本发明特别地涉及包括权利要求1的单一特征的中间元件，包括权利要求13的单一特征的医疗体外流体系统，并且包括权利要求17的单一特征的方法。
用于医疗体外流体管线的中间元件是已知的，例如来自用于医疗体外肺支持(ECLA/ILA)的系统。这种中间元件用作连接器以连接流体管线，例如由PVC制成的导管线(tubing line)，或者例如配置为适配器，其用于连接不同种类的流体管线或将所述流体管线连接至系统的其它部件。其中例如使用这种中间元件的进一步系统是用于体外膜氧合(ECMO)的系统、用于无泵动静脉肺支持(PECLA)的系统或用于体外肺支持(PLA)的系统。这种系统的应用领域包括例如ARDS(成人呼吸窘迫综合征)、ALI(急性肺损伤)、肾脏治疗，用于具有慢性呼吸窘迫综合征(COPDP/AECOPD)的患者以及也在心脏手术期间的肺移植方法中。在实验室中用于快速分析参数CO2、O2的用法也是想得到的。
另外，这种中间元件还用于体外循环支持或体外生命支持(ECLS)的系统中。ECLS的应用领域例如是在心脏病学和心脏手术中具有疾病模式的患者，例如对于具有心机能不全的失代偿的患者，其中心脏的功能不再足以以充足的方式供应有机体含氧血液。
对于这种系统，提供至系统的血液通常必须借助于流体管线上的端口以昂贵的方式被采集，并且必须在血气分析(BGA)中评估O2和CO2的量。该程序需要许多时间并且是昂贵的。作为替代方案，目前仅存在在患者的皮肤上执行CO2/O2的经皮测量的可能性。在此必须将测量传感器施加至患者的皮肤上，并且必须用流体填充皮肤和传感器之间的间隙，以便能够完全执行测量。然而，该方法也是非常昂贵的，因为由于皮肤的微循环需要校准和温度控制(41-43℃)。
由DE102013012433A1已知一种用于体外循环支持的布置，其中借助于氧合器，通过向血液加入氧并且除去CO2执行从静脉插管至动脉插管的体外血液循环。布置在体外血液循环中的血液泵经由管线从静脉插管供应血液至动脉插管。在该申请中，没有描述含氧血液中O2或CO2的量的测量。
由WO2012/127422A1已知一种用于体外监测物理化学血液参数的设备，其包括具有用于有机流体介质的入口和出口的细长主体。在该主体中，检测室布置在入口和出口之间，有机流体流动通过该检测室。该主体包括用于感测流体的压力参数的第一传感器元件的至少第一外壳，和用于感测另一个参数的第二传感器元件的至少第二外壳，另一个参数不同于压力参数。例如，氧压力传感器和CO2压力传感器可以布置在外壳上。传感器包括疏水的和可弹性变形的膜，其被设计为与待监测的流体接触。
由本发明所基于的WO97/15228A1还已知一种设计为连接两个导管的塑料元件。在塑料元件的开口中布置柔性隔膜，其以流体密封方式密封塑料元件的侧壁中的开口。连接臂与开口相邻定位，其中可以插入连接外壳，其包括测量值发射器。在插入状态中，填充有空气的间隙位于测量值发射器和柔性隔膜之间。因此该布置被用于测量血压。然而，所述元件不适于测量流体中的气体浓度。
本发明的目的是提供用于医疗体外流体管线的中间元件，对于其可以以有效的方式进行流体气体分析，例如血气分析(BGA)。本发明的进一步目的是提供医疗体外流体系统，特别是医疗体外血液循环，其能够实现有效的流体气体分析，特别是有效的血气分析。本发明的进一步目的是提供一种用于测量在医疗体外流体系统中引导的人或动物体流体中所包含的气体的方法，其容易执行，并且消除了已知方法的缺点。
本发明涉及用于医疗体外流体管线的中间元件，其被配置为引导流体，特别是血液，中间元件包括在连接部件之间延伸的主部件，其中流动通道连续地通过主部件和连接部件，用于引导流体，并且其中连接部件被配置为将主部件液压地连接至流体管线并且其中接收区被布置在主部件的外围，其被配置为接收测量值发射器并且其中通向流动通道的开口被布置在主部件中的接收区上，其借助于弹性元件以流体密封方式朝向接收区密封。
