JP2009028340A - 脳保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】脳の温度コントロールを効率的かつ正確に行なうことにより、脳神経細胞障害の発生を効果的に抑制可能な脳保護装置を提供すること。
【解決手段】人体Ｋに接続自在とされる血液循環路１０と、前記血液循環路１０に設けられた透析器５と、前記血液循環路１０に設けられ、前記人体Ｋと透析器５との間で血液を循環可能とする血液ポンプ１４と、前記透析器５に透析液を供給する透析液供給装置２１と、前記透析器５に接続され、前記透析器５と前記透析液供給装置２１との間で透析液を循環させる透析液循環路２０とを備え、前記透析液循環路２０には、前記透析液の液温を制御する熱交換装置３０が設けられていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、脳の温度を制御することにより、脳を保護する装置に関するものである。

従来、人体に心室細動等が生じたような場合、短時間での処置が必要とされるため、救命するのが非常に困難であったが、法律改正により平成１６年７月１日から、病院、百貨店、空港、駅といった公共の施設に、ＡＥＤ（オートマチック除細動機器）が整備されてきており、医療従事者以外の者でもこの装置を使用できるため、心原性院外心肺停止患者の救命率が飛躍的に向上してきている。
しかし、非外傷性心肺停止蘇生後患者の場合、心臓が拍動していても、頭部の体温が上昇すると脳の神経細胞が破壊されて脳神経細胞障害が発生する可能性があり、このような脳神経細胞障害の発生を抑制するための手段として、低体温療法が提案されており、例えば、冷却液が循環するブランケットマットや、覆体を頭部に被せて頭部を冷却する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
また、収容部内に冷却された流体を注入して咽頭部に密着させることで、脳から比較的近いところにある血管を体内から冷却させることで、脳を冷却させるという技術が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２０００−０６０８９０号公報 特開２００５−２８７５４８号公報

しかし、上記の低体温療法によれば、いずれの場合も、体内外における表面からの冷却であるため、脳の温度が下がり難く、また、表面から血管までの距離に応じたタイムラグがあり、その結果、温度コントロールが難しいという問題があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、脳の温度コントロールを効率的かつ正確に行なうことにより、脳神経細胞障害の発生を効果的に抑制可能な脳保護装置を提供することにある。

上記のような課題を解決するために、請求項１に記載の脳保護装置は、人体に接続自在とされる血液循環路と、前記血液循環路に設けられた透析器と、前記血液循環路に設けられ、前記人体と透析器との間で血液を循環可能とする血液ポンプと、前記透析器に透析液を供給する透析液供給装置と、前記透析器に接続され、前記透析器と前記透析液供給装置との間で透析液を循環させる透析液循環路とを備え、前記透析液循環路には、前記透析液の液温を制御する温度制御手段が設けられていることを特徴とする。

この発明に係る脳保護装置によれば、血液循環路によって体外に導出した血液と温度調整された透析液が、透析器において透析膜を介して相互に接触されるので、血液を効率的かつ正確に所望の温度に調整し、温度調整された血液を人体に還流させることが可能とされる。その結果、温度調整された血液が人体を循環して脳の温度を適正な温度に調整し、又は維持することが可能とされる。また、透析液を熱媒体とし、血液との熱交換を透析器内の透析膜を介して行なっているので、衛生面での安全性が確保される。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の脳保護装置であって、前記温度制御手段は、前記透析液循環路に接続された熱交換装置から構成されていることを特徴とする。

この発明に係る脳保護装置によれば、透析液の温度制御が透析液循環路に接続された熱交換装置によって行なわれているので、簡単な構造で大きな容量の熱交換を容易に行なうことができ、熱交換装置における熱媒体の温度を管理することで、透析液の温度が急激に変化するのを防止することが可能であり、その結果、透析液の温度を正確かつ安定して保持できる。また、透析液の液温が急激に変化するのが抑制されるため、温度変化による事故等の発生を抑制することできる。

