使用乳酸作為指示劑用於離體器官護理的系統和方法
2023-09-21 03:08:30
專利名稱：使用乳酸作為指示劑用於離體器官護理的系統和方法
技術領域：
總的來說，本發明涉及用於離體(Ex-Vivo)器官護理的系統、方法和裝置。在各種不同實施方案中，本發明涉及在生理或接近生理條件下護理離體器官，以及指示心肌細胞得到了足夠灌注和氧氣投送的方法。
背景技術：
目前的器官保存技術通常包括將器官在冰上的化學灌注溶液中低於體溫儲存。在心臟的情況下，通常停搏，用儲存液/心臟停搏液冷卻在低於體溫、不工作的狀態中。這些技術使用了各種不同的心臟停搏液，沒有一種足以保護心臟免於局部缺血造成的心肌損傷。當器官例如心臟打算從供體移植到受體時，這種損傷是特別不利的。除了局部缺血造成的心肌損傷之外，心臟的再灌注也可能使心肌損傷加重，並可能導致冠狀血管內皮和平滑肌受傷，這可能引起冠狀血管舒縮功能障礙。使用常規的方法時，這種損傷作為器官離體維持時間的長度的函數而增加。例如，在心臟的情況下，在變得不能用於移植之前，它通常只能離體維持幾個小時。該相對短的時間長度限制了從給定供體位點所能到達的受體的數量，從而限制了所獲得的心臟的受體群。即使在幾個小時的時間限度內，心臟仍然可能嚴重受損。一個嚴重的問題是，損傷可能沒有任何明顯的指徵。因此，可能移植了不是最理想的器官，導致移植後器官功能障礙或其它損傷。因此，希望開發出能夠延長離體器官能夠保存在健康狀態下的時間的技術。這樣的技術將降低移植失敗的風險，擴大潛在的供體和受體群。離體器官的有效保存也提供許多其它的好處。例如，延長離體保存可以允許對獲得的器官進行更仔細的監測和功能測試。這將又能允許更早地檢測並可能修復所獲得的器官中的缺陷，進一步降低移植失敗的可能性。對器官進行簡單修復的能力，也使許多具有小缺陷的器官得到挽救，而目前的移植技術需要將它們丟棄。此外，可以實現器官與特定受體之間的更有效的匹配，進一步降低了最終器官排斥的可能性。目前的移植技術主要依賴於匹配供體和受體的血型，這本身是器官是否將被受體排斥的相對不可靠的指標。更優選的器官相容性測試時人類白細胞抗原(HLA)匹配測試，但是目前的缺血器官冷保存方法排除了使用這種通常需要12小時以上來完成的測試。延長的和可靠的離體器官護理還提供了器官移植方面以外的好處。例如，患者的身體作為一個整體，通常可能比許多具體的器官對化學、生物和放射療法的耐受水平要低得多。離體器官護理系統將允許從身體取出器官並離體處理，降低了身體的其它部位受損的風險。對於確定供體器官的狀態、特別是灌注狀態的靈敏指示物，存在著需求。乳酸(Lactate),也稱為乳酸(lactic acid),是活細胞/組織/器官中厭氧代謝的副產物/終產物。當細胞中用於通過糖酵解途徑代謝葡萄糖產生基本能量的氧沒有或低下時，產生了乳酸。許多臨床和科學文件已經描述了測量總乳酸作為身體應激、外傷、損傷或某些形式的低灌注狀態的指示。綜前所述，需要用於護理離體器官和評估離體器官的灌注狀態的改進的系統、方法和裝置。發明概述本發明致力於解決現有技術的缺點，在各種不同實施方案中，提供了與可攜式離體器官護理有關的系統、方法和裝置。更具體來說，根據各種不同情況，本發明提供了與可攜式離體心臟護理有關的系統、方法和裝置。根據一種進步，本發明的心臟護理系統在處於或接近正常生理條件下維持心臟在搏動狀態。為此，系統以處於或接近生理溫度、壓力和流速，將含氧的、富含營養物的灌注液對心臟循環。按照一種實施，系統使用了基於血液製品的灌注液，以更精確地模擬正常生理條件。在另一種實施方案中，系統使用了合成的血液替代溶液，而在其它實施方案中，溶液可以含有血液製品和血液替代品的組合。本申請描述了一種方法，使`用器官護理系統心臟灌注裝置的動脈和靜脈血管線中的乳酸測量值，來評估:1)離體心臟的總體灌注狀態，和2)離體心臟的代謝狀態，以及3)離體供體心臟的總體血管開放。本發明的這個方面，是基於心肌細胞在氧飢餓時生產/產生乳酸和它們在用氧良好灌注時代謝/利用乳酸產生能量的能力。公開了用於評估心臟的灌注狀態的系統。具體來說，根據本發明的一個方面，器官護理系統包括具有底盤的模塊、以及固定在底盤上並適合在灌注過程中容納心臟的器官室組件。器官護理系統包括流體導管，其第一個接口(interface)與心臟的主動脈相連，第二個接口與心臟的肺靜脈相連。器官護理系統包括乳酸A傳感器，用於感應與心臟主動脈相連的流體導管中的乳酸，以及乳酸V傳感器，用於感應與心臟肺靜脈相連的流體導管中的乳酸，其中乳酸V-A的差值使用乳酸A傳感器和乳酸V傳感器感應的值來計算。器官護理系統也可以包括用於測量OCS中的主動脈壓的傳感器。還公開了確定心臟灌注狀態的方法。具體來說，本發明的一個方面包括評估心臟灌注狀態的方法，其包括以下步驟:將心臟放置在器官護理系統的保護室中，將灌注流體泵送入心臟，提供離開心臟的灌注流體流，測量通向心臟的流體的乳酸值，測量流出心臟的流體的乳酸值，以及使用測量到的乳酸值評估心臟狀態。此外，方法可以包括從流出心臟的流體的乳酸值中減去流向心臟的流體中的乳酸值，以確定V-A乳酸差值的步驟。根據另一種改進，本發明的系統可以在兩種操作模式下維持所獲得的心臟:正常的主動脈流動模式(也稱為「正常流動模式」)，以及逆行主動脈流動模式(也稱為「逆行流動模式」)。一般來說，在正常流動模式中，系統將灌注流體對心臟循環的方式與血液在人體中的循環相同。更具體來說，灌注流體經左心房進入心臟，經右和左心室流出心臟。在正常流動模式中，系統以大約I升/分鐘到大約5升/分鐘之間的速度將灌注流體泵向心臟。這種模式可用於例如進行功能測試，以證實心臟在運輸到供體位置之前和隨後是無缺陷的。換過來，在逆行流動模式中，系統將灌注流體經主動脈流入心臟，通過冠狀竇，然後經右心室流出心臟。在這種操作模式中，系統將灌注流體的流速降低到大約300毫升/分鐘到大約I升/分鐘之間。本發明人已經發現，逆行流動途徑以及降低的流速，減少了延長的離體護理期間心臟的損傷。因此，根據本發明的一個特點，心臟以逆行流動模式運輸到供體位點。根據不同的情況，本發明的系統和/或裝置包括、和/或本發明的方法使用下列的一種或多種:用於在離體護理期間容納心臟的器官室組件；用於容納和任選消泡和/或過濾一定體積的灌注流體的儲液器；用於泵/循環灌注流體進出獲得的心臟的灌注流體泵；用於將灌注流體的溫度維持在處於或接近生理溫度下的加熱器組件；用於在正常和逆行流動模式之間進行切換的流動模式選擇器閥；用於在灌注流體被心臟排出後對其重新充氧的充氧器；用於在營養物質被心臟代謝後在灌注流體中重新補充營養物質、和用於向灌注流體提供保護劑以減少例如心臟的局部缺血和/或其它再灌注相關的損傷的營養子系統；用於監測例如灌注流體的溫度、壓力、流速和/或氧合程度、和/或來自心臟和/或用於維持進出心臟的適當流動條件的各種不同部件的電信號的傳感器子系統；用於幫助操作人員監測系統運行和/或心臟的狀況、和/或用於使操作人員能夠設置各種操作參數的操作人員界面；用於向器官護理系統提供容錯電力的電力子系統；以及用於控制器官護理系統的運行的控制子系統。在一種實際應用中，在操作上，從供體獲取心臟，通過插管方法固定到器官室組件上。灌注流體泵將灌注流體從儲液器泵向加熱器組件。加熱器組件將灌注流體加熱到或接近正常的生理溫度。按照一個實施方案，加熱器組件將灌注流體加熱到大約32°C到大約37°C之間。灌注流體從加熱器組件流向流動模式選擇器閥。開始時，流動模式選擇器閥定位於逆行流動模式，將灌注流體從加熱器組件導向器官室組件上的第一個接口。第一個接口，也被稱為主動脈接口或左心室接口，通過位於器官室組件內的導管插管於左心室的血管組織(例如主動脈殘根)。然後心臟經器官室組件上的第二個接口，將灌注流體通過右心室泵出心臟。第二個接口，也被稱為肺動脈接口或右心室接口，通過位於器官室組件內的導管插管於右心室的血管組織(例如肺動脈殘根)。在逆行流動模式中，除了以灌注流體的小細流形式投送以潤溼左心房之外，流體不被泵送入或泵出左側心臟。響應流動模式選擇器閥處於正常流動模式位置，灌注流體經器官室組件上的第三個接口導入心臟的左心房。第三個接口，也被稱為肺靜脈接口或左心房接口，通過位於器官室組件中的導管插管於左心房的血管組織(例如肺靜脈殘根)。然後心臟將灌注流體通過左心室經主動脈接口排出，和通過右心室經肺動脈接口排出。 在這兩種操作模式中，灌注流體從肺動脈接口流入充氧器。充氧器從外部或機載的氣體源接收氧氣，在灌注流體返回到儲液器之前向它供應氣體(例如氧氣)。系統可以包括一個或多個氧飽和度傳感器，用於測量灌注流體的氧飽和度水平，以確保灌注流體維持在生理氧水平下。在灌注流體是基於血液製品的實施方案中，它含有血紅細胞(即氧攜帶細胞)。任選，氧傳感器也提供了灌注流體中血紅細胞濃度的血細胞比容測量。在正常和逆行兩種流動模式中，當灌注流體流過系統時，營養子系統向灌注流體輸入補給的維護溶液，在某些實施方案中，這在儲液器中發生。根據一種特徵，維護溶液包含營養物，例如葡萄糖。根據另一種特徵，維護溶液包含治療藥物和/或保護劑(例如心臟刺激劑，胰島素，胺基酸等)的供應，用於減少對心臟的局部缺血和/或其它再灌注相關的損傷。根據另一種實際應用，灌注流體包含在獲得心臟的過程中通過驅血法從供體取出的血液。在開始時，將來自供體的血液裝在儲液器中，器官室組件中插入套管的位置使用旁路管繞過，使得灌注流體在不存在心臟的情況下能夠以正常模式流過系統。在將獲得的心臟插管之前，可以通過將驅出的供體血液循環通過系統加熱、充氧和/或過濾它，來預先準備(primed)系統。營養物質、保護劑和/或其它治療藥物也可以在預先準備過程中通過營養子系統的灌注泵提供。在預先準備過程中，各種不同參數也可以在預先準備過程中經過操作人員界面進行初始化和校正。一旦預先準備和運行適合後，將泵流減少或循環關閉，從器官室組件取下旁路管，將心臟插管於器官室組件中。然後根據情況將泵流恢復或增加。根據一種特徵，操作人員界面可以通過硬連線連接接入到系統中，或者可以不接入，用於與本發明的系統進行無線通訊。根據一種特徵,系統包括多個順應室(compliance chamber)。順應室本質上是小的內聯的流體蓄積器，具有柔性、有回彈力的壁，用於通過幫助系統更精確地模擬人體中的血流，例如通過提供流動背壓，和/或通過過濾/降低由例如流速變化引起的流體壓力尖峰，來模擬人體的血管順應性。在一種構造中，順應室位於流動模式選擇器閥的任何一側和灌注流體泵的出口上。根據一種特徵，順應室緊鄰夾鉗，該夾鉗用於在正常流動模式運行過程中調節通過主動脈觀察到的背壓。根據一種實施，傳感器子系統包括用於監測來自心臟的電信號的心電圖(ECG)傳感器。根據一個實施方案，控制子系統使泵送給心臟的灌注流體與ECG信號同步。根據一種特徵，ECG信號包括r-波，控制子系統使用r-波使流體泵出與心臟的舒張狀態同步。根據另一種特徵，控制子系統根據EGC信號調節泵的衝程體積(stroke volume)和/或泵速。例如，在一個實施方案中 ，控制子系統在心律增加時降低泵的衝程體積，以便維持血流。在另一個實施方案中，系統對檢測到不規則心律作出響應，降低泵的衝程體積。在這兩種情況下，結果是降低了泵到心臟的流體體積，這進而降低了對心臟造成傷害的可能性。在各種不同的實施方案中，傳感器包括灌注流體流速和/或流動壓力傳感器，它們為控制灌注流體泵提供了反饋。根據一個實施方案，為了更精確地模擬通過身體的正常循環，系統的泵是搏動泵。根據本發明的一個方面，器官室組件包括了多種改進的特徵。更具體來說，在一種構造中，本發明的器官室組件包括機殼、夕卜蓋和中間蓋。機殼包括底和一個或多個壁，用於容納器官。中間蓋覆蓋機殼的開口，將器官基本上封閉在機殼中，它包括框架和懸掛在框架內的柔性膜。優選柔性膜是透明的，但是也可以是不透明的、半透明的或基本上透明的。根據一種特徵，柔性膜包含足夠過量的膜材料，與容納在室中的器官相接觸。該特徵使醫學操作人員能夠通過膜間接地觸碰/檢查器官，同時仍然維持系統和器官的無菌性。外蓋獨立於中間蓋，在中間蓋上方打開和關閉。優選外蓋足夠剛性，以保護器官免於間接或直接的物理接觸。根據一種實施，中間蓋與機殼鉸接。中間蓋也可以包括插銷(latch)，用於將關閉的中間蓋固定在器官室的開口上。外蓋可以同樣鉸接並帶有插銷。在某些構造中，提供了墊圈，用於在中間蓋框架與一個或多個器官室壁之間形成流體密封，和/或用於在外蓋的周邊與中間蓋的框架之間形成流體密封。任選，器官室組件包括襯墊或囊組件，其尺寸和形狀適合裝入機殼的底部。優選，襯墊組件包括由有足夠回彈力的材料形成的襯墊，緩衝器官免於運輸過程中的機械振動和衝擊。在器官室組件被構造用於接納心臟的情況下，根據一種特徵，本發明的襯墊包括接納至少一個電極的機構。機構可以包括但不限於一個或多個狹槽、凹口、突出、貫通孔、部分貫通孔、鉤、孔眼、搭扣、粘附貼片等。根據一個優點，機構允許將至少一個電極可調整地放置在襯墊上或襯墊中，以容納不同尺寸和形狀的心臟。根據一個實施方案，襯墊包括貫通孔，至少一個電極的電導線可以通過它。根據一個實施方案，襯墊組件包括至少一個可調節地放置在襯墊上或襯墊中的位置處的電極，其放置的方式便於與放置在器官室組件中的襯墊上的心臟相接觸。根據一種構造，所述至少一個電極放在襯墊的表面上，由心臟的重量固定就位。在另一種構造中，所述至少一個電極被粘在襯墊表面上。所述至少一個電極包括一個或多個用於監測來自心臟的一個或多個電信號的傳感器。它也可以包括一個或多個用於向心臟提供電信號的除纖顫器觸點。本發明的襯墊/電極構造的一個優點是，它不需要所述至少一個電極永久或暫時縫合或以其它方式機械連接到心臟上。相反，電連接是通過將心臟放置在一個或多個電極上來成立的。在一種構造中，所述至少一個電極包括整合的傳感器和除纖顫觸點，允許使用者通過與器官室組件的共同的電接口連接，監測來自心臟的電信號並向心臟提供電信號。根據另一種特徵，共同的電接口包括器官室組件上的一個或多個電埠，用於在室內的所述至少一個電極和位於機殼外部的設備之間傳送電信號。例如，埠可以向外部處理器和/或顯示器提供ECG信號，和/或向電極提供除纖顫電力。任選，器官室機殼還包括底座，用於調節機殼的角度以最適化心臟的功能。根據一種特徵，底座將容納在器官室中的心臟維持在相對於水平面大約30°到大約60°之間的角度。根據另一方面，本發明的灌注流體加熱器組件包括多種改進的特徵，涉及提供緊湊的、固態的機構用於加熱灌注流體。加熱器組件的某些特徵使它特別適合於加熱灌注流體的基於血液製品的實施方案。在一個實施方案中，本發明的加熱器組件包含入口、出口、流動通道、第一和第二流動通道板和第一加熱器。流動通道形成在第一和第二流動通道板之間。入口將灌注流體流入流動通道，出口將灌注流體流出加熱器。第一和第二流動通道板具有基本上生物惰性的灌注流體接觸表面，用於提供與流過通道的灌注流體的直接接觸。灌注流體接觸表面可以從例如在基底上進行處理或塗層來形成，或者可以是基底表面本身。第一加熱器與第一流動通道板熱偶聯，用於加熱第一流動通道板。在一種構造中，第一加熱器位於第一流動通道板的非灌注流體接觸側面上。根據另一個實施方案，本發明的加熱器組件還包括第二加熱器，其與第二流動通道板熱偶聯，用於加熱第二流動通道板，以便在流動通道中提供更 均勻的溫度分布。根據一種構造，加熱器組件包括安置在第一加熱器和第一流動通道板之間的第一加熱器板，用於將來自第一加熱器的熱量與第一流動通道板熱偶聯。根據一種特徵，第一加熱板由能夠從加熱器相對均勻地傳導和分配熱量的材料、例如鋁形成。然後將加熱板的均勻分布的熱量與第一通道板偶聯，它優選從生物惰性材料例如鈦形成，如果它被放置得與加熱器直接接觸，就不是必需提供足夠均勻的熱分布。加熱器組件還可以包括安置在第二加熱器和第二流動通道板之間的第二加熱器板，用於將來自第二加熱器的熱量與第二流動通道板熱偶聯。根據一個實施方案，本發明的第一和/或第二加熱器是電阻加熱器。在一種構造中，它們各包含在聚醯亞胺基底上形成的電阻加熱元件。根據另一種構造，電阻加熱元件具有大約5歐姆的電阻。在其它構造中，加熱元件的電阻在大約3歐姆到大約10歐姆的範圍內。任選，本發明的加熱器組件包括一個或多個溫度傳感器。例如，加熱器組件可以在其出口處包括向控制子系統報告流出加熱器的灌注流體溫度的溫度傳感器。來自該傳感器的信號可用於反饋迴路中，以控制第一和第二加熱器的驅動信號，從而控制加熱器板的溫度。此外，為了確保加熱器板的灌注流體接觸表面不達到可能損壞灌注流體的溫度，加熱器組件也可以包括向控制子系統報告第一和/或第二加熱器溫度的溫度傳感器。來自這些傳感器的信號也可以用在反饋迴路中，進一步控制第一和/或第二加熱器的驅動信號，以限制加熱器板的最高溫度。根據該實施方案的變體，加熱器組件可以包括向控制子系統報告第一和/或第二加熱器溫度的溫度傳感器。為了在第一和/或第二加熱器與它們相應的加熱器板之間、還有第一和/或第二加熱板與它們相應的流動通道板之間提供改進的接觸，加熱器組件還可以包括安裝在相應的加熱器上的第一和第二彈力襯墊，用於對壓縮力作出響應，維持第一加熱器與第一加熱器板的接觸以及第二加熱器與第二加熱器板的接觸。壓縮力可以通過例如一個或多個加熱器組件機殼部件來提供。根據一種特徵，加熱器組件包括由聚碳酸酯形成的機殼部件，重量小於大約5磅，而在其它實施方案中，加熱器組件可以稱重小於大約4磅、小於大約3磅、小於大約2磅，或甚至小於大約I磅。根據另一種特徵，加熱器組件大約6.75英寸長，大約
2.75英寸寬，和大約2.5英寸厚，都不包括入口和出口埠以及溫度傳感器組件。根據另一種特徵，加熱器組件是一次性使用的用後即可丟棄組件。根據一個實施方案，在操作中，加熱器組件使用大約I瓦到大約200瓦之間的功率。根據另一個實施方案，本發明的加熱器組件的尺寸和形狀，將以大約300ml/分鐘到大約5L/分鐘之間的速度流過通道的大約2.5升灌注流體，在少於大約25分鐘、少於大約20分鐘、少於大約15分鐘，甚至少於大約10分鐘內，從低於大約30°C的溫度轉變到大約37°C的溫度，同時不引起血細胞的顯著溶血或灌注流體中可能包含的任何蛋白的變性。根據另一個實施方案，本發明的電力子系統提供了容錯電池排列。更具體來說，將多個電池連鎖，使得在系統運行以維持器官時的任何特定時間點，所有的電池都不能從系統中取出。根據一種特徵，電力子系統可以在外部電力和機載後備電池之間切換，而不中斷系統的運行。根據另一種特徵，電力子系統將外部供應的電力在系統供電、電池充電、和無線操作人員界面的內部電池充電之間自動分配。根據另一方面，本發明將可攜式器官護理系統的各種子系統和部件分割成兩個模塊，可攜式多次使用模塊和一次性使用用後即可丟棄模塊。根據一種分割方式，本發明的系統一般將與灌注流體接觸(因此，在使用血液製品灌注流體的實施方案中，是與血液製品接觸)的部件指定為用後即可丟棄模塊， 將不與灌注流體接觸的(因此，不與血液製品接觸部件)指定為多次使用模塊。但是，用後即可丟棄單元也可以包括不與血液接觸的部件。根據一種特徵，與灌注流體接觸的部件可以用肝素或其它抗凝劑或生物相容材料塗層或結合，以減少炎性反應，否則，當灌注流體與部件的表面接觸時可能引起炎性反應。肝素也可以加入到在系統內用於循環的維護溶液中。在一個實施方案中，可攜式多次使用模塊包括構建在可攜式底盤上的可攜式機殼，一次性使用的用後即可丟棄模塊包括用後即可丟棄底盤。為了降低重量，在一種構造中，一次性使用的模塊底盤由模製的塑料例如聚碳酸酯形成，多次使用的模塊底盤由模製材料例如聚碳酸酯或碳纖維複合材料形成。根據一種特徵，一次性使用的底盤在不裝載部件時重量低於大約12磅，已裝載的一次性使用模塊的重量低於大約18磅。根據另一種特徵，多次使用的機殼和底盤不裝載部件時重量低於大約50磅，當裝有多次使用模塊、電池、氣體、維護溶液、灌注流體和心臟時，重量為大約85磅以下。根據另一個優點，本發明的系統，包括一次性和多次使用模塊二者，除去任何灌注、營養、保護或其它流體、電池和氧氣供應後,重量低於大約65磅。 一次性使用的用後即可丟棄底座，其尺寸和形狀適合與多次使用模塊的可攜式底座連鎖，用於與多次使用模塊進行電、機械、氣體和流體互相操作。根據一種特徵，多次和一次性使用模塊彼此通過光學接口通訊，在一次性使用的用後即可丟棄模塊安裝到可攜式多次使用的模塊中之後，該光學接口自動進入光學對準。根據另一種特徵，可攜式多次使用模塊通過彈簧承載的連接為一次性使用的用後即可丟棄模塊提供電力，在一次性使用的用後即可丟棄模塊安裝到可攜式多次使用的模塊中之後，該連接也自動連接上。根據一種特徵，光學接口和彈簧承載的連接，確保一次性和多次模塊之間的連接不會由於例如在崎嶇地形上運輸過程中的碰撞而失去。在各種不同實施方案中，器官室組件和泵接口組件都安裝在用後即可丟棄底座上。將泵接口組件對準，以接受來自灌注流體泵的泵驅動器的泵送力，然後接口組件將泵送力傳遞到灌注流體，使灌注流體循環到器官室組件。根據一個實施方案，灌注流體泵是搏動泵，且泵接口組件包括機殼、第一可變形膜、流體入口和流體出口。泵接口組件的機殼包括內側面和外側面。第一可變形膜安裝成與機殼的內側面不透流體地連接，在第一可變形膜的內側面與機殼的內側面之間形成室。流體入口接受例如來自儲液器的灌注流體，並對泵驅動器遠離機殼內側面方向上的移動作出響應，提供流體進入到室中，從而使第一可變形膜在同樣方向上變形。出口，對泵驅動器朝向機殼內側面方向上的移動作出響應，將灌注流體排出室，例如，流向加熱器組件。根據一種構造，泵接口組件包括安裝在第一可變形膜的周邊上的託架，用於在可變形膜內側面的周邊與機殼內側面的周邊之間形成不透流體的密封。根據另一種構造，泵接口組件包括墊圈，用於在灌注流體泵驅動器與泵接口機殼之間提供不透流體的密封。根據一種實施，系統還包括位於流體入口的輸入上的流動閥。流動閥包括球閥組件，對泵驅動器遠離機殼內側面方向上的移動作出響應，定向打開，將灌注流體經雙向流體入口通入室，以及對泵驅動器朝向機殼內側面方向上的移動作出響應，定向關閉，阻止灌注流體通過流體入口返出室。在另一種實施中，流體出口還包括球閥組件，對泵驅動器遠離機殼內側面方向上的移動作出響應，定向關閉，以及對泵驅動器朝向機殼內側面方向上的移動作出響應，定向打開，將器官灌注流體通過流體出口排出。
