用于与减压治疗系统一起利用渗出液来发电的系统与方法 相关申请的交叉引用
本申请要求于 2010 年 4 月 22 日提交的美国临时申请号 61/326,924 的权益， 将其 通过引用结合在此。 背景技术 1. 发明领域
本发明总体上涉及组织治疗系统， 并且特别是涉及用于收集渗出液的系统与方 法。 2. 相关技术说明
临床研究和实践已表明， 在某一组织部位附近提供减压增进并加速在该组织部位 的新组织的生长。这种现象的应用很多， 但是在治疗伤口方面， 减压的应用已经特别成功。 这种治疗 （在医学界通常被称为 “负压伤口疗法” 、 “减压疗法” 或者 “真空疗法” ） 提供了许多 益处， 包括更快的愈合和肉芽组织形成的增加。 典型地， 减压通过多孔垫或其他歧管装置被 施加到组织。 该多孔垫包含多个能够将减压分配至该组织以及引导从该组织抽取的流体的 孔洞 （cell） 或孔隙 （pore） 。该多孔垫通常被并入具有促进治疗的其他组件的敷件中。通 常将流体或者渗出物收集在一个用于丢弃或者分析的罐中。
该减压典型地是通过减压源 （可以是由一个发动机或者其它装置驱动的真空泵） 施加的。 该减压源可以被容纳在一个减压治疗单元内， 该治疗单元可以包含其他电子装置， 包括， 例如， 传感器、 报警器、 计算机以及处理单元。 全部该电子设备需要电源的一个分开的 源。 概述
通过在此描述的示意性实施方案的系统和方法解决了现有的收集罐出现的问题。 在一个示意性实施方案中， 提供了用于提供减压治疗到组织部位的方法。该方法包括施加 减压到该组织部位。该方法收集抽取自该组织部位的渗出物到液体收集室中， 并利用在液 体收集室中的收集的渗出物来发电。
在另一个示意性实施方案中， 提供了用于施加减压到组织部位的减压治疗系统。 该减压治疗系统包括一个用于提供减压的减压源， 和一个用于接受减压的流体偶联至该减 压源的分配歧管。 该分配歧管被适配成被放置在组织部位， 从而分配来自减压源的减压。 将 一个能源生产装置流体偶联在分配歧管与该减压源之间， 用于接收响应于该减压， 抽取自 该组织部位的渗出物。该能源生产装置包含一种用于使用渗出物发电的催化剂。
仍在另一个实施方案中， 提供了响应于减压施加到该组织上， 一个用于收集来自 组织部位的液体的能源生产装置， 用于与减压治疗系统一起使用。该能源生产装置包括一 个阳极室， 该阳极室具有一个阳极， 该阳极被适配成从该阳极室转移电子。 该阳极室流体偶 联在减压源与在该组织部位的分配歧管之间， 从而将包括渗出物的液体从该组织部位抽入 该阳极室。 该阳极室包含用于消耗渗出物内的底物的微生物， 从而产生二氧化碳、 质子以及 电子。 该能源生产装置进一步包括一个阴极室， 该阴极室具有一个阴极， 该阴极被适配成接收来自该阳极的电子。该阴极室具有电子受体， 能够接受来自该阴极的电子。此外， 该能源 生产装置包括一个质子交换膜， 位于该阳极与阴极之间， 以便于使来自阳极室的质子能够 传到阴极室。 一个输出端， 电偶联至该阳极以及该阴极， 用于响应使用从组织部位收集的渗 出物的微生物能源生产， 提供能源到一个电力负载。
这些示意性实施方案的其他特征和优势通过参见下面的附图和详细描述将非常 明显。 附图简要说明
图 1 显示了根据一个示意性实施方案， 具有一个收集罐的减压治疗系统的一个透 视示意图 ；
图 2 显示了沿着图 1 的线 2-2 的罐的一个截面侧视图 ；
图 3 显示了根据一个示意性实施方案， 合并一个微生物燃料电池的敷件的一个分 解透视图， 可以将该微生物燃料电池与一个减压治疗系统一起利用 ； 并且
图 4 显示了根据一个示意性实施方案， 图 3 中的微生物燃料电池的典型部件的一 个分解透视图。 示意性实施方案的详细说明
在以下一些示意性实施方案的详细描述中， 参照形成其部分的所附图， 并且其中 通过其中本发明可被实践的图解具体优选实施方案的方式进行示出。 这些实施方案以足够 的细节进行了说明以便使得本领域的普通技术人员可以实施本发明， 并且应当理解的是能 够利用其他实施方案并且可以作出合乎逻辑的、 结构的、 机械的、 电力的、 和化学的改变而 不背离本发明的精神或范围。 为了避免对于使得本领域的技术人员能够实践在此阐述的这 些实施方案来说所不必要的细节， 本说明部分可能省略了本领域的技术人员已知的某些信 息。以下详细说明因此并非处于限制的含义， 并且这些示意性实施方案的范围仅由所附这 些权利要求来限定。
如在此使用的， “减压” 总体上指的是在接受治疗的组织部位的小于环境压力的一 个压力。多情况下， 该减压将小于患者所在位置的大气压。可替代地， 该减压可以小于与组 织部位处的组织相关联的一个静液压力。虽然术语 “真空” 和 “负压” 可以用于说明这种施 加到组织部位上的压力， 但是施加到组织部位上的实际的压力减小可以显著小于通常与一 个完全的真空相关联的压力减小。减压在组织部位的区域可初始地产生流体流动。随着环 绕组织部位的静液压力达到希望的减压， 流动可减弱， 并且减压然后被维持。除非另外说 明， 此处所说的压力值是表压力。类似地， 对于减压的增加典型地是指绝对压力的减小， 而 减压的减小典型地是指绝对压力的增加。
