JP2006020712A - 人工心肺装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 血液流量の調節を安全かつ簡易に行うことができる人工心肺装置を提供する。
【解決手段】 血液を脱血ラインを介してリザーバに送り、このリザーバで貯留された血液を、リザーバと送血ポンプとをつなぐ血液ラインと、送血ポンプと人工肺とをつなぐ第１の送血ラインとを介して、送血ポンプにより人工肺に送り、この人工肺において二酸化炭素が酸素に交換された血液を第２の送血ラインを介して外部に送ることにより体外循環を行う人工心肺装置において、
前記脱血ラインに脱血量を調節する脱血レギュレータが設けられるとともに、前記第１の送血ラインに送血量を調節する送血レギュレータが設けられ、前記脱血レギュレータと前記送血レギュレータとを制御する脱血レギュレータ制御部と送血レギュレータ制御部とがそれぞれ設けられ、前記脱血レギュレータ制御部と前記送血レギュレータ制御部とがマスタースレーブ機能により連動することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、心臓外科手術などに用いられる人工心肺装置に関するものである。

従来、心臓外科手術においては、心臓を停止あるいは停止に近い状態にする必要があるため、心臓と肺の機能を代行する人工心肺装置が用いられている。この人工心肺装置は、図２に示すように、脱血ライン１、リザーバ２、血液ライン３、送血ポンプ４、第１の送血ライン５、人工肺６、第２の送血ライン７を主要な構成要素として備えたものである。

脱血ライン１は、ポリエステルなどの合成樹脂からなる円筒状のチューブであり、患者Ｐの大静脈から血液を受け取り、リザーバ２に送る役割を担っている。なお、脱血ライン１には、血液の濃度や酸素の濃度をモニターするためのセンサなどが設けられることが多い。リザーバ２は、内部に槽を有するものであり、送られてきた血液を一時的に貯留する役割を担っている。なお、リザーバ２には、患者Ｐの手術野における血液を吸引するサクションライン、および右心腔内における血液を吸引するベントラインがつながっている（図示せず。）。

送血ポンプ４は、ローラポンプまたは遠心ポンプなどからなるものであり、リザーバ２に貯留された血液を、リザーバ２と送血ポンプ４とをつなぐ血液ライン３と、送血ポンプ４と人工肺６とをつなぐ第１の送血ライン５とを介して、人工肺６に送る役割を担っている。また、送血ポンプ４は、送血ポンプ制御部１５を操作することにより制御されるようになっている。なお、血液ライン３、第１の送血ライン５は脱血ライン１と同様のものである。

人工肺６は、気体透過性に優れた中空糸膜または平膜などからなるものであり、血液内の二酸化炭素を酸素に交換する役割を担っている。なお、人工肺６には、血液の温度を調節するための熱交換器が備え付けられて一体化されている。第２の送血ライン７は脱血ライン１と同様のものであり、人工肺６においてガス交換された血液を受け取るとともに、患者Ｐの大動脈に送る役割を担っている。なお、送血ライン７には、血液中の異物を取り除くためのフィルターが設けられることが多い。異物とは、血液が固まってしまった血栓や混入した気泡などである。
以上説明した構成要素を備えた人工心肺装置を用いることにより、心臓による体内循環に代わって体外循環を行うことが可能になる。

上記人工心肺装置の操作にあっては、高度な知識、技術が必要とされるため、通常、臨床工学技士が操作者の任に当たっている。操作者は、医師の指示のもとに、脱血の程度や患者の動脈圧を確認しながら、体外循環における最適な血液流量の調節を手動操作により行う。

しかしながら、上述したように、人工心肺装置内には複数のラインが存在しており、各ラインにおける血液流量は、リザーバ２の血液容量、送血ポンプ４の送血能力、人工肺６の処理能力に応じて、正確に調節されなければならない。従って、体外循環時には、送血ポンプ４の制御とともに、各ラインにおける血液流量を鉗子により挟み付けるなどして調節する必要がある。

このような複雑かつ高度な人工心肺装置の操作性を改善する手段として、上記鉗子の機能を代行する脱血レギュレータ１１が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この脱血レギュレータ１１は、一対のクランプ部材からなるクランパと、このクランパを動かすサーボモータとを有するものであり、図２に示すように、人工心肺装置の脱血ライン１に設けられ、この脱血ライン１を挟んで変形させることにより、脱血量の調節を行うものである。また、脱血レギュレータ１１は、脱血レギュレータ制御部１３から出力される動作信号を、信号ケーブルまたは無線通信を介して受信することにより動作するので、操作者は、この脱血レギュレータ制御部１３を操作することにより、脱血量の調節を正確かつ簡易に行うことができる。
特開昭６２−０２７９６６号公報