根据本发明，接收区可以以这样的方式配置，其可以接收传感器装置的测量值发射器，传感器装置被设计为气体传感器，用于测量包含在流体中的至少一种气体，并且其中弹性元件是扩散元件，其对于至少一种气体是可渗透的，其中扩散元件被结合至连接区域中开口的边缘。因此，边缘可以形成为圆周轴衬(collar)，例如，其以环形形状围绕主部件上的开口布置。扩散元件在此可以借助于例如焊接或胶合方法以流体密封方式被连接至位于径向外侧的环形区域。
由于所述测量，可以将气体传感器布置在中间元件上，在流体特别是血液流动通过中间元件中的流动通道的情况中借助于气体传感器可以进行流体气体分析，特别是血气分析。以此方式，当根据本发明的中间元件被用于医疗体外流体系统例如医疗体外血液循环中时，在线血气分析成为可能，其在系统的操作期间实时进行。这对于调节/控制医疗体外流体系统例如医疗体外血液循环是有利的。
通过在中间元件的主部件中的流动通道和气体传感器的接收区之间的接缝中使用可透气扩散元件，防止气体传感器与流动通道中引导的流体的直接接触，因此可以重复使用气体传感器，而没有昂贵的清洁程序。例如，适合用于例如CO2/O2的经皮测量的气体传感器可以被用作气体传感器。
在中间元件的有利发展中，扩散元件被配置为扩散膜或箔。关于生产技术，这种扩散膜或箔可以被容易地切割成期望的形状并且可以被容易地连接至中间元件。这里，扩散膜或箔具有优选地圆形特别是环形几何形状，由此在施加扩散膜或箔期间在中间元件的接收区中可以容易地防止不对称应力和褶皱。扩散膜还可以具有多边形几何形状，特别是n角多边形的形状，其中n可以优选地在3-∞之间的范围内。
在有利发展中，扩散元件或扩散膜或箔由选自聚甲基-戊烯，优选地聚-4-甲基-1-戊烯的材料制成。所述材料对气体比如CO2或O2是非常可渗透的，但是绝对地流体密封，这防止了血液或其它身体流体通过扩散元件的泄露。可选地，聚丙烯也可以用作扩散元件或扩散膜的材料，例如其也具有优异的气体扩散性质并且对于流体是完全流体密封的。
另外，界定流动通道的壁可以被提供有涂层，以便防止或抑制凝结和/或免疫应答。界定流动通道的壁可以被涂布有例如肝素，特别是高分子肝素。因此，增强了中间元件的血液相容性。例如，为了抑制免疫应答还可以提供白蛋白涂层，或将来可用的其它涂层。
在进一步有利发展中，扩散元件可至少在面向流动通道的一侧上具有涂层以便防止或抑制凝结和/或免疫应答。扩散元件可以至少在面向流动通道的一侧上被涂布有例如肝素，特别是高分子肝素。而且，借助于该手段，增强了扩散元件的血液相容性并且因此中间元件的血液相容性。例如，为了抑制免疫应答还可以提供白蛋白涂层或将来可用的其它涂层。
在根据本发明的中间元件的有利发展中，扩散元件，特别是扩散膜或箔，朝向接收区偏置或预加应力。偏置或预加应力可以由本领域技术人员设置，这取决于包括传感器的中间元件是布置在气体交换模块或氧合器的上游还是下游，或中间元件是布置在泵的上游还是下游，即是否施加超压或负压。借助于该手段认识到，在布置在接收区中的状态下气体传感器直接地并且无缝地邻接扩散元件。因此，流体不必在扩散元件和气体传感器之间被引入。
作为对扩散膜或箔偏置或预加应力的替代方案，扩散膜或箔还可以具有膜或箔厚度，仅由于其内部应力，其适于将扩散膜或箔布置为高于主部件上的接收区中的开口的完全平的元件，气体传感器可以在测量的一侧无缝地或没有间隙地邻接至其。这也将消除在扩散元件和气体传感器之间引入流体的需要。
在本发明的进一步发展中，扩散元件到流动通道的相邻壁的过渡以对流体平滑的方式形成。即，在过渡处没有或仅有较小的边缘或阶梯。由于该设计，可以防止湍流，特别是对于3/8英寸或1/4英寸的流动通道直径或流体管线直径。这种湍流否则可能导致沉积物，特别是血块。
可以在中间元件的主部件上在接收区的区域中提供夹持装置，其被配置为以可逆方式将气体传感器设置在接收区上。以此方式，气体传感器可以以可拆卸方式设置在中间元件上；并且还可以容易地从中间元件移除。
