JPH0234173A - 補助循環装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業の利用分野］ 本発明は、心臓手術の際、特に、術後に心臓の血液循環
機能を補うために使用する補助循環装置に関する。

〔従来の技術〕

心臓を手術する場合、術中は、心臓の機能を停止させる
場合が多く、かかる場合には、補助重環ＨＭを用いて血
液を身体各部へ循環させる必要がある、また、術後も、
心臓のＩａ能が弱フているので、充分な心拍出量が得ら
れない場合が多い、かかる場合にも補助循環装置を使用
して、心臓の血液循環機能を補ってやることが必要にな
る。

補助循環装置は、通常、左心室または左心房から大動脈
へ全る間、また右心室または右心房から肺動脈へ至る間
に、血液吐出ポンプを有するバイパスを設け、この血液
吐出ポンプを駆動して、血液を身体各部へ循環させるよ
うにしている。

ところで、従来の補助循環装置では、必ずポンプ技師が
付いて、患者の容体を見ながら手動で血液吐出ポンプの
駆動なａｉｍしていた。すなわち、特に心臓手術直後に
おいては、心機能が弱っているので充分な心拍出量が得
られない場合が多いから、前記血液吐出ポンプを駆動し
て大量の血液を強制的に患者の身体各部へ循環させる必
要かあり、心機能の回復とともに心臓自身の吐出量の増
加に応じて微妙に前記血液吐出ポンプの吐出量を減少さ
せていた。かかる操作をポンプ技師か術中、術後に付き
っ切りで医ｍの指導によりｆ効で調整していたのである ［発明が解決しようとする課＠］ しかしながら、かかる従来の補助循環装置では、ポンプ
技師が手動で血液吐出ポンプの駆動を医師の指導により
＊ｍするので、調剤と変化する心臓の拍出状態に合せて
的確に補助循環装置を操作するためには、ある程度の熟
練を必要とした。

特に術直後は、心機能が不安定である場合が多くて、血
液吐出ポンプの駆動を調節するために考慮しなければな
らない動脈圧、左房圧等の状態を監視した上で、その時
点で最も適切な血液吐出ポンプの吐出量を手動で調節す
ることは、熟練した技師と言えども非常に困難であった
。また、医師の真意が必ずしも正確にポンプ技師に伝達
されなかったり、また長時間の補助循環が必要な場合に
は、たとえば、ポンプ技師が複数人あるいは交代性でポ
ンプの駆動操作をｌノなければならず、操作ミス等の人
為的要因により患者の容体が悪化したり、非常に重大な
事故に繋る可能性があワた。

Ｌ述のように、術後に補助循環装置を使用する場合は、
相当長期間にわたって使用することが多いため、付きっ
きりで血液吐出ポンプの駆動を調節することは、ポンプ
技師にとって非常な苦痛である。

そのため、人手を要することなく、正確かつ安全にポン
プの駆動を自動的に制御することのできる装置の出現か
望まれていた。

本発明の目的は、このような従来の装置の問題点を解消
し２人手を介することなく２心臓負荷を軽減し、心臓手
術の際の血液循環不全を未然に防止する補助循環装置を
提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者等は、」二足目的を達成するために鋭意■究を
重ねた結果、心拍出量と血液吐出ポンプの吐出量とを測
定し、あるいは動脈圧や心房圧を測定し・、前記心拍出
量と前記各種の測定値とに基づいて血液吐出ポンプの駆
動を制御すればよいことを見出し１本発明を完成するに
至った。

すなわち、前記課題を解決するための請求項１に記載の
発明は、血液流路に対するバイパス、前記血液流路にお
いて心拍出量を測定する心拍出量測定器、前記バイパス
に設けた血液吐出ポンプおよびその吐出量を測定する吐
出量測定器、ならびに前記心拍出量測定器で得られた心
拍出量、前記吐出量測定器で得られた吐出量および予め
設定された総血流量に基づいて、前記ポンプの駆動を制
御する制御部からなることを特徴とする補助循環装置で
あり、 請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の補助循
環装置において、さらに前記制御部にポンプ流量乗数設
定器を設けてなる補助循環装置であり。

