JP2013192711A - Closed system extracorporeal circulation circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、閉鎖系体外循環回路に関する。 The present invention relates to a closed extracorporeal circuit.
従来、心臓外科手術で用いられる体外循環装置としては、血液が循環する流路の上流側から順に、気泡除去装置(バブルトラップ)、遠心ポンプ、人工肺が配置され、これらが互いにチューブで連結された体外循環装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1に記載の体外循環装置では、気泡除去装置は、患者から脱血された血液中の気泡を除去する装置である。また、遠心ポンプは、患者から血液を脱血し、当該脱血した血液を再度患者へ戻すよう血液を循環させる血液ポンプである。人工肺は、患者から脱血された血液に対し、ガス交換を行なう、すなわち、酸素加、脱炭酸ガスを行なう多数本の中空糸膜を積層した中空糸膜層を有する装置である。
Conventionally, as an extracorporeal circulation device used in cardiac surgery, a bubble removing device (bubble trap), a centrifugal pump, and an artificial lung are arranged in order from the upstream side of a flow path through which blood circulates, and these are connected to each other by a tube. An extracorporeal circulation device is known (see, for example, Patent Document 1). In the extracorporeal circulation device described in
このような構成の体外循環装置では、低侵襲治療の観点から、当該装置内を循環する血液の体外循環量(プライミングボリューム)を抑制するために、貯血槽が省略されている。ところが、体外血液循環量抑制のために単に貯血槽を省略すると、脱血された血液中に含まれる気泡を除去することができないため、特許文献1に記載の体外循環装置では、気泡除去装置を設けている。仮に、貯血槽も気泡除去装置も省略されていたとすると、血液中の気泡が遠心ポンプに流入してしまい、気泡が流入してしまうと遠心ポンプは、空回りして、血液を循環させるとう機能を果たすことができないとともに、気泡を細かく砕き、より除去しにくいものとしてしまう。
In the extracorporeal circulation apparatus having such a configuration, from the viewpoint of minimally invasive treatment, a blood reservoir is omitted in order to suppress the extracorporeal circulation volume (priming volume) of blood circulating in the apparatus. However, if the blood reservoir is simply omitted in order to suppress the amount of extracorporeal blood circulation, bubbles contained in the blood that has been removed cannot be removed. Therefore, the extracorporeal circulation device described in
そこで、特許文献1に記載の体外循環装置では、遠心ポンプが前記機能を確実に果たすことができるよう、遠心ポンプの上流側に気泡除去装置を設置し、当該気泡除去装置で血液中の気泡を除去してから、血液が遠心ポンプに流入するよう構成されている。
Therefore, in the extracorporeal circulation device described in
しかしながら、さらに体外血液循環量を減らし、低侵襲治療を目指すには、この気泡除去装置さえ無くすことが望ましかった。 However, in order to further reduce the extracorporeal blood circulation volume and aim for a minimally invasive treatment, it was desirable to eliminate even this bubble removing device.
本発明の目的は、体外循環する血液の体外循環量をできる限り抑制することができるとともに、体外循環する血液中に気泡が混入した際、その気泡を確実に捕捉することができる閉鎖系体外循環回路を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a closed system extracorporeal circulation that can suppress the extracorporeal circulation amount of blood circulating extracorporeally as much as possible, and can reliably capture the bubbles when they are mixed into the extracorporeally circulating blood. It is to provide a circuit.
このような目的は、下記(1)〜(9)の本発明により達成される。
(1) 脱血された血液が流下する脱血ラインと、
前記脱血ラインの途中に設けられ、血液を移送するローラポンプと、
前記脱血ラインの前記ローラポンプよりも上流側の部分に設けられ、前記脱血ライン中の圧力を検出する圧力センサと、
前記脱血ラインの下流側に接続され、該脱血ラインを流下した血液に対しガス交換を行なうガス交換部と、該ガス交換部よりも下流側に配置され、前記ガス交換がなされた血液中の気泡を捕捉する第1のフィルタおよび第2のフィルタとを有し、前記第1のフィルタと前記第2のフィルタとは血流の方向に沿って離間しており、前記第1のフィルタと前記第2のフィルタとの間が血液が通過する流路として機能する人工肺系と、
前記流路と前記脱血ラインの前記ローラポンプよりも上流側の部分とを連結し、前記流路を通過する血液の一部が前記脱血ラインに戻される再循環ラインとを備えることを特徴とする閉鎖系体外循環回路。
Such an object is achieved by the present inventions (1) to (9) below.
(1) a blood removal line through which the blood that has been removed flows down;
A roller pump provided in the middle of the blood removal line for transferring blood;
A pressure sensor provided in a portion of the blood removal line upstream of the roller pump, and detecting a pressure in the blood removal line;
A gas exchange part connected to the downstream side of the blood removal line and performing gas exchange with respect to the blood flowing down the blood removal line, and disposed in the downstream side of the gas exchange part, in the blood subjected to the gas exchange A first filter and a second filter that trap air bubbles, wherein the first filter and the second filter are spaced apart from each other along the direction of blood flow, and An artificial lung system that functions as a flow path through which blood passes between the second filter and the second filter;
And a recirculation line that connects the flow path and a portion of the blood removal line upstream of the roller pump and returns a part of the blood passing through the flow path to the blood removal line. Closed system extracorporeal circuit.
(2) 前記再循環ラインからの血液は、前記第1のフィルタで捕捉しきれなかった気泡が混在したものであり、少なくとも1回再度前記脱血ラインと前記第1のフィルタとを順に通過する間に、該第1のフィルタで、当該血液中に混在した気泡の一部または全部が捕捉されるよう構成されている上記(1)に記載の閉鎖系体外循環回路。 (2) The blood from the recirculation line is a mixture of bubbles that could not be captured by the first filter, and passes through the blood removal line and the first filter again in order at least once. The closed system extracorporeal circuit according to (1), wherein the first filter is configured to capture part or all of the air bubbles mixed in the blood.