在此使用的术语 “组织部位” 用于指位于任何组织上或组织内的伤口或缺陷， 包括 但不限于骨组织、 脂肪组织、 肌肉组织、 神经组织、 真皮组织、 血管组织、 结缔组织、 软骨、 肌 腱或韧带。术语 “组织部位” 可进一步指非必然地受伤的或有缺陷的任何组织的区域， 但是 为其中被希望增加或促进额外组织的生长的替代区域。例如， 减压组织治疗可用于特定组 织区域以生长可被收获和移植至另一组织位置的额外组织。
参照图 1， 根据本发明的一个实施方案的减压治疗系统 100 包括一个放置在一个 组织部位 114 上的敷件组件 110， 以及一个用于提供减压到该敷件组件 110 上的减压源 134。系统 100 进一步包括一个罐 142， 该罐与减压源 134 经由导管 116 以流体连通偶联。罐 142 还与敷件组件 110 经由一个第二导管 118 以及一个管道适配器 120 而流体连通。罐 142 可以是一个储液罐、 或者收集构件， 过滤或者收集渗出物以及其他的从组织部位 114 去 除的流体。如在此使用的， 术语 “偶联” 包括经由一个分隔物体的直接偶联或者间接偶联。 术语 “偶联” 还涵盖彼此连续的两个或更多个部件， 由于这些部件的每一个都形成自同一件 材料。而且， 术语 “偶联” 可以包括化学的、 机械的、 热的、 或者电的偶联。流体偶联意味着 流体与这些指定部分或者位置是连通的。
在一个实施方案中， 第二导管 118 可以通过一个分配歧管 122 与组织部位 114 流 体连通。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， 它能够将减压 通过歧管传送至组织部位 114。 在某些实施方案中， 分配歧管 122 可以是一个开孔网状聚氨 酯泡沫。在其他实施方案中， 分配歧管 122 可以作为一个支架发挥功能， 以便于在组织部位 114 内支撑组织生长或者再生。一个盖布 128 可以被放置在分配歧管 122 上并且环绕组织 部位 114 的周边进行密封， 从而在组织部位 114 维持减压。
管道适配器 120 在导管 118 与减压敷件 300 之间提供了一个界面。特别是， 管道 适配器 120 与导管 118 流体连通， 这样使得导管 118 经由管道适配器 120 转移减压至减压 敷件 300 以及组织部位 114。 管道适配器 120 可以是一个传统的接头垫， 被适配成邻接或者 是部分地置于孔 360 之内。可替代地， 管道适配器 120 可以具有一个低侧面圆顶形， 或者管 道适配器 120 可以是任何其他形状。管道适配器 120 的低侧面可以帮助减压敷件 300 保持 紧密并且便于使用者使用。 管道适配器 120 包括一个法兰 121， 该法兰 121 被配置为环绕该 管道适配器 120 的外周， 从而给一个密封提供盖布 128 的上表面。 在一个实现方式中， 减压源 134 可以是一个由发动机驱动的减压或者真空泵。在 另一实施方案中， 该减压源可以是一个手工致动泵， 例如一个可压缩的隔膜泵。 仍在另一实 施方案中， 减压源 134 可以是一个墙吸入口， 例如， 在医院和其他的医疗设施中可获得。仍 在另一实施方案中， 减压源 134 可以是一个压电盘泵 （它可以是罐 142 的整体部件） 。
减压源 134 可被容纳在减压治疗单元 136 中， 该减压治疗单元还可以包含传感器、 处理单元、 报警指示器、 存储器、 数据库、 软件、 显示单元和用户界面， 该用户界面进一步促 进将减压治疗应用于组织部位 114。在一个实例中， 传感器 （未示出） 可被配置在减压源 134 处或其附近以确定由减压源 134 产生的源压力。传感器可与处理单元连通， 处理单元监控 并控制由减压源 134 递送的减压。通过维持来自该组织部位的渗出物的引流， 增加流向该 组织部位周围的组织的血液， 并且通过压缩该分配歧管进入该组织部位， 从而在该组织部 位生成刺激新组织生长的微应变， 将减压递送至该组织部位促进了新组织生长。
参照图 1 与 2， 罐 142 的一个实施方案包括一个流体偶联至导管 118 的入口 151， 以及一个流体偶联至减压源 134 的出口 156。出口 156 包括一个液体 - 空气分离器 160， 该 分离器被放置在第一导管 116 内或者简单地覆盖出口 156， 从而阻止液体流出罐 142 通过出 口 156。尽管液体 - 空气分离器 160 是疏水的， 但是它不限制气态流体的流动， 这样使得罐 142 与减压源 134 流体 （气态） 连通， 以维持罐 142 内的减压。将该减压通过入口 151、 导管 118、 管道适配器 120、 以及分配歧管 122 提供至组织部位 114。该减压从组织部位 114 抽取 渗出物以及其他流体进入罐 142 中。液体 - 空气分离器 160 阻止抽取进入罐 142 中的液体 流出罐 142 穿过出口 156 并且污染减压源 134。
