Inventos patentados en España.

Inventos patentados en España.

Inventos patentados en España en los últimos 80 años. Clasificación Internacional de Patentes CIP 2013.

SISTEMA Y METODO PARA OXIGENAR SANGRE.

Patente Europea. Resumen:

Un dispositivo para supersaturar con gas un fluido incluyendo:

un suministro de fluido

(400);

una cámara (410) que tiene una primera entrada, una segunda entrada, una tercera entrada y una salida (402);

un suministro de gas (412) acoplado para distribuir gas a la primera entrada de la cámara;

un conjunto de pistón (418) acoplado para recibir fluido del suministro de fluido (400) y para distribuir el fluido a la segunda entrada y la tercera entrada de la cámara (410);

una boquilla (411) acoplada a la tercera entrada de la cámara (410), suministrando la boquilla (411) el fluido desde el conjunto de pistón (418) a la cámara (410);

una primera válvula acoplada a la salida (402) de la cámara (410), estando acoplada la primera válvula a un conjunto accionador (432) para controlar la distribución de fluido supersaturado con gas desde la cámara (410); y

una segunda válvula acoplada a la segunda entrada, estando acoplada la segunda válvula a un conjunto accionador (432) para controlar la dilución durante la creación de fluido supersaturado con gas dentro de la cámara (410).

Solicitante: THEROX, INC..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 2400 MICHELSON DRIVE,IRVINE, CA 92612-1310.

Inventor/es: MYRICK, STEPHEN, E., BUHR, MARK, S.

Fecha de Publicación de la Concesión: 31 de Marzo de 2010.

Fecha Solicitud PCT: 27 de Septiembre de 2000.

Fecha Concesión Europea: 2 de Diciembre de 2009.

Clasificación PCT: A61M25/00 (Catéteres; Sondas huecas (dilatadores 29/00; para la medida o el examen A 61 B)), A61M1/16 (..con membranas [4]).

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Finlandia, Chipre.

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SISTEMA Y METODO PARA OXIGENAR SANGRE.
Descripción:

Sistema y método para oxigenar sangre.

Campo de la invención

La presente invención se refiere en general a un sistema y método para oxigenar sangre, y más en particular, a un sistema para administrar la sangre oxigenada, por ejemplo, sangre hiperoxémica o hiperbárica, a un paciente.

Antecedentes de la invención

El oxigeno es un nutriente crucial para las células humanas. El daño de las células puede deberse a carencia de oxigeno durante periodos de tiempo incluso breves, lo que puede dar lugar a disfunción o fallo de órganos. Por ejemplo, las victimas de ataque cardiaco y apoplejia experimentan obstrucciones o desviaciones del flujo sanguíneo que evitan que el oxigeno se distribuya a las células de tejidos vitales. Sin oxígeno, el corazón y el cerebro se deterioran progresivamente. En casos severos se produce muerte por fallo completo del órgano. Los casos menos severos implican típicamente hospitalización costosa, tratamientos especializados y rehabilitación prolongada.

Los niveles de oxígeno en sangre pueden ser descritos en términos de la concentración de oxígeno que se lograría en una solución saturada a una presión parcial dada de oxígeno (pO2). Típicamente, para sangre arterial, los niveles normales de oxígeno en sangre (es decir, normoxia o normoxemia) son del rango de 12-14,7 kPa (90-110 mm Hg). La sangre hipoxémica (es decir, hipoxemia) es sangre arterial con un pO2 inferior a 124 kPa (90 mm Hg). La sangre hiperóxica (es decir, hiperoxemia o hiperoxia) es sangre arterial con un pO2 superior a 534 KpA (400 mm Hg) (véase Cason y colaboradores (1992) Effects of High Arterial Oxygen Tension on Function, Blood Flow Distribution, and Metabolism in Ischemic Myocardium, Circulation, 85(2):828-38, pero inferior a 1014 KpA (760 mm Hg) (véase Shandling y colaboradores (1997) Hyperbaric Oxygen and Thrombolysis in Myocardial Infarction: The HOT MI Pilot Study, American Heart Journal 134 (3):544-50). La sangre hiperbárica es sangre arterial con un pO2 superior a 1014 KpA (760 mm Hg). La sangre venosa tiene típicamente un pO2 inferior a 124 PA (90 mm Hg). En el adulto medio, por ejemplo, los niveles normales de oxígeno en sangre venosa son del rango general de 5 kPa (40 mm Hg) a 9 kPa (70 mm Hg).

Los niveles de oxígeno en sangre también podrían ser descritos en términos de niveles de saturación de hemoglobina. Para sangre arterial normal, la saturación de hemoglobina es aproximadamente 97% y varía solamente ligeramente a medida que aumentan los niveles de pO2. Para sangre venosa normal, la saturación de hemoglobina es aproximadamente 75%.

En pacientes que padecen infarto de miocardio agudo, si el miocardio es privado de los niveles adecuados de sangre oxigenada durante un período de tiempo prolongado, se puede producir daño irreversible del corazón. Cuando el infarto se manifiesta en un ataque al corazón, las arterias coronarias no logran proporcionar un flujo adecuado de sangre al músculo cardiaco.

El tratamiento de infarto de miocardio agudo o isquemia de miocardio a menudo incluye realizar angioplastia o implante de stents en los vasos para comprimir, cortar o tratar de otro modo la(s) oclusión(es) dentro de las paredes de vasos. Por ejemplo, una angioplastia exitosa usa un globo para aumentar el tamaño de la abertura del vaso para permitir un flujo incrementado de sangre.

Incluso con el tratamiento exitoso de vasos ocluidos, todavía puede existir un riesgo de lesión de tejido. Durante la angioplastia coronaria transluminal percutánea (PTCA), el tiempo de inflado del globo es limitado por la tolerancia del paciente a la isquemia producida por el bloqueo temporal de flujo de sangre a través de un vaso durante el inflado del globo. También se puede producir lesión por reperfusión, por ejemplo, debido a reflujo coronario lento o ausencia de reflujo posterior a la angioplastia.

Para algunos pacientes los procedimientos de angioplastia no son una opción atractiva para el tratamiento de vasos bloqueados. Tales pacientes se encuentran típicamente en un mayor riesgo de isquemia por razones tales como pobre función ventricular izquierda, tipo y posición de la lesión, o la cantidad del miocardio en riesgo. Las opciones de tratamiento para tales pacientes incluyen así procedimientos más invasivos como cirugía de bypass coronario.

Para reducir el riesgo de lesión de tejido asociado típicamente con tratamientos de infarto de miocardio agudo e isquemia de miocardio, es deseable por lo general distribuir sangre oxigenada o fluidos enriquecidos con oxígeno a tejidos en riesgo. La lesión del tejido se minimiza o evita por la difusión del oxígeno disuelto de la sangre o fluidos al tejido y/o perfusión de sangre que quita metabolitos y que proporciona otros nutrientes químicos.

En algunos casos, el tratamiento deseado de infarto de miocardio agudo e isquemia de miocardio incluye perfusión de sangre oxigenada o fluidos enriquecidos con oxígeno. Durante PTCA, por ejemplo, el tiempo tolerado de inflado del globo se puede incrementar por la introducción concurrente de sangre oxigenada a la arteria coronaria del paciente. Los niveles incrementados de oxígeno en sangre también pueden someter el tejido cardiaco ventricular izquierdo normalmente perfundido a hipercontractilidad para aumentar más el flujo de sangre a través de los vasos coronarios tratados.

La infusión de sangre oxigenada o fluidos enriquecidos con oxígeno también se puede continuar después de la terminación del tratamiento PTCA u otros procedimientos (por ejemplo cirugía) donde se ha producido aturdimiento del tejido cardiaco con riesgo asociado de función. En algunos casos la infusión continuada puede acelerar la inversión de isquemia y facilitar la recuperación de la función del miocardio.

Los métodos convencionales para la administración de sangre oxigenada o fluidos enriquecidos con oxígeno a tejidos en riesgo implica el uso de oxigenadores de sangre. Tales procedimientos implican generalmente extraer sangre de un paciente, hacerla circular a través de un oxigenador para aumentar la concentración de oxígeno en sangre, y administrar posteriormente la sangre de nuevo al paciente. Un ejemplo de un oxigenador de sangre comercialmente disponible es el oxigenador de sangre Maxima fabricado por Medtronic, Inc., Minneapolis, Minnesota.

Sin embargo, hay inconvenientes al uso de un oxigenador convencional en un circuito extracorporal para oxigenar sangre. Tales sistemas son típicamente costosos, complejos y difíciles de operar. A menudo un perfusionista titulado tiene que preparar y supervisar el sistema.

