背景技术：
相关技术领域包括器官和组织灌注设备，其能够维持和/或恢复器官和组织的生活力并保存器官和组织以用于存储和/或运输，并且其更具体地包括用于测量灌注设备的温度的温度传感器。
器官或组织的体外使用，例如用于准备移植、研究、诊断和/或处理，常常需要用于将器官或组织保存在接近理想的环境和生理状态中的系统和装置。器官或组织灌注的目的往往是模拟人体的环境使得器官或组织保持活力。很多时候，器官或组织需要在设施之间被存储和/或运输。维持和恢复器官或组织的目标是减少局部缺血和再灌注伤害。在正常或接近正常功能状态下存储期的增加也提供某些优点，例如，器官或组织可以运输更大距离并且存在用于器官或组织的测试和评价的增加的时间。
已经知道利用灌注流体灌注器官或组织，以便在器官已从供体被收获之后保持和维持器官或组织。灌注流体通常包含添加剂和/或营养物质以帮助保持器官或组织。灌注流体例如通过血管进入器官或组织并且通过例如另一个血管离开器官或组织或者可以通过其它通路离开器官或组织。灌注流体可形成围绕器官或组织的灌注液池或浴。本文中为了易于参考，术语“器官”将表示“器官和/或组织”，除非另外指明。
为了确保器官处于接近理想的条件或生理状态，不同类型的传感器和/或监视器用来测量器官的不同变量。要测量的一个变量是温度。常规地，温度传感器用来通过使器官容器或灌注液流动路径中的器官或灌注液与温度传感器接触来测量温度，或者用来通过在灌注液流动路径下游的非接触装置估计温度。参见例如授予owen等人的美国专利申请公开no.2011/0300615和授予wright等人的美国专利申请公开no.2004/0221719。
技术实现要素：
包括在上文引述的文档中公开那些的常规器官或组织灌注机器的问题是，温度传感器不准确地监测温度和/或在器官或组织的温度的监测期间可能对器官或组织造成损坏。监测灌注机器的配管或管道中(不直接在器官处)的灌注流体的温度的温度传感器充其量仅提供器官自身的温度的估计，因为在其在返回到器官之前穿过灌注机器的不同地加热和/或冷却的部分时灌注流体的温度可能波动。另外，在由于例如在灌注机器的运输期间颠簸或晃动导致灌注机器临时停止泵送或灌注液泵的失效而使灌注液停止流动并且保持静止的情况中，当器官的温度实际上保持在可接受水平时，温度传感器可指示器官的估计温度为不可接受的和不理想的温度，因为在配管中保持空闲的灌注液的温度不是器官的温度。在这种情况下，在包围整个器官或器官的一部分的盆中，灌注液浴温度已保持稳定。
其它类型的温度传感器被置于与器官直接接触以直接测量器官的温度。然而，这些类型的温度传感器有可能对器官造成损坏，因为将温度传感器固定到器官的方法可能刺穿器官或者以其它方式对器官造成创伤。另外，当移除固定或附接到器官的温度传感器时，器官可能被损坏，因为在移除温度传感器时接触温度传感器的组织可能被撕裂或分离。这会造成器官的损失。
因此，存在通过微创或无创手段对在诸如器官灌注机器的存储和/或运输设备中的器官的温度进行监测的需求。另外，需要准确地测量器官的温度，从而可以监测器官并且可以在器官的灌注、运输和/或存储期间防止或最小化诸如局部缺血的非所需效应。此外，优选的是，温度传感器直接地或紧邻地测量器官的温度以确保读数的准确度而不是估计温度，该估计温度可能不是器官温度的准确表示。
本发明的实施例的优点包括允许准确而非侵入地监测器官温度的器官容器和温度传感器。器官容器可容纳器官或者可容纳组织。另外，可存在赋予器官的温度读数的进一步准确度的多个温度传感器和/或在传感器失效的情况下的一个或多个备用传感器。
根据示例性实施，提供了用于监测器官的温度传感器。温度传感器可被构造成测量器官容器内部的温度。温度传感器可设置在器官容器外部。温度传感器可以是非接触式温度传感器。
器官容器外部的冷却剂容器可具有孔口，温度传感器穿过该孔口测量器官容器内部的温度。温度传感器可被构造成直接测量器官的温度。温度传感器也可以或备选地被构造成测量至少部分地或完全地浸渍器官的灌注液浴的温度。
温度传感器优选地为红外温度传感器。
示例性实施提供了一种用于灌注、运输和/或存储器官的设备。该设备优选地具有构造成容纳器官的器官容器和构造成测量器官容器内部的温度的非接触式温度传感器。非接触式温度传感器优选地设置在器官容器外部。