請求項３に係る発明は、請求項２記載の脳保護装置であって、前記熱交換装置は、導入口が、前記透析器の透析液導出口側に接続されるとともに、導出口が前記透析器の透析液導入口側に接続されていることを特徴とする。

この発明に係る脳保護装置によれば、熱交換装置の導入口が、透析器の透析液導出口側に接続されるとともに、導出口が透析器の透析液導入口側に接続されているので、透析器から導出された透析液は、一部が熱交換器を経た後に透析器に導入され、残りの透析液は透析液供給装置に還流され、透析液供給装置から透析器に透析液が供給される。

本発明に係る脳保護装置によれば、血液が直接冷却され、冷却された血液が脳に送り込まれるので、短時間で効率的に脳の温度を下げることができ、さらに血液の温度を正確にコントロールすることができるので、脳を適正な温度に調整して脳神経細胞障害の発生を効果的に抑制することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に示すのは、本発明に係る脳保護装置を示す図であって、符号１は脳保護装置、符号５は透析器、符号１０は血液循環路、符号２０は透析液供給装置、符号３０は熱交換装置をそれぞれ示している。
脳保護装置１は、透析器５と、血液循環路１０と、透析器５に透析液を供給する透析液供給装置２１と、透析器５に接続され透析液供給装置２１との間で透析液を循環させる透析液循環路２０とを備え、透析液循環路２０には、透析液の液温を制御する熱交換装置（温度制御手段）３０が設けられている。
また、血液循環路１０は患者Ｋ（人体）に接続自在とされている。

血液循環路１０は、図１に示すように、第１の脱血路１３と、患者Ｋと透析器５との間で血液を循環可能とするローラーポンプ（血液ポンプ）１４と、第２の脱血路１５と、血液供給路１６とを順次、備えており、脱血路１５と血液供給路１６との間には透析器５が接続されている。
第１の脱血路１３はその先端に位置する上流側が患者Ｋの静脈に接続可能とされるとともに、その末端に位置する下流側が遠心ポンプ１４の吸入口に接続され、第２の脱血路１５はその先端に位置する上流側が遠心ポンプ１４の吐出口に接続されるとともに、遠心ポンプ１４の下流側が透析器５の血液導入口に接続されている。

また、血液供給路１６は、その先端に位置する上流側が透析器５の血液導出口に接続されるとともに、その末端に位置する下流側が患者Ｋの動脈に接続可能とされている。
第１の脱血路１３は、患者Ｋと接続されることによって、血液を患者Ｋから体外に移送する役目を、血液供給路１６は患者Ｋと接続されることによって、血液を体外から患者Ｋに戻す役目を持っている。

ローラーポンプ１４は、流入側が第１の脱血路１３に、吐出側が第２の脱血路１５に接続され、インペラ羽根が回転して血液循環路１０を血液が循環するとともに、血液供給路１６を介して患者Ｋに血液を戻すことが可能とされている。

透析器５は、透析膜と、血液導入路と、血液導出路と、透析液導入路と、透析液導出路とを備え、透析膜は再生セルロースや酢酸セルロース等のセルロース系材料、又はポリアクリルニトリル共重合体、ポリメチルメタルクリレート等の高分子材料から構成され、血液導入路から導入された血液と、透析液導入路から導入された透析液が、透析膜を介して接触することで限外ろ過作用等によって、血液中の老廃物等を透析液に移動するとともに、血液中に電解質を供給するようになっている。
また、透析が終了した血液は、透析器５の血液導出路から血液供給路１６に導出され、また、老廃物を含んだ透析液は、透析器５の透析液導出路から還流路２６に導出されるようになっている。