Los sistemas oxigenadores convencionales también tienen típicamente un gran volumen de cebado, es decir, el volumen total de sangre contenido dentro del oxigenador, los tubos y otros componentes del sistema, y dispositivos asociados. No es insólito en el caso de un paciente adulto típico que el sistema de oxigenación mantenga más de uno a dos litros de sangre. Tales volúmenes grandes de cebado son indeseables por muchas razones. Por ejemplo, en algunos casos puede ser necesaria una transfusión de sangre para compensar la sangre temporalmente perdida en el sistema de oxigenación a causa de su gran volumen de cebado. A menudo se debe usar calentadores para mantener la temperatura de la sangre a un nivel aceptable cuando avanza a través del circuito extracorporal. Además, los sistemas oxigenadores convencionales son relativamente difíciles de encender y apagar. Por ejemplo, si el oxigenador se apaga, se podrían coagular grandes charcos estancados de sangre en el oxigenador.

Además, con circuitos extracorporales incluyendo oxigenadores convencionales de sangre hay un riesgo relativamente alto de reacción de inflamación de las células y coagulación de sangre debido a las tasas relativamente lentas de flujo de sangre y la gran área superficial de contacto de la sangre. Un área superficial de contacto de la sangre de aproximadamente 1-2 m2 y velocidades de aproximadamente 3 cm/s no son insólitas en los sistemas oxigenadores convencionales. Así, generalmente se requiere terapia anticoagulación relativamente agresiva, tal como heparinización, como un adjunto a usar el oxigenador.

Tal vez una de las mayores desventajas del uso de sistemas convencionales de oxigenación de la sangre es que la presión parcial máxima de oxígeno (pO2) que se puede impartir a la sangre con oxigenadores comercialmente disponibles es aproximadamente 67 kPa (500 mm Hg). Así, con los oxigenadores convencionales no se pueden lograr niveles de pO2 en sangre próximos o superiores a 101 kPa (760 mm Hg).

Algunos estudios experimentales para el tratamiento de infarto de miocardio han implicado el uso de terapia con oxígeno hiperbárico. Véase, por ejemplo, Shandling y colaboradores (1997), Hyperbaric Oxygen and Thrombolysis in Myocardial Infarction: The HOT MI Pilot Study, American Heart Journal 134(3):544-50. Estos estudios han implicado en general colocar pacientes en cámaras de oxígeno puro presurizado a hasta 200 kPa (2 atmósferas), dando lugar a la oxigenación sistémica de la sangre del paciente por encima de un nivel de pO2 de aproximadamente 160 kPa (1200 mm Hg). Sin embargo, el uso de terapia con oxígeno hiperbárico después de la restauración de la permeabilidad de la arteria coronaria en la posición de un infarto de miocardio agudo no es práctico. Supervisar pacientes enfermos críticos en una cámara de oxígeno hiperbárico es difícil. Muchos pacientes son claustrofóbicos. Se puede producir daño del oído. Además, no se pueden obtener tiempos de tratamiento superiores a 90 minutos sin preocupación por la toxicidad pulmonar del oxígeno.

Por estas razones, el tratamiento de isquemia de órganos regionales no se ha desarrollado clínicamente en general. Así, subsiste la necesidad de un sistema simple y conveniente para administrar sangre oxigenada y otros fluidos a pacientes para la prevención localizada de isquemia y el tratamiento de tejidos y órganos post-isquémicos.

GB 14187 A 1910 dC describe un aparato mejorado para el tratamiento de líquidos con oxígeno u ozono incluyendo una cámara conteniendo oxígeno u ozono a presión. El líquido a tratar se introduce a presión muy alta a través de orificios dirigidos en dirección contraria.

US-A-5 693 017, que representa la técnica anterior más próxima, describe un aparato y método de distribución de soluciones supersaturadas con gas a un lugar de distribución incluyendo un depósito en el que se introduce de forma sellada un trocar. El trocar se extiende debajo de un menisco de una solución fisiológica que ocupa el depósito. Se suministra oxígeno presurizado mediante el trocar para preparar un fluido supersaturado con oxígeno.

Resumen de la invención

La presente invención puede resolver uno o más de los problemas expuestos anteriormente. Algunos aspectos posibles de la presente invención se exponen a continuación como ejemplos. Se deberá entender que estos aspectos se presentan simplemente con el fin de proporcionar al lector un breve resumen de algunas formas que podría tomar la invención y que estos aspectos no se ofrecen con el fin de limitar el alcance de la invención. De hecho, la invención puede abarcar una variedad de aspectos que puede no exponerse a continuación.

En una realización de la presente invención, se facilita un sistema para la preparación y administración de sangre oxigenada. En aplicaciones que implican la prevención de isquemia o el tratamiento de tejidos isquémicos, el sistema puede ser usado para la preparación y administración de sangre oxigenada en una posición específica dentro del cuerpo del paciente. El sistema puede incluir un circuito extracorporal para oxigenar sangre, por ejemplo, incrementar el nivel de oxígeno en la sangre, en el que la sangre a oxigenar es sangre extraída del paciente. El sistema también puede ser utilizado ventajosamente para administración regional o localizada de sangre oxigenada.

Los factores que influyen en la determinación de las características de flujo de sangre para el circuito extracorporal pueden incluir uno u otros muchos parámetros clínicos o variables de la sangre oxigenada a suministrar al paciente, por ejemplo, el tamaño del paciente, el porcentaje de circulación general a proporcionar, el tamaño del blanco a acceder, la hemólisis, la hemodilución, pO2, la pulsatilidad, la tasa de flujo másico, la tasa de flujo volumétrico, la temperatura, la concentración de hemoglobina y el pH.

Dispositivos de intervención (catéteres, alambres de guía de infusión, etc)

El sistema puede incluir un conjunto de administración incluyendo un conjunto alargado, generalmente tubular, incluyendo un lumen central y al menos un extremo colocable dentro del cuerpo del paciente cerca del lugar de tejido a tratar, incluyendo el extremo un orificio de salida para la sangre oxigenada. El conjunto de administración incluye ventajosamente un catéter que define un recorrido de fluido, incluyendo una porción próxima adaptada para acoplar a un conjunto de suministro de sangre oxigenada, y una porción distal que define un recorrido de fluido extraíblemente insertable dentro del cuerpo del paciente, para infundir la sangre oxigenada a lugares predeterminados. Alternativamente, el conjunto de administración puede incluir un alambre de guía de infusión, envuelta, u otro dispositivo de intervención similar del tipo usado para administrar fluidos a pacientes.

Las realizaciones se pueden usar en unión con catéteres angiográficos o de guía, envueltas arteriales, y/u otros dispositivos usados en angioplastia y en otros procedimientos de intervención cardiovascular. El sistema puede ser usado en aplicaciones que implican uno o más agujeros vasculares, es decir, en procedimientos contralaterales o ipsilaterales.

En los procedimientos contralaterales se saca sangre del paciente en una primera posición, por ejemplo, la arteria femoral izquierda. La sangre oxigenada es devuelta al paciente en una segunda posición próxima al tejido a tratar. La oxigenación de la sangre tiene lugar cuando la sangre bombeada a través del circuito extracorporal o bucle pasa a través de un conjunto de oxigenación y forma la sangre oxigenada a administrar. En aplicaciones donde el sistema incluye un catéter, el catéter puede incluir un extremo distal extraíblemente insertable dentro del cuerpo del paciente a través de una segunda posición, tal como la arteria femoral derecha del paciente. El extremo distal incluye al menos un orificio en comunicación de fluido con el lumen central y a través del que la sangre oxigenada puede salir. Además, la porción distal del catéter puede estar provista de una porción de punta conformada con el fin de facilitar la introducción del dispositivo, tal como a través de la misma envuelta usada para procedimientos de intervención análogos a la angioplastia, en posiciones específicas predeterminadas dentro del cuerpo del paciente. Ejemplos de formas de la punta de punta que se puede usar, incluyen cualquiera de las configuraciones de punta estándar clínicamente aceptada usadas con dispositivos análogos a catéteres de guía para proporcionar acceso y mantenimiento en posiciones como el ostium coronario. Consiguientemente, el método puede incluir además el paso de colocar la porción del extremo distal del catéter incluyendo el orificio de salida de fluido en una posición predeterminada dentro del cuerpo del paciente junto al tejido a tratar.

En procedimientos ipsilaterales, el sistema puede ser usado junto con uno o varios catéteres de guía y/o envueltas introductoras adecuadas, de tamaño estándar, clínicamente aceptados. El sistema, por ejemplo, puede incluir un catéter, un catéter y catéter de guía, o un catéter y envuelta, para uso dentro de un catéter de guía o envuelta introductoria usada para el procedimiento de intervención primario.

El conjunto de administración incluye ventajosamente un catéter adecuado para administración sub-selectiva de la sangre oxigenada. Sin embargo, la realización de catéter seleccionada para uso dependerá de las circunstancias implicadas en una aplicación particular. Por ejemplo, en algunos casos que implican la prevención de isquemia de miocardio o el tratamiento de tejidos de miocardio isquémico, puede ser preferible un catéter selectivo o no selectivo.

