JP2002506693A - 脳蘇生装置および方法 - Google Patents

脳蘇生装置および方法

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アール オーウェン ドナルド
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Abstract

(57)【要約】 回復した際に恒常的な脳障害を起こすことなく、外傷または脳への血流減少を起こしている患者に救急蘇生術を施すことができる時間を延長する。医薬液供給源と液連通した流路、該流路を血流障害が起きている哺乳動物の循環系に取り付け、該哺乳動物に該医薬液を用いた人工循環を確立する、インターフェースユニット、および該医薬液を導入する哺乳動物の脳の代謝速度を遅くするのに十分な量の医薬液を素早く冷やすような、強冷却ができる熱交換装置を含む脳蘇生装置。医薬液を導入する哺乳動物の脳の代謝速度を遅くするのに十分な量の医薬液を素早く冷やすような、強冷却ができる熱交換装置の使用、および哺乳動物に人工循環を確立し、それによって該哺乳動物を本質的に神経学的に無傷に保つために、冷却した医薬液の血流障害が起きている哺乳動物の循環系への導入、を含む血流障害が起きている哺乳動物の無酸素性および/または虚血性脳損傷を減らす方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、脳全体の温度が急速に降下するのに十分な速度で、冷却した医薬液
を脳に送り込むための脳蘇生装置および方法に関する。該装置及び方法は、回復
した際の恒常的な脳障害を起こすことなく、外傷または脳への血流減少を起こし
ている患者に救急蘇生術を施すことのできる時間を延長する。
【0002】
【従来の技術】
外傷または脳への血流減少が起きた場合、脳には新鮮な酸素を付加した血液が
欠乏する。例えば、心不全、呼吸不全、脳卒中および他の脳血管損傷、窒息、溺
水、絞頸、感電、毒物中毒(一酸化炭素、青酸カリ等)、代謝性発作または他の
同様の外傷の際に、典型的にはこの状況が起きる。安定的に新鮮な酸素を付加し
た血液を供給しないと、脳は機能を停止する。救急蘇生後、ほとんどの患者は、
脳および付随した神経細胞に多少の障害を受ける。
【0003】 例えば、心不全の場合、神経学的に無傷で重大な脳障害なしに生存する発症者
は全体の10%に満たない。他のおよそ90%は、死亡するか、または虚血(す
なわち脳への血流不足)あるいは無酸素症(すなわち脳への酸素不足)による多
少の神経損傷を受けるかのいずれかである。このような頻度で神経損傷が起きる
のは、心不全の後、基本的心肺機能蘇生、並びにCPR、閉胸式心臓マッサージお よび電気ショック療法のような高度生命維持技術により、停止した心臓が血液循
環を回復するのに通常15乃至20分を要するからである。血循環停止後、可逆
的神経障害はわずか4分で始まり、非可逆的神経障害はわずか6分で始まるので
ある。この発生する恐れのある神経損傷と闘うためには、初期救急蘇生の試みを
、心臓の蘇生のみならず、脳機能の回復および/または維持に向けなければなら
ない。
【0004】 心停止による無酸素性および虚血性の脳の損傷により、約4分後には脳および
付随した神経細胞の障害を引き起こす。対照的に、心不全後4時間までは、心臓
は損傷無く生き長らえることができる。酸素を付加した血液の欠乏した脳細胞が
短時間しか生存できないのは、細胞を維持するのに非常に大量の栄養分を必要と
するからである。脳細胞は、その維持のために、循環する血液から供給されるほ
とんど全ての栄養分を使い、ごく少量の栄養分しか貯蔵しない。脳への血流が無
くなると、少量貯蔵していた栄養素を急速に使い果たす。貯蔵していた栄養素を
使い果たすと、脳の酸素濃度は急速に激減する。この酸素の激減は傷害性のもの
であり、酸素欠乏の脳細胞に次々と反応を引き起こす。これらの反応により、主
としてスーパーオキシド・ラジカルO からなるフリーラジカル・イオンが発
生すると考えられている。これらのフリーラジカルは、脳および付随した神経細
胞のタンパク質と錯体を作り、呼吸作用、エネルギー移動および他の生命維持に
必要な細胞の機能を変化させ、不可逆的にこれらの細胞を破損する。
【0005】 患者が神経学的に無傷なうちに、脳が酸素なしでも機能する時間を延ばすこと
に努力が向けられなければならない。
【0006】 医学的文献には、脳に酸素が送られなくなっても長時間(5分以上)生存した
人の例に満ちている。例えば、非常に冷たい水中に沈んだ何時間も後に蘇生した
子供たちは、あったとしてもごくわずかの神経障害だけで完全に回復している。
【0007】 低体温療法は、無酸素で脳を生かしておく方法のひとつである。それは脳の代
謝活動が低下する温度にまで脳を冷却することを含む。脳の代謝活動が低下する
と、脳はごくわずかの酸素しか使わず、貯蔵した栄養素をごくゆっくりと消耗し
ていく。その一方、不可逆的な破壊をするO フリーラジカル・イオンの産生
は、遅くなり、ほとんど完全に止まる。それゆえ、外傷から体を蘇生させた際に
は、患者は神経学的に無傷である。3乃至4℃の降下させれば、少なくとも10
乃至20分間の低酸素状態でも不可逆的障害から脳を守ることができることが、
文献に示されている。
【0008】 外傷の間に無酸素性および/または虚血性の損傷を起こさないように、脳に冷
却した医薬液を送り込むための様々な装置および/または方法がこれまでに開示
されている。
【0009】 「循環停止および蘇生中の脳機能の維持:低体温保護の考察」(Preservation
of Cerebral Function During Circulatory Arrest and Resuscitation: Hypot
hermic Protective Considerations)という論文において、ロバート・M・ホワ
イト(Robert M. White)は、頚動脈を介して脳に冷却した液体を送ることを教 示している。ホワイトの方法によると、頚動脈にローチェスターNo.15の針
を刺し、針をプラスチック・チュービングを介して、冷却された潅流液の入った
点滴ビンにつなぐ。該液体は、付属の標準血圧計弁により平均圧力75mmHg
にて送られる。教示された液体には、生理食塩水、デキストランおよび酸素を付
加した血液を含む。
【0010】 Raduschkeviらのロシア特許第760,972号は、突然の心停止
または心機能の不全の間に脳を冷却する装置を公開している。該装置は、血液を
混合した液体を冷却するための断熱チャンバー;熱交換器;フィルター/トラッ
プ;潅流ポンプ;血管につなぐためのカニューレ;および温度を制御し調整する
手段を含んだ冷却ユニットと液体輸送機とを含む。また、動脈からの血液をチュ
ーブより取り出し、潅流ポンプ、熱交換機、フィルタートラップを通して装置を
循環し、チューブを介して動脈に戻すこともできる。
【0011】 米国特許第4,451,251号において、オステルホルム(Osterho
lm)は、栄養性乳液を脳脊髄液の流路系を通して循環し、血管系が詰まってい
る場所の脳代謝の要求を満たすための装置および方法を開示している。オステル
ホルムは、脳カテーテル装置を介して栄養性乳液を脳室に直接注射することを教
示している。オステルホルムは更に、特定の治療状況を作りたいのであれば、そ
のために栄養性乳液の温度を低体温法の温度にしてもよいことを教示している。
該装置は、栄養性乳液リザーバー、熱交換器、酸素付加器、濾過装置および脳カ
テーテル装置を含む。
【0012】 米国特許第5,149,321号、第5,234,405号、第5,395,
314号および第5,827,222号において、ロナルド・クラッツ(Ron
ald M. Klatz)およびロバート・ゴールドマン(Robert M
. Goldman)は、脳蘇生装置および対応した方法を開示している。この 装置は、溶液リザーバー、酸素付加器、熱交換器、液体の流路およびカテーテル
を含む。カテーテルはバルーン・カテーテルであってもよい。溶液は、バルビツ
ール酸、フリーラジカル補足剤および/または酸素運搬剤を含んでも良い。さら
に、この装置は可搬型であってもよい。
【0013】 しかし、医薬液を導入する哺乳動物の脳の代謝速度を遅くするのに十分な量の
医薬液を素早く冷やすような、強冷却ができる熱交換装置を与えるものは、これ
らの引例には無い。さらに、簡便に可搬できる装置を与えるものも無い。その上
、可搬装置を熱交換装置に着脱可能に取り付け、該可搬装置が必要となるまで、
医薬液を導入する哺乳動物の脳の代謝速度を遅くするのに十分な量で医薬液を冷
却状態に保つ結合装置を開示している引例は無い。加えて、医薬液を哺乳動物に
導入するのに先立ち、医薬液のシステムへの導入を制御して、システムを予備的
に洗い流す(prime)ような制御ユニットを開示した引例は無い。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