优选地，中间元件上的夹持装置包括至少一个夹持器元件，其适于与气体传感器的反向夹持器元件配合。具体而言，夹持器元件可以与反向夹持器元件接合，使得气体传感器可以以可拆卸方式设置在中间元件上的接收区中。
因此至少一个夹持器元件优选地适用作接合钩，其被配置为与气体传感器的反向夹持器元件配合，反向夹持器元件适于作为接合突出。以此方式，可以产生接合连接或搭扣(snap)连接，气体传感器可以借助于其以不复杂的方式可逆地固定在中间元件的接收区中。为了将气体传感器牢固地固定在中间元件的接收区中，夹持装置可以包括多个夹持器元件，其围绕接收区周向地布置。在此，所有或至少一个夹持器元件可以被配置为接合钩。
在本发明的有利实施方式中，包括布置在其中的扩散元件的中间元件被配置为一次性元件或一次性产品，其被设计为仅单次使用。借助于所述手段，可以提供优异的卫生方案，其有意地避免在使用之后中间元件的消毒和清洁，消毒和清洁对环境是有害的。
这种一次性产品具体而言可以被包装在无菌安全包装中。
另外，本发明进一步涉及医疗体外流体系统，特别是医疗体外血液循环，医疗体外流体系统具有被配置为引导流体特别是血液的至少一个流体管线，医疗体外流体系统具有被配置为将流体从患者引导至流体管线中的至少一个引入元件，并且医疗体外流体系统包括气体交换模块，其被液压地连接至至少一个流体管线。
根据本发明，流体管线被配置为连接至根据本发明的中间元件，使得中间元件被液压地插入流体管线中。即，被引导通过流体管线的流体也通过中间元件。在此，流体特别是血液接着通过扩散元件并且因此接着通过位于接收区中的气体传感器，其可以实时地执行流体气体分析，特别是血气分析。因此获得的测量数据可以被用作用于产生医疗体外流体系统——特别是医疗体外血液循环——的输入参数。这里，当第一流体管线——其一端被连接至引入元件并且另一端被连接至气体交换模块——适于被液压地连接至中间元件时，可能是有利的。所述第一流体管线可以是第一管线，具体而言其包含血液，借助于其从患者采集血液并且将血液输送至气体交换模块。由于可能的是将根据本发明的包括气体传感器的中间元件布置在所述第一流体管线中，可以执行已经从患者采集的未处理的流体或血液的气体分析。
理想地，第一流体管线包括两个单独的管线部分，与引入元件和气体交换模块相对的其端部适于连接至中间元件。因此，第一流体管线的两个管线部分的两个自由端可以被分别连接至中间元件的连接部件，使得中间元件可以被液压地插入流体管线中。
在医疗体外流体系统的应用状态中，中间元件被液压地插入第一流体管线中。在将气体传感器布置在所述中间元件的情况中，则可以进行流动通过第一流体管线的流体或血液的流体气体分析或血气分析。
本发明进一步提供了用于测量人或动物体流体中所包含的气体的方法，该人或动物体流体在医疗体外流体系统特别是医疗体外血液循环中被引导。在根据本发明的方法中，首先将根据本发明的中间元件液压地插入医疗体外流体系统的流体管线中。即，借助于其两个连接部件，将根据本发明的中间元件连接至包括两个管线部分的第一流体管线的两个自由端。因此，传感器装置的气体传感器被布置在中间元件的接收区上。此外，患者的流体被引导至流体系统的第一流体管线中，并且借助于另外的流体管线返回至患者。这里，流体流动通过中间元件的流动通道，在此它接下来通过扩散元件，其与气体传感器邻接，特别是在与流动通道相对的一侧与气体传感器的传感器元件邻接。气体传感器测量包含在流体中的至少一种气体的分压，至少一种气体选自O2、CO2、CO、N2。由分压数据，可以确定流体中气体的浓度。通过根据本发明的方法，流体气体数据特别是血气分析数据可以在医疗体外流体系统的操作时间期间被实时重新获取，并且可以直接地用于设置医疗体外流体系统。气体数据可以例如被用于评估氧合和CO2的消除的性能数据。然后可以使用所述参数，使用血液流动设置氧合和使用气体速率设置CO2的消除。
