JP2006280395A - 体外循環血液回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 ベント回路と心筋保護回路を備え、ローラーポンプを用いずに貯血槽の血液量を制御可能な体外循環血液回路を提供する。
【解決手段】 血液のガス交換を行なう人工肺１と、大静脈２から導出した血液を人工肺１に送る静脈回路３と、人工肺１から大動脈４に血液を送る動脈回路５とからなる主回路６を備えた体外循環血液回路Ｃであって、主回路６を流れる血液を一時的に貯留可能な貯血槽７が設けられ、貯血槽７は、主回路６を流れる血液の圧力に応じてその内容積が可変とされているとともに、貯血槽７には、静脈回路３に接続され、貯留された血液を貯血槽７から静脈回路３の方向にのみ流通可能な返血管２１と、動脈回路５に接続され、動脈回路５を流れる血液を動脈回路５から貯血槽７の方向にのみ流通可能な貯血管２２とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、患者の体内から導出された血液のガス交換を行なう人工肺を備えた体外循環血液回路に関する。

従来、心拍動の静止下で行われる例えば冠動脈バイパス手術などの開心術では、患者の体外に血液を導出して、人工肺で酸素を加え炭酸ガスを除去するガス交換を行い、ガス交換された血液を体内に返送する体外循環血液回路が用いられている。

この種の体外循環血液回路には、例えば図２に示すように、人工肺１と、患者の大静脈２から導出した血液を人工肺１に送る静脈回路３と、人工肺１から大動脈４に血液を返送する動脈回路５とからなる主回路６が備えられている。また、静脈回路３には、患者の大静脈２から導出された血液を一時的に貯留する貯血槽７と、主回路６と患者の体内とに血液を流通して循環させる遠心ポンプ８と、循環する血液の温度調整を行う熱交換器９とが設けられ、それぞれが主回路６内で直列配置されたものがある。

この体外循環血液回路Ａは、貯血槽７が主回路６内で直列配置されているため、特に体外循環が安定しない循環の開始時や終了時に、貯血槽７の血液量を制御することが難しく、貯血槽７から血液があふれ出すなどの問題があった。また、体外循環を停止した際に、貯血槽７内が陰圧となりやすく、これに伴い患者体内からの脱血が継続されたり、動脈回路５の大動脈側から患者の血圧によって血液の逆流が生じたりするという問題があった。

これに対して、例えば図３に示すように、静脈回路３から分岐する２つの分岐管１０を設けてこの分岐管１０と貯血槽７とを接続し、貯血槽７を主回路６に対し並列する回路１１内に設けた体外循環血液回路Ｂも存在する。この体外循環血液回路Ｂでは、それぞれの分岐管１０にローラーポンプ１２が備えられ、各ローラーポンプ１２を選択的に駆動することで、貯血槽７の血液量が制御可能とされている。また、この体外循環血液回路Ｂには、主回路６内に直列状態で接続され、循環する血液中の気泡を除去する脱気装置１３が設けられており、１つの分岐管１０は脱気装置１３と接続されて脱気装置１３に溜まった空気を貯血槽７に送ることが可能とされている。また、体外循環を停止した場合にも、主回路６と貯血槽７とが並列され、且つローラーポンプ１２が介在されていることにより、脱血の継続や血液の逆流の恐れがないものとされる（例えば、特許文献１参照。）。

また、上記の両体外循環血液回路Ａ、Ｂの貯血槽７には、術野の出血箇所１４から血液を回収するためのベント回路１５が接続されている。ベント回路１５は、ローラーポンプ１６を備え、このローラーポンプ１６を選択的に駆動することで術野の出血箇所１４から血液を貯血槽７内に回収可能とされている。
特開平６−６３１２７号公報 特開２０００−２１０３８１号公報

しかしながら、上記の貯血槽を並列回路内に設けた体外循環血液回路では、貯血槽内の血液量を制御するために、比較的高価なローラーポンプを要するため、体外循環血液回路の高コスト化を招くという問題があった。また、血液量を制御するためには、その都度ローラーポンプの駆動を要し、ベント回路のローラーポンプを含めて制御する必要があるため、制御機構が複雑化するという問題があった。

一方、開心術を行う際には、体外循環血液回路が患者の心肺機能を確実に代替した段階で、心臓の心拍動を静止させる。このとき、例えばカリウムやマグネシウムなどの電解質や、糖分、緩衝液などの心筋保護液が冠動脈に注入されて心拍動を静止させる。また、術中には、定期的に心筋保護液の送液が行われ、心拍動の静止状態が維持されている。一般に、この心筋保護液を冠動脈に送液するための心筋保護回路は、体外循環血液回路とは系統を別にして設けられており、体外循環血液回路にこの心筋保護回路を具備させて、回路全体をコンパクトに納めつつ、その制御を簡便にすることが望まれていた。

