專利名稱：一種應(yīng)用于無心跳供體肺保存的無創(chuàng)氣管內(nèi)降溫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于輔助醫(yī)療器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于無心跳供體肺移植、肺保存的氣管內(nèi)降溫裝置，尤其是在供體確認(rèn)授權(quán)開胸取肺之前，所能提供的無創(chuàng)的氣管內(nèi)降溫裝置。
背景技術(shù)：
終末期肺部疾病的唯一有效治療方法是肺移植手術(shù)。目前臨床肺移植手術(shù)數(shù)量增加較少，停滯不前，主要原因是腦死亡供體(有心跳供體，heart heating donor, HBD)嚴(yán)重短缺，因此廣大學(xué)者把目光投向無心跳供體(non heart heating donor, NHBD)的研究。然而，HBD存在心臟跳動(dòng)供血，NHBD供體則相反，無心臟供血，存在不同程度的熱缺血損傷，隨著時(shí)間的推移而漸漸失去功能，不適合再進(jìn)行肺移植手術(shù)。熱缺血損傷時(shí)間長短決定供 肺質(zhì)量的好壞，盡快進(jìn)行肺臟的降溫、縮短熱缺血時(shí)間是肺臟保存的必要措施。醫(yī)生在得到家屬同意、授權(quán)之前無法開胸取肺、進(jìn)行有創(chuàng)的操作，因此在心跳停止至開胸取肺這段時(shí)間內(nèi)，如何在不違反倫理的前提下無創(chuàng)降溫、減輕熱缺血損傷的肺保護(hù)措施至關(guān)重要，成為NHBD肺移植的關(guān)鍵。肺臟向上通過氣管與外界相通，向下通過逐漸變細(xì)的支氣管形成樹枝樣結(jié)構(gòu)，終末端細(xì)支氣管膨大形成成肺泡，支氣管樹枝樣結(jié)構(gòu)及肺泡共同構(gòu)成了肺實(shí)質(zhì)。外界氣體通過氣管進(jìn)入到肺實(shí)質(zhì)內(nèi)，到達(dá)終末端肺泡，在此處進(jìn)行人體的血氧交換，完成呼吸的生理作用。肺臟是一個(gè)特殊器官，因?yàn)榉螌?shí)質(zhì)細(xì)胞的存活并不單純依賴于循環(huán)灌注供氧，還可以利用肺泡內(nèi)氧進(jìn)行細(xì)胞自我呼吸；機(jī)體死亡后，肺組織仍能存活一定時(shí)間，這是它與其他器官不同的地方，也是氣管內(nèi)通氣肺保存的理論基礎(chǔ)。低溫是器官保存的必要措施，可降低細(xì)胞代謝，酶活性和能耗，減緩細(xì)胞死亡，減輕熱缺血損傷。因此，無創(chuàng)地應(yīng)用氣管內(nèi)通氣結(jié)合低溫進(jìn)行NHBD供體肺保護(hù)的措施受到了學(xué)者關(guān)注，但是既往研究發(fā)現(xiàn)氣管內(nèi)吹入低溫的氣體降溫幅度極其有限，無法有效減輕熱缺血損傷。原因可能是由于氣管、肺組織與氣體之間的比熱不均，而且冷空氣，尤其是干的氣體在支氣管樹內(nèi)會(huì)被迅速回暖，因此需要改變這一類型的通氣方式，弱化比熱不均，達(dá)到快速降溫的目的。如何在不違反倫理的前提下弱化氣管、肺組織與氣體之間的比熱不均，無創(chuàng)、迅速的降低氣管內(nèi)及肺臟的溫度成為NHBD供肺質(zhì)量好壞的關(guān)鍵，因此，亟待一種可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)上述要求的降溫保護(hù)裝置，減輕熱缺血損傷，提高供肺質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠減輕NHBD供肺熱缺血損傷，保證供肺質(zhì)量的應(yīng)用于無心跳供體肺保存的無創(chuàng)氣管內(nèi)降溫裝置。本發(fā)明提供的應(yīng)用于無心跳供體肺保存的無創(chuàng)氣管內(nèi)降溫裝置，通過氣管內(nèi)低溫通氣合并低溫肺保存液體在氣管內(nèi)的輸入，弱化氣管、肺組織與氣體之間的比熱不均，達(dá)到快速降低氣管內(nèi)及肺臟溫度的目的，從而減輕NHBD供肺熱缺血損傷，保證供肺質(zhì)量。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖I所示。該裝置由第一電磁閥1，第二電磁閥2，微型隔膜泵3，第一半導(dǎo)體制冷模塊4，第二半導(dǎo)體制冷模塊5，肺保存液體水箱6，循環(huán)冷卻水水箱7，散熱盤管8，風(fēng)機(jī)9，循環(huán)水溫度控制器10，循環(huán)水泵11構(gòu)成；分為3個(gè)系統(tǒng)低溫通氣系統(tǒng)、低溫肺保存液體供給系統(tǒng)和散熱系統(tǒng)；其中
