JP2024036776A - 血液浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＣＭＯシステムにＣＲＲＴシステムを接続する場合に、ＣＲＲＴシステムがＥＣＭＯシステムから受ける圧力の影響を低減可能なＣＲＲＴシステムを提供する。
【解決手段】ＣＲＲＴシステム２００は、上流端がＥＣＭＯシステムの血液ポンプよりも下流側に接続される脱血ライン２１０と、脱血ラインの下流端に接続される血液浄化器２２０と、脱血ラインに設けられる流量調整部２１１と、上流端が血液浄化器２２０に接続され下流端がＥＣＭＯシステムに接続される返血ライン２３０と、返血ラインに設けられる返血ポンプ２３１と、返血ポンプよりも上流側の圧力を測定する圧力計Ｐ３と、を備え、流量調整部２１１及び返血ポンプ２３１の流量を調整して、圧力計Ｐ３の測定値が所定の範囲内となるように制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、体外式膜型人工肺システムと接続される血液浄化システムに関する。

集中治療領域において、心臓や肺の機能が弱った患者に対して体外式膜型人工肺（以下、ＥＣＭＯとも称する）を用いた治療が行われる。このような患者の中には、腎障害の併発により血液浄化のための持続的腎代替療法（以下、ＣＲＲＴとも称する）が必要となる場合がある。ＥＣＭＯの施行中の患者は、ＥＣＭＯ回路内で抗凝固剤を投与されており、出血傾向にある。ここでＣＲＲＴのために別の血管から送脱血を行うと、更にＣＲＲＴ回路内でも抗凝固剤を投与する必要がある場合もあり、出血傾向が高まるため好ましくない。また、中心静脈にはＥＣＭＯの送脱血の他、全身管理のために複数のカテーテルが挿入されている場合が多く、新たにＣＲＲＴのバスキュラーアクセスを挿入することは困難である。そこで、ＣＲＲＴ回路を直接ＥＣＭＯ回路に接続する試みが臨床現場で行われている（特許文献１参照）。

ＥＣＭＯシステムでは高流量で脱血を行うため、ポンプの上流側が過度の陰圧になり、下流側が過度の陽圧になる。一方、血液浄化システムとしてのＣＲＲＴシステムはＥＣＭＯシステムに比べて血流量が少なく、ポンプの下流側の回路内圧は低陽圧で運転される。よって、ＣＲＲＴ回路がＥＣＭＯ回路の過度の陽圧や陰圧の影響を受けないように、ＥＣＭＯ回路のうち回路内圧の大きさが小さい部分にＣＲＲＴ回路を接続する必要がある。そこで適切な接続方法として、ＥＣＭＯ回路にポンプの上流側と人工肺の下流側とを繋ぐバイパスラインを設け、そのバイパスライン上の比較的圧力が低い部分のうち、ＥＣＭＯ回路の人工肺に近い側にＣＲＲＴ回路の脱血ラインを接続し、ＥＣＭＯ回路のポンプに近い側に返血ラインを接続する方法が提案されている（非特許文献１参照）。また、他の接続方法として、ＥＣＭＯ回路のポンプの後ろ側にＣＲＲＴ回路の脱血ラインを接続し、ＥＣＭＯ回路の人工肺の前側にＣＲＲＴ回路の返血ラインを接続する方法が提案されている（非特許文献２参照）。

特表２０１０－５２８７８１号公報

Ｓｕｇａ Ｎ，Ｍａｔｓｕｍｕｒａ Ｙ，Ａｂｅ Ｒ，ｅｔ ａｌ"Ａ ｓａｆｅ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｆｏｒ ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ａ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｒｅｎａｌ ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｔｈｅｒａｐｙ ｄｅｖｉｃｅ ｉｎｔｏ ａｎ ｅｘｔｒａｃｏｒｐｏｒｅａｌ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｏｘｙｇｅｎａｔｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ．"Ｊ Ａｒｔｉｆ Ｏｒｇａｎｓ ２０１７ Ｃｈｒｉｓｔｉａｎ ｄｅ Ｔｙｍｏｗｓｋｉ，ｅｔ ａｌ"ＣＲＲＴ Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｔｏ ＥＣＭＯ： Ｍａｎａｇｉｎｇ Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅｓ"ＡＳＡＩＯ Ｊｏｕｒｎａｌ ２０１７

上述の非特許文献１に記載の接続方法では、ＣＲＲＴ回路の脱血ライン及び返血ラインをＥＣＭＯ回路の低陽圧部分に接続することが可能である。しかしながら、ＥＣＭＯ回路に高度の脱血不良が生じた場合に、ＣＲＲＴ回路内も陰圧になるリスクがある。ＣＲＲＴ回路内まで陰圧が伝わると、ＣＲＲＴ回路で引き込まれた空気がＥＣＭＯ回路を通じて患者に送られることで空気塞栓症となるおそれがある。
一方、上述の非特許文献２に記載の接続方法ではＣＲＲＴ回路はＥＣＭＯ回路の陽圧部に接続されるので、ＥＣＭＯ回路から陰圧の影響を受けず、再循環も発生しない。しかしながら、ＣＲＲＴ回路の回路内圧は通常よりも高い陽圧となるので、ＣＲＲＴシステムの運転における回路内圧の監視が困難となる。具体的には、回路内圧が所定の値を超えると警報とともにＣＲＲＴシステムの運転が停止する。そのため、ＣＲＲＴ回路内に凝固や目詰まりが発生しやすくなるという問題がある。また、ＣＲＲＴシステムが停止した際にＥＣＭＯシステムの運転を継続する場合、ＣＲＲＴ回路の血流の停止によりＥＣＭＯ回路との分岐部に生じた血栓をＥＣＭＯシステム側に送り込んでしまうおそれがある。

