專利名稱：從患者血液中除去液體的裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及用于連續(xù)治療受到可能由于腎臟或者心臟疾病引起 的液體超負荷、保持過量液體或者血容量過多的狀況困擾的患者的 過濾裝置和方法。本發(fā)明還涉及用于治療患有腎衰竭的人們的血液 透析裝置。上述裝置可佩戴在體外或者手術(shù)植入到患者體內(nèi)。
背景技術(shù)：
過量液體可在受到終末期腎病(ESRD)或者充血性心力衰竭 (CHF)困擾的患者體內(nèi)積累。過量液體首先在血液中積累并擴大 血容量，導致高血壓并向心臟施加增加的壓力。這種增加的壓力常 常導致心力衰竭和死亡。液體還可能在肺的胸膜腔中積累，導致呼 吸短促。由于空氣被水取代，肺內(nèi)攝氧量減少。再次地，如果這種 狀況得不到好轉(zhuǎn)，則可能導致死亡。
根據(jù)National Kidney Foundation的報告，在美國2000萬人患有 慢性腎病(CKD)，每九個美國人中就有一個慢性腎病患者。當腎臟停 止發(fā)揮作用時，最嚴重的CKD階段為終末期腎病(ESRD)。根據(jù) USRDS 2005 Annual Data Report, 2003年在美國有452957人患有 ESRD,其中有324826名需要透析。接受傳統(tǒng)血液透析治療的ESRD 患者的死亡率每年為24%。引起ESRD患者死亡的主要原因是與心 臟疾病患者有關(guān)，這占到這類人口中所有死亡患者的43%。
在ESRD患者中，液體積累是因為他們的腎臟不再能夠有效地除去每天消耗的水和其他液體。液體首先在血液中積累，其中血容 量可擴大20%。然后液體在全身積累，終止于末端諸如腳踝、手和
其他組織中形成水肺(肺脹)。常常可積累大致7-10升或者大約15-20 磅的量。如同可從血壓顯著增加或者高血壓及并發(fā)的心力衰竭得到 證實的那樣，這引起心臟上的壓力增加。大約60%的血液透析患者 患有由WHO指南所定義的慢性高血壓。
該液體超負荷容量只能通過直接超濾或者通過透析治療過程的 超濾作用從ESRD患者體內(nèi)除去， 一般每周進行三次，每次4小時。 在液體超負荷嚴重的情況下，大量水分的除去常常引起疲勞和反胃， 在一些情況下引起心律不齊、"心臟停止跳動(crashing)"和心力
一旦透析期結(jié)束，則液體開始再次積累。為了減少液體積累， 已經(jīng)建立了用于這些患者的嚴格的液體攝入準則。但是，由于頻繁 地連續(xù)口渴，由于它們對這些患者的生命質(zhì)量的影響所帶來的困苦 的原因，這些液體限制并沒有被遵守。
在將過量液體除去并達到合適的血容量之后，血壓將降低并且 心臟壓力將減小。但是，血容量的反復增加和降低還可能導致對心 臟和血管系統(tǒng)的損傷，從而進一步增加了心臟病的風險。由于當患 者在相對較短的時間段內(nèi)沒有連在機器上而發(fā)生水分重新積累，從
某種程度上講在血液透析患者中高血壓總是存在。對于那些具有殘 余腎功能的患者來說，這種慢性高血壓可能引起殘余腎功能的迅速 衰退，導致普通ESRD患者的高死亡率，而不是具有一些殘余腎功 能的ESRD患者的低死亡率。
晚期C HF的發(fā)病率繼續(xù)增加并且已經(jīng)變成了世界性的成比例蔓 延的疾病。#4居National Health and Nutrition Examination Surveys, 估計480萬美國人患有CHF。在CHF患者中，存在心肌的進行性退 化，導致不能泵送足夠的血液支持重要器官。結(jié)果，發(fā)生液體保留， 因為腎臟中的血液灌注壓力降低并且腎臟變得不能有效地除去液 體。雖然在CHF患者中液體超負荷常?？墒褂迷S多藥理學試劑來治 療，但隨著時間的推移這些藥物逐漸失效并且還可能引起不期望的 影響，諸如腎衰竭。越來越多的文獻繼續(xù)支持通過血液超濾法物理 地除去液體的觀念，該方法已經(jīng)顯示出改進的患者效果并縮短了醫(yī) 院留置時間和加護病房使用時間。事實上，液體去除可能優(yōu)于非常 大劑量的利尿藥物服用。
與利尿藥物相比，使用超濾來治療CHF液體超負荷患者具有許 多優(yōu)點。超濾提供了有效的液體去除，而沒有使用藥物所觀察到的 副作用，諸如腎衰竭和血壓下降。此外，超濾快速減輕呼吸短促和 關(guān)節(jié)腫脹的癥狀。
超濾是通過使血液(在壓力下)接觸半透膜的過程。膜的特性 規(guī)定了水、鹽和其他小分子量的分子穿過該膜，但血細胞、蛋白質(zhì) 和其他大分子量的分子不能被分離。超濾芯(ultrafiltration cartridge ) 一般由數(shù)目非常大的小直徑中空纖維膜制成。典型地，經(jīng)設置在動 脈或大的靜脈中的導管將血液從患者中除去并將其泵送到超濾芯 中，以產(chǎn)生對于進行該超濾過程所需的壓力。中空纖維被布置成使 血液經(jīng)過這些中空纖維膜灌注并且被過濾的液體然后被除去并拋 棄，同時經(jīng)處理的血液然后經(jīng)另 一 導管返回到患者體內(nèi)。
常規(guī)超濾裝置具有一些缺點。在機器上進行治療過程，而機器 必須被插到電路中，因此在通常為每周三次，每次4小時的治療過 程期間，患者的運動性受到限制。由于超濾一般在標準透析期的期 間進行，過量的水必須在該4小時的時間段內(nèi)被除去，這對患者施 加了另外的生理負擔。
由于血容量和血壓之間的密切關(guān)系，使用常規(guī)超濾治療過程存 在與在典型治療期的期間除去的液體總量有關(guān)的其他并發(fā)癥。待除 去的液體量一般由透析患者自最后 一次透析期和/或超濾期以來而增 加的體重量確定。除去過多液體往往導致患者血壓的顯著降低(低 血壓)，這可導致血液動力不穩(wěn)定和昏厥、心跳停止或死亡。
存在越來越多的證據(jù)，表明通過每天居家透析連續(xù)除去積累的水或者連續(xù)性不臥床腹膜透析(CAPD)導致顯著改進的患者效果并 且患者承受的生理負擔更小。但是；居家透析治療過程的復雜性和
固定性以及內(nèi)科并發(fā)癥(諸如與長期腹膜透析有關(guān)的感染和結(jié)疤) 嚴重限制了這些超濾治療過程用于有效治療血容量過多。
常規(guī)超濾的另 一個缺點是需要使用抗凝劑(諸如肝素或者檸檬 酸鹽)，以防止血液在常規(guī)超濾裝置中凝塊。為了使常規(guī)超濾裝置 適用于連續(xù)使用，必須以足以防止在裝置中形成血凝塊的抗凝劑水 平利用持續(xù)的抗凝。通常由于可能發(fā)生失控地出血，抗凝劑的延長 使用給患者帶來了相當大的風險，特別是對于每周進行三次的血液
透析治療過程的大多數(shù)ESRD患者來說，他們在該治療過程期間也
接受抗凝血治療。
使常規(guī)超濾適應連續(xù)治療血容量過多的另一種缺點在于血液通