本発明は、上記事情を鑑み、ベント回路と心筋保護回路を備え、ローラーポンプを用いずに貯血槽の血液量を制御可能な体外循環血液回路を提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明の体外循環血液回路は、血液のガス交換を行なう人工肺と、大静脈から導出した血液を前記人工肺に送る静脈回路と、前記人工肺から大動脈に血液を送る動脈回路とからなる主回路を備えた体外循環血液回路であって、前記主回路を流れる血液を一時的に貯留可能な貯血槽が設けられ、該貯血槽は、前記主回路を流れる血液の圧力に応じてその内容積が可変とされているとともに、該貯血槽には、前記静脈回路に接続され、貯留された血液を該貯血槽から前記静脈回路の方向にのみ流通可能な返血管と、前記動脈回路に接続され、該動脈回路を流れる血液を前記動脈回路から前記貯血槽の方向にのみ流通可能な貯血管とが接続されている。

また、本発明の体外循環血液回路は、前記静脈回路に一端が接続され、前記静脈回路に血液が流れることによって管内圧が陰圧とされるベント管からなるベント回路を備えることが好ましい。

さらに、本発明の体外循環血液回路は、前記動脈回路に一端が接続され、前記動脈回路を流れる血液の一部を分岐して流す心筋保護管を有する心筋保護回路を備えることが好ましい。

本発明の体外循環血液回路によれば、貯血槽が、主回路を流れる血液の圧力に応じてその内容積をかえるものとされているため、空気に触れることなく血液を貯留することが可能とされる。また、返血管と貯血管とが主回路の静脈回路と動脈回路にそれぞれ接続されており、動脈回路を流れる血液の陽圧により動脈回路から貯血槽に血液を送ることができる。逆に、静脈回路の陰圧により貯留された血液を返血管から静脈回路に流すことができる。よって、貯血槽の血液量を、従来のように高価なローラーポンプを要することなく鉗子等による回路の閉鎖、開放の操作により簡便に制御することができ、体外循環血液回路を経済的に優位なものにすることができる。

さらに、本発明の体外循環血液回路によれば、主回路を流れる血液の圧力を利用してベント管の管内圧を陰圧にすることができ、この陰圧状態のベント管によって、循環系外の血液を特別な操作を要することなく吸引し主回路内に回収することができる。このため、ローラーポンプを使用して回収していた従来の体外循環血液回路と比較し、循環系外の血液を、高価なローラーポンプを使用せずに回収できるため、経済的に優位な体外循環血液回路とすることが可能になる。

また、本発明の体外循環血液回路によれば、心筋保護管が主回路から分岐して設けられ、この心筋保護管に主回路内のポンプの力で血液を流すことができる。これにより、心筋保護管を流れる血液に心筋保護液を送液するだけで心臓に心筋保護液を送ることができる。このため、従来の、例えば主回路を流れる血液を採取して心筋保護液と混合し冠動脈に注入していた場合と比較し、体外循環回路のポンプの力を利用して心筋保護液を送液できるため、心筋保護を簡便に行うことが可能になる。

以下、図１を参照し、本発明の一実施形態に係る体外循環血液回路について説明する。

本発明の一実施形態は、図１に示すように、患者の体内から導出された血液のガス交換を行う人工肺１を備え、患者の心肺機能を代替する体外循環血液回路Ｃに関するものであり、心拍動の静止下で行われる例えば冠動脈バイパス手術などで用いられるものである。

この体外循環血液回路Ｃは、患者の体内から導出した血液のガス交換を行なう人工肺１と、大静脈２から導出された血液を人工肺１に送る静脈回路３と、人工肺１でガス交換された血液を大動脈４に送る動脈回路５とを有しており、人工肺１と静脈回路３と動脈回路５とを合わせて主回路６とされる。

静脈回路３には、患者の大静脈２から導出された血液を一時的に貯留可能な貯血槽７と、主回路６と患者の体内とに血液を流通して循環させる遠心ポンプ８と、血液に混入した気泡を除去する脱気装置１３と、血液の温度調整を行う熱交換器９とが設けられている。脱気装置１３と遠心ポンプ８と熱交換器９とは、静脈回路３の血液流通方向（矢印ａ方向）上流側から順に、管（静脈回路管）２０を介して直列に接続されている。

一方、貯血槽７は、柔軟な袋状に形成されている。また、貯血槽７の下方側には、静脈回路３に接続され、貯留された血液を貯血槽７から静脈回路３に向かう方向にのみ流通可能とされた返血管２１と、動脈回路５に接続され、動脈回路５を流れる血液を動脈回路５から貯血槽７に向かう方向にのみ流通可能とされた貯血管２２とが接続されている。この返血管２１と貯血管２２の一方向のみの送血は、例えばそれぞれの管２１、２２に図示せぬ逆止弁などが備えられることで可能とされている。また、貯血槽７の下方側には、脱気装置１３とローラーポンプ２３を介して接続された脱気管２４が設けられている。この脱気管２４は、主回路６を循環する血液中の気泡を除去する脱気装置１３に溜まった空気を、ローラーポンプ２３を駆動することによって貯血槽７に送り、貯血槽７の上方側に接続された排出管２５を介して系外に排出するためのものである。