請求項３に記載の発明は、前記請求項１または２に記載
の補助循環装置において、血液流路に動脈圧検出器を設
けると共に２前記制御部に動脈圧下限設定器を設け、前
記総血流量よりも動脈圧を優先して前記ポンプの駆動を
制御するようにしてなる補助循環装置であり、 請求項４に記載の発明は、前記請求項１または２に記載
の補助循環装置において、左房圧または右扉圧検出器を
設けると共に、前記制８部に左肩圧または心房圧上限設
定器および左肩圧または心房圧下限設定器を設け、前記
総血涼量よりも左肩圧または心房圧を優先して前記ポン
プの駆動を制御するようにした補助循環すｔであり、請
求項５に記載の発明は、前記請求項３に記載の補助循環
装置において、左肩圧または右扉圧検出器を設けると共
に、前記制御部に左肩圧または右肩圧−Ｌ限設定器およ
び左肩圧または心房圧下限設定器を設け、前記動脈圧よ
りも左肩圧または心房圧を優先１ノて前記ポンプの駆動
を制御するようにしてなる補助循環装置である。

［作　用］ 請求項１に記載の補助循環装置においては、心臓から大
動脈に至る血液流路に、心臓からの脱血流路に設けられ
た自涜吐出ポンプとこの血液吐出ポンプから吐出される
血衿琶を測定する吐出量測定器とを有するバイパスを設
けることにより、心臓自身の力で拍出される血液と心臓
から脱血され血清吐出ポンプ吐（Ｂされた血液とを大動
脈に送出する。また、この補助循環装置においては、心
臓から抽出される血液量である心拍出量を心拍出量測定
器で測ｉ゛シ、得られるデータを制御部に出力し、制御
部においては、その患者に特有の、しかも予め設定され
た大動脈における血液循環量と前記データとに基すいて
、血液吐出ポンプから吐出す可き血液の吐出量を演算し
、演算の結果としての吐出量をもって血液を吐出する呵
く血液吐出ポンプに駆！ｌ！信号を出力する。血液吐出
ポンプては、入力する駆動信号に基ずいて、定められた
吐出量となるように必要な量の血液を吐出する２、また
、この制御部では、血液吐出ポンプから吐出される血液
量を測定ｌ）だ吐出量測定器から出力されるデータを入
力し、前記血液吐出ポンプから吐出される血液量と前記
演算の結果としての吐出量とが一致しているか否かを判
定し、一致し“Ｃいないときには、補正データを前記血
液吐出ポンプに出力して、血液吐出ポンプの駆動を微調
整する。

通常の場合、血液吐出ポンプから吐出される血液量Ａは
、予め設定されているところの、その患者に必要な血液
循環量Ｂと、心拍出量Ｃとの差（Ｂ−Ｃ）である。した
がつて、前記制御部は、かかるＢ−Ｃの演算を行なうや もっとも、患者によっては、前記（Ｂ−Ｃ）の値よりも
多い目の血液循環量を必要とする場合がある。

そのような場合においては、請求項２に記載の補助循環
装置におけるように、制御部にポンプ流量乗数設定器を
設けるのが良い。

ポンプ流量乗数設定器においては、たと大、ば前記（ｆ
３−Ｃ）に係数ｋを乗じる演算を行ない、その結果を制
御部にブイ・−トハツクし、制御部から前記＠算結果に
基ずく駆動信号を血液吐出ポンプに出力する。その結果
、血液吐出ポンプからの血液吐出量と心拍比ｊとの合計
血液流量がその患者にとって最適になる。

請求項３に記載の補助循環装置にあっては、前記血液流
路のバイパスとの合流点以後において動脈圧検出器を設
けており、この動脈圧検出器で検出される動脈圧が正常
値の範囲内であるときには、前記請求項１に記載の補助
循環装置と同様に動作する。

すなわち、動脈圧検出器で検出される動脈圧についての
データが制御部に入力され、制御部においてそのデータ
に基ずき動脈圧が正常値であるか否かを判断する。そし
て、その動脈圧が正常値であると判断されるときには、
血流量基準で前記吐出ポンプを駆動する駆ａ信号を前記
血液吐出ポンプに出力する。

動脈圧検出器で検出された動脈圧か正常イ自から外れた
場合、制御部においては、検出された動脈圧に応じて以
下の処理をする。

すなわち、検出された動脈圧が正常値を下回ると動脈圧
下限設定基が判断する場合、制御部は、動脈圧が所定圧
に上昇するように、血液吐出ポンプからの血液吐出量が
増大するように、駆動信号を血液吐出ポンプに出力する
。この場合、警告信号を出力して医師の注意を喚起する
のが好ましい。