该设备还可具有一个或多个第二非接触式温度传感器，其被构造成测量器官容器内部的温度。第二非接触式温度传感器优选地设置在器官容器外部。
示例性实施包括一种用于监测器官的温度的方法。该方法可包括利用第一红外温度传感器测量其中可保持器官或组织的冷却剂容器内部的空间的温度，第一红外温度传感器位于其中可保持器官或组织的冷却剂容器内部的空间外部。
该方法可包括利用第二红外温度传感器测量其中可保持器官或组织的冷却剂容器内部的空间的温度，第二红外温度传感器位于其中可保持器官或组织的冷却剂容器内部的空间外部。该方法可包括当第一温度传感器失效时利用第二红外温度传感器测量器官容器内部的温度。该方法可测量包围器官或组织的灌注液浴的温度。该方法可直接测量器官或组织的温度。该方法可在器官或组织容器中的器官或组织的灌注期间测量器官或组织容器内部的温度。
在阅读本文的实施例的详细描述之后，本发明的其它优点、益处和特征对于本领域的技术人员来说将变得显而易见。
附图说明
图1是器官灌注设备的示意图。
图2是器官灌注设备和温度传感器的透视图。
图3是冷却剂容器的透视图。
图4是冷却剂容器的横截面透视图。
具体实施方式
参看附图，将描述根据本发明的各种实施例的设备和方法。
以下示例性实施例涉及灌注设备，其可以是用于器官或组织的运输设备、诊断设备、处理设备和/或存储设备。虽然根据本公开的示例性系统和方法可能适用于具体应用，但本公开中包括的描绘和/或描述并非意图局限于任何具体应用。可设想到可以有利地包括本公开中以示例性方式描述的器官或其它生物样本的任何设备。
一种用于灌注、运输和/或存储器官的设备可被构造成容纳继而构造成容纳器官的器官容器并且包括非接触式温度传感器，非接触式温度传感器被构造成测量器官容器内部的温度。非接触式温度传感器可位于器官容器外部的位置。
图1是用于器官20的灌注设备10的示意图。器官20可以优选地为肝脏，但可以是任何人体或动物、天然或工程、健康、受伤或患病的器官。图1的设备保持其中可放置器官的盆30。器官20可设置在盆30内部的灌注流体浴中。在这样的构型中，盆30可包括器官支承表面，该表面被构造成当器官在灌注液浴中时保持器官20。器官支承表面可以是盆30的壁中的一个，或者它可以是盆30内部的内表面，例如可分离的托架。盆30可包括第一过滤器32，其可充当粗颗粒过滤器。盆30优选地被构造成允许在器官20周围形成灌注液浴。温度传感器40可位于盆30附近，以测量盆30内部或周围的温度。
盆30优选地设置在绝缘的冷却剂容器50内，冷却剂容器50可容纳诸如冰、冰水、盐水等的冷材料。冷却剂容器50可以永久性地或可拆卸地附接到设备10或者是设备10的一体化的整体部分。因此，在使用中，器官20优选地设置在托架内，托架设置在盆30内，盆30设置在冷却剂容器50内。
优选地，盆30、托架和冷却剂容器50中的每一个被构造成或键接成相对于彼此在单个取向上配合在(多个)对应的配合部件内。冷却剂容器50、盆30和托架的构型可提供这样的构型：其为器官20提供冷却剂，而不需要冷却剂容器50的内容物接触器官20或托架，由此在盆内保持无菌环境。盆30可被构造成具有与冷却剂容器50的冷却剂介质接触或优选地与冷却剂容器50的壁(例如，内壁42)接触的外表面。虽然冷却剂容器50在此处描述为容纳冰水，但可以使用任何合适的冷却剂介质。由于可以容易获得冰，冰水可能是优选的，但普通技术人员应理解，可以采用任何合适的冷却剂介质，其可以是有源冷却剂介质(例如，热电冷却器或制冷剂回路)或类似于冰或冰水或它们的组合的无源冷却剂介质。可放置在冷却剂容器50内的冰或其它冷却剂介质的量应根据在器官20处于设备10中的同时提供冷却剂的最大时间来确定。
托架可包括构造成将器官20固定地保持在位的部件。这样的部件可以例如包括紧固到托架的使用者可选择的结网。托架也可具有构造成支承器官20的器官支承表面。器官支承表面可以是成形为接纳器官20的表面。
在图1的实施例中，在穿过过滤器32之后，灌注流体沿着第一流动路径70流动，第一流动路径70包括诸如柔性或刚性配管的合适的流体导管72、泵80、压力传感器90、第二过滤器34、可选的氧合器100和气泡捕集器110，它们中的每一个均在下文中讨论。灌注液可以再循环通过第一流动路径70。