従って、本発明は、ＥＣＭＯシステムに血液浄化システムを接続する場合に、血液浄化システムがＥＣＭＯシステムから受ける圧力の影響を低減可能な血液浄化システムを提供することを目的とする。

本発明は、血液ポンプ及び該血液ポンプよりも下流側に配置された人工肺を有する体外式膜型人工肺システムと接続される血液浄化システムであって、上流端が前記体外式膜型人工肺システムにおける前記血液ポンプよりも下流側に接続される脱血ラインと、前記脱血ラインの下流端に接続される血液浄化器と、前記脱血ラインに設けられ、前記脱血ラインの流量を調整する流量調整部と、上流端が前記血液浄化器に接続され下流端が前記体外式膜型人工肺システムに接続される返血ラインと、前記返血ラインに設けられる返血ポンプと、前記返血ラインにおける前記返血ポンプよりも上流側の圧力を測定する圧力計と、前記流量調整部及び前記返血ポンプの流量を調整して、前記圧力計の測定値が所定の範囲内となるように制御する制御部と、を備える血液浄化システムに関する。

また、前記返血ラインにおける前記返血ポンプよりも上流側に設けられ、所定の量の液体を貯留可能な貯留部を更に備え、前記圧力計は、前記貯留部の圧力を測定することが好ましい。

また、前記流量調整部は、ローラーポンプ又はフィンガーポンプであり、前記制御部は、前記ローラーポンプ又は前記フィンガーポンプの流量を調整して前記血液浄化器の流入量を制御し、前記返血ポンプの流量を調整して前記圧力計の測定値が所定の範囲内となるように制御することが好ましい。

また、前記流量調整部は、開度を調整可能な調整クランプであり、前記制御部は、前記返血ポンプの流量を調整して前記血液浄化器の流入量を制御し、前記調整クランプの開度を調整して前記圧力計の測定値が所定の範囲内となるように制御することが好ましい。

また、前記返血ラインの下流端は、前記体外式膜型人工肺システムのうち前記人工肺よりも上流側又は前記人工肺に接続されることが好ましい。

本発明によれば、ＥＣＭＯシステムに血液浄化システムを接続する場合に、血液浄化システムがＥＣＭＯシステムから受ける圧力の影響を低減可能な血液浄化システムを提供できる。

本発明の第１実施形態に係るＥＣＭＯシステム及びＣＲＲＴシステムの概略構成を示す図である。 本発明の第１実施形態に係るＣＲＲＴシステムのブロック図である。 本発明の第２実施形態に係るＥＣＭＯシステム及びＣＲＲＴシステムの概略構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るＣＲＲＴシステムのブロック図である。 本発明の実施例２におけるＥＣＭＯシステムのポンプ後圧力とＣＲＲＴシステムの流量との関係を表すグラフである。 本発明の各実施形態におけるＥＣＭＯシステムとＣＲＲＴシステムの接続方法の他の一例を示す図である。 本発明の各実施形態におけるＥＣＭＯシステムとＣＲＲＴシステムの接続方法の他の一例を示す図である。

以下、本発明の血液浄化システムとしての持続的腎代替療法システムの好ましい各実施形態について、図面を参照しながら説明する。
本発明の血液浄化（ＣＲＲＴ）システムは、体外式膜型人工肺（ＥＣＭＯ）システムの陽圧部に接続可能である。本明細書で説明するＥＣＭＯシステムは、心臓や肺の機能が弱った患者に適応され、ポンプを用いて患者から取り出した血液を人工肺に送り、人工肺で酸素添加された血液を患者に戻して、患者の心機能や肺機能の補助を行うものである。ＣＲＲＴシステムは、急性の腎機能障害を有する患者に適応され、急激に血液の濃度や循環量、血圧を変化させないように、時間をかけて少しずつ血液中の老廃物・水分の除去を行うものである。ＣＲＲＴには、持続的血液透析（ＣＨＤ）、持続的血液濾過（ＣＨＦ）及び持続的血液透析濾過（ＣＨＤＦ）の種類があるが、以下に説明する各実施形態では、一例として持続的血液透析濾過（ＣＨＤＦ）を用いた場合について説明する。
尚、本実施形態では、本発明の血液浄化システムを、ＣＲＲＴシステムに適用しているが、これに限らない。例えば、血液浄化システムを、血液吸着療法（ＤＨＰ：Ｄｉｒｅｃｔ Ｈｅｍｏ Ｐｅｒｆｕｓｉｏｎ）システムに適用してもよい。血液吸着療法は、血液浄化器としての吸着式血液浄化用浄化器により炎症性物質を吸着して除去する治療法である。また、血液浄化システムを、血漿吸着療法システムに適用してもよい。

＜第１実施形態＞
図１を参照して第１実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るＥＣＭＯシステム１００及びＣＲＲＴシステム２００の概略構成を示す図である。図２は、ＣＲＲＴシステム２００のブロック図を示す。

