用于降低微流體肺輔助裝置中的血液注入體積和膜表面積的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了用于使血液氧合的裝置和方法。所述裝置包括多個(gè)被動(dòng)混合元件，所述被動(dòng)混合元件導(dǎo)致流體當(dāng)其流經(jīng)該裝置時(shí)混合。被動(dòng)混合元件連續(xù)地將新的紅血球暴露于可以發(fā)生氧合的流動(dòng)通道的部分。因此，在一些實(shí)施方案中，當(dāng)與常規(guī)的氧合方法和裝置相比時(shí)，所述裝置和方法使用更少的血液充入裝置并允許實(shí)質(zhì)更短的流動(dòng)通道使血液氧合。
【專利說明】用于降低微流體肺輔助裝置中的血液注入體積和膜表面積的方法
[0001]相關(guān)專利串請的交叉引用
[0002]本申請要求于2011年12月5日提交的第61/567，104號(hào)美國臨時(shí)專利申請的優(yōu)先權(quán)，將其全部內(nèi)容引入本文作為參考。
[0003]發(fā)明背景
[0004]血液氧合系統(tǒng)用于短期呼吸支持，如在冠狀動(dòng)脈旁路移植手術(shù)過程中，或用于急性呼吸窘迫綜合征患者。在目前的系統(tǒng)中，通過將氧氣泵送通過內(nèi)部的中空纖維并將血液泵送通過包封內(nèi)部纖維的更大的外部纖維來使血液氧合。內(nèi)部纖維的壁對氧氣是可滲透的，并允許血液在內(nèi)部纖維附近氧合。目前的氧合系統(tǒng)保持血液層流，僅允許紅血球在滲透膜的緊鄰處內(nèi)氧合。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
概沭
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，微流體氧合裝置包括限定第一氧氣流動(dòng)通道的第一聚合物層。該裝置還包括限定第一血液流動(dòng)通道的第二聚合物層。該第一血液流動(dòng)通道與第一氧氣流動(dòng)通道重疊，并且所述兩個(gè)通道被滲透膜分隔，所述滲透膜允許通道之間在重疊部分連通。另外，第一血液流動(dòng)通道進(jìn)一步包括沿著至少一個(gè)壁的至少一個(gè)被動(dòng)混合元件。被動(dòng)混合元件被配置成重新分配流經(jīng)通道內(nèi)的第一血液流動(dòng)通道的流體。
[0007]在一些實(shí)施方案中，被動(dòng)混合元件是直脊、有角脊、V形管道、圓頂、圓錐體、凹陷或柱中的一個(gè)。在一些實(shí)施方案中，第一流體，如氧氣，流經(jīng)第一氧氣流動(dòng)通道，且第二流體，如血液，流經(jīng)第一血液流動(dòng)通道。
[0008]在一些實(shí)施方案中，被動(dòng)混合元件的高度或深度小于第一血液流動(dòng)通道的高度的約30%，且被動(dòng)混合元件并入第一血液流動(dòng)通道的底部。在其他實(shí)施方案中，第一血液流動(dòng)通道的高度為約10至100微米，且膜厚度為約10至約50微米。在其他實(shí)施方案中，第一氧氣流動(dòng)通道和所述第一血液流動(dòng)通道的長度為約Imm至約50mm，且它們的寬度為約100微米至200微米。
[0009]在其他實(shí)施方案中，膜對氧氣和二氧化碳是可滲透的。在其他實(shí)施方案中，第一血液流動(dòng)通道的壁涂覆有抗凝劑。在其他實(shí)施方案中，裝置包括第二血液流動(dòng)通道，所述第二血液流動(dòng)通道通過第二滲透膜與第一氧氣流動(dòng)通道分隔。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，用于使脫氧合血液氧合的方法包括提供微流體裝置，所述微流體裝置包括限定第一氧氣流動(dòng)通道的第一聚合物層和限定第一血液流動(dòng)通道的第二聚合物層。所述第一血液流動(dòng)通道還包括至少一個(gè)被動(dòng)混合元件。膜分隔第一氧氣流動(dòng)通道和第一血液流動(dòng)通道且允許第一氧氣流動(dòng)通道和第一血液流動(dòng)通道之間的連通。該方法還包括將部分脫氧合的血液引入所述微流體裝置的近端，并使部分脫氧合的血液流經(jīng)所述裝置。另外，該方法包括使氧氣流經(jīng)所述第一氧氣流動(dòng)通道。最后，在所述微流體裝置的遠(yuǎn)端接收氧合的血液。