任選，灌注流體泵剛性安裝在可攜式多次使用底座上，泵接口組件剛性安裝在一次性用後即可丟棄使用底座上，並且系統包括對一次性使用的用後即可丟棄模塊與可攜式多次使用模塊互裝作出響應，在灌注泵驅動器與泵接口組件之間自動形成不透流體的密封的構件。更具體來說，泵接口組件可以包括一個或多個伸出接口組件機殼的外側面的突出，其尺寸和形狀與可攜式多次使用模塊的一個或多個表面嚙合並鄰接，朝著灌注泵的泵驅動器方向迫使/拉動泵接口組件機殼的內側面。根據一種特徵，泵接口組件包括安裝在第一可變形膜旁邊的第二可變形膜，用於在第一可變形膜撕裂的情況下提供容錯密封。根據另一種特徵，泵接口組件至少部分由聚碳酸酯或其它模製塑料材料形成，以減輕一次性使用的用後即可丟棄模塊的重量。在一個實施方案中，灌注流體儲液器安裝到一次性使用的用後即可丟棄底座上，並與器官室流體連通。根據另一個實施方案，流動模式選擇器閥安裝於用後即可丟棄底座上。在其它實施方案中，本發明的固態灌注加熱器安裝在用後即可丟棄底座上。優選充氧器提供給多次使用模塊，但在某些實施方案中，可以可選地作為用後即可丟棄模塊的一部分。供應充氧器的氧氣源可以容納在多次使用的可攜式底座上，可以作為多次使用模塊的一部分，或者可以在系統外部。在一種構造中，與加熱器組件、充氧器和/或灌注流體泵相連的各種傳感器容納在用後即可丟棄的一次性使用模塊上。但是，在例如對於不與灌注流體接觸的傳感器來說，不是必需這樣。根據一個實施方案，一次性使用的用後即可丟棄模塊使用氧氣，傳感器包括灌注流體從中流過的內置(in-line)小池、在灌注流體流過樣品池時發出光的光源、以及測量流過小池的灌注流體的光學性質的光學傳感器。優選，內置小池池無縫或基本上無縫地與灌注流體流導管相連，以減少灌注流體中的湍流，提供一個或多個精確的測量值。無縫或基本上無縫的構造，也減少了對灌注流體的任何基於血液的成分的損害。根據另一種構造，用後即可丟棄的一次性使用模塊，包括位於例如灌注流體泵出口處、以及器官室和模式選擇器閥之間模式選擇器閥任何一側上的上面提到的多個內置順應室。在另一個實施方案中，用後即可丟棄的一次性使用模塊包括多個用於從器官室組件對流體取樣的埠。根據一種特徵，埠是連鎖的，使得從多個埠中的第一個埠取樣流體時禁止了同時從多個埠中的第二個埠取樣流體。這種安全特徵降低了流體樣品混合和無意中打開埠的可能性。在一個實施方案中，器官室組件包括用於與肺動脈、主動脈和左心房接口中的一個或多個流體連通的埠。在另一方面，本發明涉及離體保存心臟的方法。方法包括將心臟放置在可攜式器官護理系統的保護室中，將灌注流體泵送給心臟，灌注流體處於大約25°C到大約37°C之間的溫度，體積在大約200ml/分鐘到大約5L/分鐘之間，監測心臟在保護室中搏動時的一種或多種生理學特性，並至少部分根據電特性調整泵送特性，以離體保存心臟。根據另一種情況，本發明涉及離體保存心臟的方法，方法包括下列步驟:將心臟放置在可攜式器官護理系統的保護室中的一個或多個電極上，將灌注流體泵送給心臟，灌注流體處於大約25°C到大約37°C之間的溫度，體積在大約200ml/分鐘到大約5L/分鐘之間，並監測將灌注流體泵送給心臟期間來自電極的電信號，以離體保存心臟。在另一方面，本發明涉及離體運輸心臟的方法，包括下列步驟:將用於移植的心臟放置在可攜式器官護理系統的保護室中，將灌注流體經心臟的主動脈泵送入心臟，提供灌注流體經心臟右心室離開心臟的流動，並將可攜式器官護理系統中的心臟從供體位點運輸到受體位點，在此期間將灌注流體經主動脈泵送入心臟和提供經右心室離開心臟的灌注流體流。根據另一方面，本發明涉及對用於移植的心臟進行評估的方法，包括下列步驟:將心臟放置在可攜式器官護理系統的保護室中，將灌注流體經心臟的左心室泵送入心臟，提供灌注流體經心臟的右心室離開心臟的流動，將心臟通過可攜式器官護理系統從供體位點運輸到受體位點，在此期間將灌注流體經左心室泵送入心臟和提供灌注流體右心室離開心臟的流動；在將心臟移植到受體中之前，在保護室外進行流動控制，以改變灌注流體的流動，使得灌注流體經心臟的左心房泵送入心臟和經心臟的右心室和左心室流出心臟；以及對心臟進行評估。在某些實施方案中，評估包括在泵送灌注流體的同時對心臟進行HLA測試。在另一種情況下，本發明涉及對心臟提供治療的方法。方法包括將心臟放置在可攜式器官護理系統的保護室中，將灌注流體經心臟的左心室泵送入心臟，提供灌注流體經心臟的右心室離開心臟的流動，操作保護室外部的流動控制以改變灌注流體的流動，使得灌注流體經心臟的左心房泵送入心臟並經心臟的右心室和左心室流出心臟，並對心臟進行治療性處理。處理可以包括例如對心臟施行一種或多種免疫抑制性處理、化學療法、基因療法和放射療法。根據另一方面，本發明涉及移植心臟的方法。方法包括停使供體的心臟停跳，從供體移出心臟，將心臟轉移到器官護理系統，在從供體移出心臟後不到30分鐘內將灌注流體泵送給心臟(以便減少心臟的移出冷局部缺血時間)，灌注流體處於大約32°C到大約37°C之間的溫度。在某些實施方案中，在將心臟轉移到器官護理系統後不到10分鐘內，使心臟達至IJ大約35°C到大約37 °C之間的溫度。本發明的這些以及其它的特徵和優點，將在下面就本發明的說明性實施方案進一步詳細描述。
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附圖簡述下面的圖描繪了本發明的說明性實施方案，其中同樣的參考數字指稱同樣的元件。這些描繪的實施方案可以不是按照比例畫的，應該被理解為是對本發明進行說明而不是限制，相反，本發明的範圍由隨附的權利要求書限定。
圖1是按照本發明的說明性實施方案的可攜式器官護理系統的示意圖。圖2是描繪了所獲得的心臟的圖。圖3是描繪了按照本發明的說明性實施方案，圖2獲得的心臟與
圖1的器官護理系統以正常流動模式構造互連的構思圖。圖4是描繪了按照本發明的說明性實施方案，圖2獲得的心臟與
圖1的器官護理系統以逆行流動模式構造互連的構思圖。圖5A-5F顯示了按照本發明的說明性實施方案，在
圖1的器官護理系統中使用的器官室組件類型的各種視圖。圖6A-6F顯示了按照本發明的說明性實施方案，在
圖1的器官護理系統中使用的灌注加熱器組件類型的各種視圖。圖7顯示了在圖6A-6F的加熱器組件中使用的示例性電阻加熱器元件類型的更詳細視圖。圖8A-8C顯示了按照本發明的說明性實施方案，灌注流體泵接口組件的各種視圖。圖9顯示了
圖1中描繪的灌注流體泵組件類型的泵驅動器一側的透視圖，帶有與灌注流體泵接口組件一起安裝的託架。
圖10顯示了圖8A-8C的灌注流體泵接口組件與圖9的灌注流體泵組件的泵驅動器一側匹配的側視圖。
圖11描繪了用於控制
圖1的器官護理系統運行的說明性控制流程的框圖。
圖12是可以與
圖1的說明性器官護理系統一起使用的示例性數據獲取子系統類型的框圖。
圖13是可用於維持
圖1的說明性器官護理系統中灌注流體溫度的示例性加熱控制子系統類型的框圖。
圖14是可用在
圖1的說明性器官護理系統中的示例性電能管理子系統類型的框圖。
圖15是可用於控制
圖1的說明性器官護理系統中灌注流體泵組件運行的示例性泵送控制子系統類型的框圖。
圖16是根據本發明的說明性實施方案，描繪了 r-波的圖，
圖15的泵送控制子系統與該r-波同步。
圖17A-17 J描繪了按照本發明的說明性實施方案，可用於操作人員界面的示例性顯示屏類型。
圖18A和18B顯示了按照本發明的示例性實施方案，
圖1的系統的示例性實施。
圖19A-19C顯示了按照本發明的說明性實施方案，
圖18A和18B的系統的各種視圖，其中取下了系統的頂蓋並將前面板打開。圖20A是按照本發明的說明性實施方案，
圖18A和18B的系統的前方透視圖，取下了系統的頂蓋，前面板打開，並取出了一次性使用的用後即可丟棄組件。圖20B是在圖20A的多次使用模塊的凹陷中形成的狹槽的側視圖，其用於與一次性使用的用後即可丟棄模塊的相應突出部嚙合。圖21A顯示了用於將一次性使用的用後即可丟棄模塊接收並鎖定在圖20A的多次使用模塊中的安裝託架。圖21B和21C顯示了按照本發明的說明性實施方案，使用圖21A的安裝託架將一次性使用的用後即可丟棄模塊安裝在多次使用的模塊中。圖22A-22C顯示了在圖21B和21C的安裝過程中，用於在一次性使用的用後即可丟棄模塊與多次使用模塊之間自動製造電-光學互連的示例性機構。圖23A-23C顯示了根據本發明的說明性實施方案，
圖18A和18B的系統的各種視圖，其中所有的外壁都被除去。圖23D是顯示了根據本發明示例性實施方案的圖23A-23C的線路板之間相互連接的概念圖。圖24A-24E顯示了根據本發明的示例性實施方案，一次性使用的用後即可丟棄模塊的各種頂部透視圖。
圖25A-25C顯示了圖24A-24D的說明性一次性使用的用後即可丟棄模塊的各種底部透視圖。圖26A和26B描繪了根據本發明的說明性實施方案，流動模式選擇器閥的操作。圖27A和27B顯示了
圖19A-19C的一次性使用的用後即可丟棄模塊的各種頂視圖，其中說明性器官室的頂蓋被除去。圖28A-28C顯示了在
圖19A-19C的示例性一次性使用用後即可丟棄模塊中使用的示例性血細胞比容和氧飽和度傳感器類型的各種視圖。圖29A是描繪了供體方過程的流程圖，該過程用於按照本發明說明性實施方案，從供體取出器官，以及將它放置在的
圖1的器官護理系統中。圖29B是描繪了按照本發明的說明性實施方案，帶有縫合和插管位點的獲得的心臟的圖。圖30是描繪了受體方的過程的流程圖，該過程用於按照本發明的說明性實施方案，從
圖1的器官護理系統中取出器官，並將它移植到受體中。圖31描繪的圖證明了器官在按照本發明的實施方案以正向方式進行灌注時的電解質穩定性。 圖32描繪的圖證明了器官在按照本發明的另一個實施方案以逆行方式進行灌注時的電解質穩定性。圖33描繪的圖證明了器官在按照本發明的實施方案進行灌注時的動脈血氣圖。圖34描繪的圖證明了移植器官的灌注充分。圖35描繪的圖證明了移植器官的灌注不充分。說明件描沭在上面概述中描述過，總的來說，本發明提供了離體器官護理的改進的方法。更具體來說，在各種實施方案中，本發明涉及了與將器官維持在離體可攜式環境中有關的改進的系統、方法和裝置。根據一種改進，本發明的器官保存系統在處於或接近正常生理條件下維持心臟跳動。為此，系統將含氧的、富含營養物的灌注流體以接近生理溫度、壓力和流速對心臟循環。按照一種實施，系統使用了更精確模擬正常的生理條件的灌注流體溶液。在一個實施方案中，灌注流體是基於血液製品的。在可供選的實施方案中，溶液是基於合成的血液替代品的。在其它實施方案中，溶液可以含有血液製品和血液替代產品的組合。按照各種說明性實施方案，本發明的改進能夠使器官，例如心臟，離體維持時間長度延長，例如超過3、4、5、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24或更多個小時。這種延長的離體維持時間擴大了供體器官的潛在受體群，使得供體與受體之間的地理距離的重要性下降。本發明的離體維持時間延長，也為供體器官和器官受體之間的更好的遺傳和HLA匹配，提供了所需的時間，增加了有利結果的可能性。將器官維持在接近生理機能條件中的能力，也使臨床醫生能夠評估器官的離體功能，進一步增加了移植成功的可能性。在某些情況下，延長的維持時間能夠使醫學操作人員對具有小缺陷的供體器官進行修復。根據另一個優點，本發明的離體器官維持時間增加，能夠使器官從患者中取出，在離體分離下治療，然後再放回到患者身體中。這樣的治療可以包括但不限於外科手術治療、化學、生物、基因和/或放射療法。下面，將以下列次序描述本發明的說明性系統、方法和裝置。首先，描述了說明性器官護理系統100的部件。其次，討論了系統100的說明性操作。第三，對系統100的部件子組合進行進一步詳細描述。第四，討論用於系統100的說明性的控制系統和方法。第五，描述說明性的用戶界面。第六，針對示例性實施進一步詳細討論系統100的機械構件。第七，描述在器官獲取、運輸和移植過程中使用系統100的示例性方法。第八，提出了適合用於系統100的說明性的灌注、營養和保存溶液。輪到說明性的實施方案，
圖1描繪了按照本發明的說明性實施方案的可攜式器官護理系統100的示意圖。圖2顯示了可以使用本發明的器官護理系統100離體保存/維持的心臟102的概念圖。參考
圖1和2，說明性的系統100包括:用於在離體維持期間容納心臟102的器官室組件104，用於容納、消泡和過濾灌注流體108的儲液器160，用於將灌注流體108裝入儲液器160的入口 774和用於向容納在儲液器160中的流體108施加治療藥物的入口 762，用於泵送/循環灌注流體108進出獲取的心臟102的灌注流體泵106 ;用於將灌注流體108的溫度維持在處於或接近生理溫度的加熱器組件110 ;用於在正常和逆行主動脈流動模式(也被分別稱為「正常流動模式」和「逆行流動模式」)之間進行切換的流動模式選擇器閥112 ;用於在灌注流體108被心臟102排出後向它重新充氧的充氧器114 ;用於在營養物質被心臟102代謝後在灌注流體108中重新補充營養物質116、並用於向灌注流體提供附加的保護劑118以減少例如對心臟102的局部缺血和/或其它再灌注相關的損傷的營養子系統115。說明性系統100還包括多個傳感器，包括但不限於:溫度傳感器120、122和124 ;壓力傳感器126、128、130和132 ;灌注流速傳感器134、136和138 ;灌注流體氧合傳感器140 ;和傳感器電極142和144，以及除纖顫源143。系統100還包括:用於維持進出心臟102的適合的流動條件的各 種部件；用於幫助操作人員監測系統100的運行和心臟102的狀況、以及用於使操作人員能夠選擇各種操作參數的操作人員界面146 ;為系統100提供容錯電力的電力子系統148 ;以及用於控制器官護理系統100的運行的控制器150。也參考圖3和4，按照說明性的實施方案，系統100可以將心臟102維持在兩種運行模式——圖3中所示的正常流動模式，和圖4中顯示的逆行流動模式。一般來說，在圖3的正常流動模式中，系統100向心臟102循環灌注流體108的方式與血液在人體中的循環相同。跟具體來說，參考
圖1-3，灌注流體經肺靜脈168進入心臟102的左心房152。灌注流體108經肺動脈164從右心室154流出、並經主動脈158從左心室156流出。在正常流動模式中，系統100以大約I升/分鐘到大約5升/分鐘之間的接近生理的速度將灌注流體泵向心臟102。該模式可用於例如進行功能測試，以證實心臟在運輸到供體地點之前和隨後都是無缺陷的。或者，在圖4中顯示的逆行流動模式中，系統100將灌注流體108經主動脈158通過心臟的冠狀竇155和其它冠脈系統流入心臟102，經肺動脈164流出心臟102的右心室154。正如將在下面針對圖24A和24B進一步詳細討論的，系統100還通過細流閥768提供了流向左心房152的細流769。所提供的細流量足以潤溼左心房152和左心室156。在某些應用中，細流小於大約5ml/分鐘，小於大約Iml/分鐘，或小於大約0.1ml/分鐘。在這種運行模式中，系統100將灌注流體108的流速降低到大約300毫升/分鐘到I升/分鐘之間。本發明人已經發現，圖4的逆行流動途徑以及減小的流速，在延長的離體維持時期中，降低了對心臟102的損傷。因此，按照本發明的一種特徵，心臟102以逆行流動模式運輸到供體位點。
在簡要描述了正常和逆行流動模式後，接下來將進一步詳細描述系統100的操作。再次參考
圖1-4，在一種實踐中，從供體獲取心臟102，並將其插管到器官室組件104中。通過將灌注流體108經入口 774裝入儲液器160，並任選經入口 762用治療藥劑處理，準備在系統100中使用的灌注流體108。泵106將裝載的灌注流體108從儲液器160泵向加熱器組件110。加熱器組件110將灌注流體108加熱到或接近正常生理溫度。根據一個實施方案，加熱器組件110將灌注流體加熱到大約32°C到大約37°C之間。加熱器組件110具有內部流動通道，其橫截面流動面積約等於攜帶灌注流體108進和/或出加熱器組件110的流體導管的內部橫截面積，以便將流體流動的擾動降到最小。灌注流體108從加熱器組件110流向流動模式選擇器閥112。開始時，流動模式選擇器閥112定位於逆行模式，將灌注流體108從加熱器組件110經第一接口 162導入器官室組件104。接口 162，也被稱為主動脈接口或左心室接口，包括經位於器官室組件104上的孔228b與左心室的血管組織相連的插管(如圖5A-5B中所示)。當心臟變暖時，它開始搏動，這導致心臟102將灌注流體108泵過冠脈系統155，並經第二接口 166通過右心室154流出心臟102。第二接口 166，也被稱為肺動脈接口或右心室接口，包括經位於器官室組件104上的孔228c與右心室的血管組織相連的插管(如圖5A-5B中所示)。正如上面提到的，在逆行流動模式中，流體不被主動地泵進或泵出心臟的左側，除了灌注流體的相對小細流769之外，在下面參考圖24A-24E時描述，細流的投送是為了潤溼左心房152和左心室156。對流動模式選擇器閥112被放置到正常模式位置作出響應，經第三接口 170將灌注流體108導入心臟102的左心房152。第三接口 170，也被稱為肺靜脈接口或左心房接口，包括經位於器官室組件104上的孔228a與左心房152的血管組織相連的插管(如圖5A-5B中所示)。然後心臟102將灌注流體108經主動脈接口 162左心室156和經肺動脈接口 166通過右心室154排出。接口 162、166和170中的每個都可以通過將血管組織(例如主動脈殘根)拉到接口末端上，然後將組織與接口繫緊或以其它方式固定，來插管於心臟102。血管組織優選為在將心臟102從供體切下並取 出後仍然與心臟102相連的短的血管段(例如主動脈殘根158)。例如，主動脈接口 162插管於切斷的主動脈小段上，所述主動脈小段是在冠狀竇155下遊的位置切斷主動脈158而形成的。在某些應用中，短的血管段的長度可以是大約5到大約10英寸或更長。血管段也可以短於大約5英寸。血管段的長度可以是大約2到大約4英寸，或者大約I到大約2英寸長；在其它應用中，血管段可以短於大約1/2英寸，或短於大約1/4英寸。或者，插管可以通過將接口與可用的心房或心室直接相接來進行，這在通過切斷整個血管而不留下任何與心臟102相連的血管殘根部分來製備心臟102用於移植的應用中，可能是優選的。例如，左心房152插管可以通過將接口 170直接插入左心房152並將接口 170在適當位置夾緊來形成，不需要繫到任何肺靜脈168組織上。繼續參考
