專利名稱：用于與減壓治療系統(tǒng)一起利用滲出液來發(fā)電的系統(tǒng)與方法
用于與減壓治療系統(tǒng)一起利用滲出液來發(fā)電的系統(tǒng)與方法
相關(guān)申請的交叉引用本申請要求于2010年4月22日提交的美國臨時申請?zhí)?1/326，924的權(quán)益，將其通過引用結(jié)合在此。
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明總體上涉及組織治療系統(tǒng)，并且特別是涉及用于收集滲出液的系統(tǒng)與方法。
2.相關(guān)技術(shù)說明臨床研究和實踐已表明，在某一組織部位附近提供減壓增進并加速在該組織部位的新組織的生長。這種現(xiàn)象的應(yīng)用很多，但是在治療傷口方面，減壓的應(yīng)用已經(jīng)特別成功。這種治療(在醫(yī)學(xué)界通常被稱為“負(fù)壓傷口療法”、“減壓療法”或者“真空療法”)提供了許多益處，包括更快的愈合和肉芽組織形成的增加。典型地，減壓通過多孔墊或其他歧管裝置被施加到組織。該多孔墊包含多個能夠?qū)p壓分配至該組織以及引導(dǎo)從該組織抽取的流體的孔洞(cell)或孔隙(pore)。該多孔墊通常被并入具有促進治療的其他組件的敷件中。通常將流體或者滲出物收集在一個用于丟棄或者分析的罐中。該減壓典型地是通過減壓源(可以是由一個發(fā)動機或者其它裝置驅(qū)動的真空泵)施加的。該減壓源可以被容納在一個減壓治療單元內(nèi)，該治療單元可以包含其他電子裝置，包括，例如，傳感器、報警器、計算機以及處理單元。全部該電子設(shè)備需要電源的一個分開的源。
概述通過在此描述的示意性實施方案的系統(tǒng)和方法解決了現(xiàn)有的收集罐出現(xiàn)的問題。在一個示意性實施方案中，提供了用于提供減壓治療到組織部位的方法。該方法包括施加減壓到該組織部位。該方法收集抽取自該組織部位的滲出物到液體收集室中，并利用在液體收集室中的收集的滲出物來發(fā)電。在另一個示意性實施方案中，提供了用于施加減壓到組織部位的減壓治療系統(tǒng)。該減壓治療系統(tǒng)包括一個用于提供減壓的減壓源，和一個用于接受減壓的流體偶聯(lián)至該減壓源的分配歧管。該分配歧管被適配成被放置在組織部位，從而分配來自減壓源的減壓。將一個能源生產(chǎn)裝置流體偶聯(lián)在分配歧管與該減壓源之間，用于接收響應(yīng)于該減壓，抽取自該組織部位的滲出物。該能源生產(chǎn)裝置包含一種用于使用滲出物發(fā)電的催化劑。仍在另一個實施方案中，提供了響應(yīng)于減壓施加到該組織上，一個用于收集來自組織部位的液體的能源生產(chǎn)裝置，用于與減壓治療系統(tǒng)一起使用。該能源生產(chǎn)裝置包括一個陽極室，該陽極室具有一個陽極，該陽極被適配成從該陽極室轉(zhuǎn)移電子。該陽極室流體偶聯(lián)在減壓源與在該組織部位的分配歧管之間，從而將包括滲出物的液體從該組織部位抽入該陽極室。該陽極室包含用于消耗滲出物內(nèi)的底物的微生物，從而產(chǎn)生二氧化碳、質(zhì)子以及電子。該能源生產(chǎn)裝置進一步包括一個陰極室，該陰極室具有一個陰極，該陰極被適配成接收來自該陽極的電子。該陰極室具有電子受體，能夠接受來自該陰極的電子。此外，該能源生產(chǎn)裝置包括一個質(zhì)子交換膜，位于該陽極與陰極之間，以便于使來自陽極室的質(zhì)子能夠傳到陰極室。一個輸出端，電偶聯(lián)至該陽極以及該陰極，用于響應(yīng)使用從組織部位收集的滲出物的微生物能源生產(chǎn)，提供能源到一個電力負(fù)載。這些示意性實施方案的其他特征和優(yōu)勢通過參見下面的附圖和詳細描述將非常明顯。
附圖簡要說明圖I顯示了根據(jù)一個示意性實施方案，具有一個收集罐的減壓治療系統(tǒng)的一個透視不意圖；圖2顯示了沿著圖I的線2-2的罐的一個截面?zhèn)纫晥D；圖3顯示了根據(jù)一個示意性實施方案，合并一個微生物燃料電池的敷件的一個分 解透視圖，可以將該微生物燃料電池與一個減壓治療系統(tǒng)一起利用；并且圖4顯示了根據(jù)一個示意性實施方案，圖3中的微生物燃料電池的典型部件的一個分解透視圖。
示意性實施方案的詳細說明在以下一些示意性實施方案的詳細描述中，參照形成其部分的所附圖，并且其中通過其中本發(fā)明可被實踐的圖解具體優(yōu)選實施方案的方式進行示出。這些實施方案以足夠的細節(jié)進行了說明以便使得本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以實施本發(fā)明，并且應(yīng)當(dāng)理解的是能夠利用其他實施方案并且可以作出合乎邏輯的、結(jié)構(gòu)的、機械的、電力的、和化學(xué)的改變而不背離本發(fā)明的精神或范圍。為了避免對于使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`在此闡述的這些實施方案來說所不必要的細節(jié)，本說明部分可能省略了本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的某些信息。以下詳細說明因此并非處于限制的含義，并且這些示意性實施方案的范圍僅由所附這些權(quán)利要求來限定。如在此使用的，“減壓”總體上指的是在接受治療的組織部位的小于環(huán)境壓力的一個壓力。多情況下，該減壓將小于患者所在位置的大氣壓?？商娲?，該減壓可以小于與組織部位處的組織相關(guān)聯(lián)的一個靜液壓力。雖然術(shù)語“真空”和“負(fù)壓”可以用于說明這種施加到組織部位上的壓力，但是施加到組織部位上的實際的壓力減小可以顯著小于通常與一個完全的真空相關(guān)聯(lián)的壓力減小。減壓在組織部位的區(qū)域可初始地產(chǎn)生流體流動。隨著環(huán)繞組織部位的靜液壓力達到希望的減壓，流動可減弱，并且減壓然后被維持。除非另外說明，此處所說的壓力值是表壓力。類似地，對于減壓的增加典型地是指絕對壓力的減小，而減壓的減小典型地是指絕對壓力的增加。在此使用的術(shù)語“組織部位”用于指位于任何組織上或組織內(nèi)的傷口或缺陷，包括但不限于骨組織、脂肪組織、肌肉組織、神經(jīng)組織、真皮組織、血管組織、結(jié)締組織、軟骨、肌腱或韌帶。術(shù)語“組織部位”可進一步指非必然地受傷的或有缺陷的任何組織的區(qū)域，但是為其中被希望增加或促進額外組織的生長的替代區(qū)域。例如，減壓組織治療可用于特定組織區(qū)域以生長可被收獲和移植至另一組織位置的額外組織。參照