在一个示意性实施方案中， 液体 - 空气分离器 160 可以是一种疏水过滤器， 阻止液
体穿过出口 156。可替代地， 液体 - 空气分离器 160 可以是一种基于重力的屏障系统， 或者 是一种包括亲水表面的装置， 从而当该流体流经过该表面时， 促进压缩作用或者液体从流 体流的其他分离。 优化疏水表面以最大化干燥气流， 同时维持可接受的流体阻塞， 允许小尺 寸通过， 并且最小化成本。 液体 - 空气分离器 160 的其他实例可以包括烧结金属， 烧结尼龙， 或者能够从流体流中分离液体的、 或者另外能够阻止液体通过同时允许气体通过的任何其 他的材料或者装置。
根据一个实施方案， 罐 142 可以包括一个能源生产部件 140， 该部件使用收集自组 织部位 114 的渗出物发电。在一个实施方案中， 能源生产部件 140 是一种微生物燃料电池 （MFC） 。微生物燃料电池是一种电化学装置， 采用微生物 （例如， 细菌） 的催化作用， 从而驱动 有机化合物的氧化。在一些实施方案中， 通过能源生产部件 140 产生的能源可以用于给减 压治疗系统 100 的一个或者多个部件供电。
具体地参照图 2， 展示了一个能源生产部件 140 的示意性实施方案。在这个描绘 的实施方案中， 该能源生产部件 140 包括一个阳极室 144， 一个阴极室 146， 以及一个分隔阳 极室 144 以及阴极室 146 的质子交换膜 （ “PEM” ） 158。在某些实施方案中， 在罐 142 内， 阳 极室 144 可用作一个主储罐， 用于收集渗出物以及来自组织部位 114 的其他液体。阳极室 144 经受由减压源 134 提供的减压， 该减压将渗出物 180 经由入口 151， 从组织部位 114 抽 取进入阳极室 144。 阳极室 144 可以包含一个阳极， 该阳极包含多种微生物， 用于消耗在该阳极室 144 中的渗出物。在厌氧条件下， 这些微生物提取并氧化来自渗出物 180 的葡萄糖， 从而产生二 氧化碳、 氢质子、 以及电子， 如在下面的化学反应式中表明的 ： C12H22O11+13H2O--->12CO2+ 48H++48e-。如在此引用的， 术语质子用作一个阳性氢离子 （H+） 的同义词。在一个实施方案 中， 减压源 134 可以用来协助阳极室 144 中的氧 （如果有的话） 的去除， 用于在阳极室 144 中 产生或者维持厌氧条件。在其他实施方案中， 可以用吸收在该阳极室 144 中的氧的一个厌 氧气体包 （未示出） 产生或者维持在阳极室 144 中的厌氧条件。在一个示例性实施方案中， 产生的二氧化碳被释放并且排出罐 142 的出口 156， 同时， 产生的电子被用来生产电。
阳极室 144 包括一个被配置在 PEM 158 上并且由渗出物 180 覆盖的微生物层 154， 并且进一步包括一个阳极 150， 该阳极被配置为邻近微生物层 154 内的 PEM 158。微生物层 154 包含无机介质， 该无机介质进入到细胞的电子传递链从而从电子传递链释放电子。可 以使用的介质的实例包括天然红、 甲基蓝、 硫堇或者试卤灵 （resorfuin） 。向阳极 150 转移 得自渗出物内的葡萄糖的氧化作用的电子。阴极室 146 包括一个阴极 152， 该阴极被配置 为邻近将阴极 152 与阳极 150 分开的 PEM 158。PEM158 可以由离聚物组成并且可以形成自
纯的高分子膜亦或自复合膜。最常见且可商购的 PEM 材料之一是一种产品。PEM 158 发挥功能， 使得允许在阳极 150 与阴极 152 之间的、 从阳极室 144 到阴极室 146 的只有质子的通道。阳极 150 与阴极 152 是经由一个电子电路 168 电偶联至电力负载 170 的。
来自阳极 150（负电荷电极） 的电子流产生用于电力负载 170 的电力， 如电子从阴 极 152 转移至一个更高电位的电子受体， 例如包含在阴极室 146 内的氧。阴极室 146 接受 穿过质子交换膜 158 的、 产生自葡萄糖的氧化的氢质子。如所示， 在阴极室 146 中， 电子和 质子结合可得的氧， 从而形成水 162， 作为一种在阴极室 146 内收集的副产物。在一些实施方案中， 可以借助使空气能够通过阴极室 146 中的一个或多个开口， 穿过阴极室 146（未在 图中描绘） ， 从而在阴极室 146 中维持需氧条件。在此类实施方案中， 用液体 - 空气分离器 （未示出） 覆盖这些开口， 从而阻止水 162 渗漏出阴极室 146， 但是并不限制空气流。在其他 实施方案中， 阴极室 146 可以包含一种结合阴极室 146 中的电子的氧化剂。