（ＥＣＭＯシステム）
図１に示すようにＥＣＭＯシステム１００は、ＥＣＭＯ血液回路１１０と、ＥＣＭＯ血液ポンプ１２０（血液ポンプ）と、人工肺１３０と、制御部１４０と、を備える。
ＥＣＭＯ血液回路１１０は、患者の血液を体外循環させるための回路であり、脱血ライン１１０ａと、接続ライン１１０ｂと、返血ライン１１０ｃと、を含んで構成される。脱血ライン１１０ａは、一端が脱血カニューレ１１１に接続され、他端がＥＣＭＯ血液ポンプ１２０に接続される。接続ライン１１０ｂは、一端がＥＣＭＯ血液ポンプ１２０に接続され、他端が人工肺１３０に接続される。接続ライン１１０ｂは、第１分岐部１１０ｂ１及び第２分岐部１１０ｂ２を有する。これら第１分岐部１１０ｂ１及び第２分岐部１１０ｂ２には、それぞれ、三方活栓等のコネクタが取り付けられる。
また、本実施形態では、接続ライン１１０ｂには、第１分岐部１１０ｂ１及び第２分岐部１１０ｂ２をバイパスするバイパスライン１１３が設けられる。バイパスライン１１３と接続ライン１１０ｂとの接続部は、例えば、三方活栓（不図示）により接続される。バイパスライン１１３を設けることにより、ＣＲＲＴシステム２００に何らかの不具合が生じて運転を停止する場合に、ＥＣＭＯ血液ポンプ１２０から人工肺１３０までの流路をバイパスライン１１３に切り替えることで、より安全にＥＣＭＯシステムを運転することができる。なお、本実施形態では、第１分岐部１１０ｂ１及び第２分岐部１１０ｂ２をバイパスするバイパスライン１１３を設けたが、これに限らない。バイパスライン１１３を設けなくてもよい。
返血ライン１１０ｃは、一端が人工肺１３０に接続され、他端が送血カニューレ１１２に接続される。返血ライン１１０ｃには、ＥＣＭＯシステム１００の稼働状況を監視するために流量計１１４が取り付けられる。本実施形態では、流量計１１４として超音波流量計が用いられる。流量計１１４としては、光学式流量計等を用いてもよい。

ＥＣＭＯ血液ポンプ１２０は、脱血カニューレ１１１及び脱血ライン１１０ａを介して患者の静脈から血液を取り出す。取り出された血液は、接続ライン１１０ｂを通って人工肺１３０に送られた後、返血ライン１１０ｃを通って、送血カニューレ１１２を介して患者に戻される。ＥＣＭＯ血液ポンプ１２０としては公知の遠心ポンプが用いられる。

人工肺１３０は、多数の微細孔を有する中空糸を束ねた中空糸膜（不図示）を備えており、中空糸の内側に酸素を流して外側に血液を流すことで、ＥＣＭＯ血液ポンプ１２０から送血される血液に酸素を添加するし、二酸化炭素を除去する。また、人工肺１３０は送血される血液に存在する気泡を捕捉してＥＣＭＯ回路下流へ流れることを防ぐ。人工肺１３０としては、公知の膜型人工肺が用いられる。また、人工肺１３０は熱交換機能を有していてもよい。

制御部１４０は、情報処理装置（コンピュータ）により構成され、制御プログラムを実行することにより、ＥＣＭＯシステム１００が備える各ポンプを駆動して、ＥＣＭＯシステム１００の動作を制御する。

（ＣＲＲＴシステム）
図１及び図２に示すようにＣＲＲＴシステム２００は、脱血ライン２１０と、流量調整部２１１と、血液浄化器２２０と、返血ライン２３０と、返血ポンプ２３１と、貯留部としての血液チャンバ２３２と、透析液供給ライン２４０と、透析液排液ライン２５０と、補充液ライン２６０と、制御部２７０と、を備える。

脱血ライン２１０は、ＥＣＭＯシステム１００の接続ライン１１０ｂを流れる血液の一部を取り出して血液浄化器２２０に送るためのラインである。脱血ライン２１０の一端（上流端）は、ＥＣＭＯシステム１００の接続ライン１１０ｂに設けられた第１分岐部１１０ｂ１に接続され、他端（下流端）は、血液浄化器２２０の上流端に接続される。脱血ライン２１０には、流量調整部２１１が設けられる。流量調整部２１１の上流側には圧力計Ｐ１が取り付けられ、下流側には圧力計Ｐ２が取り付けられる。また、脱血ライン２１０には、血液浄化器２２０までの流量が正常かどうかを監視するため、また、気泡の混入等を監視するために流量計２１２が取り付けられる。本実施形態では、流量計２１２として超音波流量計が用られる。流量計２１２としては、他に光学式流量計等を用いてもよい。

流量調整部２１１は、脱血ライン２１０を流れる血液の流量を調整する。流量調整部２１１は、脱血ライン２１０のうち上流端に近い箇所に取り付けられる。これにより、流量調整部２１１を止めて血流を止める必要が生じた場合に、凝固のため廃棄する血液量を低減することができる。本実施形態では、流量調整部２１１として、ローラーポンプ又はフィンガーポンプを用いている。ローラーポンプは、脱血ライン２１０を構成するチューブをローラーで押しつぶしながら回転させることで、血液を吸入し、設定流量の血液を吐出させるポンプである。フィンガーポンプは、チューブに対して多数のフィンガーを蠕動運動させて閉塞点を一定方向に移動させることで、チューブをしごいて、血液を移送するポンプである。詳細については後述するが、流量調整部２１１（ローラーポンプ、フィンガーポンプ）により脱血ライン２１０を流れる血液の流量を調整するとともに、返血ポンプ２３１の流量を調整することで、下流側の回路内圧の調整が可能となる。

血液浄化器２２０は、筒状に形成された容器本体の内部に収容された透析膜（不図示）を備える。容器本体の内部は、透析膜により血液側流路と透析液側流路とに区画されており（いずれも不図示）、透析膜を介して血液側流路から透析液側流路へ水分や老廃物が移動することにより血液が浄化される。

