[发明专利]组合式血液泵和氧合器系统及相关方法

说明书

本发明提供血液泵‑氧合器系统，包括：至少一个血液泵(10)、氧合器(20)、流入套管(80)和流出套管(90)，其被连接形成闭合串联回路，以能够操作为心肺旁路系统，该心肺旁路系统适用于对患者血液进行体外处理。血液泵(10)被配置为通过回路将血液从患者传送到流入套管(80)、通过氧合器(20)并从流出套管(90)出来返回患者。歧管(100)连接在流入套管(80)与流出套管(90)之间，使得血液通过歧管(100)，其中，歧管容纳血液泵和氧合器，并且被设计以形成再循环环路，该再循环环路被配置为再循环回路中的至少部分血液，使得血液多次通过氧合器(20)。该系统还包括附加的血液泵(50)，该附加的血液泵(50)位于流出套管(90)处并且被配置为向患者递送设定的容量，其中，该附加的泵(50)被配置为独立于血液泵(10)而被控制，该血液泵在包括氧合器(20)的歧管(100)中循环血液。

技术领域

本发明大体上涉及用于提高患者体内的灌注和氧气水平的血液泵和氧合器领域。更具体地，本发明涉及一种易于设置和使用的简化的泵-氧合器系统。

背景技术

在本领域中已知许多类型的血液泵-氧合器系统。例如，在体外循环心脏手术期间，患者与外部的泵-氧合器系统(通常称为心肺机)互连，该泵-氧合器系统使血液循环并将氧气引入血液系统中。大多数类型的泵采用滚子或离心泵以使患者的血管系统中的血液流动。大多数类型的氧合器也使用气体可渗透膜，其中，血液沿着膜的一侧流动，而氧气被供应到膜的另一侧。如果氧气供应与血液之间有足够的压力梯度，则氧气将通过膜扩散并进入血液中。此外，二氧化碳往往会从血液中扩散到膜中。

典型的心肺旁路系统(cardiopulmonary bypass system)相当复杂，并且一般不特别地适用于超过6小时的应用。此外，大多数标准系统表现出较差的血流动力学特性。也就是说，这种系统通常会对血液造成太多的损害以至于无法长时间使用。

例如，典型的心肺旁路系统在Fischel的第3,890,969号美国专利、Hino的第4,466,804号美国专利和Mortensen的第4,610,656号美国专利中公开。这种常规系统通常使用若干泵、静脉储液器、动脉储液器和单独的气泡捕集装置。这些常规系统表现出若干缺点。最明显的缺点是这种系统的整体复杂性。例如，泵可能需要彼此同步，或者储液器或气泡捕集器中的每一个均可能需要特殊的支撑框架。此外，众多组件需要大量的管和互连。

常规系统的复杂性导致更高的制造和操作成本。此外，更复杂的系统可能花费更长的时间来设置，并且系统设置可能需要专家人员和监督。即使有这种专家人员在场，系统的复杂性也增加了设置系统时出错的风险。同样，常规系统一旦处于操作中，就需要专家人员进行持续监测和调整。

常规的心肺旁路系统也不可用于长期应用，因为它们在相当短的使用(例如，6-8小时)后会显著地损害血液。例如，常规的堵塞滚子泵会机械地破坏红细胞。这种“血液创伤”会发生在任何心肺旁路系统中。“血液创伤”由堵塞泵、互连和其他可能增加系统压力或湍流的系统组件引起和/或加剧。类似地，超过几小时到一天的常规的氧合器由于等离子体泄漏到中空纤维中而导致性能下降。

上述因素说明了对具有相对较少组件的简单的心肺旁路系统的需要和期望。与Litzie等人的第4,540,399号美国专利中公开的装置类似的装置表现出实现这种简化的尝试。Litzie等人公开了一种紧急旁路系统，该紧急旁路系统具有一个非堵塞泵、氧合器和单独的气泡捕集器。Litzie等人描述了一种连接到氧合器的近端(即，在静脉侧)的离心转子式泵。虽然与其他已知系统相比，Litzie等人提出了简化的心肺旁路系统，但是该系统除了泵和氧合器之外，仍然需要气泡捕集装置。