(3) 前記圧力センサの検出結果に基づいて、前記ローラポンプの作動を制御する機能を有する制御部を備える上記(1)または(2)に記載の閉鎖系体外循環回路。 (3) The closed system extracorporeal circuit according to (1) or (2), further including a control unit having a function of controlling the operation of the roller pump based on a detection result of the pressure sensor.
(4) 前記制御部は、前記圧力センサの検出結果が、予め設定された下限値を下回った場合、前記ローラポンプの作動を停止するかまたは前記ローラポンプの回転数を減少させるよう制御する上記(3)に記載の閉鎖系体外循環回路。 (4) When the detection result of the pressure sensor falls below a preset lower limit value, the control unit controls to stop the operation of the roller pump or to reduce the rotation speed of the roller pump. The closed extracorporeal circuit according to (3).
(5) 前記ローラポンプの回転数は、連続的に減少する上記(4)に記載の閉鎖系体外循環回路。 (5) The closed system extracorporeal circuit according to (4), wherein the rotation speed of the roller pump continuously decreases.
(6) 前記制御部は、前記ローラポンプの作動を停止して、または、前記ローラポンプの回転数を減少させてから、前記圧力センサの検出結果が、予め設定された上限値を超えた場合、前記ローラポンプを再度作動させるかまたは前記ローラポンプの回転数を増加させる上記(4)または(5)に記載の閉鎖系体外循環回路。 (6) When the control unit stops the operation of the roller pump or decreases the rotation speed of the roller pump, and the detection result of the pressure sensor exceeds a preset upper limit value The closed extracorporeal circuit according to (4) or (5), wherein the roller pump is operated again or the rotation speed of the roller pump is increased.
(7) 前記第1のフィルタは、円筒状をなし、その中心軸が水平方向と平行となるよう配置され、
前記第2のフィルタは、前記第1のフィルタの外周側に、前記第1のフィルタに対し鉛直下方に配置され、
前記人工肺系は、前記第1のフィルタと前記第2のフィルタとを一括して収納するハウジングを有し、前記ハウジングには、その鉛直上方の部分に、前記再循環ラインに接続されるポートが突出形成されている上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の閉鎖系体外循環回路。
(7) The first filter has a cylindrical shape and is arranged so that a central axis thereof is parallel to the horizontal direction.
The second filter is arranged on the outer peripheral side of the first filter, vertically below the first filter,
The artificial lung system has a housing that collectively stores the first filter and the second filter, and the housing has a port that is connected to the recirculation line at a vertically upper portion thereof. The closed system extracorporeal circuit according to any one of the above (1) to (6), wherein is formed in a protruding manner.
(8) 前記圧力センサは、前記脱血ラインの前記再循環ラインが接続されている部分よりも上流側の部分に配されている上記(1)ないし(7)のいずれかに記載の閉鎖系体外循環回路。 (8) The closed system according to any one of (1) to (7), wherein the pressure sensor is disposed in a portion upstream of the portion of the blood removal line to which the recirculation line is connected. Extracorporeal circuit.
(9) 前記人工肺系の下流側に接続され、該人工肺系からの血液が流下する送血ラインを備える上記(1)ないし(8)のいずれかに記載の閉鎖系体外循環回路。 (9) The closed extracorporeal circuit according to any one of (1) to (8), further including a blood supply line that is connected to the downstream side of the oxygenator system and flows down blood from the oxygenator system.
本発明によれば、体外循環する血液に気泡が混入した際には、この気泡が混入した血液を、人工肺系の第1のフィルタで捕捉することができる。なお、第1のフィルタで気泡を捕捉しきれなかった場合には、当該気泡を人工肺系の第2のフィルタで捕捉して、血液ごと、再循環ラインを介して脱血ラインに戻すことができる、すなわち、再循環させることができる。そして、再循環中に第1のフィルタで気泡を確実に捕捉することができる。 According to the present invention, when air bubbles are mixed in blood circulating extracorporeally, the blood mixed with the air bubbles can be captured by the first filter of the artificial lung system. If air bubbles cannot be captured by the first filter, the air bubbles can be captured by the second filter of the artificial lung system and returned to the blood removal line via the recirculation line along with the blood. Can be recirculated. In addition, air bubbles can be reliably captured by the first filter during recirculation.
また、本発明によれば、気泡が確実に捕捉、除去されるため、従来の体外循環装置に設置されているような、気泡を除去するための気泡除去装置を省略することができる。この気泡除去装置を省略した分、体外循環する血液の体外循環量をできる限り抑制することができる。 In addition, according to the present invention, since the air bubbles are reliably captured and removed, the air bubble removing device for removing the air bubbles installed in the conventional extracorporeal circulation device can be omitted. Since the bubble removing device is omitted, the extracorporeal circulation amount of blood circulating extracorporeally can be suppressed as much as possible.
以下、本発明の閉鎖系体外循環回路を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, a closed system extracorporeal circuit according to the present invention will be described in detail based on a preferred embodiment shown in the accompanying drawings.
