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公開番号2024056768
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-23
出願番号2024014978,2022135314
出願日2024-02-02,2017-07-31
発明の名称膜型人工肺を用いた低圧酸素化のためのシステムおよび方法
出願人キース・ギプソン,Keith GIPSON
代理人個人,個人
主分類A61M 1/18 20060101AFI20240416BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】膜型人工肺を使用する低圧酸素化のための方法およびシステムを提供する。
【解決手段】低圧酸素化のためのシステムであって、流体源1と、流体源からの流体の流量を制御するように構成された流入流コントローラ9と、流体源からの、流量、流体組成、圧力、温度、等を測定するように構成された流入センサ3と、流体源に流体接続され、低大気圧を有するように構成され、別個の流体源からの血液および他の流体を酸素化するように構成された人工肺11と、流体源および人工肺に流体接続された任意のスイープガスリザーバ6と、人工肺に流体接続され、酸素化された流体から、流量、流体組成、圧力、温度、等を測定するように構成された任意の流出センサ19と、人工肺からの流体の流量を制御するように構成された任意の流出流コントローラ18を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
低圧酸素化のためのシステムであって、
流体源と、
前記流体源に流体接続され、前記流体源からの前記流体の流量を制御するように構成された流入流コントローラと、
前記流体源からの、流量、流体組成、圧力、温度、酸素分画、二酸化炭素分画、化学組成、麻酔薬濃度、麻酔薬分圧、またはこれらの少なくとも１つを含む組み合わせを測定するように構成された流入センサと、
前記流体源に流体接続され、低大気圧を有するように構成され、別個の流体源からの血液および他の流体を酸素化するように構成された人工肺と、
前記流体源および前記人工肺に流体接続された任意のスイープガスリザーバと、
前記人工肺に流体接続され、前記スイープガスリザーバからの、流量、流体組成、圧力、温度、酸素分画、二酸化炭素分画、化学組成、麻酔薬濃度、麻酔薬分圧、またはこれらの少なくとも１つを含む組み合わせのうちの１つまたは複数を測定するように構成された人工肺流入センサと、
前記スイープガスリザーバまたは麻酔薬気化器または流体源に流体接続され、前記スイープガスリザーバまたは麻酔薬気化器または流体源からの流体の流量を制御するように構成された人工肺流入流コントローラと、
前記人工肺に流体接続され、前記酸素化された流体から、流量、流体組成、圧力、温度、酸素分画、二酸化炭素分画、化学組成、麻酔薬濃度、麻酔薬分圧、またはこれらの少なくとも１つを含む組み合わせを測定するように構成された任意の流出センサと、
前記人工肺に流体接続され、前記人工肺からの流体の流量を制御するように構成された任意の流出流コントローラと、
前記流入センサ、前記人工肺流入センサ、前記流出センサ、またはこれらの少なくとも１つを含む組み合わせの測定に応じて、前記流入流コントローラ、前記人工肺流入流コントローラ、または前記流出流コントローラ、またはこれらの少なくとも１つを含む組み合わせを制御するように構成されたコントローラと
を備える、システム。
続きを表示（約 810 文字）【請求項２】
前記人工肺が、膜型人工肺、拡散膜型人工肺、または中空糸微多孔膜型人工肺である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記人工肺が、密閉されたハウジングを有する微多孔膜型人工肺である、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記人工肺が、スイープガス隔室からの通気口を含み得る１つまたは複数の開口部を備える、請求項１～３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
開口部が、医療グレード材料のベルト、ブートまたは箱、前記人工肺を囲むチャンバ、またはこれらの少なくとも１つを含む組み合わせによって閉じられる、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
開口部が、他の装置を備えた前記人工肺のアタッチメントに干渉しない、シリコーン、ゴム、またはプラスチックなどの医療グレード材料の特別に装着されたベルトによって閉塞される、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記人工肺がハウジングを備え、前記人工肺の前記ハウジングは、シリコーン、プラスチック、ポリカーボネート、ポリマー、ガラス、金属、またはゴムなどの医療グレード材料の、ブートまたは箱に似た外付けチャンバを使用して密閉される、請求項１～６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記流体が、酸素、二酸化炭素、麻酔薬、空気、窒素、またはこれらの少なくとも１つを含む組み合わせである、請求項１～７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記流体源が、１つまたは複数の流体を組み合わせるように構成されたブレンダである、請求項１～８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
