JP2653418B2 - 心肺機能補助装置 - Google Patents

心肺機能補助装置

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JP2653418B2 JP6195177A JP19517794A JP2653418B2 JP 2653418 B2 JP2653418 B2 JP 2653418B2 JP 6195177 A JP6195177 A JP 6195177A JP 19517794 A JP19517794 A JP 19517794A JP 2653418 B2 JP2653418 B2 JP 2653418B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、大動脈や大静脈などの
血管内に挿入されて、心臓の拍動に類似したポンプ機能
の一部を果たす心肺機能補助装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】開心術直後の一過性心不全あるいは心臓
性ショックなどの際には、一般的にバルーンポンプが用
いられている。このようなポンプは、心臓の後負荷を減
少し、心筋酸素消費量を減少し、冠状動脈血液量を増加
して心臓の機能回復を促進するためには、有効な手段で
あるが、心臓の動きに連動してそのポンプ作用の一部を
代行するだけであり、心機能の低下とともに肺のガス交
換機能の低下を来している場合には、このポンプだけで
は不充分であり、別に人工肺などの酸素付加装置を必要
としている。
【０００３】一方、肺のガス交換機能の著しい低下のた
め静脈血を酸素加する機能が損なわれた場合の補助とし
て、人工肺と血液ポンプとを組み合わせた体外循環回路
を用いて静脈から動脈へ血液をバイパスする心肺補助手
法が用いられることがある。これは心臓のポンプ機能と
肺のガス交換機能とを併せ持つ強力な循環補助が期待で
きる。
【０００４】また、最近、中空糸を用いた膜型人工肺の
血液酸素加素子集合部材に類似した形状／機能の器具を
用い、これを直接大静脈内に挿入して血液に酸素を付加
する治療が試みられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記体外循環
回路を使用した場合には、人工肺と血液ポンプとの両方
が必要であり、装置が複雑になり、またその取扱いも煩
雑になる欠点がある。また、血液酸素加素子集合部材に
類似した形状／機能の器具を用いた場合には、この器具
を血管内に留置したときに、血液流動の妨げになり、血
液滞留部分に血栓を生じるなどの弊害も生じる恐れがあ
る。このために、この器具の適用範囲が限定されてしま
う欠点がある。
【０００６】従って、本発明は上記事情に鑑みて案出さ
れたものであり、その目的は、心臓のポンプ機能の一部
を補助すると同時に血液に酸素を付加し、また血管内に
留置させても血液の抵抗が少なく血栓が生じ難く、この
ために汎用性に優れ、かつ構成が簡単で操作性の良い心
肺機能補助装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる請求項１
に記載の心肺機能補助装置は、基端側が酸素もしくは酸
素と他の気体との混合気体を供給並びに吸引する駆動装
置に接続される気体導管と、この気体導管の先端に接続
された管寄せと、この管寄せの先端に、互いに独立して
基端部が夫々接続され、酸素を透過可能な膜で形成され
た複数のバルーンとを、具備し、前記駆動装置から、気
体導管並びに管寄せを介して複数のバルーンに同時に前
記酸素もしくは混合気体が供給されたときに、これらバ
ルーンは夫々独立して拡張し、酸素がバルーンを透過し
てバルーンの周囲の血液に付加されると共に、周囲の血
液を排除し、また、バルーンから気体が吸引されたとき
に、夫々のバルーンの周囲に血液が充満されることを特
徴とする。
【０００８】また、請求項２に記載の心肺機能補助装置
は、基端側が酸素もしくは酸素と他の気体との混合気体
を供給する供給手段に接続される互いに並設された複数
の気体流入管と、これら気体流入管の先端に夫々接続さ
れた流入側管寄せと、この流入側管寄せの先端に、一端
部が夫々接続され、酸素を透過可能な膜で形成された複
数のバルーンと、これらバルーンの他端部が夫々接続さ
れた複数の流出側管寄せと、これら流出側管寄せが先端