本発明による装置及び方法は、回復した際に恒常的な脳障害を起こすことなく
、外傷または脳への血流減少を起こしている患者に蘇生術を施すことができる時
間を延長する。救急隊員が、外傷または脳への血流減少を受けた患者を、病院の
設備無しに処置しなければならない場合が多いので、救急隊員が患者のもとに持
ち運べ、必要時にすぐ使えるような装置が必要である。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明による装置および方法は、医薬液を導入する哺乳動物の脳の代謝速度を
遅くするのに十分な量の医薬液を素早く冷やすような、強冷却ができる熱交換装
置を用いることができる。あるいは、可搬装置を熱交換装置に着脱可能に取り付
け、可搬装置が必要となるまで、医薬液を導入する哺乳動物の脳の代謝速度を遅
くするのに十分な量の医薬液を冷却状態に保つ、結合装置を脳蘇生装置に備える
こともできる。このようにして、該装置は要求に応じて必要な冷却を行うことが
でき、さらに、可搬型に構成してあれば、患者のもとに運ぶことができるもので
ある。
【0016】 さらに、医薬液は高価であり、かつ病院の設備から離れているので、不足する
ことがある。本発明による装置および方法は、哺乳動物から医薬液を取り出し、
該医薬液を該哺乳動物に再導入する前に、ガス除去、酸素付加および/または冷
却をすることができる。したがって、必要となる医薬液は少量である。
【0017】 加えて、該装置および方法は、医薬液を患者に導入するに先立ち、制御ユニッ
トを用いてシステムを予備的に洗い流すことができる。このことにより、医療隊
員は、患者の回復のために行っている救急生命蘇生術により集中することができ
る。
【0018】
【発明の実施の形態】
添付図面と組み合わせて、次の実施態様の詳細な説明により、本発明のこれら
および他の特徴ならびに利点を明確にする。本発明は、医薬液を導入する哺乳動
物の脳の代謝速度を遅くするのに十分な量の医薬液を素早く冷やすことのできる
脳蘇生装置を提供する。
【0019】 さらに、本発明は、装置が必要となるまで、医薬液を導入する哺乳動物の脳の
代謝速度を遅くするのに十分な量の医薬液を冷却状態に保つために、可搬装置を
熱交換装置に着脱できるようにした結合装置を含む可搬型脳蘇生装置を提供する
【0020】 また、本発明は、医薬液を哺乳動物に導入するに先立ち、医薬液のシステムへ
の導入を制御して、システムを予備的に洗い流す制御ユニットを含む可搬型脳蘇
生装置を提供する。
【0021】 加えて、本発明は、医薬液を哺乳動物より取り出し、該医薬液を該哺乳動物に
再導入できる装置を提供する。
【0022】 本発明は、血流障害を起こした哺乳動物の無酸素性および/または虚血性脳損
傷を減らす方法を含む。本方法は、医薬液を導入する哺乳動物の脳の代謝速度を
遅くするのに十分な量の医薬液を素早く冷やすような、強冷却ができる熱交換装
置の使用し、該哺乳動物中に人工循環を確立することによって、血流障害を起こ
した哺乳動物の循環系へ冷却した医薬液を導入し、該哺乳動物を実質的に神経学
的に無損傷に保つことからなる。血液が接する面は全て、血栓非形成性物質で作
られるか、または被覆されることが好ましい。医薬液は、加圧したリザーバーよ
り循環系に導入してもよい。リザーバーはそれを囲んだ加圧カフを作動して加圧
してもよい。しかし、他のリザーバーを加圧する方法であってもよい。
【0023】 循環系に冷却した医薬液を導入するに先立ち、医薬液を2つ以上のリザーバー
容器の間で往復させながら熱交換装置に通し、哺乳動物の脳の代謝速度を遅くす
るのに十分な量の医薬液を冷却してもよい。熱交換装置としては、例えば、極低
温流体を非再循環膨張チャンバー内で膨張させ、医薬液を冷却する方法を用いて
もよい。
【0024】 本方法は、さらに該哺乳動物からの医薬液の取り出し、取り出した医薬液の熱
交換装置を通して循環させ、該医薬液を該哺乳動物へ再導入することを含む。再
循環ポンプおよび再循環熱交換装置を再循環流路に液連通状態に設け、哺乳動物
より取り出した医薬液を、再循環熱交換装置を通して哺乳動物の脳の代謝速度を
遅くするのに十分な量の医薬液を冷却してもよい。さらに、本方法は、医薬液を
哺乳動物に再導入するに先立ち、哺乳動物より取り出した医薬液に酸素付加を行
いガス除去を行ってもよい。
【0025】 本発明の他の実施態様によると、血流障害を起こした哺乳動物の無酸素性およ
び/または虚血性の脳損傷を減らす方法では、医薬液を導入する哺乳動物の脳の
代謝速度を遅くするのに十分な量の装置内の医薬液を冷却状態に保つための可搬
型脳蘇生装置を熱交換装置へ取り外し可能に取り付け、熱交換装置から可搬型脳
蘇生装置を取り外し、冷却した医薬液を取り外した可搬型脳蘇生装置より血流障
害を起こしている哺乳動物の循環系への導入することによって、該医薬液を用い
て該哺乳動物の人工血液循環を作ることもできる。
【0026】 本発明の更に他の実施態様によると、血流障害を起こした哺乳動物の無酸素性
および/または虚血性の脳損傷を減らす方法では、医薬液リザーバー、該リザー
バーと液連通した流路および該流路を哺乳動物の循環系に取り付けるためのイン
ターフェースユニットを持つ可搬型脳蘇生装置を熱交換装置への取り外し可能に
取り付け、医薬液を導入する哺乳動物の脳の代謝速度を遅くするのに十分な量の
装置内の医薬液を冷却状態に保ち、該脳蘇生装置を熱交換装置から取り外し、流
路とインターフェースユニットを液連通状態として冷却した医薬液をリザーバー
から流路に導入して流路を予備的に洗い流した後、冷却した医薬液を取り外した
可搬型脳蘇生装置より血流障害を起こしている哺乳動物の循環系への導入し、該
医薬液を用いた該哺乳動物の人工血液循環を作ることもできる。
【0027】 本発明による脳蘇生装置は、医薬液源と液連通した流路、血流障害を起こして
いる哺乳動物の循環系へ流路を取り付け、医薬液を用いた哺乳動物の人工血液循
環を作るためのインターフェースユニットと、医薬液が導入される哺乳動物の脳
代謝を遅くするのに十分な量の医薬液を素早く冷やすような、強冷却ができる熱
交換装置を含むことができる。医薬液源は、流路と液連通したリザーバーでもよ
い。該装置は、さらにリザーバー内の医薬液を加圧する圧力源を含んでもよい。
好ましくは、リザーバーは1以上の医薬液の袋を含み、圧力源は袋の周りに配置
した圧力カフに液連通した圧縮機または圧縮ガスタンクを含む。
【0028】 熱交換装置は、医薬液を冷却するための非循環膨張チャンバー内での極低温流
体の膨張を用いるのが好ましい。該チャンバーは、高い熱伝導率と高い低温耐性
をもった材質で作られた1以上の壁を含んでもよく、熱交換装置はさらに、医薬
液を通して循環するためにチャンバーに隣接した流路集合体を含んでもよい。さ
らに、該装置は2以上の容器を含んでもよく、該熱交換装置は、医薬液を流路に
導入するに先立ち、該2以上の容器の間で往復させながら極低温流体熱交換装置
を通して医薬液を冷却することが出来るように、該容器の間でかつ両容器に液連
通した極低温流体熱交換器を含んでもよい。
【0029】 該装置はまた、医薬液を流路に流して流路を予備的に洗い流す位置と、医薬液
を流路からインターフェースユニットに流して哺乳動物に導入する位置とで切り
替え可能な制御弁を、該流路中に含んでもよい。
【0030】 本発明の他の好ましい実施態様によると、該装置はさらに、流路と液連通した
再循環流路および再循環流路を哺乳動物の血管に取り付けるための再循環インタ
ーフェースユニットを含んでもよい。また、該装置は、再循環流路と液連通した
再循環ポンプ、再循環熱交換装置およびポンプ濾過、酸素付加および/または気
泡除去の複合装置を含んでもよい。ポンプ濾過、酸素付加および/または気泡除
去の複合装置は、組み立てると1以上のモジュールとなる複数個の積み重ね可能
な支持部から形成することができ、各モジュールは液体の送液、濾過、酸素付加
および気泡除去の何れかの機能を果たす。加えて、該モジュールは、濾過モジュ
ール、酸素付加モジュール、気泡除去モジュールおよび1以上の送液モジュール
を含んでもよい。医薬液が流路から再循環流路に送り込まれ、再循環流路を予備
的に洗い流す位置と、医薬液が流路から直接再循環流路に流れないように遮断す
る位置とで切り替え可能な制御弁を設けてもよい。
【0031】 好ましくは、再循環熱交換装置には、医薬液を冷やすのに、圧縮した極低温流
体を非再循環膨張チャンバーで膨張させることを利用している。チャンバーは、
高い熱伝導率と高い低温耐性を持った材質で作られた1以上の壁を備える。再循
環熱交換装置はさらに、医薬液を通して循環するためにチャンバーに隣接した流
路集合体を含んでもよい。
【0032】 本発明の他の実施態様によると、脳蘇生装置は、可搬型(例えば、一人でも運
ぶに十分なほど軽量)とすることができ、可搬ケース、内部に医薬液を溜めるた
めに可搬ケースに配置したリザーバー、可搬ケースに配置されリザーバーとつな