第二半導(dǎo)體制冷模塊5構(gòu)成低溫通氣系統(tǒng)，外界高壓氣源提供的氣體，通過管道進(jìn)入半導(dǎo)體制冷模塊5，得到低溫氣體；低溫氣體經(jīng)過半導(dǎo)體制冷模塊5的出口 13進(jìn)入到氣管內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣管內(nèi)低溫通氣；
肺保存液體水箱6連接第一電磁閥1，再依次連接微型隔膜泵3及第一半導(dǎo)體制冷模塊4，第一半導(dǎo)體制冷模塊4設(shè)有出口 12 ;第二電磁閥2設(shè)置在微型隔膜泵3之前，與第一電磁閥I并聯(lián)，第二電磁閥2另一端通環(huán)境大氣；以上組成低溫肺保存液體供給系統(tǒng)；肺保存液體水箱6提供肺保存液體，通過第一電磁閥I和第二電磁閥2調(diào)控后，再依次進(jìn)入微型隔膜泵3及第一半導(dǎo)體制冷模塊4，得到低溫肺保存液體；該低溫肺保存液體通過第一半導(dǎo)體制冷模塊4的出口 12輸入到氣管內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣管內(nèi)低溫肺保存液體的供給；·
第一電磁閥I、第二電磁閥2的設(shè)置是為了防止低溫肺保存液體噴入量過多而導(dǎo)致肺臟水腫，設(shè)置在微型隔膜泵3的前端。其中第一電磁閥I進(jìn)口連接到低溫肺保存液體流路，第二電磁閥2連接氣體流路，兩個(gè)電磁閥的開閉由微電腦控制，每次確保只有二者之一為通路，只要控制兩者的開閉時(shí)間，就可以讓器官保護(hù)液供給量形成脈沖式控制，操作方便。微型隔膜泵3提供提供肺保存液體流動(dòng)的動(dòng)力支持，驅(qū)使肺保存液體流向半導(dǎo)體制冷模塊4，后者提供快速制冷，降溫后的低溫肺保存液體通過連接低溫肺保存液體出口12輸入到氣管內(nèi)。循環(huán)冷卻水水箱7，散熱盤管8，風(fēng)機(jī)9，循環(huán)水溫度控制器10，循環(huán)水泵11組成散熱系統(tǒng)；第一半導(dǎo)體制冷模塊4、第二半導(dǎo)體制冷模塊5分別通過相應(yīng)管道連接到散熱系統(tǒng)，使2個(gè)半導(dǎo)體制冷模塊內(nèi)產(chǎn)生的熱量散去，以確保兩個(gè)半導(dǎo)體制冷模塊持續(xù)低溫運(yùn)轉(zhuǎn)，持續(xù)提供低溫氣體及低溫肺保存液體在氣管內(nèi)的輸入。具體來說
循環(huán)冷卻水水箱7的左側(cè)依次與循環(huán)水溫控制器10及循環(huán)水泵11連接，然后再分別連接至第一半導(dǎo)體制冷模塊4和第二半導(dǎo)體制冷模塊5的熱端；循環(huán)冷卻水水箱7提供冷水源，循環(huán)水溫控制器10及循環(huán)水泵11分別提供溫度的可調(diào)控制及冷水流動(dòng)的動(dòng)力支持；在循環(huán)水箱7的右側(cè)與散熱盤管8的一端連接，通過散熱盤管8進(jìn)行熱量交換，把熱量排出；散熱盤管8連接風(fēng)機(jī)2，風(fēng)機(jī)2可加速散熱；散熱盤管8的另一端分別與第一半導(dǎo)體制冷模塊4和第二半導(dǎo)體制冷模塊5的冷端連接，實(shí)現(xiàn)循環(huán)散熱。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果
本發(fā)明可以在無創(chuàng)操作前提下，提供高流量低溫氣體，同時(shí)氣管內(nèi)輸入高壓低溫肺保存液體，降低熱交換系數(shù)，弱化比熱不均，能夠快速降低氣管內(nèi)及肺臟溫度，減輕熱缺血損傷，提高供肺質(zhì)量。本裝置還可以將保護(hù)性氣體或者液體藥物成分輸送到肺臟內(nèi)部，協(xié)同對(duì)抗NHBD供肺熱缺血損傷。


圖I為裝置系統(tǒng)圖。