返血ライン２３０は、一端（上流端）が血液浄化器２２０の下流端に接続され、他端（下流端）がＥＣＭＯシステム１００の接続ライン１１０ｂに設けられた第２分岐部１１０ｂ２に接続される。第２分岐部１１０ｂ２は、ＥＣＭＯシステム１００における第１分岐部１１０ｂ１よりも下流側の部分である。返血ライン２３０には、上流側から順に、貯留部としての血液チャンバ２３２（点滴筒）と液切れセンサ２３３と返血ポンプ２３１とクランプ２３４と圧力計Ｐ４が配置される。本実施形態では、血液チャンバ２３２として、点滴筒が用いられる。血液チャンバ２３２には、圧力計Ｐ３が取り付けられる。圧力計Ｐ３は、血液チャンバ２３２の圧力を測定する。血液チャンバ２３２は、返血ライン２３０に混入した気泡や凝固した血液等を除去するため、一定量の血液を貯留する。クランプ２３４は、返血ライン２３０のうち下流端に近い箇所に取り付けられる。これにより、クランプ２３４を閉じて血流を止める必要が生じた場合に、凝固のために廃棄する血液量を低減することができる。また、液切れセンサ２３３により液切れや気泡を検知した場合に、クランプ２３４を閉状態とすることで、ＥＣＭＯシステム１００への気泡の混入を防止する。圧力計Ｐ４は、返血ライン２３０のうち返血ポンプ２３１の下流側の回路内圧を測定する。
本実施形態では、返血ライン２３０の下流端は、第２分岐部１１０ｂ２に接続されるものとしたが、人工肺１３０に直接接続してもよい。人工肺１３０よりも上流側または人工肺１３０に直接接続することで、返血ライン２３０に気泡が存在する場合に、人工肺１３０で気泡を捕捉することができる。よって、患者の空気塞栓症発症のおそれを低減できる。

返血ポンプ２３１は、返血ライン２３０を流れる血液をＥＣＭＯシステム１００の陽圧部に送り出すためのポンプである。返血ポンプ２３１としては、公知のローラーポンプを用いることができる。

透析液供給ライン２４０は、透析液ポンプ２４１を備えており、血液浄化器２２０に透析液を供給するためのラインであり、透析液供給源Ｄと血液浄化器２２０の透析液側流路とを接続する。透析液ポンプ２４１としては公知のローラーポンプ又はフィンガーポンプが用いられる。

透析液排液ライン２５０は、排液ポンプ２５１を備えており、血液浄化器２２０から透析液を排液する。透析液排液ライン２５０は、血液浄化器２２０の透析液側流路と排液貯留部Ｆとを接続する。排液ポンプ２５１としては公知のローラーポンプが用いられる。また、透析液排液ライン２５０には、圧力計Ｐ５が取り付けられる。

補充液ライン２６０は、補充液ポンプ２６１を備えており、補充液供給源Ｒから供給される補充液を返血ライン２３０に設けられた血液チャンバ２３２（点滴筒）を介して返血ライン２３０に供給する。補充液としては、透析液や生理食塩水が用いられる。

制御部２７０は、情報処理装置（コンピュータ）により構成され、制御プログラムを実行することにより、ＣＲＲＴシステム２００が備える各ポンプを駆動して、血液浄化器２２０に対する血流量、透析液量、排液量を制御して持続的血液透析濾過（ＣＨＤＦ）を実行する。尚、制御部２７０は、透析液供給ライン２４０に配置された透析液ポンプ２４１、透析液排液ライン２５０に配置された排液ポンプ２５１、及び補充液ライン２６０に配置された補充液ポンプ２６１のそれぞれの流量を監視してＣＲＲＴシステム２００を流通する液体（透析液及び補充液）を計量する計量ユニット（図示せず）により計量されたる流量に基づいて各ポンプの駆動を制御してもよい。

制御部２７０は、流量計２１２の測定値が所定の流量（例えば、１５０ｍＬ／ｍｉｎ）となるように流量調整部２１１（ローラーポンプ又はフィンガーポンプ）の設定流量を調整して血液浄化器２２０への流入量を制御する。また、制御部２７０は、返血ポンプ２３１の設定流量を加減して調整して圧力計Ｐ３の測定値が所定の範囲内（例えば、４０ｍｍＨｇ以上６０ｍｍＨｇ以下の範囲）となるように制御する。このようにしてフィードバック制御を行うことにより、所定の流量で血液浄化器２２０へ血液を流入させるとともに、ＣＲＲＴシステムのうち流量調整部２１１の下流側から返血ポンプ２３１の上流側において、回路内圧を低陽圧に保つことができる。

以上のＥＣＭＯシステム１００及びＣＲＲＴシステム２００によれば、対象者（患者）の静脈から取り出された血液は、ＥＣＭＯシステム１００の脱血ライン１１０ａに流れ、接続ライン１１０ｂで血液の一部がＣＲＲＴシステム２００の脱血ライン２１０に所定の流量で流入し、他は人工肺１３０へ送られる。
ＣＲＲＴシステム２００に送られた血液は、流量調整部２１１で流量が調整され、脱血ライン２１０を介して送られて、所定の流量で血液浄化器２２０に導入される。ここで、流量調整部２１１は、血液浄化器２２０に血液を送る送液手段として機能するとともに、ＥＣＭＯ血液回路１１０から伝わる高い陽圧が血液浄化器２２０に伝わらないようにする圧力隔壁として機能する。血液浄化器２２０では、透析膜を介して水分や老廃物が除去され、浄化された血液は血液浄化器２２０から導出される。

血液浄化器２２０で浄化された血液は、血液チャンバ２３２（点滴筒）に送られ、除水量に応じて補充液ライン２６０から補充液を補充される。血液チャンバ２３２（点滴筒）に設けられた圧力計Ｐ３の測定値が所定の範囲内（例えば、４０～６０ｍｍＨｇ）となるように返血ポンプ２３１の設定流量が調整される。血液チャンバ２３２（点滴筒）の容量は１０ｍＬ程度であり、その貯留量は、返血ポンプ２３１の設定流量を加減することで制御することができる。具体的には、血液浄化器２２０から送られてくる血流量は、流量調整部２１１の設定流量から除水分だけわずかに小さい血流量となる。よって、圧力計Ｐ３の測定値が所定の範囲を超える場合は、返血ポンプ２３１の設定流量を流量調整部２１１の設定流量よりも大きくすればよい。また、圧力計Ｐ３の測定値が所定の範囲を下回る場合は、返血ポンプ２３１の設定流量を流量調整部２１１の設定流量よりも小さくすればよい。これにより、返血ポンプ２３１よりも上流側の回路内圧を低陽圧とすることができる。よって、ＣＲＲＴシステム２００を低陽圧で運転することができる。低陽圧とは、例えば、回路内圧が、０～１５０ｍｍＨｇの場合である。