La administración de sangre oxigenada puede tener lugar mediante un simple dispositivo de intervención (por ejemplo, un catéter o alambre de guía de infusión) o un dispositivo de administración o lumen asociado con o que forma parte de un conjunto multicomponente operable para el rendimiento de procedimientos diagnósticos y/o terapéuticos (es decir, además de la administración de sangre oxigenada). Ejemplos de tales conjuntos incluyen, sin limitación, dispositivos para la colocación de stents, catéteres de globo de angioplastia, sistemas de administración de radiación, dispositivos de administración de medicamentos, etc. Pueden ser ventajosas tasas de flujo de aproximadamente 25 ml/minuto a aproximadamente 200 ml/minuto para la sangre oxigenada, en particular de aproximadamente 75 ml/minuto a aproximadamente 125 ml/minuto.

Rutas de administración de fluido

Ventajosamente, se suministra sangre oxigenada a una posición particular deseada por un aparato de administración de fluido incluyendo: (1) un conjunto de administración de fluido generalmente alargado que tiene una sección próxima y una sección distal, incluyendo la sección distal una porción al menos parcialmente extraíblemente insertable dentro del cuerpo del paciente, incluyendo la porción extraíblemente insertable al menos un orificio de salida de fluido en comunicación de fluido con un lumen de administración de fluido que se extiende entre la sección próxima y la porción extraíblemente insertable del conjunto de administración de fluido; y (2) un conducto de fluido que tiene: una primera porción de extremo para recibir un suministro de sangre en la salida de una bomba de sangre operativamente acoplada al conducto de fluido; un segundo extremo soltablemente acoplado al lumen de administración de fluido del conjunto de administración de fluido; y una porción intermedia entre los extremos primero y segundo adaptada para oxigenar el suministro de sangre; el conducto de fluido y el lumen de administración de fluido definen un recorrido continuo de fluido entre la primera porción de extremo del conducto de fluido y el (los) orificio(s) de salida de fluido. Ventajosamente, el aparato de administración de fluido proporciona sangre oxigenada, y muy ventajosamente sangre hiperoxémica o hiperbárica, a un paciente sin burbujas de gas potencialmente clínicamente significativas en la sangre. Más ventajosamente, el aparato de administración de fluido puede proporcionar a un paciente sangre oxigenada que tiene un pO2 superior a aproximadamente 101 kPa (760 mm Hg) pero inferior a pO2max para una tasa dada de flujo de sangre Qsangre, donde pO2max es igual a la contrapresión máxima generada dentro del aparato de administración de fluido por operación de la bomba de sangre para lograr la tasa de flujo Qsangre.

La porción intermedia del conducto de fluido adaptado para oxigenar la sangre suministrada por la bomba de sangre, es decir, el conjunto de oxigenación, puede incluir un oxigenador de membrana a alta presión. Además, la porción intermedia del conducto de fluido incluye un conjunto incluyendo una región de mezcla en la que un fluido oxigenado, por ejemplo, un fluido supersaturado con oxígeno, se combina con la sangre para efectuar oxigenación directa líquido a líquido. Típicamente, la porción intermedia puede incluir un conjunto para combinar dos corrientes de fluido (por ejemplo, un aparato que se asemeja en general a un tubo en Y, adaptador en T, o análogos), el conjunto adaptado para acoplar a sistemas de administración para suministrar sangre a oxigenar y para suministrar sangre oxigenada u otros fluidos.

Consiguientemente, el aparato de administración de fluido puede incluir ventajosamente una primera porción de tubo que se extiende entre una bomba de sangre y un conjunto de oxigenación; el conjunto de oxigenación; una segunda porción de tubo que se extiende entre el conjunto de oxigenación y el extremo próximo de un conjunto de administración de fluido; y el conjunto de administración de fluido. En un paciente que respira aire a través de los pulmones, los gases disueltos en la sangre del paciente (nitrógeno, N2; dióxido de carbono, CO2; y oxígeno, O2) son iguales a la presión atmosférica. Químicamente, esta relación se indica por la ecuación

Ptotal, = pN2 + pCO2 + pO2

Donde Ptotal es la presión atmosférica y el lado derecho de la ecuación representa las presiones relativas, o parciales, de los gases disueltos en aire. La ecuación anterior se equilibra aproximadamente como sigue:

760 mm Hg = 600 mm Hg + 45 mm Hg + 115 mm Hg

Para sangre incluyendo gases disueltos que tienen las presiones parciales expuestas anteriormente, durante un proceso de hiperoxigenación que tiene lugar en la porción intermedia del conducto de fluido, el pO2 es elevado y el Ptotal puede exceder de la presión atmosférica. Por ejemplo, si el pO2 incrementa a 107 kPa (800 mm Hg) sin cambio de pN2 y pCO2, el Ptotal sería igual a 193 kPa (1445 mm Hg), un aumento de casi el doble.

La presión de fluido en la salida de la porción intermedia del conducto de fluido, Pfluido, es una medida de la presión diferencial a través de la porción del conducto de fluido entre esa posición y el (los) orificio(s) de salida de fluido más la presión de salida. Para evitar la formación de burbujas de gas potencialmente clínicamente significativas, es especialmente ventajoso elevar la presión de fluido en la salida de la porción intermedia del conducto de fluido a un nivel que excede de la presión del gas disuelto total. Así, la administración de sangre oxigenada puede tener lugar sin burbujas, es decir, sin la formación de burbujas potencialmente clínicamente significativas, donde Pfluido>Ptotal.

Dado que la mayor parte de las mediciones de presión usan presiones manométricas (es decir, presión manométrica = presión total menos presión atmosférica), la relación para administración sin burbujas también se puede simplificar y aproximar a ?Pfluido>PO2(out), donde pO2(out) es el pO2 de la sangre oxigenada a administrar al paciente. En otros términos, un cuidador solamente tiene que comparar dos mediciones simples, ?Pfluido y pO2(out), para asegurar la administración sin burbujas durante un procedimiento.

Datos experimentales apoyan el uso de la relación simplificada y aproximada ?Pfluido>PO2(out) para lograr administración sin burbujas. Como se expone en la tabla I, se usó un aparato de administración de fluido incluyendo un conjunto de oxigenación líquido a líquido con dos catéteres que tenían diferentes diámetros efectivos para infundir sangre oxigenada a la vasculatura coronaria izquierda de un cerdo de 40 kg para determinar si la relación entre ?Pfluido y pO2(out) afecta a la formación de burbujas durante la infusión de sangre oxigenada. En pruebas donde ?Pfluido>pO2(out), no se observaron burbujas usando ecocardiografía 2D durante la infusión de sangre oxigenada, y un sistema de detección ultrasónica de burbujas no detectó burbujas de más de aproximadamente 100 µm de diámetro. Por otra parte, en pruebas donde ?Pfluido<pO2(out), se observaron 3-4 burbujas por latido del corazón en la aurícula derecha usando ecocardiografía 2D durante la infusión de sangre oxigenada, y el sistema de detección ultrasónica de burbujas detectó numerosas burbujas de más de aproximadamente 100 µm de diámetro.

TABLA I

Típicamente, pO2(out) puede ser seleccionado por el cuidador en base a las circunstancias implicadas en una aplicación particular. Así, la administración sin burbujas se puede asegurar seleccionando un aparato apropiado de administración de fluido, es decir, uno que pueda efectuar hacia abajo de la porción intermedia del conducto de fluido una caída de presión de fluido que exceda del pO2 deseado seleccionado para una tasa dada de flujo de sangre. Además, la caída de la presión de fluido puede variar dependiendo de factores como la duración de la administración de fluido y la geometría del lumen de fluido (por ejemplo, diámetro interno, ahusamiento, perfil en sección transversal, etc), factores que pueden variar dependiendo de la aplicación específica implicada. Así, puede ser útil (por ejemplo, para promover la facilidad de selección) caracterizar todo o una porción del aparato de administración de fluido hacia abajo de la porción intermedia del conducto de fluido en términos de un diámetro efectivo, o en términos de niveles de pO2 alcanzables para un conjunto de oxigenación dado y/o condiciones dadas en la salida de la porción intermedia del conducto de fluido.

Por ejemplo, según una realización de la presente invención, para un aparato ejemplar de administración de fluido sanguíneo oxigenado, la presión de la sangre oxigenada en el conjunto de oxigenación es una función de la tasa de flujo de sangre y el diámetro efectivo del catéter. Para un aparato de administración de fluido sanguíneo oxigenado, la relación entre tasa de flujo de sangre y presión de la sangre oxigenada en el conjunto de oxigenación para un catéter dado se puede determinar usando la ley de Hagen-Poiseuille:


Que controla en general los flujos de fluido laminar a través de conductos, en la que Q = tasa de flujo volumétrico; L = longitud del conducto; D = diámetro interior del conducto; ? = viscosidad del fluido; y ?P = diferencia de presión a través de la longitud del conducto. También se puede usar otras realizaciones dependiendo de las circunstancias implicadas en una aplicación particular, por ejemplo, una realización para aplicaciones de flujo turbulento, para las que la relación entre tasa de flujo de sangre y presión de la sangre oxigenada en el conjunto de oxigenación se puede determinar usando modelos que controlan el flujo turbulento.