在进一步的步骤中，气体传感器经由数据线将测量数据传输至传感器装置的评估单元。测量数据可以从评估单元被重新获取并且可以被重新用于设置和增强医疗体外流体系统的功能。
流体特别是血液，其从患者的血管被引导至流体系统的流体管线中，患者的血管可以是动脉或静脉，其中血液可以通过另外的流体管线从流体系统再次返回至患者的血管中，患者的血管可以是动脉。
取决于医疗体外流体系统的种类，被配置为例如插管的引入元件或排出元件可以被引入动脉或静脉中，以便排出或引入血液。
在医疗体外流体系统如医疗体外血液循环的实施方式中，特别是对于体外肺支持(ECMO或ECLA)，借助于其从患者抽取血液并且返回至患者的进入路径是，例如股静脉(Vena femoralis)和颈静脉(Vena jugularis)。
在通过无泵体外肺支持系统(ILA或PECLA)体外肺支持的情况中，可以经由股动脉(Arteria femoralis)执行血液的抽取，并且经由股静脉使血液返回。
根据本发明的流体管线优选地为任何种类的管线，其可以与医疗护理、诊断或治疗结合使用，例如也可以与任何种类的导管结合使用。流体管线——特别地包含血液——可以是所谓的导管组(tubing set)的一部分或可以形成所述导管组。流体管线可以是例如导管线，其至少部分地由弹性材料制成。优选地，流体管线是柔性的，并且还可以以弹回(resilient)或弹性方式形成。具体而言，流体管线可以是弯曲(curved)的或弯折(bent)的。流体管线的直径可以被大量地选择而没有任何限制。具体而言，例如3/8英寸或1/4英寸的外直径是有利的。
流体管线的壁或整个流体管线可以由柔性塑料材料特别是聚氯乙烯(PVC)材料形成。优选地，塑料材料是软PVC，其不含邻苯二甲酸酯并且具有高纯度。在最简单的情况中。其是导管线，例如PVC管，其通常用于医学工程中。因此壁和/或流体管线的厚度在例如1mm至5mm的范围内，优选地在1.2mm至3.5mm的范围内，更优选的在1.5mm至3mm的范围内，特别优选地在1.6mm至2.4mm的范围内。
中间元件优选地由塑料材料制成，特别是适于作为塑料模具部件。例如，使用聚碳酸酯作为用于中间元件的材料。
借助于示例性实施方式在以下附图中将更详细地解释本发明。关于说明书，如果没有明确地描述单独的附图标记，参考附图1或其它附图。在以下图解了：
图1是根据本发明的示例性实施方式的中间元件的透视图的示意性表示；
图2是图1的具有气体传感器的中间元件的透视图的示意性表示，气体传感器被布置在中间元件的接收区中；
图3是在沿图2的线III-III的截面中具有布置在其上的气体传感器的中间元件的示意性截面图；
图4是医疗体外流体系统的示意性表示；
图5是进一步医疗体外流体系统的示意性表示。
在图1至3中显示了用于示例性实施方式中的医疗体外流体管线62的根据本发明的中间元件1。具体而言，中间元件1用作两个管部分的流体密封连接，并且具有整个地纵向形状，其与纵轴L对齐并且包括主部件2，在其上连接部件3、4在纵向延伸L的两个纵向上邻接。这里，主部件2形成中央部分6。接收区8布置在主部件2的径向外侧，其在示例性实施方式中具有圆形构造，并且其由用于气体传感器21的夹持装置9的夹持器元件19在径向外侧界定，其在图2和3中显示。因此夹持装置9的夹持器元件19以环形方式围绕接收区8布置。