圖1，在兩種流動模式中，灌注流體108都從肺動脈接口 166流入充氧器114。充氧器114通過氣體調節器174和氣體流動室176從外部或機載源172接收氣體，其可以是控制氣流的脈衝寬度調製的電磁閥、或任何其它允許精確控制氣體流速的氣體控制裝置。氣體壓力表178為氣體補給172有多滿提供了視覺指示。轉換器132為控制器150提供了相似的信息。控制器150可以根據例如傳感器140測量到的灌注流體氧含量來自動調節氣流進入充氧器114。按照各種說明性實施方案，充氧器114是標準的膜充氧器，例如由 Sorin Biomedical 的分部 Dideco 製造的 Liliput 2,或 Medtronic, Inc.製造的MINIMAXPLUS 。在說明性實施方案中，氣體包括氧氣和二氧化碳的混合物。這樣的混合物的示例性組成包括大約85%02，大約1%C02，其餘為N2。在重新充氧後，充氧器114將灌注流體108返回到儲液器160。根據說明性實施方案，在灌注流體被施加多種波長以提供氧飽和度的基於光學的測量時，傳感器140測量灌注流體108吸收或反射的光的量。因為在某些實施方案中灌注流體108基於血液製品，因此它可能含有血紅細胞(即氧攜帶細胞)。因此，傳感器140也提供了指示灌注流體108的血細胞比容測量值的信號145。在供選的實施方案中，溶液108由合成的血液替代品形成，而在其它實施方案中，溶液108可以包含血液製品與血液替代產品的組合。此外，在兩種流動模式中，營養子系統115，包括維持溶液116/118的供應和灌流泵182，當灌注溶液108流過系統100時，以及在某些實施方案中，當灌注溶液在儲液器160中時，將營養物質例如葡萄糖注入灌注流體108。維持溶液116/118也包括治療藥物和保護劑118的供應，用於減少對心臟102的局部缺血和其它與再灌注相關的損傷。正常和逆行流動模式都在下面參考圖24A-26B進一步詳細描述。根據說明性實施方案，在將器官導入器官室組件104之前預先準備系統100。在預先準備過程中，將預先準備溶液(在下面描述)插入到器官室160中並泵過系統100。在一種示例性應用中，預先準備進行大約5到大約20分鐘之間的時間。器官室組件104中的插管接口 162、166和170被繞過，使得在供體心臟102不存在的情況下灌注流體108能夠以正常流動模式流過系統100。然後將血液(或合成的血液替代品)裝入儲液器160。血液可以是在獲取心臟102過程中從供體驅出的血液，或者從血型和交叉匹配的庫存血液獲得。系統100然後將血液(或血液替代品)循環流過系統100，對其進行加熱、充氧和過濾。經營養子系統115的輸注泵182提供營養物質、保護劑和/或其它治療藥物。在預先準備過程中，也可以通過操作人員界面146初始化和校正各種參數。一旦系統100運行適合後，可以將泵速降低或帶到0，並可以將心臟102插管到器官室組件104中。然後可以增加泵速。系統100的預先準備將在下面參考圖29A的流程圖進一步詳細描述。如
圖1中所示，系統100還包括多個順應室184、186和188。順應室184、186和188本質上是內置的小流體蓄積器，具有柔性、有回彈力的壁，該壁被設計用於通過幫助系統更精確地模擬人體中的血流，例如通過提供流動背壓和/或通過過濾/降低由例如流速變化和/或泵106的泵送引起的流體壓力尖峰，來模擬人體的血管順應性。根據說明性實施方案，在正常流動模式過程中，順應室184位於模式閥112的出口 112a與儲液器160之間，與可調節的夾子190組合在一起操作，向主動脈158提供背壓，導致灌注流體流入冠狀竇155，從而饋入心臟102。在說明性實施方案中，提供給主動脈158的流體背壓在大約55mmHg到大約85mmHg之間,這在平均主動脈血壓(典型地在大約80mmHg到大約IOOmmHg之間)的可接受的近生理範圍內。對主動脈158的背壓幫助系統100模擬正常的生理條件。順應室186位於模式閥112的出口 11 2b與器官室組件104的肺靜脈插管接口 170之間。順應室186的主要功能是為左心房152提供背壓，以及使灌注流體泵106的泵送行動導致的壓力/流動尖峰平緩化，投送血液到心臟而不產生顯著的流體壓力尖峰。在說明性實施方案中，提供給左心房152的流體背壓在大約OmmHg到大約14mmHg之間，大約與正常生理條件下左心房的壓力相同。順應室188位於單向閥310的出口與加熱器110的入口 IlOa之間。順應室188的主要功能也是使灌注流體泵106的泵送行動導致的壓力/流動尖峰平緩化，以及為肺動脈164提供流體背壓。在說明性實施方案中，提供給肺動脈164的流體背壓在大約OmmHg到大約25mmHg之間，這在平均動脈血壓(在大約OmmHg到大約12mmHg之間)的可接受的近生理範圍內。順應室184、186和188，通過它們的尺寸、形狀和在它們的設計中使用的材料，提供了上面描述的益處。室184、186和188的大小可以容納大約20ml到大約IOOml流體108，它們的形狀為橢圓構型，這允許它們接收流體108並膨脹以減低壓力尖峰，為心臟102提供背壓。在某些應用中，用於室184、186和188的材料包括至少一種柔性膜，其選擇使得室具有大約10 (柔性較高)到大約60 (柔性較低)的ShoreA durametric硬度(ASTM D224000),在某些優選實施方案中具有大約30 ( 土大約8)到大約50 ( 土大約8)之間的硬度。在說明性實施方案中，順應室184具有大約50 (土大約8)的Shore A硬度，順應室186具有大約30 (土大約8)的Shore A硬度。在說明性實施方案中，順應室188具有雙層構造，內部室具有大約50 ( 土大約8)的Shore A硬度，外部套筒具有大約30 ( 土大約8)的Shore A硬度。或者，內部室可以具有較低的硬度(例如大約30，土大約8)，外部套筒可以具有較高的硬度(例如大約50，土大約8)。在提供了系統100的操作概述後，接下來進一步詳細描述器官室組件104、灌注加熱器組件110以及用於與泵106連接的泵頭接口組件192。圖5A-5F描繪了
圖1的說明性器官室組件104的各種視圖。在圖5A-5D中最清楚地顯示，器官室組件104包括機殼194、外蓋196和中間蓋198。機殼包括底部194e和一個或多個壁194a_194d，用於容納心臟102。中間蓋198覆蓋在機殼194的開口 200，將心臟102基本上包圍在機殼194內。在圖5E和5F中最清楚地顯示，中間蓋198包括框架198a和懸掛在框架198a內的柔性膜198b。優選柔性膜198b是透明的，但是也可以是不透明的，半透明的或基本上透明的。根據一種特徵，柔性膜包括足夠過量的膜材料，當心臟102包含在機殼195內時與心臟接觸。該特徵使醫學操作人員通過膜198b間接地觸碰`/檢查心臟102，或通過膜198b將超聲探頭施加到心臟102上，同時仍然維持機殼195的無菌性。膜198b可以由例如任何適合的柔性聚合物塑料、例如聚氨酯製成。膜198b也可以具有整合的導電襯墊/觸點199a和199b，通過它們可以經電極例如電極142和144感應心臟的電活動，和/或可以通過它們投送除纖顫或起搏信號，這在下面更全面描述。或者，觸點199a和199b可以是電極，包括電極142和144的所有或部分功能。如圖5C中所示，外蓋196獨立於中間蓋198，在中間蓋198上方打開和關閉。優選外蓋196的剛性足以保護心臟102免於間接或直接的物理接觸。外蓋196和室194也可以由任何適合的聚合物塑料、例如聚碳酸酯製成。按照一種實施，機殼194包括兩個鉸鏈件202a和202b，中間蓋框架198a包括兩個相應匹配的鉸鏈件，分別為204a和204b。機殼194上的鉸鏈件202a和202b，與中間蓋框架198a上的鉸鏈件204a和204b互相配合，使得中間蓋198能夠相對於機殼194的開口200打開和關閉。在圖和5F中最清楚地顯示，器官室組件104還包括兩個插銷206a和206b，確保中間蓋198在開口 200上方。如圖5E和5F中所示，插銷206a和206b分別旋轉咬合在機殼194的壁194c上的插銷鉸鏈件208a和208b上。在圖5A和5E中最清楚地顯示，中間蓋框架198a還包括鉸鏈件210。鉸鏈件210旋轉咬合在外蓋196上的相配鉸鏈件212上，能夠使外蓋196被打開而不打開中間蓋198。在圖5B、 和5F中最好地顯示，外蓋196還包括兩個切口 214a和214b，用於使插銷206a和206b能夠向下卡住中間蓋框架198a的邊緣216。如圖5B、 和5F中所示，器官室組件104還包括插銷218，它旋轉咬合在機殼194的壁194c上的鉸鏈件220上。在操作中，插銷218與外蓋196的邊緣225上的袢221嚙合，確保外蓋196在中間蓋198上方關閉。在圖5E和5F中最清楚地顯示，中間蓋還包括兩個墊圈198c和198d。墊圈198d在中間蓋框架198a的周邊與外蓋196的周邊之間裝入，當外蓋196關閉時，在中間蓋198和外蓋196之間形成了不透流體的密封。墊圈198c在機殼194的外緣194f與中間蓋框架198a之間裝入，當中間蓋198關閉時，在中間蓋198與機殼194的周邊194f之間形成不透流體的密封。任選，器官室組件104包括襯墊222或囊組件，其尺寸和形狀適合裝入機殼194的內部底表面194g上。優選襯墊222由彈力足夠的材料形成，用於緩衝心臟102運輸過程中的機械振動和衝擊，例如封閉式泡沫塑料。按照一種特徵，襯墊222包括用於可調節地定位一對電極、例如
圖1的電極142和144的機構。根據說明性實施方案,機構包括兩個貫通孔224a和224b，用於將電極導線從襯墊222的下側通到襯墊的心臟接觸面上的相應電極142和144。將電導線通過襯墊222到達電極142和144，能夠使電極142和144可調節地位於襯墊222中，以容納各種不同尺寸的心臟。在其它實施方案中，機構可以包括但不限於一個或多個不同取向的狹槽、凹口、突出、貫通孔、部分貫通孔、鉤、孔眼、粘附貼片等。在某些實施方案中，襯墊222可以被構造成一個或多個類似套筒的結構，允許電極被插入到襯墊中，從而為位於電極和心臟102之間的 襯墊222提供了類似膜的表面。在一些說明性實施方案中，襯墊222被構造成襯墊組件，組件包括一個或多個電極，例如電極142和144，它們可調節地位於襯墊222中或其上。根據一種優點，本發明的襯墊/電極構造便於電極與放置在襯墊222上的心臟102之間接觸，而不用暫時或永久地將電極與心臟102縫合或以其它方式機械連接。心臟102本身的重量也可以幫助在運輸過程中使電極穩定。按照說明性實施方案，電極142和144包括一個或多個傳感器，用於監測來自心臟和/或用於向心臟提供電信號的除纖顫器的一個或多個電信號。如
圖1和5C所示，器官室組件104包括電接口連接235a-235b，它們分別安裝在機殼194的壁194b中的孔234a-234b中。提供蓋子226，用於在不使用時保護電接口連接235a_235b。在下面參考
圖15時會進一步詳細描述，接口連接235a和235b將來自機殼194外的電極142和144的電信號、例如ECG信號，偶聯到例如控制器194和/或操作人員界面146。在下面參考圖22A時會進一步詳細描述，接口連接235a和235b也可以偶聯到除纖顫源，除纖顫源可以由外部設備或通過系統100內的電路提供，其可以將除纖顫或起搏信號143通過電極142和144傳送到心臟102。在圖5E和5F中最清楚地顯示，器官室組件104包括可重複密封的膜接口 230，它安裝在接口孔232中。接口 230包括框架230a和安裝在框架230a中的可重複密封的聚合物膜230b。膜230b可以由矽酮或任何其它適合的聚合物製成。在操作中，當需要時，接口230被用於向心臟102提供起搏導線，而不必打開室蓋196和198。膜230b密封起搏導線周圍，在心臟102周圍維持密閉的環境。膜230b還可以在取出起搏導線後重新密封。
如圖5A和5B中所示，器官室組件104包括孔228a_228c，用於接納主動脈接口162、肺動脈接口 166和肺靜脈接口 170，上面已參考
圖1_4和下面將參考圖24A-28C描述。如圖中所示，器官室組件104還包括排液管201，用於將灌注流體108排出機殼194回到儲液器160中，以及安裝插頭203A-203d，用於將器官室組件104安裝在一次性使用模塊(在
圖19A中顯示為634)上。圖6A-6F描繪了
圖1的灌注流體加熱器組件110的各種不同視圖。如圖6A和6B中所示，加熱器組件110包括機殼234，它具有入口 IlOa和出口 110b。在圖6D的縱剖面圖和圖6E的橫剖面圖中均顯示，加熱器組件110包括在入口 IlOa和出口 IlOb之間延伸的流動通道240。加熱器組件110可以被概念化成具有對稱的上半部分236和下半部分238。因此，在圖6F的分解圖中，只顯示了上半部分。現在參考圖6D-6F，流動通道240在第一 242和第二 244流動通道板之間形成。入口 IlOa使灌注流體流入流動通道240，出口 IlOb使灌注流體流出加熱器110。第一 242和第二 244流動通道板具有基本上生物惰性的灌注流體108接觸表面(在某些實施方案中可以包含血液製品)，用於提供與流過通道240的灌注流體的直接接觸。流體接觸表面可以由在板上進行處理或包層來形成，或者可以是板表面本身。加熱器組件110包含第一和第二電加熱器，分別為246和248。第一加熱器246 Btt鄰第一加熱器板250布置並將熱與其偶聯。第一加熱器板250又將熱與第一流動通道板242偶聯。類似地，第二加熱器248毗鄰第二加熱器板252布置並將熱與其偶聯。第二加熱器板252將熱與第二流動通道板244偶聯。根據說明性實施方案，第一 250和第二 252加熱器板由相對均勻地傳導和分布分別來自第一 246和第二 248電加熱器的熱量的材料形成，例如鋁。加熱器板250和252的均勻熱分布能夠使流動通道板從生物惰性材料、例如鈦形成，減少了對其熱分布特性的顧慮。具體參考圖6E和6F，加熱器組件110還包括O型環254和256，用於分別將流動通道板242和244與機殼234不透流體地密封，以形成流動通道240。加熱器組件110還包括第一組件託架258和260。組件託架258安裝在電加熱器246周邊上的加熱器組件110的頂面236上，將加熱器246、加熱器板250和流動通道板242夾在組件託架258和機殼234之間。螺栓262a-262j穿過託架258、電加熱器246、加熱器板250和流動通道板242中的相應貫通孔裝入，旋入相應的螺帽264a-264 j中，將所有那些部件與機殼234固定。組件託架260以類似的方式安裝在加熱器組件110的底側238上，將加熱器248、加熱器板252和流動通道板244與機殼234固定。有彈力的襯墊268在託架258的周邊內裝入。同樣地，有彈力的襯墊270裝入託架260的周邊內。託架272安裝在襯墊268上方。螺栓278a-278f分別穿過襯墊272中的孔276a_276f裝入，並旋入螺帽280a-280f，以將有彈性的 襯墊268靠著加熱器246壓緊，為加熱板250提供更有效的熱轉移。通過託架274，將有彈力的襯墊270以同樣的方式靠著加熱器248壓緊。正如在涉及
圖1時提到的，以及也在圖6A中顯示的，說明性的加熱器組件110包括溫度傳感器120和122以及雙重傳感器124。在實踐中，雙重傳感器124包括雙重熱敏電阻傳感器，用於提供離開加熱器組件110的灌注流體108的溫度的容錯測量，並將這些溫度提供給控制器150。在下面涉及
圖13的加熱子系統149時將進一步詳細描述，來自傳感器120、122和124的信號可用於反饋迴路，以控制第一 246和/或第二 248加熱器的驅動信號，從而控制加熱器256和248的溫度。此外，為了確保加熱器板250和25、以及因此加熱器板250和252的血液接觸表面242和244不達到可能損壞灌注流體的溫度，說明性的加熱器組件110還包括溫度傳感器/導線120和122，用於分別監測加熱器246和248的溫度，並將這些溫度提供給控制器150。在實踐中，與傳感器/導線120和122相連的傳感器是基於RTD (電阻溫度裝置)的。涉及
圖13時也進一步詳細討論，來自與傳感器/導線120和122相連的傳感器的信號可用於反饋迴路，以進一步控制第一 246和/或第二 248加熱器的驅動信號，從而限制加熱器板250和252的最高溫度。作為失效防護，每個加熱器246和248都有傳感器，使得如果一個傳感器失效，系統可以用另一個傳感器處的溫度繼續運行。在下面涉及
圖13時將進一步詳細描述，加熱器組件110的加熱器246從控制器150接收相應的驅動導線282a上的驅動信號281a和281b (合稱為281)。同樣地，加熱器248從控制器150接收驅動導線282b上的驅動信號283a和283b (合稱為283)。驅動信號281和283控制通向相應的加熱器246和248的電流，因此控制可由它們產生的熱量。更具體來說，如在圖7中所示，驅動導線282a包括高對和低對，它們連接到加熱器246的電阻元件286上。提供的通過電阻元件286的電流越大，電阻元件286變得越熱。對於驅動導線282b來說，加熱器248以同樣的方式操作。根據說明性的實施方案，元件286具有大約5歐姆的電阻。但是，在其它說明性實施方案中，元件可以具有大約3歐姆到大約10歐姆之間的電阻。正如在下面涉及
圖11和13更詳細討論的，加熱器246和248可以由處理器150獨立控制。根據說明性的實施方案，加熱器組件110的機殼部件從模製的塑料形成，例如聚碳酸酯，其重量小於大約I磅。更具體來說，機殼234和託架258、260、272和274，都從模製塑料例如聚碳酸酯形成。根據另一種特徵，加熱器組件是一次性使用的用後即可丟棄組件。在操作中，說明性的加熱器組件110使用大約I瓦到大約200瓦之間的電源，其尺寸和形狀能夠使以大約300ml/分鐘到大約5L/分鐘的速度流過通道240的灌注流體108，在少於大約30分鐘、少於大約25分鐘、少於大約20分鐘、少於大約15分鐘或甚至少於大約10分鐘的時間內，從低於大約30 V轉變到至少大約37 °C，而基本上不弓I起細胞溶血或蛋白變性或以其它方式損壞灌注流體的任何血液製品部分。根據一種特徵，加熱器組件110包括機殼部件，例如機殼234和託架258、260、272和274，它們由聚碳酸酯形成，重量少於大約5磅。在其它實施方案中，加熱器組件的重量可以少於大約4磅，少於大約3磅，少於大約2磅，或甚至少於大約I磅。在說明性實施方案中，不包括入口 IlOa和出口 IlOb埠，加熱器組件110的長度288為大約6.6英寸，寬度290為大約2.7英寸。加熱器組件110的高度292為大約2.6英寸。加熱器組件110的流動通道240的標稱寬度296為大約1.5英寸，標稱高度294為大約3.5英寸，標稱高度298為大約0.070英寸。選擇高度298和寬度296用於當灌注流體108流過通道240時為它提供均勻的加熱。還選擇高度298和寬度296用於提供與攜帶灌注流體108進和/或出加熱器組件110的流體導管的內部橫截面積大致相等的通道240內橫截面積。在一種構造中，選擇高度298和寬度296用於提供與入口流體導管792 (在下面涉及圖25C時顯示)的內部橫截面積大致相等、和/或與出口流體導管794 (在下面涉及圖24E時顯示)的內部橫截面積基本上相等的通道240內橫截面積。在加熱器組件110中包括了突出257a_257d和259a_259d，用於接受熱活化的粘附齊U， 用於將加熱組件結合到多次使用單元650上(參見圖20A)。