<第1実施形態>
図1は、本発明の閉鎖系体外循環回路の第1実施形態を示す概略図、図2は、図1に示す閉鎖系体外循環回路が備える人工肺の横断面図、図3は、図1に示す閉鎖系体外循環回路が備える制御装置の制御プログラムを示すフローチャート、図4は、図1に示す閉鎖系体外循環回路が備える制御装置の制御によるローラポンプの回転数の経時変化(作動状態)を模式的に示すグラフである。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of a closed system extracorporeal circuit according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of an artificial lung provided in the closed extracorporeal circuit shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a flow chart showing a control program of the control device provided in the closed system extracorporeal circuit shown in FIG. 4, and FIG. Is a graph schematically showing
図1に示す閉鎖系体外循環回路(閉鎖系体外循環装置)100は、脱血ライン1と、送血ライン2と、再循環ライン9と、脱血ライン1と送血ライン2との間に配置され、これらライン同士を連結する人工肺(人工肺系)3と、脱血ライン1の途中に設けられたローラポンプ4と、脱血ライン1のローラポンプ4よりも上流側の部分に設けられた圧力センサ5と、制御装置(制御部)10とを備えている。以下、各部の構成について説明する。
A closed extracorporeal circuit (closed extracorporeal circuit) 100 shown in FIG. 1 includes a
なお、閉鎖系体外循環回路100では、当該閉鎖系体外循環回路100内を循環する血液の体外循環量(プライミングボリューム)を抑制するために、貯血槽(リザーバ)が省略されている。一般的に、貯血槽が省略された体外循環回路を「閉鎖系」の体外循環回路と言うことがあり、貯血槽を有する体外循環回路を「開放系」の体外循環回路と言うことがある。
In the closed
脱血ライン1は、患者Hの静脈(大静脈)に留置されたカテーテル(図示せず)に接続された、可撓性を有するチューブ11で構成されている。そして、脱血ライン1は、カテーテルを介して脱血された血液(静脈血)が流下するものである。脱血ライン1は、カテーテルと反対側の部分が、人工肺3の上流側(血液流入ポート311)に接続されている。
The
送血ライン2は、患者Hの動脈に留置されたカテーテル(図示せず)に接続された、可撓性を有するチューブ21で構成されている。そして、送血ライン2は、脱血ライン1、人工肺3を順に経た、血液が流下し、当該血液をカテーテルを介して患者に戻すことができる。また、送血ライン2は、カテーテルと反対側の部分が、人工肺3の下流側(血液流出ポート312)に接続されている。
The
脱血ライン1の途中には、ローラポンプ4が配置されている。ローラポンプ4は、脱血ライン1に血液を吸引し、閉鎖系体外循環回路100内を移送して体外循環させる血液ポンプである。ローラポンプ4は、回転しつつ、脱血ライン1を構成するチューブ11をしごいて、チューブ11内の血液を移送するロータ41を有している。このローラポンプ4では、ロータ41の回転数の大小に応じて、体外循環する血液の流量も上下する。すなわち、ローラポンプ4は、ロータ41の回転数が大となればなるほど、体外循環する血液の流量が増加し、回転数が小となればなるほど、体外循環する血液の流量が減少する。
In the middle of the
なお、血液ポンプとしては、ローラポンプ4の他に、例えば遠心ポンプがあるが、遠心ポンプは、患者Hから血液を吸引した際にそれと同時に混入した気泡を細かく砕いてしまう場合がある。これに対し、ローラポンプ4では、遠心ポンプで起こり得る血液への混入気泡を細かく砕くことを防止することができる。 As the blood pump, there is a centrifugal pump, for example, in addition to the roller pump 4. When the blood is sucked from the patient H, the centrifugal pump may finely crush bubbles mixed therein at the same time. On the other hand, in the roller pump 4, it is possible to prevent the mixed bubbles in the blood that may occur in the centrifugal pump from being finely crushed.
脱血ライン1のローラポンプ4よりも上流側の部分には、圧力センサ5が配置されている。圧力センサ5は、脱血ライン1中の圧力、すなわち、人工肺3の上流側の圧力を検出するセンサであり、例えばダイアフラムゲージを用いることができる。ダイアフラムゲージは、隔膜(ダイアフラム)に加わる圧力を膜の変形として検出するよう構成されたものである。
A
なお、図1に示すように、圧力センサ5は、脱血ライン1のローラポンプ4よりも上流側の部分のうちの、特に、再循環ライン9が接続される接続部12よりも上流側の部分に配されるのが好ましい。これにより、再循環ライン9を流れる血液に左右されることなく、患者Hの静脈血管にかかっている圧力を測定することができる。
In addition, as shown in FIG. 1, the
脱血ライン1の下流側には、人工肺3が接続されている。図1に示すように、人工肺3は、円筒状をなすハウジング31を有している。また、図2に示すように、人工肺3は、ハウジング31に一括して収納された熱交換部32、ガス交換部33、第1のフィルタ部材(第1のフィルタ)34および第2のフィルタ部材(第2のフィルタ)35を有しており、血液が流れる方向(血流Qの方向)に沿って、上流側からこの順に配置されている。
An
ハウジング31は、血液流入ポート311と、血液流出ポート312と、熱媒体流入ポート313と、熱媒体流出ポート314と、ガス流入ポート315と、ガス流出ポート316と、再循環用ポート317とを有している。
The
図1に示すように、血液流入ポート311は、脱血ライン1を構成するチューブ11が接続され、当該チューブ11からの血液がハウジング31内に流入するためのポートである。血液流入ポート311は、ハウジング31の図1中の右端部から右方に向かって、管状に突出形成されている。
As shown in FIG. 1, the
血液流出ポート312は、送血ライン2を構成するチューブ21が接続され、ハウジング31内の血液が送血ライン2に向かって流出するためのポートである。血液流出ポート312は、ハウジング31の外周部に図2中の下方に向かって、管状に突出形成されている。
The
熱媒体流入ポート313は、血液に対する熱交換を行なう際に用いられる熱媒体(例えば水)がハウジング31内に流入するためのポートである。熱媒体流入ポート313は、ハウジング31の図1中の左端部から左方に向かって、管状に突出形成されている。
The heat