En general, con un aparato dado de administración de fluido sanguíneo oxigenado, para una tasa constante de flujo de sangre Qsangre, cuando el diámetro interior efectivo del catéter incrementa, la presión de la sangre Pfluido(manómetro) en el conjunto de oxigenación disminuye. Conociendo la relación simplificada y aproximada de administración sin burbujas, ?Pfluido>pO2(out), un cuidador que tenga un catéter caracterizado por diámetro interior efectivo puede determinar si se puede alcanzar un rango apropiado de tasas de flujo de sangre si el cuidador usase un aparato de administración de fluido incluyendo el catéter para administrar sangre que tiene un pO2 deseado. Alternativamente, un cuidador que especifique un pO2 deseado de sangre oxigenada y un rango de tasas de flujo de sangre oxigenada puede seleccionar un catéter para uso en un aparato de administración de fluido para una aplicación particular.

Conjunto de oxigenación de membrana a alta presión

En un ejemplo comparativo, el sistema proporcionado incluye ventajosamente un conjunto oxigenador de membrana y conjuntos para suministrar flujos o suministros controlados de gas oxígeno y sangre. Ventajosamente, la porción intermedia del conducto de fluido incluye un conjunto oxigenador de membrana operable a altas presiones, es decir, presiones de suministro de gas oxígeno y sangre dentro del conjunto oxigenador de membrana superiores a la presión atmosférica.

El conjunto para suministrar flujos o suministros controlados de gas oxígeno incluye ventajosamente una fuente regulada de gas oxígeno, de modo que se distribuya gas oxígeno al conjunto oxigenador de membrana a una presión superior a la presión atmosférica. Ventajosamente, se suministra gas oxígeno al conjunto oxigenador de membrana a una presión superior a la presión atmosférica e inferior a aproximadamente 345 kPa (50 psia), la presión máxima aproximada que puede ser generada por bombas de sangre comercialmente disponibles que administran sangre. El conjunto para suministrar flujos o suministros controlados de gas oxígeno puede ser uno de los muchos sistemas de administración de oxígeno comercialmente disponibles y clínicamente aceptados adecuados para uso con pacientes humanos (por ejemplo, oxígeno embotellado regulado).

El conjunto para suministrar flujos o suministros controlados de sangre incluye ventajosamente una fuente de sangre en combinación con medios para proporcionar la sangre al conjunto oxigenador de membrana. Ventajosamente, la sangre a oxigenar incluye sangre extraída del paciente, de modo que el conjunto de administración de sangre incluya una entrada de sangre dispuesta a lo largo de una porción de un catéter u otro dispositivo similar insertable de forma al menos parcialmente extraíble dentro del cuerpo del paciente; un bucle de bomba que en combinación con el catéter u otro dispositivo define un recorrido continuo de fluido entre la entrada de sangre y el conjunto oxigenador de membrana; y una bomba de sangre para controlar el flujo de sangre a través del bucle de bomba, es decir, el flujo de sangre proporcionado al conjunto oxigenador de membrana. La bomba de sangre puede ser una de las muchas bombas de sangre comercialmente disponibles y clínicamente aceptadas adecuadas para uso con pacientes humanos. Un ejemplo de tal bomba es la bomba peristáltica modelo 6501 RFL3.5 Pemco que se puede obtener de Pemco Medical, Cleveland, Ohio.

El sistema proporcionado incluye ventajosamente un conjunto de suministro de sangre oxigenada incluyendo un conjunto oxigenador de membrana incluyendo al menos una membrana que separa dentro del conjunto oxigenador de membrana el gas oxígeno proporcionado por el conjunto de suministro de gas oxígeno y la sangre proporcionada por el conjunto de suministro de sangre, y a través de la que se pueden difundir oxígeno y otros gases. Ventajosamente, el gas oxígeno se administra al lado de gas del conjunto oxigenador de membrana por el conjunto de suministro de gas oxígeno en una presión de lado de gas superior a la presión atmosférica; el conjunto de administración de sangre proporciona un suministro de sangre al lado de sangre del conjunto oxigenador de membrana a una presión de lado de sangre superior a la presión del lado de gas; y el gas oxígeno y al menos una porción del suministro de sangre se mantiene en contacto con la membrana de modo que el oxígeno se difunda a través de la membrana y disuelva en el suministro de sangre.

La membrana puede incluir un material sólido (por ejemplo, caucho de silicona) o un material microporoso (por ejemplo, un material polimérico, tal como polipropileno). Ventajosamente, la presión de lado de sangre se mantiene a un nivel más alto que la presión de lado de gas para evitar el flujo de gas voluminoso a través de la membrana. Sin embargo, se puede usar presiones inferiores del lado de sangre si se usa una membrana sólida, no porosa. El tipo de membrana usado, y las presiones de lado de gas y sangre (que se pueden definir, por ejemplo, por una presión diferencial dada a través de la membrana) pueden variar dependiendo de las circunstancias implicadas en una aplicación particular deseada.

El lado de gas del conjunto oxigenador de membrana puede operar en un modo abierto o cerrado. En modo abierto, una corriente de lado de gas incluyendo gas oxígeno proporcionado por el conjunto de suministro de gas oxígeno barre el lado de gas del conjunto oxigenador de membrana. Durante el barrido se difunde oxígeno a través de la membrana para disolverse en la sangre, y gases de la sangre como dióxido de carbono y nitrógeno se pueden difundir a través de la membrana para unirse a la corriente de lado de gas. La corriente de lado de gas sale del conjunto oxigenador de membrana mediante un agujero u otro conducto de fluido de salida. En modo cerrado, el agujero u otro conducto de fluido de salida está cerrado para evitar el escape de gas del lado de gas del conjunto oxigenador de membrana.

En un ejemplo comparativo alternativo, el conjunto oxigenador de membrana incluye una entrada de gas pero no está provisto de un agujero de ventilación u otro conducto de salida de fluido de la corriente de lado de gas. Este ejemplo comparativo alternativo incluye así un dispositivo de modo cerrado. En operación en modo cerrado la presión de lado de gas es ventajosamente igual a la presión a la que el conjunto de suministro de gas oxígeno proporciona gas oxígeno al conjunto oxigenador de membrana. En modo abierto la presión de lado de gas cae a través del conjunto oxigenador de membrana, aunque tal vez solamente ligeramente, de la presión a la que el conjunto de suministro de gas oxígeno proporciona gas oxígeno al conjunto oxigenador de membrana.

El conjunto oxigenador de membrana se dimensiona ventajosamente dependiendo de las circunstancias implicadas en una aplicación particular deseada. Por ejemplo, para un flujo de administración de sangre oxigenada inferior a 0,3 litros por minuto, se requiere un área superficial de membrana activa muy inferior a dos metros cuadrados (el área superficial de membrana activa aproximada para un oxigenador de tamaño adulto convencional capaz de manejar seis litros de sangre por minuto). A modo de ejemplo solamente, y sin limitar el alcance de la presente invención, los factores que afectan a las dimensiones del conjunto oxigenador de membrana incluyen el nivel de oxígeno deseado para la tasa de flujo de sangre a oxigenar y de sangre oxigenada.

El sistema proporcionado distribuye ventajosamente sangre oxigenada del conjunto oxigenador de membrana a un lugar dado sin la formación o liberación de burbujas de oxígeno clínicamente significativas. La administración de sangre oxigenada en un lugar dado sin formación o liberación de burbujas clínicamente significativas se puede realizar ventajosamente mediante la selección del material del catéter, el uso de un catéter de administración de dimensiones apropiadas, y/o el acondicionamiento del mismo para eliminar lugares de nucleación. El material, el tamaño y el procedimiento de acondicionamiento exactos pueden variar dependiendo de las circunstancias implicadas en una aplicación particular. A modo de ejemplo solamente, y sin limitar el alcance de la presente invención, para la administración de aproximadamente 3 ml/segundo de sangre oxigenada con un conjunto oxigenador de membrana operando a una presión de lado de gas de aproximadamente 345 kPa (50 psi), un catéter de una longitud de aproximadamente 130 cm y un diámetro interno de aproximadamente 40 milésimas de pulgada proporcionaría una reducción gradual de la presión que puede ayudar a evitar la liberación de burbujas de gas potencialmente clínicamente significativas.

En otro ejemplo comparativo, se facilita un método para la preparación y administración de sangre oxigenada. Se facilita un método para enriquecer sangre con oxígeno incluyendo proporcionar una membrana que tiene lados primero y segundo; proporcionar en contacto con el primer lado de la membrana gas oxígeno a una presión P1 superior a la presión atmosférica; proporcionar en el segundo lado de la membrana un suministro de sangre a una presión P2 superior a P1; y mantener al menos una porción del suministro de sangre en contacto con el segundo lado de la membrana de modo que se difunda oxígeno a través de la membrana y se disuelva en el suministro de sangre. Ventajosamente, la presión P1 es superior a la presión atmosférica e inferior a aproximadamente 345 kPa (50 psia). El método incluye además ventajosamente proporcionar en contacto con el primer lado de la membrana una corriente incluyendo gas oxígeno. Ventajosamente, la corriente mantiene contacto con el primer lado de la membrana de modo que un gas (por ejemplo, dióxido de carbono, nitrógeno, vapor de agua, etc) en el suministro de sangre se difunde a través de la membrana y une a la corriente.