圖1，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的減壓治療系統(tǒng)100包括一個放置在一個組織部位114上的敷件組件110，以及一個用于提供減壓到該敷件組件110上的減壓源134。系統(tǒng)100進一步包括一個罐142，該罐與減壓源134經(jīng)由導(dǎo)管116以流體連通偶聯(lián)。罐142還與敷件組件110經(jīng)由一個第二導(dǎo)管118以及一個管道適配器120而流體連通。罐142可以是一個儲液罐、或者收集構(gòu)件,過濾或者收集滲出物以及其他的從組織部位114去除的流體。如在此使用的，術(shù)語“偶聯(lián)”包括經(jīng)由一個分隔物體的直接偶聯(lián)或者間接偶聯(lián)。術(shù)語“偶聯(lián)”還涵蓋彼此連續(xù)的兩個或更多個部件，由于這些部件的每一個都形成自同一件材料。而且，術(shù)語“偶聯(lián)”可以包括化學(xué)的、機械的、熱的、或者電的偶聯(lián)。流體偶聯(lián)意味著流體與這些指定部分或者位置是連通的。在一個實施方案中，第二導(dǎo)管118可以通過一個分配歧管122與組織部位114流體連通。分配歧管122可以是任何生物可吸收的亦或非生物可吸收的材料，它能夠?qū)p壓通過歧管傳送至組織部位114。在某些實施方案中，分配歧管122可以是一個開孔網(wǎng)狀聚氨酯泡沫。在其他實施方案中，分配歧管122可以作為一個支架發(fā)揮功能，以便于在組織部位114內(nèi)支撐組織生長或者再生。一個蓋布128可以被放置在分配歧管122上并且環(huán)繞組織部位114的周邊進行密封，從而在組織部位114維持減壓。管道適配器120在導(dǎo)管118與減壓敷件300之間提供了一個界面。特別是，管道 適配器120與導(dǎo)管118流體連通，這樣使得導(dǎo)管118經(jīng)由管道適配器120轉(zhuǎn)移減壓至減壓敷件300以及組織部位114。管道適配器120可以是一個傳統(tǒng)的接頭墊，被適配成鄰接或者是部分地置于孔360之內(nèi)。可替代地，管道適配器120可以具有一個低側(cè)面圓頂形，或者管道適配器120可以是任何其他形狀。管道適配器120的低側(cè)面可以幫助減壓敷件300保持緊密并且便于使用者使用。管道適配器120包括一個法蘭121，該法蘭121被配置為環(huán)繞該管道適配器120的外周，從而給一個密封提供蓋布128的上表面。在一個實現(xiàn)方式中，減壓源134可以是一個由發(fā)動機驅(qū)動的減壓或者真空泵。在另一實施方案中，該減壓源可以是一個手工致動泵，例如一個可壓縮的隔膜泵。仍在另一實施方案中，減壓源134可以是一個墻吸入口，例如，在醫(yī)院和其他的醫(yī)療設(shè)施中可獲得。仍在另一實施方案中，減壓源134可以是一個壓電盤泵(它可以是罐142的整體部件)。減壓源134可被容納在減壓治療單元136中，該減壓治療單元還可以包含傳感器、處理單元、報警指示器、存儲器、數(shù)據(jù)庫、軟件、顯示單元和用戶界面，該用戶界面進一步促進將減壓治療應(yīng)用于組織部位114。在一個實例中，傳感器(未示出)可被配置在減壓源134處或其附近以確定由減壓源134產(chǎn)生的源壓力。傳感器可與處理單元連通，處理單元監(jiān)控并控制由減壓源134遞送的減壓。通過維持來自該組織部位的滲出物的引流，增加流向該組織部位周圍的組織的血液，并且通過壓縮該分配歧管進入該組織部位，從而在該組織部位生成刺激新組織生長的微應(yīng)變，將減壓遞送至該組織部位促進了新組織生長。參照圖I與2，罐142的一個實施方案包括一個流體偶聯(lián)至導(dǎo)管118的入口 151，以及一個流體偶聯(lián)至減壓源134的出口 156。出口 156包括一個液體-空氣分離器160，該分離器被放置在第一導(dǎo)管116內(nèi)或者簡單地覆蓋出口 156，從而阻止液體流出罐142通過出口 156。盡管液體-空氣分離器160是疏水的，但是它不限制氣態(tài)流體的流動，這樣使得罐142與減壓源134流體(氣態(tài))連通，以維持罐142內(nèi)的減壓。將該減壓通過入口 151、導(dǎo)管118、管道適配器120、以及分配歧管122提供至組織部位114。該減壓從組織部位114抽取滲出物以及其他流體進入罐142中。液體-空氣分離器160阻止抽取進入罐142中的液體流出罐142穿過出口 156并且污染減壓源134。在一個示意性實施方案中，液體-空氣分離器160可以是一種疏水過濾器，阻止液體穿過出口 156?？商娲?液體-空氣分離器160可以是一種基于重力的屏障系統(tǒng),或者是一種包括親水表面的裝置，從而當(dāng)該流體流經(jīng)過該表面時，促進壓縮作用或者液體從流體流的其他分離。優(yōu)化疏水表面以最大化干燥氣流，同時維持可接受的流體阻塞，允許小尺寸通過，并且最小化成本。