圖8A-8C顯示了根據本發明的說明性實施方案的泵接口組件300的各種視圖。根據本發明的說明性實施方案，圖9顯示了
圖1的灌注流體泵組件106的泵驅動器末端的透視圖，
圖10顯示了與灌注流體泵組件106的泵驅動器末端匹配的泵接口組件300。參考圖8A-10，泵接口組件300包括機殼302，它具有外側面304和內側面306。接口組件300包括入口 308和出口 310。如在圖8B的底視圖和圖8C的分解圖中最清楚地顯示，泵接口組件300還包括內部312和外部3140型環密封件，兩個可變形膜316和318，麵包圈形狀的託架320，以及安裝在O型環314和託架320之間的半環319a和319b。半環319a和319b可以由泡沫、塑料或其它適合的材料製成。內部O型環312安裝在沿著內側面306周邊的環形軌道內。第一個可變形膜316安裝在內部O型環312上方，與機殼302的內側面306流體密閉地相互連接，在第一個可變形膜316的對內側面與機殼302的內側面306之間形成室。第二個可變形膜318安裝在第一個可變形膜316的頂部，在第一個可變形膜316裂縫或撕裂的情況下提供容錯。說明性地，可變形膜316和318由薄的聚氨酯薄膜形成(厚度大約為0.002英寸)。但是，任何適合厚度的任何合適材料都可以使用。參考圖8A和8B，託架320安裝在第二個可變形膜318以及環319a和31%上方，沿著內側面306的周邊附貼到機殼302上。帶螺紋的緊固件322a-322i通過託架320中相應的帶螺紋的孔324a_324i，將託架320與機殼302連接。如圖SB中所示，外部O型環314裝入到託架320的環形溝內，提供與泵組件106的不透流體的密封。在將O型環314插入託架320的環形溝中之前，將半環319a和319b放置在溝中。然後將O型環壓緊並定位在託架320的環形溝中。在定位於環形溝中之後，O型環在溝中伸展，以確保它自身和半環319a和319b就位。泵接口組件300還包括從其外側面304伸出的熱熔接端321a_321c。在下面參考圖21A-21C和24A-24C時進一步詳細描述的，端321a_321c接收熱膠，將泵接口組件300熱熔接到一次性使用的用後即可丟棄模塊 底座635的C型託架656上。如圖8C中所示，流體出口 310包括出口機殼310a、出口配件310b、流動調節球310c和出口埠 310d。球310c的尺寸可以安裝到出口埠 310d中，但是不能通過出口310的內部孔326。配件310b與出口埠 310d粘合(例如通過環氧化物或其它粘合劑)，將球310c捕獲在內部孔326與配件310b之間。出口機殼310a同樣地粘合到配件310b上。在操作中，調準泵接口組件300，從灌注流體泵組件106的泵驅動器334接受泵送力，並將泵送力轉移到灌注流體108，從而使灌注流體108循環到器官室組件104。根據說明性實施方案，灌注流體泵組件106包括與膜318接觸的搏動泵，搏動泵具有驅動器334 (在下面涉及圖9時進一步詳細描述)。流體入口 308從例如儲液器160抽出灌注流體108，對泵驅動器向遠離可變形膜316和318的方向的移動作出響應，將流體提供到在內部膜316與機殼302的內側面306之間形成的室中，從而使膜316和318在同樣的方向上變形。當泵驅動器遠離可變形膜316和318移動時，儲液器160內部的流體108的壓力頭引起灌注流體108從儲液器160流入泵組件106中。就此而言，泵組件106、入口閥191和儲液器160的取向，提供了灌注流體108重力輸送到泵組件106中。同時，流動調節球310c被抽到孔326中，阻止了灌注流體108通過出口 310也抽入到室中。應該指出，在說明性實施方案中，出口閥310和入口閥191是單向閥，但是在可選的實施方案中，閥310和/或191是雙向閥。對泵驅動器334朝向可變形膜316和318方向的移動作出響應，流動調節球310c朝向配件310b移動，打開內部孔326，這能夠使出口 310將灌注流體108排出機殼302的內側面306與可變形膜316的內側面之間形成的室。在
圖1中儲液器160與入口 308之間顯示的單獨的單向閥191，阻止了任何灌注流體被排出入口 308和流回到儲液器160中。在下面涉及
圖18A-27B時將進一步詳細討論，在某些實施方案中，器官護理系統100在機理上分成用後即可丟棄的一次性使用單元(在
圖19A-19C和24A-25C中顯示為634)和非拋棄型多次使用單元(在圖20A中顯示為650)。在這樣的實施方案中，泵組件106剛性安裝到多次使用模塊650上，泵接口組件300剛性安裝到用後即可丟棄的一次性使用模塊634上。泵組件106和泵接口組件300具有相應的互鎖接頭，它們配合在一起，在兩個組件106和300之間形成了不透流體的密封。更具體來說，正如在圖9的透視圖中顯示的，灌注流體泵組件106包括具有頂表面340的泵驅動器機殼338，以及容納在機殼338的圓柱體336中的泵驅動器334。泵驅動器機殼338還包括對接埠 342，它包括狹槽332，狹槽332的尺寸和形狀與從泵接口組件300突出的法蘭328匹配。如
圖10中所示，泵驅動器機殼338的頂表面340安裝到非拋棄型多次使用模塊單元650上的託架346上。託架346包括部件344a和344b，分別用於接合泵接口組件300的錐形突出323a和323b。託架346還包括切口 330，其尺寸和形狀可以與泵驅動器機殼338上的對接埠 342和狹槽332對齊。在操作上，泵接口組件300與流體泵組件106之間的密封分兩步形成，參考圖9和10進行說明。在第一步中，將法蘭328定位在對接埠 342中，同時錐形的突出323a和323b定位在緊挨託架346上相應部件344a和344b的順時針一側上。在第二步中，如圖9中的箭頭345、347和349所示，將泵接口組件300和流體泵組件106以相反的方向旋轉(例如將泵接口組件300以逆時針方向旋轉，同時保持泵組件106固定)，使法蘭328滑動到對接埠 342的狹槽332中。同時，錐形突出323a和323b分別滑動到託架部件344a和344b下面，將託架部件344a和344b與錐形突出323a和323b的錐形外表面嚙合，朝向泵驅動器334拉動泵接口組件300的內表面306，並且將法蘭328與對接埠 342、以及錐形突出323a和323b與託架部 件344a和344b互鎖，在兩個組件300和106之間形成不透流體的密封。已經從系統、操作和組成的角度描述了說明性的器官護理系統100後，接下來將討論實現系統100操作的說明性控制系統和方法。更具體來說，
圖11描繪了系統100的說明性控制流程的框圖。如上面參考
圖1時所描述的，系統100包括用於控制系統100運行的控制器150。正如所示，控制器150與下列6個子系統互相操作地相連:操作人員界面146，用於幫助操作人員監測和控制系統100和監測心臟102的狀況；數據獲取子系統147，具有各種的傳感器，用於獲取與心臟102和系統100相關的數據，並用於將數據傳送到控制器150 ;電力管理子系統148，用於為系統100提供容錯電力；加熱子系統149，用於向加熱器110提供受控的能量，溫暖灌注流體108 ;數據管理子系統151，用於儲存和維護與系統100的操作和心臟102相關的數據；以及泵送子系統153，用於控制灌注流體108貫通系統100的泵送。應該指出，儘管系統100在概念上參考單個控制器150進行描述，但系統100的控制可以分配到多個控制器或處理器中。例如，任何或所有描述的子系統都可以包括專用的處理器/控制器。任選，各個子系統的專用處理器/控制器可以與和通過中央控制器/處理器進行通訊。
圖12-17J說明了
圖11的各個子系統的互相操作。首先參考
圖12的框圖，數據獲取子系統147包括傳感器，用於獲得關於系統100和心臟102的功能如何的信息，並用於將該信息通訊到控制器150進行處理，並被系統100使用。正如根據
圖1所描述的，子系統147的傳感器包括但不限於:溫度傳感器120、122和124 ;壓力傳感器126、128和130 ;流速傳感器134、136和138 ;氧合度/血細胞比容傳感器140 ;以及電極142和144。數據獲取子系統147還包括:來自灌注泵組件106的一組霍爾傳感器388和軸角編碼器390 ;分別用於感應電池352a-352c充電是否足夠的電池傳感器362a_362c ;用於感應外部AC電源是否可用的外部電源可用性傳感器354 ;用於感應操作人員界面模塊電池的充電狀態的操作人員界面模塊電池傳感器370 ;以及用於感應來自氣流室176的氣流的氣體壓力傳感器132。現在，將針對分別在
圖13-17J中進一步詳細顯示的加熱149、電源管理148、泵送153、數據管理151和操作人員界面146子系統，描述系統100如何使用來自數據獲取子系統147的信息。加熱子系統149描繪在
圖13的框圖中。也繼續參考
圖1，加熱子系統149通過雙重反饋迴路方法控制系統100內灌注流體108的溫度。在第一個迴路251 (灌注流體溫度迴路)中，灌注流體溫度熱敏電阻傳感器124向控制器150提供兩個(容錯)信號125和127。信號125和127指示了灌注流體108在流出加熱器組件110時的溫度。控制器150調節分別通向驅動器247和249的驅動信號285和287。驅動器247和249將來自控制器150的相應數字水平的信號285和287，分別轉變為加熱器驅動信號281和283，具有足夠的電流水平來驅動第一 246和第二 248加熱器，將灌注流體108加熱到操作人員選定的溫度範圍內。對控制器150檢測到灌注流體溫度125和127低於操作人員選定的溫度範圍作出響應，它為第一 246和第二 248加熱器分別設置驅動信號281和283，達到足以繼續加熱灌注流體108的水平。相反，對控制器150檢測到灌注流體溫度125和127高於操作人員選定的溫度範圍作出響應，它降低分別對第一 246和第二 248加熱器的驅動信號281和283。對檢測到灌注流體108的溫度在操作人員選定的溫度範圍內作出響應，控制器150將驅動信號281和283維持在恆定或基本上恆定的水平。優選，控制器150以基本上相同的方式改變驅動信號281和283。但是，情況不必需是這樣。例如，每個加熱器246和248可以對特定的電流或電壓水平驅動信號具有不同的響應。在這樣的情況下，控 制器150可以以略微不同的水平驅動每個加熱器246和248，以從每個加熱器獲得相同的溫度。根據一種特徵，加熱器246和248各具有相關校正因子，控制器150儲存並使用它們，來確定提供給特定加熱器用於獲得特定溫度結果的特定驅動信號水平。在某些構造中，控制器150將雙重傳感器124中的一個熱敏電阻設置為預設熱敏電阻，在熱敏電阻給出兩個不同溫度讀數的情況下，將使用來自預設熱敏電阻的溫度讀數。在某些構造中，當溫度讀數處於預定範圍中時，控制器150使用兩個讀數中較高的讀數。驅動器247和249將加熱器驅動信號281和283施加到加熱器組件110的相應驅動導線282a和282b上。在第二個迴路253 (加熱器溫度迴路)中，加熱器溫度傳感器120和122向控制器150提供信號121和123，分別指示了加熱器246和248的溫度。根據說明性實施方案，為加熱器246和248設置溫度上限(例如通過預設或由操作人員選擇)，加熱器246和248不允許升高到這以上的溫度。當加熱器246和248的溫度升高並達到溫度上限時，傳感器121和123將其指示給控制器150，然後降低對加熱器246和248的驅動信號281和283，以減少或停止向加熱器246和248的電力供應。因此，儘管來自灌注流體溫度傳感器124的低溫信號125或127可以引起控制器150增加加熱器246和248的電力，但加熱器溫度傳感器120和122確保了加熱器246和248不被驅動到會導致它們相應的加熱器板250和252變熱到足以損壞灌注流體108的程度。根據各種說明性實施方案，控制器150被設置成將灌注流體的溫度維持在大約32°C到大約37°C之間，或大約34°C到大約36°C之間。根據另一個說明性實施方案，控制器150被設置成將加熱器板250和252的最高溫度限制到低於大約 38°C、39°C、40°C、41°C*42°C。可以看出，如果需要，第二個迴路253被構造成超控第一個迴路251，使得來自溫度傳感器120和122的、指示了加熱器246和248接近最高可允許溫度的溫度讀數，可以超控來自灌注流體溫度傳感器124的任何低溫信號的影響。就此而言，子系統149確保了加熱器板250和252的溫度不升高到超過最大可允許溫度，即使灌注流體108的溫度還沒有達到操作人員選定的溫度值。這種超控的特點在發生故障的情況中是特別重要的。例如，如果兩個灌注流體溫度傳感器124都失效了，第二個迴路253能夠通過對加熱器溫度傳感器120和122獨佔性切換控制、並將溫度設定點降低到較低的值，來阻止加熱器組件110過熱並損壞灌注流體108。根據一種特徵，控制器150考慮到了兩個時間常數，被分派為與來自加熱器246和248以及灌注流體108的溫度測量值相關的延遲，用於優化溫度控制的動力學響應。
圖14描述了用於為系統100提供容錯電力的電力管理系統148的框圖。如所示，系統100可以由4種電源中的一種來供電——通過外部AC電源351 (例如在北美為60Hz、120VAC，或在歐洲為50Hz、230VAC)，或通過三個獨立的電池352a_352c中的任何一個。控制器150從AC線路電壓可用性傳感器354接收數據，該傳感器指示了 AC電壓351是否可以被系統100使用。對控制器150檢測到AC電壓351不可用作出響應，控制器150向電源切換線路356發送信號，從電池352a-352c中的一個提供系統電力358。控制器150根據電池充電傳感器362a-362c確定可用電池352a_352c中哪個充電最滿，然後通過切換網絡356將該電池切換到操作中。或者，對控制器150檢測到外部AC電壓351可用作出響應，確定是否使用可用的AC電壓351 (例如在整流後)提供系統電力358和向用戶界面模塊146提供電力、為一個或多個電池352a-352c充電、和/或為用戶界面模塊146的內部電池368充電，該用戶界面模塊也具有它自己的內部充電器和充電控制器。為了使用可用的AC電壓351，控制器150通過發送信號通過切換系統364，將AC電壓351引入到電源350中。電源350接收AC電壓351，並將它轉變成DC電流，為系統100供電。電源350是通用的，可以操作世界範圍內通常使用的任何線路頻率和線路電壓。根據說明性實施方案，對來自一個或多個電池傳感器362a-362c的低電量指示作出響應，控制器150也經切換網絡364和充電電路366將電力導向適當的電池。對控制器從傳感器370接收到低電量信號作出響應，也可以或可選地將充電電壓367導向用戶界面電池368。根據另一種特徵，電力管理子系統148選擇電池為系統100供電，以便電量最少的優先，保留電量最多的電池。如果目前正用於為系統100供電的電池被用戶取出，電力管理子系統148自動切換到下一個電量最少的電池，以繼續為系統100供電。 根據另一種特徵，電力管理子系統148還使用鎖定機構，以防止電池352a_352c在給定時間時從系統100中取出一塊以上。如果一塊電池被取出，另外兩塊被機械鎖定在系統100中的位置上。就此而言，系統100提供容錯水平，以幫助確保電源358總是可用於系統 100。
現在將參考
圖15和16進一步詳細描述
圖11的泵送子系統153。更具體來說，
圖15是描繪說明性泵送子系統153的概念性框圖，
圖16顯示了心臟102的示例性ECG 414，與子系統153描述泵送輸出的示例性波385同步。在
圖16中顯示的ECG 414具有P、Q、R、
S、T和U峰。泵送子系統153包括與泵接口組件300互相操作連接的灌注流體泵106，如在上面參考圖8A-10時更詳細地描述的。如
圖15所示，控制器150通過使用霍爾(Hall)傳感器反饋，發送驅動信號339到無刷三相泵馬達360，來操作泵送子系統153。驅動信號339引起泵馬達軸337旋轉，從而引起泵螺杆341將泵驅動器334上和/或下移動。根據說明性實施方案，控制驅動信號339以改變馬達軸337的旋轉方向和旋轉速度，引起泵驅動器334周期性地上下移動。這種周期性運動將灌注流體108泵過系統100。在操作中，控制器150從整合安裝在泵馬達軸337中的霍爾傳感器388接收第一個信號387，指示泵馬達軸337的位置以便轉換馬達繞組電流的方向。控制器150從軸編碼器傳感器390接收第二個較高解析度的信號，指示泵螺杆341的精確旋轉位置。從馬達當前的換相位置387和當前的旋轉位置389，控制器150計算出適當的驅動信號339 (幅度和極性)，用於造成馬達軸337的必要的旋轉變化，以引起泵螺杆341的適當的垂直位置變化，從而獲得所需的泵送作用。通過改變驅動信號339的幅度，控制器150可以改變泵送速度(即泵送循環重複的頻度)，並通過改變旋轉方向的變化，控制器150可以改變泵送的衝程體積(例如通過改變循環過程中泵驅動器334移動的距離)。一般來說，循環泵送速度調控了灌注流體108被提供給心臟102的搏動速度，而(對於給定的速度來說)泵送衝程調控了提供給心臟102的灌注流體108的體積。速度和衝程體積都影響灌注流體108進出心臟102的流速，並間接影響其壓力。正如參考
圖1時提到的，系統包括3個流速傳感器134、136和138，以及3個壓力傳感器126、128和130。如
圖15中所示，傳感器134、136和138向控制器150提供了相應的流速信號135、137和139。同樣地，傳感器126、128和130向控制器150提供了相應的壓力信號129、131和133。控制器150在反饋中使用所有這些信號，以確保提供給灌注泵106的命令對系統100有所需的作用。在某些情況下，正如下面參考
圖17A-17J時進一步詳細討論的，控制器150可以對指示特定的流速或流體壓力超出了可接受範圍的信號作出響應，產生各種警報。此外，使用多個傳感器使控制器150能夠對系統100的機械問題(例如導管阻塞)與心臟102的生物學問題加以辨別。根據本發明的一種特徵，泵送系統153可以被構造成能夠在泵送循環的每個時刻控制泵驅動器334的位置，以允許精調泵送速度和體積情況。這進而使泵送系統153能夠以任何所需的搏動模式向心臟供應灌注流體108。根據一個說明性實施方案，軸337的旋轉位置由軸編碼器390感應，並通過控制器150調整，每轉至少大約100增量。在另一個說明性實施方案中，軸337的旋轉位置由軸編碼器390感應，並通過控制器150調整，每轉至少大約1000增量。根據另一個說明性實施方案，軸337的旋轉位置由軸編碼器390感應，並通過控制器150調整，每轉至少大約2000增量。對應於泵螺杆341的參比位置，泵螺杆341以及進而泵驅動器334的垂直位置最初被校正到零或地面位置。
根據說明性實施方案，泵送子系統153的位置精確性能夠使控制器150精確調控灌注流體108泵送過心臟102。將灌注流體的脈動流與自然心率相同步的這種過程，在本文中被稱為「r-波同步」，它將在參考圖2、15和16時繼續描述。功能正常的心臟具有兩相泵送周期一舒張期和收縮期。在舒張期、也稱為「靜息期」中，心臟的心房157和152收縮，引起心房157和152與心室154和156之間的瓣膜打開，允許血液流入並裝在心室154和156中。在收縮期中，負載的心室排出血液，心房157和152打開並充滿血液。在該過程中心臟102的周期性的擴張和收縮，可以由心臟的心室ECG波形來表不，在
圖16中顯不為414。
圖16描繪了與代表子系統153的泵送輸出的示例性波385同步的ECG波形414。泵送子系統153被構造成在某個時刻提供最大的輸出，這將導致在最有利的時間將流體108投送到心臟102。在說明性實施方案中，在逆行模式中，泵送子系統153被構造成將流體108泵向心臟102，使得最大泵輸出382發生在心臟的舒張期，舒張期在