[0011 ] 在一些實(shí)施方案中，該方法還包括收集來自患者的部分脫氧合的血液，使部分脫氧合的血液流經(jīng)第一血液流動(dòng)通道以使血液再氧合，和使再氧合的血液返回到患者。在其他實(shí)施方案中，該方法還包括當(dāng)部分脫氧合的血液流經(jīng)第一血液流動(dòng)通道時(shí)，從部分脫氧合的血液中去除二氧化碳。
[0012]在其他實(shí)施方案中，該方法還包括使氧氣從第一方向流經(jīng)第一氧氣流動(dòng)通道，并使血液在與第一方向相反的第二方向上流經(jīng)第一血液流動(dòng)通道。在一些實(shí)施方案中，使血液以4-5L/min流經(jīng)第一血液流動(dòng)通道，并且使氧氣以約150_200mL/min的速率轉(zhuǎn)移到血液中。
[0013]附圖簡要描述
[0014]技術(shù)人員將懂得本文描述的附圖僅出于說明目的。應(yīng)懂得在一些情況下，所描述的實(shí)施方案的多個(gè)方面可以夸大或放大顯示以幫助理解所描述的實(shí)施方案。在附圖中，同樣的參考符號(hào)一般地是指在多個(gè)圖中同樣的特征、功能相似和/或結(jié)構(gòu)相似的元件。附圖不必成比例，而可以在說明教導(dǎo)的原理時(shí)進(jìn)行強(qiáng)調(diào)。附圖不旨在以任何方式限制本教導(dǎo)的范圍。參考以下附圖，從以下說明性描述中可以更好地理解系統(tǒng)和方法，其中:
[0015]圖1A是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)說明性實(shí)施方案的用于使血液氧合的裝置的等距視圖；
[0016]圖1B是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)說明性實(shí)施方案的用于使血液氧合的裝置的剖視圖；
[0017]圖1C是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)說明性實(shí)施方案的如圖1描繪的使血液氧合的裝置的端視圖；
[0018]圖2是說明在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)說明性實(shí)施方案的無被動(dòng)混合元件的血液氧合裝置中的血液流動(dòng)型態(tài)的橫斷面視圖；
[0019]圖3是說明在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)說明性實(shí)施方案的如圖1A-1C描繪的具有被動(dòng)混合元件的血液氧合裝置中的血液流動(dòng)型態(tài)的橫斷面視圖；
[0020]圖4A-J是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)說明性實(shí)施方案的如圖1描繪的血液氧合裝置的示例性被動(dòng)混合元件的頂視圖和等距視圖；和
[0021]圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)說明性實(shí)施方案的用于使用如圖1描繪的血液氧合裝置使脫氧合的血液氧合的方法的流程圖。
[0022]詳細(xì)描沭
[0023]由于所描述的概念不限定于任何具體的實(shí)施方式，因此以上引入的以及在以下更詳細(xì)地討論的各種概念可以以多種方式中的任一種實(shí)施。具體實(shí)施方案和應(yīng)用的實(shí)例主要出于說明性目的而提供。
[0024]本文中描述的本系統(tǒng)一般地涉及用于使血液氧合的系統(tǒng)和方法。因此，在多個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及當(dāng)血液流經(jīng)血液氧合裝置時(shí)，通過被動(dòng)混合血液來使血液氧合。在某些實(shí)施方案中，該裝置包括在裝置的一個(gè)壁上的多個(gè)被動(dòng)元件以混合流動(dòng)的血液。