がれた流路、哺乳動物の人工血液循環を作るために流路に血流障害を起こした哺
乳動物の循環系に取り付けるためのインターフェースユニット、および可搬型脳
蘇生装置が必要となるまで、医薬液を導入する哺乳動物の脳の代謝速度を遅くす
るのに十分な量のリザーバー内の医薬液を冷却状態に保つための熱交換装置に可
搬型脳蘇生装置を着脱可能にする結合装置を含んでもよい。本実施態様の熱交換
装置は、熱電素子が好ましいが、他の様式の冷却手段も使用可能である。
【0033】 本発明の他の実施態様によると、該脳蘇生装置は、可搬型でもよく、可搬ケー
ス、内部に医薬液を溜めるために可搬ケースに配置されたリザーバー、少なくと
も一部は可搬ケースの内部に配置されリザーバーと液連通している流路、哺乳動
物の人工血液循環を作るために、流路を血流障害を起こした哺乳動物の循環系に
取り付けるためのインターフェースユニット、医薬液を導入する哺乳動物の脳の
代謝速度を遅くするのに十分な量のリザーバー内の医薬液を冷却するためにリザ
ーバーと液連通している熱交換装置、および流路とインターフェースユニット間
とをつなげるのに先立ち、流路を予備的に洗い流すためのリザーバーから流路へ
の医薬液の導入を制御する制御ユニットを含んでもよい。
【0034】
【実施例】
本発明の好ましい実施態様につき、図面を参照しながら詳細に説明する。図面
において、類似の参照番号は全体を通して類似の部品を示す。
【0035】 図1は、本発明による脳蘇生装置1の正面図である。該装置を好ましくは、少
なくとも一部をマイクロプロセッサで制御し、空気で作動させる。
【0036】 該装置1は外部ケース2を含む。引出し部17は例えば水平式または傾斜式で
よいが、図2のリザーバー10のような医薬液の供給源および後述する医薬液冷
却用オプションモジュールを入れておくために設ける。医薬液の供給源をチュー
ブ54a、54bおよび56で作られる潅流流路につなぐために第1注入チュー
ブ45を設ける。チューブ54a、54bおよび56は、第1注入チューブ45
と制御弁50をカテーテル・インターフェースユニット60につなぐ。気泡除去
/フラッシュチャンバー55をチューブ54aと54bの間に設ける。オーバー
フローバッグ90、気体/液体センサー86および予備的に洗い流す状態と流動
状態とを切り替える電磁弁85をチューブ84経由で気泡除去/フラッシングチ
ャンバー55に接続する。
【0037】 該装置に、例えば12Vバッテリーの電源91より電気を供給する。システム
加圧および注入ボタン7、システム圧力計6、システムの状態を示す視覚信号イ
ンジケーター3、音声信号用スピーカー4並びに温度、流量および圧力センサー
の接続ポート5を該装置に備えることもできる。
【0038】 図2を参照しながら、本発明による脳蘇生装置1の実施態様のひとつを説明す
る。
【0039】 本実施態様(以下直接注入方式という)は、所定流量および最大注入圧で、し
かるべき血管を介して、所定量の医薬液を脳に送り込むようにするものである。
好ましい血管には、頚静脈、頚動脈および大腿動脈を含む。しかしながら、本発
明はこれに限定されるものではない。特定のカテーテルまたはカテーテル群75
を流入部位に基づいて選択する。さらに、送り込む医薬液の量も流入部位に基づ
いて選択する。カテーテル群をカテーテル・インターフェースユニット60経由
で該装置に取り付ける。該ユニットは、好ましくは、手動で作動させた場合にカ
テーテル75と潅流流路をつなげるようにする手動弁62を含む。
【0040】 前述のように、第1注入チューブ45は医薬液供給源と潅流流路を結んでいる
。リザーバー10は、好ましくは加圧カフ16を備えた標準的な1リットル輸液
バッグ2〜3個を中に持つ。圧力源20をリザーバー10中の医薬液を加圧する
ために設けることが出来る。圧力源20は、好ましくは空気式であり、図2に示
すような、ガスチューブ26を介して10LPM以上で外付けカフを駆動する搭
載型圧縮機ユニット21であってもよい。ガス弁22乃至26をガスチューブ2
6に沿って設け、搭載型圧縮機21に発生する圧力を制御できるようにする。逆
流防止弁44もガスチューブ26に設ける。しかしながら、本発明は搭載型圧縮
機に限定するものではなく、例えば、好ましくは1.5リットルの容量で、内圧
が100psi以上の圧縮ガス(例えば、空気、二酸化炭素、酸素、窒素等)タ
ンク(図示していない)のような、いかなる適切な圧力源も使用可能である。あ
るいは、内部を加圧することができるリザーバータンク(図示していない)を用
いることも出来る。
【0041】 圧縮ガス流路内の状態を伝える圧力センサーP1および潅流流路の状態を伝え
る圧力センサーP2を設け、状態をマイクロプロセッサ(図示していない)に送
り、マイクロプロセッサは圧縮機の電圧(またはタンクの弁の圧力)を調整し、
ガス弁22乃至25を制御して、所定の流量(すなわち、回路全体の制限圧)に
保つ。さらに別の圧力センサーP3は、潅流流路内が過剰に加圧されるのを防ぐ
が、これについては後述する。逆流防止弁42、43も、潅流流路に取り付けて
よい。
【0042】 医薬液は、例えば血液または単一結晶溶液でよく、適切な酸素運搬剤で強化し
てもよい。酸素運搬剤は、例えば、洗浄し、固定化した赤血球、交差結合したヘ
モグロビンまたはフッ化炭素を主体とする乳液であってもよい。また、医薬液は
、生理学的環境における過酸化またはフリーラジカルによる損傷を軽減するとし
て知られている抗酸化物および脳の保護を助けるとして知られるある種の薬剤を
含んでもよい。これにより、血液と同等以上の酸素吸収力をもった冷たい溶液を
、心拍出量がほとんどあるいは全く無い、心臓の衰弱した患者の脳血管系に素早
く導入することができる。ここにおいて、脳蘇生装置用の様々な溶液の組合せを
開示している米国特許第5,149,321号、第5,234,405号、第5
,395,314号および第5,827,222号が参考となる。
【0043】 引出し部17にモジュールの形で挿入することのできる極低温流体熱交換装置
35により、(0.5乃至20℃という好ましい流入温度を与えるために)医薬
液を所定の温度に冷却する。ある状態から別の状態、例えば液体または固体から
気体に変化した時には、圧縮された気体状または液体の窒素または二酸化炭素の
ような極低温流体は、非常に大量の熱を吸収することができ、隣接の物質を極め
て低い温度にする。さらに、圧縮した極低温流体が膨張すると、膨張するにつれ
て流体の温度が下がり、隣接する物質から熱を吸収して冷却できるようになる。
本例の極低温流体熱交換装置は、圧縮低温流体源を用いており、医薬液が該低温
流体熱交換装置を通過する際に、およそ数秒で(「素早く」は、好ましくは2乃
至3秒のこと)、医薬液の温度を医薬液が導入される脳の代謝速度を遅くするに
十分な温度に冷却(「急激な」冷却は、好ましくは約1乃至5℃のこと)するこ
とのできる所定の制御温度を与える。
【0044】 結合装置無しで脳蘇生装置内に室温で医薬液を貯蔵することのできる、極低温
流体熱交換装置35を医薬液の冷却に用いた、2つの好ましいオプションがある
。第1のオプションは、「オン・ザ・フライ」オプション(図2aに示す)とし
て知られ、医薬液を選択した血管に注入する際に、医薬液を所望の温度に冷却す
るのに、極低温流体熱交換装置35を用いる。第2のオプションは、「バッグ・
ツー・バッグ」オプション(図2bに示す)として知られ、医薬液を選択した血
管に導入するに先立ち、医薬液バッグのような2つの容器間の極低温熱交換装置
に医薬液を通し、医薬液を所望の温度に冷却するのに、極低温熱交換装置35を
用いる。
【0045】 再循環オプションに関して、好ましい極低温流体熱交換装置について更に説明
する。注入に先立って医薬液の冷却に極低温流体熱交換装置を用いている部分は
、3つ目の医薬液バッグに置き換えることができる。
【0046】 その代わりに、熱電冷却ユニットすなわちTED36(図2cに示す)を搭載
してもよいし、結合ユニット37(図2dに示す)に組み込んでもよい。連結モ
ジュールは、余分に医薬液が必要になった場合に備え、3リットルの補助医薬液
を適切な温度に保つ能力を持つことが望ましい。連結ユニット37には、例えば
自動車バッテリーとの連結あるいはA/C電源との連結により電気を供給しても
よい。脳蘇生装置の注入部をいつでも切り離せ、医薬液の顕著な温度無しに、例
えば30分という所定の時間内に使用することができる。
【0047】 図2に示す脳蘇生装置の実施態様の操作法について説明する。
【0048】 頚静脈/頚動脈を利用したカテーテル75を、適切な血管内に取り付け、シリ
ンジで逆流洗浄する。次いで、カテーテル・インターフェースユニット60につ
なぎ、弁62を作動してカテーテル・インターフェースユニット60を洗浄する
。後述のパージ/フラッシュ・サイクルにより、空気を全て取り除き、カテーテ
ル入口に冷たい医薬液を置く。
【0049】 挿入および配置の後に、カテーテル先端のバルーンを適切なシリンジにより膨