圖16顯示的S峰之後，是左心室156已經完成了將灌注流體108射過主動脈158的時刻。以這種模式確定泵輸出的時間，允許用戶將灌注流體108最大限度地注射過主動脈158並進入冠狀竇155。定時 泵送通過在波385上的點377處開始泵送來實現，該點是點382之前的點，對應於心臟的r-波脈衝380的峰和心室收縮期中期。選擇點377，是為了說明在從控制器150提供信號以開始泵送流體的時間與泵出的流體108實際投送到心臟102的時間之間的時間延遲。在另一個例子中，在正常流動模式期間，當心臟的左側填充和射出灌注流體時(在參考圖24A時將更詳細討論)，控制器150使泵送子系統同步，在r-波380之後的固定時段開始泵送，以便匹配左心房152的自然充入周期。同步可以由操作人員通過在系統100上的操作軟體中預先編程的例行程序、和/或通過手動操作用戶界面顯示區410的控制器，來進行調節或精調，這將在下面參考
圖17A-17J時更詳細描述。為了獲得同步化的泵輸出，控制器150預測心臟的r-波脈衝380將發生的時間，並使泵在ECG 414期間的適當時間進行泵送。為了作出該預測，控制器150測量了來自分別從電極142和144提供的電信號379和381的各種r_波脈衝380的長度。從這些脈衝，控制器150追蹤從一次脈衝380到下一次脈衝所流逝的時間，並使用該信息計算隔開兩個相繼的r-波脈衝的平均運行時間長度。從該信息，控制器150通過將隔開兩個相繼的r-波脈衝的平均時間加上前一個r-波380的時間上，估計出下一個r-波的時間(並從該估計，確定泵送開始達到最適輸出投送的時間是在該估計的r-波之前還是之後的時間)。根據r-波之間的該平均運行隔開時間，控制器150可以選擇相對於隨後的r-波調整泵輸出的時間，這由波385沿著ECG 414向左或向右移動反映，如
圖16中由箭頭383所示。因此，調整波385允許用戶調整和自定義泵106的輸出時間，以便最適化心臟的填充。此外，也可以調整泵106以增加或減小泵的衝程體積，來自定義泵106提供的流體108的體積，這可以與r-波同步相呼應或獨立地進行。應該指出，儘管子系統153具體與r-波周期385同步，但情況並不必需是這樣。在可選的說明性實施方案中，子系統153可以與心臟的任何可用特徵同步進行泵送，包括進出特定室或血管的流體壓力。此外，子系統153可以被編程，以任意的模式泵送，無論是否是周期性的。再次參考
圖11，數據管理子系統接收和儲存來自各種其它子系統的數據和系統信息。根據操作人員的需要，數據和其它信息可以被下載到可攜式存儲裝置，或組織在資料庫中。儲存的數據和信息可以被操作人員訪問，並通過操作人員界面子系統146顯示。現在轉向操作人員界面子系統146，
圖17A-17J顯示了操作人員界面子系統146的各種說明性顯示屏。
圖17A-17J的顯示屏使操作人員能夠從系統100接收信息，並向系統100提供命令。
圖17A描繪了根據本發明的說明性實施方案的最上層「主頁」顯示屏400。從顯示屏400，操作人員可以訪問所有可以從數據獲取子系統147獲得的數據，並可以向控制器150提供任何所需的命令。正如在參考
圖17B-17J時更詳細描述的，
圖17A的顯示屏400也允許操作人員進入更詳細的顯示屏，以獲得信息、提供命令和設置操作人員可選擇的參數。繼續參考
圖1，顯示屏400包括顯示區402，它顯示了許多關於系統100運行的數字和圖形指示。具體來說，顯示區402包括離開器官室組件104上主動脈接口 162的灌注流體108的主動脈輸出壓力(A0P)404的讀數、主動脈流體壓力(A0P)404的波形繪圖406、指示流體壓力404是太高還是太低的AOP警報圖像408(在
圖17A中警報408顯示為「off 」)。顯示屏400還包括顯示區410,具有心臟102正在搏動的速率的數字指示412,心臟102的ECG 414，指示心率412是超過還是低於操作人員設定的閾值的心率(HR)警報圖像416，以及指示系統100已經運行了多長時間、包括預先準備時間的時間記錄418(將在下面參考圖29A進一步詳細描述)。數字顯示419顯示了系統100已經支持心臟102的時間量。指示器警報413在超過操作人員預設的時間限制時作出指示。顯示屏400 包括許多其它顯示區 420、424、432、438、444、450、456、460、462、466、472、480和482。顯示區420顯示了肺動脈壓(PAP)422的數字讀數。PAP 422指示從心臟的肺動脈164流出的灌注流體108的壓力，通過壓力傳感器130測量。顯示區420還提供了 PAP警報指示器424，它在PAP 422超出操作人員預設的範圍時發出信號。顯示區426指示了灌注流體108離開加熱器110時的溫度(Temp)428。顯示區426還包括溫度警報指示器430，它對溫度428超出操作人員預設的範圍作出響應而發出信號。操作人員預設範圍的上限顯示為427。顯示區432顯示了灌注流體108的血細胞比容(HCT) 434的讀數，HCT警報指示器436用於在HCT 434跌到操作人員預設的閾值之下時向操作人員發出信號。顯示區438顯示了灌注流體108的氧飽和度(Sv02)440。顯示區438還包括SvO2警報442，用於指示灌注流體108的Sv02440是否跌到操作人員預設的閾值之下。顯示區444指示了灌注流體108在流出主動脈158時的主動脈輸出流速(A0F)446。AOF 446由流速傳感器134測量。AOF警報448指示了流速446是否跌出操作人員預設的範圍。顯示區450顯示了器官室的流速(CF) 452。CF 452指示了灌注流體108在離開器官室104時的流速，由流速傳感器136測量。顯示區450還包括CF警報454，它對CF 454跌出操作人員預設的範圍作出響應來發出信號。顯示區456包括圖形458，用於在向存儲卡傳送文件時作出指示。顯示區460顯示了每個電池352a_352c (在上面參考
圖14)的電量程度的圖形顯示。顯示區460也提供了數字指示461，是電池352a-352c在當前操作模式下可以繼續運行系統100的剩餘時間量。顯示區462鑑別操作人員界面模塊146是否以無線464模式運行，以及操作人員界面模塊146與系統100的其餘部 分之間無線連接的強度的圖形顯示463。顯示區462還提供了操作人員界面模塊電池368 (在上面參考
圖14描述)的剩餘電量的圖形指示467，以及操作人員界面模塊的電池368能夠以無線操作模式支持它的剩餘時間量的數字指示。顯示區466指示了來自氣流室176的氧氣的流速468。它也提供了機載氧氣罐的充滿程度的圖形指示469，以及機載氧氣罐耗盡之前的剩餘時間量的數字指示470。顯示區472顯示了心臟102的心率，以及心臟102已經插管在系統100上的時間量476。該區域是上面提到的區域419的重複。顯示區480和482分別顯示了系統100運行的當前時間
和日期。開動操作人員界面146上的調鈕(或滑鼠或其它控制單元)，例如
圖18A中顯示的調鈕626，打開配置菜單484，例如在
圖17B的顯示屏401中所示。如所示，訪問配置菜單484覆蓋了顯示區402和410，使得它們不再顯示壓力406和心率414的圖形描繪，但是繼續顯示關鍵的文字/數字信息。正如所示，所有其它顯示區也保持不變。這使操作人員調整系統100的運行，同時繼續監測關鍵信息。根據一種特徵，配置菜單484允許操作人員為系統100預先編程所需的操作參數。使用顯示屏401，操作人員可以通過選擇區域488和490，來分別瀏覽/編輯工作和舒張(或逆行)模式警報。操作人員可以通過選擇區域492和494來設置具體的ECG和LAP圖形選項。此外，操作人員可以通過選擇區域496和498，來分別設置氧氣流速和灌注流體溫度。選擇區域500，使操作人員能夠設置時間和日期，而選擇區域502，能夠使操作人員選擇顯示信息的語言。在顯示區域484的底部，操作人員具有下述選項:504返回到顯示屏400、506取消對操作設置的任何改變、508將改變保存為新的預設值、或者510將操作設置重新設置為工廠預設值。參考
圖17C-17D，選擇瀏覽/編輯工作模式警報區域488導致了
圖17D的工作模式警報對話512在
圖17C的顯示區484中打開。工作模式對話512顯示了與正常流動模式(前面參考
圖1和3描述過)有關的參數，並包括為每個正常流動模式警報設置數值閾值的區域。更具體來說，對話512包括:CF警報區域514 ；PAP警報區域516 ；Α0Ρ警報區域518 ；LAP警報區域520 ;灌注流體溫度警報區域524 ;3￥02警報區域526 ;HCT警報區域528 ;和冊警報區域530。通過選擇特定的警報區域並啟動向上532和/或向下534箭頭，操作人員可以調整與每個警報相關的每個參數的可接受的最高和/或最低閾值。對話512也包括警報圖536a-536i，它們每個與特定的正常流動模式警報相關聯。操作人員可以通過選擇相關的警報圖536a-536i，使任何上述正 常流動模式警報能夠/不能夠工作。使用對話512作出的任何改變，反映在
圖17A的顯示屏400中的相應區域中。參考
圖17A、17B和17E，選擇瀏覽/編輯非工作模式警報區域490導致了
圖17E的靜息模式警報對話538在
圖17C的顯示區域484中打開。靜息模式對話538顯示了與逆行流動模式(在上面參考
圖1和4時描述過)有關的參數，並包括為每個逆行流動模式警報設置數值閾值的區域。根據說明性實施方案，正常和逆行流動模式的可用警報是相似的，但不必要相同。此外，即使那些相同的警報，閾值也可以不同。因此，本發明使操作人員能夠為運行的每種流動模式選擇不同的警報和/或不同的閾值。更具體來說，對話538包括:CF警報區域540 ；PAP警報區域542 ；A0F警報區域544 ；Α0Ρ警報區域546 ；LAP警報區域548 ;灌注流體溫度警報區域550 ；Sv02警報區域552 ；HCT警報區域556 ;和HR警報區域558。通過選擇特定的警報區域並啟動向上560和/或向下562箭頭，操作人員可以調整與每個警報相關的每個參數的可接受的最高和/或最低閾值。對話538也包括警報圖5564a-564i，它們每個與特定的正常流動模式警報相關聯。操作人員通過選擇相關的警報圖5564a-564i，使任何上述正常流動模式警報能夠/不能夠工作。與對話512的情況相同，使用對話538進行的任何改變反映在
圖17A的顯示屏400中的相應區域中。在一個實施方案中，系統100可以被構造成在改變流動模式後，在給定流動模式的警報限制的設置之間自動切換。參考
圖17A、17B、17F和17G，操作人員界面146還提供了用於調整各種參數的圖形機制。例如，如在上面涉及
圖16時指出的，用戶顯示區402的一個優點在於它允許操作人員監測(和調整)子系統153的泵送。顯示區410鑑別心臟102的ECG波形414，顯示402在波形406中顯示了流過主動脈的流體的壓力。在這兩種顯示中，操作人員可以監測泵送情況對心臟的ECG 414的影響，這允許用戶調整泵送子系統153的衝程體積、調整泵送子系統153的速度(因此調整泵過系統100的流體108的流速)、手動施加子系統的啟動或調整子系統啟動的時間(例如通過在r-波380與開始泵送循環之間施加固定的延遲)、或自動編程泵送子系統153用於隨著心臟的ECG波形414在預定的時間泵送，根據心臟是以逆行還是正常模式灌注，來按照需要適當地填充心臟。這些泵送調整可以使用操作人員界面146的各種圖形框來進行。例如，對操作人員選擇位於顯示屏410的顯示區域484中的ECG圖形框選項492作出響應，操作人員界面146顯示
圖17F的對話568。對話568顯示了圖414的圖形顯示574以及光標570。光標570的位置指示了相對於心臟102的ECG 414，泵送子系統153將開始輸出泵送衝程的點(即泵送循環中泵的馬達106將灌注流體108推向心臟102的部分)。通過轉動操作人員界面146上的機械旋紐626 (顯示在
圖18A和18B中)，操作人員移動光標570的位置，以調整泵送子系統153相對於r-波脈衝380開始輸出泵送衝程的時間。正如上面涉及
圖15和16時描述的，泵送子系統153從ECG傳感器142和144接收r-波信號380。泵送子系統153使用r_波信號380以及來自光標570的泵送調整信息，將灌注流體泵送與心臟102的搏動同步。在另一個實施例中，對操作人員按壓泵調整鈕625作出響應，操作人員界面146顯示
圖17G的對話574。從對話574，操作人員可以選擇指示詞576並旋轉旋鈕626，以打開和關閉泵馬達106。此外，操作人員可以選擇條形圖578並旋轉旋鈕626，來調整被泵送的流體的體積，它被顯示為升/分鐘。操作人員界面146還提供了多個警示/提醒訊息。例如，在
圖17H中，操作人員界面146顯示了訊息，用於提醒操作人員連接AC電源來為電池充電。該訊息響應例如控制器150檢測到臨近的低電量狀況出現。操作人員界面146顯示
圖171的訊息，以證實用戶希望進入待機模式，並提醒操作人員插入`可攜式存儲裝置例如磁碟或光碟、可攜式磁碟驅動器、快閃記憶體卡或其它適合的存儲裝置，以下載和儲存與系統100的特定應用有關的信息。操作人員界面146響應所發生的可識別的錯誤，顯示錯誤訊息，例如
圖17J的錯誤訊息。
圖17J的錯誤訊息包括例如錯誤信息580，用於幫助維修技術人員診斷和/或修復錯誤。實現系統100操作的說明性控制系統和方法已作描述，現在將討論系統100的說明性機械特點，以及一次性使用的用後即可丟棄模塊634與多次使用模塊650單元之間部件的說明性劃分。更具體來說，
圖18A-18B顯示了根據本發明的說明性實施方案，
圖1的系統的機械器具600。如所不,機械器具600包括機殼602和推車604。機殼602在概念上分成上部602a和下部602b機殼部分,並包括前側面606a、後側面606b、左側面606c和右側面606d。推車604包括平臺608和輪子610a-610d，用於將系統600從一個地方運送到另一個地方。閂鎖603將機殼602與推車604固定。為了進一步有助於便攜性，系統600還包括鉸鏈安裝到機殼602左側面606c的上部分602a上的把手610，以及安裝在機殼602的左側面606c和右側面606d的下部分602b上的兩個剛性安裝的把手612a和612b。機殼602還包括可拆卸的頂部614，以及前面板615，前板615具有上面板613、中面板616和下面板617，其中中面板和下面板通過鉸鏈616a和616b鉸接。頂部614包括把手614a和614b，用於幫助拆卸。在說明性實施方案中，上面板613用旋緊、閂入或以其它方式連接到頂部614上，以便拆除頂部614時也同時拆除上面板613。如
圖18A中所示，系統100包括AC電纜618，以及用於固定電纜618的框架620，它們都位於機殼602的左側面606c的下部分602b上。軟體重置開關622，也位於左側面602c的下部分602b上，使操作人員能夠重新啟動系統軟體和電子組件。如
圖18A和18B中所示，器具600還包括操作人員界面模塊146，以及用於託住操作人員界面模塊146的託架623。操作人員界面模塊146包括顯示器624，用於向操作人員顯示信息，例如通過
圖17A-17J的顯示屏。正如上面提到的，操作人員界面模塊146還包括可旋轉的和可按壓的旋鈕626，用於在
圖17A-17J的各種參數和顯示屏之間進行選擇。旋鈕626也可用於為系統100的自動控制設置參數，以及為系統100的操作提供手動控制。例如，旋鈕626可用於向控制器150提供指令，以增加灌注流體流速、氣體流速等。在上面涉及
圖1、14和17A-17J時也討論過，操作人員界面模塊146包括它自己的電池368，並且可以從叉託支架623上拆下，在無線模式下使用。當在叉託支架623中時，電源連接使操作人員界面模塊146能夠被充電。正如所示，操作人員界面模塊還包括控制鈕625，用於控制泵、消聲或關閉警報、進入或離開待機模式、進入或調整ECG同步模式，以及開啟灌注時鐘，這啟動了器官護理過程中獲得的數據的顯示。如
圖18B中所示，說明性器具600還包括電池盒628和氧氣罐倉630，它們都位於機殼602的右側面606d的下部分602b上。正如所示，電池盒628裝有3塊系統電池352a-352c，在上面涉及
圖14時描述過。根據一種特徵，電池盒626包括三個電池鎖632a-632c。正如上面涉及
圖14時描述的，電池鎖632a_632c在機械上互相操作，使得在任何給定時間，3塊電池352a-352c中只有一塊可以被拆下。用後即可丟棄模塊634和多次使用單元650由耐用而重量輕的材料構建。在某些說明性實施方案 中，聚碳酸酯塑料杯用於形成單元634和650的一個或多個部件。為了進一步減輕重量，底座635和多次使用模塊底座602由重量輕的材料形成，例如碳纖維環氧複合材料、聚碳酸酯ABS-塑料混合物、玻璃強化尼龍、乙縮醛、直鏈ABS、鋁或鎂。根據一個說明性實施方案，整個系統600的重量低於大約85磅,其中包括多次使用模塊、心臟、電池、氣體罐和預先準備、營養、保存和灌注流體，刨除這些項之後，低於大約50磅。根據另一個說明性實施方案，用後即可丟棄模塊634的重量，在刨去任何溶液後低於大約12磅。根據另一個說明性實施方案，多次使用模塊650在刨去所有流體、電池352a-352c和氧氣供應172後,重量低於大約50磅。繼續參考
圖19A-19C，顯示了根據本發明的說明性實施方案，
圖18A和18B的器具600的各種視圖，其中頂部614和上部前面板613被拆下，前中面板打開。參考
圖19A-19C，系統100被構造成一次性使用用後即可丟棄模塊634 (在下面參考圖24A-25C時詳細顯示和描述)和多次使用模塊650 (圖20的顯示不帶有一次性使用模塊)。正如在下面進一步詳細討論的，根據說明性實施方案的一種特徵，系統100的所有接觸血液的部件都包括在一次性使用的用後即可丟棄模塊634中，以便使用後，可以將整個一次性使用模塊634丟棄，安裝新的模塊634，系統在非常短的時間內再次可以使用。根據說明性實施方案,一次性使用模塊634包括底座635,用於支持一次性使用模塊634的所有部件。在涉及圖24A-25C時將更詳細描述，一次性使用模塊634的部件包括上面涉及圖5A-5F詳細描述的器官室組件104、灌注流體儲液器160、充氧器114、灌注流體泵接口 300，以及所有各種流體流導管和外圍的監測部件633。如