此外， 在某些实施方案中， 阴极室 146 可以包括一个或者多个开口 （未描绘） ， 用于 使由该过程产生的水 162 能够去除。在一些实施方案中， 能源生产部件 140 可以使用通过 上述过程产生的热从阴极室 146 蒸发水 162， 或者通过使用伤口流体的温度来有助于该蒸 发过程。额外地， 在某一实施方案中， 阴极室 146 可以包括一个或者多个用于捕捉水 162 的 吸收 / 吸附材料。
电力负载 170 可以是需要电力进行操作的任何装置。例如， 在一些实施方案中， 电 力负载 170 可以是减压源 134 和 / 或可以是与减压治疗系统 100 相关联的一个或者多个传 感器， 例如， 但并不局限于， 用于监控施加到组织部位 114 的减压的压力传感器， 或者用于 测定溶液酸度的 pH 传感器。在一些实施方案中， 产生的电力可以用于对减压治疗单元 136 的电池进行再充电和 / 或可以被蓄积并且存储用于未来使用。可替代地， 产生的电力可以 用于与一个第二电源结合， 从而为减压治疗系统 100 的一个或者多个部件供电。 尽管图 1 与图 2 描绘了在罐 142 一侧上的入口 151 和出口 156， 但是入口 151 与出 口 156 的位置、 形状、 和一般构型可以改变， 取决于罐 142 的形状和构型。例如， 在一些实施 方案中， 入口 151 和 / 或出口 156 可以被放置在罐 142 的顶部， 而不是定位在罐 142 的侧面 上。此外， 阳极室 144 与阴极室 146 的尺寸、 形状以及构型可以改变， 取决于罐 142 的具体 设计。
用于类似于参照图 1 的上述系统 100 的减压疗法系统的能源生产部件 240 的另一 实施方案， 可以被整合在邻近组织部位 114 放置的敷件内， 作为分配歧管 122 的部件， 或者 简单地替代该分配歧管 122。能源生产部件 240 可以添加到或者代替包含在罐 142 内的能 源生产部件 140。参照图 3， 示出了一个此类减压敷件 300 的实施方案， 并且， 例如， 可以用 来替代分配歧管 122。该能源生产部件 240 可以是， 例如， 一个包括敷件 300 的多个层之一 的微生物燃料电池 （或者 “MFC” ） ， 该敷件被配置在盖布 128 下， 该盖布与如上所述的减压源 134 流体连通。
更确切地说， 减压敷件 300 包括一个被适配成放置在组织部位 114 的界面层 320， 以及一个密封层 322， 用来密封环绕组织部位 114 的减压敷件 300。一个第一歧管层 324 与 界面层 320 是流体连通的， 从而分配减压到该界面层 320 和组织部位 114。 在一个实施方案 中， 一种微生物燃料电池 325 被放置为与第一歧管层 324 流体连通， 从而收集来自第一歧管 层 324、 界面层 320、 和组织部位 114 中的至少一个的渗出物。一个分流层 332 被放置为邻 近微生物燃料电池 325。 一个第二歧管层 336 被放置为与分流层 332 流体连通， 并且一个液 体 - 空气分离器 340 被放置为邻近盖布 128 下的第二歧管层 336。
减压敷件 300 的界面层 320 被适配成接触组织部位 114。界面层 320 可部分地或 完全地接触由减压敷件 300 进行治疗的组织部位 114。当组织部位 114 为伤口时， 界面层 320 可部分地或完全地填充伤口。 界面层 320 可为任何尺寸、 形状或厚度， 取决于各种因素， 例如执行治疗的类型或组织部位 114 的性质和尺寸。例如， 界面层 320 的尺寸和形状可以 由用户定制， 以覆盖组织部位 114 的具体部分， 或用来填充或部分地填充组织部位 114， 如
图 1 的分配歧管 122 所做的。尽管在图 3 中显示的界面层 320 具有一个方的形状， 但是界 面层 320 可以被成形为圆形、 卵形、 多边形、 不规则形、 或者任何其他形状。界面层 320 的以 下描绘同样适用于分配歧管 122。
在一个示意性实施方案中， 界面层 320 为泡沫材料， 当界面层 320 接触组织部位 114 或在其附近时， 该泡沫材料的功能是作为一个歧管， 以提供减压至组织部位 114。泡 沫材料可为疏水性的亦或亲水性的。在一个非限制实例中， 界面层 320 为开孔网状聚氨酯 泡沫， 例如从德克萨斯州圣安东尼奥 （San Antonio） 市的 Kinetic Concepts 公司可得的 敷件。