らます(すなわち、下肢への逆流を防止する)ことを除けば、同様の手順を大腿
大動脈弓逆潅流(AARP)に用いることもできるであろう。大腿大動脈弓逆潅流は
、大腿動脈を通し大動脈までのカテーテルの挿入を含む。次いで医薬液を大動脈
経由で脳に導入する。腕を縛るか同様の方法により、腕への流入を防ぐ。
【0050】 起動時、および好ましくは第1注入チューブ45上の安全クランプ80の取り
外しの際にも、リザーバー10から(または極低温流体熱交換装置35からある
いは通って)冷たい医薬液を流し、制御弁50を通り、チューブ56からカテー
テル・インターフェースユニット60を循環し、チューブ54bを介して気泡除
去/フラッシュチャンバー55に戻す。
【0051】 戻ってきた医薬液は、気泡除去/フラッシュチャンバー55を満たし、チュー
ブ54aを逆流し、オーバーフローバッグ90に溢れ出る。実施態様では、気体
/液体センサー86をオーバーフローバッグ90に隣接させ、液体のみになるま
で信号を出し、そうなった時点で信号を変化させてもよい。作動した気体/液体
センサー86は、次いでマイクロプロセッサを通して、潅流ボタンのライト3を
作動し、例えば、気体/液体検出スピーカー4より発する音色を変化または開始
する。ここにおいて、リザーバー10からカテーテル先端までの注入ラインには
完全に気泡のない状態となる。
【0052】 潅流ボタン2を押すと、制御弁50はフラッシュモードから注入モードに切り
替わる。医薬液を第1注入チューブ45、チューブ54a、気泡除去/フラッシ
ュチャンバー55、チューブ54bと通し、続いてカテーテル75を所定の速度
で通して送り込む。カテーテル先端の圧力を、圧力センサーP3によりマイクロ
プロセッサ(図示していない)で監視し、注入圧力が150mmHgを超えない
ようにする。流入の流量は、好ましくは約500乃至2000ml/minであ
る。過剰な圧力が観測された場合は、圧縮機の電圧(またはタンク弁の圧力)を
調整し、自動的に流量を下げてこの値以下に保つことができる。あるいは、安全
クランプ80、制御弁50または弁62により手動または自動で注入を止めるこ
とができる。リザーバー10の温度センサーT1およびカテーテル・インターフ
ェースユニット60の温度センサーT2を用いて、注入流路中のこれらの場所で
の医薬液の温度を監視してもよい。さらに、流量計99を潅流流路の任意の場所
に設置し、流量特性を監視できるようにしてもよい。
【0053】 本発明による脳蘇生装置の他の実施態様について、図3を参照しながら説明す
る。この好ましい実施態様(以下再循環注入システムまたは再循環オプションと
いう)は、患者から取り出した血液および/または医薬液を、ガス除去、酸素付
加および/または冷却し、患者に再導入できるようにする。図3に示す脳蘇生装
置100は、図2の脳蘇生装置と類似している。類似の参照番号は図1および2
に公開した部品と類似の部品を示しており、その説明は省略した。
【0054】 脳蘇生装置100に極低温流体熱交換装置135を利用して、血液および/ま
たは医薬液を冷却し、患者に再導入してもよい。極低温流体熱交換装置135は
ガスチューブ127を介して搭載型圧縮機121につなぐ。また、極低温流体を
内部に受け入れるためにガスチューブ137を極低温流体熱交換装置135につ
なぐ。チューブ131を極低温流体熱交換装置135から気泡除去/フラッシュ
チャンバー155まで取り付ける。
【0055】 ふさわしい極低温流体熱交換装置135の更なる詳細を図4乃至8に示す。該
装置135は、流路部2100および極低温流体冷却部2700を含む。流路部
2100および極低温流体冷却部2700を、共にケース2400に格納し、該
ケースは、望ましくは熱伝導率が低くかつ低温耐性が高い材質、例えばプラスチ
ック、プラスチック複合材、木、炭素エポキシ材といった材質で構成する。
【0056】 流路部2100は、流体注入路すなわちチューブ132a、流体排出路すなわ
ちチューブ132b、および内部に配置した流路集合部2150を含む。流路集
合部2150は、第1および第2支持板2600、2650により支持された流
路2200を含む。第1支持板2600は、好ましくは、望ましくは熱伝導率が
低くかつ低温耐性が高い材質、例えばプラスチック、プラスチック複合材、木、
炭素エポキシ材といった材質で構成する。第2支持板2650は、望ましくは熱
伝導率が高く低温耐性が高い材質、例えばアルミニウム、酸化アルミの複合材、
ステンレス鋼といった金属を材料にして構成する。蛇行した流路は、例えば直線
流路よりも冷却表面積が大きくなる。流路は、好ましくは3乃至6フィートの長
さで、熱伝導率が高く低温耐性が高い材質、例えばアルミニウム、酸化アルミの
複合材、ステンレス鋼といった金属を材料にして構成する。流路は、支持板の間
に配置した分離したチューブであってもよく、支持板をつなぐ壁で作ってもよい
。さらに、流路は使い捨てであってもよい。
【0057】 極低温流体冷却部2700は、極低温流体冷却チャンバー2710を含む。該
チャンバー2710は、好ましくは、熱伝導率が高く低温耐性が高い材質、例え
ばアルミニウム、酸化アルミの複合材、ステンレス鋼といった金属でできた内壁
2730を含む。補助支持板2730aがあってもよい。該チャンバー2710
は、極低温流体流入路すなわちチューブ137を介して、加圧極低温流体タンク
2910より極低温流体を受け入れ、該極低温流体を分散するように構成した差
込み板2800も含んでもよい。差込み板2800は、極低温流体を冷却チャン
バー2710内に導き、分散するように構成した穴2810を含んでもよい。該
穴2810を、極低温流体を内壁2730上に導き、チャンバー2710から流
路部2100への熱交換を容易にするために、好ましくは傾斜させる。しかしな
がら、差込み板2800を取り外し、極低温流体を直接冷却チャンバー2710
に導入することもできる。
【0058】 極低温流体流入路137を、極低温流体配管結合装置2900によって、極低
温流体タンクの排出路2920に接続する。該結合装置2900は、好ましくは
、非常に低い温度で、結合によって圧力変化を生じることなく、2つの流体配管
を容易に連結できるものである。以下に説明する、ふさわしい結合装置2900
を図16および17に示す。圧力安全弁2950、2960を、好ましくは、圧
力上昇を防ぐために、極低温流体流入路137および極低温流体タンクの排出路
2920の両方に設ける。
【0059】 図16は、極低温流体結合装置2900の断面図である。該装置2900の各
部品を、好ましくは熱伝導率が低くかつ低温耐性が高い材質、例えばポリテトラ
フルオロエチレン(テフロン)、または低温でも脆性にならない、プラスチック
のような不活性物質のいずれかにより作るかまたは被膜する。該装置2900は
、好ましくはオス継手部6010およびメス継手部6050を含み、各継手は極
低温流体配管に連結可能である。
【0060】 図16に示す通り、オス継手部6010は、好ましくは円筒状の主部を含む。
主部6011には、配管連結部6020および接合部6014が取り付けられて
いる。流路は、均一な断面積であることが好ましく、連結部6020、主部60
11および接合部6014を通って延びている。流体配管6075は、図17に
示すように、好ましくは、連結部6020に機械プレスした金属チューブ607
0を用い連結部6020に取り付け、流体が流体配管より連結部品の流路に流れ
込んだ際に、流体の膨張をなくすかあってもわずかにする。
【0061】 接合部6014は、好ましくは該装置2900のメス継手部6050の流路入
口と相補的な形状であり、封止状態で嵌合する。接合部6014は、好ましくは
円錐台状の外表面を含む。この形状により、接合部6014をメス継手部605
0の相補的形状の受け部6054に挿入するのが容易になる。凸部6012を、
主部6011の外表面上に設ける。凸部6012は、メス継手部6050の支持
部6052の中にある切り欠き6052aと嵌合するように構成する。
【0062】 メス継手部6050は、好ましくは円筒形である主部6051を含む。主部6 051は、極低温流体配管連結部6060を備える。流体配管6085は、図1
7に示すように、好ましくは、連結部6060に機械プレスした金属チューブ6
080を用い連結部6060に取り付け、流体が流体配管より連結部品の流路に
流れ込んだ際に、流体の膨張をなくすかあってもわずかにする。
【0063】 流路6053は、連結部6060の中の主部6051を通って延びている。流
路6053の断面積は、オス継手部6010の流路6013の断面積と同じであ
る。
【0064】 主部6051を、好ましくは凹み管状部材である外部ケース6059で覆う。
好ましくは丸いリング状である支持部材6052、6058を、外殻6059に
取り付ける。前述の通り、支持部材6052は、オス継手部6010の凸部60
12と相補的形状の切り欠き6052を持つ。内殻6059aを支持部材605
