JP2001204814A - 体外循環用圧力調整システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安全性が高く、医療従事者への負担が少な
く、操作性に優れ、かつ、小型化可能な人工心肺装置を
確立するための装置として、一般の体外循環で行われる
電動機を用いた遠隔操作可能な調整器として使用でき、
かつ、中心静脈圧を一定に維持することができる圧力調
整器としても使用でき、更に、脳循環回路の定圧制御式
脳分離体外循環にも使用できる体外循環用圧力調整シス
テムを提供することにある。 【解決手段】 脱血した血液を脱血ライン１を介して貯
血槽２に貯留し、貯留した血液をポンプ手段３で温度調
節器４とガス交換器５等に送給して送血ライン６を構成
する体外循環法において、中心静脈圧力を出力し、これ
と設定中心静脈圧とを比較演算して定圧コントロールす
ることにより脱血量を調整し、中心静脈圧を一定に維持
するようにした体外循環用圧力調整システムである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、開心術や血管置換
術等の際に、患者の体外において心臓のポンプ機能と肺
のガス交換機能とを代行すると共に、術野等における血
液を吸引回収して再利用する人工心肺装置を使用した体
外循環用圧力調整システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の体外循環法における体
外循環時に使用する人工心肺装置の主な機能は、患者か
ら脱血した血液を貯血槽に貯留し、貯留した血液をポン
プ等に送り、送られた血液を熱交換手段等の温度調節手
段で適温に保ち、更に、人工肺でガス交換した後、患者
に送血するものである。この人工心肺装置が使用される
主なケースを挙げると、弁置換術、冠動脈バイパス術、
大血管置換術等がある。これらのケースにおける体外循
環の主な方法としては、上下大動脈や大腿静脈等より脱
血し、大動脈や大腿動脈等に送血する方法である。

【０００３】ところで、体外循環を安全に行うために
は、十分な送血と脱血が必要となる。この場合、送血側
として送血流量と平均大動脈圧並びに送血圧力等を監視
し、一方、脱血側として中心静脈圧や貯血槽の血液レベ
ル等を常に監視することが必要となる。この中心静脈圧
により、脱血状態等を監視でき、また、体外循環離脱時
等の心臓の張り具合を示すことができる。この体外循環
中の中心静脈圧は、０（ゼロ）を目安として監視するこ
とが多く、また、体外循環離脱時は、術野の状況に応じ
て適正値まで上昇させて一定に維持することが必要とな
り、また、体外循環離脱時の中心静脈圧を一定に維持す
る方法として、送脱血量の調整が不可欠となる。この送
血量の調整は、ポンプの回転数等を変更して流量を調整
することが多く、また、脱血量の調整は、鉗子や機械式
流量調整具による手動調整、或は、電動機を用いた遠隔
操作可能な手動調整器等を用いて調整する方法が一般的
に行われている。

【０００４】また、上行大動脈血管置換術等における人
工血管の吻合時に、大動脈遮断鉗子の位置を椀頭動脈の
末梢にする必要のある場合や、大動脈弓部の切開が必要
となる症例では、脳循環を確保するため、体循環とは別
に血液を送血する脳分離体外循環を行うことがある。こ
の脳分離体外循環の方法として行われている一般的な体
外循環方法としては、送血チューブを回転式のローラー
にて押しつぶして血液を送る機構のローラー式ポンプを
複数台用いて、それぞれのポンプで個別に弓部分枝動脈
に送血して脳循環を確保する方法や、上大動脈から逆行
性に動脈血を低流量送血する逆行性脳還流法等がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、体外循環離
脱時の中心静脈圧を一定に維持するには、送脱血量の調
整が必要となるが、この脱血量の調整として、上述した
ように、鉗子や機械式流量調整具による手動調整や電動
機を用いた遠隔操作可能な手動調整器等を用いて調整す
る方法では、術野の状況に対して即座に調整することが
困難である。また、手動操作によるため、的確な値を維
持することが難しく、これらの要因で医療従事者への負
担が大きくなっているのが実情である。

【０００６】また、脳分離体外循環の方法として、前記
のローラー式ポンプを複数台用いて、それぞれのポンプ
で個別に弓部分枝動脈に送血して脳循環を確保する方法
では、人工心肺装置が大きくなり、かつ、体外循環回路
が複雑となる。これにより装置の操作も煩雑となり、医
療従事者への負担が大きくなっている。また、ローラー
式ポンプを使用する場合は、チューブを押しつぶして送
り出すため、定容量型吐出ポンプとなり、その特性上、
術野の状況や患者の状態変化等により必要以上の血液を
送血してしまう可能性や、送血用チューブの閉塞等によ
り過度な負担がかかる危険性等を有していた。