透析液供給路２０は、透析液供給装置２１と、透析液を透析器５に供給路２４と、透析器５から吐出された透析液を透析液供給装置２１に還流する還流路２６とを備え、供給路２４と、還流路２６とを介して、透析液供給装置２１が透析器５に接続されている。
透析液供給装置２１は、ローラーポンプ２３と、ローラーポンプ２５と、透析液を貯留する貯留槽２７とを備え、ローラーポンプ２３が供給路２４に接続されるとともに、ローラーポンプ２５に還流路２６が接続され、透析液供給装置２１から透析器５に透析液が供給されるとともに透析器５から貯留槽２７に透析液が還流されるようになっている。
ローラーポンプ２３、ローラーポンプ２５としては、例えば、５００ｍｌ／ｍｉｎのものが使用可能であるが、血液の設定温度や流量に基づいてポンプ容量や、他のポンプ形式が使用可能なことはいうまでもない。

熱交換装置３０は、急速輸液ポンプ３３と、熱交換器３２と、冷温水槽３３と、急速輸液ポンプ３４と、透析液を熱交換器３２に導入する導入路３５と、透析液を熱交換器３２から導出する導出路３６とを備えており、熱交換装置３０の導入口が、透析器５の透析液導出口側に接続されるとともに、熱交換装置３０導出口は、透析器５の透析液導入口側に接続されている。
すなわち、透析液供給装置２１から見たときに、熱交換装置３０と透析器５とは、並列に配置されており、透析器５から導出された一部の透析液が熱交換装置３０を通過して再び透析器５に導入され、残りの透析液は透析液供給装置２１に還流されて、透析液供給装置２１から透析器５に透析液が供給されるようになっている。

熱交換器３２と冷温水槽３３の間は循環路３７によって接続され、冷温水槽３３に貯留された、例えば、熱媒体としての温水が熱交換器３２との間を循環可能とされている。
ここで、急速輸液ポンプ３４としては、例えば、２００ｍｌ／ｍｉｎのローラーポンプが使用できるが、血液の設定温度や流量に基づいてポンプ容量や、他のポンプ形式が使用可能なことはいうまでもない。

また、冷温水槽３３には、図示しない温度センサと温度調整器が設けられており、冷温水槽３３内の温水の温度調整が可能とされている。そして、この温度調整された温水等の温度、透析液の流量、血液の流量、透析器５及び熱交換器３２の熱効率等に基づいて、血液循環路１０から人体に戻される血液の温度が推定される。
ここで、例えば、６０ｋｇの患者Ｋが対象の場合、冷温水槽３３内の温水を、例えば、１０〜２０℃程度に設定し、血液循環路１０の血液を３０〜４０分で温度を３４℃にする。

次に、この脳保護装置１の作用について説明する。
まず、患者Ｋの状態から、血液循環路１０を循環させるべき血液の流量、目標とする血液の温度を予め定め、血液を目標の温度とするうえで必要とされる透析液の温度を推定し、熱交換装置３０の冷温水槽３３内の温熱水の温度を設定する。

次に、冷温水槽３３内の温熱水の温度が設定温度に達したら、図示しない循環装置により、熱交換器３２と冷温水槽３３の間で温熱水を循環させるとともに、温熱水の温度を安定させる。この状態で、熱交換装置３０に導入された透析液が所望の温度に調整可能となる。

次いで、供給路２４に接続されたローラーポンプ２３と、還流路２６に接続されたローラーポンプ２５を運転して、透析器５の導出路から導出された透析液は、一部が導入路３５を経由して熱交換器３２の導入口から導入され、熱交換器３２内にて冷温水槽３３から循環してきた温熱水と熱交換され、その後、熱交換器３２の導出口から導出される。
一方、残りの透析液は還流路２６を経由して透析液供給装置２１に還流され、透析液供給装置２１から供給路２３を経由して透析器５に透析液が供給される。
この場合、急速輸液ポンプ３４も運転する。
このようにして、循環する透析液を所望の温度に調整する。