圖19A-20A所示，拆下頂部614並打開前面板616，操作人員可以容易地接近用後即可丟棄模塊634和多次使用模塊650的許多部件。例如，操作人員可以安裝、拆除並觀察營養子系統115的營養物116和保護劑118的供應水平。操作人員也可以控制營養物116和保護劑118注射泵182的運行。操作人員還可以將器官、例如心臟102，插管到器官室組件104中。正如下面參考圖21A-21C時詳細描述的，這種構造還為操作人員提供了足夠的通路，以便將一次性使用模塊634安裝到多次使用模塊650中，和/或從多次使用模塊650中拆除。圖20A顯示了已經拆除一次性使用模塊634的多次使用模塊650的前透視圖。正如所示，多次使用模塊650包括:推車604 ;機殼602的下部分602b，以及所有安裝在它外部的部件，還有包括在其中的部件(在下面進一步詳細描述，參考圖21A-21C和23A-23C)；機殼602的上部分602a，以及所有安裝在它外部的部件，包括頂蓋614，把手610、612a和612b，以及前面板616 ;操作人員界面模塊146 ;以及灌注流體泵馬達組件106。正如在下面參考圖21A-21C時詳細描述的，多次使用模塊650還包括託架組件638，用於接納一次性使用模塊534並將其鎖定在位置上。如圖20A中所示以及在下面參考圖22A-22C時進一步詳細描述，多次使用模塊650還包括前端接口線路板636，用於與用後即可丟棄模塊634的前端線路板(在圖24D中顯示為637)接口連接。正如也在 參考圖22A-22C時詳細描述的，多次使用模塊650與用後即可丟棄模塊634之間的電力和驅動信號連接，分別通過前端接口線路板636和前端線路板637上的相應電機械連接器640和647完成。例如，前端線路板637經電機械連接器640和647從前端接口線路板636接收用於用後即可丟棄模塊634的電力。前端線路板637還經過前端接口線路板636和電機械連接器640和647，從控制器150接收用於各種部件(例如加熱器組件110和充氧器114)的驅動信號。前端線路板637和前端接口線路板636通過光學連接器(在圖22B中顯示為648)交換控制和數據信號(例如在控制器150與用後即可丟棄模塊134之間)。在參考圖22A-22F時將更詳細描述的，在前端637和前端接口 636線路板之間使用的連接器構造，使得即使是在例如器官運輸過程中可能經歷的、在崎嶇地形上運輸的過程中，也確保一次性和多次使用模塊634和650之間關鍵的電力和數據互相連絡。如圖20A中所示,根據另一種特徵,機殼602的上部分602a包括不透流體的盆槽652，它被構造用於捕獲可能無意洩漏的任何灌注流體108和/或營養物116和/或保護劑118溶液。盆槽652也防止任何洩漏的流體108或溶液116/118流入到機殼602的下部分602b中。通過這種方式，盆槽652保護了系統100的電子部件免遭任何洩漏的流體108或溶液116/118。被保護的部件包括例如在下面參考圖23C和23D時顯示並進一步詳細討論的電源板720。盆槽652包括部分658，它向上伸出並防護灌注流體泵106免遭任何無意洩漏的流體。根據另一種特徵，盆槽652的尺寸能夠容納任何特定的時間內包含在系統100中的灌注流體108 (包括維持溶液116/118)的總體積。也參考圖20B，根據說明性實施方案的另一種特徵，盆槽652的泵覆蓋部分658的外側面659包括狹槽660。在下面將參考圖21A-21C和24A時進一步詳細描述，在將一次性使用模塊634安裝到多次使用模塊650中時，狹槽660與一次性使用模塊634上的突出662嚙合。現在轉到一次性使用模塊634安裝到多次使用模塊650中，圖21A顯示了上面提到的位於多次使用模塊650上用於接納一次性使用模塊634並將其鎖定在位的託架組件638的細部圖。圖21B顯示了正安裝在託架組件638上並安裝在多次使用模塊650中的一次性使用模塊634的側面透視圖，圖21C顯示了安裝在多次使用模塊650內的一次性使用模塊634的側視圖。參考圖21A和21B，託架組件638包括兩個安裝託架642a和642b，它們分別通過安裝孔644a-644d和646a_646d安裝在上部機殼部分602a的背面板654的內部側。橫杆641架在安裝託架642a和642b之間，並與它們旋轉連接。鎖臂643和645沿橫杆641間隔開並徑向伸出。每個鎖臂643和645包括相應的向下伸出的閉鎖突出643a和645b。操縱杆639連接在橫杆641上並從其上徑向向上伸出。按照箭頭651的方向啟動操縱杆639，使鎖臂643和645朝向機殼602的後部606b旋轉。按照箭頭653的方向啟動操縱杆639，使鎖臂643和645朝向機殼602的前部606a旋轉。正如上面在涉及
圖10時描述的，灌注泵接口組件300包括4個突出的熱熔接端321a-321d。如圖24A所示，組裝期間，突出321a_321d與相應的孔657a_657d對齊，通過將突出321a-321d穿過孔657a_657d熱熔接，將泵接口組件300的外側面304剛性地安裝在一次性使用模塊底座635的C型託架656上。參考
圖10、20B、21A、21B和24A，在安裝過程中，在第一步，將一次性使用模塊634向下放入多次使用模塊650中，同時將一次性使用模塊634向前傾斜(顯示在圖21B中)。該過程將圖24A的突出662滑入土 20B的狹槽600中。如
圖10中所示，它也將泵接口組件300的法蘭定位在灌注泵組件106的對接埠 342中，並將泵接口組件300的錐形突出323a和323b定位在泵組件託架346的部件344a和344b相對應者的順時針一側。在第二步中，將一次性使用模塊634向後旋轉，直到一次性使用模塊底座635的鎖臂叉託支架672和674與裝有彈簧的鎖臂638的突出643和645嚙合，迫使突出643和645向上(方向651)旋轉，直到鎖閉突出643a和645a越過鎖臂叉託支架672和674的高度，在這時彈簧使得鎖臂638向下(方向653)旋轉 ，允許鎖閉突出643a和645a與用後即可丟棄模塊底座635的鎖臂叉託支架672和674可鬆開地鎖住。這種動作導致圖24A的用後即可丟棄模塊底座突出622的彎曲表面668旋轉，並與圖20B的盆槽的狹槽660的直邊670嚙合。可以使用操縱杆639來向上(方向651)旋轉鎖臂638，以釋放一次性使用模塊635。如
圖10中所示，該動作也引起泵接口組件300相對於泵組件106逆時針方向旋轉，將凸緣328滑入對接埠 342的狹槽332中，同時將錐形突出323a和323b滑動到相應的託架構件344a和344b之下。當錐形突出323a和323b滑動到相應的託架構件344a和344b之下時，託架構件344a和344b的內表面與錐形突出323a和323b的錐形外表面嚙合，將泵接口組件300的內側面306拉向泵驅動器334，在泵接口組件300與泵組件106之間形成了不透流體的密封。可以將操縱杆639鎖定在位，以將用後即可丟棄模塊634剛性容納在多次使用模塊650內。在上面參考圖20A時簡單提到，將一次性使用模塊374互鎖在多次使用模塊650中，在多次使用模塊650上的前端接口線路板636與一次性使用模塊634的前端線路板637之間形成了電和光學互連。電和光學連接使多次使用模塊650能夠供電、控制一次性使用模塊634，並從它收集數據。圖22A是概念圖，顯示了一次性使用的用後即可丟棄模塊634的前端線路板637上的各種光學耦合器和電機械連接器，用於與多次使用模塊650的前端接口線路板636上的相應光學耦合器和電機械連接器通訊。因為這種對應是一對一的，因此只參考前端線路板637描述了各種光學耦合器和電機械連接器，而沒有同時描述前端線路板650。根據說明性實施方案，前端線路板637經光學耦合器和電機械連接器從前端接口線路板636接收信號。例如，前端線路板637經電機械連接器712和714從前端接口線路板636接收電力358 (也顯示在
圖14中)。前端線路板637向一次性使用模塊634的部件、例如一次性使用模塊634的各種傳感器和轉換器供電。任選,前端線路板637在配電前將電力轉變成適當的水平。前端接口線路板636還經電機械連接器704和706，向圖6E的加熱器246上的可用連接282a提供
圖13的加熱器驅動信號281a和281b。同樣地，電機械連接器708和710將
圖13的加熱器驅動信號283a和283b與加熱器248的282b中的可用連接相偶聯。前端線路板637可以經電機械連接器687從前端接口線路板636接收除纖顫命令。對此作出反應，前端線路板637產生具有適當電流和電壓水平的除纖顫信號143，並如圖5E中顯示，經電接口連接235a-235b將信號143與器官室組件104相偶聯。在另一個說明性實施方案中，除纖顫命令可以從外部源(未顯示)提供，而不是通過線路板636。例如，以及參考圖5E和
圖1，外部除纖顫裝置可以插入圖24E中顯示的電耦合器613中，該耦合器與電接口連接235a-235b相連。外部除纖顫裝置通過耦合器613和接口連接235a和235b將除纖顫信號143發送到電極142和144。然後電極142和144將信號143投送到心臟102。這種可選的實施方案允許用戶無需將信號143傳過線路板618、636和637就提供纖顫(和起搏)。示例性的外部除纖顫裝置可以包括Zoll M系列可攜式除纖顫器。 根據說明性實施方案，前端線路板637從溫度、壓力、流體流速、氧合度/血細胞比容和ECG傳感器接收信號，將信號放大，將信號轉變為數字格式，並通過光學耦合器將它們提供給前端接口線路板636。例如，前端線路板637將來自加熱器板250上傳感器120 (顯示在圖6A和13中)的溫度信號121，通過光學耦合器676提供給前端接口線路板636。同樣地，前端線路板637將來自加熱器板252上傳感器122 (顯示在圖6A和13中)的溫度信號123，通過光學耦合器678提供給前端接口線路板636。前端線路板637還經相應的光學耦合器680和682，將來自熱敏電阻傳感器124 (顯示在圖6A和13中)的灌注流體溫度信號125和127提供給前端接口線路板636。灌注流體壓力信號129、131和133，經相應的光學耦合器688、690和692，從相應的壓力轉換器126、128和130提供給前端接口線路板636。前端線路板637也通過相應的光學耦合器694、696和698，將來自相應流速傳感器134、136和138的灌注流體流速信號135、137和139提供給前端接口線路板636。此外，前端線路板637通過相應的光學耦合器700和702，將來自氧飽和度傳感器140的氧飽和度141和血細胞比容145信號提供給前端接口線路板636。在其它說明性實施方案中，一個或多個前述的傳感器直接接線到用於處理和分析的系統主板718上(在下面參考圖23D進行描述)，因此同時繞過了前端接口線路板636和前端線路板637。當用戶傾向於在丟棄前再次使用一個或多個傳感器的情況下，這樣的實施方案可能是理想的。在一個這樣的例子中，流速傳感器134、136和138以及氧氣和血細胞比容傳感器140，通過圖23C中顯示的電耦合器611直接與系統主板718電偶聯，從而繞過了與線路板636和637的任何連接。上面涉及
圖11-16時描述過，控制器150使用提供給前端接口線路板636的信號以及其它信號，來發送數據並控制系統100的運行。涉及
圖17A-17J時描述過，控制器150還顯示傳感器信息，並可以通過操作人員界面模塊146向操作人員顯示與傳感器信息相關的各種警報。圖22B顯示了線路板636和637之間電互連所採用類型的示例性電機械連接器對的操作。同樣地，圖22C示出了線路板636和637之間光學耦合互連所採用類型的光學耦合器對的操作。同時使用電連接器和光學耦合器的一個優點是它們確保了連接完整性，即使是在系統100在崎嶇地形上運輸時，例如沿著機場停機坪用輪子運輸時，在壞天氣下在飛機中運輸時，或在崎嫗道路上在救護車中運輸時。此外，光學稱合器將溫度、壓力和ECG傳感器與系統100的其它部分電絕緣，防止了除纖顫信號損壞系統100。前端板637的電力在位於前端接口板636上的DC電源中絕緣。
如圖22B所示，電機械連接器，例如連接器704，包括位於前端接口線路板636上的一部分，例如部分703，以及位於前端線路板637上的一部分，例如部分705。部分703包括膨大的頭部703a，其安裝在基本上直的和剛性的幹703b上。頭部703包括面朝外的基本上平的表面708。部分705包括基本上直的和剛性的銷705，銷705包括用於與表面708接觸的末端705a和裝有彈簧的末端705b。銷705可以如方向箭頭721所示，軸向移進和移出，同時仍維持與膨大的頭部703a的表面708的電接觸。這種特點使一次性使用模塊634即使在經歷與在崎嶇地形上運輸有關的機械擾動的情況下，也能夠維持與多次使用模塊650的電接觸。平的表面708的優點在於它使得多次使用模塊650的內部表面易於清潔。根據說明性實施方案，系統100使用連接器在一次性使用的用後即可丟棄模塊634與多次使用模塊650之間進行電互連。示例性的連接器是Interconnect Devices製造的部件號n0.101342。然而,可以使用任何適合的連接器。使用光學稱合器，例如前端線路板637的光學稱合器684和687,並包括相應的對應物，例如前端接口線路板636的光學稱合器683和685。光學稱合器的光學傳送器和光學接收器部分可以位於線路板636或637任何一個上。例如，在ECG信號379的情況下，光學傳送器684位於線路板637上，用於接收電信號379，並將它與線路板636上的光學接收器683光學偶聯。在通過線路板636和637傳送除纖顫器信號(而不是直接到主板718)的情況下，線路板636上的光學傳送器685將信號光學偶聯到線路板637上的光學接收器687。在使用連接器電機械連接器的情況下，光學傳送器與相應的光學接收器之間的光學對齊的容許公差，使得線路板636和637即使在崎嶇地形上的運輸過程中，也能夠保持光學通訊。根據說明性實施方案，系統100使用Osram製造的部件號為5FH485P和/或5FH203PFA的光學耦合器。但是，也可以使用任何適合的耦合器。耦合器和連接器便於數據在系統100內傳送。前端接口線路板636和前端板637以步進的方式傳送與系統100有關的信息。如圖22C所示，線路板636將與控制器150上的時鐘同步的時鐘信號傳送到前端板637。前端線路板637接收該時鐘信號，並使用它來使其系統數據(例如溫度、壓力、ECG、r-波檢測或其它所需信息)的傳送與控制器150的時鐘周期同步。該數據被前端線路板637上的處理器根據時鐘信號和預設的數據類型和源地址順序(即提供數據的傳感器的類型和位置)進行數位化。前端接口線路板636從前端線路板637接收數據，並將數據組傳送到主板618，由控制器150用於評估、顯示和系統控制，如上面參考
圖11、12和14時所述。在多次使用模塊和一次性使用模塊之間可以加入其它光學耦合器，用於將控制數據從多次使用模塊傳送到一次性使用模塊，這樣的數據包括加熱器控制信號或泵控制信號。在描述過一次性使用模塊634與多次使用模塊650之間的機械、電和光學相互連接之後，現在將參考圖23A-23D討論多次使用模塊650的其它部件，並接下來就圖24A-28C描述一次性使用模塊634的部件的機械安排。如圖23A-23D所不，除去機殼602的壁之後，除了前面討論過的那些部件之外，多次使用模塊650還包括機載氣體源170，它位於機殼602的下部分602b中。在圖23A-23D中將氣體源172繪成罐，由支撐結構712定位在氣體罐倉630中，氣體罐倉630與罐172鄰接。任選，氣體源172可以通過皮帶和帶扣組件714或其它適合的機構進一步固定在氣體罐倉630內。具體參考圖23B以及如上參考
圖1時所述，氣體源172通過氣體調節器174和氣體流動室176向系統100提供氣體。氣體壓力傳感器132測量氣體源172中的氣體壓力，氣體壓力表178為氣體源172的充滿程度提供了可視指示。此外，控制器150與氣體流動室176之間的電連接，使控制器150能夠自動調節流入充氧器114的氣流。在圖23C中最清楚地顯示，電池盒628裝有電池352a_352c。正如上面參考
圖14時指出的，鎖住機構用於防止在系統100運行時，在給定時刻從電池盒628中取出一塊以上的電池 352a-352c。正如上面討論的，系統100包括多個相互連接的線路板，便於進出系統100和在系統100內的電力分配和數據傳送。具體來說，正如上面參考圖22A-22E時討論的以及圖23C中顯示的，多次使用模塊650包括前端接口線路板636，它與一次性使用模塊650的前端線路板637光學和電機械偶聯。正如也在圖23C中顯示的，系統100還包括主板718、電力線路板720、以及位於多次使用模塊650上的電池接口板711。主板718被構造成允許系統100容錯，使得如果在給定線路板的運行中發生錯誤(如圖23D中所示)，主板718將泵送和加熱參數保存在非易失性內存中。當系統100重新啟動時，它可以重新捕獲這些參數並繼續按照這些參數執行。參考圖23D的概念圖，電纜731通過連接器744和730將電力(例如AC電力351)從電源350帶到電力線路板720。電源350將AC電力轉變成DC電力，並按照上面參考
圖14的電力子系統時的描述來分配DC電力。還參考
圖14和圖22A，電力線路板720經相應的電纜727和729，將DC電力和數據信號358從連接器726和728偶聯到前端接口線路板636上相應的連接器713和715上。電纜729將電力和數位訊號同時攜帶到前端接口板636上。電纜727經前端接口板636將電力攜帶到加熱器110。連接器713和715與一次性使用模塊634上前端線路板637上的相應連接器712和714互插(如上參考圖22A時所述)，向一次性使用模塊634提供電力。如圖23D中所示，電力線路板720也從電力線路板720上的連接器732和734，通過電纜733和735將DC電力358和數據信號分別提供給主線路板718上的相應連接器736和738。再參考
圖14和19A ，電纜737將來自主線路板718上的連接器740的DC電力和數據信號，通過操作人員界面模塊叉託支架623上的連接器742，偶聯到操作人員界面146上。電力線路板720也經電纜741和743，將來自連接器745和747的DC電力358和數據信號提供給電池接口板711上的連接器749和751。電纜741攜帶DC電力信號，電纜743攜帶數據信號。電池接口板711將DC電力和數據分配給電池352a、352b和352c。電池352a、352b和352c包含電子線路，允許它們彼此通訊，以監測相應的電量，如上面參考
圖14所述，使得控制器150可以監測和控制電池352a-352c的充電和放電。
根據某些說明性實施方案，控制器150位於主線路板718上，執行系統100所需的所有控制和處理。但是，在其它說明性實施方案中，控制器150是分布式的，將某些處理功能位於前端接口線路板636上，某些位於電力線路板720上，和/或某些在操作人員界面模塊146中。根據控制器150是否分布在系統100中及其分布的程度，在各種線路板之間提供了合適的電纜。正如上面參考