在其中界面层 320 由亲水性材料制成的实例中， 界面层 320 也起作用来从组织 部位 114 芯吸走流体， 同时作为歧管继续将减压提供至组织部位 114。界面层 320 的芯吸 特性通过毛细流动或其他芯吸机制从组织部位 114 抽取走流体。亲水性泡沫的一个实例 是聚乙烯醇开孔泡沫， 例如可来自德克萨斯州圣安东尼奥市的 Kinetic Concepts 公司的 V.A.C. 敷件。其他亲水性泡沫可以包括由聚醚制成的泡沫。可表现出亲水 性特性的其他泡沫包括已被处理或被涂覆以提供亲水性的疏水性泡沫。
当减压通过减压敷件 300 被应用时， 界面层 320 可以进一步促进在组织部位 114 的造粒。例如， 界面层 320 的任何或所有表面可以具有非均匀的、 粗糙的或锯齿的外形， 当 减压通过界面层 320 被应用时， 致使在组织部位 114 处的微应变和应力。这些微应变和应 力已被示出增加新组织生长。
在一个实施方案中， 界面层 320 可由生物吸收性材料构成， 该生物吸收性材料在 使用减压敷件 300 之后并非必须从患者的身体移除。合适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、 聚延胡索酸和己内酯。界面层 320 可以进一步用作用于新细胞生长的支架或可以结合界面 层 320 进行使用以促进细胞生长的支架材料。支架是用于加强或促进细胞生长或组织形成 的物质或结构， 例如为细胞生长提供模板的三维多孔结构。支架材料的示意性实例包括磷 酸钙、 胶原质、 PLA/PGA、 珊瑚羟基磷灰石、 碳酸盐或经处理的移植材料。
减压敷件 300 的密封层 322 包括一个开口或者孔 331， 并且提供了一个环绕组织 部位 114 的密封。密封层 322 可以用作一个环绕一部分组织部位 114 的垫片， 从而阻止在 减压施加到减压敷件 300 上时， 减压敷件 300 的渗漏。密封层 322 还可以用来在组织部位 114 固定界面层 320。如果在应用至组织部位 114 周围的健康组织时， 盖布 128 起皱， 则密 封层 322 帮助维持在该起皱部分中的减压。
密封层 322 可以是能够提供环绕组织部位 114 的密封的任何尺寸与厚度。在图 3 的实例中， 密封层 322 的长度 L2 和宽度 W2 分别大于界面层 320 的长度 L1 和宽度 W1。因 此， 密封层 322 的多个部分伸展超过界面层 320 的边缘。这些部分可以直接地接触组织部 位 114 周围的组织， 从而提供环绕组织部位 114 和界面层 320 的密封。虽然密封层 322 具 有一个方的形状， 但是密封层 322 还可以具有提供环绕组织部位 114 或者界面层 320 的密 封的任何其他形状。 其他的形状的非限制性实例包括圆形、 卵形、 任何多边形、 不规则形、 或 者定制的沿组织部位 114 或者界面层 320 的周围组织的轮廓的形状。
密封层 322 可以由能够环绕组织部位 114 的治疗部分密封的任何材料制成。在一 个示意性实施方案中， 密封层 322 可以包括或者由水凝胶制成。密封层 322 还可以包括水状胶质或者硅之一或者两者。 尽管示出为将密封层 322 配置在邻近界面层 320， 但是密封层 322 可以被放置为邻近减压敷件 300 中的多个层的任一个或者在它们之间。
减压敷件 300 还包括第一歧管层 324, 用于分配减压至界面层 320， 并且从该界面 层取回或者芯吸液体， 例如渗出物。当密封层 322 被放置为邻近界面层 320 时， 可以通过孔 331 从组织部位 114 取回液体。随着施加减压到减压敷件 300， 通过界面层 320 从组织部位 114 芯吸液体， 并且通过第一歧管层 324， 穿过密封层 322 的孔 331 抽取该液体。
在一个实施方案中， 孔 331 的长度 L3 和宽度 W3 小于界面层 320 的长度 L1 和宽度 W1。然而， 在其他的实施方案中， 特别地是在其中的一个或多个其他层被配置在密封层 322 和界面层 320 之间的那些实施方案中， 孔 331 的长度 L3 和宽度 W3 可以等于或者大于界面 层 320 的长度 L1 和宽度 W1。虽然在图 3 中显示的孔 331 具有一个方的形状， 但是孔 331 可 以替代地具有允许密封层 322 提供密封的同时促进来自组织部位 114 的液体通过的任何其 他形状。第一歧管层 324 可以是任何尺寸、 形状或者厚度。例如， 第一歧管层 324 的尺寸和 形状还可以是基于在减压敷件 300 中的其他的部件的尺寸和形状定制的， 例如界面层 320、 密封层 322、 孔 331、 微生物燃料电池 325、 或者减压敷件 300 中的其他层的尺寸和形状。