连续流动通道5沿着纵向延伸L在轴向方向上穿过主部件2和两个连接部件3和4，连续流动通道5由主部件2和连接部件3、4中的壁14在径向外侧界定。这里，主部件2具有远离接收区8的半径，其最大值等于流动通道5的内半径的三倍。即，主部件2在垂直于其纵向延伸L的方向上仅略微地大于待连接于此的流体管线62、64的管线部分(line portion)或导管线部分(tubing line portion)。在接收区8的区域中，开口7在该位置被布置在主部件2或壁14中，其特别在图3中清楚地显示。所述开口——在本示例性实施方式中形成为环形开口——通过扩散元件10朝向接收区8闭合。在本实施方式中，扩散元件10具有环形形式。扩散膜或箔也可以具有多边形几何形状，特别是n角多边形的形状，其中n优选地可以在3-∞之间的范围内。扩散元件10在位于径向外侧的连接区域11处被结合或固定，具体而言通过胶合或焊接，通过在同样的环形边缘区域12上的扩散元件10的环形边缘区域13，其具体而言在中间元件1的主部件2处形成为轴衬。在扩散元件10和中间元件1之间的结合的连接是绝对流体密封的。如图2和3中所展示，传感器装置20的气体传感器21可以被可逆地即可拆卸地设置在接收区8上。使用上面已经提及的夹持装置9以可逆方式将气体传感器21设置在接收区8上，在本实施例中，夹持装置9包括围绕接收区8以环形形状布置的夹持器元件19。在本实施方式中，所述夹持器元件19形成为接合钩，其可以与气体传感器21上的反向夹持器元件29接合，反向夹持器元件29适于作为反向接合元件。夹持装置9在此处充当一种接合或搭扣连接，借助于其气体传感器可以被容易地和快速地设置在中间元件1上并且还可以快速地被其移除。如图2和3中具体显示，测量数据线22被布置在气体传感器21上，借助于其将气体传感器21连接至评估单元25(仅在图4和5中显示)并且可以在操作期间将所述测量数据传输至传感器装置20。在本实施方式中，扩散元件10形成为扩散膜或箔并且由聚-4-甲基-1-戊烯制成。然而，作为替代方案，它还可以由聚丙烯或选自聚甲基-戊烯的任何其它材料制成。在本示例性实施方式中，扩散元件10具有0.1mm至2.0mm，优选地0.05±0.01mm的材料厚度。中间元件1本身优选地由塑料材料——例如选自聚碳酸酯的塑料材料——制成。
从环形地围绕开口7的边缘区12向扩散元件10的过渡在本实例中以使流体能够平滑流动的方式形成，即，在该过渡区域中没有或仅存在较小的边缘或阶梯，边缘或阶梯以任何方式阻碍或影响流体流的流动或可能引起湍流。另外，其还防止在所述过渡区域中可能发生沉积。
在流动通道5的整个区域中的壁14以及面向流动通道5的扩散元件10的侧面可以被提供有涂层，以便防止或抑制凝结和/或免疫应答。
界定流动通道的壁14和/或面向流动通道5的扩散元件10的侧面可以被涂布有肝素，特别是高分子肝素。此外，例如，白蛋白涂层可以被可选地或另外地提供，以便防止免疫应答。如上所提及，将来可用的其它涂层也可以被提供。
如在图3中具体显示，气体传感器21的底面，即面向流动通道5或扩散元件10的一侧，邻接扩散元件10而没有任何间隙。在此，在本示例性实施方式中，扩散元件10朝向接收区8偏置或给接收区8预加应力。借助于偏置或预加应力，在扩散元件10和气体传感器21之间产生没有任何间隙的紧密的机械连接。
应该注意的是，气体传感器21仅在测量数据线22的连接点的方向上突出接收区8，但是在其纵向延伸L的方向上不突出中间元件1。这消除了从接收区8或中间元件1无意地拆卸气体传感器21的风险。
图3中显示了，第一流体管线62的一端如何与中间元件1的连接部件3配合的实例。流体管线62的端部因此从外部被推到连接部件3上，并且通过圆周突出15被支持在连接部件3上。
图4中显示了医疗体外流体系统50的第一示例性实施方式，其被设计为例如无泵动静脉肺支持系统(PECLA)或介入性体外肺支持(ILA)。这种系统提供体外血液循环，其中流体——即血液——从患者40体内抽取，被引导通过气体交换模块60并且然后再次返回至患者40。在气体交换模块60中，从流体或血液提取CO2并且同时使用氧或O2来氧合血液。在图4中显示的医疗体外流体系统50中，借助于引入元件61从患者40抽取流体，即血液，引入元件61具体而言形成为插管，并且被引入第一流体管线62中。所述第一流体管线62包括第一管线部分62a和进一步管线部分62b。