静脈回路３には、返血管２１の静脈回路３との接続部分よりも血液流通方向（矢印ａ方向）上流側に、ベント管２６の一端が接続され、このベント管２６がベント回路１５とされている。ベント回路１５は、肺静脈から還流してくる血液や大動脈弁を通って逆流してきた血液による左心室壁の過伸展を防止するためのものであり、ベント管２６の他端に別途、図示せぬカニューレ（管）が取り付けられ、カニューレを介してベント管２６が左心房もしくは左心室、あるいは肺動脈と接続可能とされている。

他方、動脈回路５は、一端が人工肺１と接続された管（動脈回路管）１９からなり、人工肺１と貯血管２２の接続部分との間に、動脈回路５に一端が接続され、動脈回路（主回路６）５を流れる血液の一部を分岐して流すことが可能な心筋保護管３０が設けられている。また、この心筋保護管３０の一端から他端の間には、例えばカリウム、マグネシウムなどの電解質や、糖分、緩衝液などを含む心筋保護液を、心筋保護管３０を流れる血液に混入させるための送液管３１が接続されている。送液管３１の心筋保護管３０との接続部分と対向する端部には、心筋保護液を、心筋保護管３０を流れる血液に送り出すための、例えばシリンジポンプなどのポンプ３２が取り付けられている。ここで、心筋保護管３０と送液管３１とポンプ３２とを合わせて心筋保護回路３３とされる。

この体外循環血液回路Ｃには、上記に加えて、サンプリング装置３４が人工肺１と接続されている。このサンプリング装置３４は、静脈回路３を流れて人工肺１に送られた血液（静脈血）と、人工肺１から動脈回路５に送られる血液（動脈血）とをそれぞれ採取可能とされている。採取された静脈血と動脈血は、例えば血液中の酸素濃度が測定されて、人工肺１に送気するガスの酸素濃度と酸素流量の調整に供される。このサンプリング装置３４は、さらに脱気装置１３よりも流通方向（矢印ａ方向）上流側に位置する静脈回路３と返送管３５によって接続されており、測定を終えた採取血液を静脈回路３に返送可能とされている。

ついで、図１を参照し、上記の構成からなる体外循環血液回路Ｃにおける貯血槽７の血液量の制御方法およびベント回路１５と心筋保護回路３３の作用、効果について説明する。

はじめに、患者の大動脈４に送血カニューレ（送血管）を挿入し、この送血カニューレと動脈回路５とを接続する。ついで、大静脈２に脱血カニューレ（脱血管）を挿入し、この脱血カニューレに静脈回路３を接続する。この段階で、患者の例えば動脈圧、静脈圧、心電図などが確認され、人工肺１が始動される。

ついで、静脈回路３に設けられた遠心ポンプ８をゆっくりと駆動させる。これとともに、静脈回路３に患者の体内からの血液が導出（脱血）され、遠心ポンプ８の回転数の増加に応じて脱血される血液量が増加される。また、これに合わせ、人工肺１でガス交換された血液が動脈回路５から患者の体内に送血される。このとき、主回路６と患者体内とを血液が循環し安定するまでは、動脈回路５と貯血槽７とを結ぶ貯血管２２が、例えば鉗子などによって遮断され貯血槽７に血液が貯留されない状態に保持されている。

ついで、貯血管２２を開放する（遮断している鉗子を取り除く）。これによって、遠心ポンプ８で主回路６を流通する血液の一部が、遠心ポンプ８の駆動に起因した血液の圧力（陽圧）によって貯血管２２から貯血槽７に送られる。一方、返血管２１を開放することによって遠心ポンプ８の駆動に起因した血液の圧力（陰圧）によって貯血槽７に貯留された血液を貯血管２２から主回路６に送ることが可能となる。このように、貯血管２２と返血管２１を開閉することにより、必要に応じて体外循環血液量の目的に応じた調節が可能となる。

ついで、左心房もしくは左心室、あるいは肺動脈内にカニューレを挿入するとともに、上行大動脈を遮断して、カニューレとベント回路１５のベント管２６とを接続する。このベント管２６は、遠心ポンプ８によって主回路６を血液が流通されることで、管内が陰圧とされる。このため、カニューレを挿入した左心房もしくは左心室、あるいは肺動脈内に滞留した血液が、陰圧状態のベント管２６に吸引され主回路６に送血、回収される。ベント管２６は、主回路６に血液が流通されている血液循環状態で常に管内が陰圧とされるため、持続的な吸引が可能である。また、血液回収を必要としない場合には、ベント管２６の一部を例えば鉗子で挟むなど簡易な対応で流通を遮断することも可能とされる。