圖2為裝置電路圖。圖中標(biāo)號(hào)1為第一電磁閥，2為第二電磁閥，3為微型隔膜泵，4為第一半導(dǎo)體制冷模塊，5為第二半導(dǎo)體制冷模塊，6為肺保存液體水箱，7為循環(huán)冷卻水水箱，8為散熱盤管，9為風(fēng)機(jī)，10為循環(huán)水溫度控制器，11為循環(huán)水泵，12為低溫肺保存液體出口，13為低溫氣體出口。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明將高流量氣體經(jīng)過快速冷卻變成低溫氣體，并通過氣管直接送入肺部；與此同時(shí)，采用脈沖方式輸送少量肺保存液體與冷卻氣體一同進(jìn)入肺部。這不僅有利增強(qiáng)肺內(nèi)熱交換系數(shù)、弱化肺組織與氣體之間比熱不均，還可以保護(hù)肺內(nèi)組織細(xì)胞的生物活性。本發(fā)明可在無創(chuàng)操作前提下，對(duì)NHBD供肺原位實(shí)施快速降溫，減輕熱缺血損傷，提高NHBD供
肺質(zhì)量。
下面結(jié)合圖例詳細(xì)闡述本發(fā)明實(shí)施方式。如圖I所示為本發(fā)明裝置的系統(tǒng)原理示意圖。高壓氣源提供高流量氣體，經(jīng)過第二半導(dǎo)體制冷模塊5進(jìn)行快速冷卻，得到低溫氣體并且輸入到氣管內(nèi)部；肺保存液體水箱6中的肺保存液體由微型隔膜泵3提供動(dòng)力支持，輸送到第一半導(dǎo)體制冷模塊4內(nèi)，在其內(nèi)進(jìn)行快速冷卻；第一半導(dǎo)體制冷模塊4連接低溫肺保存液體出口，延伸入氣管內(nèi)部適當(dāng)深度，以確保該液體隨低溫氣流進(jìn)入到氣管、肺組織內(nèi)；為防止保護(hù)液噴入量過多而導(dǎo)致水腫等問題，在微量泵前端裝配兩個(gè)電磁閥，每次確保只有二者之一為通路，只要控制兩者的開閉時(shí)間就可使得肺保存液體供給量形成脈沖式控制；低溫氣體伴隨氣管內(nèi)輸入的低溫肺保存液體可以弱化比熱不均，降低熱交換系數(shù)，通過氣管、肺表面液體成分蒸發(fā)帶走大量熱量，可以實(shí)現(xiàn)氣管、肺表面的快速降溫。為確保系統(tǒng)中第一半導(dǎo)體制冷模塊4、第二半導(dǎo)體制冷模塊5工作正常，本發(fā)明采用風(fēng)冷和水冷相結(jié)合的方式，對(duì)半導(dǎo)體制冷模塊的熱端進(jìn)行冷卻，即半導(dǎo)體制冷模塊4、5熱端的水冷盤管是由循環(huán)水箱7，經(jīng)過循環(huán)水泵11進(jìn)行換熱冷卻的，其冷卻水溫是由循環(huán)水溫控制器10進(jìn)行監(jiān)控的。為盡可能保證循環(huán)水箱7的水溫較小，在循環(huán)水進(jìn)入水箱前，采用風(fēng)機(jī)9吹散熱盤管8表面，進(jìn)行輔助降溫。為了滿足不同工況和臨床需求，兩個(gè)半導(dǎo)體制冷模塊分別采用微電腦獨(dú)立控制程序，其具體參數(shù)可以相對(duì)獨(dú)立工作。本裝置通過高壓氣源提供高流量的空氣，可以合并不同流量的氧氣及其他保護(hù)性氣體共同混合；本裝置可以在肺保存液體水箱內(nèi)添加各種藥物成分，同時(shí)輸送到氣管、肺臟內(nèi)部，更好的發(fā)揮藥物的作用。根據(jù)本發(fā)明裝置的具體結(jié)構(gòu)和功能作用，本技術(shù)領(lǐng)域的人員可以設(shè)計(jì)相應(yīng)的電氣原理圖。圖2為本發(fā)明的電氣原理圖例子。本裝置在不違反倫理及無創(chuàng)操作的前提下使得氣管、肺臟內(nèi)部表面液體成分蒸發(fā)帶走大量熱量，可以實(shí)現(xiàn)氣管、肺臟的快速降溫，減輕了熱缺血損傷，保證了 NHBD供肺質(zhì)量，有利于臨床肺移植手術(shù)的廣泛開展。