[0025]圖1A和IB顯示血液氧合裝置100的等距視圖及其剖視圖。在以下更加詳細(xì)而簡要的描述，裝置100包括第一流動(dòng)通道101，其通過透氣膜103與第二流動(dòng)通道102分隔。第二流動(dòng)通道102的底部105包括被動(dòng)混合元件106。流動(dòng)通道101和102制造在聚合物基底104內(nèi)ο
[0026]如圖1A和IB所說明和以上討論的，裝置100包括制造在聚合物基底104內(nèi)的第一流動(dòng)通道101和第二流動(dòng)通道102。在一些實(shí)施方案中，聚合物基底104為熱塑性塑料，如聚苯乙烯或聚酰亞胺；生物可降解的聚酯，如聚己酸內(nèi)酯(PCL);或軟彈性體，如聚癸二酸甘油酯(PGS)。在其他實(shí)施方案中，基底104為聚二甲硅氧烷(PDMS)、聚(N-異丙基丙烯酰胺)。在其他實(shí)施方案中，基底104包括非聚合物材料，例如但不限于，陶瓷；金屬；玻璃；由例如碳或氧化鋅形成的納米管或納米線；或其他非聚合物材料。
[0027]在一些實(shí)施方案中，使用例如光刻技術(shù)、注射模塑、直接微加工、深RIE刻蝕、熱壓印或其任意組合將裝置100和被動(dòng)混合元件106制造在基底104中。
[0028]第一流動(dòng)通道101通過膜103與第二流動(dòng)通道102連通。在一些實(shí)施方案中，膜103對離子、分子、細(xì)胞或其任意組合是可滲透或半滲透的。例如，膜103可以允許氧氣從第一流動(dòng)通道101傳遞到第二流動(dòng)通道102，并允許二氧化碳從第二流動(dòng)通道102傳遞到第一流動(dòng)通道101。然而，在一些實(shí)施方案中，膜103對紅血球是不可滲透的。在一些實(shí)施方案中，膜103由半多孔或多孔材料制造，所述材料如聚醚砜或PDMS。在其他實(shí)施方案中，膜103通過靜電紡絲聚合物以產(chǎn)生柔性的多孔聚合物網(wǎng)來產(chǎn)生。
[0029]裝置100的第一流動(dòng)通道101和第二流動(dòng)通道102基本上彼此平行地運(yùn)行，并且如上所述的，在重疊部分被膜103分隔。在一些實(shí)施方案中，第一流動(dòng)通道101包括三個(gè)平滑的壁，第四個(gè)壁為膜103。在其他實(shí)施方案中，裝置100包括在第一流動(dòng)通道101的左側(cè)、右側(cè)和/或以上的另外的流動(dòng)通道。在這些實(shí)施方案的一些中，第一流動(dòng)通道101還通過滲透膜103與這些另外的流動(dòng)通道分隔。在其他實(shí)施方案中，第一流動(dòng)通道配置為用于氣體流動(dòng)。例如，可以使氧氣流經(jīng)第一流動(dòng)通道101。在其他實(shí)施方案中，第一流動(dòng)通道101配置成使液體流動(dòng)。例如，流動(dòng)的第一流動(dòng)通道可以配置成流動(dòng)血液。
[0030]第二流動(dòng)通道102包括沿著通道的至少一個(gè)壁的至少一個(gè)被動(dòng)混合元件106。在裝置100的實(shí)施方案中，底部105包括被動(dòng)混合元件106 (I)-106 (η)。在其他實(shí)施方案中，第一或第二流動(dòng)通道的任何壁可以包括被動(dòng)混合元件106。在一些實(shí)施方案中，包括被動(dòng)混合元件106的底部或其他壁(或多個(gè)壁)是可替換的，使得被動(dòng)混合元件的不同配置可以用于不同的流體。在其他實(shí)施方案中，裝置100或其組件是一次性的。
[0031]如下所述，在一些實(shí)施方案中，被動(dòng)混合元件包括多個(gè)脊、通道、突出物或其任意組合。在一些實(shí)施方案中，被動(dòng)混合元件106 (I)-106 (η)跨越流動(dòng)通道的全長。在其他實(shí)施方案中，混合元件106僅覆蓋流動(dòng)通道102的總長度的子部分。在其他實(shí)施方案中，被動(dòng)混合元件106 (I)-106 (η)集合在一起。例如，流體流動(dòng)通道102可以包含沿著流動(dòng)通道102的第一部分的第一種類型的被動(dòng)混合元件106，以及沿著流動(dòng)通道102的第二部分的第二種類型的被動(dòng)混合元件106。