上記手順によって、透析器５内を流れる透析液が所望の温度となったら、患者Ｋの静脈に血液循環路１０の第１の脱血路１３の上流側の先端を、動脈側に血液供給路１６の下流側の先端を接続するとともに、ローラーポンプ１４を運転して血液循環路１０に血液を流し、透析器５において、血液と透析液とを透析膜を介して接触させる。

その結果、循環する血液の温度が目標とする温度まで冷却され、この目標温度まで冷却された血液が血液循環路１０を通じて患者Ｋの人体内に入り、人体内を循環して脳を冷却することとなる。
この場合、循環させる血液の血圧、流量は、図示しないセンサ又は医療従事者によって監視されるとともに、それに対応した調整がされる。

上記実施の形態の脳保護装置１によれば、血液循環路１０によって体外に導出した血液と温度調整された透析液が、透析器５において透析膜を介して相互に接触することで血液が熱交換により効率的に冷却され、その結果、短時間で脳を所望の温度まで効率的に下げて脳神経細胞障害の発生を効果的に抑制することができる。
また、血液を所望の温度に正確にコントロールすることができるので、脳の安全を考慮した場合の血液温度の余裕代を小さくして、より効率的な脳の冷却をすることができる。
また、血液が透析器５内の透析膜を介して熱媒体としての透析液と接触し熱交換が行なわれるので衛生面での安全性が確保される。

また、透析液の温度制御が透析液循環路に接続された熱交換装置３０によって行なわれているので、簡単な構造で大きな容量の熱交換を容易に行なうことができ、熱交換装置３０における温水の温度を管理することで、透析液の温度が急激に変化するのを防止することが可能であり、その結果、透析液の温度を正確かつ安定して保持することができる。
また、透析液の液温が急激に変化するのを抑制することができるため、血液の温度変化による事故等の発生を抑制することできる。

なお、本発明は上記実施の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、上記実施の形態においては、透析液を冷却する場合について説明したが、脳の温度が過冷状態にあるような場合においては、脳の温度を、例えば３４℃に近づけるために透析液を加温することも可能である。
上記実施の形態においては、温度制御手段が熱交換装置３０の場合について説明したが、熱交換装置３０以外の冷却装置、加熱装置を使用することも可能である。

また、熱交換装置３０において使用する熱媒体が温水の場合について説明したが、熱媒体として、他の一般的な熱媒体を用いることが可能である。

また、上記実施の形態においては、特に記載していないが、脳保護装置１は、例えば、透析液供給装置２１の透析液の循環量を調整するための流量調整弁、脱気槽、血圧用センサ、ドリップチャンバ、ヘパリン注入ポンプ等、透析装置として一般的な構成を備えることが可能である。

本発明に係る脳保護装置を示す図である。

符号の説明

１ 脳保護装置
５ 透析器
１０ 血液循環路
１４ ローラーポンプ（血液ポンプ）
２０ 前記透析液循環路
２１ 透析液供給装置
３０ 熱交換装置（温度制御手段）
Ｋ 患者（人体）

Claims (3)

1. 人体に接続自在とされる血液循環路と、
   前記血液循環路に設けられた透析器と、
   前記血液循環路に設けられ、前記人体と透析器との間で血液を循環可能とする血液ポンプと、
   前記透析器に透析液を供給する透析液供給装置と、
   前記透析器に接続され、前記透析器と前記透析液供給装置との間で透析液を循環させる透析液循環路とを備え、
   前記透析液循環路には、前記透析液の液温を制御する温度制御手段が設けられていることを特徴とする脳保護装置。
2. 前記温度制御手段は、前記透析液循環路に接続された熱交換装置から構成されていることを特徴とする請求項１記載の脳保護装置。
3. 前記熱交換装置は、
   導入口が、前記透析器の透析液導出口側に接続されるとともに、導出口が前記透析器の透析液導入口側に接続されていることを特徴とする請求項２記載の脳保護装置。

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