Según otro ejemplo comparativo, se facilita un método para administrar sangre oxigenada a un lugar específico dentro del cuerpo del paciente. El método incluye elevar el nivel de pO2 en sangre a suministrar al paciente y la administración de dicha sangre a un lugar dado. El método puede incluir el paso de controlar o proporcionar cantidades controladas de sangre y gas oxígeno a un conjunto oxigenador de membrana con el fin de producir sangre oxigenada para administración a un lugar específico predeterminado. Los niveles de oxígeno en sangre (por ejemplo, pO2) se pueden mantener, ajustar o controlar de otro modo controlando las tasas de flujo o proporcionando cantidades controladas de la sangre y/o gas oxígeno. Así, se facilita un método de control de sangre-gas.

Conjunto de oxigenación de líquido a líquido

En otro ejemplo comparativo, la porción intermedia del conducto de fluido adaptada para oxigenar la sangre suministrada por la bomba de sangre incluye un conjunto incluyendo una región de mezcla en la que un fluido oxigenado, por ejemplo, un fluido supersaturado con oxígeno, se combina con la sangre. Ventajosamente, la región de mezcla se define por un conjunto parecido a cámara incluyendo una zona de inyección en la que el fluido oxigenado se mezcla con la sangre a una presión más alta que el pO2 deseado de la sangre. La oxigenación de la sangre tiene lugar como resultado de mezcla convectiva que implica los dos fluidos en contacto y en menor extensión como resultado del oxígeno que se difunde directamente del líquido oxigenado a la sangre, es decir, dispersión. La mezcla es ventajosamente una mezcla convectiva que tiene lugar rápida y completamente.

En un ejemplo comparativo, el conjunto parecido a cámara puede incluir una cámara de mezcla incluyendo un conjunto generalmente alargado de forma cilíndrica o tubular que tiene extremos superior e inferior, teniendo cada extremo un tapón o dispositivo similar fijamente unido, con el fin de definir un espacio interior en él. Ventajosamente, la cámara de mezcla incluye en comunicación de fluido con el espacio interior un primer orificio de entrada adaptado para recibir un suministro de sangre a oxigenar; un segundo orificio de entrada adaptado para recibir un suministro de fluido oxigenado a mezclar con la sangre; y un orificio de salida adaptado para administración de la sangre oxigenada a una posición particular deseada.

Para promover la mezcla de la sangre y fluido oxigenado dentro del espacio interior de la cámara, la sangre a oxigenar entra ventajosamente en la cámara de mezcla desde una posición y en una dirección de modo que se cree un flujo vorticial o ciclónico de sangre dentro de la cámara. Ventajosamente, la sangre entra en la cámara a lo largo de un recorrido sustancialmente tangencial a la pared de la cámara. Ventajosamente, el líquido oxigenado entra en la cámara cerca de la entrada de sangre, y la sangre oxigenada sale de la cámara a través de un orificio en la parte inferior de la cámara. Más ventajosamente, el líquido oxigenado entra en la cámara en una dirección generalmente hacia arriba normal a la dirección inicial de recorrido de la sangre que entra en la cámara.

La cámara de mezcla es ventajosamente presurizable, acumulando la porción inferior de la cámara un suministro de sangre e incluyendo la porción superior una carga de gas. La carga de gas ayuda ventajosamente a amortiguar la pulsatilidad de la sangre que entra en la cámara.

El fluido oxigenado incluye ventajosamente un fluido supersaturado con oxígeno en el que el contenido de oxígeno disuelto ocupará un volumen de entre aproximadamente 0,5 y aproximadamente 3 veces el volumen del disolvente normalizado a temperatura y presión estándar. Los ejemplos de disolventes que pueden ser usados incluyen salina, solución de Ringer lactada, y otras soluciones fisiológicas acuosas. El fluido oxigenado es distribuido ventajosamente a la cámara de mezcla mediante uno o más capilares que tienen un diámetro interno en el rango de aproximadamente 15 a aproximadamente 700 µm (ventajosamente, aproximadamente 100 µm), formando los capilares un recorrido continuo de flujo de fluido entre la cámara de mezcla y un suministro o un conjunto para proporcionar un suministro del fluido oxigenado.

El fluido oxigenado se suministrará típicamente a la cámara de mezcla según parámetros especificados y seleccionados por el cuidador para la indicación clínica deseada. El flujo de fluido oxigenado es generalmente constante y continuo, aunque se puede usar flujos variables o intermitentes. Las tasas de flujo pueden ser del rango de aproximadamente 0,1 cc/minuto a aproximadamente 40 cc/mm, aunque las tasas de flujo especialmente ventajosas pueden ser de entre aproximadamente 2 cc/minuto y 12 cc/minuto. Las concentraciones de oxígeno normalizadas a temperatura y presión estándar pueden ser del rango de aproximadamente 0,1 ml de O2 por ml de solución fisiológica a aproximadamente 3 ml de O2 por ml de solución fisiológica, aunque las concentraciones especialmente ventajosas pueden ser de aproximadamente 1 ml de O2 por ml de solución fisiológica.

En otro ejemplo comparativo, se proporciona un método para la preparación y administración de sangre oxigenada. El método incluye proporcionar un conjunto de cámara en el que sangre y un líquido oxigenado, por ejemplo, un líquido supersaturado con oxígeno, se mezclan a presión baja para formar sangre oxigenada. El método puede incluir el paso de controlar o proporcionar cantidades controladas de sangre y líquido oxigenado al conjunto de cámara para mantener, ajustar o controlar de otro modo los niveles de oxígeno en sangre. Así, se facilita un método alternativo de control de sangre-gas de un ejemplo comparativo.

Temperatura

La sangre oxigenada se suministra ventajosamente al paciente a aproximadamente 37ºC, es decir, la operación del sistema no afecta de forma significativa a la temperatura de la sangre del paciente. Sin embargo, en algunos casos, puede ser deseable enfriar la sangre oxigenada, por ejemplo, para inducir hipotermia local o regional (por ejemplo, temperaturas inferiores a aproximadamente 35ºC). A modo de ejemplo solamente, en aplicaciones neurológicas tal enfriamiento puede ser deseable para lograr un efecto neuroprotector. La hipotermia también puede ser considerada como una técnica ventajosa de tratamiento o conservación para órganos isquémicos, donaciones de órganos, o reducir la demanda metabólica durante períodos de perfusión reducida.

Consiguientemente, el sistema proporcionado puede incluir un conjunto intercambiador de calor operable para mantener, para aumentar o para disminuir la temperatura de la sangre oxigenada según se desee en vista de las circunstancias implicadas en una aplicación particular. Ventajosamente, se desearán en general temperaturas de la sangre oxigenada en el rango de aproximadamente 35ºC a aproximadamente 37ºC, aunque temperaturas de la sangre fuera de dicho rango (por ejemplo, tal vez de sólo 29ºC o más) pueden ser más ventajosas a condición de que la temperatura central del paciente permanezca a niveles seguros en vista de las circunstancias implicadas en la aplicación particular. La supervisión de la temperatura puede tener lugar, por ejemplo, con uno o más termopares, termistores o sensores de temperatura integrados en la circuitería electrónica de un sistema de realimentación controlada, de modo que un operador puede introducir una temperatura de perfusión deseada con un tiempo de respuesta esperado del sistema de segundos o minutos dependiendo de las tasas de flujo de infusión y otros parámetros asociados con la infusión activa de sangre oxigenada enfriada.

Los ejemplos de conjuntos de intercambio de calor adecuados para uso con el sistema presente, o solos o integrados con un componente del sistema, incluyen cualquiera de los numerosos sistemas de intercambio de calor comercialmente disponibles y clínicamente aceptados en los sistemas actuales de administración de sangre, por ejemplo, intercambiadores de calor, dispositivos de irradiación de calor, dispositivos de enfriamiento convectivo y dispositivos refrigerantes cerrados. Tales dispositivos pueden incluir, por ejemplo, tubos de intercambio de calor conductivo/convectivo, hechos típicamente de acero inoxidable o polímeros de alta resistencia, en contacto con sangre en un lado y con un refrigerante en el otro lado.

En otro ejemplo comparativo, en un conjunto de oxigenación líquido a líquido, se obtiene sangre oxigenada enfriada mezclando sangre con un líquido oxigenado enfriado, por ejemplo, un líquido supersaturado con oxígeno. Cualquier sistema de intercambio de calor comercialmente disponible y clínicamente aceptable puede ser usado para enfriar el líquido oxigenado y/o enfriar la sangre oxigenada. Dado que la mayoría de los gases presentan mayor solubilidad cuando se disuelven en líquidos acuosos a bajas temperaturas (por ejemplo, la solubilidad del oxígeno en agua incrementa a una tasa de 1,3% por grado Celsius de disminución), dicho método ofrece el beneficio añadido de mejor estabilidad de la sangre oxigenada, que en algunos casos puede permitir mayores concentraciones de oxígeno.