ついで、心筋保護管３０に取り付けられた図示せぬ例えば弁などを操作して、遠心ポンプ８で主回路６を流通する血液の一部を、主回路６から分岐された心筋保護管３０に遠心ポンプ８の力を利用して送る。この段階で、心筋保護管３０の端部を冠動脈に挿入されたカニューレと接続しつつ、心筋保護管３０から冠動脈に血液を送る。さらに、心筋保護管３０に接続された送液管３１とシリンジポンプ３２とにより所定量の心筋保護液を心筋保護管３０に送り込む。これにより、心筋保護管３０を流れる血液とともに冠動脈に心筋保護液が送られ、心臓の心拍動が静止される。心拍動の持続的な静止を図るために、心筋保護液の送液は、術中、定期的に施される。

したがって、上記の体外循環血液回路Ｃにおいては、貯血槽７が遠心ポンプ８の駆動に起因した血液の陽、陰圧によってその内容積を変える構成とされているため、返血管２１と貯血管２２の主回路６への接続部分に作用する圧力によって、貯血槽７に貯留される血液量が制御可能とされる。よって、貯血槽７の血液量の制御に高価なローラーポンプを用いる必要がなく、簡便で、且つ経済的に優位な体外循環血液回路Ｃとすることができる。

さらに、本発明の体外循環血液回路Ｃにおいては、遠心ポンプ８により主回路６を流通する血液の圧力を利用してベント管２６内を陰圧とすることができるため、主回路６の系外の血液を、ローラーポンプを用いることなく主回路６に回収することが可能となる。よって、ローラーポンプを使用する必要がなくなり、経済的に優位な体外循環血液回路Ｃとすることが可能となる。

また、本発明の体外循環血液回路Ｃにおいては、心筋保護管３０を流れる血液とともに心筋保護液を冠動脈に送液することができる。このため、従来の、例えば主回路６を流れる血液を採取して心筋保護液と混合し冠動脈に注入する手法と比較して、体外循環血液回路Ｃの遠心ポンプ８の力を利用し心筋保護液を送液できるため、簡便に心筋保護を行うことが可能となる。

なお、本発明は、上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、体外循環血液回路Ｃに、主回路６に加え、ベント回路１５と心筋保護回路３３とが設けられているものとしたが、ベント回路１５と心筋保護回路３３のどちらか一方が設けられてもよいものである。また、主回路６に血液を流通させるためのポンプとして遠心ポンプ８を用いるものとしたが、ローラーポンプを用いてもよく、さらには、拍動流型のポンプを用いてもよいものである。拍動流型のポンプを用いた場合には、常に主回路６を流れる血液の圧力変動が生じるため、確実に貯血槽７内の血液を循環させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る体外循環血液回路を示す図である。 従来の体外循環血液回路を示す図である。 従来の体外循環血液回路を示す図である。

符号の説明

１ 人工肺
２ 大静脈
３ 静脈回路
４ 大動脈
５ 動脈回路
６ 主回路
７ 貯血槽
８ 遠心ポンプ
９ 熱交換器
１３ 脱気装置
１５ ベント回路
２１ 返血管
２２ 貯血管
２６ ベント管
３０ 心筋保護管
３３ 心筋保護回路
Ａ 体外循環血液回路
Ｂ 体外循環血液回路
Ｃ 体外循環血液回路

Claims (3)

1. 血液のガス交換を行なう人工肺と、大静脈から導出した血液を前記人工肺に送る静脈回路と、前記人工肺から大動脈に血液を送る動脈回路とからなる主回路を備えた体外循環血液回路であって、
   前記主回路を流れる血液を一時的に貯留可能な貯血槽が設けられ、該貯血槽は、前記主回路を流れる血液の圧力に応じてその内容積が可変とされているとともに、該貯血槽には、前記静脈回路に接続され、貯留された血液を該貯血槽から前記静脈回路の方向にのみ流通可能な返血管と、前記動脈回路に接続され、該動脈回路を流れる血液を前記動脈回路から前記貯血槽の方向にのみ流通可能な貯血管とが接続されていることを特徴とする体外循環血液回路。
2. 請求項１記載の体外循環血液回路において、
   前記静脈回路に一端が接続され、前記静脈回路に血液が流れることによって管内圧が陰圧とされるベント管からなるベント回路を備えたことを特徴とする体外循環血液回路。
3. 請求項１または請求項２に記載の体外循環血液回路において、
   前記動脈回路に一端が接続され、前記動脈回路を流れる血液の一部を分岐して流す心筋保護管を有する心筋保護回路を備えたことを特徴とする体外循環血液回路。
   
   

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