路(blood access )和泵使用的并發(fā)癥。在一些ESRD患者的情況下， 大多數(shù)用于常規(guī)超濾裝置的血液通路經(jīng)過留置靜脈導管或者動靜脈 瘺管來完成。雖然具有與長期使用這些血液通路裝置有關(guān)的并發(fā)癥， 但它們要求使用體外電路中的特殊血液泵，以便產(chǎn)生對于在超濾裝 置中實現(xiàn)液體去除所需的流速和灌注壓力。設置在高壓動脈中的血
流速和壓力的必要，但對它們在加護病房之外使用的安全性擔憂使 它們變得不能實行。
30多年來用于處理血液的膜超濾系統(tǒng)的使用在體外系統(tǒng)中已經(jīng) 很好地得到證明。但是，這些系統(tǒng)用于連續(xù)應用場合已經(jīng)受到主要 涉及血液凝塊和生物相容性有關(guān)的一些技術(shù)障礙的阻礙。首先，濾 芯含有大量的小直徑中空纖維膜，這為過濾和毒素清除提供了很大 的接觸面。雖然需要該大的表面積，大約1 -2 m2 ( IO，OOO - 20，000 cm2),以實現(xiàn)對于短期(2-6小時)體外超濾治療期所需的性能特 征，同時使血液接觸同樣大的外來物表面積。小直徑的膜被用于將 在典型的血液透析或者超濾治療期間需要使用的體外血量最小化。 相連纖維的大數(shù)量與它們的小直徑的這種結(jié)合導致絕對優(yōu)勢的表面
ii積/體積比，患者的自然凝血系統(tǒng)必須應對該比率。結(jié)果，需要高水 平的抗凝來以防止血液在濾芯中凝塊。雖然這種抗凝治療在相對較 短的血液透析或者血液超濾治療期的時間段內(nèi)在醫(yī)學上是可以接受 的，但高劑量抗凝劑的長期持續(xù)使用在醫(yī)學上則是不可接受的。即
便使用抗凝治療，在現(xiàn)有透析機的體外電路中連續(xù)使用大約48-72 小時以上一般是不可能的。
現(xiàn)有中空纖維超濾裝置的這種固有致血栓性(thrombogenicity ) 通過在現(xiàn)有裝置中使用的濾芯的進口和出口元件的設計進 一 步復雜 化，這些濾芯用于(i)將來自單個進口導管的血液分配到大量的 中空纖維膜中，和(ii)收集來自大量中空纖維膜的血液并將血液引 導到單個出口導管中。這些設計考慮到在濾芯的這些元件中的一些 滯留點，提高了現(xiàn)有裝置的致血栓性。此外，這些元件不能將血液 均勻地分配到所有中空纖維膜，導致在中空纖維膜的不同區(qū)域內(nèi)血 液速度和性能的顯著差異。
第二，長期血液通路繼續(xù)帶來問題。在血液透析患者中使用的 經(jīng)皮導管受到與出血、感染和凝塊有關(guān)的問題的困擾，這些問題要 求高水平的注意力以保持這些血液導管暢通使用。在可改進這些導 管的導管設計方面近來已經(jīng)有了 一些發(fā)展，但由于前述血液通路問 題的持續(xù)存在，目前它們對于長期使用來說尚不令人滿意。
大約6mm直徑的大孔徑血管移植物用作在血管重建手術(shù)中的長 期血液通路導管已經(jīng)在很大程度上獲得成功。在使用低劑量或者沒 有使用抗凝劑的情況下，已存在超過5年連續(xù)使用的移植物存活。 在近來在作為人造胰腺使用的可植入膜裝置的研究中，6mm內(nèi)徑的 中空纖維超膜的60cm的長巻通過將裝置經(jīng)由6mm聚四氟乙烯 (PTFE )血管移植物而直接與循環(huán)系統(tǒng)連接而被植入到大的動物體 內(nèi)，該血管移植物作為使用回腸動脈和靜脈的動脈-靜脈血管分流器。 人們發(fā)現(xiàn)這些裝置在不需要系統(tǒng)抗凝的情況下保持暢通長達4年的 時間段，并且暢通率與在單獨使用6mm的PTFE移植物中所發(fā)現(xiàn)的 暢通率近似、。這里公開的裝置和技術(shù)被設計成用來解決現(xiàn)有裝置和技術(shù)的這 些和其他缺點，以便通過連續(xù)性不臥床容量控制來解決在ESRD和
CHF患者中的血容量過多的問題，并通過血液透析來解決在腎衰竭 患者中的血液中毒問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了基本上不形成血栓的用于連續(xù)血液超濾和/或血液 透析治療的方法和裝置。所公開的內(nèi)容還提供了超濾和血液透析裝 置，其可被可靠安全地植入到患者的血液循環(huán)系統(tǒng)中并且連續(xù)自動 地除去過量的液體和/或血液毒素，而不需要使用灌注泵或者經(jīng)皮進
入裝置。
因此，本發(fā)明的一種實施方式是用于從患者體內(nèi)除去液體的裝 置。該裝置包括限定具有單個進口和多個出口的第一流路的第一集 流管，和限定具有多個進口和單個出口的第二流路的第二集流管。 過濾器與第 一 集流管和第二集流管液體連通。第 一移植物被包括用 于將患者的血管系統(tǒng)與單個進口連接。第二移植物被包括用于將單 個出口與患者的血管系統(tǒng)連接。外殼適于收集穿過過濾器的液體。 排出導管與外殼連接。
本發(fā)明的實施方式的另 一 方面包括第 一 流路適于在第 一 流路中 均勻地分配液流，以及第二流路適于在第二流路中均勻地分配液流。 均勻液流可通過在第 一 流路，第二流路或者兩者中包括 一 個或多個 限流頸區(qū)或者頸部來實現(xiàn)。限流頸區(qū)可被設置在第 一 集流管的 一 個 或多個出口，第二集流管的一個或多個進口或者兩者附近。第一集 流管的多個出口附近的限流頸區(qū)越靠近第一集流管的單個進口 ，它 們的限流作用可以越大。類似地，第二集流管的多個進口附近的限 流頸區(qū)越靠近第二集流管的單個出口 ，它們的限流作用可以越大。 均勻液流還可通過使第一流路從單個進口到多個出口逐漸分叉，使 第二流路從多個進口到單個出口逐漸匯合或者兩者來實現(xiàn)。
在本發(fā)明的實施方式的又一方面，第一集流管和第二集流管是細長的。第一集流管、第二集流管、過濾器和外殼大體上共面，并
且它們的厚度大約為10mm或者更小。
在本發(fā)明的實施方式的再一方面，排出導管可與患者的膀胱連 接?；颊呷缓罂赏ㄟ^自然排尿排出液體。而且，閥可適于限制經(jīng)過 本1 >出導管的液體流。閥可由傳感器和微處理器基于患者的生理參數(shù) 來控制。作為替代，閥可手動控制。
本發(fā)明的另 一種實施方式包括具有第一進口和多個出口的第一 集流管和具有多個進口的第二集流管。過濾器與第 一集流管和第二 集流管液體連通。第一集流管、第二集流管和過濾器限定了流路。 流路可包括一個或多個位于一個或多個出口附近的頸區(qū)。流^吝還可 包括一個或多個位于一個或多個進口附近的頸區(qū)。過濾器可包括多 個中空纖維膜。過濾器可以對于水來說基本上是可透過的，而對于 血細胞和蛋白質(zhì)而言基本上是不可透過的。
