, 도 1에 도시된 체외 지원 시스템의 양수 회로 및 산소공급 회로의 도면이다.
도 17는 다른 실시예에 따른, 도 1에 도시된 체외 지원 시스템의 산소공급 회로의 도면이다.
도 18은 자궁 내(in-utero)로부터 도 1에 도시된 체외 지원 시스템으로의 태아의 전달을 도시한 도면이다.
도 19는 다른 실시예에 따른, 도 1에 도시된 체외 지원 시스템의 태아 챔버를, 태아 챔버의 개방 구성에서 도시한 등각도이다.
도 20은 도 19에 도시된 태아 챔버를 폐쇄 구성에서 도시한 등각도이다.
도 21은 일 실시예에 따른, 도 1에 도시된 체외 지원 시스템의 가스 혼합기의 횡단면도이다.
도 22는 일 실시예에 따른, 도 1에 도시된 체외 지원 시스템의 산소공급 회로의 일부의 도면이다.
도 23은 다른 실시예에 따른, 도 1에 도시된 체외 지원 시스템의 태아 챔버를, 태아 챔버의 폐쇄 구성에서 도시한 등각도이다.
도 24는 도 23에 도시된 체외 지원 시스템의 태아 챔버를 개방 구성에서 도시한 등각도이다.
도 25는 일 실시예에 따른, 도 1에 도시된 체외 지원 시스템의 태아 챔버 및 태아 챔버를 조작하도록 구성된 기구의 등각도이다.
도 26은 일 실시예에 따른, 도 1에 도시된 체외 지원 시스템의 태아 챔버 및 태아 챔버 내의 온도를 변화시키도록 구성된 가열 요소의 등각도이다.
도 27은 다른 실시예에 따른, 도 1에 도시된 체외 지원 시스템의 태아 챔버의 등각도이다.
도 28는 도 27에 도시된 태아 챔버의 일부의 등각도이다.
도 29는 도 27에 도시된 태아 챔버, 및 태아 챔버를 조작하도록 구성된 기구를, 태아 챔버 및 기구 모두의 폐쇄 구성에서 도시한 등각도이다.
도 30은 도 29에 도시된 태아 챔버 및 기구를, 태아 챔버 및 기구 모두의 개방 구성에서 도시한 등각도이다.
도 31은 다른 실시예에 따른, 도 1에 도시된 체외 지원 시스템의 태아 챔버를, 태아 챔버의 폐쇄 구성에서 도시한 등각도이다.
도 32는 도 31에 도시된 태아 챔버를, 태아 챔버의 폐쇄 구성에서 도시한 등각도이다.
도 33은 도 31에 도시된 태아 챔버의 일부의 등각도이다.
도 34는 다른 실시예에 따른, 도 31에 도시된 태아 챔버의 등각도이다.
도 35는 도 34에 도시된 태아 챔버의 다른 등각도이다.
도 36은 다른 실시예에 따른, 도 31에 도시된 태아 챔버의 등각도이다.
도 37은 도 36에 도시된 태아 챔버의 다른 등각도이다.
도 38은 일 실시예에 따른, 도 1에 도시된 체외 지원 시스템의 일부의 등각도이다.
도 39는 다른 실시예에 따른, 제1 구성의 체외 지원 시스템을, 체외 지원 시스템의 폐쇄 구성에서 도시한 등각도이다.
도 40은 도 39에 도시된 체외 지원 시스템의 측면도이다.
도 41은 도 39에 도시된 체외 지원 시스템을 개방 구성에서 도시한 등각도이다.
도 42는 일 실시예에 따른, 체외 지원 시스템의 태아 챔버의 도면이다.
도 43은 실험 결과를 보여주는 제1 그래프이다.
도 44는 실험 결과를 보여주는 제2 그래프이다.
도 45는 실험 결과를 보여주는 제3 그래프이다.
도 46은 실험 결과를 보여주는 제4 그래프이다.
도 47는 실험 결과를 보여주는 제5 그래프이다.
도 48은 실험 결과를 보여주는 제6 그래프이다.
도 49는 실험 결과를 보여주는 제7 그래프이다.
도 50은 실험 결과를 보여주는 제1 표이다.
도 51은 실험 결과를 보여주는 제8 그래프이다.
도 52는 실험 결과를 보여주는 제9 그래프이다.
도 53은 실험 결과를 보여주는 제10 그래프이다.
도 54는 실험 결과를 보여주는 제11 그래프이다.
도 55는 실험 결과를 보여주는 제2 표이다.
도 56은 실험 결과를 보여주는 제3 표이다.
도 57은 실험 결과를 보여주는 제12 그래프이다.
도 58은 실험 결과를 보여주는 제13 그래프이다.
도 59는 실험 결과를 보여주는 제14 그래프이다.
도 60은 실험 결과를 보여주는 제4 표이다.
도 61은 실험 결과를 보여주는 제15 그래프이다.
도 62는 실험 결과를 보여주는 제16 그래프이다.
도 63은 실험 결과를 보여주는 제17 그래프이다.
도 64는 실험 결과를 보여주는 제5 표이다.

이제 도면을 참조하여 개시내용의 양태를 구체적으로 설명할 것이며, 도면에서, 달리 구체적으로 기재되지 않은 한, 유사한 참조 번호는 전반적으로 유사한 요소를 지칭한다. 도 1 내지 도 5를 참조하면, 체외 지원 시스템(10)이 (본원에서 "태아"로 지칭되는) 조산 태아를 치료하도록 구성될 수 있다. 시스템(10)은 태아(5)를 수용하도록 구성된 태아 챔버(100), 양수의 유동을 태아 챔버(100)에 제공하도록 구성된 양수 회로(200), 및 태아의 혈액으로부터 이산화탄소를 제거하도록 그리고 산소를 태아의 혈액에 제공하도록 구성된 산소공급 회로(400)를 포함한다. 시스템(10)은, 양수 회로(200)의 일부인 양수 내에 침잠된 태아 챔버(100) 내에서 태아(5)를 유지하도록 구성된다. 시스템(10)은, 산소공급 회로(400)가 태아(5)의 생명 유지를 위해서 적절한 가스 교환을 제공하도록, 추가적으로 구성된다. 이러한 방식으로, 시스템(10)은, 태아(5)의 지속적인 성장 및 발전을 돕기 위해서 자궁 내 환경과 유사한 환경을 제공한다. 시스템(10)은, 의료 설비 내에서 태아(5)를 모니터링, 돌봄, 및 이송하는 것을 돕는 카트(50)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라, 마이크로프로세서와 같은 중앙 제어기(700)가 제공되어, 시스템(10)의 여러 요소로부터 신호를 수신하고 시스템(10)의 다양한 하위 조립체의 동작을 제어할 수 있다. 각각의 하위 시스템에 관한 구체적인 내용은 이하에서 더 구체적으로 설명될 것이다.

태아 챔버(100)는 멸균 액체 환경에서 태아(5)를 수용하도록 구성된 봉입형(enclosed) 유체 챔버를 포함한다. 태아 챔버(100)는, 유체 및 전해질 균형을 제공할 뿐만 아니라, 정상적인 폐 및 위장 발전을 지원하기 위한 태아 호흡 및 삼킴(swallowing)을 허용하는 유체 환경을 제공하도록 구성된다.

개시내용의 일 양태에 따라, 태아 챔버(100)는 태아(5)의 형상에 대체로 일치되도록 그리고 감염을 유발할 수 있는 박테리아 성장을 촉진할 수 있는 정체 지역을 최소화하도록 구성된다. 예시된 실시예에서 도시된 바와 같이, 태아 챔버(100)는 인간 태아(5)이 형상에 대체로 일치되도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에 따라, 예를 들어 도 31에 도시된 바와 같이, 태아 챔버(100)는 양의 태아(lamb fetus)와 같은, 인간이 아닌 태아의 형상에 대체로 일치되도록 구성될 수 있다.

도 7 내지 도 11을 참조하면, 개시내용의 일 양태에 따라, 태아 챔버(100)는 강성 챔버를 제공하기 위한 강성 벽을 포함한다. 개시내용의 다른 양태에 따라, 예시된 실시예에서 도시된 바와 같이, 태아 챔버(100)는 하나 이상의 가요성 벽(120)을 포함한다. 예시된 실시예에서 도시된 바와 같이, 태아 챔버(100)는, 플라스틱 필름, 예를 들어 가요성 폴리에틸렌 필름과 같은, 가요성 재료로 형성된 색(sac) 또는 백을 포함할 수 있다. 필름은 태아 챔버(100) 내의 미생물의 성장 및 확산을 제어하기 위해서 항균 요소를 포함할 수 있다. 항균 요소는 유기질 또는 무기질일 수 있다. 개시내용의 일 양태에 따라, 항균 요소는 은과 같은 무기질 요소를 포함한다. 일 예에 따라, 태아 챔버(100)의 하나 이상의 가요성 벽(120)은 메탈로센 폴리에틸렌 필름을 포함하는 재료, 예를 들어 두께가 약 80 마이크로미터이고 항균 요소로서 2% 은 양이온을 포함하는 재료로 제조된다.

도 7 내지 도 11을 참조하면, 태아 챔버(100)는, 하나 이상의 가요성 벽(120)을 지지하는 일반적으로 강성인 프레임(110)을 포함할 수 있다. 강성 프레임(110)은, 비제한적으로 플라스틱 또는 금속을 포함하는, 다양한 재료로 형성될 수 있다. 가요성 벽(120)은, 예를 들어 용접 또는 접착제에 의해서, 강성 프레임(110)에 고정적으로 연결된다. 가요성 벽(120)은 태아 챔버(100)에 의해서 형성된 부피가 팽창 및 수축되게 할 수 있다. 개시내용의 일 양태에 따라, 태아 챔버(100)는 태아 챔버(100) 내에 봉입된 태아(5)가 성장함에 따라 팽창되도록 구성되어, 시스템(10)의 태아 챔버(100)의 개방 또는 변경이 없이 챔버의 부피가 증가되게 할 수 있다. 개시내용의 일 양태에 따라, 태아 챔버(100)는 단일 가요성 벽(120)을 포함할 수 있다.

개시내용의 다른 양태에 따라, 태아 챔버(100)는 복수의 가요성 벽(120), 예를 들어 강성 프레임(110)에 고정적으로 연결된 상부 및 하부 가요성 벽(120)을 포함할 수 있다.

예시된 실시예에서 도시된 바와 같이, 태아 챔버(100)는 (도 8에 도시된 바와 같은) 개방 구성에서 태아 챔버(100) 내로 태아(5)가 배치될 수 있게 허용하도록 그리고 이어서 태아(5)가 태아 챔버(100) 내측에 위치되면 (도 7에 도시된 바와 같은) 폐쇄 구성에서 밀봉되도록 구성된 밀봉 가능 개구부를 포함한다. 개시내용의 일 양태에 따라, 태아 챔버(100)는, 상부 절반부(102)가 하부 절반부(104)에 대해서 피봇 가능하도록 적어도 하나의 경첩(106)에 의해서 연결된 상부 절반부(102) 및 하부 절반부(104)를 태아 챔버(100)가 포함하는, 조개 껍데기 디자인을 가질 수 있다. 예시된 실시예에서 도시된 바와 같이, 태아 챔버(100)는, 상부 절반부(102), 하부 절반부(104), 또는 그 둘 모두의 주변부의 적어도 일부, 예를 들어 전체 주위에서 연장되는 탄성중합체 재료(예를 들어, 탄성 플라스틱, 우레탄, 또는 고무)와 같은, 밀봉부(116)를 포함할 수 있다. 태아 챔버(100)는 상부 절반부, 하부 절반부, 또는 그 둘 모두 상에서 립(118)을 더 포함할 수 있고, 밀봉부는 태아 챔버(100)가 폐쇄 구성에 있을 때 유밀(fluid-tight) 밀봉부를 형성하기 위해서 태아 챔버(100)의 대향 (상부 또는 하부) 절반부 상의 밀봉부(116)와 협력하도록 구성된다. 태아 챔버(100)는 바람직하게 폐쇄 구성에서 태아 챔버(100)를 유지하도록 구성된 기구(114)를 포함한다. 예를 들어, 태아 챔버(100)는, 태아 챔버(100)를 폐쇄된 유밀 구성으로 유지하기 위해서, 태아 챔버(100)의 상부 절반부(102)를 태아 챔버(100)의 하부 절반부(104)에 해제 가능하게 잠금하도록 구성된 하나 이상의 걸쇠를 포함할 수 있다.