熱媒体流出ポート314は、熱交換に用いられた熱媒体がハウジング31内から流出するためのポートである。熱媒体流出ポート314は、熱媒体流入ポート313と異なる位置に、ハウジング31の図1中の左端部から左方に向かって、管状に突出形成されている。
The heat
ガス流入ポート315は、血液に対するガス交換を行なう際に用いられるガス(主に酸素)がハウジング31内に流入するためのポートである。ガス流入ポート315は、熱媒体流入ポート313および熱媒体流出ポート314と異なる位置に、ハウジング31の図1中の左端部から左方に向かって、管状に突出形成されている。
The
ガス流出ポート316は、ガス交換に用いられたガスがハウジング31内から流出するためのポートである。ガス流出ポート316は、ハウジング31の図1中の右端部の血液流入ポート311と異なる位置に右方に向かって、管状に突出形成されている。
The
再循環用ポート317は、再循環ライン9を構成するチューブ91が接続され、ハウジング31内の血液が再循環ライン9に向かって流出するためのポートである。再循環用ポート317は、ハウジング31の外周部に図2中の上方に向かって、管状に突出形成されている。
The
なお、ハウジング31は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、エステル系樹脂(例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル)、スチレン系樹脂(例えば、ポリスチレン、MS樹脂、MBS樹脂、ABS樹脂、BS樹脂、AS樹脂)、ポリカーボネート等の樹脂材料あるいは種々のセラミックス材料、金属材料等で構成されている。
The
熱交換部32は、血液に対し熱交換(加温または冷却)を行なう部分である。図2に示すように、熱交換部32は、その全体形状が円筒状をなし、ハウジング31と同心的に配置されている。この熱交換部32の内側には、血液流入ポート311が連通している。そして、血液流入ポート311から流入した血液は、熱交換部32に接しつつ、血液流出ポート312に向かう。また、熱交換部32は、例えばいわゆるベローズ型熱交換体で構成され、当該熱交換体を熱媒体が、熱媒体流入ポート313から熱媒体流出ポート314に向かって通過する。その際、熱交換体に接触する血液との間で、熱交換が行なわれる。また、熱交換部32は、後述するガス交換部33と同様に、複数の中空糸膜を積層したものでもよい。
The
なお、熱交換部32は、例えば、ステンレス、アルミニウム等の金属材料、またはポリエチレン、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリプロピレン等の樹脂材料で構成することができる。
In addition, the
図2に示すように、熱交換部32よりも下流側、すなわち、熱交換部32の外周側には、ガス交換部33が設けられている。ガス交換部33は、脱血ライン1を流下してきて、熱交換部32で熱交換が行われた血液に対しガス交換(酸素加、脱炭酸ガス)を行なうものである。このガス交換部33は、その全体形状が円筒状をなし、熱交換部32と同心的に配置されている。
As shown in FIG. 2, a
ガス交換部33は、多数本の中空糸膜が集積して構成され、中空糸膜同士の間を血液が血液流出ポート312に向かって通過することができる。各中空糸膜は、それぞれ、その一端側がガス流入ポート315に連通し、他端側がガス流出ポート316に連通している。そして、ガス流入ポート315に流入したガスは、各中空糸膜内をそれぞれ通過し、ガス流出ポート316から排出される。その際、各中空糸膜に接触する血液との間で、ガス交換が行なわれる。
The
なお、中空糸膜の構成材料としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリメチルペンテン等の疎水性高分子材料が用いられる。好ましくは、ポリオレフィン系樹脂であり、より好ましくは、ポリプロピレンであり、延伸法または固液相分離法により壁部に微細孔が形成されたものがより好ましい。 In addition, as a constituent material of the hollow fiber membrane, for example, a hydrophobic polymer material such as polypropylene, polyethylene, polysulfone, polyacrylonitrile, polytetrafluoroethylene, and polymethylpentene is used. Polyolefin resins are preferred, polypropylene is more preferred, and those having fine pores formed in the wall by a stretching method or a solid-liquid phase separation method are more preferred.
ガス交換部33よりも下流側、すなわち、ガス交換部33の外周側には、第1のフィルタ部材34が設けられ、さらに第1のフィルタ部材34の下流側には、第2のフィルタ部材35が設けられている。
A
第1のフィルタ部材34は、ガス交換部33でガス交換がなされた血液中に気泡が存在している場合、その気泡を捕捉するメインフィルタである。第1のフィルタ部材34は、平坦なシートで構成され、当該シートをガス交換部33の外周部に密着して、円筒状(ロール状)に巻回されている。
The
第2のフィルタ部材35は、例えばローラポンプ4の回転数が何らかの異常により過剰に大きかった場合であって、第1のフィルタ部材34を気泡が通過してしまった、すなわち、第1のフィルタ部材34で捕捉しきれなかった気泡が血液中に混在している場合に、当該気泡を捕捉する補助フィルタである。第2のフィルタ部材35は、短冊状をなす平坦なシートで構成され、ハウジング31の内周部に形成された凹部318に設置されている。なお、第2のフィルタ部材35の面積は、第1のフィルタ部材34の面積よりも小さくてもよい。第2のフィルタ部材35は、メインフィルタである第1のフィルタ部材34に対する補助フィルタであるため、このような大小関係でも、十分に気泡捕捉機能を発揮することができる。
The
気泡は、通常、第1のフィルタ部材34を通過することはないが、何らかの異常により、または、閉鎖系体外循環回路100の使用状態(使用環境下)によっては、第1のフィルタ部材34を通過してしまうことがあり、この場合に、第2のフィルタ部材35は、この気泡を捕捉するのに有効なものとなる。そして、このように気泡が捕捉、除去された血液は、血液流出ポート312から流出する。
The bubbles usually do not pass through the
なお、第1のフィルタ部材34で捕捉された気泡は、中空糸膜の内外の圧力差により、中空糸膜の内腔へ移動し、この気泡は、ガス交換に用いられたガスとともに、ガス流出ポート316から排出される。
The air bubbles trapped by the
また、第2のフィルタ部材35で一旦捕捉された気泡は、第2のフィルタ部材35を通過せずに、後述するように血液とともに再循環して、第1のフィルタ部材34まで戻って来る。そして、気泡は、血液とともに第1のフィルタ部材34を通過する際に、当該第1のフィルタ部材34でその一部または全部が捕捉される。第1のフィルタ部材34で捕捉された気泡は、前述したように、ガス流出ポート316から排出される。一方、今回の再循環でも、第1のフィルタ部材34で捕捉しきれなかった残りの気泡は、さらに再循環を繰り返す。この再循環を繰り返す間に、残りの気泡は、いずれは第1のフィルタ部材34で全て捕捉され、ガス流出ポート316から排出される。