請求項４に記載の補助循環装置にあっては、前記請求項
１または２の補助循環装置において、さらに、左回圧ま
たは心房圧検出器を設けるど共に、前記制御部に左回圧
または心房圧上限設定器および左回圧または心房圧下限
設定器を設けている。

そこで、左回圧または心房圧検出器が心房圧を検出し、
検出されたその心房圧を示すデータを制御部に出力し、
制御部における左回圧または心房圧上限設定器および左
回圧または心房圧下限設定器か前記心房圧が正常値の範
囲内であると判断するどき、上限設定で設定された値以
下であり、かつ下限設定器に設定された亜他意以上であ
るときには、前記請求項１または２に記載の補助循環装
置と同様にして、血ｆｉｔｉｘ準で崩液吐出ポンプを駆
動する駆動信号を制御部から血液吐出ポンプに出力する
。

一方、前記左回圧または右回圧−ＬｗＬ設定器が前記心
房圧が正常値の範囲よりも上回ると判断するときには、
制御部は、心房圧が所定圧まで低下するように、血液吐
出ポンプからの血液吐出蓋な増感させる駆動信号を血液
吐出ポンプに出力する。

前記左回圧または心房圧下限設定器か前記心房圧が正常
値の範囲よりも下回ると判断するときには、制御部は、
心房圧が所定圧にまで上昇するように、血液吐出ポンプ
からの血液吐出量を減少させる。なお、上記いずれの場
合にも警告信号を発し、医師の注意を喚起させるのが好
ましい。

前記請求項５い記載の補助循環装置にあっては、前記請
求項３の補助循環装置において、さらに、左回圧または
心房圧検出器を設けると共に、前記制御部に左回圧また
は右回圧、Ｆ、＠設定器および左回圧または心房圧下限
設定器を設けている。

そこで、左回圧または心房圧検出器が心房圧を検出し、
検出された七の回圧を示すデータを制御部に出力し、制
御部における左回圧または心房圧下限設定器か前記心房
圧が正常値の範囲内にあると′Ｎ断するとき、すなわち
、上限設定器に設定された値以下であり、かつ下限設定
器に設定された値以上であるときには、前記請求項３に
記載の補助循環装置と同様にして、動脈圧基準で血液吐
出ポンプを駆動する駆動信号を制御部から血液吐出ポン
プに出力する。

一方、前記左回圧または心房圧」―成膜定器が前記心房
圧か正常値の範囲よりも」二回るとｒ４曲するどきには
、制御部は、心房圧か所定圧にまで低下するように、血
液吐出ポンプからの血液吐出量を増感させる駆動信号を
血液吐出ポンプに出力する。前記左回圧または心房圧下
限設定器が前記心房圧か正常値の範囲よりも下回ると判
断するときには、制御部は、心房圧が所定圧にまで上昇
するように、血液吐出ポンプからの血液吐出量を減少さ
せる。なお、上記のいずれの場合にも警告信号を出力し
て、医ｌの注意を喚起させるのが好ましい。

［実施例］ 以下４図を参照しなから、本発明の詳細な説明する。

第１図（Ａ）は、請求項１に配状の発明の一実施例であ
る補助循環装とを示す説明図である。

同図において、目よ左心室ａと大動脈への血液流路すと
の間に設けたバイパス、２はバイパスｌに設けた血液吐
出ポンプ、３は血液吐出ポンプ２の吐出量を測定する吐
出量測定器、４は心拍出量測定器、５は総血流量設定器
、６は制御部である。

血液吐出ポンプ２としては、通常、臨床に使用されてい
るタイプのポンプを用いることができ、例えばダイヤプ
ラム式、ブック式、ブツシャ−プレート式、同心チュー
ブ式、遠心ポンプ式、粘性式（！ｔｈ流ポンプ）などの
ポンプを挙げることかできる。

吐出量測定器３としては、通常、超音波式血流測定装置
、電磁血流計などが用いられ、測定データを制御部６へ
送る。

心拍出量測定器４としては、吐出量測定器３と同様に、
超音波式血流測定装置、電磁血流計などが用いられ、測
定データを制御部６へ供給する。

心拍出量測定器４は、大動脈への血液流路すのバイパス
ｌの結合部以前に設けられる。

バイパス１は、手術の容易性を考慮して、左鎖骨下動脈
の分岐点よりも後の位置で、主として大動脈弓から大動
脈への移行部あたりで大動脈への血液流路へ結合される
のか普通である。