태아 챔버(100)의 제1 단부(108)에 위치되는 제1 오리피스는 태아 챔버(100) 내로 양수를 수용하도록 구성된 유입구(142)를 형성한다. 태아 챔버(100)의 제2 단부(109)에 위치되는 제2 오리피스는 태아 챔버(100)로부터 양수를 방출하도록 구성된 배출구(144)를 형성한다. 도 7에 도시된 실시예에서, 태아 챔버(100)는 인간 태아(5)를 수용하기 위해서 세장형이다. 예시된 실시예에서 도시된 바와 같이, 예를 들어 유입구(142)로부터 배출구(144)까지 측정된 태아 챔버(100)의 길이는, 길이에 수직인 방향으로 측정된, 태아 챔버(100)의 폭 보다 길 수 있다. 제1 단부(108) 및 제2 단부(109)는, 양수가 정체될 수 있는 태아 챔버(100) 내의 위치를 최소화하기 위해서 내향 테이퍼링될 수 있다. 예시된 실시예에서 도시된 바와 같이, 태아 챔버(100)는, 태아 챔버(100)의 길이를 따른 주 축 및 태아 챔버(100)의 폭을 따른 부 축(minor axis)을 가지는 난형(ovate) 또는 타원형 형상이다.

개시내용의 일 양태에 따라, 태아(5)의 머리가 유입구(142)에 인접하게 태아(5)를 수용하도록 태아 챔버(100)가 구성된다. 태아(5)의 머리가 유입구(142)에 인접하도록 태아(5)를 태아 챔버(100) 내에 배치하는 것은, 태아(5)에 의해서 발생되는 폐기물을 태아 챔버(100)로부터 더 효율적으로 제거하게 할 수 있다.

태아 챔버(100)는 태아 챔버(100) 내의 상태를 모니터링하도록 구성된 복수의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 태아 챔버(100)는 태아 챔버(100) 내의 유체 온도를 검출하도록 구성된 하나 이상의 온도 센서를 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 태아 챔버(100)는 태아 챔버(100) 내의 유체 온도를 모니터링하도록 구성된 열전쌍(130)의 적어도 하나, 예를 들어 쌍을 포함한다. 부가적으로, 하나 이상의 유체 압력 센서(140)가 태아 챔버(100) 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 예시된 실시예에서 도시된 바와 같이, 유체 압력 센서(140)는 배출구(144)에 인접하여 태아 챔버(100) 내에 배치될 수 있고, 유체 압력 센서는 태아 챔버(100) 내의 유체 압력을 모니터링하도록 구성된다. 대안적으로, 유체 압력 센서가 태아 챔버(100)로부터 방출되는 유체의 유체 압력을 모니터링하게 구성되도록, 유체 압력 센서(140)가 배출구(144) 내에 장착될 수 있다.

태아 챔버(100)는 또한 태아 챔버(100)의 내부에 대한 접근을 제공하도록 구성된 하나 이상의 밀봉된 개구부를 포함할 수 있다. 개시내용의 일 양태에 따라, 하나 이상의 밀봉된 개구부는, 예를 들어 태아 챔버(100)의 상부 절반부(102) 내에 형성된 상부 포트(122), 및 태아 챔버(100)의 하부 절반부(104) 내에 형성된 하부 포트(124)를 포함할 수 있다. 예시된 실시예에서 도시된 바와 같이, 상부 포트(122) 및 하부 포트(124)의 적어도 하나는, 일방향 유동을 제공하는 밸브에 의해서 밀봉된다. 예를 들어, 밸브는 태아 챔버(100) 내로의 접근을 허용하면서 태아 챔버(100) 외부로 유체가 유동되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 밸브는 유체의 유동을 제어하도록 구성된 다양한 밸브 중 임의의 밸브일 수 있다. 일 예에 따라, 밸브는 덕 빌 밸브(duck bill valve)일 수 있다. 상부 포트(122) 및 하부 포트(124)는 각각, 예를 들어 기포, 대변 오염물, 및 다른 오염물을 태아 챔버(100)로부터 배출하기 위해서, 태아 챔버(100) 내로 흡입 장치를 삽입하는 것을 허용하도록 구성된다.

태아 챔버(100)는, 이하에서 더 설명되는 산소공급 회로(400)의 회로 또는 다른 부분에 대한 접근을 제공하도록 구성된 오리피스(135)를 더 포함할 수 있다. 태아 챔버는, 태아 챔버가 폐쇄 구성일 때, 오리피스(135)를 밀봉하도록 구성된 밀봉부를 포함할 수 있다.

태아 챔버(100)는, 몇 주 또는 몇 달 동안 성장된 이후의 태아(5)를 수용할 수 있을 정도로 충분히 큰 미리 결정된 고정된 부피로 형성될 수 있다. 이러한 방식에서, 태아 챔버(100)는, 태아(5)가 태아 챔버(100)에 맞지 않게 너무 크지 않은 전체 발전 기간 중에, 태아(5)를 태아 챔버(100) 내에서 유지하도록 구성된다. 대안적으로, 태아 챔버(100)는 가변 부피 챔버를 포함할 수 있고, 그에 따라 태아 챔버 부피는, 태아(5)가 태아 챔버(100) 내에 초기에 봉입될 때, 태아(5)를 지지하는데 필요한 최소 부피로 그 크기가 맞춰질 수 있다. 태아(5)가 성장함에 따라, 태아 챔버(100)는 태아 챔버(100)를 개방하지 않고 팽창되도록 구성된다.

시스템(10)은 태아 챔버(100)의 부피를 변경하도록 구성된 하나 이상의 기구를 포함할 수 있다. 개시내용의 일 양태에 따라, 시스템(10)은, 태아 챔버(100)의 가요성 벽(120)을 구속하도록, 그에 의해서 태아 챔버(100)의 부피를 감소시키도록 구성된 하나 이상의 제한 링(150)을 포함한다. 제한 링(150)은, 제한 링(150)이 태아 챔버(100)에 부착되고 그로부터 탈착될 수 있도록, 태아 챔버(100)의 프레임(110)에 해제 가능하게 부착되도록 구성될 수 있다.

예시된 실시예에서 도시된 바와 같이, 제한 링(150)은 가요성 벽(120)의 형상과 대체로 유사하게 성형될 수 있다. 제한 링은, 제한 링(150)의 내부 연부의 적어도 일부 주위로 연장되는 내부 돌출부(152)를 포함할 수 있다. 프레임(110)에 부착될 때, 제한 링(150)의 내부 돌출부(152)는 가요성 벽(120)의 외부 연부로부터 내향으로 이격된다. 제한 링(150)의 내부 돌출부(152)는 내향 압력을 가요성 벽(120)에 대해서 인가하고, 그에 의해서 가요성 벽(120)의 외향 변위를 제한한다. 결과적으로, 제한 링(150)은 태아 챔버(100)의 내부 부피를 제한한다.

제한 링(150)은, 예를 들어 제한 링(150)을 챔버 프레임(110)에 해제 가능하게 연결하도록 구성된 제한 링(150)의 주변부 주위에 형성된, 복수의 걸쇠 또는 클립(154)을 포함할 수 있다. 예시된 실시예에서 도시된 바와 같이, 클립(154)은, 가요성 벽(120)을 외향으로 미는 태아 챔버(100) 내의 유체 압력의 외향 힘에 대항하여 제한 링(150)을 유지하기 위해서, 챔버 프레임(110) 상에 형성된 탭(155)에 스냅 결합(snap)되도록 구성된다. 일 실시예에 따라, 시스템(10)은 제한 링(150)을 가지지 않는다. 다른 실시예에 따라, 시스템(10)은 단일 제한 링(150)을 포함한다. 다른 실시예에 따라, 시스템(10)은 복수의 제한 링(150), 예를 들어 상부 가요성 벽(120)을 제한하기 위해서 태아 챔버(100)의 상부 절반부(102)에 부착되도록 구성된 제1 제한 링(150) 및 하부 가요성 벽(120)을 제한하기 위해서 태아 챔버(100)의 하부 절반부(104)에 부착되도록 구성된 제2 제한 링(150)을 포함할 수 있다. 태아(5)가 성장함에 따라, 제한 링(들)(150)이 태아 챔버(100)로부터 탈착되어 가요성 벽(120)이 외향 팽창되게 할 수 있고, 그에 의해서 태아 챔버(100)의 내부 부피가 증가되게 할 수 있다. 부가적으로, 시스템(10)은 복수의 상이한 크기의 제한 링(150)을 포함할 수 있고, 각각의 링은 가요성 벽(120)이 상이한 정도로 팽창되게 할 수 있다. 이러한 방식으로, 태아(5)가 성장함에 따라, 태아 챔버(100)의 부피가 시간에 걸쳐 점증적으로 증가될 수 있다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 시스템(10)의 양수 회로(200)는 유체, 예를 들어 멸균 유체를 태아 챔버(100)에 제공하도록 구성되고, 유체를 태아 챔버(100)로부터 방출하도록 더 구성된다. 개시내용의 일 양태에 따라, 양수 회로(200)는, 태아 챔버(100) 내의 유체 압력을 미리 결정된 범위 내에서 유지하기 위해서, 태아 챔버(100)로 진입되는 그리고 태아 챔버(100)로부터 방출되는 유체의 유동을 제어하도록 구성된다. 양수 회로(200)는, 태아 챔버(100)로부터의 유체 방출물이 태아 챔버(100) 내로 다시 재순환되기에 앞서서 여과 및 멸균화에 의해서 프로세스되는, 폐쇄 회로일 수 있다. 그러나, 예시된 실시예에서 도시된 바와 같이, 양수 회로(200)는, 신선한 양수의 저장용기를 수용하는 공급 탱크(210)으로부터 태아 챔버(100) 내로 유체가 유동되고 유체가 태아 챔버(100)로부터 빠져 나오고 폐기물 탱크(220) 내로 방출되는, 개방 회로일 수 있다. 양수 회로(200)는 또한, 이하에서 더 설명되는 바와 같이, 유체를 태아 챔버(100) 내로 주입하기에 앞서서 유체를 프로세스하도록 구성된 하나 이상의 요소를 포함할 수 있다.

"유체" 및 "양수"라는 용어는 태아 챔버(100)를 충진하기 위해서 이용되는 유체를 지칭하기 위해서 사용된 것임을 이해하여야 한다. 유체의 조성은 다양한 인자에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 양수는 주로 증류수와 같은 물을 포함 할 수 있고, 자궁 내 태아를 위한 자연 발생 양수의 이온 농도를 모방하기 위해서 용액 내에 용해된 전해질(예를 들어, 비제한적으로, 염화나트륨, 중탄산 나트륨, 염화칼륨, 염화칼슘, 또는 그 임의 조합)과 같은 다양한 요소와 혼합될 수 있다. 부가적으로, 포도당, 아미노산, 지질, 필수 비타민, 미네랄, 미량 원소, 또는 그 임의 조합이 양수에 첨가될 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 양수라는 용어는 특별한 조성을 가지는 용액을 지칭하는 것이 아니라, 태아 챔버(100)를 충진하기 위해서 이용되는 유체를 지칭한다.

양수 회로(200)는 미사용 양수의 저장용기를 저장하도록 구성된 공급 탱크(210)를 포함한다. 공급 탱크(210)는 카트(50) 상에서 이송되도록 구성된 휴대용 탱크(210a), 특별한 지역에서 유지되도록 구성되고 휴대용 탱크(210a)보다 더 긴 기간 동안 양수의 공급을 제공하도록 구성된 실질적으로 더 큰 부피를 가지는 더 큰 탱크(210b), 또는 그 둘 모두를 포함할 수 있다. 양수 회로(200)는 태아 챔버(100)로부터 방출되는 양수를 수집하도록 구성된 폐기물 탱크(220)를 포함한다. 폐기물 탱크(220)는 카트(50) 상에서 이송되도록 구성된 휴대용 탱크(220a), 특별한 지역에서 유지되도록 구성되고 휴대용 탱크(220a)보다 더 긴 기간 동안 사용 양수를 수용하도록 구성된 실질적으로 더 큰 부피를 가지는 더 큰 탱크(220b)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 큰 탱크(210b 및 220b)는, 휴대용 탱크(210a 및 220a)보다 적어도 1자릿수만큼 더 큰 부피를 가질 수 있다.