第一过滤器32优选地为相对粗的过滤器(相对于第二过滤器34)。这样的粗过滤器可提供用于防止大颗粒进入和堵塞设备10的流体路径，大颗粒可以例如是器官的或从供体移除的器官的副产品。第一过滤器32可以是盆30的一体部分，或者第一过滤器可设置在盆30下游的第一流动路径70中的其它地方。第一过滤器32也可以是相对于盆30的单独部件或设置在流体导管72内。
第一流动路径70也可包括泵80。泵80可以是适合与器官的灌注结合的任何泵。合适的泵的示例可包括手动操作泵、离心泵和滚压泵。如果包括了滚压泵，则滚压泵可包括单个通道或流动路径(其中仅一根管被滚子压缩)，或者滚压泵可包括多个平行的通道或流动路径(其中多根管被滚子压缩)。如果包括了多个平行的通道或流动路径，则滚子可优选地设置成异相或偏移的，以使得由滚子产生的脉冲异相，这可导致流体流比起单滚子的情况相对较少脉动地从滚压泵流出。这样的多通道滚压泵可实现恒定的流量或极少脉动的流量，根据流动路径中的其它部件和/或被灌注的器官的类型，这可能是有利的。泵80示出为设置在第一过滤器32和第二过滤器34之间，但可以设置在第一过滤器32和第二过滤器34两者的上游，或者也可设置在第一过滤器32和第二过滤器34两者的下游。
流动路径70可包括压力传感器90。压力传感器90可优选地设置在泵80的出口之后，以便借助于合适的控制器400来监测和/或用来控制在泵的出口处产生的压力。压力传感器90可提供连续的或定期的压力监测。
流动路径70可包括氧合器100，例如氧合器膜或主体，以将氧合提供给灌注流体。氧气可通过任何合适的装置提供至氧合器100。合适的氧气源可包括纯氧或诸如空气的混合气体。气体可例如在高压缸中被压缩、液化(当要被存储在杜瓦瓶中时)或从周围的大气环境中抽取。优选地，氧气可借助于氧生成器提供，氧生成器可与设备10分开或一体化到设备10。氧气可通过任何合适的手段生成，该手段的一些示例包括通过利用分子筛变压吸附、通过陶瓷氧生成器(固态氧泵)或通过水的分解。
流动路径70可包括气泡捕集器110。气泡捕集器110优选地分离可能夹带在灌注液流中的气泡，并且防止这样的气泡继续向下游并进入器官20中。气泡捕集器110也可充当减少或消除灌注液流的脉动性的蓄能器。气泡捕集器110可初始地或通过气泡的积聚而包括一定体积的气体，使得灌注流体中的压力波动被衰减或消除。
气泡捕集器110可包括通气口，其在启动或吹扫过程期间允许气体的吹扫。通气口可以连接到吹扫流动路径140(其在下文中详细地讨论)或者是吹扫流动路径140的一部分。通气口优选地在启动过程期间打开，以使得任何空气或其它气体都可从灌注液路径70被吹扫。一旦气体从灌注液路径70被吹扫，通气口就可优选地被关闭。通气口可被手动关闭或者可借助于合适的控制器400自动关闭。
气泡捕集器110可包括液位传感器112。液位传感器112可以可选地在吹扫过程期间用来确定吹扫完成的时间和/或可用来确定需要重复吹扫过程的时间，这可以发生在气泡已被捕集在气泡捕集器110中之后。另外，通过使用液位传感器112和通气口，气泡捕集器的蓄能器功能可被调谐以考虑灌注液流中的脉动的不同振幅和频率。
气泡捕集器110可根据灌注设备的给定应用的需要而具有任意数量的出口。在图1中，三个出口示出为连接到三个不同的流动路径，这些流动路径可以特别地适用于肝脏的灌注。当灌注肝脏时，三个路径优选地包括连接到肝脏的门静脉的门流动路径120、连接到肝脏的肝动脉的肝流动路径130、以及提供到盆30的返回路径的旁路流动路径140。可在流动路径中设置允许流体进入灌注液溶液的端口。在描绘的实施例中的端口位于气泡捕集器110中。该样本端口可被构造成接受标准鲁尔型注射器，临床医生可使用该注射器来抽出灌注液溶液的样本以用于分析。该端口也可由临床医生用来将药物或其它物质添加到灌注液溶液，而不需要打开盆。
如图1所示，门流动路径120和肝流动路径130可以可选地包括类似或不同的部件，例如，阀122、132；气泡传感器124、134；流量传感器126、136；流动控制夹具127、137；以及压力传感器128、138。每种类似的部件可以以类似的方式起作用，并且这样成对的部件可以可选地在结构上和/或功能上相同以降低制造成本。流量传感器126、136优选地为设置在配管周围的超声波传感器，但可以使用任何合适的传感器。超声波传感器可能是有利的，因为在正常使用中，它们不接触灌注流体，不在无菌路径中，并且因此不需要在使用之后更换和/或清洁。