実施例のように、心拍出量測定ｓ４を上行大動簾に設置
すれば、心拍出量を直接測定することができる。また、
心拍出量測定器４を大動脈に設置した場合は、腕頭動脈
、左総Ｍ動脈、左鎖骨下動脈への流量を補正することに
より、心拍出量を決定することかできる。また、血流検
出器を複数個用いることにより、各部て測定された血流
量の総和として心拍出量を検出しても良い、いずれにし
てもトタールとしては正確に心拍出量を検出可能であれ
ば、補助循環装置として何ら問題ではない。

制御部６では、総連流量測定器５により所定の総血流量
が予め設定されろ、総血流量は、男女、性別１年令１体
重５その他の条件により適宜決定される。Ｎえば、成人
男子の場合は、毎分１体重の１／１３の重量の総血流量
が一般的な値である。吐出縫検出塁３で測定した吐出量
を示すデータ信号と、心拍出量測定塁４で測定した心拍
出量を示すデータ信号は、制御部６に出力される。

制御部６においては、予め設定された総血流量と前記心
拍出量を示すデータとを比較し、心拍出量と吐出量との
和が総血流量と等しくなるように、血液吐出ポンプ２の
駆動を制御する。

なお、本発明の他の態様として、第１図（Ｂ）に示すよ
うに、右心房Ｃと肺動脈ｄとの間に、バイパス１′、血
液吐出ポンプ２′、吐出量測定器３′、総置流量設定器
５′、制御部６′な設け。

上述と同様にして血液吐出ポンプ２′の駆動を制御する
こともできる。

さらに、図示しないが、左心房ｅから大動脈すへ至る間
、あるいは右心室ｆから肺動脈ｄへ至る間に本発明装置
のバイパスｌ、１′を配設してもよい。

第２図は、請求項２に記載の発明の一実施例である補助
循環装置の制御部周辺のブロック図である。

同図に示すように、制御部６には、総置流量設定器５と
共に、ポンプ流量乗数設定器７が設けられている６ポン
プ流量乗数設定器７によりポンプ流量乗数１から２まで
の間で０．１きざみで設定できるようにしており、ポン
プ流量が、総置流量設定器５で予め設定された総血流量
から、心拍出量を引いた値にポンプ流量乗数を乗じた値
となるようにポンプの駆動なｆｌｊＪ御する。これによ
って、血圧のｍ持を図ることができる。

第３図は、請求項３に記載の発明の一実施例である補助
循環装置を示す説明図である。

この補助循環装置は、第１図に示した装置に、新たに動
脈圧検出器８を設けると共に、制御部６に動脈圧下限設
定器９を設けてなる。

この場合、制御部６へは吐出ｆｉｔ渕定器３からの吐出
量測定データと心拍出量測定器４からの心拍出量測定デ
ータとが送られると共に、動脈圧検出器８からの動脈圧
測定データも送られる。動脈圧が正常（一定値以上）で
ある場合は、第１図に示した装置の作動に従って、予め
設定された総血流量を基準として作動する。一方、動脈
圧が動脈圧下限設定器９によって設定された一定値より
も低下した場合は、総血流量とは無関係に、血液吐出ポ
ンプ２からの吐出量を増大させて動脈圧を上昇させ、一
定値を維持するように、比例制御等によりポンプ駆動を
制御する。９ｊＪ脈圧が低下しずぎると、末梢循環不全
、臓器不全などを招く可能性が高いので、この実施例の
装置は、かかる問題を解消するうえで有効な装置である
。

第４図は、請求項４に記載の発明の一実施例を示す説明
図である。

この補助循環装置は、第１１図に示した装置に、新たに
左足圧検出器１０を設けると共に、制御部６に左肩圧１
−限設定塁ｌｌおよび左肩圧下限設定器１２を設けたも
のである。

この場合、制御部６へは、吐出量測定器３からの吐出量
測定データと心拍出量測定器４からの心拍出量測定デー
タとか出力されると共に、左扉圧検出！！ｌＯからの左
肩圧測定データも送られる。

左肩圧が正常（一定範囲内）である場合は、第１図に示
した装置の作動に従ワて、予め設定された総血流量を基
準として作動する。一方、左回圧か、左肩圧上成膜定泰
ｌｌおよび左回圧下限設定器１２によって設定された範
囲から外れた場合は、総血流量とは無関係に、左回圧が
設定範囲内に入るように血液吐出ポンプ２の駆動を制御
する。