に夫々接続され、前記流入側管寄せと並設され、他端側
が酸素もしくは酸素と他の気体との混合気体を吸引する
吸引手段に接続される複数の気体流出管とを、具備し、
前記供給手段から、気体流入導管並びに流入側管寄せを
介して複数のバルーンに同時に前記酸素もしくは混合気
体が供給されたときに、これらバルーンは夫々独立して
拡張し、酸素がバルーンを透過してバルーンの周囲の血
液に付加されると共に、周囲の血液を排除し、また、吸
引手段により、流出側管寄せ並びに気体流出管を介して
複数のバルーンから同時気体が吸引されたときに、夫々
のバルーンの周囲に血液が充満されることを特徴とす
る。
【０００９】
【作用】本発明の心肺機能補助装置においては、複数の
バルーンが同時に拡張と収縮とを繰り返し行うことによ
り、血液に新鮮な酸素を付加すると共にバルーンの周囲
の血液の周期的な排除、充満を繰り返して心臓の拍動に
類似してそのポンプ機能の一部を補助する。
【００１０】
【実施例】以下に、添付図面を参照して、本発明の一実
施例に係わる心肺機能補助装置を説明する。この実施例
に係わる心肺機能補助装置を示す図１並びに図２におい
て、図１は袋状のバルーンが拡張された状態を、また、
図２はバルーンが収縮している状態を、夫々示す。
【００１１】これら図において、符号１は両端が開口し
た円筒状の気体導管を示す。この気体導管１の基端は、
体外に配設され、気体導管１に気体（酸素）を供給す
る、図示しない駆動装置（例えば、大動脈内バルーンポ
ンプシステム、もしくは気体式人工心臓駆動装置）に、
接続されている。また、この気体導管１の先端には、気
体導管１と同径で両端が開口した円筒体よりなる管寄せ
２が同軸的に互いに連通するようにして取着されてい
る。これら、気体導管１と管寄せ２とは、気体並びに液
体を透過せず、また適度な剛性と適度な柔軟性とを有す
る材料で形成されており、例えば、ポリ塩化ビニル、ポ
リウレタン、シリコーン樹脂等が使用され得る。また、
これら気体導管１並びに管寄せ２のディメンションは使
用する血管の太さ、長さなどに応じて任意に選定され、
例えば、両者の合計の長さが５０ｃｍ〜１５０ｃｍ、外
径が３ｍｍ〜２０ｍｍ、厚さが０．２〜１．０ｍｍ程度
に設定され得る。
【００１２】前記管寄せ２の先端には、複数個（この実
施例では３個）の血管内酸素加バルーン３が、取着され
ている。これらバルーン３は拡張されたときに、細長い
楕円管形をしており、夫々基端開口部が管寄せ２の開口
端に取着されている。また、管寄せ２の開口端の前記バ
ルーンが取着されていない部分は、封止されており、か
くして、気体導管１から管寄せ２内に導入された気体
は、外部にもれることがなく、複数のバルーン３内に同
時に入り、これらを膨らませる。なお、前記管寄せ２
は、これに供給された気体が、複数のバルーン３に均一
に供給するように、例えば、複数個のバルーン３を等間
隔で配置するように取着したり、管寄せ２内にバルーン
３の数と同じ数の等しい流路を形成し、各流路に各バル
ーン３を装着したりして構成されている。従って、気体
導管１に複数個のバルーンを、これらの中に均一に気体
が供給されるように取着される場合には、管寄せ２は省
略され得る。バルーンは、バルーンの表面にひだを付け
たり、凹凸を設けたりして、表面積を大きくすることが
好ましい。
【００１３】前記バルーン３と管寄せ２もしくは気体導
管１との接続は、両者の材質に応じて、溶接、接着、カ
シメ（コーキング）、融着等が採用され得る。いずれの
場合でも、接続箇所より、気体並びに血液が漏れないよ
うにすることが重要である。
【００１４】前記バルーン３は、気体透過性の均質膜に
より形成され得、例えば、シリコーンゴムが採用され得
る。このバルーンのディメンションも、使用箇所により
異なり、例えば、全長が５ｃｍ〜５０ｃｍ、厚さが０．
０５ｍｍ〜０．３ｍｍ、そして拡張したときの太さが、
血管内径とほぼ同じとなるように１０ｍｍ〜３５ｍｍに
設定され得る。
【００１５】前記バルーン３の気体（酸素）透過度は、
高ければ高い方が血液とのガス交換の抵抗が少ないので
望ましい。このバルーン３の拡張／収縮に際し、既存の
大動脈内バルーンポンプと同様に、膜そのものには伸縮
は少なく、むしろ収縮時に膜が折り畳まれるように、酸
素濃圧気体の拡張時圧力（例えば、ゲージ圧で２０ｍｍ
Ｈｇ〜４００ｍｍＨｇ程度の正圧）及び収縮時圧力（例