しかしながら、特許文献１にかかる人工心肺装置にあっては、操作者は、送血ポンプ４を制御する送血ポンプ制御部の操作、脱血レギュレータを制御する脱血レギュレータ制御部の操作に加えて、鉗子を用いた送血ラインにおける送血量の調節を行うため、一度に３ヵ所の操作をする必要があり、操作が煩雑であるとともに、体勢が不自然になって誤操作が起き易いという問題があった。また、鉗子による血液流量の調節には、高度な技能が必要であり、技能が不十分な場合には、鉗子外れなどのトラブルが発生する問題があった。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、血液流量の調節を安全かつ簡易に行うことができる人工心肺装置を提供することを目的とする。

かかる課題を解決するため、
血液を脱血ラインを介してリザーバに送り、このリザーバで一時的に貯留された血液を、リザーバと送血ポンプとをつなぐ血液ラインと、送血ポンプと人工肺とをつなぐ第１の送血ラインとを介して、送血ポンプにより人工肺に送り、この人工肺において二酸化炭素が酸素に交換された血液を第２の送血ラインを介して外部に送ることにより体外循環を行う人工心肺装置において、
前記脱血ラインに脱血量を調節する脱血レギュレータが設けられるとともに、前記第１の送血ラインまたは前記第２の送血ラインに送血量を調節する送血レギュレータが設けられ、前記脱血レギュレータと前記送血レギュレータとを制御する脱血レギュレータ制御部と送血レギュレータ制御部とがそれぞれ設けられ、前記脱血レギュレータ制御部と前記送血レギュレータ制御部とがマスタースレーブ機能により連動することを特徴とする人工心肺装置である。

請求項２にかかる発明は、請求項１記載の人工心肺装置であって、前記送血ポンプを制御する送血ポンプ制御部が設けられ、この送血ポンプ制御部と前記脱血レギュレータ制御部と前記送血レギュレータ制御部とが連動することを特徴とする請求項１記載の人工心肺装置である。

本発明の人工心肺装置によれば、脱血レギュレータ制御部と送血レギュレータ制御部とが連動可能であり、これら制御部のいずれか一方を操作することにより、脱血量と送血量を同時に制御することが可能であるため、操作者は、１ヵ所の操作によって人工心肺装置における血液流量の調節を安全かつ簡易に行うことができる。

また、本発明の人工心肺装置によれば、送血ポンプ制御部を操作して送血ポンプを起動または停止すると、送血ポンプ制御部から開始信号または停止信号が自動的に脱血レギュレータ制御部、送血レギュレータ制御部に送信され、脱血レギュレータ、送血レギュレータが脱血ライン、送血ラインを開放または閉塞するため、操作者は、１ヵ所の操作によって体外循環の開始または停止を安全かつ簡易に行うことができる。

本発明にかかる人工心肺装置の一実施形態を、図面に基づいて説明する。図１に、本発明の人工心肺装置の一例を示す。なお、図２の従来例と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その説明を省略または簡略化する。

本発明の人工心肺装置にあっては、従来のものと異なるところは、第１の送血ライン５に送血量を調節する送血レギュレータ１２が設けられた点、この送血レギュレータ１２を制御する送血レギュレータ制御部１４が設けられた点、脱血レギュレータ制御部１３と上記送血レギュレータ制御部１４とがマスタースレーブ機能により連動する点、送血ポンプ制御部１５と上記脱血レギュレータ制御部１３と上記送血レギュレータ制御部１４とが連動する点である。

本発明の人工心肺装置における送血レギュレータ１２、送血レギュレータ制御部１４は、上述した脱血レギュレータ１１、脱血レギュレータ制御部１３とそれぞれ同様のものである。送血レギュレータ１２は、図１に示すように、送血ポンプ４の下流に位置する第１の送血ライン５に設けられており、送血レギュレータ制御部１４から送信される動作信号を受信することにより動作して脱血量の調節を行う。従って、操作者は、この送血レギュレータ制御部１４を操作することにより、人工肺６のガス交換能力およびリザーバ４の貯血量などに応じて、送血量を調節することが可能である。
なお、送血レギュレータ１２は、第１の送血ライン５の代わりに第２の送血ライン７に設けられてもよい。

脱血レギュレータ制御部１３と送血レギュレータ制御部１４とは、図１に示すように、隣接して設けられている。従って、操作者は、各制御部の近傍においてこれら制御部を操作することにより、脱血レギュレータ１１および送血レギュレータ１２を動作させることが可能である。

脱血レギュレータ制御部１３および送血レギュレータ制御部１４には、マスタースレーブ機能が内蔵されており、両者は連動することが可能である。マスタースレーブ機能とは、一方の動作に従って他方の動作が決定されることをいい、本発明の人工心肺装置においては、例えば、脱血ライン１における脱血量に従って、送血ライン７における送血量が決定されるように、脱血レギュレータ制御部１３と送血レギュレータ制御部１４とが連動することである。

具体的には、脱血レギュレータ制御部１３または送血レギュレータ制御部１４に、脱血量と送血量の比率を予め入力しておく。そして、例えば、脱血レギュレータ制御部１３を操作して脱血量を調節すると、この脱血レギュレータ制御部１３から連動信号が送信され、この連動信号を受信した送血レギュレータ制御部１４が、入力された比率通りの送血量が得られるように、送血レギュレータに動作信号を送信する。結果、脱血量と送血量が同時に調節される。