[0032]圖1C說明了裝置100的端視圖。在一些實(shí)施方案中，裝置100制造成頂部組件104(b)和底部組件104(b)，所述頂部組件104(b)和底部組件104(b)單獨(dú)制造并組裝以形成裝置100。在一些實(shí)施方案中，使用粘合劑使組件104(a)、104(b)和膜103彼此連接。例如，裝置100的組件可以使用化學(xué)粘合劑、等離子體粘合和/或通過將組件夾在一起來結(jié)合在一起。在其他實(shí)施方案中，裝置100制造成單一的連續(xù)單元。例如，裝置100可以通過注射模塑產(chǎn)生。在其他實(shí)施方案中，頂部部分104(b)和底部部分104(a)通過注射模塑形成。在一些實(shí)施方案中，在制造裝置100后，使用抗凝劑涂覆通道。在其他實(shí)施方案中，抗凝劑包埋在聚合物基底104中。
[0033]在一些實(shí)施方案中，被動(dòng)混合元件106的高度或深度為流動(dòng)通道102的總高度的約5%至約10%、約10%至約20%或約20%至30%。在一些實(shí)施方案中，在通道中的每個(gè)被動(dòng)混合元件具有相同的高度或深度。而在其他實(shí)施方案中，被動(dòng)混合元件的高度或深度沿著流動(dòng)通道102的長度變化。
[0034]在一些實(shí)施方案中，第一流動(dòng)通道101和第二流動(dòng)通道102的寬度、高度和長度是相同的。在其他實(shí)施方案中，不同的流動(dòng)通道之間的一個(gè)或所有尺寸是不同的。在一些實(shí)施方案中，流動(dòng)通道的高度為約10微米至25微米、約25微米至50微米或約50微米至100微米。在一些實(shí)施方案中，膜103的厚度為約10微米至25微米、約25微米至50微米或約50微米至100微米。在一些實(shí)施方案中，流動(dòng)通道的長度為約Imm至10mm、約1mm至50mm或約50mm至10mm并且寬度為約100微米至200微米、200微米至500微米或約500微米至 1cm。
[0035]圖2說明在沒有被動(dòng)混合元件類似物的情況下，流體可以如何流經(jīng)血液氧合裝置。圖2說明沒有沿著底部105(b)的被動(dòng)混合元件的血液氧合裝置201。在該實(shí)例中，當(dāng)脫氧合的血液(白色圓圈)流經(jīng)第二流動(dòng)通道202時(shí)，氧氣流經(jīng)第一流動(dòng)通道201。第二流動(dòng)通道201中的血液以層流模式203流動(dòng)。當(dāng)血細(xì)胞流動(dòng)到基本接近膜204時(shí)，其變得氧合(灰色圓圈)。在一些實(shí)施方案中，由于氧氣擴(kuò)散僅可以發(fā)生在基本接近膜204的距離處，因此沿著第二流動(dòng)通道202的底部流動(dòng)的血液部分可以從來不變得氧合。
[0036]相反地，圖3說明血液如何流經(jīng)與血液氧合裝置100相似的血液氧合裝置300。裝置300的底部105包括許多被動(dòng)流動(dòng)元件106。這些被動(dòng)流動(dòng)元件106在通道102的流體中產(chǎn)生非層流流動(dòng)301。在一些實(shí)施方案中，這在通道102中產(chǎn)生混沌流。例如，在一些實(shí)施方案中，被動(dòng)混合元件106驅(qū)使流體從流體流動(dòng)通道102的底部朝向膜103。在一些實(shí)施方案中，被動(dòng)混合元件106在流動(dòng)通道中產(chǎn)生旋流。例如，被動(dòng)混合元件106可以產(chǎn)生膛線效應(yīng)(rifling effect),其導(dǎo)致流體在流動(dòng)通道102中向下流動(dòng)時(shí)潤旋。在一些實(shí)施方案中，裝置100誘導(dǎo)在流體內(nèi)混合，而不誘導(dǎo)對流體的組分的機(jī)械性創(chuàng)傷。例如，裝置100的被動(dòng)混合元件106可以驅(qū)使血液朝向膜103，而不導(dǎo)致紅血球出血或凝結(jié)。
[0037]如在圖3中所說明的，與不包括被動(dòng)混合元件106的裝置200相比，具有被動(dòng)混合元件106的裝置300能夠在裝置長度的更短的跨距中使血液完全氧合。這允許比沒有該被動(dòng)混合元件的通道更短的通道，從而允許裝置注入(prime)更少的血液。