返血ライン２３０は返血ポンプ２３１を備えるため、返血ポンプ２３１よりも下流側の回路内圧を上げてＥＣＭＯシステム１００の陽圧部（ＥＣＭＯ血液ポンプ１２０の下流側）に血液を送り出すことが可能となる。ここで、返血ポンプ２３１は、ＥＣＭＯシステムの陽圧部に血液を送る送液手段として機能するとともに、上流側を低い陽圧に、下流側を高い陽圧にする圧力隔壁として機能する。

ＣＲＲＴシステム２００の返血ライン２３０からＥＣＭＯシステム１００の接続ライン１１０ｂに送られた血液は、接続ライン１１０ｂを流れる血液とともに人工肺１３０に送られ、酸素添加及び二酸化炭素の除去が行われる。人工肺１３０から送り出された血液は返血ライン１１０ｃ及び送血カニューレ１１２を介して患者の動脈又は静脈に戻される。

以上説明した第１実施形態のＣＲＲＴシステム２００によれば、以下のような効果（１）及び（２）を奏する。

（１）ＥＣＭＯシステム１００と接続されるＣＲＲＴシステム２００を、上流端がＥＣＭＯシステムの血液ポンプよりも下流側に接続される脱血ライン２１０と、脱血ライン２１０の下流端に接続される血液浄化器２２０と、脱血ライン２１０に設けられる流量調整部２１１と、上流端が血液浄化器２２０に接続され下流端がＥＣＭＯシステムと脱血ライン２１０との接続箇所よりも下流側に接続される返血ライン２３０と、返血ライン２３０に設けられる返血ポンプ２３１と、返血ポンプ２３１よりも上流側の圧力を測定する圧力計Ｐ３と、流量調整部２１１及び返血ポンプ２３１の流量を調整して、圧力計Ｐ３の測定値が所定の範囲内となるように制御する制御部２７０と、を含んで構成した。これにより、流量調整部２１１及び返血ポンプ２３１が圧力隔壁となるので、ＣＲＲＴシステム２００のうち流量調整部２１１の下流側から返血ポンプ２３１の上流側までを低陽圧で運転することができる。また、返血ライン２３０に返血ポンプ２３１を備えるので、ＥＣＭＯシステム１００の陽圧部に返血することができる。また、ＣＲＲＴシステム２００は、ＥＣＭＯシステム１００の陽圧部に接続されるので、ＥＣＭＯシステム１００に脱血不良が生じた場合でも、ＣＲＲＴシステム２００から空気を引き込むリスクを低減できる。また、ＣＲＲＴシステム２００からＥＣＭＯシステム１００への返血箇所は、脱血箇所よりも下流側であるので、再循環が生じない。

（２）返血ライン２３０における返血ポンプ２３１よりも上流側に設けられ、所定の量の液体を貯留可能な血液チャンバ２３２を備え、圧力計Ｐ３は、血液チャンバ２３２の圧力を測定する。これにより、返血ポンプ２３１よりも上流側の圧力を血液チャンバ２３２において容易に測定でき、圧力計Ｐ３の測定値が所定の範囲内となるように制御することが容易となる。

（３）ＣＲＲＴシステム２００の流量調整部２１１をローラーポンプ又はフィンガーポンプとし、制御部２７０を流量調整部２１１（ローラーポンプ又はフィンガーポンプ）の流量を調整して血液浄化器２２０の流入量を制御し、返血ポンプ２３１の流量を調整して圧力計Ｐ３の測定値が所定の範囲内となるように制御するものとした。これにより、ＣＲＲＴシステム２００のうちローラーポンプ又はフィンガーポンプの下流側から返血ポンプ２３１の上流側までを低陽圧で運転することができる。

（４）ＣＲＲＴシステム２００における返血ライン２３０の下流端を、ＥＣＭＯシステム１００のうち人工肺１３０よりも上流側または人工肺１３０に接続するものとした。これにより、返血ライン２３０に気泡が存在する場合に、人工肺１３０で気泡を捕捉することができる。よって、患者の空気塞栓症発症のおそれを低減できる。

＜第２実施形態＞
図３及び図４を参照して第２実施形態について詳細に説明する。
第２実施形態にかかるＣＲＲＴシステム２００Ａは、脱血ライン２１０に設けられる流量調整部がローラーポンプではなく調整クランプである点において構成が異なっており、また、血液浄化器への流入量及び回路内圧の制御方法が第１実施形態と異なる。よって、第１実施形態で説明した構成と同様のものには同じ符号を付して説明を省略し、異なる点について説明する。

図３は、本発明の第２実施形態に係るＥＣＭＯシステム１００及びＣＲＲＴシステム２００Ａの概略構成を示す図である。図４は、ＣＲＲＴシステム２００Ａのブロック図を示す。

（ＣＲＲＴシステム）
図３及び図４に示すようにＣＲＲＴシステム２００Ａは、脱血ライン２１０と、流量調整部２１１ａと、血液浄化器２２０と、返血ライン２３０と、返血ポンプ２３１と、貯留部としての血液チャンバ２３２（点滴筒）と、透析液供給ライン２４０と、透析液排液ライン２５０と、補充液ライン２６０と、制御部２７０と、を備える。