In addition, the air bubbles once captured by the
第1のフィルタ部材34、第2のフィルタ部材35の形態としては、それぞれ、例えば、メッシュ状(網状)をなすもの、織布、不織布、あるいはこれらを組み合わせたものが挙げられるが、このなかでも、メッシュ状(網状)をなすものが好ましく、特に、スクリーンフィルタが好ましい。これにより、気泡を双方のフィルタ部材で確実に捕捉することができるとともに、血液は容易に通過することができる。なお、第1のフィルタ部材34、第2のフィルタ部材35がそれぞれメッシュ状をなすものである場合、互いに目開きが同じであるのが好ましい。
Examples of the form of the
第1のフィルタ部材34と第2のフィルタ部材35とは、同じ材料で構成されているのが好ましい。そして、その構成材料としては、例えば、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ナイロン、セルロース、ポリウレタン、アラミド繊維等が挙げられる。特に、抗血栓性に優れ、目詰まりを生じ難いという点で、各フィルタ部材の構成材料として、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリウレタンを用いるのが好ましい。
The
なお、第1のフィルタ部材34、第2のフィルタ部材35は、それぞれ、親水性を有するのが好ましい。すなわち、各フィルタ部材は、それぞれ、それ自体が親水性を有する材料で構成されているか、または、親水化処理(例えば、プラズマ処理、親水化剤コーティング等)が施されていることが好ましい。
In addition, it is preferable that the
また、図2に示すように、第1のフィルタ部材34と第2のフィルタ部材35とは血流Qの方向に沿って離間している。これにより、第1のフィルタ部材34と第2のフィルタ部材35との間が、血液が通過する流路36として機能する。流路36を通過する血液には、血液流出ポート312に向かう血液と、再循環用ポート317に向かう血液とがある。
Further, as shown in FIG. 2, the
また、人工肺3は、図2に示す姿勢、すなわち、第1のフィルタ部材34が、その中心軸が水平方向と平行となるよう配置され、第2のフィルタ部材35が第1のフィルタ部材34に対し鉛直下方に配置されるような姿勢で用いられる。このとき、人工肺3(ハウジング31)の鉛直上方の部分に、再循環用ポート317が突出した状態となる。そして、図2に示す姿勢では、流路36を通過する血液のうち、下降して血液流出ポート312に向かう血液は、気泡の混入がない血液となり、上昇して再循環用ポート317に向かう血液は、気泡が混入した血液となる。この気泡が混入した血液は、そのまま、再循環ライン9を脱血ライン1に向かって進む。
Further, in the
図1、図2に示すように、再循環ライン9は、人工肺3の再循環用ポート317に接続された、可撓性を有するチューブ91で構成されている。チューブ91は、再循環用ポート317を介して、流路36と連通している。また、チューブ91の再循環用ポート317と反対側の端部は、脱血ライン1のローラポンプ4よりも上流側の部分(接続部12)に接続されて(連結されて)いる。この接続部12に接続された再循環ライン9により、流路36を通過して、再循環用ポート317に向かう血液が脱血ライン1に戻されることとなる。そして、この血液は、再度脱血ライン1を接続部12から流下して、ローラポンプ4に戻る、すなわち、再循環する。再循環中に、血液中の気泡は、閉鎖系体外循環回路100から除去される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
なお、チューブ11、21、91の構成材料としては、特に限定されず、例えば、軟質ポリ塩化ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリブタジエン、シリコン、ポリウレタン等、あるいはこれらを主とする材料が挙げられる。
In addition, it does not specifically limit as a constituent material of the
閉鎖系体外循環回路100には、制御装置10が設置されている。制御装置10は、例えばCPU(Central Processing Unit)を内蔵したパーソナルコンピュータである。この制御装置10は、ローラポンプ4、圧力センサ5の作動をそれぞれ制御する機能を有し、圧力センサ5の検出結果に基づいて、ローラポンプ4の作動を制御することができる。
A
以下、閉鎖系体外循環回路100の制御装置10の制御プログラムを、図3のフローチャートに基づいて説明する。
Hereinafter, the control program of the
ところで、閉鎖系体外循環回路100では、ローラポンプ4と患者Hとの間の部分の圧力が最も低くなる傾向にある。この低い圧力の程度によっては、静脈に留置されたカテーテルが静脈内壁に貼り付き、血液を吸引できなくなってしまいそうになるが、制御装置10の制御プログラムでこのような事態を防ぐことができる。
By the way, in the closed system
なお、圧力センサ5により、脱血ライン1の人工肺3よりも上流側の部分の圧力pが検出される。そして、この圧力センサ5で検出された(得られた)圧力p(情報)に基づいて、ローラポンプ4の作動が制御される。
The
図3に示すように、制御装置10には、予め閾値として、上限値pmaxと下限値pminとが設定、記憶されている。下限値pminは、体外循環中にローラポンプ4の作動を停止させる基準となる圧力であり、上限値pmaxは、停止したローラポンプ4を再度作動させる基準となる圧力である。
As shown in FIG. 3, an upper limit value p max and a lower limit value p min are set and stored in advance in the
図3に示すように、体外循環を開始すると、制御装置10は、圧力センサ5で検出された圧力pが下限値pminを下回ったか否かを判断し(ステップS200)、圧力pが下限値pminを下回ったと判断した場合には、ローラポンプ4の作動を停止する、すなわち、作動状態でのローラポンプ4の回転数Rを瞬時に「0」まで落とす(ステップS201、図4中の時間「0」〜「t1」の部分参照)。
As shown in FIG. 3, when extracorporeal circulation is started, the
次に、制御装置10に内蔵されているタイマを作動させ(ステップS202)、該タイマにより設定された所定時間を経過したと判断されたら(ステップS203)、圧力pが
上限値pmaxを上回った(超えた)か否かを判断する(ステップS204)。
Then, by operating the timer built in the control unit 10 (step S202), if it is determined that the predetermined time period has elapsed set by the timer (step S203), the pressure p exceeds the upper limit p max It is determined whether or not (exceeded) (step S204).