[0038]圖4A-J顯示被動(dòng)混合元件106的可能的非限定性實(shí)例的頂視圖和等距視圖。圖4A和4B說明交替的人字形圖案。該設(shè)計(jì)由人字形圖案組成，其中所述人字形圖案的中心在流動(dòng)通道102的整個(gè)長度上從流動(dòng)通道的一側(cè)轉(zhuǎn)移到另一側(cè)。在一些實(shí)施方案中，交替的人字形圖案導(dǎo)致流動(dòng)通道中的流體進(jìn)入流動(dòng)通道并開始在第一方向上旋轉(zhuǎn)。然后，當(dāng)流動(dòng)的流體遇到轉(zhuǎn)移的人字形圖案時(shí)，流體被迫在與第一旋轉(zhuǎn)方向相反的方向上旋轉(zhuǎn)。例如，流體可以以層流方式流動(dòng)進(jìn)入通道102，然后當(dāng)流體遇到連續(xù)的抵消人字形圖案時(shí)，在順時(shí)針方向和逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)之間交替轉(zhuǎn)換。在一些實(shí)施方案中，每個(gè)人字形圖案中V形的數(shù)量和/或組群的數(shù)量配置成在給定的裝置100的長度上產(chǎn)生具體水平的混合。在一些實(shí)施方案中，人字形圖案不交替，而沿著流動(dòng)通道的延續(xù)是恒定的。在這些實(shí)施方案的一些中，人字形圖案的中心在通道的中心，而在其他實(shí)施方案中，圖案的中心相對于通道是偏離中心的。
[0039]如圖4C和D所說明的，在一些實(shí)施方案中，流體的混合是使用斜脊產(chǎn)生的。與上述人字形圖案類似，在一些實(shí)施方案中，斜脊圖案還產(chǎn)生流體的渦旋旋轉(zhuǎn)，所述流體的渦旋旋轉(zhuǎn)驅(qū)使流體從流體流動(dòng)通道的底部朝向滲透膜103。在一些實(shí)施方案中，斜脊和人字形圖案的角度為約35至約55度。在一些實(shí)施方案中，脊之間的間隔為約50微米至約100微米、約100微米至150微米或約150至約200微米。在一些實(shí)施方案中，脊的間隔為2 Ji /(通道的寬度)，使得誘導(dǎo)的旋轉(zhuǎn)的直徑小于通道的寬度或深度。在一些實(shí)施方案中，以上實(shí)施方案的脊是圓形的。
[0040]在其他實(shí)施方案中，被動(dòng)混合元件106設(shè)計(jì)為產(chǎn)生驅(qū)使流體朝向膜103的渦旋和其他高壓和低壓區(qū)域。例如，與圖3的說明性實(shí)施方案類似，圖4E和4F包括多個(gè)脊。在一些實(shí)施方案中，脊間隔約20微米至約50微米、約50微米至100微米或約100微米至500微米。
[0041]在一些實(shí)施方案中，被動(dòng)混合元件可以是但不限于，柱、堆(mound)、斜坡、凹陷、圓錐體或其任意組合。圖4G-4J說明了可能的柱和堆實(shí)施方案。在圖4G和4H中說明的實(shí)施方案中，每行柱與之前的行偏移。這導(dǎo)致流體除了驅(qū)使流體向上以外還橫向混合。在其他實(shí)施方案中，如在圖41和4J中所說明的，被動(dòng)混合元件與在之前的行中的被動(dòng)混合元件對齊。
[0042]圖5是用于使用微流體裝置使血液氧合的方法500的流程圖。首先，提供了微流體裝置(步驟501)。然后，將部分脫氧合的血液引入微流體裝置的近端(步驟502)。使部分脫氧合的血液流經(jīng)微流體裝置的第一通道(步驟503)，并使氧氣流經(jīng)微流體裝置的第二通道(步驟504)。最后，從微流體裝置的遠(yuǎn)端收集氧合的血液(步驟505)。
[0043]如以上所闡述的，并且參照圖1，用于使部分脫氧合的血液氧合的方法500從提供微流體裝置開始(步驟501)。在一些實(shí)施方案中，微流體裝置與上述的裝置100相似。在其他實(shí)施方案中，微流體裝置包括多個(gè)氧氣通道和/或多個(gè)血液流動(dòng)通道。在其他實(shí)施方案中，微流體裝置是與裝置100相似的一系列裝置。在一些實(shí)施方案中，裝置配置成允許約500-1000mL/min、約l_4L/min或約4_5L/min的血液流動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，裝置配置成以約160至約200mL/min的速率將氧氣轉(zhuǎn)移到血液中。