液體-空氣分離器160的其他實例可以包括燒結(jié)金屬，燒結(jié)尼龍，或者能夠從流體流中分離液體的、或者另外能夠阻止液體通過同時允許氣體通過的任何其他的材料或者裝置。根據(jù)一個實施方案，罐142可以包括一個能源生產(chǎn)部件140，該部件使用收集自組織部位114的滲出物發(fā)電。在一個實施方案中，能源生產(chǎn)部件140是一種微生物燃料電池(MFC)0微生物燃料電池是一種電化學(xué)裝置，采用微生物(例如，細菌)的催化作用，從而驅(qū)動有機化合物的氧化。在一些實施方案中，通過能源生產(chǎn)部件140產(chǎn)生的能源可以用于給減壓治療系統(tǒng)100的一個或者多個部件供電。具體地參照圖2，展示了一個能源生產(chǎn)部件140的示意性實施方案。在這個描繪的實施方案中，該能源生產(chǎn)部件140包括一個陽極室144，一個陰極室146，以及一個分隔陽極室144以及陰極室146的質(zhì)子交換膜(“PEM”)158。在某些實施方案中，在罐142內(nèi)，陽 極室144可用作一個主儲罐，用于收集滲出物以及來自組織部位114的其他液體。陽極室144經(jīng)受由減壓源134提供的減壓，該減壓將滲出物180經(jīng)由入口 151，從組織部位114抽取進入陽極室144。陽極室144可以包含一個陽極，該陽極包含多種微生物，用于消耗在該陽極室144中的滲出物。在厭氧條件下，這些微生物提取并氧化來自滲出物180的葡萄糖，從而產(chǎn)生二氧化碳、氫質(zhì)子、以及電子，如在下面的化學(xué)反應(yīng)式中表明的C12H22011+13H20>12C02+48H++48e-。如在此引用的，術(shù)語質(zhì)子用作一個陽性氫離子(Η+)的同義詞。在一個實施方案中，減壓源134可以用來協(xié)助陽極室144中的氧(如果有的話)的去除，用于在陽極室144中產(chǎn)生或者維持厭氧條件。在其他實施方案中，可以用吸收在該陽極室144中的氧的一個厭氧氣體包(未不出)產(chǎn)生或者維持在陽極室144中的厭氧條件。在一個不例性實施方案中，產(chǎn)生的二氧化碳被釋放并且排出罐142的出口 156，同時，產(chǎn)生的電子被用來生產(chǎn)電。陽極室144包括一個被配置在PEM 158上并且由滲出物180覆蓋的微生物層154，并且進一步包括一個陽極150，該陽極被配置為鄰近微生物層154內(nèi)的PEM 158。微生物層154包含無機介質(zhì)，該無機介質(zhì)進入到細胞的電子傳遞鏈從而從電子傳遞鏈釋放電子?？梢允褂玫慕橘|(zhì)的實例包括天然紅、甲基藍、硫堇或者試鹵靈(resorfuin)。向陽極150轉(zhuǎn)移得自滲出物內(nèi)的葡萄糖的氧化作用的電子。陰極室146包括一個陰極152，該陰極被配置為鄰近將陰極152與陽極150分開的PEM 158。PEM158可以由離聚物組成并且可以形成自純的高分子膜亦或自復(fù)合膜。最常見且可商購的PEM材料之一是Nafion ,—種DuPont 產(chǎn)品。PEM 158發(fā)揮功能，使得允許在陽極150與陰極152之間的、從陽極室144到陰極室146的只有質(zhì)子的通道。陽極150與陰極152是經(jīng)由一個電子電路168電偶聯(lián)至電力負(fù)載170 的。來自陽極150 (負(fù)電荷電極)的電子流產(chǎn)生用于電力負(fù)載170的電力，如電子從陰極152轉(zhuǎn)移至一個更高電位的電子受體，例如包含在陰極室146內(nèi)的氧。陰極室146接受穿過質(zhì)子交換膜158的、產(chǎn)生自葡萄糖的氧化的氫質(zhì)子。如所示，在陰極室146中，電子和質(zhì)子結(jié)合可得的氧，從而形成水162，作為一種在陰極室146內(nèi)收集的副產(chǎn)物。在一些實施方案中，可以借助使空氣能夠通過陰極室146中的一個或多個開口，穿過陰極室146 (未在圖中描繪)，從而在陰極室146中維持需氧條件。在此類實施方案中，用液體-空氣分離器(未示出)覆蓋這些開口，從而阻止水162滲漏出陰極室146，但是并不限制空氣流。在其他實施方案中，陰極室146可以包含一種結(jié)合陰極室146中的電子的氧化劑。此外,在某些實施方案中，陰極室146可以包括一個或者多個開口(未描繪)，用于使由該過程產(chǎn)生的水162能夠去除。在一些實施方案中，能源生產(chǎn)部件140可以使用通過上述過程產(chǎn)生的熱從陰極室146蒸發(fā)水162，或者通過使用傷口流體的溫度來有助于該蒸發(fā)過程。額外地，在某一實施方案中，陰極室146可以包括一個或者多個用于捕捉水162的吸收/吸附材料。電力負(fù)載170可以是需要電力進行操作的任何裝置。例如，在一些實施方案中，電力負(fù)載170可以是減壓源134和/或可以是與減壓治療系統(tǒng)100相關(guān)聯(lián)的一個或者多個傳 感器，例如，但并不局限于，用于監(jiān)控施加到組織部位114的減壓的壓力傳感器，或者用于 測定溶液酸度的PH傳感器。在一些實施方案中，產(chǎn)生的電力可以用于對減壓治療單元136的電池進行再充電和/或可以被蓄積并且存儲用于未來使用?？商娲?，產(chǎn)生的電力可以用于與一個第二電源結(jié)合，從而為減壓治療系統(tǒng)100的一個或者多個部件供電。盡管圖I與圖2描繪了在罐142—側(cè)上的入口 151和出口 156，但是入口 151與出口 156的位置、形狀、和一般構(gòu)型可以改變，取決于罐142的形狀和構(gòu)型。例如，在一些實施方案中，入口 151和/或出口 156可以被放置在罐142的頂部，而不是定位在罐142的側(cè)面上。此外，陽極室144與陰極室146的尺寸、形狀以及構(gòu)型可以改變，取決于罐142的具體設(shè)計。