Conjuntos de detección de burbujas y otros

El sistema puede incluir uno o más detectores de burbujas de gas, de los que al menos uno es capaz de detectar la presencia de microburbujas, por ejemplo, burbujas con diámetros de aproximadamente 100 µm a aproximadamente 1000 µm. Además, el sistema puede incluir uno o más detectores de macroburbujas para detectar burbujas más grandes, tales como burbujas con diámetros de aproximadamente 1000 µm o más. Tales detectores de macroburbujas pueden incluir cualquier detector adecuado comercialmente disponible, tal como un detector de burbujas exterior, montado en tubo, incluyendo dos transductores que miden la atenuación de un pulso de sonido que avanza desde un lado del tubo al otro. Tal detector adecuado se puede adquirir de Transonic Inc., de New York.

Los detectores de microburbujas y macroburbujas proporcionan al médico o cuidador un aviso de la posible generación de burbujas clínicamente significativas. Tales avisos también pueden ser obtenidos a través del uso de eco transtorácico 2D (por ejemplo, para buscar esclarecimiento del eco del tejido del miocardio) y la supervisión de otros datos del paciente.

Ventajosamente, el sistema de detección de burbujas es capaz de discriminar entre burbujas de varios tamaños. Además, el sistema de detección de burbujas opera ventajosamente de forma continua y está acoplado operativamente al sistema general de modo que tenga lugar una parada general del sistema a la detección de una macroburbuja.

El sistema también puede incluir varios elementos convencionales, tales como sensores, flujómetros (que también pueden cumplir una doble función como un detector de macroburbujas), u otros dispositivos de supervisión de parámetros clínicos; componentes hidráulicos tales como acumuladores y válvulas para gestionar dinámica de flujo; puertos de acceso que permiten la extracción de fluidos; filtros u otros dispositivos de seguridad para contribuir a asegurar la esterilidad; u otros dispositivos que pueden ayudar en general a controlar el flujo de uno o más de los fluidos en el sistema. Ventajosamente, estos dispositivos se colocan dentro del sistema y utilizan para evitar la formación de burbujas clínicamente significativas dentro de los recorridos de flujo de fluido, y/o a evitar perturbaciones del flujo de fluido, por ejemplo, bloqueos de capilares u otros recorridos de fluidos. Además, el sistema incluye ventajosamente un sistema biocompatible aceptable para uso clínico con pacientes humanos.

Breve descripción de los dibujos

Otros objetos y ventajas de la presente invención serán evidentes por la lectura de la descripción detallada siguiente y por referencia a los dibujos acompañantes en los que:

La figura 1 es un diagrama esquemático que ilustra un ejemplo comparativo ejemplar de un sistema para oxigenar sangre.

La figura 2 es un diagrama esquemático que ilustra un ejemplo comparativo ejemplar de un conjunto de oxigenación de la sangre incluyendo un oxigenador de membrana a alta presión.

La figura 3 es una vista en sección transversal de un ejemplo comparativo ejemplar de un oxigenador de membrana a alta presión.

La figura 4 es un diagrama esquemático que ilustra un ejemplo comparativo ejemplar de un circuito extracorporal incluyendo un sistema de oxigenación de sangre que tiene un oxigenador de membrana a alta presión.

La figura 5 es un diagrama esquemático que ilustra un ejemplo comparativo ejemplar de un conjunto de oxigenación incluyendo un conjunto de oxigenación de líquido a líquido.

La figura 6 es un diagrama esquemático que ilustra un ejemplo comparativo ejemplar de un circuito extracorporal incluyendo un sistema de oxigenación de sangre que tiene un conjunto de oxigenación líquido a líquido.

La figura 7A es una vista en sección vertical transversal de un ejemplo comparativo ejemplar de un conjunto de oxigenación líquido a líquido.

La figura 7B es una vista superior del ejemplo comparativo ejemplar del conjunto de oxigenación líquido a líquido representado en vista en sección transversal en la figura 7A.

La figura 7C es una vista inferior del ejemplo comparativo ejemplar del conjunto de oxigenación líquido a líquido representado en vista en sección transversal en la figura 7A.

La figura 7D es una vista parcial cortada de la porción inferior del conjunto de oxigenación líquido a líquido representado en vista en sección transversal en la figura 7A.

La figura 7E es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea E-E de la porción inferior del conjunto de oxigenación líquido a líquido representado en vista en sección transversal en la figura 7D.

La figura 8 es una vista parcial cortada de un ejemplo comparativo ejemplar de un conjunto de catéter para administración de sangre oxigenada.

La figura 8A es una vista en sección transversal del conjunto de catéter ejemplar representado en la figura 8 tomada a lo largo de la línea A-A.

La figura 8B es una vista en sección transversal del conjunto de catéter ejemplar representado en la figura 8 tomada a lo largo de la línea B-B.

La figura 8C es una vista en sección transversal del conjunto de catéter ejemplar representado en la figura 8 tomada a lo largo de la línea C-C.

La figura 8D es una vista en sección transversal del conjunto de catéter ejemplar representado en la figura 8 tomada a lo largo de la línea D-D.

La figura 8E es una vista en sección transversal del conjunto de catéter ejemplar representado en la figura 8 tomada a lo largo de la línea E-E.

La figura 8F es una vista de extremo de la punta del conjunto de catéter ejemplar representado en la figura 8.

La figura 9 es un diagrama esquemático que ilustra un ejemplo comparativo ejemplar de un aparato de administración de fluido sanguíneo oxigenado.

La figura 10 es un diagrama esquemático que ilustra un ejemplo comparativo ejemplar de un sistema para suministrar un fluido supersaturado con oxígeno.

La figura 11 es un diagrama esquemático que ilustra una realización de un sistema para suministrar un fluido supersaturado con oxígeno según la presente invención.

La figura 12 es un gráfico, para un aparato ejemplar de administración de fluido sanguíneo oxigenado, de la presión de la sangre oxigenada en el conjunto de oxigenación en función de la tasa de flujo de sangre y el diámetro interior efectivo del catéter.

La figura 13 es un gráfico, para un aparato ejemplar de administración de fluido sanguíneo oxigenado, de la presión de la sangre oxigenada en el conjunto de oxigenación en función del diámetro interior efectivo del catéter y el hematocrito.

La figura 14 es un gráfico, para un aparato ejemplar de administración de fluido sanguíneo oxigenado, del pO2 previsto de sangre oxigenada en función del pO2 de fluido oxigenado y el pO2 sistémico del paciente.

La figura 15 es un gráfico, para un aparato ejemplar de administración de fluido sanguíneo oxigenado, del pO2 previsto de sangre oxigenada en función del pO2 de fluido oxigenado y la tasa de flujo sanguíneo.

La figura 16 es un gráfico, para ejemplos comparativos ejemplares de un oxigenador de membrana a alta presión, de la eficiencia del oxigenador en función de la longitud del oxigenador para una tasa ejemplar de flujo de sangre.

La presente invención puede ser susceptible de varias modificaciones y formas alternativas. En los dibujos se representan realizaciones específicas de la presente invención, a modo de ejemplo, y se describen aquí con detalle. Sin embargo, se deberá entender que la descripción aquí expuesta de realizaciones específicas no pretende limitar la presente invención a las formas concretas descritas. Más bien, se pretende cubrir todas las modificaciones que caigan dentro del alcance de la invención definida por las reivindicaciones anexas.

Descripción detallada de realizaciones específicas

La descripción siguiente ilustra ejemplos comparativos y una realización de la presente invención. Por razones de claridad, no todas las características de una implementación real de la presente invención se describen en esta memoria descriptiva. Se deberá apreciar que, en conexión con el desarrollo de cualquier realización real de la presente invención, hay que tomar muchas decisiones específicas de aplicación para lograr objetivos específicos, que pueden variar de una aplicación a otra. Además, se deberá apreciar que todo esfuerzo de desarrollo podría ser complejo y lento, aunque siga siendo rutinario para las personas con conocimientos ordinarios en la materia que conozcan esta descripción.

Por razones de claridad y conveniencia, los varios ejemplos comparativos se describen aquí en el contexto de aplicaciones de intervención cardiovascular que implican generalmente isquemia aguda o transitoria o tejidos post-isquémicos. Sin embargo, los ejemplos comparativos también pueden ser útiles en otras aplicaciones médicas, tal como terapia de cáncer (por ejemplo, la administración de fluidos enriquecidos con oxígeno directamente a tumores pobremente vascularizados durante tratamientos de radiación o quimioterapia), aplicaciones neurovasculares (por ejemplo, el tratamiento de pacientes de apoplejía y trauma cerebral), soporte pulmonar en pacientes con trauma y enfermedad pulmonar, y gestión del cuidado de heridas.