流量調整部２１１ａは、脱血ライン２１０を流れる血液の流量を調整する。流量調整部２１１ａは、脱血ライン２１０のうち上流端に近い箇所に取り付けられる。これにより、流量調整部２１１ａを閉じて血流を止める必要が生じた場合に、凝固のため廃棄する血液量を低減することができる。本実施形態では、流量調整部２１１ａとして、開度の調整により流量を調整可能な調整クランプを用いている。調整クランプは、脱血ライン２１０を構成するチューブの開度を調整することで、チューブを流れる血液の流量を調整する。流量調整部２１１ａ（調整クランプ）は、脱血ライン２１０のうち、ＥＣＭＯシステム１００の陽圧部の近傍に配置されているので、ＥＣＭＯシステム１００のＥＣＭＯ血液ポンプ１２０により送血された血液による圧力を利用して、開度の調整を行うことにより脱血ライン２１０に流入する血液の量を調整することができる。また、流量調整部２１１ａ（調整クランプ）により脱血ライン２１０を流れる血液の流量を調整するとともに、返血ポンプ２３１の流量を調整することで、下流側の回路内圧の調整が可能となる。

ここで、第１実施形態では流量調整部２１１としてローラーポンプを用いた場合、ローラーポンプがチューブを押しつぶして回転する構成になっているため、ローラーポンプの入口側には、ＥＣＭＯシステム１００の陽圧部の高い圧力が掛かる。これに対して、第２実施形態では、流量調整部２１１ａとして調整クランプを用いた場合、チューブが調整クランプにより押さえられて開度が調整される構成になっているため、ＥＣＭＯシステム１００の陽圧部の高い圧力が、調整クランプの入口側に掛かることが抑制される。これにより、流量調整部２１１ａとして調整クランプを用いることにより、ローラーポンプを用いる場合に比べて溶血量を低減することができる。特に、流量調整部２１１ａとして、チューブの長さ方向の距離が所定長さ以上の範囲でチューブを押しつぶすことができるクランプ部を有する調整クランプを用いた場合、溶血量をより低減できる。

制御部２７０は、流量計２１２の測定値が所定の流量（例えば、１５０ｍＬ／ｍｉｎ）となるように返血ポンプ２３１の設定流量を調整して血液浄化器２２０の流入量を制御する。また、制御部２７０は、圧力計Ｐ３の測定値が所定の範囲内（例えば、４０ｍｍＨｇ以上６０ｍｍＨｇ以下の範囲）となるように、流量調整部２１１ａ（調整クランプ）の開閉を調整する。このようにしてフィードバック制御を行うことにより、所定の流量で血液浄化器２２０へ血液を流入させるとともに、ＣＲＲＴシステムのうち流量調整部２１１ａの下流側から返血ポンプ２３１の上流側において、回路内圧を低陽圧に保つことができる。

以上のＥＣＭＯシステム１００及びＣＲＲＴシステム２００Ａによれば、対象者（患者）の静脈から取り出された血液は、第１実施形態で説明した場合と同様にＥＣＭＯシステム１００及びＣＲＲＴシステム２００Ａを循環した後、送血カニューレ１１２を介して患者に戻される。

以上説明した第２実施形態のＣＲＲＴシステム２００Ａによれば、上述の（１）～（４）と同様の効果に加えて、以下のような効果（５）を奏する。

（５）ＣＲＲＴシステム２００の流量調整部２１１ａを、開閉が調整可能な調整クランプとし、制御部２７０を返血ポンプ２３１の流量を調整して血液浄化器２２０の流入量を制御し、流量調整部２１１ａ（調整クランプ）の流量を調整して圧力計Ｐ３の測定値が所定の範囲内となるように制御するものとした。これにより、ＣＲＲＴシステム２００Ａのうち調整クランプの下流側から返血ポンプ２３１の上流側までを低陽圧で運転することができる。また、流量調整部として調整クランプを用いるので、ローラーポンプを用いる場合に比べて溶血量を低減することができる。

＜実施例＞
次に、上述の第１実施形態及び第２実施形態についての実施例について説明する。
実施例として、第１実施形態及び第２実施形態に対応するＥＣＭＯシステム及びＣＲＲＴシステムの回路をそれぞれ組み立てて接続し、様々な動作確認を行った。

（ＣＲＲＴシステムの回路内圧測定）
第１実施形態に対応する回路構成を実施例１として、貯留部としての血液チャンバ２３２（点滴筒）（容量１０ｍＬ）の測定値（圧力計Ｐ３（Ｐｂｏ）で測定）が４０～６０ｍｍＨｇとなるように返血ポンプ２３１の流量を調整した。このとき、ＥＣＭＯシステムの血液ポンプ（遠心ポンプ）の回転数を変化させた場合に、ＣＲＲＴシステムの回路内圧がどのように変化するか実験を行った。その結果を表１に示す。

表１で、ＥＣＭＯシステムの回転数はＥＣＭＯ血液ポンプ（遠心ポンプ）の回転数を、流量はＥＣＭＯ血液ポンプの流量（流量計１１４の測定値）を、ポンプ後圧力はＥＣＭＯ血液ポンプ直後の圧力（圧力計Ｐ１またはＰ４で測定）を示す。ＣＲＲＴシステムのＱｂはローラーポンプの設定流量を、Ｑｄは透析液ラインのポンプの設定流量を、Ｑｒは補充液ラインのポンプの設定流量を、Ｑｆは透析液排液ラインのポンプの設定流量を表し、実施例１で、Ｑｂ、Ｑｄ、Ｑｒ、Ｑｆはそれぞれ同条件とした。また、入口圧はＣＲＲＴシステムの上流端近傍の圧力（圧力計Ｐ１で測定）を示す。また、Ｐｂｉは血液浄化器の入口圧（圧力計Ｐ２で測定）を、Ｐｂｏは血液浄化器の出口圧（圧力計Ｐ３で測定）を、Ｐｆは透析液排液ラインの圧力（圧力計Ｐ５で測定）を示す。