도 4 내지 도 8 및 도 12를 참조하면, 유체는 공급 탱크(210)로부터 공급 라인(300)을 통해서 태아 챔버(100)로 유동된다. 공급 라인은 태아 챔버의 유입구(142)와 유밀 연결을 형성한다. 방출 라인(320)은 태아 챔버(100)의 배출구(144)와 유밀 밀봉부를 형성하고 그에 의해서 태아 챔버(100)로부터 유체를 방출하기 위한 유체 경로를 제공한다. 시스템(10)은 양수에 열을 제공하도록 그에 의해서 양수를 선택된 온도에서, 예를 들어 자궁 내 양수의 온도에 상응하는 온도에서 유지하도록 구성된 가열기(270)를 포함할 수 있다. 가열기(270)는 양수 회로(200)의 일부일 수 있고, 예를 들어, 양수 저장용기가 선택된 온도에서 유지되도록, 가열기(270)가 공급 탱크(210) 내에 제공될 수 있다. 예시된 실시예에서 도시된 바와 같이, 가열기(270)는 공급 탱크(210)와 태아 챔버(100) 사이에서 일렬로 배치된다.

개시내용의 일 양태에 따라, 가열기(270)는 양수가 가열기(270)를 통해서 이동될 때 유체를 선택된 온도까지 가열하기 위해서 가열기의 열 출력을 변경하도록 구성된 제어부를 가지는 전기 가열기일 수 있다. 유체 가열기(270)와 공급 탱크(210)가 직접적으로 접촉되는 것을 방지하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 가열기(270)는, 가열기(270)와 유체의 접촉이 없이 가열기(270)와 유체 사이의 열 교환을 허용하는, 카트릿지와 같은, 쓰고 버릴 수 있는 유체 경로를 수용하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식에서, 한 명의 태아(5)를 위해서 사용된 유체로부터 후속 태아(5)를 위해서 이용되는 유체로의 가열기(270)의 교차-오염을 방지하기 위해서, 카트릿지는 시스템(10)이 사용될 때마다 교환될 수 있다.

양수 회로(200)는 또한, 태아 챔버(100)에 진입하기 전에, 양수를 여과하도록 구성된 하나 이상의 필터(250)를 포함할 수 있다. 예시된 실시예에서 도시된 바와 같이, 복수의 필터(250), 예를 들어 3개의 미세기공 필터가 공급 탱크(210)와 태아 챔버(100) 사이에서, 예를 들어 가열기(270)와 태아 챔버(100) 사이에서, 포함될 수 있고, 병렬로 배열될 수 있고, 그리고 일렬로 배치될 수 있다. 필터(250)의 다른 수, 배열, 및 위치가 또한 본 개시내용의 일부로 간주된다.

개시내용의 일 양태에 따라, 시스템(10)은 태아 챔버(100)로의 그리고 그로부터의 유체의 유동을 제어하도록 구성된 유체 제어 시스템(228)을 포함할 수 있다.

유체 제어 시스템(228)은, 태아 챔버(100) 내에서 대체로 일정한 유체 압력을 유지하면서, 일정한 유체의 유동을 태아 챔버(100)에 제공하도록 디자인될 수 있다. 특히, 유체 압력은, 태아 챔버(100) 내의 태아(5)의 유형 및/또는 크기와 같은 다양한 특성에 따라서 미리 결정된 범위 내에서 유지된다.

본 경우에, 공급 탱크(들)(210)는 가압 가스에 의해서 압력 하에서 유지된다. 예를 들어, 큰 탱크는 의료 시설에서 일반적으로 이용되는 중앙 의료 공기 공급부와 같은 가압 공기의 공급원과 연결될 수 있다. 부가적으로, 가압 가스의 지역적인 공급이 제공될 수 있다. 예를 들어, 휴대용 가압 가스 탱크(230)가 제공되어, 양수를 태아 챔버(100)를 향해서 구동하기 위해 휴대용 탱크(210) 내의 유체를 가압할 수 있다. 공급 탱크(210a 및 210b)에 공급되는 가스 압력의 갈 압력(gar pressure)을 조절하기 위해서 전자적 압력 조절기와 같은 압력 조절기(232)를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 본 경우에, 제1 압력 조절기(232a)는 휴대용 가스 탱크(230)와 휴대용 공급 탱크(210a) 사이에 일렬로 제공되고, 제2 압력 조절기(232b)는 중앙 공기 공급부와 큰 탱크(210b) 사이에 일렬로 제공된다.

개시내용의 일 양태에 따라, 시스템(10)은 태아 챔버(100)로의 가압 유체의 유동을 제어하도록 구성된 유체 제어기를 포함할 수 있다. 예시된 실시예에서 도시된 바와 같이, 양수 회로(200)는 공급 탱크(들)(210)과 태아 챔버(100) 사이에서 일렬로 제어 밸브(242)를 포함할 수 있다. 부가적으로, 유체 유량계(244)가 태아 챔버(100)의 상류에 일렬로 제공되어 태아 챔버(100)로의 양수의 유량을 감지할 수 있다. 유체 유량계(244)는 중앙 제어기(700)에 신호를 제공하도록 구성될 수 있고, 중앙 제어기는, 유체 유량계(244)로부터의 신호에 응답하여 태아 챔버(100)로의 양수의 유동을 조절하기 위해서 제어 밸브(242)를 다시 제어한다.

시스템(10)은, 양수가 휴대용 탱크(210a) 또는 큰 탱크(210b)로부터 공급되는지의 여부를 제어하도록 구성된 매니폴드(280)를 포함할 수 있다. 개시내용의 일 양태에 따라, 매니폴드(280)는 공급 탱크(들)(210)로부터의 유체의 유동을 제어하도록 구성된 제어 밸브를 포함할 수 있다. 제어 밸브는 수동적일 수 있거나, 전자적으로 제어될 수 있다. 제1 위치에서, 밸브는 휴대용 탱크(210a)로부터의 유체 유동을 차단하고, 큰 탱크(210b)로부터의 유체 유동을 연결한다. 제2 위치에서, 밸브는 큰 탱크(210b)로부터의 유체 유동을 차단하고, 휴대용 탱크(210a)로부터의 유체 유동을 연결한다. 제3 위치에서, 양수 회로(200)가 퍼지될 수 있도록 양 탱크로부터의 양수의 유동을 방지하기 위해서, 밸브는 휴대용 탱크(210a) 및 큰 탱크(210b) 모두를 차단한다.

전술한 설명에서, 양수는, 양수를 태아 챔버(100)를 향해서 압박하는 압력차를 생성하기 위한 가압 가스를 이용하여 태아 챔버(100)를 향해서 구동된다. 그러나, 양수를 태아 챔버(100)를 향해서 구동하기 위해서 다른 요소가 이용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 양수를 탱크(들)(210)로부터 태아 챔버(100)로 펌핑하는 펌프가 제공될 수 있다. 펌프는, 연동 펌프(peristaltic pump)와 같이, 유체와 직접적으로 접촉되지 않는 펌프일 수 있다. 부가적으로, 태아 챔버(100) 내로 유동되는 유체의 압력 및 유량을 자동적으로 제어하기 위해서, 펌프가 중앙 제어기(700)에 의해서 제어될 수 있다.

도 12에 도시된 바와 같이, 태아 챔버(100)로부터의 유체가 공급 탱크(210a 및 210b)를 향해 역으로 역류하는 것을 방지하기 위해서, 양수 회로(200)는 공급 라인(300)과 일렬인 하나 이상의 밸브를 또한 포함할 수 있다. 예를 들어, 태아 챔버로부터의 유체가 공급 탱크를 향해서 역류되는 것을 방지하기 위해서, 양수 회로(200)는 하나 이상의 체크 밸브(246)를 포함할 수 있다.

태아 챔버(100)로부터의 유체 방출은 공급 탱크(210)로부터 태아 챔버(100)로 진입되는 유체의 유동에 의해서 제어될 수 있고, 그에 따라 유체의 방출은 태아 챔버(100) 내의 유체 압력 및 태아 챔버(100) 내로의 유체의 유량에 따라 달라진다. 다른 실시예에 따라, 태아 챔버(100)로부터의 유체의 방출은 태아 챔버(100) 내로의 유체의 주입과 독립적으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 시스템(10)은 태아 챔버(100)의 외부로의 유체의 유동을 제어하도록 구성된 방출 펌프(240)를 포함할 수 있다. 방출 펌프(240)의 동작은, 시스템(10)의 여러 요소로부터 수신된 신호를 기초로, 중앙 제어기(700)에 의해서 제어될 수 있다.

예를 들어, 압력 센서는 태아 챔버(100) 내의 유체 압력을 감지할 수 있고, 방출 펌프(240)는, 태아 챔버(100) 내에서 일정 유체 압력을 희망 압력 범위 내에서 유지하기 위해서, 태아 챔버(100)로부터의 유체의 양을 회수하도록 동작될 수 있다. 부가적으로, 시스템(10)은 태아 챔버(100) 및/또는 방출 라인(320) 내의 유체의 탁도를 검출하도록 구성된 (탁도계로서 또한 지칭되는) 하나 이상의 탁도 센서(350)를 포함할 수 있다. 센서(350)에 의해서 감지된 탁도에 응답하여, 방출 펌프(240)는 태아 챔버(100)로부터 방출되는 유체의 유량을 조정할 수 있다. 예를 들어, 유체 내의 탁도의 증가는, 미생물 또는 태아(5)로부터의 대변과 같은, 태아 챔버(100) 내의 오염물을 나타낼 수 있다. 태아 챔버(100)로부터 오염물을 씻어내기 위해서, 방출 펌프(240)는 태아 챔버(100)의 외부로의 유체 유량을 증가시킬 수 있다. 그에 응답하여, 태아 챔버(100) 내에서 일정 유체 레벨을 유지하기 위해서, 공급 탱크(210)로부터 태아 챔버에 공급되는 유체의 유량이 증가될 수 있다.

이제, 도 7 내지 도 11 및 도 14를 참조하면, 시스템(10)은, 태아의 혈액에 산소를 제공하고 그로부터 이산화탄소를 제거하기 위해서, 태아의 혈액과 산소공급기(410) 사이의 가스 전달을 제공하도록 구성된 산소공급 회로(400)를 포함한다. 산소공급 회로(400)는 정맥/정맥 배열로 태아(5)와 연결될 수 있다. 대안적으로, 산소공급 회로(400)는 동맥/정맥 배열로 태아(5)와 연결될 수 있다. 본 경우에, 캐뉼라(cannulae)가 태아(5)의 큰 목 혈관(예를 들어, 경동맥) 내에 배치되어 태아(5)의 순환 시스템을 산소공급기(410)에 연결한다. 큰 목 혈관 내의 배치는 제대 혈관 내의 혈관 경련 및 캐뉼라 불안정성의 문제를 피할 수 있다. 캐뉼라의 외부 부분에는 (예를 들어, 안정화 봉합의 장력 증가를 허용하기 위해서) 슬리브가 끼워질 수 있다. 슬리브는 실리콘으로 제조될 수 있고, 예를 들어, 약 1 내지 10 cm의 길이, 특히 약 3 내지 5 cm의 길이일 수 있다. 캐뉼라를 태아(5)의 목에 고정하기 위해서, 캐뉼라가 (예를 들어, 끼워진 슬리브를 통해서) 태아(5)에 봉합될 수 있다.

