JPH0375063A - 拍動発生方法及び装置 - Google Patents

拍動発生方法及び装置

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JPH0375063A
JPH0375063A JP1211237A JP21123789A JPH0375063A JP H0375063 A JPH0375063 A JP H0375063A JP 1211237 A JP1211237 A JP 1211237A JP 21123789 A JP21123789 A JP 21123789A JP H0375063 A JPH0375063 A JP H0375063A
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賢治 竹中
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光生 島田
Kengo Fukuzawa
福澤　謙吾
Takashi Nishizaki
西崎　隆
Tetsuo Ikeda
哲夫 池田
Atsushi Yoshihara
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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】 −〔産業上の利用分野〕 本発明は、医用の分野で利用され、送液導管内を流れる
液体に周期的な拍動を与えるための拍動発生方法及び装
置に関する。
〔従来の技術〕
外科の医療にて摘出された肝臓、心臓、膵臓或いは肝臓
のごとき血管臓器を移植までの間保存する方法として、
低温潅流保存法なるものが知られている。これは、３〜
１０″Ｃ程度の低温で臓器の組織代謝を制御し、酸素消
費量を低下させた状態で臓器の動脈及び／又は門脈を通
して含酸素潅流液の潅流を行って、臓器にとって尚必要
である酸素と栄養素を補給し、かつ代謝老廃物を除去す
ることによって臓器の生存期間を高める方法である。
上記の臓器保存法において、常に臓器血管の末梢まで含
酸素潅流液を十分に潅流するこが、臓器の機能維持の点
から特に大切である。そして、この末梢潅流を現実のも
のとするためには、潅流液の供給方法としては定常流よ
りは拍動流の方が、低温で収縮している毛細血管を開か
せるのに十分な高い圧を出すことができるので有効であ
るといわれている。
さらに、生体の動脈に血液を潅流する場合においても、
血液の供給方法としては定常流よりは正常血流波形（生
体の条件）に近い拍動流の方が、生体への影響に関する
限りすぐれているといわれている。
それらの目的のために従来、導管内を流れる流体に拍動
を付与することを目的として、弾性チューブを挟圧する
ローラを所定角だけ間欠的に回転せしめて流体を拍動さ
せながら送り出す装置（特開昭６Ｏ−１４２８５９）や
、導管の一部をなす弾性チューブを空気又は酸素などの
高圧気体で押圧してチューブ内に拍動流を発生せしめる
装置（特開昭４６−６９９６及びｔｌｓＰ−４２５０８
７２）等が知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
生体動脈内の拍動はその波形によっていくつかの形式に
分類されている。例えば、添付図面の第５図に示すよう
に、閉塞性動脈疾患における末梢動脈の血流波形分類で
は五つの形式に大別されている。第５図（Ａ）は、逆流
波が存在にする０型波形と呼ばれているものであり、こ
れは大腿動脈においては正常波形である。そして血流波
形は、閉塞性動脈疾患の進行にしたがって第５図の（Ｂ
）、（Ｃ）　、　（Ｄ）　、　（Ｅ）　と逐次変化し、
それぞれＩ型、■型、■型、■型波形と呼ばれている。
■型波形は、正常波形から逆波形が消失したことを特徴
とする波形であり、■型波形以降は逐次波高の平低化と
降下脚の勾配の鈍化によって特徴づけられる。
本発明は、低温下における肝動脈系微小循環の機能維持
に潅流の波形が関係すると考え、第５図に示す大腿動脈
等の末梢動脈に見られる閉塞性動脈疾患を特徴づける血
流波形分類と摘出肝の保存との関連を鋭意検討してきた
。その結果、生体内で肝動脈に供給される血液の流速波