ステップS204において、圧力pが上限値pmaxを上回ったと判断されたら、ローラポンプ4を回転数Rで再度作動させる(ステップS205、図4中の時間「t2」以降の部分参照)。一方、ステップS204において、圧力pが上限値pmaxを上回ってはいないと判断された場合には、ローラポンプ4が停止した状態を維持し、ステップS202に戻り、以後、それより下位のステップを順次実行する。 If it is determined in step S204 that the pressure p has exceeded the upper limit value p max , the roller pump 4 is operated again at the rotational speed R (see step S205, the portion after time “t 2 ” in FIG. 4). On the other hand, if it is determined in step S204 that the pressure p does not exceed the upper limit value p max , the roller pump 4 is maintained in a stopped state, and the process returns to step S202. Run sequentially.
以上のような制御により、閉鎖系体外循環回路100では、ローラポンプ4の吸引による異常陰圧によって、静脈に留置されたカテーテルが静脈血管壁に貼り付き、脱血不良に陥りそうな場合でも、ローラポンプ4の作動を停止させて、その貼り付きを防止することができる。このことにより、閉鎖系体外循環回路100では、遠心ポンプを使わなくても、ローラポンプ4による異常陰圧での脱血不良を発生させることを防止することができ、また、ローラポンプ4の気泡を細かく砕きにくい特徴を有することとなる。この特徴により、閉鎖系体外循環回路100では、気泡が確実に除去されるため、従来の体外循環装置に設置されている、気泡を除去するための気泡除去装置を省略することができる。この気泡除去装置を省略した分、閉鎖系体外循環回路100の小型化を図ることができるとともに、体外循環する血液の体外循環量をできる限り抑制する、すなわち、少なくすることができる。
With the control as described above, in the closed
<第2実施形態>
図5は、本発明の閉鎖系体外循環回路(第2実施形態)が備える制御装置の制御プログラムを示すフローチャート、図6は、図5に示す閉鎖系体外循環回路が備える制御装置の制御によるローラポンプの回転数の経時変化(作動状態)を模式的に示すグラフである。
Second Embodiment
FIG. 5 is a flowchart showing a control program of a control device provided in the closed system extracorporeal circuit (second embodiment) of the present invention, and FIG. 6 is a roller controlled by the control device provided in the closed system extracorporeal circuit shown in FIG. It is a graph which shows typically a time-dependent change (operation state) of the number of rotations of a pump.
以下、これらの図を参照して本発明の閉鎖系体外循環回路の第2実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。 Hereinafter, the second embodiment of the closed extracorporeal circuit according to the present invention will be described with reference to these drawings. However, the description will focus on the differences from the above-described embodiment, and the description of the same matters will be omitted. .
本実施形態は、制御装置のローラポンプに対する制御、すなわち、制御装置の制御プログラムが異なること以外は前記第1実施形態と同様である。 This embodiment is the same as the first embodiment except that the control device controls the roller pump, that is, the control program of the control device is different.
図5に示すように、制御装置10には、予め閾値として、上限値pmaxと下限値pminとが設定、記憶されている。下限値pminは、体外循環中にローラポンプ4の回転数を減少させつつ、ローラポンプ4の作動を停止する基準となる圧力であり、上限値pmaxは、停止したローラポンプ4を再度作動させる基準となる圧力である。
As shown in FIG. 5, the upper limit value p max and the lower limit value p min are set and stored in the
図5に示すように、体外循環を開始すると、制御装置10は、圧力センサ5で検出された圧力pが下限値pminを下回ったか否かを判断し(ステップS300)、圧力pが下限値pminを下回ったと判断した場合には、作動状態でのローラポンプ4の回転数Rを連続的に徐々に減少させつつ「0」まで落とす(ステップS301、図6中の時間「0」〜「t1」の部分参照)。
As shown in FIG. 5, when extracorporeal circulation is started, the
次に、制御装置10に内蔵されているタイマを作動させ(ステップS302)、該タイマにより設定された所定時間を経過したと判断されたら(ステップS303)、圧力pが上限値pmaxを上回った(超えた)か否かを判断する(ステップS304)。
Next, a timer built in the
ステップS304において、圧力pが上限値pmaxを上回ったと判断されたら、ローラポンプ4の回転数を連続的に徐々に回転数Rまで増加させて、再度作動させる(ステップS305、図6中の時間「t2」以降の部分参照)。一方、ステップS304において、圧力pが上限値pmaxを上回ってはいないと判断された場合には、ローラポンプ4が停止した状態を維持し、ステップS302に戻り、以後、それより下位のステップを順次実行する。 If it is determined in step S304 that the pressure p has exceeded the upper limit value p max , the rotational speed of the roller pump 4 is continuously increased gradually to the rotational speed R and is operated again (step S305, time in FIG. 6). (Refer to the portion after “t 2 ”). On the other hand, if it is determined in step S304 that the pressure p does not exceed the upper limit value p max , the roller pump 4 is maintained in a stopped state, and the process returns to step S302. Run sequentially.