本發(fā)明的進一步的實施方式是用于從患者血液中除去液體的可 植入血液濃縮器?？芍踩胙簼饪s器包括第一集流管，第二集流管 和過濾器。過濾器與第一集流管和第二集流管液體連通。過濾器可 包括多個中空纖維膜。第一集流管、第二集流管和過濾器適于限定 一流路，該流路提供流過每個中空纖維膜的基本均勻血流，同時使 血流的停滯最少。
本發(fā)明的進一步的實施方式是用于從患者體內(nèi)除去液體的方 法。液體除去裝置經(jīng)過手術(shù)植入到患者體內(nèi)。液體除去裝置包括限 定第一流路的第一集流管，該第一流路具有第一進口和多個出口以 及位于一個或多個出口附近的一個或多個頸部。該裝置還包括具有 第二出口和多個進口的第二流路的第二集流管、與第一集流管和第 二集流管液體連通的過濾器、用于將患者的血管系統(tǒng)與第 一 進口連 接的第一移植物、用于將第二出口與患者的血管系統(tǒng)連接的第二移 植物、適于收集通過過濾器的液體的外殼，和與外殼連接的排出導 管。第一移植物與患者的第一血管連接，該血管可以是股動脈。第 二移植物與患者的第二血管連接，該血管可以是股靜脈。排出導管與患者的膀胱連接。該裝置可被植入到皮下位置，諸如恥骨后隙。 該方法還包括控制除去的液體量。
本發(fā)明的另一種實施方式涉及超濾裝置，其含有少量大孔徑中 空纖維膜以及進口和出口分配元件，以便均勻分配并合并液流，從
而使裝置的效率最大化并使血流的擾動最小化，使超濾裝置能夠在 極少量或沒有抗凝劑的條件下工作。
本發(fā)明的實施方式的另 一 方面是超濾裝置，其適于直接植入到
患者血液循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)，該超濾裝置包括這樣的物質(zhì)，該物質(zhì)適于 (1)將超濾裝置的血液進口直接與動脈連接，(2)將超濾裝置的 血液出口直接與靜脈連接，和(3)將超濾裝置的濾過液體出口與患
者的膀胱連接。
本發(fā)明的實施方式的另 一 方面是示例性的超濾裝置，其包含了 基于相關(guān)生理參數(shù)的變化控制過量液體從循環(huán)系統(tǒng)中的除去，所述 生理參數(shù)諸如為血壓、血液膨脹壓、血液滲透壓、血液成分水平、 血液氣體水平(例如p02, pC02)以及它們的組合。
本發(fā)明的實施方式的再一方面是包括實時傳遞診斷數(shù)據(jù)的系統(tǒng) 的超濾裝置。
根據(jù)本發(fā)明的裝置和治療過程可消除或者減少過量液體并消除 或減少與血容量過多有關(guān)的并發(fā)癥。這可幫助降低高血壓或者相關(guān) 心臟病的發(fā)生率。在所公開的實施方式中，裝置有效地降低血壓并 降低肺水腫的發(fā)生率，并允許患者在需要時攝入液體而無需持續(xù)關(guān) 心控制和監(jiān)測液體攝入。預期這樣的系統(tǒng)會改善患者健康、生命質(zhì) 量和患者發(fā)病率及死亡率。這些改善可通過緩慢并連續(xù)從受到血容 量過多困擾的患者除去液體來實現(xiàn)。
附圖i兌明


圖1是根據(jù)本發(fā)明的裝置的簡化視圖，顯示了相對少數(shù)目的相 對較大孔徑的中空纖維，以及進口和出口分叉分配元件；
圖2是圖1中顯示的根據(jù)本發(fā)明的分叉分配元件的詳圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的過濾裝置的簡化視圖，顯示了分叉分配元
件；
圖4是根據(jù)本發(fā)明的分叉分配元件的分解詳圖； 圖5是根據(jù)本發(fā)明的裝置的簡化視圖，顯示了通過將裝置的血 液路徑與動脈或靜脈連接并將裝置的過濾路徑與膀胱連接而將裝置
植入到體內(nèi)，并顯示了基于生理參數(shù)的變化控制除去的液體量的裝 置；
圖6是根據(jù)本發(fā)明的裝置的簡化視圖，顯示了與血管系統(tǒng)和收 集袋(在可佩戴的體外實施方式的情況下)連接的裝置。
圖7是連接件的過濾裝置的示意圖，這些連接件適合將過濾裝 置植入體內(nèi)；
圖8是可植入到體內(nèi)的過濾裝置的實施方式的示意圖9-12是集流管和經(jīng)過集流管的流路的實施方式的一系列視
圖13和14是整個裝置的流路視圖，示出了流路的頸部； 圖15是被構(gòu)造成提供血液透析的過濾裝置的示意圖； 圖16是具有示例性尺寸的過濾裝置的示意圖； 圖17是具有示例性尺寸的第一集流管的詳圖； 圖18、 19和20是一種實施方式的流動速度圖，示出頸區(qū)對流 動均勻性的影響。
圖21是顯示通過本發(fā)明的一種實施方式的壓降-血液流速的圖
表;和
圖22是顯示針對本發(fā)明的實施方式的剪切力對接觸時間的圖
具體實施例方式
本發(fā)明提供了用于連續(xù)血液超濾和/或血液透析的方法和裝置， 該方法和裝置將設備中及由設備引起的血栓形成降到最低。通過使 用變直徑和/或分叉血液通道設計來限制與設備相關(guān)的血栓形成，這確保了血液成分不遭受不適當?shù)募羟辛?，同時使血液流動滯留,^的 數(shù)目最小化。設備還使用大孔徑過濾纖維，這些纖維使處理過的血 液與設備中的任何血栓形成過濾表面的接觸達到最小。本發(fā)明提供 了用于對水分、鹽和來自血液的其他小分子量分子進行超濾的裝置 和方法。在該超濾過程期間，血細胞和例如蛋白質(zhì)的其他大分子量 分子通常不從血液中被除去。該過程是通過使容納在一個腔室中的 血液在壓力下與半滲透性膜的 一 側(cè)接觸，從而血液中含有的小分子 經(jīng)過膜被過濾，然后被收集在第二小室中。 一旦經(jīng)過處理，血液就 返回到身體內(nèi)，然后將濾液棄去。本發(fā)明還涉及可提供用于血液內(nèi) 的容量控制和Z或毒素去除的血液過濾和血液透析的裝置。
參見圖1，超濾裝置10包括容納在外殼1中的一束中空纖維膜
5。該裝置包括形成進入到裝置的單個血液流路的導管2，形成離開 裝置的單個血液流路的導管3和用于將濾過的液體排出裝置的導管 4。導管2和3可被稱為集流管。中空纖維膜(管)5可由用于使血 液透析或者血液過濾膜除去毒素和/或液體的任何生物相容性材料制 成。這些材料包括但不限于聚砜、醋酸纖維、聚丙烯腈或者聚曱 基丙烯酸曱酯。這些中空纖維膜的制造可通過在制造用于血液透析 或者血液過濾裝置的醫(yī)療級中空纖維中使用的任意數(shù)目的已知方法 來完成。裝置的外殼和導管可由任何生物相容性材料制成，包括但 不限于聚合物，例如苯乙烯丙烯腈共聚物(SAN)、聚碳酸酯(PC)、 聚曱基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)， 聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚氨酯(PU)或者聚砜(PS),或者金屬，例 如不銹鋼或者鈦，或者陶瓷。中空纖維膜可使用各種生物相容性封 裝材料被密封到外殼中，這些材料例如包括聚氨酯或者環(huán)氧樹脂。