8に取り付ける。
【0065】 案内棒6056、6065を、支持部材6052、6058の間に渡し、それ
によって支える。スライド板6055を、滑ることができるように案内棒605
6、6056上に取り付ける。バネ6057を主部6051の周りに配置し、好
ましくは支持部材6052、6058の間に渡して、主部6051の外表面と案
内棒6056,6056の間に配置する。
【0066】 オス継手部6010およびメス継手部6050を結合するために、凸部601
2を支持部6052の切り欠き6052aと揃え、接合部6014の外表面を受
け部6054の内表面と接するようにする。接合部6014が流路入口6054
に挿入されると、凸部6012がスライド板6055と接しながら切り欠き60
52aを通過する。図17に示す通り、外部ケース6059および支持板605
2、6058が前進するにつれて、スライド板6055がバネ6057を押して
圧縮する。凸部6012が切り欠き6052aと揃わないようにオス継手部を回
転させ、オス継手部6010とメス継手部6050を締め付ける。
【0067】 極低温流体を差込み板2800に受け入れ、穴2810を通してチャンバー2
710内に分散する。チャンバー2710に注入している間、極低温流体は膨張
し、温度が下がる。極低温流体として液化二酸化炭素を用いる場合は、CO
「雪」が圧力降下のため発生するかもしれない。チャンバー2710には、濾過
して気体だけを逃す1つ以上の排気口2720があってもよい。例えば、二酸化
炭素の場合、気体は逃がすが、COの「雪」はフィルターが捕捉する。これに
より、チャンバー内にドライアイスの塊を作ることができる。ドライアイスの塊
は、特に圧縮極低温流体供給源を使い果たしたときに、2次冷却源として働く。
【0068】 流路集合部2150は、制御装置2500により、チャンバー2710に近づ
いたり離れたりすることができ、チャンバー2710と流路2200の間の熱交
換量を制御する。温度センサー2530は、内壁2730の表面並びに第1およ び第2支持部2610、2650の一方または両方の上、あるいはどこへ取り付
けてもよい。熱交換装置を、流体の初期温度、環境温度、流体の目標温度および
目標流量を基にしてマイクロプロセッサで制御する。センサーまたは制御の故障 に備え、支持板2600または壁2730上に液体を再加熱する分流路(図示し
ていない)および加熱回路(図示していない)があってもよい。更に、温度セン
サーT2、T3を流体の入口および出口に設け、それらの点における流体の温度
を監視することもできる。
【0069】 制御装置2500はバネを含んでもよく、例えば弓状炭素バネであり、図7に
示す通り、ネジ2670、2670および継手板2660を介して、第1支持板
2600に取り付けられる。アクチュエーターは、例えば電磁アクチュエーター
2520であり、作動状態ではバネ2510が収縮し、流路集合部2150をチ
ャンバー2710に押し付ける。電磁アクチュエーター2520が非作動状態で
は、流路集合部2150はチャンバー2710から離れることができる。
【0070】 動作中、血液および/または医薬液は、液体入口流路および出口流路132a
、132bを経由して流路2200を通って循環する。ついで、圧縮極低温流体
タンク2910の弁が開き、極低温流体が流れ始める。極低温流体は、極低温流 体タンクの流体出口流路2920および極低温流体入口流路137を通って流れ
る。極低温流体出口流路2920と極低温流体入口流路137を、極低温流体配
管接合装置2900で接続し、好ましくは、例えばゴム、ポリホスフィンチュー
ブ、波形ポリテトラフルオロエチレン、親水性ウレタン被膜をしたアルミニウム
のような、高圧、低温に優れた特性を持つ柔軟な材料で構成する。極低温流体は
、差込み板2800があるのならそれを通って、チャンバー2710に流れ込む
【0071】 制御装置2500が作動し、流路集合部2510をチャンバー2710に押し
付け、熱交換をさせ、流路2200より循環して血液および/または医薬液を冷
却する。温度センサー2530により、チャンバー2710で発生する温度なら
びに第1および第2支持板2600、2650上の温度を検出する。検出した温
度をマイクロプロセッサ(図示していない)に与える。ここでは、温度が予定の
パラメーター以下となるまで流路集合部2150をチャンバー2710から離し
、ついで蛇行した流路集合部2150をチャンバー2710に接する位置に戻す
ように制御装置2500を制御することにより、チャンバー2710と血液およ
び/または潅流液の間の熱交換を制御する。好ましくは、壁2730の温度を約
1乃至5℃に保つ。
【0072】 図2の実施態様を参照しながら前述したように、極低温流体熱交換装置135
を初期医薬液の冷却にも用いてよい。
【0073】 極低温流体熱交換装置135に加えて、例えば1リットル以上の5℃から0.
5℃の間に保たれた水で囲まれた可動性の熱交換コイルを含む1以上のモジュー
ル(図示していない)を設けてもよい。水を氷の状態に保つ性能は、熱力学的に
は非常に有用であるが、不可欠というわけではない。この変化には、冷却/制御
ユニットが非常に正確(即ち±0.1℃)である必要がある。
【0074】 脳蘇生装置100には、さらにポンプ、濾過、酸素付加および/または気泡除
去の組合せ装置136を含む。該ポンプ、濾過、酸素付加および/または気泡除
去の組合せ装置は、使い捨てであってもよく、チューブ132、132aで極低
温流体熱交換装置135に、チューブ133で戻りポンプ165(チューブ13
3aで戻りカテーテル・インターフェースユニット161につながっている)に
つながっている。チューブ134が戻りカテーテル・インターフェースユニット
161と第1注入チューブ145とをつないでいる。制御弁151をチューブ1
32上に、制御弁152をチューブ133の上に配置する。制御弁150により
132aより極低温流体熱交換装置のバイパスが可能となる。手動または自動で
作動する弁163をチューブ132と133の間に設け、作動時にチューブ13
3よりポンプ、濾過、酸素付加および/または気泡除去の組合せ装置のバイパス
を可能にする。
【0075】 好ましいポンプ、濾過、酸素付加および/または気泡除去の組合せ装置136
を図9乃至15に示す。該装置136は、積み重ね可能なモジュールでできてい
る。該装置136は、液体の酸素付加、濾過および/または気泡除去と同時に、
システムに液体を送ることができる。該モジュールは、それぞれ複数の積み重ね 可能な支持部材で構成されており、容易に組み合わせて、求める部品を含んだ小
型の装置を構成する。濾過、酸素付加および/またはガス除去の膜を支持部材の
間に配置する。
【0076】 図14乃至15に示すポンプ、濾過、酸素付加および/または気泡除去の組合
せ装置5001のような、積み重ねてポンプ、濾過、酸素付加および/または気
泡除去の組合せ装置を構成する、各種のモジュールを図9乃至13に示す。これ らの図に示す通り、ポンプ、濾過、酸素付加および/または気泡除去の組合せ装
置5001は、好ましくは集まって1以上のモジュールを形成する、複数の積み
重ね可能な支持部材で構成する。
【0077】 特定のユーザーの要求により、濾過、酸素付加および/またはガス除去の膜を
複数の積み重ね可能な支持部材の間に挿む。該濾過、酸素付加および/またはガ
ス除去の膜は、好ましくは市販のマクロ網状疎水ポリマー膜であり、例えばエト
キシル化のような商業的に既知の方法で親水的にグラフト化して、タンパク質の
剥脱を防ぎ、例えば血液との生体適合性を高め、凝固傾向を減らしたものである
。濾過膜は、好ましくは親水的に完全にグラフト化したもので、好ましくは気孔
率(気孔径)が15乃至35μの範囲、更に好ましくは20乃至30の範囲で、
好ましくは液体の細胞性または分子性成分を濾過することなく、液体中の壊死組
織片を濾過する。ガス除去膜および酸素付加膜は、親水的に表面処理をして、液
体―気体境界を保つ。ガス除去膜および酸素付加膜は、好ましくは気孔率が15
μ以下であり、更に好ましくは10μ以下である。
【0078】 図9の分解図に示す第1ポンプモジュール5010;図10の分解図に示す濾
過モジュール5020;図11の分解図に示す酸素付加モジュール5030;図
12の分解図に示す気泡除去モジュール5040;および図13の分解図に示す
第2ポンプモジュール5050を該モジュールに含んでもよい。ポンプモジュー ルは、共に送液源につながっており、手動またはマイクロプロセッサにより作動
する。支持部材は、好ましくは類似の形状である。例えば、支持部材はそれぞれ
板状であってもよい。しかし、他の形状であってもよい。図15に示す通り、支持
部材を、好ましくはネジまたはボルト5065で取り外せるように連結する。し
かし、他の留め具で装置を組み立ててもよい。
【0079】 第1ポンプモジュール5010は、好ましくは第1(終端)支持部材5011
、切り欠き中心部5012cを持った第2支持部材5012、ダイアフラム50