산소공급기(410)는 2개의 유체 라인: 배수 라인(440) 및 주입 라인(445)을 통해서 태아(5)와 연결된다. 혈액은 태아(5)로부터 배수 라인(440)을 통해서 산소공급기(410)로 유동된다. 이어서, 혈액은 산소공급기(410)를 통해서 유동되고 주입 라인(445)을 통해서 태아(5)에게 되돌아 간다. 배수 라인(440) 및 주입 라인(445)은 태아 챔버(100) 내의 산소공급기 오리피스(135)를 통과한다. 개시내용의 일 양태에 따라, 배수 라인(440) 및 주입 라인(445)은 장착 블록(450) 내의 개구를 통과하고, 장착 블록(450)은 태아 챔버(100)의 오리피스(135) 내에서 유지되도록 구성된다. 개시내용의 일 양태에 따라, 장착 블록(450)은, 태아 챔버(100)가 폐쇄 구성에 있도록 태아 챔버(100)의 상부 절반부(102) 및 하부 절반부(104)가 접경될 때, 프레임(110)과 밀봉부를 형성하는 탄성 재료로 형성된다. 이러한 방식으로, 장착 블록(450)은 태아 챔버(100)로부터의 양수의 누출을 방지하기 위한 유밀 밀봉부를 제공한다.

예시된 실시예에서 도시된 바와 같이, 각각 산소공급기(410)로의 그리고 그로부터의 배수 라인(440) 및 주입 라인(445)의 길이가 최소화되도록, 산소공급기(410)는 태아 챔버(100)에 인접하여 플랫폼(460) 상에 장착된다. 예를 들어, 개시내용의 일 양태에 따라, 배수 라인(440) 및 주입 라인(445)은 조합된 길이가 18 인치 미만이고, 바람직하게 조합된 길이가 12 인치 보다 길지 않다. 배수 라인(440) 및 주입 라인(445)의 길이를 최소화하는 것에 의해서, 산소공급 회로(400)를 마중물 붓기(prime)하는데 필요한 혈액의 부피가 최소화된다. 배수 라인(440), 주입 라인(445), 또는 그 모두를 응고방지 수단/화합물(예를 들어, 비제한적으로, 고형화된 폴리펩타이드(immobilized polypeptide), 헤파린, 또는 그 둘 모두)와 라인 연결하는(line) 것이 바람직할 수 있다. 산소공급 회로(400)는, 예를 들어, 모체 혈액, 태아(5)의 혈액, 또는 그 둘 모두로 마중물 붓기될 수 있다. 산소공급 회로(400)를 태아(5)로부터의 헤모글로빈으로 마중물 붓기하는 것은 산소공급 회로(400) 내에서 최적의 산소 교환을 초래할 수 있다. 태아 산소 해리 곡선이 성인 산호 해리 곡선에 비해서 좌측으로 이동되기 때문에, 태아 동맥 산소압은 성인 동맥 산소압 보다 낮다. 특별한 실시예에서, 산소공급 회로(400) 내의 혈액은 헤파린을 포함한다.

플랫폼(460)은 산소공급기(410)를 지지하도록 구성된다. 일 예에 따라, 플랫폼(460)은 돌기를 포함하고, 산소공급기(410)는 산소공급기(410)를 제 위치에서 유지하기 위해서 그러한 돌기 상에 스냅 결합되도록 구성된다. 플랫폼(460)은 태아 챔버(100)의 프레임(110)과 연결될 수 있고, 예를 들어 플랫폼(460)은 프레임(110)과 일체로 몰딩될 수 있다.

개시내용의 일 양태에 따라, 산소공급 회로(400)는 산소공급기(410)와 연결된 스윕 가스(sweep gas)를 포함하고, 스윕 가스는 산소공급기(410)와 태아(5)의 혈액 사이의 가스 전달을 돕도록 구성된다. 가스 전달은 스윕 가스의 조성 및 산소공급기(410)를 통한 스윕 가스의 유량에 의해서 영향을 받는다. 도 14에 도시된 바와 같이, 2개의 가스, 예를 들어 산소원(520) 및 이산화탄소원(530)이 가스 혼합기(540) 내에서 함께 혼합되고, 가스 혼합기는 산소 및 이산화탄소를 혼합하여 스윕 가스를 형성한다. 가스 혼합기의 상세 부분이 도 21에 도시되어 있다. 2개의 가스는, 저장용기에 가스를 제공하도록 구성된 중앙 가스 공급부와 연결된 벽 라인과 같은, 큰 부피의 가스 저장용기에 의해서 공급될 수 있다. 대안적으로, 시스템(10)이 의료 설비의 하나의 지역으로부터 의료 설비의 다른 지역으로 이송되는 동안 시스템(10)이 스윕 가스를 산소공급기(410)에 제공할 수 있도록, 2개의 가스가, 카트(50)에 장착된 휴대용 산소 탱크(520) 및 휴대용 공기 탱크(530)와 같은, 작은 가스 저장용기로부터 공급될 수 있다.

산소공급 회로(400)는 벽 공급원 산소 공급부 또는 휴대용 산소 탱크(520)가 가스 혼합기(540)에 연결되는지의 여부를 제어하도록 구성된 제1 제어 밸브(525)를 포함할 수 있다. 산소공급 회로(400)는 벽 공급원 공기 또는 휴대용 공기 탱크(530)가 가스 혼합기(540)에 연결되는지의 여부를 제어하도록 구성된 제2 제어 밸브(535)를 포함할 수 있다. 산소공급 회로(400)는 산소 공급부와 일렬로 배치된 하나 이상의 압력 센서(522)를 포함할 수 있고, 압력 센서(522 및 532)가 가스 혼합기(540)에 공급되는 가스의 가스 압력을 감지하도록, 하나 이상의 압력 센서(532)는 공기 공급부와 일렬로 배치된다.

산소공급 회로(400)는 가스 혼합기(540)와 산소공급기(410) 사이에 일렬로 배치된 가열기(550)를 포함할 수 있고, 스윕 가스의 온도가 미리 결정된 범위 내에서 유지되도록 가열기(550)는 스윕 가스를 가열하도록 구성된다. 산소공급 회로(400)는 가열기(550)를 빠져 나가는 스윕 가스의 유량을 모니터링하도록 구성된 유체 유량계(562) 및 산소공급기(410)에 진입하는 가스의 하나 이상의 특성을 분석하도록 구성된 스윕 가스 분석기(565)를 포함할 수 있다. 산소공급 회로(400)는 산소공급기(410)에 의해서 방출되는 가스의 하나 이상의 특성을 분석하도록 구성된 배기 가스 분석기(570)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 가스 분석기(565 및 570)는 스윕 가스 및 배기 가스 각각의 산소 함량을 측정하도록 구성될 수 있다.

산소공급 회로(400)는 산소공급기(410)에 진입하는 혈액의 유체 압력 및 산소공급기(410)를 빠져 나가는 혈액의 유체 압력을 검출하도록 구성된 유체 압력 센서의 쌍을 더 포함한다. 구체적으로, 제1 압력 센서(590)는 배수 라인(440)과 일렬로 배치될 수 있고, 제2 압력 센서(592)는 주입 라인(445)과 일렬로 배치될 수 있다. 이러한 방식으로, 산소공급기(410)에 걸친 유체 압력 강하가 연속적으로 모니터링될 수 있다. 부가적으로, 유체 유량계(595)는 산소공급기(410)로부터 태아(5)에 복귀되는 혈액의 유량을 모니터링하기 위해서 주입 라인(445)과 일렬로 배치될 수 있다.

산소공급 회로(400)는, 분석을 위해서 혈액 샘플을 회수하기 위해서 이용될 수 있는 하나 이상의 포트(580)를 포함할 수 있거나, 포트(580)를 이용하여 약물 또는 영양분을 혈액 내로 직접적으로 주사 또는 주입할 수 있다. 예를 들어, 포트(580) 중 하나는 항생제 또는 진정제와 같은 약물을 혈액 내로 주사하는 것을 돕도록 구성될 수 있다. 유사하게, 포트(580) 중 다른 하나는 완전비경구영양(total parental nutrition)(TPN)과 같은 영양분을 혈액 내로 주사하는 것을 돕도록 구성될 수 있다.

개시내용의 일 양태에 따라, 태아의 심장을 이용하여 혈액 유동을 산소공급 회로(400)를 통해서 구동하며, 그에 따라 펌프는 산소공급 회로(400)를 통해서 혈액을 구동하기 위해서 이용되지 않는다. 다시 말해서, 개시내용의 일 양태에 따라, 산소공급 회로(400)는 무펌프 회로이다. 무펌프 시스템의 이용은 비-박동성 펌프-보조형 회로에서 발생되는 과도한 예비 부하(preload)에 태아의 심장이 노출되는 것을 피할 수 있다. 무펌프 시스템은 또한 유동 역학의 본질적인 태아 순환 조절을 허용한다. 산소공급기(410)는 바람직하게 매우 낮은 저항, 적은 마중물 붓기 부피, 낮은 막관통성(transmembrane) 압력 강하를 가지고, 효율적인 가스 교환을 제공한다. 특별한 실시예에서, 산소공급기(410)는 1.5 l/분의 혈액 유동에서 약 50 mmHg 또는 약 40 mmHg 미만의 압력 강하를 갖는다. 특별한 실시예에서, 산소공급기(410)의 마중물 붓기 부피는 약 100 ml 미만이고, 특히 약 85 ml미만이다. 특별한 실시예에서, 산소공급기(410)는 약 2.0 l/분, 약 2.5 l/분, 약 2.8 l/분, 또는 그 초과까지의 혈액 유동 범위를 갖는다. 특별한 실시예에서, 산소공급기(410)는 0₂에 대해서 약 150 ml/분, 약 160 ml/분, 약 180 ml/분, 또는 그 초과의 가스 전달율을 갖는다. 특별한 실시예에서, 산소공급기(410)는 중공형 섬유 막 산소공급기(예를 들어, 비제한적으로, 폴리 메틸펜텐 중공형 섬유 막 산소공급기)이다. 산소공급기(410)는, 고형화된 폴리펩타이드 및/또는 헤파린과 같은 응고방지 수단/화합물로 라이닝될 수 있다. 예시적인 산소공급기는 Quadrox-iD™ 소아 산소공급기(Maquet; Wayne, NJ)이다.

시스템(10)은, 임신 기간 중의(term) 및 미숙 태아를 포함하여, 태아와 함께 이용되도록 구성될 수 있다. 미숙 태아는 조산 태아(예를 들어, 37주 미만의 추정 임신 기간, 특히 28 내지 32주의 추정 임신 기간), 극도의 조산 태아(24 내지 28주의 추정 임신 기간), 또는 성육 가능 이전의(pre-viable) 태아(20 내지 24주의 추정 임신 기간)일 수 있다. 임신 기간은 인간에 대해서 제공된 것이지만, 다른 동물의 상응하는 미숙 태아도 이용될 수 있다. 특별한 실시예에서, 미숙 태아는 기본적인 선천성 질환을 가지지 않는다. 특별한 실시예에서, 임신 기간 중의 또는 미숙 태아는, 예를 들어 폐 저산소증 또는 선천성 횡경막 탈장과 같이 폐 발달에 영향을 미치는 선천성 이상으로 인해서, 폐 가스 교환의 용량이 제한된다. 특별한 실시예에서, 그 대상은, 예를 들어, 선천성 폐 질환(예를 들어, 기관지 폐포 이형성증, 계면 활성제 단백질 B 결핍증 등)으로 인해서 폐 이식을 기다리고 있는 미숙 또는 임신 기간 중의 신생아이다. 그러한 이식 수술은 현재 미국에서 드물게 실시되고 있다. 그러나, 이식 수술의 수는 본 발명에 의해서 제공되는 더 안정적인 폐 지원 방법으로 증가될 수 있다. 태아(5)는, 심각한 기도 병변 및 최종 절제까지 예상되는 긴 과정을 가지는 환자를 포함하여, 자궁 외 분만 시 치료(EXIT) 분만을 위한 후보일 수 있다. 태아(5)는 또한, 특히 조기 분만이 예상되는 미숙 진통을 가지는, 태아 수술 또는 태아 시술 환자일 수 있다. 개시내용의 일 양태에 따라, 시스템(10)은, 필요에 따라 가능한 한 오래 동안(예를 들어, 태아(5)가 시스템(10)이 없이 생존할 수 있을 때까지, 몇 일, 몇 주 또는 몇 달) 태아(5)가 시스템(10) 내에서 유지될 수 있도록, 구성된다.