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于無心跳供體肺保存的無創(chuàng)氣管內(nèi)降溫裝置，其特征在于該裝置由第一電磁閥(I)、第二電磁閥(2)、微型隔膜泵(3)、第一半導(dǎo)體制冷模塊(4)、第二半導(dǎo)體制冷模塊(5)、肺保存液體水箱(6)、循環(huán)冷卻水水箱(7)、散熱盤管(8)、風(fēng)機(jī)(9)、循環(huán)水溫度控制器(10)和循環(huán)水泵(11)構(gòu)成；分為3個(gè)系統(tǒng)低溫通氣系統(tǒng)、低溫肺保存液體供給系統(tǒng)和散熱系統(tǒng)；其中 第二半導(dǎo)體制冷模塊(5)構(gòu)成低溫通氣系統(tǒng)，外界高壓氣源提供的氣體，通過管道進(jìn)入半導(dǎo)體制冷模塊(5)，得到低溫氣體；低溫氣體經(jīng)過半導(dǎo)體制冷模塊(5)的出口(13)輸入到氣管內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣管內(nèi)進(jìn)行低溫通氣； 肺保存液體水箱(6)連接第一電磁閥(I)，再依次連接微型隔膜泵(3)及第一半導(dǎo)體制冷模塊(4);第二電磁閥(2)設(shè)置在微型隔膜泵(3)之前，與第一電磁閥(I)并聯(lián)，第二電磁閥(2)另一端通環(huán)境大氣；以上組成低溫肺保存液體供給系統(tǒng)；肺保存液體水箱(6)提供肺保存液體，通過第一電磁閥(I)和第二電磁閥(2)調(diào)控后，再依次進(jìn)入微型隔膜泵(3)及第一半導(dǎo)體制冷模塊(4)，得到低溫肺保存液體；該低溫肺保存液體通過第一半導(dǎo)體制冷模塊(4)的出口(12)輸入到氣管內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣管內(nèi)低溫肺保存液體的供給； 循環(huán)冷卻水水箱(7)、散熱盤管(8)、風(fēng)機(jī)(9)、循環(huán)水溫度控制器(10)和循環(huán)水泵(11)組成散熱系統(tǒng)；循環(huán)冷卻水水箱(7)的左側(cè)依次與循環(huán)水溫控制器(10)及循環(huán)水泵(11)連接，然后再分別連接至第一半導(dǎo)體制冷模塊(4)和第二半導(dǎo)體制冷模塊(5)的熱端；循環(huán)冷卻水水箱(7 )提供冷水源，循環(huán)水溫控制器(10 )及循環(huán)水泵(11)分別提供溫度的可調(diào)控制及冷水流動(dòng)的動(dòng)力支持；在循環(huán)水箱(7)的右側(cè)與散熱盤管(8)的一端連接，通過散熱盤管(8)進(jìn)行熱量交換，把熱量排出；風(fēng)機(jī)(2)用于加速散熱；散熱盤管(8)的另一端分別與第一半導(dǎo)體制冷模塊(4)和第二半導(dǎo)體制冷模塊(5)的冷端連接,實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)制冷模塊的循環(huán)·散熱。
全文摘要
本發(fā)明屬于輔助醫(yī)療器件技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種應(yīng)用于無心跳供體肺保存的無創(chuàng)氣管內(nèi)降溫裝置。該裝置由兩個(gè)電磁閥、微型隔膜泵、兩個(gè)半導(dǎo)體制冷模塊、肺保存液體水箱、冷卻水水箱、散熱盤管、風(fēng)機(jī)、水溫度控制器和水泵構(gòu)成，并分為3個(gè)系統(tǒng)低溫通氣系統(tǒng)、低溫肺保存液體供給系統(tǒng)和散熱系統(tǒng)；低溫通氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)現(xiàn)對(duì)氣管內(nèi)進(jìn)行低溫通氣，低溫肺保存液體供給系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)氣管內(nèi)低溫肺保存液體的供給，散熱系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)制冷模塊的循環(huán)散熱。本發(fā)明可以在無創(chuàng)操作前提下，提供高流量低溫氣體，同時(shí)氣管內(nèi)輸入高壓低溫肺保存液體，降低熱交換系數(shù)，弱化比熱不均，能夠快速降低氣管內(nèi)及肺臟溫度，減輕熱缺血損傷，提高供肺質(zhì)量。
文檔編號(hào)A61F7/12GK102935023SQ20121040248
公開日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月22日
發(fā)明者趙曉剛, 胥義, 姜格寧 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)附屬上海市肺科醫(yī)院, 上海理工大學(xué)