第一歧管层 324 是一种能够分配减压到组织部位 114 的、 生物相容性的、 多孔材 料。第一歧管层 324 可以是由泡沫、 纱布、 毡垫、 或者适于具体生物应用的任何其他材料制 成的。第一歧管层 324 包括多个流动通道或者通路， 从而促进流向或流自组织部位 114 的 减压或者流体的分配。在一个实施方案中， 第一歧管层 324 是多孔泡沫并且包括多个用作 流动通道的互连孔洞或者孔隙。 多孔泡沫可以是聚氨酯开孔网状泡沫， 例如 敷件。如果使用一种开孔泡沫， 孔隙率可以是约 400 至 600 微米， 或者是能够充分地使减压 通过歧管的任何其他孔隙率。上流动通道允许遍布具有开孔的第一歧管层 324 的部分流体 连通。这些孔洞和流动通道可以在形状与尺寸上是一致的， 或者可以包括在形状与尺寸上 模式的或者随机的变化。第一歧管层 324 的孔洞的在形状与尺寸上的变化导致了在流动通 道中的变化， 并且此类特征可以被用来改变通过第一歧管层 324 的流体的流动特性。第一 歧管层 324 可以是疏水的亦或亲水的。在一个实施方案中， 第一歧管层 324 可以是由与界 面层 320 一样的材料制成的。
在一个实施方案中， 第一歧管层 324 可以是由在与液体 （例如， 来自组织部位 114 的渗出物） 接触时伸展的材料制成的， 这样使得第一歧管层 324 收集了流体并且填充了组织 部位 114 的一个部分。在该实施方案中， 第一歧管层 324 可以使界面层 320 能够被去除， 由 此简化结构并且减少减压敷件 300 的厚度或外形。
参照图 3 和 4， 微生物燃料电池 325 包括由一个质子交换膜 （ “PEM” ） 327 分开的一 个阳极室 326 以及一个阴极室 328， 其中第一歧管层 324 和阳极室 326 类似于如上所述的 阳极室 144 发挥功能。第二歧管层 336 和阴极室 328 可以类似于如上所述的阴极室 146 发 挥功能。在一个实施方案中， 阳极室 326 包括微通道 （未示出） ， 用于接收并且收集由第一歧 管层 324 分配的渗出物。阳极室 326 包括微生物， 用于消耗渗出物内的葡萄糖， 从而产生二 氧化碳、 质子以及电子。在阳极室 326 中的微通道的尺寸被有利地选择， 使得发生渗出物 的收集而没有阻塞的实质风险。该微通道表面可以用一种作为集电体的导体 （包括， 例如， Cr/Au） 涂覆。在一些实施方案中， 阳极室 326 可以包括一种电子传递介质， 例如， 但并不局 限于， 甲基蓝， 用于增加电子转移到该阳极 （未描绘） 的效率。在这些质子经过 PEM 327 的同时， 来自阳极室 326 的电子被转移到一个外部电力负载 （未描绘） ， 用于给与减压治疗系统 100 相关联的一个或者多个部件供电。
在一个实施方案中， PEM 327 可以由一种膜形成， 用于使得仅质子的通道能够从阳极室 326 到阴极室 328。然而， 在其他实施方案中， PEM 327 可以利用任 何类型的合适材料， 以便于允许从阳极室 326 到阴极室 328 的只有质子的通道。在一个实 施方案中， 阴极室 328 包含一种氧化材料， 用于接收来自阴极的电子。例如， 在一个实施方 案中， 铁氰离子 原成氰亚铁酸盐 （典型地以铁氰化钾的形式存在） 可以被用作一种电子受体， 被还 上述氰亚铁酸盐结合从阳极室 326 穿过的质子， 并且产生水作为一种副产物。在一个实施方案中， 水可以被储存在阴极室 328 中。可替代地， 或者此外， 在一些实施方案中， 水被第二歧管层 336 吸收。
减压敷件 300 还可以包括分流层 332， 该分流层被配置在微生物燃料电池 325 与第 二歧管层 336 之间。分流层 332 包括多个洞 347， 通过它们施加来自减压源 134 的减压 （见 图 1） 。减压通过第二歧管层 336 被分配至分流层 332。可以将这些洞 347 以一种用于施加 减压到微生物燃料电池 325 的某些区域的模式安排， 从而增强微生物燃料电池 325 的能力， 用于收集来自组织部位 114 的渗出物。在图 3 中显示的实施方案中， 这多个洞 347 形成环 绕分流层 332 的周围部分的、 远离分流层 332 的中央的一种模式， 这样使得减压被施加到微 生物燃料电池 325 的外缘， 该微生物燃料电池可以包含流体端口， 用于收集渗出物进入阳 极室 326。
分流层 332 可以由增强减压传输以及相邻吸收剂层的存储能力的任何材料制成。 例如， 分流层 332 可以由大体上对液体与气体不可渗透的材料制成。可替代地， 可以形成 分流层 332 的材料可以替代地具有与透气性一致的预设的湿气蒸气转移比率 （moisture vapor transfer rate） 。在任一实例中， 分流层 332 仍可以包括洞 347 的一个模式， 用于传 输比由构成分流层 332 的气体渗透性材料所容许的更大体积的液体或者气体。然而， 应该 注意， 分流层 332 对气体而不是液体的渗透性可以导致通过敷件的减压的增加的传输， 同 时， 仍然引导围绕分流层 332 的周边或者在其附近的液体流。