도 8, 도 24, 도 25, 도 27, 도 29, 도 30, 및 도 38을 참조하면, 개시내용의 일 양태에 따라, 태아(5)가 예를 들어 지면에 대해서 동일한 배향으로 계속적으로 유지되지 않게, 시스템(10)은 태아 챔버(100)를 변위시키도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 시스템(10)은 태아 챔버(100)를 변위시키도록 구성된 챔버 변위 시스템(600)을 포함할 수 있다. 챔버 변위 시스템(600)은, 시스템(10)의 다른 부분, 예를 들어 카트(50)에 대한 태아(5) 및 태아 챔버(100)의 배향을 변경하기 위해서, 태아 챔버(100)를 기울이도록 및/또는 회전시키도록 동작될 수 있다.

일 실시예에 따라, 변위 시스템(600)은, 예를 들어 지면에 평행한, 수평 배향에 대해서 태아 챔버(100)를 기울이기 위해서, 태아 챔버(100)의 한 단부 또는 양 단부(108, 109)를 상승, 하강, 또는 상승 및 하강시키도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 태아 챔버(100)의 각각의 단부(108, 109)는 변위 시스템(600)의 아암에 의해서 지지될 수 있다. 아암의 각각이 독립적으로 연장 또는 수축되어 태아 챔버(100)의 각각의 단부를 상승 또는 하강시킬 수 있다. 이러한 방식으로, 태아 챔버가 기울어질 수 있다.

대안적으로, 예를 들어 도 8, 도 25 및 도 38에 도시된 바와 같이, 챔버 변위 시스템(600)은, 태아 챔버(100)의 제1 및 제2 단부(108, 109)를 지지하는 제1 및 제2 지지부(620, 625)를 가지는 요람(610)을 포함한다. 더 구체적으로, 챔버 프레임(110)은 유입구(142)에서 제1 요람 장착부(112) 및 배출구(144)에서 제2 요람 장착부(112)를 포함할 수 있다. 요람 장착부(112)는 요람(610)의 아암과 교합되어, 요람 장착부(112)를 통해서 연장되는 축(604)을 중심으로 하는 태아 챔버의 회전을 허용한다. 부가적으로, 요람(610)의 제1 단부가 요람(610)의 제2 단부에 대해서 상향 피봇되어 태아 챔버(100)를 수평에 대해서 기울일 수 있도록, 요람(610)이 피봇될 수 있다.

시스템(10)은, 챔버 변위 시스템(600)이 수동으로 또는 자동적으로 작동될 수 있도록, 구성될 수 있다. 예를 들어, 수동적 구성에서, 태아 챔버(100)는 조작자에 의해서 축(604), 예를 들어 수평 축을 중심으로 수동적으로 회전되도록 구성된다. 유사하게, 요람(610)은 도 38에 도시된 바와 같이 요람(610)의 일 단부를 상향 피봇시키는 것에 의해서 수직으로 변위될 수 있다. 대안적으로, 챔버 변위 시스템(600)은 축(604), 예를 들어 수평 축을 중심으로 하는 태아 챔버(100)의 회전을 구동하도록 구성된 구동 모터를 포함할 수 있다. 유사하게, 구동 모터는 요람(610)을 수직으로 기울이기 위해서 요람(610)을 구동시킬 수 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 태아(5)를 태아 챔버(100)로부터 제거할 필요가 없이, 시스템(10)이 수술실과 같은 의료 설비 내의 하나의 지역으로부터 신생아 돌봄 센터와 같은 의료 설비 내의 다른 지역으로 이송될 수 있도록, 시스템(10)이 카트(50)를 포함할 수 있다.

카트(50)는 시스템(10)의 복수의 요소 중 임의의 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 카트(50)는 태아 챔버(100)에 대한 접근을 제한하기 위해서 태아 챔버(100)를 둘러싸도록 및/또는 덮도록 구성된 후드(60)를 포함할 수 있다. 예를 들어 필요에 따라 후드(60)의 내부에 대한 접근을 제공하기 위해서 하나 이상의 지지 아암(64)을 상승시키는 것에 의해서, 후드(60)는 피봇 가능할 수 있거나, 후드(60)는 병진운동 가능할 수 있다.

후드(60)는 밀봉된 외장을 제공하기 위해서, 그에 의해서 태아(5)의 성장에 유해할 수 있는, 태아(5)를 흥분시키거나 달리 방해할 수 있는 빛, 소리, 또는 다른 요소와 같은 외부 방해로부터 태아 챔버(100)를 격리하기 위해서, 태아 챔버(100) 아래에서 트레이(65)를 가지는 외장을 형성할 수 있다. 후드(60)는, 후드(60)를 들지 않고, 의료 전문가가 태아 챔버(100)에 접근할 수 있게 하는 크기의 밀봉 가능 접근 포트(62)를 포함할 수 있다.

카트(50)는 또한, 태아(5)가 태아 챔버(100) 내에 있는 동안 태아(5)의 치료를 돕기 위한 복수의 치유 또는 진단 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 카트(50)는, 태아 챔버(100), 양수 회로(200) 또는 산소공급 회로(400) 내로 주입하고자 하는 의료 영양분 또는 다른 치료 용액을 포함하는 IV 백을 지지하도록 구성된 IV 폴(80)을 포함할 수 있다.

트레이(65)는, 초음파 탐침(70)에 의해서 획득된 초음파 화상 데이터를 프로세스하도록 구성된 초음파 컴퓨터와 연결된 초음파 탐침(70)과 같은 진단 물품을 조직하도록 구성된 지역을 포함할 수 있다. 유사하게, 초음파 겔(72)의 용기를 위해서 빈(bin)이 제공되며, 초음파 겔은 태아(5)의 발달을 모니터링하기 위해 태아(5)를 스캔하기 위해서 초음파 탐침(70)을 이용하는 것을 돕도록 구성된다.

카트(50)는 또한 필요할 때 시스템(10)의 여러 구성요소, 예를 들어 양수 회로(200) 및 산소공급 회로(400)에 대한 접근을 돕기 위한, 그러나 다른 시간에는 시스템(10)의 구성요소에 대한 접근을 제한하는, 하나 이상의 접근 도어(58)를 포함할 수 있다.

카트(50)는 장치를 위한 중앙 제어기(700)를 지지하기 위한 장착부를 더 포함하고, 본 경우에, 그러한 중앙 제어기는 동작 매개변수 및 경고를 디스플레이하도록 구성된 디스플레이(710), 및 조작자가 데이터를 입력하는 것을 허용하거나 프로세스의 양태를 제어하는 것을 허용하기 위한 입/출력 기구를 가지는 컴퓨터이다. 입/출력 기구는, 비제한적으로 키보드, 마우스, 및 트랙 패드를 포함하는, 하나 이상의 입력 장치를 포함할 수 있다.

도 15를 참조하면, 중앙 제어기(700)는 시스템(10)의 다양한 센서 및 요소로부터 신호를 수신하고 제어 신호를 다양한 구성요소에 제공하여 시스템(10)의 동작을 제어한다. 구체적으로, 중앙 제어기(700)는 가스 압력 센서(522, 532)와 같은 센서로부터 신호를 수신하고 그러한 신호에 응답하여 중앙 제어기(700)는 가스 혼합기(540)를 그에 따라 제어할 수 있다. 유사하게, 중앙 제어기(700)는 탁도계(350)으로부터 신호를 수신하고 펌프(240)의 동작을 제어할 수 있다.

개시 내용의 넓은 발명의 개념으로부터 벗어나지 않고도, 전술한 실시예에 대한 변화 및 수정이 이루어질 수 있다는 것을 당업자는 인지할 것이다. 예를 들어, 도 13에 도시된 바와 같이, 태아 챔버(100)는, 태아 챔버(100) 내의 정체 지역을 최소화하기 위해서 태아 챔버(100) 내의 양수를 교반 및/또는 순환시키도록 동작될 수 있는 유체 교반기를 포함할 수 있다. 또한, 도 16에 도시된 바와 같이, 양수 회로(200)는, 양수를 태아 챔버(100)로부터 UV 멸균기와 같은 멸균 요소로 순환시키고 이어서 양수를 다시 태아 챔버(100) 내로 공급하는 순환 루프를 포함할 수 있다.

도 17을 참조하면, 개시내용의 일 양태에 따라, 산소공급 회로(400)는, 산소공급기(410) 내의 혈액 응고 형성을 방지하기 위해서 산소공급기(410)를 통한 증가된 혈액 유동을 제공하도록 구성된 재순환 경로를 포함할 수 있다. 예시된 실시예에서 도시된 바와 같이, 산소공급기(410)는 태아(5) 및 산소공급 라인에 연결되고, 그러한 산소공급 라인은 2개의 유체 라인: 배수 라인(440) 및 주입 라인(445)을 포함한다. 혈액은 태아(5)로부터 배수 라인(440)을 통해서 산소공급기(410)까지 유동되고, 이어서 혈액은 산소공급기(410)를 통해서 유동되고 주입 라인(445)을 통해서 태아(5)에게 되돌아 간다.

산소공급 회로(400)를 통해서 유동되는 혈액의 부피는 태아(5)의 크기를 기초로 하여 달라진다. 작은 태아는 더 나이가 많은/큰 태아보다 적은 혈액 유동을 갖는다. 태아(5)가 작을 때, 산소공급 회로(400)를 통한 적은 혈액 유동은 산소공급 회로(400) 내의 정체 지역 및 작은 유동을 증가시킬 수 있고, 이는 응고물 형성을 초래할 수 있다. 헤파린을 이용함으로써 응고물 형성을 개선할 수 있다. 그러나, 헤파린의 이용을 피하거나 제한하는 것이 바람직할 수 있다.

산소공급기(410)를 통한 혈액의 유동을 증가시키기 위해서, 산소공급 회로(400)는 재순환 루프(420)를 포함할 수 있다. 재순환 루프(420)는 배수 라인(440) 및 주입 라인(445)에 병렬인 순환 루프이다. 재순환 루프(420)가 다양한 방식으로 산소공급기(410)와 연결되어, 산소공급 회로(400) 내의 혈액의 일부가 태아(5)에 직접적으로 유동되지 않고 재순환될 수 있게 한다. 예를 들어, 산소공급기(410)는 유입구 연결부의 쌍 및 배출구 연결부의 쌍을 포함할 수 있다. 재순환 루프(420)는 산소공급기(410)의 유입구 및 산소공급기(410)의 배출구에 직접 연결될 수 있는 한편, 배수 라인(440)은 유입구 연결부 중 다른 하나에 그리고 주입 라인(445)은 산소공급기(410)의 배출구 연결부 중 다른 하나와 연결된다. 대안적으로, 2개의 라인이 병합되어 산소공급기(410) 내로 유동되도록, 재순환 루프(420)가 배수 라인(440)과 연결될 수 있다.

유사하게, 재순환 루프(420)는 주입 라인(445)과 연결될 수 있고, 그에 따라 산소공급기를 빠져 나오는 혈액의 유동을, 주입 라인(445)을 통해서 태아(5)에게 유동되는 혈액 유동의 부분 및 재순환 루프(420)를 통해서 산소공급기(410)로 재순환되는 혈액 유동의 부분으로 분할한다. 양 구성에서, 산소공급기(410)의 배출구로부터의 혈액의 유동이 분할되고, 그에 따라 혈액의 일부는 주입 라인(445)을 통해서 태아(5)에게 유동되는 한편, 혈액의 일부는 재순환 루프(420)를 통해서 유동되고 이어서 산소공급기(410)의 유입구 내로 다시 유동된다.

산소공급기(410)를 통한 혈액 유동을 증가시키기 위해서, 재순환 루프(420)가 유체 펌프(430)를 포함할 수 있다. 유체 펌프(430)는, 비제한적으로 원심 펌프 및 연동 펌프와 같은 양변위 펌프(positive displacement pump)를 포함하여, 유체를 펌핑하도록 구성된 다양한 펌프 중 임의의 펌프일 수 있다. 유체 펌프(430)는 배수 라인(440) 및 주입 라인(445)을 통한 유체 유동에 비해서 증가된 유체의 유동내에 재순환 루프(420)를 제공한다. 더 구체적으로, 재순환 루프(420)를 통한 유체 유동은 배수 라인(440) 및 주입 라인(445)을 통한 유동의 적어도 2배의 유량일 수 있다. 예를 들어, 펌프는 재순환 루프(420)를 통해서 400 ml/분의 유량을 제공할 수 있는 한편, 배수 라인(440) 및 주입 라인(445)을 통한 유량은 약 100 ml/분일 수 있다. 이러한 방식으로, 재순환 루프(420) 및 배수 라인(440)으로부터의 유동이 조합되어 산소공급기(410)를 통한 혈액의 증가된 유동을 제공한다. 결과적으로, 산소공급기(410)를 통한 증가된 유체 유동은 산소공급기(410) 내에서 풀 형성(pooling) 및 정체 지역을 감소시키고, 그에 의해서 산소공급 회로(400) 내의 혈액 응고물의 형성을 제한한다.