[0044]接下來，使血液氧合的方法500繼續(xù)將部分脫氧合的血液引入微流體裝置的近端(步驟502)。在一些實(shí)施方案中，直接從患者收集血液并引入裝置。例如，裝置可以是在手術(shù)過程中使血液氧合的心肺旁路系統(tǒng)的部分。在其他實(shí)施方案中，血液被收集、儲(chǔ)存并隨后在稍后的時(shí)間氧合。例如，血液可以在血液驅(qū)動(dòng)的過程中收集，然后在輸注到患者中之前氧合。在一些實(shí)施方案中，通過外部泵將血液主動(dòng)泵送經(jīng)過裝置，并且在其他實(shí)施方案中通過患者的心臟將血液泵送經(jīng)過裝置。
[0045]方法500繼續(xù)使部分脫氧合的血液流經(jīng)第一血液流動(dòng)通道(步驟503)。如上所述，裝置包括至少一個(gè)被動(dòng)混合元件，所述被動(dòng)混合元件在血液經(jīng)過裝置的長度時(shí)在通道內(nèi)誘導(dǎo)混合。在一些實(shí)施方案中，使用血液稀釋劑(blood thinning agent)使血液稀釋,所述血液稀釋劑如香豆素或肝素。在一些實(shí)施方案中，血液流動(dòng)通道的壁涂覆有抗凝劑。
[0046]響應(yīng)于使血液流經(jīng)第一血液流動(dòng)通道，方法500繼續(xù)使氧氣流經(jīng)第一氧氣流動(dòng)通道(步驟504)。參照圖1，血液流動(dòng)通道和氧氣流動(dòng)通道通過滲透膜分隔。氧氣擴(kuò)散通過膜，當(dāng)血液沿著通道長度向下流動(dòng)時(shí)使其氧合。在一些實(shí)施方案中，通過與上述的被動(dòng)混合元件相似的被動(dòng)混合元件連續(xù)使血液在通道內(nèi)混合。在一些實(shí)施方案中，通過連續(xù)將不同的紅血球暴露于氧氣擴(kuò)散可以發(fā)生的膜附近的區(qū)域，連續(xù)混合允許給定體積的脫氧合的血液更有效地氧合。在其他實(shí)施方案中，膜對二氧化碳是可滲透的，并且起初在脫氧合的血液內(nèi)的二氧化碳擴(kuò)散進(jìn)入氧氣流動(dòng)通道。在其他實(shí)施方案中，使氧氣和血液流經(jīng)在不同末端起始的微流體裝置。例如，血液可以在近端進(jìn)入裝置，并且氧氣可以在裝置的遠(yuǎn)端進(jìn)入裝置。
[0047]方法500繼續(xù)在微流體通道的遠(yuǎn)端收集氧合的血液。在一些實(shí)施方案中，氧合的血液直接輸注回患者，所述血液是從所述患者收集的。在其他實(shí)施方案中，血液被收集并儲(chǔ)存用于稍后的輸注或?qū)嶒?yàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種微流體氧合裝置，其包括: 在其中限定第一氧氣流動(dòng)通道的第一聚合物層； 在其中限定第一血液流動(dòng)通道的第二聚合物層，所述第一血液流動(dòng)通道與第一氧氣流動(dòng)通道重疊，并且所述第一血液流動(dòng)通道進(jìn)一步包括在第一血液流動(dòng)通道的第一壁上或第一壁內(nèi)形成的至少一個(gè)被動(dòng)混合元件，所述被動(dòng)混合元件配置成重新分配流經(jīng)通道內(nèi)的第一血液流動(dòng)通道的流體；和 在通道的重疊部分分隔第一氧氣流動(dòng)通道和第一血液流動(dòng)通道的膜，所述膜允許第一氧氣流動(dòng)通道和第一血液流動(dòng)通道之間的連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述被動(dòng)混合元件是直脊、有角脊、V形管、圓頂、圓錐體、凹陷或柱中的一個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中第一流體流經(jīng)第一氧氣流動(dòng)通道，且第二流體流經(jīng)第一血液流動(dòng)通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述第一流體為氧氣且第二流體為脫氧合的血液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述被動(dòng)混合元件的高度或深度小于第一血液流動(dòng)通道的高度的約30%。