分流层 332 已经主要被描述为辅助减压或者流体流分流至微生物燃料电池 325 的 周边区域。可替代地， 分流层 332 可以替代地被配置成辅助减压分流至任何具体区域， 即微 生物燃料电池 325 的一个靶区域， 从而增强来自组织部位 114 的渗出物的收集。
仍然参照图 3， 第二歧管层 336 横过分流层 332 的表面更均匀地分配减压。 第二歧 管层 336 可以由能够对流体进行分配或者使其通过歧管的任何材料制成。在一个实例中， 第二歧管层 336 可以由与第一歧管层 324 一样或者类似的材料制成。在该实例中， 第二歧 管层 336 可以包括多个形成一种多孔泡沫的互连孔洞。第二歧管层 336 还可以收集液体， 例如来自组织部位 114 的不被微生物燃料电池 325 吸收的渗出物。第二歧管层 336 还可以 功能是收集作为如上所述的微生物燃料电池 325 的阴极室的一部分的水。第二歧管层 336 可以具有任何尺寸、 形状或者厚度。
在减压敷件 300 的一个实施方案中， 液体 - 空气分离器 340 可以是一个疏水过滤 器， 该过滤器抑制或者阻止穿过液体 - 空气分离器 340 的液体通道。可替代地， 液体 - 空 气分离器 340 可以是一种基于重力的屏障系统， 或者是一种包括亲水表面的装置， 从而当该流体流经过该表面时， 促进压缩作用或者其他的来自流体流的液体的分离。其他的液 体 - 空气分离器 340 的实例可以包括烧结金属， 烧结尼龙， 或者能够从流体流中分离液体的 或者是另外的能够抑制或者阻止流体通过同时允许气体通过的任何其他材料或者装置。
通过抑制或者阻止液体的流动， 液体 - 空气分离器 340 阻止液体到达管道适配器 120 或者导管 118（参见图 1） 。通过阻止液体到达导管 118， 液体 - 空气分离器 340 还阻止 液体到达减压源 134。当液体 - 空气分离器 340 变得被来自组织部位 114 的液体饱和、 阻 塞、 封阻、 和 / 或浸湿时， 液体 - 空气分离器 340 可以阻止减压到组织部位 114 的通道。当 邻接液体 - 空气分离器 340 的层变成被液体饱和时， 液体 - 空气分离器 340 还可以阻止减 压到组织部位 114 的通道。在液体 - 空气分离器 340 与微生物燃料电池 325 之间， 分流层 332 的存在延长了在液体 - 空气分离器 340 阻塞减压通道之前的时段。
液体 - 空气分离器 340 可以具有任何尺寸、 形状或者厚度。在一个实例中， 由于成 本考虑， 液体 - 空气分离器 340 可以小于在减压敷件 300 中的其他层。液体 - 空气分离器 340 还可以宽于管道适配器 120 和在盖布 128 中的孔 360， 这样使得来自组织部位 114 的液 体不能到达管道适配器 120 以及孔 360。
在图 3 中示出了盖布 128 的仅一部分， 它可以更大或者更小， 取决于减压敷件 300 的构型。在一个实施方案中， 盖布 128 可以完全覆盖减压敷件 300 的多个层。在该实施方 案中， 盖布 128 可以固定或者辅助固定减压敷件 300 至组织部位 114 并且辅助维持环绕组 织部位 114 的密封。在该方面， 盖布 128 与密封层 322 两者可以共同作用， 从而产生环绕组 织部位 114 的密封。盖布 128 还可以提供一个用于减压敷件 300 以及组织部位 114 的保护 屏障。 在图 3 中显示的实施方案中， 盖布 128 可以覆盖并且固定在盖布 128 与分流层 332 之间的部件和多个层。在该实施方案中， 盖布 128 可以被黏附地亦或另外地固定到分流层 332 上。然后， 将由与盖布 128 类似的材料制成的分流层 332 固定到密封层 322 和在或接近 组织部位 114 的组织之一或者这两者。在该实施方案中， 分流层 332 固定并且密封在组织 部位 114 的分流层 332 下的多个部件和层。
仍在另一个实施方案中， 盖布 128 可以被设计成这样， 使得盖布 128 将不会黏附到 湿的表面上， 而是将会黏附到干的表面上。因此， 当应用盖布 128 时， 盖布 128 将不会粘到 弄湿的手套或者手上， 从而允许盖布 128 的操作更简单， 直到将盖布 128 放置在一个干的组 织部位， 例如， 一个干的伤口周围的区域上。盖布 128 可以是任何尺寸、 形状或者厚度。在 一个实例中， 盖布 128 可以大于减压敷件 300 的任何层或者部件。在另一个实例中， 密封层 322 的尺寸可以大于盖布 128 的尺寸。
可以经由在盖布 128 上的孔 360 将减压施加到减压敷件 300 的多个层上。尽管示 出的孔 360 位于盖布 128 的中心， 但是孔 360 可以位于盖布 128 的任何地方， 包括邻近盖布 128 的边缘的盖布 128 的周围部分。尽管示出的孔 360 是圆形的， 但是孔 360 可以具有任何 形状。在一个实例中， 该孔的形状适合管道适配器 120 的一个或者多个部分的轮廓。