阀122、132可以是用来夹紧配管并减少或关断流的夹管阀，但可以使用任何合适的阀。夹管阀可能是有利的，因为在正常使用中，它们不接触灌注流体，不在无菌路径中，并且因此不需要在使用之后更换和/或清洁。
优选地，气泡传感器124、134为设置在配管周围的超声波传感器，但可以使用任何合适的传感器。类似于夹管阀，超声波传感器可能是有利的，因为在正常使用中，它们不接触灌注流体，不在无菌路径中，并且因此不需要在使用之后更换和/或清洁。相反，超声波传感器可设置成接触、邻近或围绕配管的外表面，以便感测气泡。
流动控制夹具127、137可用来微调在门流动路径120和肝流动路径130之一或两者中的流量。优选地，器官提供自调节以控制离开气泡捕集器110并且在门流动路径120和肝流动路径130之间分配的流的量。在这样的自调节流中，压力传感器128、138提供过压监测。在输送至门流动路径120或肝流动路径130中的任一者或两者中的器官的压力超过预定阈值的情况中，设备10能自动停止和/或减小由泵80提供的流量以防止损坏器官。附加地或备选地，当压力接近预定阈值时，压力传感器128、138可用来为使用者和/或合适的控制器400生成警报信号。
在离开门流动路径120和肝流动路径130之一或二者之后，灌注液流过器官并返回到盆30以形成器官浴。
旁路流动路径140可包括阀142、和/或诸如氧传感器144和ph传感器146的传感器。优选地，阀142为夹管阀并且可以具有与阀122和132类似的构型，但可以使用任何合适的阀。氧传感器144和ph传感器146可用来确定灌注液的状态。优选地，旁路流动路径140仅在吹扫或启动注液过程期间使用，但它也可以在灌注期间优选地连续地使用以实时监测灌注液性质。
器官灌注设备10也可包括加速计150。优选地，加速计150为三轴线加速计，但多个单轴线加速计也可用于相同效果。加速计150可用来连续地或定期地监测和/或记录设备10的状态。监测可包括监测设备10的过度冲击和姿态。通过实施这样的监测，设备10的误用或潜在地不合适的条件可被检测和记录。
设备10可包括用于除器官20之外的物品的存储隔室。例如，设备10可包括文档隔室160以存储与器官20有关的文档和/或图表。另外，设备10可包括一个或多个样本隔室170。样本隔室170可被构造成例如存储流体和/或组织样本。样本隔室170可有利地设置在冷却剂容器50附近以提供冷却剂，该冷却剂可类似于或等同于提供用于器官20的冷却剂。
优选地，接触灌注液和/或器官20的设备10的所有部件都是一次性的和/或容易更换的。这样的一次性物件可作为可出售的包装包括在套件中。例如，这样的套件可包括诸如塑料或收缩包裹包装的包装，其容纳与器官20和/或灌注液接触的部件中的一些或全部。在实施例中，配管、过滤器、氧合器和气泡捕集器以预构造成放入设备10中的固定位置部件的流动路径布置内的方式包装在一起，并且托架和盆被单独地或一起包装，并且可选地与配管、过滤器、氧合器和气泡捕集器一起包装。
图2是诸如包括温度传感器40的设备10的实施例的实施例的部件的透视图。温度传感器40优选地位于冷却剂容器50和盆30之外(外部)。温度传感器40可位于冷却剂容器50内或附近。盆30和/或冷却剂容器50可由透光材料制成，该材料允许温度传感器40测量盆30和/或冷却剂容器50内部的温度。用于盆的优选材料为聚碳酸酯塑料树脂。用于冷却剂容器的优选材料为烯烃，例如聚乙烯。然而，可以使用其它聚合物或非聚合物材料。优选地，盆30完全地或部分地由可穿过其进行红外温度测量的材料制成。
温度传感器40优选地位于盆30外部，使得温度传感器40不接触器官20或器官20周围的灌注流体。通过不允许温度传感器40接触灌注流体，温度传感器40不需要被消毒以防止污染灌注流体。这允许将温度传感器40用于多个器官移植，而不必在将被灌注、运输或存储的器官20取出设备10和将不同的器官置于设备10中时丢弃或改变温度传感器40。