비록 산소공급기(410)를 통한 혈액의 유동이 증가되지만, 환자에게 되돌아 가는 혈액의 유량이 재순환 루프(420)의 존재에 의해서 증가되지 않도록, 산소공급 회로(400)가 구성된다. 다시 말해서, 태아(5)로부터의 그리고 태아(5)로 되돌아 가는 유체의 유동은 재순환 루프(420)에 의해서 실질적으로 영향을 받지 않는다. 유체 펌프(430)는 유체의 지속적인 유동을 산소공급기(410) 내로 제공하고 산소공급기(410)의 배출구로부터 실질적으로 동일한 유체의 유동을 전환시킨다. 그에 따라, 태아(5)로 복귀되는 주입 라인(445)으로의 유체 유동은 배수 라인(440)으로부터의 유체 유동과 실질적으로 유사하다. 이러한 방식으로, 유체 펌프(430)는 태아(5)로부터 산소공급기(410)로의 유체 유동과 일렬이 아니고, 그에 따라 태아의 심장이 태아(5)로부터 산소공급기(410)로 유동되고 태아(5)로 복귀되는 혈액의 유동을 주로 제어한다.

산소공급기(410)를 통한 유체의 유동을 증가시키기 위해서 재순환 루프(420)를 포함함으로써, 산소공급 회로(400) 내의 혈액 응고를 방지하기 위해서 태아(5) 내로 헤파린을 주입하는 것이 감소되거나 배제될 수 있다. 그러나, 태아의 혈액과 접촉되는 산소공급 회로(400)의 내부 표면을, 응고물 형성을 방지하는 생물학적으로-활성인 화합물로 코팅하는 것이 바람직할 수 있다.

도 19, 도 20, 도 23, 및 도 23 내지 도 38을 참조하면, 시스템(10)은 다양한 구성의 하나 이상의 태아 챔버(100)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 19 및 도 20은, 자외선 멸균 유닛(162)에 연결되도록 구성된 연결기(160)와 같은, 추가적인 연결기를 태아 챔버(100) 내에 포함하는 단부(108 및 109)에서 적은 테이퍼를 가지는 태아 챔버(100)의 실시예를 도시한다.

도 23 내지 도 26을 참조하면, 시스템(10)의 태아 챔버(100)는, 유체 온도를 미리 결정된 범위 내에서 유지하는데 도움을 주기 위해서 태아 챔버(100) 내의 양수를 가열하도록 구성된 보충적 가열 요소(164)를 태아 챔버(100) 내에 포함할 수 있다. 도 25에 도시된 바와 같이, 태아 챔버(100)는, 요람(610)을 제1 방향으로 기울이기 위해서 제1 방향으로 구동될 수 있거나 요람(610)을 제2 방향으로 기울이기 위해서 반대 방향으로 구동될 수 있는 복수의 롤러(166)를 포함할 수 있다.

도 27 내지 도 30을 참조하면, 시스템(10)은 강성 프레임(110)을 가지지 않는 태아 챔버(100)를 포함할 수 있다. 그 대신에, 태아 챔버(100)는, 태아 챔버(100) 내로의 태아(5) 진입을 돕기 위해서 일 측면을 따라 접근 개구부를 가지는 대체로 관형인 필름(168)이다. 접근 개구부는 유밀 밀봉부를 제공하기 위해서 활주 잠금 기구와 같은 폐쇄부를 포함한다. 도시된 바와 같이, 태아 챔버(100)의 단부(108, 109)는 허브(170)에 의해서 지지되며, 그러한 허브는 관형 필름(168)의 개방 단부를 밀봉하고 또한 양수 유입구(142), 양수 방출부(144), 배수 라인(440), 및 주입 라인(445)을 위한 접근 포트를 제공한다. 허브(170)는 상응하는 기어에 의해서 태아 챔버(100)의 회전을 돕도록 구성된 코그(cog)(172)를 더 포함할 수 있다.

도 31 내지 도 33을 참조하면, 시스템(10)의 태아 챔버(100)는 경첩형 프레임, 및 태아 챔버(100) 내로의 태아(5)의 진입을 돕기 위한 접근 개구부를 가지는 가요성 백을 포함할 수 있다. 접근 개구부를 밀봉하기 위해서 활주 잠금부가 제공될 수 있고, 백의 연부는 이차적인 밀봉부를 제공하기 위해서 프레임의 상부 및 하부 절반부들 사이에서 클램핑되도록 구성된다. 솔레노이드 작동기와 같은 변위 가능 요소가 프레임의 모서리 내에 배치될 수 있다. 작동기는 태아 챔버(100) 내의 유체를 교반하기 위해서 프레임의 모서리를 상승 및 하강시키고, 그에 의해서 태아 챔버(100) 내의 정체 지역을 최소화한다. 도 34 내지 도 37을 참조하면, 시스템(10)은, 태아 챔버(100) 내의 유체를 교반하기 위해서 팽창 및 수축될 수 있는 별개의 유체 챔버를 포함할 수 있다.

도 39 내지 도 41을 참조하면, 시스템(10)의 카트(50)는 예시된 실시예에서 도시된 바와 같이 구성될 수 있다. 개시내용의 일 양태에 따라, 카트(50)는, 태아 챔버(100)를 둘러싸는 회전 가능 후드(60)를 포함한다. 태아 챔버(100)가 회전될 때 회전 되도록 전체 후드(60)가 구성될 수 있다. 후드(60) 내로의 접근을 돕기 위해서, 접근 포트(62)가 후드(60)의 각각의 측면 주위에서 이격된다.

부가적으로, 전술한 바와 같이, 태아 챔버(100)는 가변 부피를 가지도록 구성될 수 있고, 그에 따라 태아(5)가 성장함에 따라 부피가 팽창될 수 있다. 전술한 하나의 기구는, 태아 챔버(100)의 팽창될 수 있는 양을 제한하는 일련의 제한 판을 포함한다. 대안적으로, 태아 챔버(100)는 저장용기를 단편화하는 하나 이상의 분할부를 가지는 저장용기를 포함할 수 있다. 저장용기의 부피는 하나 이상의 분할부를 조작 또는 제거함으로써 증가될 수 있다. 그러한 배열에서, 태아 챔버(100)의 벽은 일반적으로 하나 이상의 가요성 벽보다 더 강성일 수 있다. 따라서, 다양한 가변 부피의 유체 저장용기가 태아 챔버(100)로서 이용될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다.

문맥에서 달리 명백하게 기재되어 있지 않는 한, 단수 형태("a", "an", 및 "the")는 단수 및 복수의 대상 모두를 포함한다. 본원에서 사용된 바와 같이, "호스트", "대상", "태아", "영유아" 및 "환자"라는 용어는, 포유류, 예를 들어 그러나 비제한적으로 인간을 포함하는, 임의의 동물을 지칭한다.

이하의 예는 본 개시내용의 다양한 실시예를 설명하기 위해서 제공된 것이다. 그러한 예는 예시적인 것이고 어떠한 방식으로도 청구범위의 범위를 제한하도록 의도되지 않았다.

체외 지원 시스템은 거의 영의 저항의 산소 공급기(MaquetQuadrox-ID Pediatric Oxygenator: Maquet Cardiopulmonary AG, 독일, 라스타트 소재)를 포함하는 무펌프 회로를 사용하여 제공되었다. 동물은 유체에 첨가된 전신성 항생제 및 항생제 모두, 조산 양(lamb)의 물질 요건을 기초로 하는 제형에 맞춰 수정된 비경구영양, 필요한 경우에 진정제 투여, 및 프로스타글란딘 E2(PGE2) 주입으로 유지되었다.

태아 양은, 태아기 절제술에 의한 노출 및 전향성 배향의 산소공급기 연결 이후에, 체외 지원 시스템 회로 상에 직접 배치되었고, 우측 경동맥에 배치된 캐뉼라로부터 동맥 유입이 이루어지고 우측 심방의 깊이까지 삽입된 우측 경정맥 정맥 내의 캐뉼라를 통해서 정맥 복귀가 이루어졌다. 전체 회로 유동이 확립되었을 때, 태아 양이 자궁으로부터 제거되었고 유체로 충진된 개방 인큐베이터 내로 담겼으며, 전해질 조성은 양수를 모방하도록 설계되었다. 양이 회로 상에서 안정화되었을 때, 작동 중 어느 때에도 승압약은 이용되지 않았다.

임신 기간이 짧은 태아 양이, "바이오백"으로 본원에서 지칭되는, 가요성 백으로 형성된 태아 챔버 내에서 유지되었다. 바이오백은, 태아의 크기에 맞춰 최적화될 수 있는 가변 부피를 가지는 일회용의, 완전 폐쇄 시스템이다. 부가적으로, 포트의 구성 및 수, 그리고 유체 교환의 유동 및 부피는 특정 태아에 맞춰 최적화될 수 있다. 바이오백은 은 함침형 메탈로센폴리에틸렌 필름으로 형성되었고, 부가적인 항박테리아 효과를 위해서 UV 광 챔버를 포함하는 병렬 회로를 포함하였다. 바이오백은 캐뉼라 작업 시에 태아에의 삽입을 돕기 위해서 개방형의, 밀봉 가능 측면을 가지고, 태아의 모니터링 및 스캐닝을 위해서 투명한 그리고 초음파 투과적인 유리한 특성을 갖는다. 바이오백은, 유체 교환 회로망을 따라서, 온도 및 압력 조절, 패딩(padding) 및 유체 저장용기가 포함된 가동형 지지 플랫폼 내에 포함되었다.

바이오백은 2% 은 양이온을 포함하는 (약 80 마이크로미터 두께의) 메탈로센 폴리에틸렌 필름으로 구성되었고; 은 양이온은 필름에 항균 특성을 부여한다. 성형을 위해서 백을 가열-용접하기에 앞서서, 몇몇 벽-통과형의 미늘형 디스크-포트(through-wall barbed disc-port)가 가열되어 필름 시트에 용접되었다. 4개의 미늘형 1/4" 디스크 포트(Eldon James: PND4-E8402-QC), 4개의 나사산형 1" 디스크 포트(Eldon James: PD38-400-E8402-QC), 하나의 미늘형 3/8" 디스크 포트(Eldon James: PND6-E8402-QC), 및 하나의 미늘형 5/8" 디스크 포트(Eldon James: PND10-E8402-QC)가 있다.

포트는 도 42에 도시된 바와 같이 위치되었다. 포트(A)는 양수의 유입 유동을 위한 것이다. 포트(F 및 G)는 (이하에서 설명되는) 일렬형 자외선 멸균 회로를 위한 것이다. 포트(C)는 유체 환경 온도를 검출하기 위해서 그리고 바이오백의 내강(lumen)으로부터 포집 공기를 제거하기 위해서 이용된다. 포트(H)는 바이오백의 하부 측면 상에 놓이고, 태변, 소변, 및 다른 폐기물과 함께, 양수가 외부로 배수될 수 있게 한다. 포트(C)는 Y-연결기를 온도 탐침 및 공기 제거를 위한 클레브(clave)와 연결시키는 1 내지 2" 길이의 배관을 갖는다. 포트(D)는 (이하에서 설명되는) 백의 압력을 검출하기 위해서 이용된다. 포트(Bl, B2, El, 및 E2)는, 멸균성을 유지하면서 바이오백의 벽을 가로지르는 Bioline-코팅된 Maquet ECMO 배관을 수용한다. B-유형 포트 및 E-유형 포트의 각각의 하나 만이 주어진 환자에 대해서 이용되었다. 백 내에서, ECMO배관은 (경동맥 및 제대 정맥 내로 삽입된) 혈관 캐뉼라에 연결된 한편, 백의 외부에서 배관은 Maquet Quadrox 산소공급기에 연결되었다. ECMO 배관은 나사산형 1" 포트 디스크에 고정된 압축 피팅을 이용하여 포트(B 및 E)에 확실하게 고정되었다. 포트(A, F, 및 G)는 1 내지 2" 길이의 배관(http://www.coleparmer.com/Product/Masterflex_PharMed_BPT_Tubing _L_S_15_25/EW-06508-15)으로 디스크 포트에 부착된 나일론 신속-연결 숫놈형 피팅(http://www.mcmaster.com/#catalog/120/222/=tfgyvp)을 갖는다.