このように、操作者は、脱血レギュレータ制御部１３または送血レギュレータ制御部１４のいずれか一方を操作することにより、脱血量と送血量を同時に調節することが可能である。また、１ヵ所の操作で済むため、操作者は、人工心肺装置における血液流量の調節を安全かつ簡易に行うことができる。

なお、送血レギュレータ制御部１４を操作した際には、この送血レギュレータ制御部１４から連動信号が送信される。また、脱血量と送血量との比率は、各制御部において随時変更が可能である。また、図１には、脱血レギュレータ制御部１３と送血レギュレータ制御部１４との間に信号ケーブルが図示されているが、本発明はこれに限らず、無線通信を信号媒体として用いてもよい。

送血ポンプ制御部１５は、図１に示すように、送血レギュレータ制御部１４と通信可能である。また、本発明の人工心肺装置においては、脱血レギュレータ制御部１３と送血レギュレータ制御部１４とが通信可能な状態であるため、結果、送血ポンプ制御部１５は、脱血レギュレータ制御部１３および送血レギュレータ制御部１４と通信可能であり、これら制御部は連動することができる。
なお、送血ポンプ制御部１５は、脱血レギュレータ制御部１３と通信可能であってもよく、また、脱血レギュレータ制御部１３および送血レギュレータ制御部１４と通信可能であってもよい。

送血ポンプ制御部１５と他の制御部とは、体外循環時には独立して稼動する。一方、体外循環の停止時には、送血ポンプ制御部１５と他の制御部とは連動して稼動する。具体的には、送血ポンプ制御部１５を操作して送血ポンプ４を停止すると、この送血ポンプ制御部１５から停止信号が自動的に送血レギュレータ制御部１４に送信される。停止信号を受信した送血レギュレータ制御部１４は、閉塞信号を送血レギュレータ１１に送信することにより、送血ライン１を閉塞して送血量を０にする。また、送血レギュレータ制御部１４は、連動信号を脱血レギュレータ制御部１３に送信するため、脱血レギュレータ制御部１３からも閉塞信号が、脱血レギュレータ１１に送信されて、脱血ライン１を閉塞して脱血量を０にする。

他方、体外循環の開始時にも、送血ポンプ制御部１５と他の制御部とは連動して稼動する。具体的には、送血ポンプ制御部１５を操作して送血ポンプ４を起動すると、この送血ポンプ制御部１５から開始信号が自動的に送血レギュレータ制御部１４に送信される。開始信号を受信した送血レギュレータ制御部１４は、開放信号を送血レギュレータ１２に送信することにより、第１の送血ライン５を開放する。また、送血レギュレータ制御部１４は、連動信号を脱血レギュレータ制御部１３に送信するため、脱血レギュレータ制御部１３からも開放信号が、脱血レギュレータ１２に送信されて、第１の送血ライン５を開放する。なお、送血量と脱血量は予め設定された比率で調節される。

このように、操作者は、送血ポンプ制御部１５を操作することにより、送血ポンプの起動または停止と、脱血ライン１と送血ライン５の開放または閉塞をそれぞれ同時に行うことが可能である。また、１ヵ所の操作で済むため、操作者は、体外循環の開始と停止を安全かつ簡易に行うことができる。

本発明の実施形態にかかる人工心肺装置の一例を示す概略構成図である。 従来の人工心肺装置の一例を示す概略構成図である。

符号の説明

１・・・脱血ライン、２・・・リザーバ、３・・・血液ライン、４・・・送血ポンプ、５・・・第１の送血ライン、６・・・人工肺、７・・・第２の送血ライン、１１・・・脱血レギュレータ、１２・・・送血レギュレータ、１３・・・脱血レギュレータ制御部、１４・・・送血レギュレータ制御部、１５・・・送血ポンプ制御部

Claims (2)

1. 血液を脱血ラインを介してリザーバに送り、
   このリザーバで一時的に貯留された血液を、リザーバと送血ポンプとをつなぐ血液ラインと、送血ポンプと人工肺とをつなぐ第１の送血ラインとを介して、送血ポンプにより人工肺に送り、
   この人工肺において二酸化炭素が酸素に交換された血液を第２の送血ラインを介して外部に送ることにより体外循環を行う人工心肺装置において、
   前記脱血ラインに脱血量を調節する脱血レギュレータが設けられるとともに、前記第１の送血ラインまたは前記第２の送血ラインに送血量を調節する送血レギュレータが設けられ、
   前記脱血レギュレータと前記送血レギュレータとを制御する脱血レギュレータ制御部と送血レギュレータ制御部とがそれぞれ設けられ、
   前記脱血レギュレータ制御部と前記送血レギュレータ制御部とがマスタースレーブ機能により連動することを特徴とする人工心肺装置。
2. 請求項１記載の人工心肺装置であって、前記送血ポンプを制御する送血ポンプ制御部が設けられ、この送血ポンプ制御部と前記脱血レギュレータ制御部と前記送血レギュレータ制御部とが連動することを特徴とする請求項１記載の人工心肺装置。
   
   

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