根据本发明，第一管线部分62a从引入元件61延伸至中间元件1，中间元件1借助于图1至3中显示的连接部件3和4被连接至第一流体管线62，至管线部分62a和62b的两个自由端。即，在流动方向68上的血液流从第一流体管线62的第一管线部分62a通过中间元件1进入第一流体管线62的第二管线部分62b，至气体交换模块60中的气体交换元件65。例如，所述气体交换元件65可以是氧合器。借助于布置在中间元件上的气体传感器，如图2和3中具体显示，在医疗体外流体系统50的操作期间在流体或血液中测量选自O2、CO2、CO、N2的至少一种气体的分压。由分压数据可以确定流体或血液中气体的浓度。
进一步流体管线64从气体交换元件65延伸，其在与气体交换元件65相对的端部被连接至排出元件63，例如插管，借助于其使在流动方向69上返回至流体管线64中的流体——即血液——返回至患者40体内。这里，具体而言，排出元件63被引入静脉中，特别是股静脉。然而，引入元件61优选地被引入动脉中，特别是股动脉。然而，CO2和O2通常可以在静脉和动脉中测量。
图5显示了进一步医疗体外流体系统51。显示的流体系统51是例如用于体外循环支持或体外生命支持(ECLS)的系统。而且，在该医疗体外流体系统51中，借助于引入元件61从患者40采集流体，即血液，引入元件61具体而言形成为插管，并且被引入第一流体管线62中。所述第一流体管线62包括第一管线部分62a和进一步管线部分62b。这里，根据本发明，第一管线部分62a从引入元件61延伸至中间元件1，中间元件1借助于图1至3中显示的连接部件3和4通过管线部分62a和62b的两个自由端连接至第一流体管线62。如在图4的示例性实施方式中，在此血液流在流动方向68上从第一流体管线62的第一管线部分62a也被引导通过中间元件1进入第一流体管线的第二管线部分62b。在本示例性实施方式中，除气体交换元件65以外，气体交换模块600还包括泵66，第一流体管线62的第二管线部分62b被引导至泵66。然后借助于进一步管线将所述泵66液压地连接至气体交换元件65，例如氧合器。另外的泵67在被布置在气体交换元件65之后流体回路的下游，其在泵出口一侧被连接至进一步流体管线64以便使流体在流动方向69上传递至排出元件63，例如插管，并且使其返回至患者40。在所述医疗体外流体系统51中，还提供了控制单元70，其借助于管线72被连接至气体交换模块600，其被设计为执行控制，并且借助于其控制泵66和67的泵性能。借助于进一步管线71，控制单元被连接至ECG(心电图，心电图描记法)，其提供控制信号至控制单元70。
在泵系统中，例如在静脉-静脉体外膜氧合(VV-ECMO)中静脉-静脉变体也是可能的。这例如通过多腔或双腔插管例如在颈静脉中实现。因此，测量气体交换元件的上游和下游无论如何将是可能的。
中间元件也可以形成为氧合器并且包括例如传感器。
参考编号列表
1.中间元件
2.主部件
3.连接部件
4.进一步连接部件
5.流动通道
6.中央部分
7.开口
8.接收区(用于气体传感器)
9.夹持装置(用于气体传感器)
10.扩散元件
11.10至1的连接区域
12.边缘区域(轴衬)
13.10的边缘区域
14.壁
15.突出
19.夹持器元件
20.传感器装置
21.气体传感器
22.测量数据线
23.20的输入开口
24.传感器元件
25.评估单元
29.反向夹持器元件
40.患者
50.流体系统
51.进一步流体系统
60.气体交换模块
61.引入元件(插管)
62.第一流体管线
62a.第一管线部分
62b.进一步管线部分
63.排出元件(插管)
64.进一步流体管线
65.气体交换元件
66.泵
67.进一步泵
68.流动方向
69.流动方向
70.控制单元
71.管线(用于ECG)
72.管线(70至60)
600.进一步气体交换模块
L.纵轴