큰 정확도((+/- 0.1 ℃)의 서미스터 탐침(http://www.adinstruments.com/ products/nasaltemperature-probes)이 백 내에 배치되었고 포트(C)를 통해서 빠져 나온다. 서미스터는, 그 자체가 디지털 데이터 로깅 소프트웨어(LabChart, Version 7 또는 8; http://www.adinstruments.com/products/1abchart)가 작동되는 PC를 기초로 하는 윈도우 7에 연결된 아날로그 대 디지털 변환기(http://www.adinstruments.com/products/powerlab)에 부착되는, 온도 포드(http://www.adinstruments.com/products/temperature-pods)에 연결된다.

양수 구성요소: 인공 양수를 위한 성분(증류수에 용해된 염화나트륨, 중탄산 나트륨, 염화칼륨 및 염화칼슘)이 태아 스윕 양수의 이온 농도(Na+ 109, CI-100, HC03-20, K+ 6.5 및 Ca2+ 1.6 mmol/L) 및 pH (7.0)를 모방하도록 설계되었다. 성분은 상용 공급자로부터 구입한 실험실 등급의 화학물질이다.

양수의 배치들(batches)(약 340 L)이 혼합되었고 연동 펌프를 이용하여 열-멸균된 주문형 폴리프로필렌 카보이(carboy)로 필터 멸균되었다(0.22 마이크로미터; http://www.emdndllipore.com/US/en/product/Standing-Stainless-Steel-Filter-Holders-%2890-and-142-mm%29, MM_NF-C743). 프로세스에는 약 60분이 소요되었다.

바이오백에의 전달. 유리 카보이로부터의 멸균 배관이 연동 펌프에 연결되었다. 펌프를 떠난 후에, 양수는 2개의 일렬형 0.22 필터 카트릿지(http://www.emdmillipore.com/US/en/product/Millipak-Disposable-Filter-Units,MM_NF-C523)를 통과하고, 이어서 바이오백 내로 펌핑되기 전에 유체가 39.5 ℃까지 도달되도록 스테인리스-강 열교환기를 통과한다. 초음파 클램프-온 배관 유동 탐침 및 계량기(http://www.transonic.com/search/?Keywords=ht110&display=search&newSearch=true&noCac he=l)를 이용하여 바이오백으로의 유체 전달율(약 50 ml/분)을 모니터링한다. 양수는 바이오백의 하부 표면 상에 위치된 포트(H)에 의해서 바이오백을 빠져 나간다. 바이오백 내의 압력을 약 8 내지 10 mm Hg(생체 내 정상 양수 압력)에서 유지하기 위해서 압력 장치가 포트(D) 내로 통합된다. 폐 양수는 바닥 배수로 보내지기 전에 멸균 트랩을 통과한다. 바이오백 온도, 압력 및 양수 유동은 디지털 데이터 로깅 소프트웨어 상에 기록되었다.

UV 멸균 루프: 현재의 설계에서, 연동 펌프는, 일렬형 자외선 멸균 유닛(http://www.mcmaster.com/#ultraviolet-water-purifiers/=tfhkgO; catalog# 8967T22)을 통과한 후에, 포트(G 및 H)를 통해서 바이오백 내의 양수를 재순환시킨다(약 100 ml/분). 장치는 넓은 스펙트럼의 항균 특성을 갖는다.

바이오백 열 조절: 현재의 설계에서, 바이오백은 전도를 통해서 효과적인 열 전달을 제공하기 위해서 주문형-설계의 알루미늄 물-가열형 판의 상단부 상에 놓인다. 열 판은 디지털적으로 제어되는 재순환 물 가열기에 연결된다. 더 큰 열 제어 및 동물을 위한 완충을 위해서, 유체-충진된 매트리스(mattress)가 열 판의 상단부에 안착된다. 열 판, 유체 완충, 및 바이오백은, 절연, 투명 폴리카보네이트 커버에 의해서 덮인 32 인치 x 24 인치 용기 내에 배치된다.

태아 심폐 모니터링: 혈압은, 디지털 데이터 로깅 시스템에 부착된 브릿지 증폭기(http://www.adinstruments.com/products/bridge-amps)에 연결된 임상적 일회용 압력 변환기(http://www.icumed.com/products/critical-care/pressure-monitoring-system/transpac.aspx)를 이용하여, Maquet 산소공급기의 양 측부(즉, 동맥 및 정맥 가지부(limb)) 상의 포트를 통해서 연속적으로 기록되었다. 미가공(raw) 압력 신호를 프로세스하여, 수축기 및 이완기 압력, 심박수 및 산소공급기에 걸친 압력차를 계산하였다. 초음파 클램프-온 배관 유동 탐침 및 계량기(http://www.transonic.com/search/?Keywords=htllO&display=search&newSearch=true&noCache=l)를 이용하여 환자로의 혈액 유량을 모니터링하였다.

바이오백을 이용하여 짧은 임신 기간의 태아에 대해서 체외 지원을 적용하였다. 짧은 임신 기간(114 내지 120일의 임신 기간)에서, 종종 아트로핀 및 에피네프린을 필요로 하는 부정맥 및 부정수축을 초래하는, 캐뉼라 작업 및 체외 지원 시스템 회로로의 전이 시의 큰 불안정성을 인지하고 있다. 회로에 도달되면, 캐뉼라 작업의 몇 일 이내에, 감소되는 회로 유동 및 점진적인 부종 및 전해질 불균형에 직면되어, 생리학의 재평가를 필요로 한다. 정상 태아에서, 난원공에 걸친 좌측 순환까지의 "산소화된" 제대 정맥의 복귀의 우선적인 스트리밍이 존재하는데, 이는 정맥관으로부터의 지향된 혈액의 스트리밍 및 난원공의 해부학적 배향의 조합에 기인한다.

다른 시스템에서, 산호화된 혈액의 복구는 상대정맥을 통해서 이루어졌다. 우리는, 이러한 것이 제대 정맥 복귀의 우측으로부터 좌측으로 덜 효율적인 유동을 초래하여, 증가된 우측 정맥 압력을 초래한다고 결론 지었다. 우리는 또한, 짧은 임신 기간의 양 내의 일반적으로 낮은 전신성 혈압과 조합된, 우측 정맥 압력의 급격한 증가가 막에 걸친 후속되는 감소된 관류압의 초기 불균일성, 그리고 결국 더 어린 동물 내의 부적절한 산소 전달을 초래할 것으로 추측하였다. 우리는, 경동맥 및 경정맥 캐뉼라 작업된 동물 내에서 우측 정맥 압력(정상 태아에서 복부 IVC 압력 9.6 + 2 mm Hg 대 4 + 2 mm Hg로 측정됨)이 상승되었다는 것을 확인하였고, 2가지 해결책을 강구하였다.

우리의 첫 번째 접근 방식은, 전신성 혈압 및 막에 걸친 관류압을 높이기 위해서, 태반 내에 높은 농도로 존재하는 임신-중간 중의 일차적인 혈관활성제인, 안지오텐신 II를 이용하는 것이었다. 전이 중의 불안정성이 여전히 에피네오프린을 필요로 하는 문제이었지만, 그 이후의 안정성 및 회로 유동은, 전신성 압력이 증가됨에 따라 체외 지원 시스템 상에서의 약 1 주일 이후에 최종적으로 점점 감소될 수 있는 연속적인 안지오텐신 II 주입에 의해서 상당히 개선되었다. 다른 접근 방식은 정맥 복귀를 위해서 제대 정맥을 이용하는 것이었다. 제대 정맥 경련 우려로 인해서 경정맥을 초기에 이용하였지만, 우리는 국소적인 파파베린 관개를 이용한 최소 조작 기술을 이용하여 정맥을 캐뉼라 작업할 수 있었다. 캐뉼라는 선단부가 복부 근막 바로 내측에 배치되는 위치까지 전진되었고, 복부에 부착된 실라스틱 커프(silastic cuff)를 이용하여 고정되었다.

제대 캐뉼라 작업은 체외 지원 시스템 회로로의 전이 중에 불안정성을 즉각적으로 제거하였다. 제대 정맥 배수 접근 방식의 개시로 인해서, 캐뉼라 작업 불안정성은 상당히 감소되었고 및/또는 제거되었으며; 에피네오프린이 필요치 않았고, 회로 유동의 점진적인 개시를 필요로 하지 않았다. 이어서, 우리는 산소공급기로의 유동을 개방하였고 제대 코드를 즉각적으로 막았다. 우측 압력은 정상이었고, 유동의 개선이 있었으며, 증가된 경동맥 산소 포화 및 개선된 산소 전달에 의해서 표시되는 바와 같이, 산호화된 혈액의 우측으로부터 좌측으로의 더 효과적인 전달이 있었다. 그에 따라, 이러한 접근 방식은 제대 정맥 복귀를 이용하고, 지원이 필요한 경우에, 전신성 혈압을 지원하기 위해서 안지오텐신 II이 종종 주입된다.

이러한 과정은 110 내지 113일의 임신기간의 3 마리의 양 태아에 대해서 체외 지원 시스템 상에서 21일까지 동안 적절한 지원을 제공하였다. 폐 발달 측면에서, 110 내지 113일의 임신기간의 양은 폐 발달의 중간 내지 후기 카날리큘라 위상(mid to late cannalicular phase)에 있었고, 이는 임신 기간이 23 내지 24 주인 조산 태아와 생물학적으로 동일한 것이다. 모든 3마리의 양은, 전체적으로 정상적인 성장 및 발달과 함께, 완전한 혈류 역학적 안정성 및 안정적인 생리적 매개변수를 나타냈다. 21일 이후에, 양은, 최소 환기장치 설정(SIMV, Fi02 30%, PIP 15 cm H20, CPAP 5 cm H20, 비율 20)에서 안정적인 혈액 가스(7.48/46.7/132/99%)를 가지는 기계적 환기 지원으로 전이되었다. 양은, 뚜렷한 복부 팽창, 호흡 부전이 발전되었을 때 환기장치 지원을 끊었고, 안락사 처리하였다. 후속하여, 농축 태변으로 보이는 것으로 인해, 양이 노인성 장폐색(anileal intestinal obstruction)을 가진 것을 발견하였다. 환기 유도 손상의 일부 증거와 함께 조직학적에서 볼 때, 폐는 잘 발달되고 성숙된 것으로 보였다.

이러한 결과는, 23 내지 24주의 임신 기간의 조산 태아에 생물학적으로 상응하는, 극도 조산의 태아 양이, 명확한 생리적인 위험 또는 장기 부전이 없이, 3주까지 체외 지원 시스템 내에서 지원 받을 수 있다는 것을 나타낸다. 이는, 이전에 발표된 진행성 심부전 및 대사 저하와 균일하게 연관되어 시도된 태아의 장기간의 체외 지원의 결과와 완전히 대비된다. 양은 체외 지원 시스템 상에서 현저하게 안정적이었고, 태아 순환 경로 및 대사 매개변수를 유지하였고, 그리고 정상 성숙 및 성장의 증거를 나타냈다. 또한, 장기간의 체외 지원 이후에 일반적으로 장기간 생존한, 출생 후 삶으로의 전이를 나타냈다.