13および第3支持部材5014を含む。本モジュールおよび他のモジュールの 支持部材は、好ましくは薄く本質的に平ら(板状)であり、適度な剛性と好まし
くは生体適合性も持つ物質のいずれかにより構成される。例えば、各種の樹脂お
よび金属を使うことができる。好ましい物質としては、アクリル/ポリカーボネ
ート樹脂である。
【0080】 第1(終端)支持部材5011は、好ましくは頑丈であり、ポンプモジュール
5010を支持するものである。第1(終端)支持部材5011には、半球状に
飛び出た空洞を含み、空気のような送出流体を受ける。チューブ5011tによ
り送出流体がポンプモジュール5010に入るようにする。ダイアフラム501
3は適切な弾性で好ましくは生体適合性のある物質で構成してよく、好ましくは
ポリウレタンである。第3部材5014は、半球状に飛び出した流体空洞501
4dおよびチューブ5014tを含み、例えば血液または人工潅流液といった液
体をポンプモジュール5010の空洞5014dに受ける。第1ポンプモジュー
ルまたは他のどのモジュールも、センサー等のポート5014pを含む。好まし
くは、血球適合性逆流防止弁により、ポンプモジュール5010を通る単一方向
の流れを生む。
【0081】 濾過モジュール5020は、好ましくは濾過膜5021mを含み、該膜は空洞
5014d、切り欠き中心部5022cを持つ第1支持部材5022、ガス除去 膜5022n並びに第2および第3支持部材5023および5024の境界を作
る。濾過膜5021mは、例えば血液との生体適合性を高め、凝固傾向を減らす
よう(装置の他の支持部材、濾材および膜と同様)改良した、25μのマクロ網
状濾過膜が好ましい。ガス除去膜5022mは、生体適合性を高めるよう改良し
たCO除去面で、100mmHg以上の逆流水圧差となる、0.2乃至3μの
マクロ網状ガス除去膜が好ましい。
【0082】 第1支持部材5022は、チューブ22tを含み、濾過膜5021mおよびガ
ス除去膜5022mを通過した後、酸素付加モジュール30、または、もしある
のなら隣接する他のモジュールに液体を送り込む。濾過モジュール5020の第
2支持部材5023は、半球状に飛び出た液体空洞5023dおよびチューブ5
023tを含み、ここから空洞5023dを減圧し、ガス除去膜5022mを通
して液体から気体を取り出す。第4支持部材5024は、好ましくは頑丈で濾過
モジュール5020を支えるものである。第3支持部材はチューブ5024tを 含むことができ、ここから減圧し、以下に述べる酸素付加モジュール5030の
ガス除去膜5031mを通して液体から気体を取り出す。濾過モジュール502 0、または他のモジュールのいずれも、センサー類用のポート5023pを含ん
でもよい。
【0083】 酸素付加モジュール5030は、ガス除去膜5031m、第1支持部材503
2、濾過膜5033m、酸素付加膜5034m、切り欠き中心部5034cを持
った第2支持部材5034。並びに第3及び第4支持部材5035、5036を
含む。ガス除去膜膜5031mは、生体適合性を高めるよう改良した表面で、1
00mmHg以上の逆流水圧差となる、0.2乃至3μのマクロ網状ガス除去膜
が好ましい。
【0084】 第1支持部材5032は、半球状に飛び出した液体空洞5032dを含む。半 球状に飛び出した液体空洞5032dの表面は、好ましくは蛇行した流路となっ
ており、液体の酸素付加およびガス除去を向上する。濾過膜5033mは、生体
適合性を高めるよう改良した25μのマクロ網状濾過膜が好ましい。酸素付加膜
5034mは、生体適合性を高めるよう改良した表面で、100mmHg以上の
逆流水圧差となる、0.2乃至3μのマクロ網状ガス除去膜が好ましい。
【0085】 第2第1支持部材5034は、チューブ5034tを含み、酸素付加モジュー
ル5030から出た液体をガス除去モジュール5040、または、もしあるのな
ら隣接する他のモジュールに送り込む。第3支持部材5023は、半球状に飛び
出た液体空洞5035dおよびチューブ5035tを含み、外部供給源より酸素
を受け入れる。第4支持部材5036は、好ましくは頑丈で、酸素付加モジュー
ル5030を支持するものである。
【0086】 ガス除去モジュール5040は、第1支持部材5041、濾過膜5042m、
ガス除去膜5043m、切り欠き中心部5043cを持つ第2支持部材5043
、および第3支持部材5044を持つ。第1支持部材5041は、半球状に飛び 出した液体空洞5041dを持つ。
【0087】 濾過膜5042mは、生体適合性を高めるよう改良した25μのマクロ網状濾
過膜が好ましい。ガス除去膜5043mは、生体適合性を高めるよう改良した表 面で、100mmHg以上の逆流水圧差となる、0.2乃至3μのマクロ網状ガ
ス除去膜が好ましい。第2支持部材5043は、チューブ5043tを持ち、気
泡除去装置5040から出た液体を、ポンプモジュール5050、または、もし
あるのなら、他の隣接するモジュールに送り込む。第3支持部材5044は、半 球状に飛び出した液体空洞5044dおよびチューブ5044tを含み、ここか
ら減圧し、ガス除去膜5043mを通して液体からガスを取り出す。
【0088】 第2ポンプモジュール5050は、第1ポンプモジュール5010と一致して
もよく、好ましくは、第1支持部材5051、ダイアフラム5052、切り欠き
中心部5053cを持つ第2支持部材5053、および第3(終端)支持部材5
054を含む。第1支持部材5051は、半球状に飛び出した液体空洞5051
dおよびチューブ5051tを含み、液体をポンプモジュールから出るようにす
る。ダイアフラム5052は、ポリウレタン袋が好ましい。
【0089】 第3(終端)支持要素部材5054は、好ましくは頑丈で、ポンプモジュール
5050を支えるものである。支持部材5054は、好ましくは半球状に飛び出 した空洞(図示していない)を含み、吐出液を受け入れる。チューブ5054a
は、空気のような吐出流体をポンプモジュール5050に入れられるように設け
る。好ましくは、血球適合性逆流防止弁により、ポンプモジュール5050を通
る単一方向の流れを生む。
【0090】 動作中、血液および/または医薬液は、チューブ5014tを通って第1ポン
プモジュールに入り、濾過膜5021mを通りガス除去膜5022mに沿って流
れる。チューブ5023tよりわずかに減圧し、ガス除去膜5022mを通して
ガスを引き出す。次いで、血液および/または医薬液は、内部チューブ5022
tを介して酸素付加モジュール5030に入り、ガス除去膜5031mに沿って
流れ、濾過膜5033mをとおり、酸素付加膜5034mに沿って流れる。酸素 は、チューブ5035tを介し、酸素付加モジュール5030の第3支持部材の
半球状に飛び出した空洞5035dに受け入れ、酸素付加膜5034mを通り、
血液および/または医薬液が膜の表面に沿って流れる間に、血液および/または
医薬液に入り込む。
【0091】 酸素付加モジュール5030で酸素付加された後、血液および/または医薬液
を、内部チューブ5034tを介して気泡除去モジュール5040に送る。血液
および/または医薬液は、濾過膜5042mを通り、ガス除去膜5043mに沿
って流れる。チューブ5044tよりわずかに減圧を加え、ガス除去膜5043
mを通して血液および/または医薬液よりガスを取り出す。ガス除去モジュール
5040を通過した後、血液および/または医薬液は、チューブ5041tを通
って第2ポンプモジュール5050に入り、チューブ5051tを介して第2ポ
ンプモジュール5050を出る。
【0092】 ポンプ、濾過、酸素付加および/または気泡除去の組合せ装置136を、減圧
チューブ138を介して搭載型圧縮機121に、2つのガスバルブ125、12
9が配置されたガスチューブ126aを介して酸素タンク121aにつなぐ。ポ
ンプ、濾過、酸素付加および/または気泡除去の組合せ装置136を用いて、戻
りの流れを増強してもよい。さらに、ポンプ、濾過、酸素付加および/または気
泡除去の組合せ装置により、死空間およびポリマーと血液の接触が最小となる。
【0093】 適合する送液装置であれば、例えば、脈動式または回転式で、適切な弁を備え
た空圧、油圧または電気作動の装置を、前述のポンプモジュール5010、50
50と置き換えてもよい。あるいは、前述の濾過、酸素付加および気泡除去モジ ュール5020、5030および5040を、ポンプモジュール5010、50
50無しで使ってもよいし、あるいは各種の組合せで使ってもよい。図3に示す 通り、ポンプ、濾過、酸素付加および/または気泡除去装置に加え、戻りポンプ
165をポンプモジュールのひとつと共にして、可変体積補正チャンバー/モジ
ュールとして用いてもよい。さらに、各種の他の濾過、酸素付加(例えば、JO STRA酸素付加器)および/または気泡除去装置で前述のモジュールを置き換
えてもよい。
【0094】 図3に示す脳蘇生装置の実施態様の操作について説明する。
