专利名称：一种应用于无心跳供体肺保存的无创气管内降温装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于辅助医疗器件技术领域，具体涉及一种应用于无心跳供体肺移植、肺保存的气管内降温装置，尤其是在供体确认授权开胸取肺之前，所能提供的无创的气管内降温装置。
背景技术：
终末期肺部疾病的唯一有效治疗方法是肺移植手术。目前临床肺移植手术数量增加较少，停滞不前，主要原因是脑死亡供体(有心跳供体，heart heating donor, HBD)严重短缺，因此广大学者把目光投向无心跳供体(non heart heating donor, NHBD)的研究。然而，HBD存在心脏跳动供血，NHBD供体则相反，无心脏供血，存在不同程度的热缺血损伤，随着时间的推移而渐渐失去功能，不适合再进行肺移植手术。热缺血损伤时间长短决定供肺质量的好坏，尽快进行肺脏的降温、缩短热缺血时间是肺脏保存的必要措施。医生在得到家属同意、授权之前无法开胸取肺、进行有创的操作，因此在心跳停止至开胸取肺这段时间内，如何在不违反伦理的前提下无创降温、减轻热缺血损伤的肺保护措施至关重要，成为NHBD肺移植的关键。肺脏向上通过气管与外界相通，向下通过逐渐变细的支气管形成树枝样结构，终末端细支气管膨大形成成肺泡，支气管树枝样结构及肺泡共同构成了肺实质。外界气体通过气管进入到肺实质内，到达终末端肺泡，在此处进行人体的血氧交换，完成呼吸的生理作用。肺脏是一个特殊器官，因为肺实质细胞的存活并不单纯依赖于循环灌注供氧，还可以利用肺泡内氧进行细胞自我呼吸；机体死亡后，肺组织仍能存活一定时间，这是它与其他器官不同的地方，也是气管内通气肺保存的理论基础。低温是器官保存的必要措施，可降低细胞代谢，酶活性和能耗，减缓细胞死亡，减轻热缺血损伤。因此，无创地应用气管内通气结合低温进行NHBD供体肺保护的措施受到了学者关注，但是既往研究发现气管内吹入低温的气体降温幅度极其有限，无法有效减轻热缺血损伤。原因可能是由于气管、肺组织与气体之间的比热不均，而且冷空气，尤其是干的气体在支气管树内会被迅速回暖，因此需要改变这一类型的通气方式，弱化比热不均，达到快速降温的目的。如何在不违反伦理的前提下弱化气管、肺组织与气体之间的比热不均，无创、迅速的降低气管内及肺脏的温度成为NHBD供肺质量好坏的关键，因此，亟待一种可以同时实现上述要求的降温保护装置，减轻热缺血损伤，提高供肺质量。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种能够减轻NHBD供肺热缺血损伤，保证供肺质量的应用于无心跳供体肺保存的无创气管内降温装置。本实用新型提供的应用于无心跳供体肺保存的无创气管内降温装置，通过气管内低温通气合并低温肺保存液体在气管内的输入，弱化气管、肺组织与气体之间的比热不均，达到快速降低气管内及肺脏温度的目的，从而减轻NHBD供肺热缺血损伤，保证供肺质量。其系统结构如图1所示。该装置由第一电磁阀1、第二电磁阀2、微型隔膜泵3、第一半导体制冷模块4、第二半导体制冷模块5和肺保存液体水箱6构成，分为2个系统:低温通气系统、低温肺保存液体供给系统；其中:第二半导体制冷模块5构成低温通气系统，外界高压气源提供的气体，通过管道进入第二半导体制冷模块5，得到低温气体；低温气体经过第二半导体制冷模块5的出口 13进入到气管内，实现对气管内低温通气；肺保存液体水箱6连接第一电磁阀1，再依次连接微型隔膜泵3及第一半导体制冷模块4，第一半导体制冷模块4设有出口 12 ;第二电磁阀2设置在微型隔膜泵3之前，与第一电磁阀I并联，第二电磁阀2另一端通环境大气；以上组成低温肺保存液体供给系统；肺保存液体水箱6提供肺保存液体，通过第一电磁阀I和第二电磁阀2调控后，再依次进入微型隔膜泵3及第一半导体制冷模块4，得到低温肺保存液体；该低温肺保存液体通过第一半导体制冷模块4的出口 12输入到气管内，实现对气管内低温肺保存液体的供给；第一电磁阀1、第二电磁阀2的设置是为了防止低温肺保存液体喷入量过多而导致肺脏水肿，设置在微型隔膜泵3的前端。