【０００７】本発明は、従来の課題点に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、安全性が高く、医療
従事者への負担が少なく、操作性に優れ、かつ、小型化
可能な人工心肺装置を確立するための装置として、一般
の体外循環で行われる電動機（モータ）を用いた遠隔操
作可能な調整器として使用でき、かつ、中心静脈圧を一
定に維持することができる圧力調整器としても使用で
き、更に、脳循環回路の定圧制御式脳分離体外循環にも
使用できる体外循環用圧力調整システムを提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、脱血した血液を脱血ライン
を介して貯血槽に貯留し、貯留した血液をポンプ手段で
温度調節器とガス交換器等に送給して送血ラインを構成
する体外循環法において、中心静脈圧力を出力し、これ
と設定中心静脈圧とを比較演算して定圧コントロールす
ることにより脱血量を調整し、中心静脈圧を一定に維持
するようにしたことを特徴とする体外循環用圧力調整シ
ステムである。この場合、圧力調整システムに設けたア
クチュエータ部を脱血ラインのチューブに狭持する。

【０００９】請求項３に係る発明は、脱血した血液を脱
血ラインを介して貯血槽に貯留し、貯留した血液をポン
プ手段で温度調節器とガス交換器等に送給して送血ライ
ンを構成する体外循環法において、前記送血ラインに脳
分離体外循環用の分岐回路を設け、この分岐回路に、脳
循環回路の送血圧を出力し、これと設定送血圧と比較演
算して定圧コントロールすることにより脳循環を確保す
るようにしたことを特徴とする体外循環用圧力調整シス
テムである。この場合、圧力調整システムのアクチュエ
ータ部を分岐回路のチューブに狭持する。また、上記分
岐回路の先端に逆止弁を設け、この逆止弁を貯血槽や脱
血回路等に接続する。更に、貯留した血液を１つの遠心
ポンプで送給したり、圧力調整システムのコントローラ
を共有化するのが好ましい。

【００１０】また、アクチュエータ部は、送血又は脱血
チューブを挟み込んで設置し、このチューブを偏芯ロー
ラを回転させることにより、チューブを押しつぶして流
量調節するようにしている。一方、上記アクチュエータ
部は、送りねじを用いた直線運動式のアクチュエータで
あってもよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明における体外循環用圧力調
整システムの各種の実施形態を図面に従って説明する。
図１及び図２において、体外循環時に使用する人工心肺
装置用体外循環回路は、患者から脱血した血液を脱血ラ
イン１を介して貯血槽２に貯留し、貯留した血液を遠心
ポンプ３にて送り、送られた血液を熱交換手段等の温度
調節手段（温度調節器）４で適温に保ち、更に、人工肺
（ガス交換器）５でガス交換した後、送血ライン６を介
して患者に送血するようにしている。

【００１２】本発明における体外循環用圧力調整システ
ム７は、体外循環離脱時に中心静脈圧を一定に維持する
ための脱血量調整装置として使用できるモードを具備し
ている（図１参照）。具体的には図１に示すように、中
心静脈圧測定用圧力トランスデューサ９を患者へ挿入
し、電気出力を得られるようにしている。なお、この中
心静脈圧の電気出力は、直接トランスデューサ９から得
る方法ではなく、麻酔器等の機器の出力を利用しても良
い。

【００１３】また、同図において、体外循環用圧力調整
システム７におけるアクチュエータ部８を脱血チューブ
１ａの途中に取付ける。中心静脈圧測定用圧力トランス
デューサ９等の電気出力をモニタし、予め設定しておい
た適性中心静脈圧になるよう、中心静脈圧測定用圧力ト
ランスデューサ９等の電気出力をフィードバックしてア
クチュエータ部８を作動させ、定圧コントロールするこ
とにより脱血量を調整し、中心静脈圧を一定に維持す
る。

【００１４】このアクチュエータ部８は、図７〜図１０
に示すように、ステッピングモータ、サーボモータ等の
モータ１５に減速機１６を設け、このモータ１５で、本
体１７に軸受け１８を介して設けた回転体１９を回転自
在に設け、この回転体１９に偏芯ローラ１４を一体に突
設し、偏芯ローラ１４の外周に樹脂製等の摺り材２１を
設け、この偏芯ローラ１４の下方位置の本体１７に固定
ローラ２０を設け、本体１７の両端に設けた狭持片２２
に脱血チューブ１ａを狭持させ、原点センサ（近接スイ
ッチ）２３により原点位置を検出し、コントローラ２４
により制御されながら、図８の何れかの矢印に示す回転
方向に回転体１９を回転させて、脱血チューブ１ａを押
し潰して流量制御を行うようにしている。