血液が前記システム内を流れる、請求項１～９のいずれか一項に記載のシステム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１６年８月１日に出願された米国仮特許出願第６２／３６９，２７８号に基づく優先権を主張し、その内容はその全体が参照により本明細書に含まれる。
続きを表示（約 2,100 文字）【技術分野】
【０００２】
本開示は、膜酸素化を用いる低圧酸素化（hypobaric oxygenation）に関する。
【背景技術】
【０００３】
心臓手術中など人工的な手段によって心臓および肺の機能を置き換える必要がある。また、より重篤な肺不全、心不全、または腎不全中におけるように、より慢性的な病状においても、移植用の臓器が利用可能になるまで、様々な人工的な手段によって生命の維持を支援することができる。多くの臨床状況では、人工臓器が組み込まれている体外回路が必要とされている。
【０００４】
気泡は血液中に容易に形成され、体外循環中に生物の循環内に押し出される。気泡は、キャビテーション、温度勾配、および被験体自身の血液と入ってくる血液との間での溶存ガスの量の差、ならびに外科的操作または液体の非経口的投与中の介護人による気泡の血液中への不注意な物理的導入を含む多くの原因から形成される。心臓手術の場合、体外回路は、例えば酸素化および二酸化炭素の除去用に使用されるガス交換装置、例えば人工肺（oxygenator）を含む。人工肺内の血液とガスとの間の密接な接触は、循環血液中への気泡の不注意な侵入の重大な危険性をもたらす。
【０００５】
現在、心臓手術中の気泡形成を回避するために、気泡型人工肺の代わりに膜型人工肺が使用され、高い温度勾配が回避され、術野における吸引の使用を制御する。人工心肺（Heart-lung machines)は、人工心肺を制御する人に小さな気泡の出現を警告し、より大きな気泡が現れた場合には主要ポンプを直ちに停止する気泡センサを含む。典型的には、気泡センサは、約０．３ミリメートル（ｍｍ）以上の直径を有する気泡を識別することができ、３～５ｍｍの直径を有する気泡が認識された場合には主要ポンプを停止する。
【０００６】
心臓手術は、しばしば、医療費を増加させるとともに、機能的能力および生活の質を低下させる、術後の神経認知障害を併発する。この重大な公衆衛生問題への多元的な原因として、ガス状微小塞栓（ＧＭＥ）が含まれることが考えられる。膜酸素化および動脈フィルタの使用にもかかわらず、心肺バイパス（ＣＰＢ）の間、動脈循環は直径１０～４０マイクロメートル（μｍ）の何千ものＧＭＥを受容する。血管閉塞性ＧＭＥは、脳および他の末端器官（末端臓器 end organs)において組織虚血を引き起こし、内皮を露出させ、血管拡張、透過性の増大、血小板および凝固カスケードの活性化、ならびに炎症の補体および細胞メディエータの漸増をもたらす。
【０００７】
現在の灌流法は、空気による希釈によって人工肺スイープガス中の酸素分圧を低下させることによって、ＣＰＢ中の軽度に高酸素の血液ガスを目指しているが、それは血液中に窒素を溶解させるという不必要な副作用を生じさせる。このように溶存ガスで飽和した血液は、ＧＭＥのように気泡の形で存在するガスを溶かすことがほとんどできない。
【０００８】
それにもかかわらず、気泡の発生、例えば心臓手術中の気泡の形成を防止または低減する必要性が残っている。血液気泡では、液気界面に、約４０～１００オングストローム（Å）（４～１０ナノメートル）のリポタンパク質の層があるが、これは、異物、例えばガスとの直接接触により変性する。次に、ハーゲマン因子が活性化され、凝固を開始すると共に、それに付随して、手術創からの出血を防ぐために使用される凝固を促進する因子の不都合な消費を開始する。
【０００９】
これらの状況における循環補助のための人工心肺の使用は、神経学的障害および他の末端臓器損傷または機能不全の徴候と関連している。人工心肺から患者の動脈循環へのガス塞栓の送達を含む、幾つかの潜在的なメカニズムが働いている可能性があり、それは患者の微小血管および末端臓器に損傷を与える可能性がある。したがって、患者へのガス状微小塞栓の送達を減少させるためのシステムおよび方法が必要とされている。
【発明の概要】
【００１０】
本明細書には、膜酸素化を用いる低圧酸素化のためのシステムおよび方法が開示されている。本システムおよび方法は、常圧（すなわち、大気圧）酸素化を用いる既存の酸素化システムとは異なる動作原理を組み込んでいる。一実施形態では、システムおよび方法は、人工肺の入口、人工肺の出口、麻酔薬気化器、スイープガスリザーバの入口または出口、あるいはこれらの少なくとも１つを含む組み合わせのうちの１つまたは複数を含む、酸素化システム内の幾つかの場所のいずれかでの、流量、流体組成、圧力、温度、酸素分画（oxygen fraction）、二酸化炭素分画（carbon dioxide fraction）、化学組成、麻酔薬濃度、麻酔薬分圧、またはこれらの少なくとも１つを含む組み合わせの分析、制御、またはその両方を可能にする。この分析および制御は、酸素化プロセスのより多くの管理ならびに血液および他の流体からのガス塞栓の改善された排除を可能にする。
（【００１１】以降は省略されています）

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