根據(jù)本發(fā)明的超濾裝置的實施方式優(yōu)選每天產(chǎn)生0-4升液體 (0-3ml/min)，當在平均^爭膜壓力梯度大約為50mmHg和血流速度 為大約30cm/sec下操作時，這很容易在含有具有小于500cm"的總膜 表面積的高通量中空纖維膜的裝置中實現(xiàn)。術(shù)語高通量指的是過濾 元件的(增大的)孔尺寸。透析儀可具有增大了過濾元件的孔尺寸，
17以提高透析治療的效率。優(yōu)選地，通量大約為lml/min/m2/mmhg。在 該實施方式中，過濾表面積優(yōu)選大約為血液透析儀和血液過濾器的 膜過濾表面積的3到6%。因此，根據(jù)該實施方式構(gòu)造的裝置可以比 現(xiàn)有的血液透析儀和血液過濾器小得相當多。使用減小尺寸的改進， 可以設計這樣的系統(tǒng)，其尺寸設置成適于植入到血容量過多的患者 體內(nèi)。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的超濾裝置的導管2分配元 件，該分配元件將血液的單個血液進入流路分裂并引導到流進中空 纖維膜的空心中分散的流路6。類似地，導管3 (在圖1中示出)將 離開中空纖維膜的分散血液流路集中并引導到單個離開流路中。參 見圖3和4，本發(fā)明的該實施方式的集流管以分叉通道網(wǎng)絡的形成為 基礎，當血液經(jīng)過導管時以優(yōu)化血液流路擾動并消除在流^各中的任 何滯留點的方式，將作用于血液上的水動力優(yōu)化。在優(yōu)選形式中， 集流管在關(guān)口處分叉成四根不同的導管。例如參見圖4。作為替代， 在單個級中形成的分叉流路可多于或少于4個。此外，對于設計這 種分叉網(wǎng)絡來說重要的是對于每個相繼級的液體分裂的發(fā)散角度。 這樣做時，導管的致血栓性保持最小，這又使用于在其需要使用的 全過程中保持系統(tǒng)無凝塊的抗凝劑的量最少。如圖4中所示的那樣， 分叉集流管可分級構(gòu)造，其中相繼級被對準以將血流分配到過濾器 元件中。在這里所使用的分叉意味著分開或分隔兩個或多個部分或 分支。
在優(yōu)選形式中，包含在裝置外殼中的中空纖維數(shù)目明顯少于通 常在許多透析儀中設置的中空纖維數(shù)目。本發(fā)明還提供了更大內(nèi)徑 的中空纖維膜，以便防止裝置長期使用時凝塊。根據(jù)本發(fā)明的一個 方面，通常在現(xiàn)有血液透析儀或者血液過濾器中使用的中空纖維膜 比當前設計的優(yōu)選實施方式更小。在根據(jù)本發(fā)明的裝置中，中空纖 維膜的數(shù)目為大約(近似)25到大約50個中空纖維膜。此外，中空 纖維膜具有大約2到大約7mm之間的內(nèi)徑，大約為包含在血液透析 儀和血液過濾器中的大多數(shù)中空纖維膜的IO到15倍。中空纖維膜內(nèi)徑的增大減小了膜的表面積/體積比，這種表面積/ 體積比的減小提供了改善的致血栓性。低的表面積/體積比還可使裝 置的每單位表面積的體積比利用直徑更小的中空纖維膜的那些裝置 更高。但是，如前所述，看起來需要符合根據(jù)一種實施方式的裝置 的性能要求的總膜表面積是現(xiàn)有血液透析儀和血液過濾器的大約 (近似)3到大約6%。特別是，對于中空纖維(甚至對于內(nèi)徑為大 多數(shù)血液透析儀和血液過濾器的10到15倍的內(nèi)徑的中空纖維)的
單位表面積的體積小于2 0 m 1或者大約為常用血液透析儀和血液過濾 器的20%。
在本發(fā)明的另一方面，來自集流管2、 3的分散流路也與相應中 空纖維膜5對準，以便在導管和中空纖維膜的空心之間形成平滑連 接。在優(yōu)選形式中，導管22與集流管的端面24垂直并且纖維膜也 與過濾器主體的端面26 (在圖1中標出)垂直。模板可被用于在裝 置制造過程中在中空纖維被密封到外殼1中之前使中空纖維精確對 準。使用模板，每個中空纖維膜與分散的血液流路對準，使在所有 中空纖維膜中的血流均勻，并且沒有發(fā)生湍流或者邊界層分離現(xiàn)象， 保持整個裝置的低致血栓性。參見圖3,外殼1可具有含有過濾器元 件的外罩30和確保過濾器元件與裝置軸向?qū)实亩税?2。在優(yōu)選形 式中，過濾器元件的軸線設置成與端板垂直。
參見圖5,根據(jù)一些實施方式，超濾裝置1可被修改，以便通過 使用大孔徑血管移植物7在裝置的進口與動脈8之間7形成導管以 及也使用大孔徑血管移植物7在裝置的出口與靜脈9之間形成導管 而直接植入到患者體內(nèi)。通過將裝置連接成動靜脈分流器，動脈和 靜脈之間的壓力差足以提供灌注血液通過裝置所需的驅(qū)動力，并建 立高的跨膜壓力，該跨膜壓力足以允許使用包含在裝置中的小的膜 表面積將要求的液體從血液中除去。血管移植物的材料可以使當今 用于移植物的任何材料，諸如聚四氟乙烯(PTFE)或者滌綸織物 (Dacron),但移植物的直徑應當大到足以允許到裝置中或者來自 裝置的無阻礙的血液流動。在優(yōu)選形式中，血管移植物連接件的內(nèi)徑在2mm到7mm之間。血管移植物與裝置之間的連接應當使得本 質(zhì)上存在平滑導管，以避免在血液流路中產(chǎn)生湍流并保持整個裝置
的低致血栓性。
來自完全植入裝置中的裝置的濾液可以很容易通過將合適的導 管11連接在裝置的濾液出口與膀胱之間而被收集在膀胱lla中。該 導管的材料可以是任何生物相容性材料，包括但不限于硅樹脂或聚 乙烯。許多可從市場上購買的腎造口術(shù)導管可^^皮用于此目的。通過 使用膀胱作為用于濾過液體的收集位置，正常排尿?qū)⒅芷谛缘貜纳?體中除去液體并為將來的過濾量提供了補充的容量。正常排尿為患 者提供了比使用尿袋好的生理益處。但是，如果由于慢性萎縮而導 致膀胱不能在患者體內(nèi)發(fā)揮作用，則經(jīng)由標準經(jīng)皮導管的外部連接 可在裝置的濾液出口與標準尿液收集袋之間形成。
本發(fā)明的一個方面提供了防止血容量過多患者的過度過濾的系 統(tǒng)。在優(yōu)選形式中，裝置在裝置的濾液出口上裝有控制閥13。當該 閥被關(guān)閉時，不發(fā)生超濾，但血液仍然容易流經(jīng)裝置，保持其通暢。
在一種實施方式中，閥與在裝置的血液進口導管上的血壓傳感 器連接，因此進口血壓確定控制閥的狀態(tài)。在與血容量過多狀況相 對應的高血壓下，濾液控制閥被打開并且發(fā)生血液的超濾以除去過 量的液體。但是，隨著液體從血容量過多患者中除去，血壓將相應 地降低。當血液降到預定水平時，傳感器發(fā)送信號到控制閥并且閥 被關(guān)閉，液體去除終止。當由于液體隨后開始在血液中積累而引起 血壓增加時，濾液閥打開并且超濾重新開始以除去過量液體。當裝 置被用于患有CHF的患者時，可被監(jiān)測以控制裝置的生理參數(shù)可以 是肺容量或容積。作為替代，血液參數(shù)諸如血壓、血液膨脹壓、血