用于類似于參照圖I的上述系統(tǒng)100的減壓療法系統(tǒng)的能源生產(chǎn)部件240的另一實施方案，可以被整合在鄰近組織部位114放置的敷件內(nèi)，作為分配歧管122的部件，或者簡單地替代該分配歧管122。能源生產(chǎn)部件240可以添加到或者代替包含在罐142內(nèi)的能源生產(chǎn)部件140。參照圖3，示出了一個此類減壓敷件300的實施方案，并且，例如，可以用來替代分配歧管122。該能源生產(chǎn)部件240可以是，例如，一個包括敷件300的多個層之一的微生物燃料電池(或者“MFC”)，該敷件被配置在蓋布128下，該蓋布與如上所述的減壓源134流體連通。更確切地說，減壓敷件300包括一個被適配成放置在組織部位114的界面層320，以及一個密封層322，用來密封環(huán)繞組織部位114的減壓敷件300。一個第一歧管層324與界面層320是流體連通的，從而分配減壓到該界面層320和組織部位114。在一個實施方案中，一種微生物燃料電池325被放置為與第一歧管層324流體連通，從而收集來自第一歧管層324、界面層320、和組織部位114中的至少一個的滲出物。一個分流層332被放置為鄰近微生物燃料電池325。一個第二歧管層336被放置為與分流層332流體連通，并且一個液體-空氣分離器340被放置為鄰近蓋布128下的第二歧管層336。減壓敷件300的界面層320被適配成接觸組織部位114。界面層320可部分地或完全地接觸由減壓敷件300進行治療的組織部位114。當(dāng)組織部位114為傷口時，界面層320可部分地或完全地填充傷口。界面層320可為任何尺寸、形狀或厚度，取決于各種因素，例如執(zhí)行治療的類型或組織部位114的性質(zhì)和尺寸。例如，界面層320的尺寸和形狀可以由用戶定制，以覆蓋組織部位114的具體部分，或用來填充或部分地填充組織部位114，如圖I的分配歧管122所做的。盡管在圖3中顯示的界面層320具有一個方的形狀，但是界面層320可以被成形為圓形、卵形、多邊形、不規(guī)則形、或者任何其他形狀。界面層320的以下描繪同樣適用于分配歧管122。在一個示意性實施方案中，界面層320為泡沫材料，當(dāng)界面層320接觸組織部位114或在其附近時，該泡沫材料的功能是作為一個歧管，以提供減壓至組織部位114。泡沫材料可為疏水性的亦或親水性的。在一個非限制實例中，界面層320為開孔網(wǎng)狀聚氨酯泡沫，例如從德克薩斯州圣安東尼奧(San Antonio)市的Kinetic Concepts公司可得的Granu F oam 敷件。在其中界面層320由親水性材料制成的實例中，界面層320也起作用來從組織部位114芯吸走流體，同時作為歧管繼續(xù)將減壓提供至組織部位114。界面層320的芯吸特性通過毛細流動或其他芯吸機制從組織部位114抽取走流體。親水性泡沫的一個實例是聚乙烯醇開孔泡沫,例如可來自德克薩斯州圣安東尼奧市的Kinetic Concepts公司的V. A. C. WhiteFoam 敷件。其他親水性泡沫可以包括由聚醚制成的泡沫。可表現(xiàn)出親水性特性的其他泡沫包括已被處理或被涂覆以提供親水性的疏水性泡沫。 當(dāng)減壓通過減壓敷件300被應(yīng)用時，界面層320可以進一步促進在組織部位114的造粒。例如，界面層320的任何或所有表面可以具有非均勻的、粗糙的或鋸齒的外形，當(dāng)減壓通過界面層320被應(yīng)用時，致使在組織部位114處的微應(yīng)變和應(yīng)力。這些微應(yīng)變和應(yīng)力已被示出增加新組織生長。在一個實施方案中，界面層320可由生物吸收性材料構(gòu)成，該生物吸收性材料在使用減壓敷件300之后并非必須從患者的身體移除。合適的可吸收材料可以包括但不限于聚乳酸(PLA)和聚乙醇酸(PGA)的聚合混合物。聚合混合物也可以包括但不限于聚碳酸酯、聚延胡索酸和己內(nèi)酯。界面層320可以進一步用作用于新細胞生長的支架或可以結(jié)合界面層320進行使用以促進細胞生長的支架材料。支架是用于加強或促進細胞生長或組織形成的物質(zhì)或結(jié)構(gòu)，例如為細胞生長提供模板的三維多孔結(jié)構(gòu)。支架材料的示意性實例包括磷酸鈣、膠原質(zhì)、PLA/PGA、珊瑚羥基磷灰石、碳酸鹽或經(jīng)處理的移植材料。減壓敷件300的密封層322包括一個開口或者孔331，并且提供了一個環(huán)繞組織部位114的密封。密封層322可以用作一個環(huán)繞一部分組織部位114的墊片，從而阻止在減壓施加到減壓敷件300上時，減壓敷件300的滲漏。密封層322還可以用來在組織部位114固定界面層320。如果在應(yīng)用至組織部位114周圍的健康組織時，蓋布128起皺，則密封層322幫助維持在該起皺部分中的減壓。密封層322可以是能夠提供環(huán)繞組織部位114的密封的任何尺寸與厚度。在圖3的實例中，密封層322的長度L2和寬度W2分別大于界面層320的長度LI和寬度Wl。因此，密封層322的多個部分伸展超過界面層320的邊緣。這些部分可以直接地接觸組織部位114周圍的組織，從而提供環(huán)繞組織部位114和界面層320的密封。雖然密封層322具有一個方的形狀，但是密封層322還可以具有提供環(huán)繞組織部位114或者界面層320的密封的任何其他形狀。其他的形狀的非限制性實例包括圓形、卵形、任何多邊形、不規(guī)則形、或者定制的沿組織部位114或者界面層320的周圍組織的輪廓的形狀。密封層322可以由能夠環(huán)繞組織部位114的治療部分密封的任何材料制成。在一個示意性實施方案中，密封層322可以包括或者由水凝膠制成。密封層322還可以包括水狀膠質(zhì)或者硅之一或者兩者。盡管示出為將密封層322配置在鄰近界面層320，但是密封層322可以被放置為鄰近減壓敷件300中的多個層的任一個或者在它們之間。