Además, aunque las realizaciones pueden ser usadas para elevar los niveles de oxígeno, por ejemplo, en sangre venosa y arterial, en sucedáneos de sangre, por ejemplo, perfluorocarbonos, y en sus combinaciones, por razones de claridad y conveniencia aquí se hace referencia solamente a sangre arterial.

Además, las realizaciones también pueden ser usadas en conexión con terapias de infusión de fluidos medicamentosos para evitar isquemia y/o mejorar de otro modo la efectividad de las terapias. Los ejemplos de fluidos medicamentosos usados en procedimientos cardiovasculares y neurológicos que pueden ser infundidos (antes, después o junto con la sangre oxigenada) según las realizaciones incluyen, sin limitación, vasodilatadores (por ejemplo, nitroglicerina y nitroprusida), activadores de plaquetas (por ejemplo, ReoPro y Orbofiban), trombolíticos (por ejemplo, t-PA, estreptoquinasa, y uroquinasa), antiarrítmicos (por ejemplo, lidocaína, procainamida), beta bloqueadores (por ejemplo, esmolol, inderal), bloqueadores de los canales de calcio (por ejemplo, diltiazem, verapamil), magnesio, agentes inotrópicos (por ejemplo, epinefrina, dopamina), perfluorocarbonos (por ejemplo, fluosol), cristaloides (por ejemplo, salina normal, soluciones Ringer lactadas), coloides (albúmina, hespan), productos de sangre (glóbulos rojos empaquetados, plaquetas, sangre entera), inhibidores de intercambio Na+/H+, eliminadores de radicales libres, diuréticos (por ejemplo, manitol), medicamentos antiépilépticos (por ejemplo, fenobarbital, valium), y neuroprotectores (por ejemplo, lubeluzol). Los fluidos medicamentosos puede ser infundidos solo o en combinación dependiendo de las circunstancias implicadas en una aplicación particular, y además pueden ser infundidos con agentes distintos de los específicamente enumerados, tal como con adenosina (Adenocard, Adenoscan, Fujisawa), con el fin de reducir el tamaño del infarto o de efectuar una respuesta fisiológica deseada.

Pasando ahora a los dibujos, se facilita un sistema en el que la sangre es oxigenada, por ejemplo, para administración a una zona predeterminada particular dentro del cuerpo del paciente para el tratamiento de patologías tales como isquemia de tejido y tejidos post-isquémicos. Como se representa esquemáticamente en la figura 1, una realización de tal sistema incluye un conjunto de bomba de sangre 20 adaptado para recibir un suministro de sangre de un conjunto de administración de sangre 10. El conjunto de administración de sangre 10 puede incluir un suministro de sangre previsto para infusión a un paciente o a otra posición particular deseada. A modo de ejemplo, y sin limitación, el suministro de sangre puede ser recibido de una bolsa u otro depósito de sangre; de un dispositivo de transferencia de sangre, tal como un sistema de bypass cardiaco, oxigenador de sangre, conjunto de filtración de sangre, corazón artificial y análogos; de otros individuos o del paciente.

El conjunto de bomba 20 proporciona la sangre a un conjunto de oxigenación de la sangre 30. El conjunto de oxigenación 30 incluye un aparato para elevar el pO2 de la sangre, ventajosamente a niveles hiperoxémicos o hiperbáricos. En una realización, el conjunto de oxigenación incluye un oxigenador de membrana a alta presión. En otra realización, el conjunto de oxigenación incluye un oxigenador líquido a líquido.

El conjunto de oxigenación 30 oxigena sangre recibida del conjunto de bomba 20. La sangre oxigenada es suministrada posteriormente a un conjunto de administración 40 para administración a una posición deseada. Ventajosamente, la oxigenación de la sangre tiene lugar al menos en parte a una presión superior a la presión atmosférica, y la sangre oxigenada se administra con una caída de presión concomitante, de modo que se evita la formación de burbujas clínicamente significativas, es decir, la oxigenación y la administración de la sangre se realizan sin burbujas.

Qué constituye administración sin burbujas variará dependiendo de las circunstancias implicadas en una aplicación particular. Ventajosamente, la administración sin burbujas tendrá lugar con una ausencia completa de burbujas. Sin embargo, en algunos casos de administración sin burbujas, se puede administrar una o más (tal vez incluso miles de) burbujas clínicamente no significativas, en particular cuando las burbujas de gas incluyen burbujas de gas oxígeno, que se considera que son más fácilmente aceptadas por el cuerpo que burbujas de otros gases. Además, un nivel clínicamente aceptable de burbujas en una aplicación (por ejemplo, un procedimiento coronario) podría no ser clínicamente aceptable en otra aplicación (por ejemplo, un procedimiento neurológico).

Disponemos de pocos datos escritos. Sin embargo, para aplicaciones cardiológicas de intervención, por ejemplo, un factor que resuelve la cuestión de qué constituye una burbuja clínicamente significativa puede ser el volumen total de gas, por kilogramo de peso corporal, distribuido a la circulación coronaria. En casos donde el gas es aire (en contraposición a casos que implican burbujas de gas oxígeno), angiógrafos expertos han atestiguado que una sola burbuja o múltiples burbujas de hasta aproximadamente 3 mm (3000 µm) de diámetro embolizan una arteria coronaria de un paciente durante un procedimiento angiográfico sin un problema clínico resultante. El volumen de aire en una burbuja de 3 mm de diámetro es aproximadamente 14 microlitros. Así, este volumen de aire, embolizado como una sola burbuja en una arteria coronaria humana es benigno. Además, Khan y colaboradores (1995) Coronary Air Embolism: Incidence, Severity, and Suggested Approaches to Treatement, Catheterizarion and Cardiovascular Diagnosis 36:313-18, estudiaron retrospectivamente 3715 angiogramas coronarios para conocer la incidencia y la severidad de embolismo aéreo coronario, y severidad clínica relacionada con el volumen de burbuja de la siguiente manera: mínimo (varias burbujas que desaparecen inmediatamente sin síntomas); suave (1 ml de aire con síntomas transitorios suaves); moderado (2-3 ml de aire generalmente asociado con síntomas severos); y masivo (>3-5 ml de aire asociado con serias complicaciones con riesgo para la vida). El efecto clínico suave observado con 1 ml de aire en el estudio es aproximadamente equivalente a experimentar una sola burbuja con un diámetro de 12 mm, dado que el volumen de esta burbuja es 1 ml. Así, parece que una burbuja de aire de 3 mm de diámetro es clínicamente insignificante: es un volumen mínimo de aire por unidad de peso corporal.

Consiguientemente, para una aplicación coronaria en la que las burbujas de interés primario son burbujas de oxígeno, se considera que un volumen total de gas administrado de menos de entre aproximadamente 1-2 ml representa insignificancia clínica. Sin embargo, dado que el oxígeno es consumido metabólicamente, no se considera que una infusión de burbujas de oxígeno sea tan traumática como la infusión de gases inertes (por ejemplo, nitrógeno).

Pasando ahora a la

Reivindicaciones:

1. Un dispositivo para supersaturar con gas un fluido incluyendo:

un suministro de fluido (400);

una cámara (410) que tiene una primera entrada, una segunda entrada, una tercera entrada y una salida (402);

un suministro de gas (412) acoplado para distribuir gas a la primera entrada de la cámara;

un conjunto de pistón (418) acoplado para recibir fluido del suministro de fluido (400) y para distribuir el fluido a la segunda entrada y la tercera entrada de la cámara (410);

una boquilla (411) acoplada a la tercera entrada de la cámara (410), suministrando la boquilla (411) el fluido desde el conjunto de pistón (418) a la cámara (410);

una primera válvula acoplada a la salida (402) de la cámara (410), estando acoplada la primera válvula a un conjunto accionador (432) para controlar la distribución de fluido supersaturado con gas desde la cámara (410); y

una segunda válvula acoplada a la segunda entrada, estando acoplada la segunda válvula a un conjunto accionador (432) para controlar la dilución durante la creación de fluido supersaturado con gas dentro de la cámara (410).

2. El dispositivo expuesto en la reivindicación 1, incluyendo además una tercera válvula acoplada a un lumen de fluido a través del que fluye fluido desde el conjunto de pistón (418), rodeando la cámara (410), cuando la tercera válvula está abierta y la primera válvula y la segunda válvula están cerradas.

3. El dispositivo expuesto en alguna de las reivindicaciones precedentes, donde el suministro de gas (412) mantiene la presión de fluido dentro de la cámara (410) a un nivel predeterminado.

4. El dispositivo expuesto en la reivindicación 3, donde el nivel predeterminado es al menos 3,4 mpa (500 psi).

5. El dispositivo expuesto en alguna de las reivindicaciones precedentes, donde el fluido procedente del suministro de fluido (400) incluye fluido fisiológico.

6. El dispositivo expuesto en la reivindicación 5, donde el fluido fisiológico incluye salina.

7. El dispositivo expuesto en alguna de las reivindicaciones precedentes, donde el conjunto de pistón (418) incluye una jeringa (416).