なお、右心房、右心室と＃ｊ動脈との間に本発明装置の
バイパスを設ける場合には、上述の左肩圧検出器ｌＯ１
左房圧上限設定器１１．左回圧下限設定器１２にかえて
、それぞれ心房圧検出器、心房圧」二成膜定器、心房圧
下限設定器を用いれば良い。

また、左肩圧検出！１１０あるいは心房圧検出器は、カ
テーテルを左心房あるいは右心房へ挿入することにより
設置することができる。

心房圧が２５　ｍｄｇを超えると、誦うっ血か発生し、
肺水腫を起す危険性か高まり、逆に心房圧かマイナスに
なると縫合部から空気か血管中に混入して患者に重大な
障害を与えることになる。

したがって、心房圧の正常範囲は狭く、通常の場合、下
限が３ｍｍＨｇ、上限が２０〜２５　ｍｄｇである。

この実施例の装置は、心房正異常による事故を防ぐうえ
で、非常に有効な装置である。

さらに、請求項５に記載の発明の一実施例である補助循
環装置は、第３図に示したような動脈圧検出器、動脈圧
下限設定器を設けると共に、第４図に示したような心房
圧検出器、心房圧上成膜定器、心回圧下限設定器をさら
に組み合せてなる。

かかる補助循環装置は、動脈圧と心房圧とが設定範囲内
にあれば、第１図に示した装置の作動に従って、予め設
定された総血流量を基準として作動する。心房圧が設定
範囲内にあり、動脈圧が設定範囲から外れたときは、第
３図に示した装置の作動に従って、予め設定された動脈
圧を基準として作動する。また、心房圧が設定範囲から
外れたときは、総血流量、動脈圧の如何にかかわらず、
第４図に示した＃！ｌの作動に従って、予め設定された
心房圧を基準として作動する。

このように、動脈圧、心房圧の制御機構をも組み込むこ
とによって、安全性の極めて高い補助画′環装置とする
ことができる。

なお、本発明の補助循環装置を１手ｍ後の心臓の循環機
能を補うために使用する場合は、心臓の回復と共に補助
循環装置による血流量を減少させるようにプログラム制
御することも可能である。

［発明の効果］ 本発明の補助循環装置によれば１人手を介することなく
、自動的に、しかも正確かつ安全に心臓の血液循環機能
を補うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置を心臓へ取付けた一実施態様を示
す模式図、第２図は、本発明装置の他の実施例を示すブ
ロック図、第３図および第４図は、それぞれ、本発明装
置を心臓へ取付けた他の実施態様を示す模式図である。 ｌ、１゛・・・バイパス、２．２′−・・血液吐出ポン
プ、３．３′・・・吐出量測定器、４・・・心拍出量測
定器、５，５′・・・総血流量設定器、６．６′−・・
制御部、７・・・ポンプ流量乗数設定器、８・・・動脈
圧検出器、９・・・動脈圧下限設定器、１０・・・心房
圧検出器、ｉｉ−・・左回圧下限設定器、１２・・・左
回圧上限設定器。 第１ 図 （Ａ） 第２図 第１ 図 （Ｂ） 第３図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）血液流路に対するバイパス、前記血液流路におい
   て心拍出量を測定する心拍出量測定器、前記バイパスに
   設けた血液吐出ポンプおよびその吐出量を測定する吐出
   量測定器、ならびに前記心拍出量測定器で得られた心拍
   出量、前記吐出量測定器で得られた吐出量および予め設
   定された総血流量に基づいて、前記ポンプの駆動を制御
   する制御部からなることを特徴とする補助循環装置。
2. （２）前記制御部にポンプ流量乗数設定器を設けた請求
   項１に記載の補助循環装置。
3. （３）血液流路に動脈圧検出器を設けると共に、前記制
   御部に動脈圧下限設定器を設け、前記総血流量よりも動
   脈圧を優先して前記ポンプの駆動を制御するようにした
   請求項１または２に記載の補助循環装置。
4. （４）左房圧または右房圧検出器を設けると共に、前記
   制御部に左房圧または右房圧上限設定器および左房圧ま
   たは右房圧下限設定器を設け、前記総血流量よりも左房
   圧または右房圧を優先して前記ポンプの駆動を制御する
   ようにした請求項１または２に記載の補助循環装置。
5. （５）左房圧または右房圧検出器を設けると共に、前記
   制御部に左房圧または右房圧上限設定器および左房圧ま
   たは右房圧下限設定器を設け、前記動脈圧よりも左房圧
   または右房圧を優先して前記ポンプの駆動を制御するよ
   うにした請求項３に記載の補助循環装置。