其中第一电磁阀I进口连接到低温肺保存液体流路，第二电磁阀2连接气体流路，两个电磁阀的开闭由微电脑控制，每次确保只有二者之一为通路，只要控制两者的开闭时间，就可以让器官保护液供给量形成脉冲式控制，操作方便。微型隔膜泵3提供提供肺保存液体流动的动力支持，驱使肺保存液体流向半导体制冷模块4，后者提供快速制冷，降温后的低温肺保存液体通过连接低温肺保存液体出口12输入到气管内。本实用新型还包括散热系统，该散热系统由循环冷却水水箱7、散热盘管8、风机
9、循环水温度控制器10和循环水泵11组成；第一半导体制冷模块4、第二半导体制冷模块5分别通过相应管道连接到散热系统，使2个半导体制冷模块内产生的热量散去，以确保两个半导体制冷模块持续低温运转，持续提供低温气体及低温肺保存液体在气管内的输入。具体来说:循环冷却水水箱7的左侧依次与循环水温控制器10及循环水泵11连接，然后再分别连接至第一半导体制冷模块4和第二半导体制冷模块5的热端；循环冷却水水箱7提供冷水源，循环水温控制器10及循环水泵11分别提供温度的可调控制及冷水流动的动力支持；在循环水箱7的右侧与散热盘管8的一端连接，通过散热盘管8进行热量交换，把热量排出；散热盘管8连接风机2，风机2可加速散热；散热盘管8的另一端分别与第一半导体制冷模块4和第二半导体制冷模块5的冷端连接，实现循环散热。与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和有益效果:本实用新型可以在无创操作前提下，提供高流量低温气体，同时气管内输入高压低温肺保存液体，降低热交换系数，弱化比热不均，能够快速降低气管内及肺脏温度，减轻热缺血损伤，提高供肺质量。本装置还可以将保护性气体或者液体药物成分输送到肺脏内部，协同对抗NHBD供肺热缺血损伤。
[0016]图1为装置系统图。图2为装置电路图。图中标号:1为第一电磁阀，2为第二电磁阀，3为微型隔膜泵，4为第一半导体制冷模块，5为第二半导体制冷模块，6为肺保存液体水箱，7为循环冷却水水箱，8为散热盘管，9为风机，10为循环水温度控制器，11为循环水泵，12为低温肺保存液体出口，13为低温气体出口。
具体实施方式
本实用新型将高流量气体经过快速冷却变成低温气体，并通过气管直接送入肺部；与此同时，采用脉冲方式输送少量肺保存液体与冷却气体一同进入肺部。这不仅有利增强肺内热交换系数、弱化肺组织与气体之间比热不均，还可以保护肺内组织细胞的生物活性。本发明可在无创操作前提下，对NHBD供肺原位实施快速降温，减轻热缺血损伤，提高NHBD供肺质量。下面结合图例详细阐述本实用新型实施方式:如图1所示为本实用新型装置的系统原理示意图。高压气源提供高流量气体，经过第二半导体制冷模块5进行快速冷却，得到低温气体并且输入到气管内部；肺保存液体水箱6中的肺保存液体由微型隔膜泵3提供动力支持，输送到第一半导体制冷模块4内，在其内进行快速冷却；第一半导体制冷模块4连接低温肺保存液体出口，延伸入气管内部适当深度，以确保该液体随低温气流进入到气管、肺组织内；为防止保护液喷入量过多而导致水肿等问题，在微量泵前端装配两个电磁阀，每次确保只有二者之一为通路，只要控制两者的开闭时间就可使得肺保存液体供给量形成脉冲式控制；低温气体伴随气管内输入的低温肺保存液体可以弱化比热不均，降低热交换系数，通过气管、肺表面液体成分蒸发带走大量热量，可以实现气管、肺表面的快速降温。为确保系统中第一半导体制冷模块4、第二半导体制冷模块5工作正常，本发明采用风冷和水冷相结合的方式，对半导体制冷模块的热端进行冷却，即半导体制冷模块4、5热端的水冷盘管是由循环水箱7，经过循环水泵11进行换热冷却的，其冷却水温是由循环水温控制器10进行监控的。