【００１５】この体外循環用圧力調整システム７におけ
るアクチュエータの構造は、図１１に示すように、送り
ねじ２６等を螺合して、押圧体２７を前後進させる直線
運動式のアクチュエータであっても良く、このアクチュ
エータも各実施形態に応用できる。

【００１６】図４は、脱血量調整装置にアクチュエータ
部８を設けた例であり、同図に示すアクチュエータ部８
のフローチャートにおいて、停止信号がＯＮの場合は、
作動が停止し、一方、停止信号がＯＮされていない場合
は、設定値と現在値をコントローラ２４を介して比較
し、現在値が大の場合は、アクチュエータ部８の偏芯ロ
ーラ１４が、図８において時計回り方向に回転して閉動
作が開始され、一方、現在値が小の場合は、反時計回り
方向に回転して開動作を開始し、設定値と現在値が同等
の場合は、アクチュエータ部８は動作を停止する。な
お、回転方向は、これに限定されない。

【００１７】また、図６は、圧力トランスデューサ９、
１３の数値変換フローを示したもので、圧力トランスデ
ューサによりアナログをデジタルに変換し格納する。次
に、デジタルデータをｍｍＨｇ単位に変換し、現在値と
して格納し、停止信号がＯＮの場合は、Ａ／Ｄ変換を停
止し、一方、停止信号がＯＮではない場合は、これらの
変換フローを繰り返す。

【００１８】この方法により、鉗子や機械式流量調整具
による手動調整や、電動機を用いた遠隔操作可能な手動
調整器等を用いて調整する方法に残された、術野の状況
に対してすばやく調整することができないことや、手動
操作によるため的確な値を維持することが難しいという
問題点から回避でき、更に、医療従事者への負担を大幅
に軽減できる。

【００１９】また、図２は、上記の実施形態とは別の形
態を示したもので、同図は、前記の症例等により脳分離
体外循環を実施する場合であって、脳循環確保のための
送血回路として、送血ライン６に分岐回路１０を設けた
例であり、この分岐回路１０には、弓部分枝動脈送血ラ
イン１１を設けている。また、分岐回路１０の先端に
は、血流停止等によるエアーの逆流防止として逆止弁１
２を設けている。この逆止弁１２は、貯血槽２や脱血回
路等に接続して過度な負荷がかからないように、また、
血流が停止した際の内圧をなくすために圧抜き回路のた
めに設けられている。この逆止弁１２のラインの終端は
貯血槽２又は脱血ライン１に接続されている。なお、ポ
ンプの設定や人的操作等により危険な送血圧が発生しな
い場合は、この逆止弁１２と圧抜き回路はなくても良
く、また、この逆止弁１２の終端は、術野に開放してク
レンメや鉗子等にて閉止しても良い。

【００２０】また、分岐回路１０に設けられた弓部分枝
動脈送血ライン１１の手前に、体外循環用圧力調整シス
テム７におけるアクチュエータ部８を設置し、アクチュ
エータ部８と弓部分枝動脈送血ライン１１の間に血圧測
定用トランスデューサ１３を設けている。この圧力調整
システム７は、上記の例と同様である。体外循環用圧力
調整システム７のアクチュエータ部８は、送血回路１０
の送血チューブ６ａを挟み込んで設置し、偏芯ローラ１
４を回転させることにより、送血チューブ６ａを押し潰
して流量調整ができる構造になっており、アクチュエー
タ部８は、上記と同一構造である。

【００２１】図２において、体外循環用圧力調整システ
ム７のアクチュエータ部８と弓部分枝動脈送血用ライン
１１の間に設けた血圧測定用トランスデューサ１３で脳
循環回路の送血圧をモニタし、予め設定しておいた必要
送血圧を確保するよう血圧測定用トランスデューサ１３
の電気出力をフィードバックしてアクチュエータを作動
させ、定圧コントロールすることにより脳循環を確保す
ることができる。

【００２２】更に、別な方法として、血圧測定用トラン
スデューサ１３を体外循環回路の分岐部に設けず、患者
の血管内に設けることにより、患者の動脈圧を直接計測
でき、より正確な送血コントロールができる。