尽管在图 1 与 3 中未示出， 但是在一个实施方案中， 减压敷件 300 可以包括一个气 味过滤器。该气味过滤器保留或者阻止气味流出减压敷件 300。该气味过滤器可以是一个 碳气味过滤器， 它可以包括活性炭。在一个实例中， 该气味过滤器是一种活性炭布。该气味 过滤器可以被置于减压敷件 300 中的任何地方， 例如像在盖布 128 与液体 - 空气分离器 340
之间。 尽管在图 3 中， 盖布 128、 液体 - 空气分离器 340、 歧管 324 与 336、 分流层 332、 微生 物燃料电池 325、 密封层 322、 以及界面层 320 具有大体上的方形， 但是关于其他实施方案， 这些部件的每一个， 以及在此披露的其他层， 可以具有如所需的任何形状， 以提供充足的减 压疗法到该组织部位 114。例如， 这些部件和层可以是多边形、 矩形、 环形、 卵圆形、 不规则 形、 定制的形状、 或者任何其他形状。
减压敷件 300 可以进一步包括电子通电线路 （未示出） ， 从而连接微生物燃料电池 325 至一个电力负载， 用于利用和 / 或储存产生的电力。 例如， 在一些实施方案中， 微生物燃 料电池 325 可以电连接至一个或者多个传感器 （未描绘） （例如， 但并不局限于压力传感器） ， 这些传感器并入减压敷件 300 中， 用于提供主要的和 / 或备用的电能给一个或者多个传感 器。额外地， 减压敷件 300 可以包括用于连接减压敷件 300 到该减压治疗单元 136 的其他 电子线路和 / 或接线， 用于输送涉及一个或者多个传感器的数据到减压治疗单元 136。
虽然在减压敷件 300 的不同层已被描述为 “邻近” 其他的层， 但是术语 “邻近” 可 以指紧密邻近的多个层， 或者可替代地， 这些层可以被放置为具有其间的在其他中间层。 术 语 “层” 一般是指比敷件的其他部分或区域 （即其他层） ， 具有不同材料特性或功能的敷件的 多个部分或者区域。然而， 术语 “层” 并不意味着空间上的限制。与一个具体的层相关联的 特性与功能可以与另一层的特性与功能组合， 这样使得创造了具有多个并且不同的特性与 功能的一个单层。 更确切地说， 例如， 两个或者更多个层可以是物理地或者化学地结合或者 组合以便于创造一个单层， 而不影响原始部件的原始材料的特性或者功能。 相反地， 在此描 述的敷件的具体的层可以被分为每一个都具有类似的特性或者功能的两个或者更多个层。 在某些实施方案中， 这些层中的一些可以被省略。
该敷件可以是用附着在一起的这些层中的一些亦或全部制成的， 或者该敷件系统 可以是就在放置在伤口部位上之前或在放置在伤口部位上期间组装的。
根据一个示意性实施方案， 进一步提供了一种用于提供减压治疗到组织部位的方 法。该方法包括施用减压到组织部位。该方法收集抽取自组织部位的渗出物进入液体收集 室中， 并使在液体收集室中的渗出物暴露于一种微生物， 从而发电。在一些实施方案中， 该 液体收集室可以并入如在图 3 中描述的减压敷件中和 / 或该液体收集室可以在与如在图 1 中描绘的减压治疗系统相关联的一个外部收集罐中。 可替代地， 在一些实施方案中， 该液体 收集室可以并入减压治疗单元， 例如， 在图 1 中描绘的减压治疗单元 136 中。
将理解的是， 在此说明的示意性的实施方案可以与任何类型、 形状、 或者尺寸的减 压治疗系统， 并且类似地， 与任何类型、 形状、 或者尺寸的罐一起使用。入口、 出口以及液 体 - 空气分离器的位置还可以取决于具体的罐的设计而改变。
显而易见的是， 根据上述内容， 已提供了具有显著优点的发明。 虽然本发明仅以少 量的其形式被示出， 在不脱离本发明的精神的情况下， 它并非只是进行限制， 而是可易于进 行各种变更和修改。
应当理解的是， 上述的益处和优点可以涉及一个实施方案或可以涉及若干实施方 案。还应当理解的是， 关于 “一个 （an） ” 事项是指这些事项的一个或多个。
在适当情况下， 上述的任何一个实例的多个方面可以与所述的任何一个其他实例 的多个方面组合， 从而形成具有可比较的或不同的特性并且着手解决相同或不同的问题的
其他实例。
在此描述的这些方法的步骤可以按任何适合的顺序进行， 或在适当的情况下同时 进行。
应当理解的是， 上述优选实施方案的描述仅作为举例而给出， 并且可以由本领域 的技术人员做出各种修改。以上说明书、 实例和数据提供了本发明的示例性实施方案的结 构和用途的完整描述。 尽管以某种程度的具体性或参考一个或多个单独的实施方案已经描 述了不同的实施方案， 本领域的技术人员可以对披露的这些实施方案作出不脱离本发明范 围的多种变更。