【0095】 再循環オプション手順は、適切な血管を介して、所定の流量と最大の注入圧で
、哺乳動物に送り込む予定量の医薬液を直接注入することに始まる。好ましい血
管としては、頚静脈および頚動脈を含み、順流でも逆流でもよい。注入部位によ
り、特殊カテーテル175を用いる。潅流量度は、全身静脈圧(好ましくは、約
50mmHg以上)に達するに十分(例えば、1乃至3リットル/分)でなけれ
ばならない。これにより、自己持続性再循環が得られるにふさわしい静脈流が起
きる。流出速度は、好ましくは約500乃至2000ml/分であり、好ましく
は約20乃至37℃の温度範囲で一定に保つ(すなわち、2000ml/分で約
15℃の温度差)。最大膜間圧が約50乃至80mmHgの範囲内にあり、最大
酸素流量が約3.0リットル/分であり、予備的に洗い流す量の合計が約350
mlであることが好ましい。該装置は、相応の圧力および流量に調整することで
、子供や小型哺乳動物にも使用可能である。例えば、大人に対しては、流入速度 は好ましくは約500乃至6000ml/分、圧力は150mmHg以下である
が、子供に対しては、流入速度は好ましくは約500乃至2000ml/分、圧
力は150mmHg以下である。しかしながら、流量および圧力は、特定器官お
よびその大きさによって決まる。
【0096】 まず、戻りカテーテル・インターフェースユニットに接続した追加の戻りカテ
ーテル集合部(図示していない)を、図2の実施態様のように大腿静脈に取り付
け、頚静脈/頚動脈用カテーテル175を適切な血管に取り付け、シリンジで逆
洗浄する。ついで、カテーテル175をカテーテル・インターフェースユニット
160に接続し、該インターフェースユニット160を弁162の作動により洗
浄する。後述のパージ/フラッシュ・サイクルにより、全ての空気が取り除かれ
、冷たい潅流液がカテーテル入口に来る。
【0097】 第1注入チューブ145上のクランプ180の作動時、および好ましくは解除
時にも、医薬液をリザーバー100より、制御弁151を通し、チューブ134
を伝い戻りカテーテル・インターフェースユニット161を通し、チューブ13
3を伝いポンプ165を通し、チューブ133を伝いポンプ、濾過、酸素付加お
よび/または気泡除去の組合せ装置136を通し、チューブ132、132aを
伝い極低温流体熱交換装置135を通し、チューブ132b、131を伝い気泡
除去/フラッシュチャンバー155に流し、該構成部品を加圧し、該装置のその
部分の気泡を除去する。一旦、ポンプ、濾過、酸素付加および/または気泡除去
の組合せ装置136および極低温流体熱交換装置135が加圧されると、医薬液
を、制御弁151により、第1注入チューブ145およびチューブ156から制
御弁150を通し、カテーテル・インターフェースユニット160に送り、チュ
ーブ154bを介して、気泡除去/フラッシュチャンバー155に戻す。前述の
ように、液体のみになるまで信号を出しつづけ、その時点で連続音が鳴るように
する気体/液体センサー186を含んでもよい。
【0098】 戻り医薬液で気泡除去/フラッシュチャンバー、バックフラッシュ・チューブ
154aが一杯になり、オーバーフローバッグ190に溢れ込むと、気体/液体
センサー186が作動し、マイクロプロセッサにより潅流ボタンのライト103
を点灯し、例えば、気体/液体検出スピーカー104より発する音色を変更する
【0099】 潅流ボタン102を押すと、制御弁150がフラッシュモードから注入モード
に切り替わる。医薬液を第1注入チューブ145、チューブ154a、気泡除去
/フラッシュチャンバー155、チューブ154b、続いてカテーテル175の
順に、予定の流量で送り込み、カテーテル先端圧を、注入圧力が150mmHg
以上とならないように、圧力センサーP107を介して、マイクロプロセッサ(
図示していない)により監視する。過剰な圧力が検出されると、圧縮機の電圧(
またはタンクバルブの圧力)を調整し、流量を自動的に減らしてこの値以下を保
つようにするか、安全弁180、制御弁150または弁162により手動または
自動で注入を停止することができる。追加の圧力センサーP101乃至P106
を気体または潅流回路に設置して、その部分の圧力を監視できる。温度センサー
T1、T2、T3、T4をリザーバー110、前述の極低温流体熱交換装置の流
入流路および流出流路、並びにカテーテル・インターフェースユニット160に
設置して、潅流回路のこれらの点における潅流液の温度を測定できる。
【0100】 事前に大腿静脈に取り付け、液を流し、戻りカテーテル・インターフェースユ
ニット161につないだ戻りカテーテル(図示していない)を、有効注入時間(
すなわち、1分以下)内に満たすことができる。再循環の速度は、戻りポンプ1
65の最小充填時間の関数である。戻り血液および/または医薬液を穏やかにへ
パリン処理し、ポンプ、濾過、酸素付加および/または気泡除去の組合せ装置1
36に直接入る前に、チューブ134より入る追加の医薬液と混合する。酸素付
加/ガス除去の後、血液および/または医薬液を、ポンプ、濾過、酸素付加およ
び/または気泡除去の組合せ装置136の可変体積補償/送液チャンバー、チュ
ーブ132および132a、極低温流体熱交換装置135、チューブ131、気
泡除去/フラッシュチャンバー155、チューブ154bの順に流し、次いでカ
テーテル175を通って患者に送り込む。
【0101】 大動脈弓潅流モードでは、脳だけでなく冠状動脈にも多量の医薬液が送られる
かもしれない。
【0102】 本発明をその実施態様と共に説明してきたが、当業者にとって各種の代替、改
良および変形が容易であることは明白である。したがって、ここに示した本発明
の好ましい実施態様は、例証のためであって、限定するためではない。請求項で
定義する発明の精神および範囲を外れなくとも、様々な変更を行うことができる
であろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による脳蘇生装置の正面図である。
【図2】 本発明による脳蘇生装置の一実施態様の概略図である。
【図2a】 極低温流体熱交換装置を用いて「オン・ザ・フライ」の位置で医薬
液を冷却する脳蘇生装置である。
【図2b】 極低温流体熱交換装置を用いて「バッグ・ツー・バッグ」の位置で
医薬液を冷却する脳蘇生装置である。
【図2c】 熱電冷却ユニットを用いて医薬液を冷却する脳蘇生装置である。
【図2d】 結合装置を用いて医薬液を冷却する脳蘇生装置である。
【図3】 本発明による脳蘇生装置の別の実施態様の概略図である。
【図4】 本発明による極低温流体熱交換装置の正面図である。
【図5】 図4に示す装置の流路部の平面図である。
【図6】 図4に示す装置の側面図である。
【図7】 図4に示す装置の図4の線VII−VIIに沿って取った断面図である。
【図8】 図4の装置の、ソレノイド・アクチュエーターが作動した状態を示す
断面図である。
【図9】 本発明によるポンプ、濾過、酸素付加および/または気泡除去の複合
装置における第1ポンプモジュールの分解図である。
【図10】 本発明によるポンプ、濾過、酸素付加および/または気泡除去の複
合装置における濾過モジュールの分解図である。
【図11】 本発明によるポンプ、濾過、酸素付加および/または気泡除去の複
合装置における酸素付加ポンプモジュールの分解図である。
【図12】 本発明によるポンプ、濾過、酸素付加および/または気泡除去の複
合装置における気泡除去モジュールの分解図である。
【図13】 本発明によるポンプ、濾過、酸素付加および/または気泡除去の複
合装置における第2ポンプモジュールの分解図である。
【図14】 図9乃至図13のモジュールを一緒に組み付け時の分解斜視図であ
る。
【図15】 本発明によるポンプ、濾過、酸素付加および/または気泡除去のモ
ジュール複合装置を組み立てた状態の正面斜視図である。
【図16】 極低温流体の結合装置の側断面図である。
【図17】 図16に示す装置の、オスおよびメス継手部が連結した状態の側断
面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB ,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ, DE,DK,EE,ES,FI,GB,GE,GH,G M,HR,HU,ID,IL,IS,JP,KE,KG ,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT, LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX,N O,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG ,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,UA, UG,UZ,VN,YU,ZW Fターム(参考) 4C077 AA30 BB06 BB10 DD18 DD19 EE01 HH03 HH13 HH14 HH15 JJ03 JJ13 JJ15 JJ16 KK30 LL01 LL17 NN10 PP08 PP10