以上のような制御により、本実施形態でも、ローラポンプ4の吸引による異常陰圧によって、静脈に留置されたカテーテルが静脈血管壁に貼り付き、脱血不良に陥りそうな場合でも、ローラポンプ4の作動を停止させて、その貼り付きを防止することができる。このことにより、閉鎖系体外循環回路100では、遠心ポンプを使わなくても、ローラポンプ4による異常陰圧での脱血不良を発生させることを防止することができ、また、ローラポンプ4の気泡を細かく砕きにくい特徴を有することとなる。この特徴により、気泡が確実に除去される。
With the above control, even in this embodiment, even when the catheter placed in the vein sticks to the venous blood vessel wall due to the abnormal negative pressure due to the suction of the roller pump 4, the roller pump 4 Can be stopped to prevent the sticking. As a result, in the closed
また、本実施形態では、ローラポンプ4の作動が停止するまで、当該ローラポンプ4の回転数を連続的に減少させている。これにより、血液の流れが徐々に減少することとなり、患者Hの負担を軽減することができる。また、ローラポンプ4が停止になる以前に、前記カテーテルの血管壁への貼り付きを防止することができ、よって、ローラポンプ4の停止による体外循環停止も避けることができる。 In the present embodiment, the rotation speed of the roller pump 4 is continuously reduced until the operation of the roller pump 4 is stopped. As a result, the blood flow gradually decreases, and the burden on the patient H can be reduced. Further, before the roller pump 4 is stopped, it is possible to prevent the catheter from sticking to the blood vessel wall, so that the extracorporeal circulation stop due to the stop of the roller pump 4 can also be avoided.
<第3実施形態>
図7は、本発明の閉鎖系体外循環回路(第3実施形態)が備える制御装置の制御プログラムを示すフローチャート、図8は、図7に示す閉鎖系体外循環回路が備える制御装置の制御によるローラポンプの回転数の経時変化(作動状態)を模式的に示すグラフである。
<Third Embodiment>
FIG. 7 is a flowchart showing a control program of the control device provided in the closed system extracorporeal circuit (third embodiment) of the present invention, and FIG. 8 is a roller controlled by the control device provided in the closed system extracorporeal circuit shown in FIG. It is a graph which shows typically a time-dependent change (operation state) of the number of rotations of a pump.
以下、これらの図を参照して本発明の閉鎖系体外循環回路の第3実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。 Hereinafter, the third embodiment of the closed system extracorporeal circuit according to the present invention will be described with reference to these drawings. However, the description will focus on the differences from the above-described embodiment, and the description of the same matters will be omitted. .
本実施形態は、制御装置のローラポンプに対する制御、すなわち、制御装置の制御プログラムが異なること以外は前記第1実施形態と同様である。 This embodiment is the same as the first embodiment except that the control device controls the roller pump, that is, the control program of the control device is different.
図7に示すように、制御装置10には、予め閾値として、上限値pmaxと下限値pminとが設定、記憶されている。下限値pminは、体外循環中にローラポンプ4の回転数を減少させつつ、ローラポンプ4の作動を停止する基準となる圧力であり、上限値pmaxは、停止したローラポンプ4を再度作動させる基準となる圧力である。
As shown in FIG. 7, the upper limit value p max and the lower limit value p min are set and stored in advance in the
図7に示すように、体外循環を開始すると、制御装置10は、圧力センサ5で検出された圧力pが下限値pminを下回ったか否かを判断し(ステップS400)、圧力pが下限値pminを下回ったと判断した場合には、作動状態でのローラポンプ4の回転数Rを連続的に徐々に回転数R’まで減少させる(ステップS401、図8中の時間「0」〜「t1」の部分参照)。なお、回転数R’は、回転数Rの5〜80%であるのが好ましく、10〜50%であるのがより好ましい。
As shown in FIG. 7, when extracorporeal circulation is started, the
次に、制御装置10に内蔵されているタイマを作動させ(ステップS402)、該タイマにより設定された所定時間を経過したと判断されたら(ステップS403)、圧力pが上限値pmaxを上回った(超えた)か否かを判断する(ステップS404)。
Next, a timer built in the
ステップS404において、圧力pが上限値pmaxを上回ったと判断されたら、ローラポンプ4の回転数R’を連続的に徐々に回転数Rまで増加させる(ステップS405、図8中の時間「t2」以降の部分参照)。一方、ステップS404において、圧力pが上限値pmaxを上回ってはいないと判断された場合には、ローラポンプ4が、回転数R’で回転している状態を維持し、ステップS402に戻り、以後、それより下位のステップを順次実行する。 If it is determined in step S404 that the pressure p has exceeded the upper limit value p max , the rotational speed R ′ of the roller pump 4 is continuously and gradually increased to the rotational speed R (step S405, time “t 2 in FIG. 8). "See the part after.) On the other hand, if it is determined in step S404 that the pressure p does not exceed the upper limit p max , the roller pump 4 maintains a state of rotating at the rotational speed R ′, and the process returns to step S402. Thereafter, the lower steps are sequentially executed.
以上のような制御により、本実施形態でも、ローラポンプ4の吸引による異常陰圧によって、静脈に留置されたカテーテルが静脈血管壁に貼り付き、脱血不良に陥りそうな場合でも、ローラポンプ4の回転数を減少させて、その貼り付きを防止することができる。このことにより、閉鎖系体外循環回路100では、遠心ポンプを使わなくても、ローラポンプ4による異常陰圧での脱血不良を発生させることを防止することができ、また、ローラポンプ4の気泡を細かく砕きにくい特徴を有することとなる。この特徴により、気泡が確実に除去される。
With the above control, even in this embodiment, even when the catheter placed in the vein sticks to the venous blood vessel wall due to the abnormal negative pressure due to the suction of the roller pump 4, the roller pump 4 Can be prevented from sticking. As a result, in the closed
以上、本発明の閉鎖系体外循環回路を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、閉鎖系体外循環回路を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。 The closed system extracorporeal circuit according to the present invention has been described above with reference to the illustrated embodiment.However, the present invention is not limited to this, and each part constituting the closed system extracorporeal circuit exhibits the same function. It can be replaced with any configuration obtained. Moreover, arbitrary components may be added.