えば、ゲージ圧で−２０ｍｍＨｇ〜−４００ｍｍＨｇ程
度の負圧）を調節してして使用することが望ましい。
【００１６】次に、上記構成の心肺機能補助装置の作用
を説明する。大動脈や大静脈等の血管内に複数のバルー
ン３を留置させ、気体導管１を血管を貫通させて、その
基端を体外に導出して、駆動装置に接続する。そして、
この駆動装置から純酸素もしくは酸素と空気の混合物の
ような酸素濃厚気体（酸素濃度は２１％〜１００％が望
ましく、患者の状態によって適宜選択される）を気体導
管１内に図１中矢印Ａ方向からに注入する。この結果、
この気体は、管寄せ２を経由して夫々のバルーン３内に
流入し、図１に示すようにこれらバルーン３を同時に拡
張する。この拡張時並びに拡張後に気体中の酸素は順次
バルーンを透過して外部に、即ち血液中に拡散される。
この結果、夫々のバルーンの周囲にある血液に酸素を付
加すると同時にバルーン周囲の血液を排除する。引き続
いて、図２に矢印Ｂで示すように気体導管１から酸素濃
厚気体を吸引し、全てのバルーン３を同時に図示のよう
に収縮させる。この結果、夫々のバルーンの周囲に血液
が充満する。このように、気体導管１に対して気体の供
給並びに吸引を繰り返すことにより、血液に新鮮な酸素
を付加すると共に全てのバルーンの周囲の血液を周期的
に排除、充満を繰り返して心臓の拍動に類似してそのポ
ンプ機能の一部を補助する。さらに、バルーンが拡張と
収縮とを交互に反復することにより、常に拡張している
場合に比べて、血液の流動抵抗を比較的小さくすること
ができる。このため、血液の滞留も少なくなり、血栓形
成の可能性が減少し、使用範囲が広がる。さらに、上述
したように、構成が簡単であり、また操作性が良い。
【００１７】次に、図３並びに図４を参照して他の実施
例に係わる心肺機能補助装置を説明する。この実施例に
係わる心肺機能補助装置を示す図３並びに図４におい
て、図３は管状のバルーンが拡張された状態を、また、
図４はバルーンが収縮している状態を、夫々示す。
【００１８】これら図において、符号４は、両端が開口
した気体流入管を、また符号５は、この気体流入管４に
併設された同形状の気体流出管を、夫々示す。そして、
これら気体流入管４並びに気体流出管５の先端には、流
入側管寄せ６並びに流出側管寄せ７が、夫々が接続され
ており、これらの先端には複数本（この実施例では２
本）の管状バルーン８が装着されている。これらバルー
ン８は、両端が開口した細長い管状をなし、一端が流入
側管寄せ６の開口端に、また他端が流出側管寄せ７に、
これらとの間で流通可能に取着されている。
【００１９】この実施例の、気体流入管４、気体流出管
５、流入側管寄せ６並びに流出側管寄せ７は、前記実施
例の気体導管１並びに管寄せ２と同様の材料並びに類似
したディメンションで形成され、また管状のバルーン８
も先期バルーン３と同様の材料並びに類似したディメン
ションで形成されている。
【００２０】次に、上記構成の心肺機能補助装置の作用
を説明する。大動脈や大静脈等の血管内に全ての管状バ
ルーン８を留置させ、気体流入管４並びにこれと一体的
な気体流出管５を血管を貫通させて体外に延出させ、気
体流入管４の基端を駆動装置の供給手段に、そして、気
体流出管５の基端を吸引装置（吸引手段）に、夫々接続
する（実際は、駆動装置の吸引装置との１つのユニット
として形成されている）。そして、この駆動装置から純
酸素もしくは酸素と空気の混合物のような酸素濃厚気体
を気体流入管４内に図３中矢印Ｃ方向から注入する。こ
の結果、この気体は、流入側管寄せ６を経由して夫々の
バルーン８内に流入し、図３に示すようにバルーン８を
拡張する。この拡張時並びに拡張後に気体中の酸素は順
次バルーンを透過して外部に、即ち、血液中に拡散され
る。この結果、全てのバルーンの周囲にある血液に酸素
を付加すると同時にバルーン周囲の血液を排除する。引
き続いて、気体流入管４への気体の供給を停止すると共
に、気体流出管５からバルーン８中の気体を図４で矢印
Ｄで示す方向へと同時に吸引し、バルーン８を図示のよ
うに収縮させる。この結果、夫々のバルーンの周囲に血
液が充満する。このように、バルーン８に対して気体の
供給並びに吸引を繰り返すことにより、血液に新鮮な酸
素を付加すると共にバルーンの周囲の血液を周期的に排
除、充満を繰り返して心臓の拍動に類似してそのポンプ
機能の一部を補助する。さらに、バルーンが拡張と収縮