液滲透壓、血液成分水平、血液氣體水平(例如p02, pC02)都可被 如此監(jiān)測。當然，其他生理參數(shù)，甚至參數(shù)的組合都可被用于控制 裝置并由此控制患者體內(nèi)的液體量。
在另 一 種實施方式中，超濾裝置連接以允許患者全方位走動的 方式在身體之外。參見圖6,裝置1的血液進口經(jīng)由經(jīng)皮動脈導管]7與動脈15連接，并且裝置的血液出口經(jīng)由經(jīng)皮靜脈導管16與靜
脈14連接。動脈與靜脈之間的固有血壓差消除了利用附加的血液泵
來產(chǎn)生所需的血流速度和跨膜壓差以建立減輕血容量過多狀況所需
的超濾的必要性。裝置的濾液出口經(jīng)合適的導管18與標準排尿收集
袋19連4妻。
在另一種實施方式中，提供了過濾量控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括但不限于手動開關(guān)閥、與血液傳感器連接的自動閥、或者電池控制的
部元件與內(nèi)衣或者腰帶連接。
在另一種實施方式中，參見圖7,通過將裝置的血液進口和血液出口兩者都經(jīng)由經(jīng)皮靜脈導管16與靜脈14連接而將超濾裝置與患者的血液循環(huán)系統(tǒng)連接。但是，由于在靜脈之間存在血壓梯度不足的問題，血液灌注泵20被用于建立血流速度和^爭膜壓力梯度，以荻得裝置所要求的超濾性能。跨膜壓力梯度還可通過在濾液出口導管上使用泵21來建立過濾腔室中的負壓來實現(xiàn)，從而形成足夠的跨膜壓力梯度，以達到所要求的裝置的超濾性能。
在另一種實施方式中，裝置可與具有實時診斷數(shù)據(jù)收集的能力的傳感器一起。例如，血液傳感器可設置在導管中，例如導管7中，使各種類型的參數(shù)可被測定?？杀粶y定的 一些生理參數(shù)包括血細胞計數(shù)、血壓、血液膨脹壓、血液滲透壓、血液成分水平、血液氣體水平(例如p02, pC02)或者在血流中可被有效測定的其他參數(shù)。收集的診斷數(shù)據(jù)可被用于操作裝置，例如打開閥以允許過濾器從血流中除去水分。作為替代，診斷數(shù)據(jù)可被用于一些其他有價值的間接的好處，諸如調(diào)節(jié)藥物或者機器以增強患者的舒適度。
圖8示出了可植入到人體中的超濾裝置100的實施方式的示意圖。該實施方式包括進口集流管110和中空超濾芯112和出口集流管ll4。超濾芯112以液體密封方式設置在進口和出口集流管之間。進口集流管110包括進口導管116，該進口導管形成用于來自股動脈120的移植物118的連接點。在優(yōu)選形式中，血管移植物為6mm的PTFE移植物。在股動脈中形成切口并且移植物118以公知的方式在位置122處與股動脈120連接。集流管110和114可替代地被稱為集管或者開槽集流管。
類似地，出口集流管114包括出口導管124,使血管移植物126可與出口集流管連接。在優(yōu)選形式中，血管移植物為6mm的PTFE移植物。移植物126的另一側(cè)在連接位置130處與股靜脈128連接。
優(yōu)選地，超濾裝置100可手術(shù)植入到靠近腹股溝且在其上方的皮下位置中，諸如恥骨后隙。這允許更短的血管移植物118和126將超過濾裝置100與股動脈120和股靜脈130連接。在該位置中，閥152可被使用，并且無需穿刺皮膚，即在體外就可進行調(diào)節(jié)(閥152將在下面進一步討論)。手術(shù)過程可使用局部麻醉來進行。在相對簡單的手術(shù)過程中，超濾裝置IOO可被除去或者更換。
中空纖維超濾芯112包括以液體密封的方式從進口集 流管 110延伸到出口集流管114的多根中空纖維140。也就是說，在連接點122處離開股動脈120并經(jīng)過移植物118進入集流管110的血液將穿過集流管進入多根中空纖維140中。外殼保護中空纖維并且還收集通過纖維壁的液體。
中空纖維以類似于進口集流管的方式與出口集流管114連接，并且穿過纖維進入出口集流管的液體可被集中在出口集流管中，通過移植物126并經(jīng)股靜脈返回到血流中。
外殼142包括具有閥152的排出導管150。閥作為手動控制安全閥操作，使裝置可被正確調(diào)節(jié)。排出導管的出口被構(gòu)造成排出到膀胱154中。在優(yōu)選形式中，排出導管可以是購自Cook Medical(Bloomington， Indiana ) 的 Filtrate Suprapubic Malecot BladderCatheter。 Malecot導管包括可徑向膨脹的遠端以將導管固定在膀胱內(nèi)。當然，也可使用替代導管來從裝置中除去液體。另外，導管可被引導到身體之外并與造口袋連接。優(yōu)選地，裝置100大體上是扁平的并且裝置的元件大體上共面，如圖8中所示，以便方便裝置植入到患者體內(nèi)。外殼142和超濾芯112可由柔性材料構(gòu)造。這種柔性將允許裝
置100彎曲或者撓曲，進一步有利于裝置在患者體內(nèi)的植入和保持。作為替代，外殼142可由基本上不可彎曲的材料構(gòu)造而成。
圖9和12示出了進口集流管IIO和出口集流管U4的實施方式。優(yōu)選地，進口集流管110和出口集流管114相同，并且在圖9-12中它們被顯示為相同。如果進口集流管110和出口集流管114相同，在這將可能使這里公開的實施方式的設計、制造和組裝簡單化。
如圖9-12中所示，進口集流管110限定了在進口導管U6處開始的流路153，然后該流路分裂或分叉成多個獨立的流動通道156。這些獨立的流動通道156與中空纖維140連接。類似地，出口集流管U4在與中空纖維140的連接處限定了在獨立的流動通路156處開始的流路153,并將獨立的流動通道156結(jié)合或者會聚成單個出口集流管124。由進口集流管110和出口集流管114限定的流^各153可適于優(yōu)化作用于流經(jīng)流路153的液體上的液體動力。
圖10和11示出了由集流管110和114限定的流路153。如圖J0-12所示，集流管流路153被構(gòu)造成具有平滑發(fā)散或會聚的導管。圖l()和11中的附圖標記153示出了流路153本身的容積。集流管IIO和114限定了流路153。流動通道156適于安裝超濾芯140的中空管112。如在其他實施方式中，連接優(yōu)選盡可能光滑(沒有中斷)地形成，使血液凝塊的可能性最小。
當血液以使血流的擾動最小化并減少或；肖除血流中的任何滯留點的方式通過流^各153時，包括相應流路153的集流管110和114可適于優(yōu)化作用于血液上的液體動力。在優(yōu)選實施方式中，在每個集流管110和114中有32個流動通道156。在另一種優(yōu)選實施方式中，在每個集流管110和114中有16個流動通道156。對于每個流動通道156的發(fā)散的角度和路徑可適于使血流中的致血栓性最小化，這消除或者最小化了在整個使用過程中保持系統(tǒng)無凝塊所必須使用的抗凝劑的量。