6.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的裝置，其中所述第一血液流動(dòng)通道的第一壁為第一血液流動(dòng)通道的底部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一血液流動(dòng)通道的高度為約10至100微米。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述膜厚度為約10至約50微米。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一氧氣流動(dòng)通道和所述第一血液流動(dòng)通道的長度為約Imm至約50mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一血液流動(dòng)通道的寬度為約100微米至200微米。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述膜對氧氣和二氧化碳是可滲透的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一血液流動(dòng)通道的壁涂覆有抗凝劑。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述裝置包括第二血液流動(dòng)通道，所述第二血液流動(dòng)通道通過第二滲透膜與第一氧氣流動(dòng)通道分隔。
14.用于使脫氧合的血液氧合的方法，所述方法包括: 提供微流體裝置，所述微流體裝置包括限定第一氧氣流動(dòng)通道的第一聚合物層；限定第一血液流動(dòng)通道的第二聚合物層，所述第一血液流動(dòng)通道進(jìn)一步包括在第一血液流動(dòng)通道的表面中或表面上形成的至少一個(gè)被動(dòng)混合元件；和分隔第一氧氣流動(dòng)通道和第一血液流動(dòng)通道的膜，所述膜允許第一氧氣流動(dòng)通道和第一血液流動(dòng)通道之間的連通； 將部分脫氧合的血液引入所述微流體裝置的近端； 使氧氣流經(jīng)所述第一氧氣流動(dòng)通道； 使部分脫氧合的血液流經(jīng)所述第一血液流動(dòng)通道；和 在所述微流體裝置的遠(yuǎn)端接收氧合的血液。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括:收集來自患者的部分脫氧合的血液； 使部分脫氧合的血液流經(jīng)第一血液流動(dòng)通道以使血液再氧合；和 使再氧合的血液返回到患者。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包括當(dāng)部分脫氧合的血液流經(jīng)第一血液流動(dòng)通道時(shí)，從部分脫氧合的血液中去除二氧化碳。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括使氧氣從第一方向流經(jīng)第一氧氣流動(dòng)通道。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括使血液在與第一方向相反的第二方向上流經(jīng)第一血液流動(dòng)通道。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括使血液以4-5L/min流經(jīng)第一血液流動(dòng)通道。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括使氧氣以約150-200mL/min的速率轉(zhuǎn)移到血液 中。
【文檔編號(hào)】A61M1/16GK104053461SQ201280059591
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月5日
【發(fā)明者】杰弗里·T·伯恩斯坦, 約瑟夫·L·查萊斯特, J·C·蕭, T·克尼亞澤娃, E·金姆, A·埃普施特恩, V·科拉查拉馬 申請人:查爾斯斯塔克布料實(shí)驗(yàn)室公司