【００２３】次に、図５は、本発明における定圧制御式
脳分離体外循環回路の圧力調整システムの動作を説明し
たフローチャートであり、このフローチャートにおい
て、停止信号がＯＮの場合は、作動が停止し、一方、停
止信号がＯＮされていない場合は、設定値と現在値をコ
ントローラ２４を介して比較し、現在値が小の場合は、
アクチュエータ部８の偏芯ローラ１４が、図８において
反時計回り方向に回転して開動作が開始され、一方、現
在値が大の場合は、反対方向に回転して閉動作を開始
し、設定値と現在値が同等の場合は、アクチュエータ部
８は動作を停止する。なお、回転方向は、どちらでも良
い。図６に示したフローも本実施形態と同様である。

【００２４】図２に示したコントローラ２４は、図１に
示したシステムにも用いることができ、更には、このコ
ントローラ２４を図１と図２に示したシステムに共有化
して使用することも実施に応じて任意である。

【００２５】この手段により、従来のローラー式ポンプ
制御に残された術野の状況や患者の状態変化等により必
要以上の血液を送血してしまう可能性から回避できる。
また、この血圧測定用トランスデューサ１３は、術野の
状況等により流量制御することもでき、この場合、流量
センサの電気出力をフィードバックして制御する。

【００２６】上記の各実施形態には、回路中に遠心ポン
プ３を使用しているが、この遠心ポンプ３は、従来のロ
ーラ式ポンプのように複数個設ける必要がなく、１個の
遠心ポンプ３で良く、送血ライン６の閉塞時圧力を予め
患者の危険となる圧力まで上昇しないように設定して、
術野の状況や患者の状態変化による必要以上の流量を送
る可能性や、過度な負荷という危険性から回避すること
ができる。また、体外循環用圧力調整システム７のアク
チュエータを定圧コントロールすることにより、必要送
血部位の数による送血量の変更が不要となり、医療従事
者への負担が軽減できる。

【００２７】また、アクチュエータ部８は、上記の例以
外に送血ライン、脱血ライン等の適宜のラインに設け、
遠隔操作や手動操作により血液の流量を調整することも
できる。なお、図３において、２８はコントローラ２４
の操作パネル、２９はモータアンプ、３０は電源、３１
はコントロールパネルである。

【００２８】図１と図２に示したアクチュエータ部８
は、一般の体外循環で行われるシステムに用いることも
可能であり、この場合は、モータ１５を用いて遠隔操作
を行なう調整器として応用でき、結局、本発明における
調整システムは、少なくとも３つの形態に適用可能であ
る。

【００２９】

【発明の効果】以上の方法によって、脳分離体外循環を
行う際に従来必要であった弓部分枝動脈送血用のポンプ
は、体外循環用メインポンプが流用できることとなる。
このことは、脳分離体外循環が１つのポンプでできるこ
とを意味し、操作性が向上し、小型化が図れ、結果的に
医療従事者への負担が軽減できる。

【００３０】更に、この体外循環用多目的圧力調整器の
アクチュエータは、無段階に任意の位置に停止できるモ
ードも具備している。この機能は、体外循環用多目的圧
力調整器のアクチュエータを脱血チューブに取付け手動
にて作動させることにより、一般の体外循環で行われる
電動機を用いた遠隔操作可能な手動調整器として使用す
る場合に非常に有効となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における体外循環法に圧力調整システム
を設けた例を示したもので、中心静脈圧一定脱血量の調
整を行なう回路図である。

【図２】圧力調整システムを有する定圧制御式脳分離体
外循環回路図である。

【図３】圧力調整システムを示す全体ブロック図であ
る。

【図４】本発明における中心静脈圧一定脱血量の調整用
の圧力調整システムの動作を説明したフローチャートで
ある。

【図５】本発明における定圧制御式脳分離体外循環回路
の圧力調整システムの動作を説明したフローチャートで
ある。

【図６】圧力トランスデューサの数値変換フローであ
る。

【図７】圧力調整システムにおけるアクチュエータ部を
示す平面図である。

【図８】同上の左側面図である。

【図９】図８の作動状態を示す左側面図である。

【図１０】図７の一部切欠き正面図である。

【図１１】図７のアクチュエータの他例を示した一部切
欠き説明図である。

【符号の説明】

１ 脱血ライン １ａ 脱血チューブ ２ 貯血槽 ３ 遠心ポンプ ４ 温度調節器 ５ ガス交換器 ６ 送血ライン ６ａ 送血チューブ ７ 体外循環用圧力調整システム ８ アクチュエータ部 １０ 分岐回路 １１ 弓部分枝動脈送血ライン １２ 逆止弁 １３ 血圧測定用トランスデューサ １４ 偏芯ローラ １５ モータ １９ 回転体 ２４ コントローラ ２６ 送りねじ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年２月１日（２０００．２．１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項７