圖13和14示出了通過本發(fā)明的實施方式的流路。如圖13和14所示，流路包括頸區(qū)或者頸部，例如170、 172。頸區(qū)被顯示為流動通道156中的收縮部或者限制部。作為替代， 一個或多個頸區(qū)可設置在中空纖維140中，優(yōu)選靠近中空纖維140的末端設置。比較靠近集流管進口導管116和集流管出口導管124的頸區(qū)(例如170)比i《)集流 管進口導管U6和集流管出口導管124較遠的頸區(qū)(例如172)更窄(即更大的限流作用)。頸區(qū)尺寸的變化可適于提供流經(jīng)每個中空纖維140的更加均勻的血量，使血流湍流最小化，并減少或消除血流中的任何滯留點。
圖13和14顯示了具有設置在進口集流管IIO和出口集流管114中的頸區(qū)例如170、 172的本發(fā)明的實施方式。作為替代，頸區(qū)可僅僅設置在進口集流管10中或者出口集流管114中。與具有設置在進口集流管IIO和出口集流管114兩者中的頸區(qū)的實施方式相比，這樣的設置可要求頸區(qū)具有更大的收縮程度。
圖15示出了被構(gòu)造成用于血液透析的裝置。與圖8中相同的附圖標記用于表示相同的元件，不需要在這里描述。在血液透析裝置180中，液體導管185被用于將透析液輸送到外殼142，使具有穿過其中的血液的過濾元件142可通過跨越過濾元件的對流梯度除去毒素，使毒素從血液中除去并進入透析液中，并將透析液從血液透析元件中除去。
圖16示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的示例性尺寸。特別是，如圖所示，進口集流管110具有大約6mm的進口和大約(近似)75mm的長度。另外，其寬度大約為23mm。中空纖維超濾芯112大約74mm寬并具有大約75mm的長度。大約32根管設置在濾芯中并與進口和出口連接。出口集流管114具有與進口集流管近似的尺寸。如圖所示，集流管具有大約95mm的總長度，并且進口/出口集流管的直徑大約為6mm。圖17以間隔90度的兩側(cè)視圖詳細示出了集流管。如圖所示，在圖17的集流管的詳圖中，橫跨集流管110/114的厚度或者尺寸大約為6mm。進口集流管110、出口集流管114和外殼142都可以具有基本相同的厚度。如圖16和17所示，進口集流管110、出口集流管！14和外殼142的厚度大約都是6mm。在另一種示例性實施方式中，厚度可以是8mm、 10mm、 12mm或者其他可能合適的厚度。
對在具有與在圖9-12、 16和17中顯示的實施方式中的那些特征基本相似的特征的裝置上進行了有限元分析。圖13和14以在有限元分析中使用的裝置作為基礎。有限成分分析使用來自Adina R&D公司的有限元分析軟件來完成，而計算機輔助設計圖是使用來自的Solid Works Corporation的軟件而產(chǎn)生的。液體被假定具有0.003帕斯卡秒(Pa-s)的粘度。有限元分析的結(jié)果在圖18-20中顯示。
圖18顯示了流經(jīng)不包括頸區(qū)的裝置的液流的速度。流經(jīng)該實施方式的液流顯示出通過該實施方式的中空纖維的 一些不均勻流，特別是最靠近進口集流管110的進口導管116和出口集流管114的出口導管124的中空纖維。不均勻流可導致液體中的剪切力增大和滯留點增加。對于該示例性裝置的近似液流速度在圖18中的裝置中的各個位置處被指示。
圖19顯示了流經(jīng)包括頸區(qū)的裝置的液流速度。與圖18中顯示的液流相比，流經(jīng)裝置的液體顯示出經(jīng)過該實施方式的中空纖維的明顯降低的不均勻液流。當與經(jīng)過最靠近圖18和19中的進口集流管110的進口導管116和出口集流管114的出口導管124的中空纖維相比時，這一點最明顯。近似液流速度在圖19中的裝置中的各個位置處一皮指示。
圖20顯示了流經(jīng)包括頸部并且對滯留點和液體中的剪切力最敏感的實施方式的一部分的液流速度。液流的速度和方向使用方向箭頭表示。箭頭越長越大，液體流動越快，相反，箭頭越短越小，液體運動越慢。圖20中的箭頭顯示了均勻的液流并且在液流中沒有滯留點。
圖21是上述有限元分析結(jié)果的圖表，顯示了與整個實施方式和實施方式的部分中的血流速度有關(guān)的壓降，所述部分包括中空纖維M0、集流管(進口集流管110和出口集流管114)以及移植物(與進口集流管UO連接的移植物118和與出口集流管114連接的移植
物126)。如在該實施方式中所示，實現(xiàn)了在裝置上低的壓降。
期望在超過濾裝置上具有低的壓力差。低的壓力差使裝置能夠
在不使用泵的情況下被利用，因此使裝置更適于植入。如圖21所示
的實施方式的壓力差小于股動脈和股靜脈之間的典型壓力差。典型
地，股動脈大約為120mmHg,股靜脈為(大約)10-20mmHg，產(chǎn)生大約100-UOmmHg的壓力差。因此，股動脈和股靜脈之間的典型壓力差足以引起血液以可接受的速度流過裝置。
為了防止或者降低在裝置中發(fā)生血栓形成的可能，期望將通過裝置的血液中的剪切力最小化。圖22是顯示y軸上的剪切力和x軸上的接觸時間的圖表。該圖表的出處Colton， C.K.和E.G. Lowrie，"Hemodialysis: Physical Principles and Technical Considerations"，"The Kidney"第二版，B.M. Brenner和F.C. Rector, Jr.編著，Vol. II，W.R Saunders, Philadelphia, PA,第2425-2489頁，特別是第2441頁(1981)。圖表上的線表示閾值點，高于這些閾值點更可能在紅血細胞和血小板中發(fā)生血栓形成。在圖表上還包括如上所述的有限元分析結(jié)果。在圖表上顯示了對于具有16和32根中空纖維的實施方式的有限元分析結(jié)果。結(jié)果使這些實施方式置于圖表上的線之下，表示與16和32根中空纖維140實施方式有關(guān)的血栓形成不可能出現(xiàn)。
為了減少或防止裝置中的血栓形成，期望(l)將流經(jīng)裝置的血液中的剪切力最小化，和(2)避免可能由流動不規(guī)則引起的滯留點。有限元分析的結(jié)果說明了包括頸區(qū)的實施方式減少或消除了不均勻流，因而減小了液體中的剪切力并減少或消除了液體中的滯留點。不均勻流和滯留點的消除或減少降低了血栓形成的可能性并使這些實施方式更適于長期纟直入。