设备10可包括多个温度传感器40，其可在失效的情况下提供冗余和/或可在多个位置处提供温度测量。多个温度传感器40可以例如在第一传感器失效时一次启用一个传感器，然后启用第二传感器，或者可以同时操作一个或多个传感器。如果使用多个温度传感器40，则可以使用一个温度传感器40来检测在另一个温度传感器40中的失效。优选的方法使用编程到例如在控制器400中的cpu中的固件同时监测两个传感器。该固件将恒定地或定期地比较来自每个传感器的温度。如果传感器中的一个中止工作，或者落在公差范围之外，则cpu将优选地忽视其输出并且仅监测剩余功能正常的传感器。在功能异常的传感器的情况中，也可将命令发送至用户接口显示模块，以警示临床医生故障。
优选地，温度传感器40为红外温度传感器。然而，温度传感器40可以是任何类型的非接触式温度传感器40并且也可以是接触式温度传感器40。当温度传感器40为红外温度传感器时，温度传感器40优选地朝在灌注流体的表面下方和/或冷却剂容器50内的盆30的部分指向、瞄准或聚焦。更优选地，红外温度传感器朝器官20指向、瞄准或聚焦。
当器官20设置在盆30中时，(多个)温度传感器40优选地设置成尽量靠近器官20，以便改善(多个)温度传感器40的可用性和准确性。(多个)温度传感器40可提供位于盆30内部的灌注液的温度测量，该测量可与器官20的温度关联。备选地或此外，(多个)温度传感器40可用来直接测量器官20的温度。当(多个)温度传感器40为红外温度传感器时，(多个)温度传感器40可通过相对于盆30和/或冷却剂容器50移动(多个)温度传感器40而被调整，以测量在盆30和/或冷却剂容器50内部的不同位置处的温度。(多个)温度传感器40可预设在相对于器官20和/或盆30的(多个)具体位置处，并且可以预聚焦在相对于器官20和/或盆30的具体方向或取向上。例如，(多个)温度传感器40可设置在盆30和冷却剂容器50之外并且定向成瞄准器官20和/或盆30。(多个)温度传感器40可以在器官(20)下方或上方和/或在器官(20)的侧面。(多个)温度传感器40可被预设或调整以在器官20的位置处测量器官20至少部分地浸入其中的灌注液浴的和/或保持器官20的托架的温度。当使用多个温度传感器40时，(多个)温度传感器40中的一个可被预设或调整在与(多个)温度传感器40中的另一个不同的位置和/或取向。一个或多个温度传感器40的焦点可以是固定的或可由使用者调整的。
图3示出了示例性冷却剂容器50的透视图。冷却剂容器50可具有允许温度传感器40测量盆30内部的温度的孔口或切口38。孔口或切口38可以是打开的或者可以是用材料关闭的，穿过该材料可进行红外温度测量。这样的材料可形成窗口，该窗口允许(多个)温度传感器40测量冷却剂容器50内部的温度。窗口的材料可以是透光的材料，其允许(多个)温度传感器40测量盆30和/或冷却剂容器50内部的温度。用于窗口的优选材料可以是聚碳酸酯塑料树脂。用于冷却剂容器的优选材料为烯烃，例如聚乙烯塑料树脂。然而，可以使用其它聚合物或非聚合物材料。对于多个温度传感器40来说，可提供多个孔口，或者多个传感器可使用单个孔口。温度传感器40也可(完全地或部分地)设置在孔口或切口38内部。温度传感器40也可设置在冷却剂容器50的壁内部，使得冷却剂容器50的壁的内部部分和冷却剂容器50的壁的外部部分封闭温度传感器40。
如图4所示，冷却剂容器50可具有双壁结构，使得该双壁结构限定在双壁结构的内壁42和外壁44之间的间隙。温度传感器可指向内壁42上方的区域。图4显示，冷却剂容器50的孔口或切口38位于内壁42中。然而，孔口或切口38可位于允许温度传感器40测量盆30内部的温度的冷却剂容器50的任何表面中。内壁42可抵靠盆30，并且外壁44可以是设备10的外部部分的一部分或者可以与设备10的外表面间隔开，以允许与外部的热隔离。
本文已描述和示出了本发明的优选实施例以及一些变型。本文所用术语、描述和附图仅以举例方式阐述，而不意图进行限制。本领域的技术人员将认识到，在旨在由所附权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围内，许多变型是可能的，其中所有术语均意味着其最广泛合理的意义，除非另外指明。