形は、第５図の■型波形に近いものであるが、しかし摘
出肝の低温保存においては波形分類でいう０型〜■型、
好ましくは０型〜■型の拍動波形による肝動脈潅流が、
肝臓を良好に保存することを見出した。
しかしながら、前出の従来の装置にあっては、単に拍動
するというだけで、その波形を所望の形にすることがで
きない。まして、上述の逆流波が存在するようにＯ型の
拍動を得ることは不可能である。
本発明は、これらの事情に鑑みなされたものであり、そ
の目的とするところは、導管内を流れる流体に拍動を付
与すると共に、後述のごとくの駆動部の慣性や導管の弾
性に起因する波形歪に左右されることなく波形を容易に
広範に制御可能とし例えば上記波形分類でいうＯ型波形
のような逆流波のある拍動波形をも含む任意の所望の拍
動波形を発生し得る方法及びその装置を提供することに
ある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明によれば、上記目的はその方法に関し、ポンプ手
段によって液体を潅流し、該液体の潅流ラインを周期的
に所定の時間開閉することによって潅流ライン内に第一
パルス流を形成し、該第一イくルス流の一部を上記潅流
ラインから同一もしくは整数倍周期の第二パルス流とし
て分流することによって上記潅流ラインの流れの波形を
所定の拍動波形に変換する、 ことによって遠戚される。
また、そのための装置に関しては、 ポンプ手段によって潅流されて送液導管内を流れる流体
に、周期的な拍動を付与する装置において、 上記ポンプ手段の下流側で送液導管に配設される第一の
弁手段と、上記第一の弁手段の下流側に設けられるバイ
パス導管と、上記第一の弁手段の開閉により発生する第
一パルス流の一部を第二パルス流として分流するための
上記バイパス導管に配設される第二の弁手段と、第一の
弁手段を周期的にそして第二の弁手段を第一の弁手段と
同一あるいは整数倍の周期で所定時間開閉制御する弁駆
動回路とを有している、 ことによって達成される。
〔作用〕
本発明では、順流の第一パルス流に逆流の第二パルス流
が重畳される。その際、両パルス流の周期、波高等を調
整することによって、はぼ任意の所定波形をもつ拍動波
形が得られる。また、逆流波をも含む０型波形も得るこ
とができる。
〔実施例〕
以下、添付図面にもとづいて本発明の詳細な説明する。
第１図に示される第一実施例としての拍動発生装置を用
いた臓器保存装置において、１２は外科的に摘出された
臓器、１４は臓器１２の動脈血管そして１５は臓器１２
の静脈血管である。臓器１２は、潅流液１３中に浮遊し
た状態で収納容器１１に収納される。
該収納容器１１の下部には潅流液１３を取り出すための
取水口１６が配置される。なお、収納容器１１は、空気
中の微生物やごみなどが進入するのを防ぐため気密に構
成されるのが好ましい。
図に示す潅流液１３中に浮遊している臓器１２の状態は
、臓器細胞及び血管への重力の影響を低減するためには
望ましいが、本発明はこれに限定されない。例えば、前
記収納容器１１とは別に、潅流液１３を貯留する機能を
有する液溜め（図示せず）を設け、静脈血管１５又は取
水口１６と上記液溜めとの間を導管で接続する構成であ
れば、潅流液１３の投入量を低く抑えることができる。
潅流液１３は、臓器１２の組織代謝を抑制し、酸素消費
量を低下させるために３〜ｌＯ°Ｃ程度の低温に保たれ
るのが好ましく、この目的のために収納容器１１内に熱
交換器（図示せず）を具備し、恒温槽（図示せず）の熱
媒体との間で熱交換を行う方式を例示し得る。なお、潅
流液１３としては、リンゲル液、血液、血漿、人工血液
又はコリンズ液等が好適に用いられ得る。
潅流液１３は、先端において取水口１６に接続される吸
引導管１９を通して、膜型酸素供給器１８によって液中
の溶解酸素濃度が調節されて、容器１１からヘッドタン
ク２１ヘポンプ手段２０の働きによって汲み上げられる
。さらに、ヘッドタンク２１内に貯えられた潅流液１３
は、送液導管２２及び接続アダプタ１７を介して臓器１
２の動脈血管１４に供給される。３０はオーバーフロー
導管、３１は外気に通ずるベントである。第１図におい
て、後述の弁２３への潅流液１３の供給圧力Ｐａは、ヘ
ッドタンク２１の高さ位置を変化し得る昇降機（図示せ