通過使用可植入裝置而不是非植入裝置可帶來了某些優(yōu)點。在裝置植入之后并在最初的愈合期之后，出血、凝塊和感染風險比非植入裝置更低。特別是，在沒有任何經(jīng)皮入口的情況下，感染的可能性降低，因為細菌獲得進入裝置或者裝置植入的區(qū)域中的機會更小。另外，血栓形成的可能性更小，因為流經(jīng)裝置的血流保持連續(xù)并且不暴露到空氣中。接受植入裝置的患者將由于從身體中除去過量液體的能力而能夠具有更大的液體攝入量。這一點與排尿能力結(jié)合能夠明顯提高受到腎臟疾病或者心力衰竭困擾的患者的生活質(zhì)量。
雖然已經(jīng)顯示并描述了本發(fā)明的具體實施方式
，對本領域技術(shù)人員來說顯而易見的是可在更為廣泛的方面進行變化和修改，而不背離本發(fā)明的范圍，因此，所附的權(quán)利要求書的目的是覆蓋所有這些變化和修改，它們都落入本發(fā)明的基本精神和范圍內(nèi)。
在本文中引證的所有專利、公開的申請和參考文獻都通過全文引用而包含在本申請中。
權(quán)利要求
1、一種從患者體內(nèi)除去液體的裝置，包括a)限定具有單個進口和多個出口的第一流路的第一集流管和用于將來自單個進口的液流均勻分配到多個出口的部件；b)限定具有多個進口和單個出口的第二流路的第二集流管；c)過濾器，其與所述第一集流管和所述第二集流管液體連通；d)第一移植物，其用于將患者的血管系統(tǒng)與單個進口連接；c)第二移植物，其用于將單個出口與患者的血管系統(tǒng)連接；f)外殼，其適于收集通過過濾器的液體；和g)與外殼連接的排出導管。
2、 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中，所述第二集流管包括用于 將來自多個進口的液流均勻分配到單個出口的部件。
3、 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中，用于將來自單個進口的液 流均勻分配到多個出口的部件包括設置在一個或多個出口附近的一 個或多個限流頸區(qū)。
4、 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中，用于將來自多個進口的液 流均勾分配到單個出口的部件包括設置在 一 個或多個進口附近的一 個或多個限流頸區(qū)。
5、 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中，用于將來自單個進口的液 流均勻分配到多個出口的部件包括從單個進口到多個出口發(fā)散地逐 漸分叉的第一流路。
6、 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中，用于將來自多個進口的液 流均勻分配到單個出口的部件包括從多個進口到單個出口逐漸會聚 的第一流路。
7、 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中，所述第一集流管和所述第 二集流管基本上具有相同的尺寸和形狀。
8、 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中，所述排出導管適于與患者的膀胱液體連通。
9、 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中，所述過濾器包括多個中空纖維膜。
10、 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中，所述過濾器具有大約600 平方厘米或者更小的總膜表面積。
11、如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述中空纖維的直徑在大 約1亳米到大約7毫米之間。
12、 如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，中空纖維膜的數(shù)目在大約 2與大約60根中空纖維之間。
13、 如權(quán)利要求1所述的裝置，進一步包括用于控制由裝置除去 的液體量的部件。
14、 如權(quán)利要求13所述的裝置，其中，所述用于控制除去的液 體量的部件包括由監(jiān)測患者的生理參數(shù)的傳感器控制的閥。
15、如權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述生理參數(shù)選自下組 中血壓、體重、肺容量、血壓、血液膨脹壓、血液滲透壓、血液 成分水平、血液氣體水平以及它們的組合。
16、 如權(quán)利要求1所述的裝置，進一步包括適于限制流經(jīng)排出導 管的液流的閥。
17、 如權(quán)利要求16所述的裝置，其中，所述閥為手動閥。
18、 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中，所述過濾器對于水來說基 本上是可透過的，而對于血細胞和蛋白質(zhì)來說基本上是不可透過的。
19、 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中，所述第一集流管和所述第 二集流管為細長部件。
20、 如權(quán)利要求19所述的裝置，其中，所述第一集流管、所述 第二集流管和所述過濾器基本上共面。
21、 如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述多個中空纖維膜的每 個都與多個出口的每個在一對一的基礎上對準，并且所述多個中空 纖維膜的每個都與多個進口的每個在一對一的基礎上對準。
22、 一種從患者體內(nèi)除去液體的裝置，包括a)限定第一流路的第一集流管，該第一流路具有第一進口和多個出口以及設置在一個或多個出口附近的一個或多個頸部；b) 具有第二出口的第二集流管；c) 過濾器，其與所述第一集流管和所述第二集流管液體連通；d) 移植物，其用于將患者的血管系統(tǒng)與第一進口連接；e) 移植物，其用于將第二出口與患者的血管系統(tǒng)連接；f) 外殼，其適于收集通過過濾器的液體；和g) 與外殼連接的排出導管。
23、 如權(quán)利要求22所述的裝置，其中，所述第二集流管限定具 有多個進口和設置在 一 個或多個進口附近的 一 個或多個頸部的第二流路。
24、 如權(quán)利要求22所述的裝置，其中，所述第一流路中的一個 或多個頸部適于引起通過裝置的均勻液流。
25、 如權(quán)利要求22所述的裝置，其中，在所述第一流路中更靠 近第一進口的一個或多個頸部比離第一進口較遠的一個或多個頸部具有更大的限流作用。
26、 如權(quán)利要求23所述的裝置，其中，在所述第二流路中更靠 近第二出口的一個或多個頸部比離第二出口較遠的一個或多個頸部具有更大的限流作用。
27、 如權(quán)利要求22所述的裝置，其中，所述排出導管適于與患 者的膀胱液體連通。