圖19A-19C和23A-23C時描述的，系統100在機械上分成一次性使用的用後即可丟棄模塊634和多次使用模塊650。前面也描述過，根據說明性實施方案，一次性使用模塊634包括系統100的所有或基本上所有與灌注流體108接觸的元件/組件，以及用於操作血液接觸部件的各種外圍部件、流動導管、傳感器和支持性電子器件。正如上面參考圖22A和23D時討論的，根據說明性實施方案，模塊634不包括處理器，而是依靠控制器150進行控制，控制器150可以例如分布在前端接口線路板636、電力線路板720、操作人員接口模塊146和主線路板718之間。但是，在其它說明性實施方案中，一次性使用模塊634可以包括它自己的控制器/處理器，例如在前端線路板637上。參考圖24A-28C，接下來將根據其中包括的部件來描述一次性使用模塊634。然後，追蹤了通過所述部件的示例性正向和逆行流動模式。首先參考圖24A，用後即可丟棄模塊634包括底座635，它具有上部分750a和下部分750b。上部分750a包括平臺752，用於支持各種部件。下部分750b支撐平臺752，並包括用於樞轉連接多次使用模塊650的結構。更具體來說，下部底座部分750b包括用於剛性安裝灌注流體泵接口組件300的C型安裝架656，以及用於滑入圖20B的狹槽660並與它咬合的突出656。底座下部分750b還提供了用於安裝充氧器114的結構。如圖25A和25C所示，下部分750b還包括用於安裝加熱器組件110的結構。此外，儲液器160安裝於平臺725的底面，並延伸到底座下部分750b中。各種傳感器，例如O2飽和度和血細胞比容傳感器140 (顯示在圖24A中，並在下面參考圖28A-28C詳細描述)、流速傳感器136 (顯示在圖24A中)、流速傳感器138(顯示在圖25B中)，位於在底座下部分750b內和/或安裝在其上。流動壓力順應室188 (顯示在圖25B中)也位於底座下部分750b中。如圖24D所示，底座下部分750b還安裝了前端線路板637。位於底座下部分750b中的導管將在下面參考看通過一次性使用模塊634的正常和逆行流動途徑時進一步詳細描述。參考圖24A-25C，正如上面提到的，底座上部分750a包括平臺752。平臺752包括在其中形成的把手752a和752b，用於幫助安裝和將一次性使用模塊634從多次使用模塊650中拆下。或者，這樣的把手可以位於平臺757上，允許在將一次性使用模塊安裝到多次使用模塊中的過程中，可以更易於接近。在圖24C中最清楚地顯示，傾斜的平臺757安裝在平臺752上。器官室組件104安裝在傾斜平臺757上。根據說明性實施方案，當一次性使用模塊634安裝在多次使用模塊650內時，平臺757相對於水平面成大約10°到大約80°的角度，為心臟102在放置於器官室組件104中時的操作提供最佳的角度。在某些說明性實施方案中，平臺757相對於水平面成大約20°到大約60°、或大約30°到大約50°的角度。流動模式選擇器閥112、流速傳感器134、以及灌注流體流動壓力順應室184和186，也安裝在傾斜平臺757上。參考圖24E，幾個流體埠設置在平臺752上。例如，流體取樣埠 754，使操作人員能夠通過器官室組件104上的插管接口 162，對進和/或出主動脈158的液流取樣。流體取樣埠 755，使操作人員能夠通過器官室組件104上的接口 170，對進入左心房152的液流取樣。此外，流體埠 758，使操作人員能夠通過器官室104上的肺動脈接口 166，對流出肺動脈164的冠脈流取樣。根據說明性實施方案，操作人員轉動相應的閥754a、755a或758a，從取樣埠 754、755和758獲得液流。來自選定的具體埠的液流在單一的共同出口 764處提供。根據一種特徵，只有來自選定的最左邊埠的液流在出口 764處提供。例如，如果操作人員打開兩個埠 755和758，只有來自埠 755的液流在出口 764處提供。通過這種方式，系統100降低了操作人員混合來自多個埠樣品的可能性。一次性使用模塊634還包括通用注入埠 762，其可以與閥762a—起操作，用於使操作人員能夠經例如儲液器160將藥物注入到灌注流體108中。取樣埠 764和注射埠762都設置在平臺752上。位於底座上部分750a上的還有灌注埠 766，其可以與閥766a一起操作，用於將營養流體116和保護劑流體118流入灌注流體108。底座上部分750a還包括管774，用於將從供體驅出的血液裝入儲液器160中。如圖24D中所示，一次性使用模塊634還包括不通氣的蓋子776，用於替換選定的流體埠上的通氣蓋，通氣蓋在滅菌過程中將無菌氣體通過一次性使用模塊634時使用。優選，這樣的滅菌發生在將一次性使用模塊634包裝銷售之前。底座上部分750a還包括流動夾190，當心臟102插管於器官室組件104中並以正常流動模式運行時，用於調節施加於左心房152的背壓。底座上部分750a還包括細流閥768。細流閥768可以用把手768a打開或關閉，以調節流向左心房152、用於在逆行流動模式過程中潤溼左心房152的小流體流。底座上部分750a還包括用於灌注附加溶液的埠770,以及用於清洗充氧器114的埠 772，它們可以與相應的閥770a和772a —起操作。
`
在圖24A和24D中最清楚地顯示，底座上部分750還包括流動壓力探頭126、128和130。正如上面參考
圖1時描述的，探頭126測量了流入/流出主動脈158的灌注流體108的壓力。探頭128測量通過肺靜脈168流入左心房152的灌注流體108的壓力。探頭130測量流出肺動脈164的灌注流體108的壓力。每個探頭包括相應的連接器126a、128a和130a (為了清楚起見，所顯示的是縮短了的)，用於將相應的信號129、131和133偶聯到前端線路板637上。具體參考圖24C的一次性使用模塊654的橫截面視圖，儲液器160包括幾個部件。更具體來說，儲液器160包括4個入口:782、784、786和788。入口 782將來自器官室194的排液管201的灌注流體108轉移到儲液器160中。入口 784從管774接收驅出的血液。入口 786從充氧器114接收氧合的灌注流體108，入口 788接收從主動脈158通過背壓夾190流出的灌注流體108。儲液器160還具有出口 790，它將灌注流體提供給單向入口閥191。儲液器160還包括消泡器778和過濾器780。消泡器778當灌注流體108進入儲液器160時將氣泡從中移除。根據說明性實施方案，消泡器由帶有防泡塗層的多孔聚氨酯泡沫塑料製成。過濾器780是聚酯氈，當灌注流體進入儲液器160時，將碎片、血液顆粒、栓子和氣泡從中過濾出去。正如前面在概述中提到的，在一次性使用模塊634中使用的O2飽和度和血細胞比容傳感器140，包括超越現有方法的重要優點。圖28A-28C描繪了本發明的O2飽和度和血細胞比容傳感器140的說明性實施方案。如圖28A中所示，傳感器140包括內置小管形狀的管812部件，它與導管798相連，具有至少一個光學透明的窗口，紅外傳感器可以通過該窗口提供紅外光。在內置小管形狀的管812中使用的示例性傳感器是由Datamed製造的BL0P4。正如在圖28B的橫截面圖中顯示的，小管812是整體成型零件，具有連接器801a和801b。連接器801a和801b被構造成相連，以分別與導管末端798a和798b的連接插座803a和803b相連。構造小管812與導管末端798a和798b之間的這種相互連接，使得在導管798和小管812內部提供基本上恆定的橫截流動面積。因而該構造減少了、並在某些實施方案中基本上消除了在小管812和導管798之間接口 814a和814b處的不連續性。減小/消除不連續性使基於血液的灌注流體108能夠在減少血紅細胞的裂解和降低湍流的情況下流過小管，這能夠更準確地讀取灌注流體的氧氣水平。這也降低了系統100對灌注流體108的損害，最終減少了心臟102被系統100灌注時所受的損傷。根據說明性實施方案，小管812由透光的材料形成，例如任何適合的透光玻璃或聚合物。如圖28A所示，傳感器140還包括光學收發器816，用於引導灌注流體108中的光波通過小管812，並用於測量光透射和/或光反射，以確定灌注流體108中氧氣的量。正如圖28C中顯示的，在某些實施方案中，光發射器位於小管812的一側上，用於測量通過灌注流體108的光透射的檢測器位於小管812的相反一側上。圖28C描繪了小管812和收發器816的頂視橫截面圖。收發器816安裝在小管812的周圍，使得收發器內部的平表面811和813分別與小管的平表面821和823相配，而收發器816的內部凸起表面815與小管812的凸起表面819相配。在操作中，當紫外光從收發器816發射時，它從平表面811通行過流體108進入小管812，被平表面813接收。平表面813可以被構造成帶有檢測器，用於測量通過流體108的光透射。現在，將參考圖2 4A-24D和圖25A描述在正常和逆行兩種流動模式中，通過一次性使用模塊634的流體流動路徑。正如上面參考
圖1-4時描述的，系統100能夠以兩種操作模式維持心臟102 ;圖3中顯示正常流動模式，和圖4中顯示逆行流動模式。正如上面關於
圖1提到的，為了在正常與逆行流動模式之間進行改變，系統100提供了流動模式選擇器閥112，它詳細顯示在圖26A和26B中。為了在正常流動模式下運行，操作人員將流動模式選擇器閥手把112e設置到圖24A中指示的位置。如圖26A中所示，這具有通過選擇器閥112對準流動路徑的作用。具體來說，在正常流動模式中，流體可以流入埠 112b，通過流動通道122f，從埠 112c流出。此外，流體可以流入埠 112(1，通過流動通道1128，從埠 112a流出。為了在逆行流動模式下運行，操作人員將流動模式選擇器閥手把112e設置到圖24B中指示的位置。如圖26B中所示，這具有通過選擇器閥112對準流動路徑的作用。具體來說，在逆行流動模式中，流體可以流入埠 112b，通過流動通道112h，從埠 112d流出。參考圖24A，在正常流動模式中，儲液器160向灌注泵接口組件300的單向入口閥191提供灌注流體108。參考圖25A，灌注泵106將灌注流體108泵出出口閥310。參考圖25C，灌注流體108然後流過導管792和順應室188，並流入加熱器組件110的入口 110a。加熱器組件110加熱灌注流體108，然後將它流出加熱器出口 110b。參考圖24A，加熱過的灌注流體108從底座下部分750b中的加熱器出口 IlOb流過底座板752，經導管794流入模式選擇閥112的埠 112b中。也參考圖24D，灌注流體108流出模式閥埠 112c，經過順應室186、導管796和壓力傳感器128，進入器官室組件104上的肺靜脈插管接口 170。參考圖24A，在正常流動模式中，心臟102將灌注流體108經過肺動脈接口 166和壓力傳感器130泵出肺動脈164。然後導管796將來自肺動脈接口 166的灌注流體108流過板752，並流過O2飽和度和血細胞比容傳感器140。也參考圖25A和25C，導管798然後將來自傳感器140的灌注流體108流過流速傳感器136，進入充氧器114。然後導管800將來自充氧器114的灌注流體108通過儲液器入口 786流回到儲液器160中。參考圖24A、24D和24E，在正常流動模式中，心臟102也將灌注流體108通過主動脈接口 162和壓力傳感器126泵出主動脈158。導管802將來自壓力傳感器126的灌注流體108流過流速傳感器134，並返回到流動模式選擇器閥112上的埠 112d中。夾子804將導管802保持在適當的位置。導管806將來自流動模式選擇器閥112的灌注流體108通過順應室184和背壓調節夾190流出埠 112a。正如上面提到的，可以調整夾子190來限制通過導管806的液流，以便將正常流動模式期間通過主動脈158觀察到的背壓，調整到更逼真地模擬正常的生理條件。順應室184，當灌注流體108被泵送入和泵出它時可以擴張和收縮，它與夾子190互相協作，降低流動壓力尖峰，進一步改進對接近正常生理條件的模擬。後負荷夾子190被構造用於密切仿效人體影響主動脈壓力、左心房壓力和冠脈流的系統血管阻力。導管808通過儲液器入口 788將灌注流體108返回到儲液器160中。在逆行流動模式中，流動模式選擇器閥112如圖24B所示定位。參考圖24B，儲液器160向入口閥191提供灌注流體108。如圖25A所示，灌注泵106將灌注流體108泵出出口閥310。如圖25C中所示，灌注流體108然後流過導管792和順應室188，進入加熱器組件110的入口 110a。加熱器組 件110加熱灌注流體108，然後將它流出加熱器出口 110b。參考圖24B，來自底座下部分750b中加熱器出口 IlOb的加熱過的灌注流體108，通過底座板752，並經導管794流入模式選擇閥112的入口 112b。也參考圖24D，灌注流體108流出模式閥出口 112d，進入導管802，通過流速傳感器134、壓力傳感器126，經主動脈接口 162進入主動脈158。然後灌注流體108流過冠狀竇155和冠脈血管的其它部分。參考圖24B，在逆行流動模式中，心臟102將灌注流體108泵出肺動脈164，並通過肺動脈接口 166和壓力傳感器130。導管796然後將來自肺動脈接口 166的灌注流體流過板752，並進入O2飽和度和血細胞比容傳感器140。也參考圖25A和25C，導管798然後將來自傳感器140的灌注流體108流過流速傳感器136，進入充氧器114。導管800將來自充氧器114的灌注流體108通過儲液器入口 786返回到儲液器160中。在逆行流動模式中，基本上沒有灌注流體經肺靜脈168和肺靜脈接口 170泵送入或泵出左心房152，除了少量灌注流體被細流閥768從流動模式選擇器閥112周圍的導管794轉入到順應室186中之外。正如上面提到的，細流提供了足夠的灌注流體108，以在逆行流動過程中保持左心房152的潤溼。如上所述，系統100的說明性實施方案具有一個或多個用於測量流體流和壓力的傳感器或探頭。探頭和/或傳感器可以從標準的商業來源獲得。流速傳感器134、136和138是常規的超聲流動傳感器，例如可以從Transonic Systems Inc.，Ithaca, N.Y獲得。流體壓力探頭126、128和130可以是常規的、應變儀壓力傳感器，可以從MSI或G.E.Thermometric獲得。或者，可以在器官室連接器中嵌入預先校正過的壓力傳感器晶片，並與數據收集位點例如前端板637連接。在描述了系統100的說明性實施方案的電和機械部件和功能性及其某些運行模式之後，下面將參考圖29A和29B的說明性器官獲取和移植程序來描述系統100。更具體來說，圖29A是流程圖900，描述了在供體位置獲取供體心臟102以及將它插管於系統100中的示例性方法。圖29B描繪了在準備插管中用於操作心臟102的具體注意點，圖30是流程圖902，是在受體位點從系統100中取出供體器官102並將其移植到患者中的示例性方法。如圖29A中所示，獲得和製備用於插管和運輸的心臟102的過程從提供適合的器官供體904開始。將器官供體帶到供體位置，此後，接收和製備用於插管和運輸的心臟102的過程以兩條互相交叉的途徑906和908繼續向下進行。途徑906主要包括製備用於移植的供體心臟102，而途徑908主要包括製備系統100用於接收供體心臟102，然後經系統100將心臟102運輸到受體位點。具體參考圖29A，第一條途徑906包括從供體910驅血，供體心臟914停跳，移出心臟916，以及製備心臟102用於插管918到系統100中。具體來說，在驅血步驟910中，取出供體的血液放在一邊，以便在系統100保存期間，它可以用於灌注心臟102。該步驟通過將導管插入供體的動脈或靜脈血管系統中、允許供體的血液流出供體並收集到血液收集袋中來進行。允許供體的血液流出，直到收集到必需量的血液，典型為1.0-2.5升，隨之取下導管。然後將通過驅血提取的血液過濾，在準備使用系統100時，加入到系統100的流體儲液器160中。或者，可以使用帶有過濾器並整合有插管和血液收集袋的儀器，用單一步驟從供體驅血並過濾白細胞和血小板。這樣的過濾器的例子是PallBC2B過濾器。在驅出供體的血液之後，在步驟914中，用心臟停搏液注射供體心臟102來暫時中止搏動，準備獲取心臟102。在心臟102停跳後，將心 髒102從供體中植出916，並準備918裝載在系統100上。一般來說，植出心臟916和準備裝載918的步驟包括切斷心臟102的血管與供體的胸腔內部之間的連接，縫合各種切斷的連接，然後從胸腔中抬起心臟102。更具體來說，如圖29B中所示，切斷右和左肺動脈164a和164b，通過外科縫線901a或其它適合的機構縛住右肺動脈164a。縛住防止了流體流過左肺動脈164a的切斷的末端903a。正如上面參考圖24A-24B時描述的,左肺動脈164b保持未縫合，以便使其插管於器官室組件104中，從而允許灌注流體108流過左肺動脈164b，通過肺動脈插管接口 170，返回儲液器160。左肺靜脈168b和169b以及右肺靜脈168a和169a也被切斷，除了單獨的肺靜脈169b之外，全都用外科縫線901b、901c和901d分別結紮。這防止流體流過右肺靜脈168a和169a的切斷的末端903b和903c，或流過左肺靜脈168b的切斷的末端903d，但是允許未結紮的肺靜脈通過肺靜脈接口 170插管於器官室組件104中。正如上面參考圖24A-24B時描述的，這種安排允許灌注流體108流過右肺動脈164b，通過肺動脈接口 166，返回到充氧器114。或者，血液可以通過插管於肺動脈主幹從右心室排出。肺動脈主幹沒有顯示，但是包括肺動脈164的分支164a和164b與右心室159之間的肺動脈164的節段。上腔靜脈161也被切斷，一旦將心臟與系統100連接並開始搏動後，用縫線901e縛住，防止流體流過其末端903e。下腔靜脈163同樣被切斷並用縫線901f縛住或縫合，以防止流體流過其末端903f。主動脈158也被切斷(在說明性實施方案中在冠狀竇155下遊點)，但是沒有結紮，允許它插管於器官室組件104。在一個實施方案中，主動脈158插管於主動脈連接器，它可以容易地連接到主動脈接口 170上。繼續參考圖29A的流程圖，在心臟血管被切斷並適當結紮後，接著，通過將心臟102插入器官室組件104並將主動脈158、左肺動脈164b和肺靜脈169b插管於器官室組件104中的適當位點，將心臟102裝載於系統100上。通常，從還捐獻了肺的供體獲得的心臟缺失了部分或所有左心房152。在這種情況下，通過將主動脈158與右肺動脈164a或肺動脈主幹(沒有顯示，但在上面描述過)進行插管，並允許任何剩餘的左心房152部分在保存期間保持開放，心臟102仍然可以連接儀器並以逆行模式灌注。繼續參考圖29A，在通過途徑906準備心臟的過程中，通過途徑908的步驟準備系統100，以便預先準備它並等待接收心臟102，一旦心臟102準備好就可以進行插管和運輸。通過將心臟102快速地從供體轉移到系統100，以及隨後用灌注流體108灌注心臟102，醫學操作人員可以最小化心臟102被剝奪氧氣和其它營養物的時間量，從而減少在當前的器官護理技術過程中產生的局部缺血和其它有害效應。在某些實施方案中，在用心臟停搏液灌注心臟102與開始將灌注流體108通過系統100流過心臟102之間的時間量，少於大約15分鐘。在其它說明性實施方案中，之間的時間少於大約1/2小時,少於大約I小時,少於大約2小時，或甚至少於大約3小時。同樣地，在將心臟植入器官護理系統100與將心臟102帶到接近生理溫度(例如大約34°C到大約37°C之間)之間的時間，發生在短的時間段內，以便減少心臟組織中的局部缺血。在某些說明性實施方案中，時間段少於大約5分鐘，在其它應用中，它可能少於大約1/2小時，少於大約I小時，少於大約2小時，或甚至少於大約3小時。根據某些說明性實施方案，可以不使用心臟停搏液將心臟從供體直接轉移到系統100，在這樣的應用中，開始流入溫暖的灌注流體108的時間和/或心臟達到接近生理溫度的時間同樣少於大約5分鐘，少於大約半小時，少於大約I小時，少於大約2小時，或甚至少於大約3小時。在一個實施方案中，供體心臟在從供體取出之前沒有停搏，並且在心臟102仍然搏動時連接到系統100上。如圖29A中所示，在途徑908中，通過一系列步驟來準備系統100，包括準備一次性使用模塊634 (步驟922)，使用預先準備溶液預先準備系統100 (步驟924)，過濾來自供體的血液並將其加入到系統100的儲液器160中(步驟912)，以及將心臟102連接到系統100中(步驟904)。具體來說，準備一次性使用模塊634的步驟922包括用後即可丟棄一次性使用模塊634的組裝。適合的組件顯示在例如圖24A-24D、圖25A-25C和圖26中。在模塊634組裝或提供在適合的組件中之後，接著通過上面參考圖21A-21C時描述的過程，將它插入到多次使用模塊650中。在步驟924中， 將裝載的系統100用預先準備溶液預先準備，這在下面參考表I進行更具體的詳細描述。根據一種特徵，為了幫助預先準備，系統100提供了器官旁路導管810，在圖27A中顯示安裝在器官室組件104中。按照描繪，旁路導管包括三個段810a_810c。810a段與肺動脈插管接口 170相連。810b段與主動脈插管接口 810b相連，810c段與肺靜脈插管接口 166相連。使用這樣連接/插管於器官室組件104中的旁路導管810，操作人員可以在實際操作過程中使系統100將灌注流體108循環流動所使用的所有路徑。這使系統100在將心臟102插管到位以前，能夠被完全測試和預先準備。
在下一步912中，將來自供體的血液過濾並加入到儲液器160中。過濾過程通過完全或部分除去白細胞和血小板，幫助降低了炎性過程。此外，將供體血液與一種或多種營養溶液116和/或保存溶液118混合，形成灌注流體108。在步驟926中，如上面參考圖24B時描述的，通過在旁路導管810就緒的情況下，將灌注流體108以逆行流動模式泵過系統100，用其預先準備系統100。在預先準備步驟926中，當灌注流體108循環通過系統100時，在它通過加熱器組件110時被加溫到所需溫度。所需的溫度範圍和加熱的運用在上面參考圖6A到6E時和涉及