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の体外循環法における体
外循環時に使用する人工心肺装置の主な機能は、患者か
ら脱血した血液を貯血槽に貯留し、貯留した血液をポン
プ等に送り、送られた血液を熱交換手段等の温度調節手
段で適温に保ち、更に、人工肺でガス交換した後、患者
に送血するものである。この人工心肺装置が使用される
主なケースを挙げると、弁置換術、冠動脈バイパス術、
大血管置換術等がある。これらのケースにおける体外循
環の主な方法としては、上下大静脈や大腿静脈等より脱
血し、大動脈や大腿動脈等に送血する方法である。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】また、上行大動脈血管置換術等における人
工血管の吻合時に、大動脈遮断鉗子の位置を椀頭動脈の
末梢にする必要のある場合や、大動脈弓部の切開が必要
となる症例では、脳循環を確保するため、体循環とは別
に血液を送血する脳分離体外循環を行うことがある。こ
の脳分離体外循環の方法として行われている一般的な体
外循環方法としては、送血チューブを回転式のローラー
にて押しつぶして血液を送る機構のローラー式ポンプを
複数台用いて、それぞれのポンプで個別に弓部分枝動脈
に送血して脳循環を確保する方法や、上大静脈から逆行
性に動脈血を低流量送血する逆行性脳還流法等がある。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】図４は、脱血量調整装置にアクチュエータ
部８を設けた例であり、同図に示すアクチュエータ部８
のフローチャートにおいて、停止信号がＯＮの場合は、
作動が停止し、一方、停止信号がＯＮされていない場合
は、設定値と現在値をコントローラ２４を介して比較
し、現在値が大の場合は、アクチュエータ部８の偏芯ロ
ーラ１４が、図８において時計回り方向に回転して開動
作が開始され、一方、現在値が小の場合は、反時計回り
方向に回転して閉動作を開始し、設定値と現在値が同等
の場合は、アクチュエータ部８は動作を停止する。な
お、回転方向は、これに限定されない。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 脱血した血液を脱血ラインを介して貯血
   槽に貯留し、貯留した血液をポンプ手段で温度調節器と
   ガス交換器等に送給して送血ラインを構成する体外循環
   法において、中心静脈圧力を出力し、これと設定中心静
   脈圧とを比較演算して定圧コントロールすることにより
   脱血量を調整し、中心静脈圧を一定に維持するようにし
   たことを特徴とする体外循環用圧力調整システム。
2. 【請求項２】 請求項１における圧力調整システムに設
   けたアクチュエータ部を脱血ラインのチューブに狭持し
   た体外循環用圧力調整システム。
3. 【請求項３】 脱血した血液を脱血ラインを介して貯血
   槽に貯留し、貯留した血液をポンプ手段で温度調節器と
   ガス交換器等に送給して送血ラインを構成する体外循環
   法において、前記送血ラインに脳分離体外循環用の分岐
   回路を設け、この分岐回路に、脳循環回路の送血圧を出
   力し、これと設定送血圧と比較演算して定圧コントロー
   ルすることにより脳循環を確保するようにしたことを特
   徴とする体外循環用圧力調整システム。
4. 【請求項４】 請求項３における圧力調整システムのア
   クチュエータ部を分岐回路のチューブに狭持した体外循
   環用圧力調整システム。
5. 【請求項５】 上記分岐回路の先端に逆止弁を設け、こ
   の逆止弁を貯血槽や脱血回路等に接続した請求項３又は
   ４に記載の体外循環用圧力調整システム。
6. 【請求項６】 貯留した血液を１つの遠心ポンプで送給
   するようにした請求項１及至５の何れかに記載の体外循
   環用圧力調整システム。
7. 【請求項７】 請求項１又は２に記載の圧力調整システ
   ムのコントローラを共有化したことを特徴とする体外循
   環用圧力調整システム。
8. 【請求項８】 上記アクチュエータ部は、送血又は脱血
   チューブを挟み込んで設置し、このチューブを偏芯ロー
   ラを回転させることにより、チューブを押しつぶして流
   量調節するようにした構造である請求項１乃至７の何れ
   かに記載の体外循環用圧力調整システム。
9. 【請求項９】 上記アクチュエータ部は、送りねじを用
   いた直線運動式のアクチュエータである請求項１及至７
   の何れかに記載の体外循環用圧力調整システム。