減壓敷件300還包括第一歧管層324，用于分配減壓至界面層320，并且從該界面層取回或者芯吸液體，例如滲出物。當(dāng)密封層322被放置為鄰近界面層320時，可以通過孔331從組織部位114取回液體。隨著施加減壓到減壓敷件300，通過界面層320從組織部位114芯吸液體，并且通過第一歧管層324，穿過密封層322的孔331抽取該液體。在一個實施方案中，孔331的長度L3和寬度W3小于界面層320的長度LI和寬度Wl。然而，在其他的實施方案中，特別地是在其中的一個或多個其他層被配置在密封層322和界面層320之間的那些實施方案中，孔331的長度L3和寬度W3可以等于或者大于界面層320的長度LI和寬度Wl。雖然在圖3中顯示的孔331具有一個方的形狀，但是孔331可以替代地具有允許密封層322提供密封的同時促進來自組織部位114的液體通過的任何其他形狀。第一歧管層324可以是任何尺寸、形狀或者厚度。例如，第一歧管層324的尺寸和形狀還可以是基于在減壓敷件300中的其他的部件的尺寸和形狀定制的，例如界面層320、密封層322、孔331、微生物燃料電池325、或者減壓敷件300中的其他層的尺寸和形狀。 第一歧管層324是一種能夠分配減壓到組織部位114的、生物相容性的、多孔材料。第一歧管層324可以是由泡沫、紗布、氈墊、或者適于具體生物應(yīng)用的任何其他材料制成的。第一歧管層324包括多個流動通道或者通路，從而促進流向或流自組織部位114的減壓或者流體的分配。在一個實施方案中，第一歧管層324是多孔泡沫并且包括多個用作流動通道的互連孔洞或者孔隙。多孔泡沫可以是聚氨酯開孔網(wǎng)狀泡沫，例如GranuFoam 敷件。如果使用一種開孔泡沫，孔隙率可以是約400至600微米，或者是能夠充分地使減壓通過歧管的任何其他孔隙率。上流動通道允許遍布具有開孔的第一歧管層324的部分流體連通。這些孔洞和流動通道可以在形狀與尺寸上是一致的，或者可以包括在形狀與尺寸上模式的或者隨機的變化。第一歧管層324的孔洞的在形狀與尺寸上的變化導(dǎo)致了在流動通道中的變化，并且此類特征可以被用來改變通過第一歧管層324的流體的流動特性。第一歧管層324可以是疏水的亦或親水的。在一個實施方案中，第一歧管層324可以是由與界面層320 —樣的材料制成的。在一個實施方案中，第一歧管層324可以是由在與液體(例如，來自組織部位114的滲出物)接觸時伸展的材料制成的，這樣使得第一歧管層324收集了流體并且填充了組織部位114的一個部分。在該實施方案中，第一歧管層324可以使界面層320能夠被去除，由此簡化結(jié)構(gòu)并且減少減壓敷件300的厚度或外形。參照圖3和4，微生物燃料電池325包括由一個質(zhì)子交換膜(“PEM”)327分開的一個陽極室326以及一個陰極室328，其中第一歧管層324和陽極室326類似于如上所述的陽極室144發(fā)揮功能。第二歧管層336和陰極室328可以類似于如上所述的陰極室146發(fā)揮功能。在一個實施方案中，陽極室326包括微通道(未示出)，用于接收并且收集由第一歧管層324分配的滲出物。陽極室326包括微生物，用于消耗滲出物內(nèi)的葡萄糖，從而產(chǎn)生二氧化碳、質(zhì)子以及電子。在陽極室326中的微通道的尺寸被有利地選擇，使得發(fā)生滲出物的收集而沒有阻塞的實質(zhì)風(fēng)險。該微通道表面可以用一種作為集電體的導(dǎo)體(包括，例如，Cr/Au)涂覆。在一些實施方案中，陽極室326可以包括一種電子傳遞介質(zhì)，例如，但并不局限于，甲基藍，用于增加電子轉(zhuǎn)移到該陽極(未描繪)的效率。在這些質(zhì)子經(jīng)過PEM 327的同時，來自陽極室326的電子被轉(zhuǎn)移到一個外部電力負(fù)載(未描繪)，用于給與減壓治療系統(tǒng)100相關(guān)聯(lián)的一個或者多個部件供電。在一個實施方案中，PEM 327可以由一種DuPontH'Nafion'i〈膜形成，用于使得僅質(zhì)子的通道能夠從陽極室326到陰極室328。然而，在其他實施方案中，PEM 327可以利用任何類型的合適材料，以便于允許從陽極室326到陰極室328的只有質(zhì)子的通道。在一個實施方案中，陰極室328包含一種氧化材料，用于接收來自陰極的電子。例如，在一個實施方案中，鐵氰離子FeCCN)^(典型地以鐵氰化鉀的形式存在)可以被用作一種電子受體，被還原成氰亞鐵酸鹽Fe(CN)t。上述氰亞鐵酸鹽結(jié)合從陽極室326穿過的質(zhì)子，并且產(chǎn)生水作為一種副產(chǎn)物。在一個實施方案中，水可以被儲存在陰極室328中?？商娲兀蛘叽送?，在一些實施方案中，水被第二歧管層336吸收。減壓敷件300還可以包括分流層332，該分流層被配置在微生物燃料電池325與第二歧管層336之間。分流層332包括多個洞347，通過它們施加來自減壓源134的減壓(見圖I)。減壓通過第二歧管層336被分配至分流層332?？梢詫⑦@些洞347以一種用于施加 減壓到微生物燃料電池325的某些區(qū)域的模式安排，從而增強微生物燃料電池325的能力，用于收集來自組織部位114的滲出物。在圖3中顯示的實施方案中，這多個洞347形成環(huán)繞分流層332的周圍部分的、遠離分流層332的中央的一種模式，這樣使得減壓被施加到微生物燃料電池325的外緣，該微生物燃料電池可以包含流體端口，用于收集滲出物進入陽極室326。分流層332可以由增強減壓傳輸以及相鄰吸收劑層的存儲能力的任何材料制成。例如，分流層332可以由大體上對液體與氣體不可滲透的材料制成?？商娲?，可以形成分流層332的材料可以替代地具有與透氣性一致的預(yù)設(shè)的濕氣蒸氣轉(zhuǎn)移比率(moisturevapor transfer rate)。