表１の測定結果によれば、ポンプ後圧力が上昇しても、ＣＲＲＴシステムのうちローラーポンプの下流側から返血ポンプの上流側のＰｂｉ、Ｐｂｏ、Ｐｆ等の回路内圧は入口圧に比べて低い値を示した。よって、容量が１０ｍＬ程度の血液チャンバ２３２（点滴筒）として用いることにより、流量調整部２１１としてのローラーポンプと返血ポンプ２３１とのポンプ差動を緩衝可能であり、ＣＲＲＴシステムを低陽圧で運転可能なことが示された。

（流量調整部２１１ａ（調整クランプ）を全開とした場合のＣＲＲＴシステム流量の測定）
第２実施形態に対応する回路構成を実施例２として、流量調整部２１１ａ（調整クランプ）を全開とし、返血ポンプ２３１の流量を調整して圧力計Ｐ３の測定値が４０ｍｍＨｇ以上６０ｍｍＨｇ以下の範囲となるように制御した。このような条件下でＥＣＭＯシステムの血液ポンプ（遠心ポンプ）の回転数を変化させた場合に、ＣＲＲＴシステムへの送血量がどのように変化するか実験を行った。その結果を表２に示す。

表２で、ＥＣＭＯシステムの回転数はＥＣＭＯ血液ポンプ（遠心ポンプ）の回転数を、流量はＥＣＭＯ血液ポンプの流量（流量計１１４の測定値）を、ポンプ後圧力はＥＣＭＯ血液ポンプ直後の圧力（圧力計Ｐ１またはＰ４で測定）を示す。ＣＲＲＴシステムの流量は、流量計２１２の測定値を、返血ポンプ設定流量は、返血ポンプ２３１の設定流量を表す。また、Ｐｂｉは血液浄化器の入口圧（圧力計Ｐ２で測定）を、Ｐｆは透析液排液ラインの圧力（圧力計Ｐ５で測定）を、Ｐｂｏは血液浄化器の出口圧（圧力計Ｐ３で測定）を示す。
尚、本実施例では、返血ポンプとしてダイヤル式のローラーポンプを用いた。そのため、ＥＣＭＯ血液ポンプの回転数が５０００回転及び６０００回転のときのＣＲＲＴシステムの返血ポンプ設定流量が不明であるため、推測値を記載した。

表２の実験結果から得られたＥＣＭＯシステムのポンプ後圧力とＣＲＲＴシステムの最大流量との関係を表すグラフを図５に示し、近似曲線を算出した。
ＣＲＲＴシステムにおいて、少なくとも０．１Ｌ／ｍｉｎの血流量が必要とされる。近似曲線から、０．１Ｌ／ｍｉｎ以上の流量が得られるＥＣＭＯシステムのポンプ後圧力は、１４１ｍｍＨｇ以上であることが分かった。
以上の結果から、ＣＲＲＴシステムが脱血ライン２１０にポンプを備えていなくても、ＥＣＭＯシステム１００のＥＣＭＯ血液ポンプ１２０により送血された血液による圧力を利用してＣＲＲＴシステムの血液浄化器に所定の流量で血液を流入可能なことが確認できた。

（流量調整部２１１ａ（調整クランプ）の開閉を調整した場合のＣＲＲＴシステム流量の測定）
次に、第２実施形態に対応する回路構成を実施例３として、流量調整部２１１ａ（調整クランプ）の開閉を調整することでＣＲＲＴ流量を所定の流量に制御可能であるかを確かめるための実験を行った。この際、返血ポンプ２３１の流量を調整して圧力計Ｐ３の測定値が４０ｍｍＨｇ以上６０ｍｍＨｇ以下の範囲となるように制御した。また、ＣＲＲＴ流量を変化させた場合のＣＲＲＴシステムの回路内圧を測定した。その結果を表３に示す。尚、ＣＲＲＴシステムの各ポンプの設定流量について、透析液ポンプ２４１を３５０ｍＬ／ｈとし、排液ポンプ２５１を１０５０ｍＬ／ｈとし、補充液ポンプ２６１を７５０ｍＬ／ｈとした。

表３で、ＥＣＭＯシステムの回転数はＥＣＭＯ血液ポンプ（遠心ポンプ）の回転数を示し、流量はＥＣＭＯ血液ポンプの流量（流量計１１４の測定値）を示し、ポンプ後圧力はＥＣＭＯ血液ポンプ直後の圧力（圧力計Ｐ１またはＰ４で測定）を示す。ＣＲＲＴシステムの流量は流量計２１２の測定値を示し、返血ポンプ設定流量は返血ポンプ２３１の設定流量を表す。また、Ｐｂｉは血液浄化器の入口圧（圧力計Ｐ２で測定）を、Ｐｆは透析液排液ラインの圧力（圧力計Ｐ５で測定）を、Ｐｂｏは血液浄化器の出口圧（圧力計Ｐ３で測定）を示す。

表３によれば、流量調整部２１１ａ（調整クランプ）の開閉を調整することにより、目標の流量０．１０Ｌ／ｍｉｎ、０．２０Ｌ／ｍｉｎ、０．２５Ｌ／ｍｉｎに設定可能なことが確認できた。また、これらの流量でＣＲＲＴシステムを運転した場合の回路内圧は、それぞれ低陽圧に保たれていることが確認できた。
以上の結果から、流量調整部２１１ａとして調整クランプを用いた場合において、ＣＲＲＴシステムの流量を制御可能であり、回路内圧を低陽圧とすることが可能であることが示された。

以上、本発明のＣＲＲＴシステムの好ましい各実施形態について説明したが、本発明は、上述した各実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。