이러한 성공에 기여하는 현재의 체외 지원 시스템의 많은 수의 특징이 있다. 첫 번째는, 동맥으로부터 정맥으로의 배향으로 태아 혈관에 연결되는, 작은 표면적 및 마중물 붓기 부피를 가지는 무펌프 회로에 통합된 극히 낮은 저항의 산소공급기이다. 이러한 시스템은, 우리의 회로에서 발생된 마중물 붓기 부피 및 유동에 의해서 입증된 바와 같이, 태반 자체의 혈류역학과 유사하다. 보고된 양의 태반 혈액 부피는 23.1 내지 48.1 ml/kg이고, 정상 태반 혈액 유동은 199 +/- 20 ml/분/kg으로 보고되었다. 본 발명의 회로는 평균 120일의 3kg 태아 양에 대해서 80 내지 90 ml, 또는 27 ml/kg의 마중물 붓기 부피를 필요로 하고, 우리의 시스템 내의 유량은 본원의 임신 기간의 범위에 걸쳐 90 내지 140 ml/분/kg의 범위이다. 비록, 유량이 정상 태반보다 약간 적지만, 산소공급기를 통한 가스 교환은 매우 효율적이고, 거의 정상 태아의 혈액 가스 및 산소 포화가 산소공급기의 스윕 가스 매개변수 내에서 양호하게 유지될 수 있다.

또한, 회로의 무펌프 설계는, 태아 심장 및 혈관에 의한 회로 유동의 어느 정도의 "자동 조절"을 허용한다. 우리의 회로 내의 유동은 캐뉼라의 크기 및 회로에 걸친 압력 구배에 따라 달라진다. 우리의 양은, 전신성 혈압을 증가시키기는 것에 의해서, 유도된 저산소증에 응답하여 혈압 및 유동을 증가시킬 수 있다. 시스템의 제2 특징은 유체 환경이다. 체외 지원 시스템 내의 태아는 정상적인 태아와 유사한 방해 없는 유체 호흡 및 삼킴을 나타낸다. 이는, 조직학적 및 기능적 기준에 따른 정상적인 폐 발달 및 성숙을 초래하였다. 제3 특징은, 우리가 멸균 양수 환경을 유지할 수 있는 능력을 개선한 것이다. 폐쇄형 설계 및 항균성 특징을 가지는 바이오백의 개발은 한발 전진한 것이고, 우리는 전체적으로 항생제가 없는 시스템을 최종적으로 개발하는 것을 목적으로 한다. 마지막으로, 헤파린을 제거할 수 있는 능력은, 출혈 이벤트와 관련된 임상학적 우려를 감소시켰다.

비록, 시스템을 생물학적으로 균등한 조산 태아에 적용하였지만, 110일 태아 양은 극히 가벼운 출생 중량의 조산 태아보다 상당히 더 큰(1.5 내지 2 kg) 것이다. 크기가 균등한 태아 양은 약 80 내지 93일(350 내지 750 그램)이고, 회로 설계의 상당한 수정이 요구될 수 있다. 통상적인 약리적 항생제의 회피뿐만 아니라, 소독 개선이 바람직하다. 우리는 체외 지원 시스템의 설계에서 큰 진보를 이루었고, 전신성 항생제가 있는 바이오백 동물에서의 감염이 없다는 것을 확인하였다.

극도의 조기 출산은 단지 시간의 50%로 예상된다는 것을 인식해야 한다. 자궁으로부터 체외 지원 시스템으로의 직접적인 분만이 이상적이지만, 태아가 분만 이후에 짧게 지원을 받고 체외 지원 상에 배치될 수 있다면, 이는 이러한 기술의 적용을 현저하게 확장할 수 있을 것이다. 이는 물론, 멸균 시스템의 유지뿐만 아니라 시스템으로부터 오염물질을 제거할 수 있는 능력을 요구할 것이다.

마지막으로, 체외 지원 시스템의 의미가 임상적 적용예를 넘어서서 확장되고, 태아 발달에서 태반의 역할과 관련한 근본적 문제를 해결하기 위한 모델을 제시한다. 임산부 태반 축으로부터 절단된 태아의 장기간의 생리적인 유지가 이제 달성되었고, 이는 태아 성숙에 대한 이러한 장기(organ)의 상대적인 기여를 연구할 수 있게 하였다. 시스템은 또한 태아로부터 출생 후 삶까지의 전이를 연결하기 위해서 이용될 수 있고, 이는 치유적 개입을 위한 기회의 범위를 넓히기 위해서 선천성 폐 질환의 모델에 적용될 수 있다. 그에 따라, 체외 지원 시스템은, 태아 생리학에서의 연구를 위해서 이전에 이용될 수 없었던 가능성을 나타내고, 수 많은 전이적 임상 적용예를 위한 강력한 새로운 자원을 나타낸다.

전술한 내용에 비추어 볼 때, 이러한 개시내용은 본원에서 설명된 특별한 실시예로 제한되지 않고, 그 대신에, 청구범위에서 기술된 바와 같은 개시내용의 범위 및 사상에 포함되는 모든 변화 및 수정을 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

Claims

성숙 중에 인간 태아를 둘러싸고 태아를 유지하도록 구성된 시스템 내에서 이용되도록 구성된 태아 챔버이며:
강성 프레임; 및
적어도 하나의 가요성 벽으로서, 강성 프레임 및 적어도 하나의 가요성 벽이 내부 공간을 형성하도록, 강성 프레임에 커플링된, 적어도 하나의 가요성 벽을 포함하고,
1) 태아 챔버는 폐쇄 구성을 형성하고, 폐쇄 구성에서 내부 공간은 가변적인 부피를 형성하고, 적어도 하나의 가요성 벽은 팽창되고 그에 의해서 부피를 증가시키도록 구성되며, 적어도 하나의 가요성 벽은 수축되고 그에 의해서 부피를 감소시키도록 구성되며, 2) 태아 챔버는 개방 구성을 더 형성하고, 상기 개방 구성에서 태아 챔버는 내부 공간 내로의 인간 태아의 진입을 수용하도록 구성된 개구부를 형성하며, 그리고 3) 태아 챔버가 폐쇄 구성에 있을 때 내부 공간 내의 액체가 개구부를 통과하는 것을 방지하도록, 개구부가 폐쇄되게 구성되는, 태아 챔버.
제1항에 있어서,
강성 프레임은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고, 1) 개방 구성에서 제1 부분이 제2 부분에 대해서 이동 가능하도록, 그리고 2) 폐쇄 구성에서 제1 부분이 제2 부분에 대해서 고정되도록, 제1 부분이 제2 부분에 커플링되는, 태아 챔버.
제2항에 있어서,
개방 구성에서 제1 부분이 제2 부분으로부터 멀리 회전되어 개구부를 형성할 수 있도록, 제1 부분을 제2 부분에 커플링시키는 경첩을 더 포함하는, 태아 챔버.
제2항 또는 제3항에 있어서,
태아 챔버가 폐쇄 구성에 있을 때, 제1 부분을 제2 부분에 대해서 고정하도록 구성된 잠금 기구를 더 포함하는, 태아 챔버.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
태아 챔버가 제1 방향으로 따라 세장형이도록, 제1 단부 및 제1 방향을 따라 제1 단부에 대향되는 제2 단부를 더 포함하는, 태아 챔버.
제5항에 있어서,
개구부가 제1 개구부이고, 태아 챔버는 제2 개구부 및 제1 방향과 관련하여 제2 개구부에 대향되는 제3 개구부를 형성하는, 태아 챔버.
제5항 또는 제6항에 있어서,
제1 단부는 제2 개구부를 형성하고, 제2 단부는 제3 개구부를 형성하는, 태아 챔버.
제6항 또는 제7항에 있어서,
제2 개구부는, 태아 챔버가 폐쇄 구성에 있을 때, 내부 공간 내로의 유체의 진입을 제공하도록 구성되고, 제3 개구부는, 태아 챔버가 폐쇄 구성에 있을 때, 내부 공간으로부터의 유체의 진출을 제공하도록 구성되는, 태아 챔버.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
태아 챔버는, 태아 챔버가 폐쇄 구성에 있을 때, 내부 공간 내로의 유체의 진입을 제공하도록 구성된 제4 개구부를 형성하고, 제4 개구부는: 1) 제1 방향과 관련하여 제1 단부로부터 위치되는 제2 단부보다 제1 방향과 관련하여 제1 단부에 더 근접 배치되고, 그리고 2) 제1 방향과 관련하여 제2 단부로부터 위치되는 제1 단부보다 제1 방향과 관련하여 제2 단부에 더 근접 배치되는, 태아 챔버.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
강성 프레임이 회전 축을 중심으로 회전될 수 있도록, 강성 프레임을 지지하도록 구성된 기구를 더 포함하는, 태아 챔버.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
내부 공간은 최대 부피를 형성하고, 태아 챔버는, 제한부가 내부 공간의 팽창을 제한하고 그에 의해서 최대 부피를 감소시키도록, 강성 프레임에 고정되도록 구성된 제한부를 더 포함하는, 태아 챔버.
제11항에 있어서,
태아 챔버가 폐쇄 구성에 있는 동안, 제한부가 강성 프레임으로부터 제거되도록 구성되는, 태아 챔버.
성숙 중에 인간 태아를 둘러싸고 태아를 유지하도록 구성된 시스템이며:
협력하여 내부 공간을 적어도 부분적으로 형성하는 강성 프레임 및 적어도 하나의 벽을 포함하는 태아 챔버로서, 내부 공간은 부피를 형성하고, 부피가 가변적이 되도록 태아 챔버가 구성되며, 태아 챔버는 내부 공간 내로의 인간 태아의 진입을 수용하기 위한 크기의 개구부를 포함하고, 내부 공간 내의 액체가 개구부를 통과하는 것을 방지하도록, 개구부가 폐쇄되게 구성되는, 태아 챔버;
제1 유체를 내부 공간 내로 제공하도록 구성된 제1 유체 회로로서, 태아 챔버 내로의 진입 및 태아 챔버로부터의 진출을 포함하는 제1 경로를 형성하는 제1 유체 회로;
제2 유체가 제1 유체로부터 분리되어 유지되게 제2 유체를 내부 공간 내로 제공하도록 구성된 제2 유체 회로로서, 태아 챔버 내로의 진입 및 태아 챔버로부터의 진출을 포함하는 제2 경로를 형성하는, 제2 유체 회로를 포함하는, 시스템.
제13항에 있어서,
태아 챔버는, 개구부가 내부 공간 내로의 인간 태아의 진입을 수용하도록 구성되는 개방 구성을 포함하고, 태아 챔버는, 내부 공간 내의 액체가 개구부를 통과하는 것이 방지되는 폐쇄 구성을 포함하는, 시스템.
제13항 또는 제14항에 있어서,
적어도 하나의 벽이 가요성인, 시스템.
제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
바퀴를 포함하는 카트를 더 포함하고, 이에 의해 카트가 하나의 위치로부터 다른 위치로 이송될 수 있도록 구성되고, 카트는 태아 챔버를 둘러싸는 하우징을 포함하는, 시스템.
제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 유체 회로는 제1 유체의 제1 공급원, 제1 유체의 제2 공급원, 및 제1 공급원 또는 제2 공급원을 포함하도록 제1 경로를 전환시키도록 구성된 기구를 포함하고, 제1 공급원은 제2 공급원보다 적은 부피의 제1 유체를 둘러싸는, 시스템.
제17항에 있어서,
기구는 제1 기구이고, 제2 유체 회로는 제2 유체의 제1 공급원, 제2 유체의 제2 공급원, 및 제2 유체의 제1 공급원 또는 제2 유체의 제2 공급원을 포함하도록 제2 경로를 전환하도록 구성된 제2 기구를 포함하고, 제2 유체의 제1 공급원은 제2 유체의 제2 공급원보다 적은 부피의 제2 유체를 둘러싸는, 시스템.
제13항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 유체 회로는 내부 공간 내의 제1 유체의 탁도를 검출하도록 구성된 탁도 센서를 포함하고, 제1 유체 회로는, 내부 공간 내외로의 제1 유체의 유량이 탁도 센서에 의해서 감지된 탁도에 응답하여 변경될 수 있도록, 구성되는, 시스템.
제13항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 유체 회로는 내부 공간 내의 제1 유체의 압력을 검출하도록 구성된 압력 센서를 포함하고, 제1 유체 회로는, 내부 공간 내외로의 제1 유체의 유량이 압력 센서에 의해서 감지된 압력에 응답하여 변경될 수 있도록, 구성되는, 시스템.