在任一實例中，分流層332仍可以包括洞347的一個模式,用于傳輸比由構(gòu)成分流層332的氣體滲透性材料所容許的更大體積的液體或者氣體。然而，應(yīng)該注意，分流層332對氣體而不是液體的滲透性可以導(dǎo)致通過敷件的減壓的增加的傳輸，同時，仍然引導(dǎo)圍繞分流層332的周邊或者在其附近的液體流。分流層332已經(jīng)主要被描述為輔助減壓或者流體流分流至微生物燃料電池325的周邊區(qū)域。可替代地，分流層332可以替代地被配置成輔助減壓分流至任何具體區(qū)域，即微生物燃料電池325的一個靶區(qū)域，從而增強來自組織部位114的滲出物的收集。仍然參照圖3，第二歧管層336橫過分流層332的表面更均勻地分配減壓。第二歧管層336可以由能夠?qū)α黧w進行分配或者使其通過歧管的任何材料制成。在一個實例中，第二歧管層336可以由與第一歧管層324 —樣或者類似的材料制成。在該實例中，第二歧管層336可以包括多個形成一種多孔泡沫的互連孔洞。第二歧管層336還可以收集液體，例如來自組織部位114的不被微生物燃料電池325吸收的滲出物。第二歧管層336還可以功能是收集作為如上所述的微生物燃料電池325的陰極室的一部分的水。第二歧管層336可以具有任何尺寸、形狀或者厚度。在減壓敷件300的一個實施方案中，液體-空氣分離器340可以是一個疏水過濾器，該過濾器抑制或者阻止穿過液體-空氣分離器340的液體通道?？商娲?，液體-空氣分離器340可以是一種基于重力的屏障系統(tǒng)，或者是一種包括親水表面的裝置，從而當(dāng)該流體流經(jīng)過該表面時，促進壓縮作用或者其他的來自流體流的液體的分離。其他的液體-空氣分離器340的實例可以包括燒結(jié)金屬，燒結(jié)尼龍，或者能夠從流體流中分離液體的或者是另外的能夠抑制或者阻止流體通過同時允許氣體通過的任何其他材料或者裝置。通過抑制或者阻止液體的流動，液體-空氣分離器340阻止液體到達管道適配器120或者導(dǎo)管118 (參見圖I)。通過阻止液體到達導(dǎo)管118，液體-空氣分離器340還阻止液體到達減壓源134。當(dāng)液體-空氣分離器340變得被來自組織部位114的液體飽和、阻塞、封阻、和/或浸濕時，液體-空氣分離器340可以阻止減壓到組織部位114的通道。當(dāng)鄰接液體-空氣分離器340的層變成被液體飽和時，液體-空氣分離器340還可以阻止減壓到組織部位114的通道。在液體-空氣分離器340與微生物燃料電池325之間，分流層332的存在延長了在液體-空氣分離器340阻塞減壓通道之前的時段。液體-空氣分離器340可以具有任何尺寸、形狀或者厚度。在一個實例中，由于成本考慮，液體-空氣分離器340可以小于在減壓敷件300中的其他層。液體-空氣分離器340還可以寬于管道適配器120和在蓋布128中的孔360，這樣使得來自組織部位114的液 體不能到達管道適配器120以及孔360。在圖3中示出了蓋布128的僅一部分，它可以更大或者更小，取決于減壓敷件300的構(gòu)型。在一個實施方案中，蓋布128可以完全覆蓋減壓敷件300的多個層。在該實施方案中，蓋布128可以固定或者輔助固定減壓敷件300至組織部位114并且輔助維持環(huán)繞組織部位114的密封。在該方面，蓋布128與密封層322兩者可以共同作用，從而產(chǎn)生環(huán)繞組織部位114的密封。蓋布128還可以提供一個用于減壓敷件300以及組織部位114的保護屏障。在圖3中顯示的實施方案中，蓋布128可以覆蓋并且固定在蓋布128與分流層332之間的部件和多個層。在該實施方案中，蓋布128可以被黏附地亦或另外地固定到分流層332上。然后，將由與蓋布128類似的材料制成的分流層332固定到密封層322和在或接近組織部位114的組織之一或者這兩者。在該實施方案中，分流層332固定并且密封在組織部位114的分流層332下的多個部件和層。仍在另一個實施方案中，蓋布128可以被設(shè)計成這樣，使得蓋布128將不會黏附到濕的表面上，而是將會黏附到干的表面上。因此，當(dāng)應(yīng)用蓋布128時，蓋布128將不會粘到弄濕的手套或者手上，從而允許蓋布128的操作更簡單,直到將蓋布128放置在一個干的組織部位，例如，一個干的傷口周圍的區(qū)域上。蓋布128可以是任何尺寸、形狀或者厚度。在一個實例中，蓋布128可以大于減壓敷件300的任何層或者部件。在另一個實例中，密封層322的尺寸可以大于蓋布128的尺寸。可以經(jīng)由在蓋布128上的孔360將減壓施加到減壓敷件300的多個層上。盡管示出的孔360位于蓋布128的中心，但是孔360可以位于蓋布128的任何地方，包括鄰近蓋布128的邊緣的蓋布128的周圍部分。盡管示出的孔360是圓形的，但是孔360可以具有任何形狀。在一個實例中，該孔的形狀適合管道適配器120的一個或者多個部分的輪廓。盡管在圖I與3中未示出，但是在一個實施方案中，減壓敷件300可以包括一個氣味過濾器。該氣味過濾器保留或者阻止氣味流出減壓敷件300。該氣味過濾器可以是一個碳氣味過濾器，它可以包括活性炭。在一個實例中，該氣味過濾器是一種活性炭布。該氣味過濾器可以被置于減壓敷件300中的任何地方，例如像在蓋布128與液體-空氣分離器340之間。盡管在圖3中，蓋布128、液體-空氣分離器340、歧管324與336、分流層332、微生物燃料電池325、密封層322、以及界面層320具有大體上的方形，但是關(guān)于其他實施方案，這些部件的每一個，以及在此披露的其他層，可以具有如所需的任何形狀，以提供充足的減壓療法到該組織部位114。例如，這些部件和層可以是多邊形、矩形、環(huán)形、卵圓形、不規(guī)則形、定制的形狀、或者任何其他形狀。減壓敷件300可以進一步包括電子通電線路(未示出)，從而連接微生物燃料電池325至一個電力負(fù)載,用于利用和/或儲存產(chǎn)生的電力。