28、 如權(quán)利要求22所述的裝置，其中，所述第一流路從第一進 口到多個出口分散地逐漸分叉。
29、 如權(quán)利要求23所述的裝置，其中，所述第二流路從多個進 口到第二出口逐漸會聚。
30、 如權(quán)利要求22所述的裝置，其中，所述過濾器包括多個中 空纖維膜。
31、 如權(quán)利要求22所述的裝置，其中，所述過濾器具有大約600 平方厘米或者更小的總膜表面積。
32、 如權(quán)利要求30所述的裝置，其中，所述中空纖維的直徑在大約1毫米到大約7毫米之間。
33、 如權(quán)利要求30所述的裝置，其中，所述中空纖維膜的數(shù)目 在大約12與大約60根中空纖維之間。
34、 如權(quán)利要求22所述的裝置，進一步包括用于控制由裝置除 去的液體量的部件。
35、 如權(quán)利要求34所述的裝置，其中，所述用于控制除去的液 體量的部件包括由監(jiān)測患者的生理參數(shù)的傳感器和微處理器控制的 閥。
36、 如權(quán)利要求35所述的裝置，其中，所述生理參數(shù)選自下組 中血壓、體重、肺容量、血壓、血液膨脹壓、血液滲透壓、血液成分水平、血液氣體水平以及它們的組合。
37、 如權(quán)利要求22所述的裝置，進一步包括適于限制流經(jīng)排出 導管的液流的閥。
38、 如權(quán)利要求37所述的裝置，其中，所述閥為手動閥。
39、 如權(quán)利要求22所述的裝置，其中，所述過濾器對于水來說 基本上是可透過的，而對于血細胞和蛋白質(zhì)來說基本上是不可透過
40、 如權(quán)利要求22所述的裝置，其中，所述第一集流管、所述 第二集流管和所述過濾器基本上共面。
41、 如權(quán)利要求29所述的裝置，其中，所述多個中空纖維膜的 每個都與多個出口的每個在一對一的基礎上對準，并且所述多個中空纖維膜的每個都與多個進口的每個在一對一的基礎上對準。
42、 如權(quán)利要求40所述的裝置，其中，所述第一集流管、所述 第二集流管和外殼每個的厚度小于大約IO毫米。
43、 一種從患者體內(nèi)除去液體的裝置，包括a) 具有多個出口的第一集流管；b) 第二集流管；和c) 過濾器，其與第一集流管和第二集流管液體連通，第一集流 管、第二集流管和過濾器限定一流路，該流路包括位于一個或多個出口附近的一個或多個頸區(qū)。
44、 如權(quán)利要求43所述的裝置，其中，所述第二集流管具有多個進口 ，所述流路包括位于一個或多個進口附近的一個或多個頸區(qū)。
45、 如權(quán)利要求43所述的裝置，其中，第一集流管具有第一進 口，所述過濾器包括多個中空纖維膜，并且在第一進口與多個中空 纖維膜之間的距離越遠，所述一個或多個頸區(qū)具有逐漸越小的收縮程度。
46、 如權(quán)利要求43所述的裝置，其中，所述第一集流管和所述 第二集流管為細長部件，并且第一集流管、第二集流管和過濾器基本上共面。
47、 一種從患者體內(nèi)除去液體的可植入血液濃縮器，包括a) 第一集流管，其限定第一流路并具有第一進口和多個出口， 該第 一流i 各從第 一進口到多個出口逐漸分叉；b) 第二集流管；和c) 過濾器，其與第一集流管和第二集流管液體連通。
48、 如權(quán)利要求47所述的裝置，其中，所述第二集流管具有第 二出口和多個進口，并限定第二流路，該第二流路從多個進口到第 二出口逐漸會聚。
49、 一種從患者血液中內(nèi)除去液體的可植入血液濃縮器，包括 a)第一集流管；c)包括多個中空纖維膜的過濾器，該過濾器與第一集流管和第 二集流管液體連通，第一集流管、第二集流管和過濾器適于限定一 流路，該流路提供流過每個中空纖維膜的基本均勻血流，同時使血 流的停滯最少。
50、如權(quán)利要求49所述的裝置，其中，a) 所述第一集流管和所述第二集流管為細長部件；b) 所述第一集流管、所述第二集流管和所述過濾器基本上共面； 并且C)所述第一集流管、所述第二集流管和所述過濾器每個的厚度 小于大約10毫米。
51. —種從患者體內(nèi)除去液體的方法，包括a) 將一裝置經(jīng)過手術(shù)植入到患者體內(nèi)，所述裝置包括i) 限定第一流路的第一集流管，該第一流路具有第一進口 和多個出口以及設置在一個或多個出口附近的一個或多個頸部，ii) 限定具有第二出口和多個進口的第二流路的第二集流管，iii) 與第一集流管和第二集流管液體連通的過濾器，iv )將患者的血管系統(tǒng)與所述第 一進口連接的第 一移植物，v) 將所述第二出口與患者的血管系統(tǒng)連接的第二移植物，vi) 適于收集通過過濾器的液體的外殼，和vii) 與外殼連接的排出導管；b) 將第一移植物連接到患者的第一血管；c) 將第二移植物連接到患者的第二血管；以及d) 將排出導管連接到患者的膀胱。
52、 如權(quán)利要求51所述的方法，其中，所述裝置經(jīng)手術(shù)植入到皮下位置。
53、 如權(quán)利要求52所述的方法，其中，所述皮下位置為恥骨后隙'，
54、 如權(quán)利要求51所述的方法，進一步包括基于一種或多種患 者生理參數(shù)控制除去的液體量的步驟。
55、 如權(quán)利要求51所述的方法，進一步包括通過調(diào)節(jié)所述裝置 上的液體控制閥來控制除去的液體量的步驟。
56、 如權(quán)利要求55所述的方法，其中，所述液體控制閥適于體 外調(diào)節(jié)。
57、 如權(quán)利要求51所述的方法，其中，所述第一血管為股動脈，所述第二血管為股靜脈。
58、 如權(quán)利要求51所述的方法，其中，所述第二集流管具有設 置在多個進口的一個或多個附近的一個或多個頸部。
全文摘要
本申請公開了用于從血容量過多的患者體內(nèi)除去過量液體和/或從包括受到腎臟或者心血管疾病困擾的患者的血液中除去毒素的超濾裝置和方法。所述裝置的一種實施方式包括外殼(1)、通道(11)和控制從患者中除去過量水分的控制器，所述外殼包括經(jīng)連接元件(2、3)與患者的血管系統(tǒng)連接的多個大孔徑中空纖維膜(5)，所述連接元件(2，3)包括分叉的液體通路元件，以將血流在生理上引導到裝置的每個中空纖維膜或者引導來自裝置的每個中空纖維膜的血流，所述通道(11)將由裝置除去的液體引導到合適的收集容器(19)或者患者的膀胱。裝置可體外佩戴或者手術(shù)植入，以便允許在自由走動的情況下連續(xù)除去液體。
文檔編號B01D63/02GK101505811SQ200780031426
公開日2009年8月12日 申請日期2007年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月24日
發(fā)明者B·A·所羅門, F·A·法齊奧, G·S·厄曼 申請人:弗雷澤紐斯醫(yī)療保健控股有限公司