8. El dispositivo expuesto en alguna de las reivindicaciones precedentes, donde el gas incluye oxígeno.

9. El dispositivo expuesto en la reivindicación 7, donde la jeringa (416) incluye un pistón, e incluyendo además un motor (42) acoplado al pistón de la jeringa (416) para presurizar fluido del suministro de fluido (400) antes de la distribución del fluido a la cámara (410).

10. El dispositivo expuesto en alguna de las reivindicaciones precedentes, donde la segunda válvula se cierra para facilitar la atomización del fluido a través de la boquilla (411).

11. El dispositivo expuesto en alguna de las reivindicaciones precedentes, donde la segunda válvula se abre para facilitar la dilución de fluido.

12. El dispositivo expuesto en alguna de las reivindicaciones precedentes, donde el conjunto accionador (432) regula la primera válvula para controlar la extracción del fluido supersaturado con gas procedente de la cámara (410).

13. El dispositivo expuesto en alguna de las reivindicaciones precedentes, incluyendo un conjunto de control (436) acoplado al conjunto accionador (432).

14. El dispositivo expuesto en la reivindicación 13, incluyendo una pantalla acoplada al conjunto de control (436).

15. El dispositivo expuesto en alguna de las reivindicaciones precedentes, donde el conjunto de pistón (418) administra el fluido a la tercera entrada de la cámara (410) de forma continua.

16. El dispositivo expuesto en alguna de las reivindicaciones precedentes 1 a 14, donde el conjunto de pistón (418) administra intermitentemente el fluido a la tercera entrada de la cámara (410).

17. El dispositivo expuesto en alguna de las reivindicaciones precedentes, incluyendo una primera válvula de retención acoplada entre el conjunto de pistón (418) y la cámara (410) para evitar la pérdida de fluido de la cámara (410) durante la distribución de fluido del suministro de fluido (400) al conjunto de pistón (418).

18. El dispositivo expuesto en la reivindicación 17, incluyendo una segunda válvula de retención acoplada entre el conjunto de pistón (418) y el suministro de fluido (400) para evitar el flujo de fluido al suministro de fluido (400) durante la distribución de fluido a la cámara (410) por el conjunto de pistón (418).

19. El dispositivo expuesto en la reivindicación 18, incluyendo una tercera válvula de retención acoplada a la boquilla (411) para evitar el flujo de fluido y gas desde la cámara (410) a través de la boquilla (411).

20. El dispositivo expuesto en alguna de las reivindicaciones precedentes 2 a 19, donde el conjunto accionador (432) incluye un primer solenoide acoplado a la primera válvula, un segundo solenoide acoplado a la segunda válvula, y un tercer solenoide acoplado a la tercera válvula, estando adaptado cada solenoide respectivo para mover su válvula respectiva entre una posición abierta y una posición cerrada.

21. El dispositivo expuesto en alguna de las reivindicaciones precedentes, donde la cámara (410) incluye un alojamiento desechable acoplado a un tapón.

22. El dispositivo expuesto en alguna de las reivindicaciones precedentes, incluyendo un conjunto de alojamiento protector dispuesto alrededor de la cámara (410).

23. Un método para supersaturar con gas un fluido incluyendo los pasos de:

proporcionar un suministro de fluido (400) y un suministro de gas (412);

proporcionar una cámara (410) que tiene una primera entrada, una segunda entrada, una tercera entrada y una salida (402);

proporcionar un conjunto de pistón (418) acoplado para recibir fluido del suministro de fluido (400) y para distribuir el fluido a la segunda entrada y a la tercera entrada de la cámara (410);

proporcionar una boquilla (411) acoplada a la tercera entrada de la cámara (410) para distribuir el fluido del conjunto de pistón (418) a la cámara (410);

proporcionar una primera válvula acoplada a la salida (402) de la cámara (410), estando acoplada la primera válvula a un conjunto accionador (432) para controlar la distribución de fluido supersaturado con gas de la cámara (410);

proporcionar una segunda válvula acoplada a la segunda entrada, estando acoplada la segunda válvula a un conjunto accionador (432) para controlar la dilución durante la creación de fluido supersaturado con gas dentro de la cámara (410); y proporcionar una tercera válvula acoplada a un lumen de fluido a través del que fluye fluido desde el conjunto de pistón (418), rodeando la cámara (410), cuando la tercera válvula está abierta y la primera válvula y la segunda válvula están cerradas;

recibir fluido de dicho suministro de fluido (400) por dicho conjunto de pistón (418);

distribuir el fluido a la segunda entrada y a la tercera entrada de la cámara (410) por dicho conjunto de pistón (418);

distribuir el fluido desde dicho conjunto de pistón (418) a la cámara (410) por dicha boquilla (411);

controlar la distribución de fluido supersaturado con gas desde la cámara (410) por dicha primera válvula;

controlar la dilución durante la creación de fluido supersaturado con gas dentro de la cámara (410) por dicha segunda válvula; y

rodear la cámara (410) abriendo dicha tercera válvula y cerrando dicha primera válvula y dicha segunda válvula.

24. El método expuesto en la reivindicación 23, incluyendo el paso de:

distribuir gas desde el suministro de gas a la primera entrada de la cámara (410) para mantener la presión dentro de la cámara (410) a un nivel predeterminado.

25. El método expuesto en la reivindicación 24, donde el nivel predeterminado es al menos 3,4 mpa (500 psi).

26. El método expuesto en alguna de las reivindicaciones precedentes 23 a 25, donde el fluido procedente del suministro de fluido (400) incluye fluido fisiológico.

27. El método expuesto en alguna de las reivindicaciones precedentes 23 a 26, donde el fluido fisiológico incluye una solución isotónico para sangre.

28. El método expuesto en alguna de las reivindicaciones precedentes 23 a 27, donde el conjunto de pistón (418) incluye una jeringa (416).

29. El método expuesto en alguna de las reivindicaciones precedentes 23 a 28, donde el gas incluye oxígeno.

30. El método expuesto en la reivindicación 28, donde la jeringa (416) incluye un pistón, y donde el método incluye el paso de:

proporcionar un motor (42) acoplado al pistón de la jeringa (416) para presurizar fluido desde el suministro de fluido antes de la distribución del fluido a la cámara (410).

31. El método expuesto en alguna de las reivindicaciones precedentes 23 a 30, incluyendo el paso de:

cerrar la segunda válvula para facilitar la atomización del fluido a través de la boquilla (411).

32. El método expuesto en alguna de las reivindicaciones precedentes 23 a 31, incluyendo el paso de:

abrir la segunda válvula para facilitar la dilución de fluido.

33. El método expuesto en alguna de las reivindicaciones precedentes 23 a 32, incluyendo el paso de:

ajustar la primera válvula para controlar la extracción del fluido supersaturado con gas de la cámara (410).

34. El método expuesto en alguna de las reivindicaciones precedentes 23 a 33, incluyendo el paso de:

controlar el conjunto accionador (432) para regular la primera válvula para extracción del fluido supersaturado con gas de la cámara (410).

35. El método expuesto en cualquiera de las reivindicaciones anteriores 23 a 34, incluyendo el paso de:

distribuir el fluido a la tercera entrada de la cámara (410).

36. El método expuesto en la reivindicación 35, donde el fluido es distribuido de forma continua.

37. El método expuesto en la reivindicación 35, donde el fluido es distribuido intermitentemente.

38. El método expuesto en alguna de las reivindicaciones precedentes 23 a 37, incluyendo el paso de:

proporcionar una primera válvula de retención acoplada entre el conjunto de pistón (418) y la cámara (410) para evitar la pérdida de fluido de la cámara (410) durante la distribución de fluido desde el suministro de fluido (400) al conjunto de pistón (418).

39. El método expuesto en la reivindicación 38, incluyendo el paso de:

proporcionar una segunda válvula de retención acoplada entre el conjunto de pistón (418) y el suministro de fluido (400) para evitar el flujo de fluido al suministro de fluido (400) durante la distribución de fluido a la cámara (410) por el conjunto de pistón (418).

40. El método expuesto en la reivindicación 39, incluyendo el paso de:

proporcionar una tercera válvula de retención acoplada a la boquilla (411) para evitar el flujo de fluido y gas desde la cámara (410) a través de la boquilla (411).

41. El método expuesto en alguna de las reivindicaciones precedentes 23 a 40, donde el conjunto accionador (432) incluye un primer solenoide acoplado a la primera válvula, un segundo solenoide acoplado a la segunda válvula, y un tercer solenoide acoplado a la tercera válvula, estando adaptado cada solenoide respectivo para mover su válvula respectiva entre una posición abierta y una posición cerrada.

42. El método expuesto en alguna de las reivindicaciones precedentes 23 a 41, donde la cámara (410) incluye un alojamiento desechable acoplado a un tapón.

43. El método expuesto en alguna de las reivindicaciones precedentes 23 a 42, incluyendo el paso de:

proporcionar un conjunto de alojamiento protector dispuesto alrededor de la cámara (410).






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