また、本発明の閉鎖系体外循環回路は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。 The closed extracorporeal circuit according to the present invention may be a combination of any two or more configurations (features) of the above embodiments.
また、再循環ラインの途中に、当該再循環ラインを開閉する弁機構が設けられていてもよい。 Further, a valve mechanism for opening and closing the recirculation line may be provided in the middle of the recirculation line.
また、ガス交換を行なう人工肺は、前記各実施形態では2枚のフィルタ部材を有するものであったが、これに限定されず、例えば、1枚のフィルタ部材を有するものであってもよい。この場合、人工肺よりも下流側に動脈フィルタを設置して、全体として、1枚のフィルタ部材を有する人工肺と、動脈フィルタとを備える人工肺系とすることができる。 Moreover, although the oxygenator which performs gas exchange has two filter members in each said embodiment, it is not limited to this, For example, you may have one filter member. In this case, an arterial filter is installed on the downstream side of the oxygenator, and as a whole, an oxygenator system including an oxygenator having one filter member and an artery filter can be obtained.
また、圧力センサは、前記各実施形態では脱血ラインのローラポンプよりも上流側で、再循環ラインが接続された接続部よりも上流側の部分に配置されているが、これに限定されず、例えば、脱血ラインのローラポンプよりも上流側で、脱血ラインの接続部よりも下流側の部分に配置されていてもよい。 Further, in each of the embodiments, the pressure sensor is disposed upstream of the blood pump of the blood removal line and upstream of the connection portion to which the recirculation line is connected. However, the present invention is not limited thereto. For example, you may arrange | position in the part upstream from the roller pump of a blood removal line, and a downstream from the connection part of a blood removal line.
100 閉鎖系体外循環回路(閉鎖系体外循環装置)
1 脱血ライン
11 チューブ
12 接続部
2 送血ライン
21 チューブ
3 人工肺(人工肺系)
31 ハウジング
311 血液流入ポート
312 血液流出ポート
313 熱媒体流入ポート
314 熱媒体流出ポート
315 ガス流入ポート
316 ガス流出ポート
317 再循環用ポート
318 凹部
32 熱交換部
33 ガス交換部
34 第1のフィルタ部材(第1のフィルタ)
35 第2のフィルタ部材(第2のフィルタ)
36 流路
4 ローラポンプ
41 ロータ
5 圧力センサ
9 再循環ライン
91 チューブ
10 制御装置(制御部)
H 患者
p 圧力
pmax 上限値
pmin 下限値
Q 血流
R、R’ 回転数
S200〜S205、S300〜S305、S400〜S405 ステップ
t1、t2 時間
100 Closed system extracorporeal circuit (closed system extracorporeal circuit)
DESCRIPTION OF
31
35 Second filter member (second filter)
36 Flow path 4
H patient p pressure p max upper limit p min lower limit Q blood flow R, R ′ rotational speed S200 to S205, S300 to S305, S400 to S405 Step t 1 , t 2 hours
Claims (9)
前記脱血ラインの途中に設けられ、血液を移送するローラポンプと、
前記脱血ラインの前記ローラポンプよりも上流側の部分に設けられ、前記脱血ライン中の圧力を検出する圧力センサと、
前記脱血ラインの下流側に接続され、該脱血ラインを流下した血液に対しガス交換を行なうガス交換部と、該ガス交換部よりも下流側に配置され、前記ガス交換がなされた血液中の気泡を捕捉する第1のフィルタおよび第2のフィルタとを有し、前記第1のフィルタと前記第2のフィルタとは血流の方向に沿って離間しており、前記第1のフィルタと前記第2のフィルタとの間が血液が通過する流路として機能する人工肺系と、
前記流路と前記脱血ラインの前記ローラポンプよりも上流側の部分とを連結し、前記流路を通過する血液の一部が前記脱血ラインに戻される再循環ラインとを備えることを特徴とする閉鎖系体外循環回路。 A blood removal line through which the blood that has been removed flows down;
A roller pump provided in the middle of the blood removal line for transferring blood;
A pressure sensor provided in a portion of the blood removal line upstream of the roller pump, and detecting a pressure in the blood removal line;
A gas exchange part connected to the downstream side of the blood removal line and performing gas exchange with respect to the blood flowing down the blood removal line, and disposed in the downstream side of the gas exchange part, in the blood subjected to the gas exchange A first filter and a second filter that trap air bubbles, wherein the first filter and the second filter are spaced apart from each other along the direction of blood flow, and An artificial lung system that functions as a flow path through which blood passes between the second filter and the second filter;
And a recirculation line that connects the flow path and a portion of the blood removal line upstream of the roller pump and returns a part of the blood passing through the flow path to the blood removal line. Closed system extracorporeal circuit.
前記第2のフィルタは、前記第1のフィルタの外周側に、前記第1のフィルタに対し鉛直下方に配置され、
前記人工肺系は、前記第1のフィルタと前記第2のフィルタとを一括して収納するハウジングを有し、前記ハウジングには、その鉛直上方の部分に、前記再循環ラインに接続されるポートが突出形成されている請求項1ないし6のいずれかに記載の閉鎖系体外循環回路。 The first filter has a cylindrical shape and is arranged so that its central axis is parallel to the horizontal direction.
The second filter is arranged on the outer peripheral side of the first filter, vertically below the first filter,
The artificial lung system has a housing that collectively stores the first filter and the second filter, and the housing has a port that is connected to the recirculation line at a vertically upper portion thereof. 7. A closed extracorporeal circuit according to any one of claims 1 to 6, wherein is formed in a protruding manner.
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