例如，在一些實施方案中，微生物燃料電池325可以電連接至一個或者多個傳感器(未描繪)(例如，但并不局限于壓力傳感器)，這些傳感器并入減壓敷件300中，用于提供主要的和/或備用的電能給一個或者多個傳感器。額外地，減壓敷件300可以包括用于連接減壓敷件300到該減壓治療單元136的其他電子線路和/或接線，用于輸送涉及一個或者多個傳感器的數(shù)據(jù)到減壓治療單元136。雖然在減壓敷件300的不同層已被描述為“鄰近”其他的層，但是術(shù)語“鄰近”可 以指緊密鄰近的多個層，或者可替代地，這些層可以被放置為具有其間的在其他中間層。術(shù)語“層” 一般是指比敷件的其他部分或區(qū)域(即其他層)，具有不同材料特性或功能的敷件的多個部分或者區(qū)域。然而，術(shù)語“層”并不意味著空間上的限制。與一個具體的層相關(guān)聯(lián)的特性與功能可以與另一層的特性與功能組合，這樣使得創(chuàng)造了具有多個并且不同的特性與功能的一個單層。更確切地說，例如，兩個或者更多個層可以是物理地或者化學(xué)地結(jié)合或者組合以便于創(chuàng)造一個單層，而不影響原始部件的原始材料的特性或者功能。相反地，在此描述的敷件的具體的層可以被分為每一個都具有類似的特性或者功能的兩個或者更多個層。在某些實施方案中，這些層中的一些可以被省略。該敷件可以是用附著在一起的這些層中的一些亦或全部制成的，或者該敷件系統(tǒng)可以是就在放置在傷口部位上之前或在放置在傷口部位上期間組裝的。根據(jù)一個示意性實施方案，進一步提供了一種用于提供減壓治療到組織部位的方法。該方法包括施用減壓到組織部位。該方法收集抽取自組織部位的滲出物進入液體收集室中，并使在液體收集室中的滲出物暴露于一種微生物，從而發(fā)電。在一些實施方案中，該液體收集室可以并入如在圖3中描述的減壓敷件中和/或該液體收集室可以在與如在圖I中描繪的減壓治療系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的一個外部收集罐中?？商娲?，在一些實施方案中，該液體收集室可以并入減壓治療單元，例如，在圖I中描繪的減壓治療單元136中。將理解的是，在此說明的示意性的實施方案可以與任何類型、形狀、或者尺寸的減壓治療系統(tǒng)，并且類似地，與任何類型、形狀、或者尺寸的罐一起使用。入口、出口以及液體-空氣分離器的位置還可以取決于具體的罐的設(shè)計而改變。顯而易見的是，根據(jù)上述內(nèi)容，已提供了具有顯著優(yōu)點的發(fā)明。雖然本發(fā)明僅以少量的其形式被示出，在不脫離本發(fā)明的精神的情況下，它并非只是進行限制，而是可易于進行各種變更和修改。應(yīng)當(dāng)理解的是，上述的益處和優(yōu)點可以涉及一個實施方案或可以涉及若干實施方案。還應(yīng)當(dāng)理解的是，關(guān)于“一個(an)”事項是指這些事項的一個或多個。在適當(dāng)情況下，上述的任何一個實例的多個方面可以與所述的任何一個其他實例的多個方面組合，從而形成具有可比較的或不同的特性并且著手解決相同或不同的問題的其他實例。在此描述的這些方法的步驟可以按任何適合的順序進行，或在適當(dāng)?shù)那闆r下同時進行。
應(yīng)當(dāng)理解的是，上述優(yōu)選實施方案的描述僅作為舉例而給出，并且可以由本領(lǐng)域的技術(shù)人員做出各種修改。以上說明書、實例和數(shù)據(jù)提供了本發(fā)明的示例性實施方案的結(jié)構(gòu)和用途的完整描述。盡管以某種程度的具體性或參考一個或多個單獨的實施方案已經(jīng)描述了不同的實施方案，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對披露的這些實施方案作出不脫離本發(fā)明范圍的多種變更。
權(quán)利要求
1.一種用于將減壓施加到一個組織部位的減壓治療系統(tǒng)，該減壓治療系統(tǒng)包括 一個減壓源，用于提供減壓； 一個分配歧管，流體偶聯(lián)至該減壓源，用于接收減壓，并且被適配成放置在該組織部位以便于分配減壓到該組織部位；以及 一個能源生產(chǎn)裝置，流體偶聯(lián)在該分配歧管與該減壓源之間，并且被適配成響應(yīng)減壓的施加，收集包含來自該組織部位的滲出物的多種液體，該能源生產(chǎn)裝置包含一種用于使用這些滲出物發(fā)電的催化劑。
2.如權(quán)利要求I所述的減壓治療，其中，該催化劑包括多種微生物，用于消耗這些滲出 物內(nèi)的一種底物。
3.如權(quán)利要求I所述的減壓治療系統(tǒng)，進一步包括一個流體偶聯(lián)在該分配歧管與該減壓源之間的罐，用于收集這些滲出物并且包含該能源生產(chǎn)裝置。
4.如權(quán)利要求2所述的減壓治療系統(tǒng)，其中該能源生產(chǎn)裝置包括 一個陽極室，流體偶聯(lián)在減壓源與分配歧管之間，該陽極室具有一個配置在其中的陽極，并且進一步包含多種微生物，用于從這些滲出物內(nèi)的該底物的消耗生成質(zhì)子和電子； 一個陰極室，包含一個陰極和一個用于接受來自陰極的電子的電子受體，以及 一個質(zhì)子交換膜，放置在該陽極與該陰極之間，以便于使來自該陽極室的質(zhì)子流能夠到該陰極室。
5.如權(quán)利要求4所述的減壓治療系統(tǒng)，其中該能源生產(chǎn)裝置包括一個具有包含該電子受體的歧管的微生物燃料電池。
6.如權(quán)利要求I所述的減壓治療系統(tǒng)，進一步包括一個流體偶聯(lián)在該分配歧管與該減壓源之間的復(fù)合敷件，用于收集這些滲出物并且包含該能源生產(chǎn)裝置。
7.如權(quán)利要求I所述的減壓治療系統(tǒng)，其中該能源生產(chǎn)裝置包括一個具有歧管的微生物燃料電池，用于響應(yīng)于該減壓收集這些滲出物。