とを交互に反復することにより、常に拡張している場合
に比べて、血液の流動抵抗を比較的小さくすることがで
きる。このため、血液の滞留も少なくなり、血栓形成の
可能性が減少し、使用範囲が広がる。さらに、上述した
ように、構成が簡単であり、また操作性が良い。なお、
この実施例の心肺機能補助装置においては、気体流入管
４と気体流出管５とを併設しなければならないので、前
の実施例のものに比較して菅径が大きくなるという欠点
はあるが、酸素濃厚気体の移動は一方向だけになり、バ
ルーン８内に常に新鮮な酸素濃厚気体を供給できる効果
がある。
【００２１】上記夫々の実施例において、バルーンを長
楕円管形並びに直線状の管形にしたが、このような形状
に限定されるものではなく、例えば、第１の実施例で
は、基端が太く、先端に向かうのに従って細くなるよう
な筆の穂先形状でも良く、また第２の実施例では、第１
の実施例に使用したような長楕円管形でも良く、使用場
所、使用目的等に応じて種々に変更され得る。また、他
の部材も、使用目的等に応じて適宜変更され得る。
【００２２】
【発明の効果】本発明の心肺機能補助装置によれば、心
臓のポンプ機能の一部を補助すると同時に血液に酸素を
付加し、また血管内に留置させても血液の抵抗が少なく
血栓が生じ難く、このために汎用性に優れかつ、構成が
簡単で操作性が良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】バルーンが拡張状態にある、本発明の一実施例
に係わる心肺機能補助装置を概略的に示す側面図であ
る。
【図２】バルーンが収縮状態にある、同心肺機能補助装
置を概略的に示す側面図である。
【図３】バルーンが拡張状態にある、本発明の他の実施
例に係わる心肺機能補助装置を概略的に示す側面図であ
る。
【図４】バルーンが収縮状態にある、同心肺機能補助装
置を概略的に示す側面図である。
【符号の説明】
１…気体導管、２…管寄せ、３，８…バルーン、４…気
体流入管、５…気体流出管、６…流入側管寄せ、７…流
出側管寄せ。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基端側が酸素もしくは酸素と他の気体と
    の混合気体を供給並びに吸引する駆動装置に接続される
    気体導管と、この気体導管の先端に接続された管寄せ
    と、この管寄せの先端に、互いに独立して基端部が夫々
    接続され、酸素を透過可能な膜で形成された複数のバル
    ーンとを、具備し、前記駆動装置から、気体導管並びに
    管寄せを介して複数のバルーンに同時に前記酸素もしく
    は混合気体が供給されたときに、これらバルーンは夫々
    独立して拡張し、酸素がバルーンを透過してバルーンの
    周囲の血液に付加されると共に、周囲の血液を排除し、
    また、バルーンから気体が吸引されたときに、夫々のバ
    ルーンの周囲に血液が充満されることを特徴とする心肺
    機能補助装置。
  2. 【請求項２】 基端側が酸素もしくは酸素と他の気体と
    の混合気体を供給する供給手段に接続される互いに並設
    された複数の気体流入管と、これら気体流入管の先端に
    夫々接続された流入側管寄せと、この流入側管寄せの先
    端に、一端部が夫々接続され、酸素を透過可能な膜で形
    成された複数のバルーンと、これらバルーンの他端部が
    夫々接続された複数の流出側管寄せと、これら流出側管
    寄せが先端に夫々接続され、前記流入側管寄せと並設さ
    れ、他端側が酸素もしくは酸素と他の気体との混合気体
    を吸引する吸引手段に接続される複数の気体流出管と
    を、具備し、前記供給手段から、気体流入導管並びに流
    入側管寄せを介して複数のバルーンに同時に前記酸素も
    しくは混合気体が供給されたときに、これらバルーンは
    夫々独立して拡張し、酸素がバルーンを透過してバルー
    ンの周囲の血液に付加されると共に、周囲の血液を排除
    し、また、吸引手段により、流出側管寄せ並びに気体流
    出管を介して複数のバルーンから同時気体が吸引された
    ときに、夫々のバルーンの周囲に血液が充満されること
    を特徴とする心肺機能補助装置。
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