例えば、上述の各実施形態では、返血ポンプよりも上流側の圧力を、返血ポンプよりも上流側に設けた貯留部の圧力を測定することにより測定したが、これに限らない。例えば、貯留部を設けずに、返血ポンプよりも上流側の圧力を、返血ポンプよりも上流側の返血ラインの圧力を測定することで測定してもよい。また、例えば、返血ラインを構成するチューブをＴ字管などの分岐部により分岐させて圧力を測定してもよいし、返血ラインに圧力測定用のセルを設けてセルに圧力計を接続することで返血ラインの圧力を測定してもよい。

また、上述の各実施形態では、ＣＲＲＴシステムの脱血ライン及び返血ラインがＥＣＭＯシステムの接続ラインに接続される例を示したがこれに限らない。人工肺において血液に混入する気泡を除去するという観点から、ＣＲＲＴシステムの脱血ライン及び返血ラインを人工肺よりも上流側に接続することが望ましいが、脱血ライン及び返血ラインをＥＣＭＯシステムの人工肺の下流側に接続してもよい。

また、上述の各実施形態では、返血ラインの下流端をＥＣＭＯシステムにおける脱血ラインとの接続箇所よりも下流側に接続することで再循環しないように構成したが、これに限らない。即ち、返血ラインの下流端をＥＣＭＯシステムにおける脱血ラインとの接続箇所よりも上流側に接続することで再循環するように構成してもよい。

また、上述の各実施形態では、ＥＣＭＯ血液回路１１０を、脱血ライン１１０ａと、接続ライン１１０ｂと、返血ライン１１０ｃと、を含んで構成したが、これに限らない。例えば、接続ライン１１０ｂを有さずに、脱血ライン１１０ａの一部により接続ラインを構成してもよいし、返血ライン１１０ｃの一部により接続ラインを構成してもよい。

また、上述の各実施形態では、ＣＲＲＴシステムの返血ラインを人工肺よりも上流側に接続する一例としてＥＣＭＯシステムの接続ラインのうちＥＣＭＯ血液ポンプ１２０の下流側の分岐部に接続される場合を示したがこれに限らない。
例えば、図６に示すように、ＣＲＲＴシステムの脱血ライン２１０及び返血ライン２３０を両者ともＥＣＭＯシステム１００の人工肺１３０に接続してもよい。ただし、人工肺１３０内で再循環しないように、返血ライン２３０は、脱血ライン２１０よりも下流側に接続する必要がある。ＥＣＭＯ血液回路１１０に分岐を設ける必要がないという観点、及び、ＣＲＲＴシステムから送られる気泡を人工肺１３０において除去するという観点から、このような接続方法としてもよい。

また、例えば、人工肺が血液の入口ポートを別途備える場合、図７に示すように、ＣＲＲＴシステムの返血ライン２３０を入口ポートに接続する構成としてもよく、ＣＲＲＴシステムの脱血ライン２１０を接続ライン１１０ｂに分岐を設けて接続する構成としてもよい。このような接続方法によれば、ＥＣＭＯ血液回路１１０の接続ライン１１０ｂに１箇所だけ分岐を設けるだけでよいという観点、及び、ＣＲＲＴシステムから送られる気泡を人工肺１３０において除去するという観点から、このような接続方法としてもよい。

１００ 体外式膜型人工肺（ＥＣＭＯ）システム
１１０ 血液回路
１１０ｂ 接続ライン
１２０ ＥＣＭＯ血液ポンプ（血液ポンプ）
１３０ 人工肺
２００、２００Ａ 持続的腎代替療法（ＣＲＲＴ）システム
２１０ 脱血ライン
２１１ 流量調整部（ローラーポンプ、フィンガーポンプ）
２１１ａ 流量調整部（調整クランプ）
２２０ 血液浄化器
２３０ 返血ライン
２３１ 返血ポンプ
２３２ 血液チャンバ（貯留部）
２７０ 制御部

Claims (5)

1. 血液ポンプ及び該血液ポンプよりも下流側に配置された人工肺を有する体外式膜型人工肺システムと接続される血液浄化システムであって、
   上流端が前記体外式膜型人工肺システムにおける前記血液ポンプよりも下流側に接続される脱血ラインと、
   前記脱血ラインの下流端に接続される血液浄化器と、
   前記脱血ラインに設けられ、前記脱血ラインの流量を調整する流量調整部と、
   上流端が前記血液浄化器に接続され下流端が前記体外式膜型人工肺システムに接続される返血ラインと、
   前記返血ラインに設けられる返血ポンプと、
   前記返血ラインにおける前記返血ポンプよりも上流側の圧力を測定する圧力計と、
   前記流量調整部及び前記返血ポンプの流量を調整して、前記圧力計の測定値が所定の範囲内となるように制御する制御部と、を備える血液浄化システム。
2. 前記返血ラインにおける前記返血ポンプよりも上流側に設けられ、所定の量の液体を貯留可能な貯留部を更に備え、
   前記圧力計は、前記貯留部の圧力を測定する請求項１に記載の血液浄化システム。
3. 前記流量調整部は、ローラーポンプ又はフィンガーポンプであり、
   前記制御部は、前記ローラーポンプ又は前記フィンガーポンプの流量を調整して前記血液浄化器の流入量を制御し、前記返血ポンプの流量を調整して前記圧力計の測定値が所定の範囲内となるように制御する請求項１又は２に記載の血液浄化システム。
4. 前記流量調整部は、開度を調整可能な調整クランプであり、
   前記制御部は、前記返血ポンプの流量を調整して前記血液浄化器の流入量を制御し、前記調整クランプの開度を調整して前記圧力計の測定値が所定の範囲内となるように制御する請求項１又は２に記載の血液浄化システム。
5. 前記返血ラインの下流端は、前記体外式膜型人工肺システムのうち前記人工肺よりも上流側又は前記人工肺に接続される請求項１又は２に記載の血液浄化システム。

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