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】脳蘇生装置であって、該装置は、 医薬液供給源と液連通した流路; 該流路を血流障害が起きている哺乳動物の循環系に取り付け、該哺乳動 物に該医薬液を用いて人工循環を確立する、インターフェースユニット; および、該医薬液を導入する哺乳動物の脳の代謝速度を遅くするのに十 分な量の医薬液を素早く冷やすような、強冷却ができる熱交換装置; を備える装置。
  2. 【請求項2】可搬型脳蘇生装置であって、該装置は、 可搬型ケース; 該可搬型ケース内に配置し、医薬液をその内部に溜めるリザーバー; 該可搬型ケース内に配置し、該リザーバーとつながっている流路; 該流路を血流障害が起きている哺乳動物の循環系に取り付け、該哺乳動 物に人工循環を確立する、インターフェースユニット; および、可搬型脳蘇生装置が必要となるまで、該医薬液を導入する哺乳 動物の脳の代謝速度を遅くするのに十分な量で、該医薬液をリザーバー内に冷却
    状態に保つために、該可搬型脳蘇生装置を熱交換装置に着脱可能に取り付ける結
    合装置; を備える装置。
  3. 【請求項3】可搬型脳蘇生装置であって、該装置は、 可搬型ケース; 医薬液を内部に溜めるために該可搬型ケースの内部に配置したリザーバ ー; 少なくとも一部を該可搬型ケース内に配置し、該リザーバーとつながっ ている流路; 該流路を血流障害が起きている哺乳動物の循環系に取り付け、該動物に 人工循環を確立する、インターフェースユニット; リザーバーと液連通しており、該医薬液を導入する哺乳動物の脳の代謝 速度を遅くするのに十分な量のリザーバー内の医薬液を冷やすための熱交換装置
    ; および、流路と該インターフェースユニットを液連通するに先立ち、医 薬液を流路に予備的に洗い流す(prime)ために、医薬液のリザーバーから
    流路への導入を制御する制御ユニット; を備える装置。
  4. 【請求項4】医薬液供給源が流路と液連通したリザーバーである、請求項1によ
    る装置。
  5. 【請求項5】リザーバー内の医薬液を加圧する圧力源をさらに備えた、請求項2
    、3または4による装置。
  6. 【請求項6】前記リザーバーに1以上の医薬液バッグを備え、該バッグの周りに
    配置した圧力カフと液連通した圧縮機を前記圧力源に備える、請求項5の装置。
  7. 【請求項7】前記リザーバーに1以上の医薬液バッグを備え、該バッグの周りに
    配置した圧力カフと液連通した圧縮気体タンクを前記圧力源に備える、請求項5
    の装置。
  8. 【請求項8】前記熱交換装置が、極低温流体の非再循環膨張チャンバー内での膨
    張を利用して該医薬液を冷却する、請求項1、2または3の装置。
  9. 【請求項9】前記チャンバーが、熱伝導率が高く、低温耐性の高い物質で作られ
    た1以上の壁を含み、前記熱交換器装置が、内部を通って医薬液が循環するため
    の、チャンバーに接した流路集合部を備える、請求項8による装置。
  10. 【請求項10】2以上の容器を備え、医薬液を流路に導入するに先立ち、医薬液
    を該2以上の容器の間で往復させ、極低温流体熱交換装置を通して医薬液を冷却
    できるように、該容器の間にありかつ該容器の双方と液連通した極低温流体熱交
    換装置を前記熱交換装置が備える、請求項1、2または3の装置。
  11. 【請求項11】医薬液を流路に予備的に洗い流す位置と、医薬液を流路から哺乳
    動物に導入するためのインターフェースユニットに送り込む位置とで切り替え可
    能な、該流路中の制御弁をさらに備えた、請求項1の装置。
  12. 【請求項12】前記流路と液連通した再循環流路および該再循環流路を哺乳動物
    の血管に取り付ける再循環インターフェースユニットをさらに備える、請求項1
    、2または3の装置。
  13. 【請求項13】再循環流路と液連通した再循環ポンプ、再循環熱交換装置ならび
    にポンプ、濾過、酸素付加および/または気泡除去の組合せ装置をさらに備える
    、請求項12の装置。
  14. 【請求項14】組み立てて1以上のモジュールを構成し、各モジュールが送液、
    濾過、酸素付加および液体の気泡除去の何れかひとつの機能を持つような、積み
    重ね支持部材を、該ポンプ、濾過、酸素付加および/または気泡除去の組合せ装
    置が備える、請求項13の装置。
  15. 【請求項15】前記モジュールが、濾過モジュール、酸素付加モジュール、気泡
    除去モジュールおよび1以上のポンプモジュールを含む、請求項14の装置。
  16. 【請求項16】医薬液を流路から再循環流路に送り込み、再循環流路に予備的に
    洗い流す位置と、医薬液を流路から直接再循環流路に流れないように遮断する位
    置とで切り替え可能な制御弁をさらに備える、請求項12の装置。
  17. 【請求項17】再循環熱交換装置が、圧縮した極低温流体の非再循環膨張チャン
    バー内での膨張を利用して医薬液を冷却する、請求項13による装置。
  18. 【請求項18】チャンバーに、熱伝導率が高く低温耐性の高い物質で作られた1
    以上の壁を含み、再循環熱交換器装置に、内部を通って医薬液が循環するための
    、チャンバーに接した流路集合部をさらに備える、請求項17による装置。
  19. 【請求項19】熱交換装置が熱電素子を備える、請求項1、2または3の装置。
  20. 【請求項20】血流障害が起きている哺乳動物の無酸素性および/または虚血性
    脳損傷を減らす方法で、該方法が、 強冷却ができる熱交換装置を使用し、医薬液を導入する哺乳動物の脳の 代謝速度を遅くするのに十分な量の医薬液を素早く冷やす工程; 冷却した医薬液を血流障害が起きている哺乳動物の循環系へ導入して、 哺乳動物に人工循環を確立し、それによって該哺乳動物を本質的に神経学的に無
    傷に保つ工程; を含む方法。
  21. 【請求項21】血流障害が起きている哺乳動物の無酸素性および/または虚血性
    脳損傷を減らす方法で、該方法が、 可搬型脳蘇生装置を熱交換装置へ取り外し可能に取り付け、医薬液を導 入する哺乳動物の脳の代謝速度を遅くするのに十分な量のリザーバー内の該医薬
    液を冷却状態に保つ工程; 該熱交換装置から該可搬型脳蘇生装置を取り外す工程; 該可搬型脳蘇生装置から血流障害が起きている哺乳動物の循環系への冷 却した医薬液を導入し、医薬液を用いて哺乳動物に人工循環を確立する工程; を含む方法。
  22. 【請求項22】加圧したリザーバーから循環系への医薬液を導入することをさら
    に含む、請求項20または21の方法。
  23. 【請求項23】リザーバーを囲む圧力カフを作動してリザーバーを加圧すること
    を含む、請求項22の方法。
  24. 【請求項24】冷却した医薬液を循環系に導入するに先立ち、熱交換装置を通し
    て医薬液を2以上の容器の間で往復して、哺乳動物の脳の代謝速度を遅くするの
    に十分な量の医薬液を冷却することをさらに含む、請求項20または21の方法
  25. 【請求項25】熱交換装置が極低温流体の非再循環膨張チャンバー内での膨張を
    利用して医薬液を冷却する、請求項24の方法。
  26. 【請求項26】請求項20または21の方法で、該方法がさらに、 医薬液を哺乳動物から取り出し; 取り出した該医薬液を前述の熱交換装置を通して循環させ; 該医薬液を該哺乳動物に再導入すること; を含む方法。
  27. 【請求項27】請求項26の方法で、該方法がさらに、 再循環流路へ再循環ポンプおよび再循環熱交換装置を設置し; 哺乳動物から取り出した医薬液を再循環熱交換装置へ送り込み、哺乳動 物の脳の代謝速度を遅くするのに十分な量の医薬液を冷却すること; を含む方法。
  28. 【請求項28】請求項26の方法で、該方法がさらに、 医薬液を哺乳動物に再導入するに先立ち、哺乳動物から引き出した医薬 液に酸素を付加しかつガス除去を行うこと を含む方法。
  29. 【請求項29】請求項21の方法で、 可搬型脳蘇生装置が、医薬液リザーバー、該リザーバーと液連通した流 路および該流路を哺乳動物の循環系に取り付けるためのインターフェースユニッ
    トを備え; さらに該方法が、流路とインターフェースユニットを液連通し、取り外 した可搬型脳蘇生装置から該哺乳動物の循環系に冷却した医薬液を導入するに先
    立ち、リザーバーから流路に冷却した医薬液を導入し、流路を予備的に洗い流す
    ; ことを含む方法。
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