为尽可能保证循环水箱7的水温较小，在循环水进入水箱前，采用风机9吹散热盘管8表面，进行辅助降温。为了满足不同工况和临床需求，两个半导体制冷模块分别采用微电脑独立控制程序，其具体参数可以相对独立工作。本装置通过高压气源提供高流量的空气，可以合并不同流量的氧气及其他保护性气体共同混合；本装置可以在肺保存液体水箱内添加各种药物成分，同时输送到气管、肺脏内部，更好的发挥药物的作用。根据本实用新型装置的具体结构和功能作用，本技术领域的人员可以设计相应的电气原理图。图2为本发明的电气原理图例子。本装置在不违反伦理及无创操作的前提下使得气管、肺脏内部表面液体成分蒸发带走大量热量，可以实现气管、肺脏的快速降温，减轻了热缺血损伤，保证了 NHBD供肺质量，有利于临床肺移植手术的广泛开展。
权利要求1.一种应用于无心跳供体肺保存的无创气管内降温装置，其特征在于该装置包括第一电磁阀(I)、第二电磁阀(2)、微型隔膜泵(3)、第一半导体制冷模块(4)、第二半导体制冷模块(5)和肺保存液体水箱(6)，分为低温通气系统、低温肺保存液体供给系统；其中: 第二半导体制冷模块(5)构成低温通气系统，外界高压气源提供的气体，通过管道进入第二半导体制冷模块(5)，得到低温气体；低温气体经过第二半导体制冷模块(5)的出口(13)输入到气管内，实现对气管内进行低温通气； 肺保存液体水箱(6)连接第一电磁阀(I )，再依次连接微型隔膜泵(3)及第一半导体制冷模块(4);第二电磁阀(2)设置在微型隔膜泵(3)之前，与第一电磁阀(I)并联，第二电磁阀(2)另一端通环境大气；以上组成低温肺保存液体供给系统；肺保存液体水箱(6)提供肺保存液体，通过第一电磁阀(I)和第二电磁阀(2)调控后，再依次进入微型隔膜泵(3)及第一半导体制冷模块(4)，得到低温肺保存液体；该低温肺保存液体通过第一半导体制冷模块(4)的出口(12)输入到气管内，实现对气管内低温肺保存液体的供给。
2.根据权利要求1所述的应用于无心跳供体肺保存的无创气管内降温装置，其特征在于该装置还包括一个散热系统，该散热系统由循环冷却水水箱(7)、散热盘管(8)、风机(9)、循环水温度控制器(10)和循环水泵(11)组成；循环冷却水水箱(7)的左侧依次与循环水温控制器(10 )及循环水泵(11)连接，然后再分别连接至第一半导体制冷模块(4 )和第二半导体制冷模块(5)的热端；循环冷却水水箱(7)提供冷水源，循环水温控制器(10)及循环水泵(11)分别提供温度的可调控制及冷水流动的动力支持；在循环水箱(7)的右侧与散热盘管(8)的一端连接，通过散热盘管(8)进行热量交换，把热量排出；风机(2)用于加速散热；散热盘管(8)的另一端分别与第一半导体制冷模块(4)和第二半导体制冷模块(5)的冷端连接，实现对两个制冷模块的循环散热。
专利摘要本实用新型属于辅助医疗器件技术领域，具体为一种应用于无心跳供体肺保存的无创气管内降温装置。该装置包括两个电磁阀、微型隔膜泵、两个半导体制冷模块、肺保存液体水箱等，并分为低温通气系统、低温肺保存液体供给系统；低温通气系统实现对实现对气管内进行低温通气，低温肺保存液体供给系统实现对气管内低温肺保存液体的供给。此外，还包括由冷却水水箱、散热盘管、风机、水温度控制器和水泵构成的散热系统，实现对实现对两个制冷模块的循环散热。本实用新型可以在无创操作前提下，提供高流量低温气体，同时气管内输入高压低温肺保存液体，降低热交换系数，弱化比热不均，能够快速降低气管内及肺脏温度，减轻热缺血损伤，提高供肺质量。
文档编号F25B21/02GK202908928SQ20122054070
公开日2013年5月1日 申请日期2012年10月22日 优先权日2012年10月22日
发明者赵晓刚, 胥义, 姜格宁 申请人:同济大学附属上海市肺科医院, 上海理工大学