8.如權(quán)利要求I所述的減壓治療系統(tǒng)，進一步包括一個電能存儲工具，用于存儲產(chǎn)生的電力。
9.如權(quán)利要求I所述的減壓治療系統(tǒng)，進一步包括一個或者多個傳感器，這些傳感器被配置成監(jiān)控該減壓治療系統(tǒng)的功能，并且其中這一產(chǎn)生的電力被用于給這一個或者多個傳感器供電。
10.如權(quán)利要求I所述的減壓治療系統(tǒng)，其中該能源生產(chǎn)裝置被容納在一個減壓敷件中。
11.一種能源生產(chǎn)裝置，用于響應(yīng)于到一個組織部位上的減壓的施加，收集來自該組織部位的多種液體，并且用于提供能源至一個電力負(fù)載，包括 一個陽極室，流體偶聯(lián)在一個減壓的源與在該組織部位的一個分配歧管之間，以抽取包括來自該組織部位的多種滲出液進入到該陽極室，該陽極室包括一個配置在其中的陽極，該陽極室包含多種微生物，用于消耗這些滲出物內(nèi)的一種底物以便于生成二氧化碳、質(zhì)子以及電子； 一個陰極室，包括一個適配成用于接收來自該陽極的電子的陰極，該陰極室包含一個能夠接受來自該陰極的電子的一種電子受體； 一個質(zhì)子交換膜，放置在該陽極與該陰極之間，以便于使來自該陽極室的質(zhì)子流能夠到該陰極室；以及 一個輸出端，電偶聯(lián)至該陽極和該陰極，用于響應(yīng)來自這些滲出物的微生物能源產(chǎn)物，提供能源到一個電力負(fù)載。
12.如權(quán)利要求11所述的能源生產(chǎn)裝置，其中，該陽極、該陰極以及該質(zhì)子交換膜被容納在一個減壓敷件中。
13.如權(quán)利要求12所述的能源生產(chǎn)裝置，其中該陽極室包括用于響應(yīng)于該減壓，收集該液體的一個歧管。
14.如權(quán)利要求12所述的能源生產(chǎn)裝置，其中該陰極室包括一個歧管，用于包含該電子受體。
15.如權(quán)利要求11所述的能源生產(chǎn)裝置，其中該陽極室、該陰極室以及該質(zhì)子交換膜被容納在一個罐中。
16.如權(quán)利要求15所述的能源生產(chǎn)裝置，其中該陽極室包括一個歧管，用于響應(yīng)于該減壓收集該液體。
17.如權(quán)利要求15所述的能源生產(chǎn)裝置，其中該陰極室包括一個歧管，用于包含該電子受體。
18.一種用于提供減壓治療至一個組織部位的方法，該方法包括 施加一個減壓至該組織部位； 收集抽取自該組織部位的滲出物到一個液體收集室中；并且 利用在該液體收集室中的滲出物來發(fā)電。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，進一步包括使用由該滲出物產(chǎn)生的電力給一個電力負(fù)載供電。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中該電力負(fù)載是一個被配置成提供減壓的減壓源。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，其中該電力負(fù)載是并入一個減壓治療系統(tǒng)中的一個傳感器。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中該傳感器是一個壓力傳感器。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其中該傳感器是一個pH傳感器。
24.如權(quán)利要求18所述的方法，進一步包括使用所產(chǎn)生的電力去給一個減壓治療系統(tǒng)的一個或者多個部件供電。
25.如權(quán)利要求18所述的方法，進一步包括存儲所產(chǎn)生的電力。
26.如權(quán)利要求18所述的方法，進一步包括利用所產(chǎn)生的電力去給一個減壓治療系統(tǒng)的電池再充電。
27.如權(quán)利要求18所述的方法，進一步包括利用與所產(chǎn)生的電力結(jié)合的一個第二電源去給一個減壓治療系統(tǒng)的一個或者多個部件供電。
28.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，該液體收集室是并入一個減壓敷件內(nèi)的。
29.如權(quán)利要求18所述的方法，進一步包括使用所產(chǎn)生的電力去給一個減壓治療系統(tǒng)的一個外部的部件供電。
30.如權(quán)利要求18所述的方法，進一步包括使用所產(chǎn)生的電力去給電子線路供電，該電子線路用于將涉及與減壓治療系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的一個或多個傳感器的數(shù)據(jù)中繼至一個監(jiān)控 裝直。
31.一種發(fā)電的方法，包括下述步驟 施加一個減壓到一個患者的組織部位以便于提取傷口滲出物； 收集該滲出物到一個具有一個陽極的陽極室； 用多種微生物消耗該一部分該滲出物以產(chǎn)生質(zhì)子和電子；并且從質(zhì)子流通過一個質(zhì)子交換膜到一個陰極室，來結(jié)合來自該陰極室中的陰極的電子，進行發(fā)電，其中陰極通過一個要被供電的電路電連接到該陽極。
全文摘要
根據(jù)一個示意性實施方案，進一步提供了一種用于提供減壓治療到組織部位的方法。該方法包括施加減壓到組織部位。該方法收集抽取自組織部位的滲出物進入液體收集室中，并利用在液體收集室中的所收集的滲出物來發(fā)電。
文檔編號H01M8/16GK102811761SQ201180015732
公開日2012年12月5日 申請日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月22日
發(fā)明者克里斯多佛·布賴恩·洛克, 理查德·丹尼爾·約翰·庫特哈德 申請人:凱希特許有限公司