圖13時描述過。在步驟920中，在用灌注流體108預先準備系統100後，取下旁路導管810，按照上面的描述和圖27B中所示將心臟102裝在系統100上。在將心臟102裝於系統100上之後，起動泵104，將流動模式閥112定位於逆行流動模式(上面參考
圖1和4時描述過)，將灌注流體108以逆行流動模式泵過主動脈，進入心臟102的血管系統。溫暖、富含氧氣和營養物質的灌注流體108通過心臟102的泵送，使得心臟102在接近正常生理模式下離體發揮機能。具體來說，溫暖的灌注流體108在灌注通過心臟時溫暖了心臟102，可以使心臟102以其自然方式重新開始搏動。在某些情況下，可能希望幫助心臟102重新開始其搏動，這可以通過向心臟102提供手工按摩或除纖顫信號143 (如圖22E所示)來進行。這可以按照上面參考圖5A-5F的器官室組件和
圖17A-17J的操作人員界面146的描述來進行。在步驟920中將心臟裝在系統100上之後，隨後的步驟928和930允許操作人員測試心臟102和系統100，並評估它們相應的狀況。說明性地，步驟928包括評估分別來自傳感器142和144 (位置如圖27A中所示)的ECG信號379和381，以及來自傳感器140的灌注流體108的血細胞比容145和氧飽和度141水平。正如參考
圖12和
圖17A-17I時進一步描述的，操作人員也可以監測在心臟102插管時，系統100的流體流動、壓力和溫度。正如上面參考圖5E和5F時描述的，測試步驟928也可以包括通過抬起器官室104的外蓋196、和通過柔性膜198b間接觸碰/檢查心臟102，使操作人員觸碰/檢查心臟102。在評估步驟930過程中，根據測試928過程中獲得的數據和其它信息，操作人員決定是否和如何調整系統100的性質(例如流體流動，壓力和溫度)，以及是否向心臟102提供附加的除纖顫、或其它需要的處理模式。操作人員在步驟932中進行任何這樣的調整，然後重複步驟928和930，來重新測試和重新 評估心臟102和系統100。在某些實施方案中，在調整步驟932期間，操作人員也可以選擇在心臟102上進行外科、治療或其它程序。例如，操作人員可以對心臟的生理適合性進行評估，例如進行超聲或其它成像測試，對心臟進行超聲心動圖或診斷測試，測量動脈血氣水平和其它評估性測試。在另一種應用中，在步驟932期間或之後，系統100允許醫學操作人員在植出後但是在植入到供體中之前，評估器官與目標受體的相容性。例如，在器官插管於系統100時，操作人員可以對器官進行人類白細胞抗原(HLA)匹配測試。這樣的測試可能需要12個小時或更長，它們的進行是為了確保器官與目標受體的相容性。上述的使用系統100進行的器官保存，可以允許保存時間超過完成HLA匹配所需的時間，有可能產生改進的移植後結果。在HLA匹配測試的例子中，可以在將保護液泵送入心臟的同時對心臟進行HLA測試。根據另一個說明性實施方案，在通過步驟932確定心臟的機能之後，操作人員可以對心臟進行外科手術或提供治療或其它處理，例如免疫抑制處理、化療、遺傳測試和治療、或放射治療。因為系統100允許心臟102在接近生理溫度、流體流速和氧飽和度水平下被灌注，在調整步驟932後，心臟102可以長時間維持(例如至少3天以上的期間，超過至少一周，至少3周，或一個月以上)，以允許重複地評估和處理。根據說明性實施方案，測試928、評估930和調整932步驟可以使用在逆行流動模式下運行的系統100來進行，或可以使用在正常流動模式下運行的系統100來進行。在正常流動模式中，操作人員可以在正常或接近正常的生理血液流動條件下測試心臟102的功能。根據評估930，如果需要的話，可以在步驟932中調整系統100的設置，以修改流動、力口熱和/或其它特徵，以在步驟934中使心臟102穩定，準備在步驟936中運輸到受體位點。在測試和評估心臟102和系統100以確保性能適合之後，在步驟936中將裝有心臟102的系統100運輸到受體位點。現在參考圖30，移植過程的第一個階段942包括重複在離開供體位點936之前馬上進行過的測試928和評估930步驟。如果心臟102的功能和特徵不合格，系統100可以被適度調整942，例如，以提供適合的流體氧合度或營養水平，或者增加或降低適合的流體溫度。正如上面提到的，可以對心臟102進行外科和/或其它治療/矯正程序，以及測試928和評估930。根據說明性實施方案，在受體位點的測試可以以逆行流動模式、正常流動模式或二者的組合來進行。
在步驟946中，在測試完成後，將系統置於正常/正向流動模式。在某些實施方案中，直到左心房152和肺靜脈164被插管、在系統中存在足夠的運行體積、心臟表現出穩定的電活性、ABG和電解質在可接受的範圍內、Sv02>80%、和血液溫度在大約34°C到大約36°C之間以後，才開始步驟946。步驟946可以通過減慢和/或停止系統100的逆行泵送、然後以正向模式重新開始泵送來完成。在某些實施方案中，在以正向模式重新開始之前，用戶打開主動脈取樣埠 754a，通過將壓力控制夾190逆時針旋轉來鬆開它，然後將泵106的流速增加到大約1.0L/分鐘，將流動控制閥112設置到正常/正向流動，並將泵106的流速增加到大約2.0L/分鐘，以允許血液102置換系統100的灌注液管線(例如802)中的空氣，並通過心臟102的左側，經過儲液器返回管路808中。然後用戶關閉主動脈取樣埠 754a。然後在步驟950中，將從泵106排出的灌注流體108的流速增加到臨床醫生選擇的水平(通常在大約IL/分鐘到大約5L/分鐘之間)，接近於心臟102在正常搏動模式下起作用時所提供的生理流速。在步驟952中，以與上面涉及步驟928和930時所描述的相同的方式，再次測試心臟102和系統100。臨床醫生也可以選擇對心臟進行任何其它測試或評估，例如超聲心動圖、電解質測定、心臟酶測定、代謝物測定、血管內超聲評估、壓力-容量環評估以及Millar壓力評估。在受體位點處的第三階段946中，準備將心臟102移植到受體中。該階段包括步驟956，將泵106斷電以停止灌注流體108的流動。接下來，在步驟958中，將心臟102停搏，例如通過與在供體位點處步驟914中所做的相同的方式，給心臟注射心臟停搏液。在步驟960中，將心臟102去掉插管，並從器官室組件106中取出。在步驟962中，通過首先拆除縫合901a-901f，然後將心臟102插入受體的胸腔，並將各個心臟血管(例如158、164a、164b、168a、168b、169a、169b和903a_903f)與受體內它們適合的匹配血管縫合，將心臟102植入到受體患者中。儘管已經描述了用於心臟除纖顫、向心臟投送起搏信號、以及對從灌注流體獲取的樣品進行血液化學分析的外部裝置和方法，但是將這些特徵整合在可攜式系統中，也可能是有益的。這些特徵包括除纖顫、起搏、診斷性ECG感應，以及血液化學分析。如上所述，系統100使用了預先準備溶液，也使用了灌注流體108，灌注流體108將營養補充劑116溶液和保護劑溶液118與血液製品或合成的血液製品混合，形成了灌注流體108。接下來將描述預先準備、補充劑116和保護劑118溶液。根據某些實施方案，選擇並按比例製備具有特定溶質和濃度的溶液，使器官能夠在生理或接近生理條件下發揮功能。例如，這樣的條件包括將器官的功能維持在或接近生理溫度下，和/或將器官保存在允許正常的細胞代謝、例如蛋白合成的狀態下。在某些實施方案中，溶液從組分與流體混合形成的組合物、從稀釋更濃的溶液、或從濃縮更稀的溶液而形成。在示例性實施方案中，適合的溶液包括能源，一種或多種在移植之前或期間幫助器官繼續其正常生理功能的刺激劑，以及一種或多種選擇和按比例配製、使得器官在灌注期間繼續其細胞代謝的胺基酸。細胞代謝包括例如在灌注期間發揮功能的同時進行蛋白合成。某些說明性的溶液是基於水的，而其它說明性的溶液是非水性的，例如基於有機溶劑、基於離子性液體或基於脂肪酸的。溶液可以包含一種或多種富含能量的成分，以幫助器官執行其正常生理功能。這些成分可以包括能夠代謝的富含能量的物質，和/或灌注過程中器官可用於合成能源的物質成分。富含能量的分子的示例性來源包括例如一種或多種碳水化合物。碳水化合物的例子包括單糖、二糖、寡糖、多糖或其組合，或其前體或代謝物。儘管不意味著進行限制，但適合用於溶液的單糖的例子包括辛糖；庚糖；己糖，例如果糖、阿洛糖、阿卓糖、葡萄糖、甘露糖、古洛糖、艾杜糖、半乳糖和塔羅糖；戊糖例如核糖、阿拉伯糖、木糖和來蘇糖；丁糖例如赤蘚糖和蘇糖；以及丙糖例如甘油醛。儘管不意味著進行限制，但適合於溶液的二糖的例子包括(+)_麥芽糖(4-CHa-D-吡喃葡萄糖基)-a-D_吡喃葡萄糖)，(+)_纖維二糖(4-0- ( β -D-吡喃葡萄糖基)-D-吡喃葡萄糖)，(+)-乳糖(4-0- ( β -D-吡喃半乳糖基)-β -D-吡喃葡萄糖)，蔗糖(2-0- ( a -D-吡喃葡萄糖基)-β -D-呋喃果糖苷)。儘管不意味著進行限制， 但適合用於溶液的多糖的例子包括纖維素、澱粉、直鏈澱粉、支鏈澱粉、硫酸粘多糖(例如硫酸皮膚素，硫酸軟骨素，舒洛地特(sulodexide)，間質聚糖，硫酸乙醯肝素，艾杜聚糖(idosanes)，肝素和類肝素)，以及糖原。在某些實施方案中，使用了醛糖、酮糖二者的單糖、二糖和多糖，或其組合。單糖、二糖和/或多糖，包括在本文中描述和未描述的，它們的一種或多種異構體，包括對映異構體、非對映異構體和/或互變異構體，都可以使用在本文描述的溶液中。在某些實施方案中，一種或多種單糖、二糖和/或多糖可能已經被化學修飾，例如通過衍生和/或保護(使用保護基團)一個或多個官能團。在某些實施方案中，碳水化合物，例如右旋糖或其它形式的葡萄糖，是優選的。其它可能的能源包括腺苷三磷酸(ATP)，輔酶A，丙酮酸，黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)，硫胺素焦磷酸鹽酸鹽(輔羧酶)，β-煙醯胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)，β-煙醯胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)，以及核苷的磷酸衍生物，即核苷酸，包括單、二和三磷酸(例如UTP, GTP, GDF和UDP)，輔酶，或其它具有類似的細胞代謝功能的生物分子，和/或其代謝物或前體。例如，考慮到了腺苷、鳥苷、胸苷(5-甲基尿苷)、胞苷和尿苷的磷酸衍生物，以及其它天然和化學修飾的核苷。在某些實施方案中，提供了一種或多種碳水化合物以及磷酸源，例如核苷酸。碳水化合物幫助使器官能夠在灌注過程中產生ATP或其它能源。磷酸源可以通過ATP、ADP、AMP或其它源直接提供。在其它說明性實施方案中，磷酸通過磷酸鹽提供，例如磷酸甘油、磷酸鈉或其它磷酸離子。磷酸可以包括其處於任何離子狀態的任何形式，包括質子化形式和帶有一個或多個反離子的形式。溶液可以包括一種或多種器官刺激物，用於幫助器官在灌注期間的正常生理功能。在某些說明性實施方案中，當被移植的器官是心臟時，提供了心臟刺激物，使心臟在灌注和移植期間能夠繼續起功能(例如繼續搏動)。這樣的刺激物可以包括例如兒茶酚胺，例如腎上腺素和/或去甲腎上腺素，它們幫助心臟的搏動。其它心臟刺激物也可以使用，例如某些形式的肽和/或多肽(例如血管加壓素，海葵素(AnthiOpleurin)-A和海葵素-B)，和/或β I/β 2-腎上腺素受體阻斷劑(例如CGP 12177)，布林納羅(buplinarol)，吲哚洛爾，烯丙洛爾和強心甙。也可以使用一種或多種天然產物，例如洋地黃(地高辛)、沼澤水蘇苷和/或阿魏酸。例如上面提到的刺激物，可以包括在溶液中，或在使用時由用戶加入。在某些情況下，提供了其它的成分，來幫助器官在灌注期間進行其代謝。這些成分包括例如腺嘌呤和/或腺苷的形式或衍生物，它們可用於ATP合成，用於維持內皮功能，和/或用於減弱局部缺血和/或再灌注損傷。根據某些實施方案，鎂離子源與磷酸一起提供，在某些實施方案中，與腺苷一起提供，以便在被灌注的器官的細胞中進一步加強ATP的合成。本文描述的溶液可以包含一種或多種胺基酸，優選為多種胺基酸，以支持器官的細胞的蛋白合成。適合的胺基酸包括例如任何天然存在的胺基酸。胺基酸可以是各種對映異構或非對映異構形式。例如，溶液可以使用D-或L-胺基酸，或其組合，即對映異構地富集了更多D-或L-異構體的溶液或消旋的溶液。適合的胺基酸也可以是非天然存在的或修飾的胺基酸，例如瓜氨酸、鳥氨酸、高半胱氨酸、高絲氨酸、β -胺基酸例如β -丙氨酸、氨基己酸，或其組合。某些示例性溶液包括一些但不是所有天然存在的胺基酸。在某些實施方案中，溶液包括必需胺基酸。例如，溶液可以被製備成含有一種或多種或所有下列胺基酸:甘氨酸丙氨酸精氨酸天冬氨酸穀氨酸組氨酸異亮氨酸亮氨酸甲硫氨酸苯丙氨酸脯氨酸絲氨酸
蘇氨酸色氨酸酪氨酸纈氨酸
乙酸賴氨酸在某些實施方案中，非必需和/或半必需胺基酸不包括在溶液中。例如，在某些實施方案中，不包括天冬醯胺、穀氨醯胺和/或半胱氨酸。在其它實施方案中，溶液含有一種或多種非必需和/或半必需胺基酸。因此，在其它實施方案中，包括了天冬醯胺、穀氨醯胺和/或半胱氨酸。溶液還可以包含電解質、特別是鈣離子，用於促進酶反應、心肌收縮性和/或器官內凝血。其它電解質也可以使用，例如鈉、鉀、氯化物、硫酸鹽、鎂和其它無機和有機帶電荷物質，或其組合。應該指出，任何下文中提供的成分，只要化合價和穩定性許可，在適合和適當時，都可以提供成離子形式、質子化或非質子化形式、鹽或游離鹼形式，或提供成離子或共價取代物與其它成分的組合，其中的其它成分使成分水解並可以在水性溶液中使用。在某些實施方案中，溶液含有緩衝成分。例如，適合的緩衝系統包括一水2-嗎啉乙磺酸(MES)，二甲胂酸，H2C03/NaHC03 (pKal)，檸檬酸(pKa3)，雙(2-羥乙基)-亞氨基-三(羥甲基)_甲烷(Bis-Tris)，N-氨甲醯基甲基亞氨基乙酸(ADA)，3-雙[三(羥甲基)甲基氨基]丙烷(Bis-Tris丙烷)(pKal)，哌嗪-1，4雙(2-乙磺酸)(PIPES)，N-(2-乙醯胺基)-2_氨基乙磺酸(ACES)，咪唑，N，N-雙(2-羥乙基)-2-氨基乙磺酸(BES)，3-(N-嗎啉)丙磺酸(MOPS)，NaH2P04/Na2HP04 (pKa2)，N-三(羥甲基)甲基_2_氨基乙磺酸(TES)，N-(2-羥乙基)-哌嗪-N』-2-乙磺酸(HEPES)，N-(2-羥乙基)哌嗪-N』- (2-羥基丙磺酸)(HEPPS0)，三乙醇胺，N-[三(羥甲基)甲基]甘氨酸(Tricine)，三羥甲基氨基乙烷(Tris)，甘氨醯胺，N，N-雙(2-羥乙基)甘氨酸(Bicine)，甘氨醯甘氨酸(pKa2)，N-三(羥甲基)甲基-3-氨基丙磺酸(TAPS)，或其組合。在某些實施方案中，溶液含有碳酸氫鈉、磷酸鉀或TRIS緩衝液。溶液可以包含其它成分，以幫助維持器官並保護它免於灌注過程中的局部缺血、再灌注損傷和其它有害效應。在某些示例性實施方案中，這些成分可以包括激素(例如胰島素)、維生素(例如成人多 種維生素,例如多種維生素MV1-Adult)、和/或類固醇(例如地塞米松和甲強龍)。另一方面，與溶液一起提供了血液製品，以在代謝期間支持器官。示例性的適合的血液製品可以包括全血和/或其一種或多種組分，例如血清、血漿、白蛋白和血紅細胞。在使用全血的實施方案中，可以將血液通過除去白細胞和血小板的過濾器，以減少熱原、抗體和/或其它可能在器官中引起炎症的項目。因此，在某些實施方案中，溶液使用了已至少部分除去白細胞的全血，和/或已至少部分除去血小板的全血。優選提供的溶液處於生理溫度，並在整個灌注和重新循環期間維持在它附近。本文中使用的「生理溫度」，是指在大約25°C到大約37°C之間的溫度，例如在大約30°C到大約37°C之間，例如在大約34°C到大約37°C之間。表I顯示了在示例性水性預先準備溶液中使用的成分。表I中的成分量相對於彼此並相對於在溶液中使用的水性溶劑的量(在示例性實施方案中為大約500mL)，可以按比例調整到適合。在某些實施方案中，水性溶劑的量在土大約10%之間變化。表I示例性預先準備溶液的組成(大約500mL水溶液)
權利要求
1.一種被構造用於灌注心臟的器官護理系統，該系統包括: 底座； 器官室組件，安裝在底座上，用於在灌注過程中容納心臟，該器官室包括: 流體導管，所述流體導管具有被構造與心臟的主動脈相連的第一個接口和被構造與心臟的肺靜脈相連的第二個接口； 乳酸A傳感器，被構造用於測量第一個接口中的乳酸； 乳酸V傳感器，被構造用於測量第二個接口中的乳酸；以及 處理器，被構造用於使用由乳酸A傳感器和乳酸V傳感器測量的乳酸值來計算乳酸V-A的差值，其中乳酸V-A的差值在兩個不同的時間計算來將V-A乳酸的差值隨時間的變化與心臟用於移植的適合性相關聯。
2.權利要求1的系統，其中器官室組件是用後即可丟棄的。
3.權利要求1的系統，其中乳酸V-A的差值每小時至少計算一次。
4.權利要求1的系統，包括流動選擇閥，其被構造用於控制灌注流體流向第一個和第二個接口。
5.權利要求1的系統，還包括安裝在底座上的儲液器，所述儲液器與器官室組件流體連通，並且被構造用於容納心臟的灌注流體。`
6.權利要求1的系統，還包含用於測量主動脈壓的傳感器。
7.權利要求6的系統，其中處理器進一步被構造用於從至少一個傳感器接收灌注壓測量值，來使用灌注壓和至少一個測量的乳酸值二者來評估心臟冠狀血管開放。
8.權利要求的I系統，其中以周期性的間隔計算乳酸V-A的差值。
9.權利要求8的系統，其中周期性的間隔是小於I小時。
10.權利要求9的系統，其中測量乳酸值的總時間長度在I小時以上。
11.一種裝置，其包括: 第一流體通道，被構造與心臟的主動脈相連； 第二流體通道，被構造與心臟的肺靜脈相連； 第一傳感器，被構造用於測量第一流體通道中的乳酸A的水平； 第二傳感器，被構造用於測量第二流體通道中的乳酸V水平； 處理器，與第一和第二傳感器相連；以及 存儲器，其與處理器相連並包括計算機可讀指令，所述計算機可讀指令當由處理器執行時使處理器: 在兩個不同的時間，使用由第一傳感器和第二傳感器提供的測量值來計算乳酸V-A的差值；以及 將V-A乳酸的差值隨時間的變化與心臟用於移植的適合性相關聯。
12.權利要求11的裝置，其中第一流體通道和第二流體通道，以及第一傳感器和第二傳感器是用後即可丟棄的。
13.權利要求11的裝置，其中乳酸V-A的差值每小時至少計算一次。
14.權利要求11的裝置，包括流動選擇閥，其被構造用於控制灌注流體流向第一流體通道和第二流體通道。
15.權利要求11的裝置，還包括:底座；和 安裝在底座上的儲液器，所述儲液器與第一流體通道和第二流體通道中的至少一個流體連通，並且被構造用於容納心臟的灌注流體。
16.權利要求11的裝置，還包含用於測量主動脈壓的傳感器。
17.權利要求16的裝置，其中處理器進一步被構造用於從傳感器接收灌注壓測量值來使用灌注壓和乳酸值來評估心臟冠狀血管開放。
18.權利要求11的裝置，其中以周期性的間隔計算乳酸V-A的差值。
19.權利要求18的裝置，其中周期性的間隔是小於I小時。
20.權利要 求19的裝置，其中測量乳酸值的總時間長度在I小時以上。
全文摘要
本發明涉及使用乳酸作為指示劑用於離體器官護理的系統和方法。本發明在各種實施方案中，提供了與離體器官護理有關的系統、裝置和方法。在某些實施方案中，本發明涉及在接近生理條件下維持離體器官。本申請描述了一種方法，使用器官護理系統心臟灌注裝置的動脈和靜脈血管線中的乳酸測量值，來評估1)離體心臟的總體灌注狀態，和2)離體心臟的代謝狀態，以及3)離體的供體心臟的總體血管開放。本發明的這個方面，利用了心肌細胞在氧缺乏時生產/產生乳酸和在用氧灌注良好時代謝/利用乳酸產生能量的獨特能力的性質。
文檔編號A01N1/02GK103120154SQ20121044922
公開日2013年5月29日 申請日期2008年4月24日 優先權日2007年4月25日
發明者瓦利德·哈桑內, 塔梅爾·卡亞爾, 艾哈邁德·埃爾貝塔諾尼, 保羅·萊茲伯格, 喬瓦尼·切切雷, 丹尼斯·索薩, 伊莉莎白·漢森 申請人:特蘭斯邁迪茨公司