ず）によって所与の値に制御される。なお、ポンプ手段
２０としては、ローラーポンプ、遠心ポンプ及びダイヤ
フラムポンプ等が好適に用いられる。
送液導管２２に配置される本発明の第一の弁手段である
弁２３は、弁駆動回路２７から出力される制御出力ａに
よって所与の時間かつ所与の繰返し周期で開閉され、そ
の結果、弁の下流側の送液導管２２ｂ内に第一パルス流
を生じせしめる。
上記送液導管２２にはバイパス導管２５が接続されてい
る。バイパス導管２５は、後述の弁２４と協働して、弁
２３の動作により形成された上記第一パルス流の一部を
分流し、該第一パルス流と分流される第二パルス流とを
重畳して所望の拍動波形を送液導管２２ｃ内に発生せし
めるためのものである。第１図のバイパス導管２５の一
端は吸引導管１９に連結され、上記の分流される第二パ
ルス流は吸引導管１９に戻される。
バイパス導管２５に配設される本発明の第二の弁手段で
ある弁２４は、上記の分流される第二パルス流を制御す
るための手段であって、その開閉は弁駆動回路２７から
出力される制御出力すによって制御される。なお、弁２
３及び弁２４の開閉状態は、通常いうところの開（閉）
であってもよく、あるいは連続的作動でも段階的な作動
でもよい。上記弁２３及び弁２４としては、ソレノイド
ピンチバルブ、電磁弁及び空気圧又は油圧駆動の弁等を
例示しうる。ソレノイドピンチバルブ及び電磁弁等には
、非通電時に開となるもの（Ｎｏ型）と閉となるもの（
ＮＣ型）とがあるが、弁２３としてＮＣ型をそして弁２
４としてＮＣ型を用いれば、たとえ弁駆動回路２７が非
通電という事態になったとしても液の潅流が行われるの
で便利である。また、後述のように弁駆動回路２７は、
上記拍動波形を変化せしめ得るパラメータである波形の
繰り返し周波数Ｎ１弁２３の開時間ｔｌ、弁２４の開時
間ｔ２及び二つの弁２３及び２４の開動作の時間差ｔ４
を制御するものである。その際、制御出力すと制御出力
ａの周波数は互に同一とすることは勿論、整数倍とする
ことにより、その合成波形をきわめて多様なものとする
ことが可能となる。
次に、第１図において、バイパス導管２５ｂ内の圧力を
制御する圧力制御装置３３は、吸引導管１９に配設され
るサーボモータ駆動の例えばニードル弁等の流量を調節
し得る弁２９と、検出信号と設定器の電圧との差ｄを出
力する負圧圧力計（設定器付）２８及び差ｄを入力して
サーボモータの回転を制御する増幅器３４とから構成さ
れる。増幅器３４は、差ｄに基づき圧力計２８の検出圧
力が設定器の圧力より高い時に弁２９が閉じ、低い時に
弁２９が開く方向にサーボモータを駆動し、これによっ
てバイパス導管２５ｂ内の圧力を制御する。圧力制御装
置３３は、バイパス導管２５ｂ内に負圧、すなわち上記
分流される第二パルス流を吸引する圧力を発生せしめる
。したがって、圧力計２８の設定器を変化設定すれば、
分流される流れの量を変えられる。
一方、圧力計２８を見ながら弁操作を行って上記吸引圧
力を手動でも調節することが可能なように、他の弁を前
記のニードル弁２９と直列に配設して用いる場合、他の
弁として閉状態においてもなお一定の流路が存在するよ
うな構成のものを用いれば、もしそれを誤って閉とした
としても最低限の流体の流量を確保することができるの
で安全である。
なお、気泡分離器２６は、送液導管２２ｂ内に発生する
気泡が臓器１２に潅流液１３と共に搬送されないように
、気泡をバイパス管路２５を通して速やかに搬出するよ
うになっている。何故ならば、潅流液１３の溶存酸素濃
度が高い場合、弁２３を通過した後の急激な圧力の低下
により液中の溶解酸素の一部が脱気し、送液導管２２ｂ
内に気泡となって滞留するからである。送液導管２２ｂ
の滞留する気泡の量が増加すると、上記拍動波形に波形
歪に似た歪（時間方向での広がり）が生じる原因となる
やなお、導管２２と２５の接合部において、例えば接合
を逆Ｙ字形にするか、またはバイパス導管２５の内径を
大きくするかした構造とすれば、気泡分離器２６を用い
なくとも良い。
次に、本実施例の弁駆動回路２７を第２図に基づいて説
明する。
第２図において５１は、調整可能な所定のパルス間隔τ
でトリガパルス信号Ｄ１を発生するパルス発生器である
。ここで、パルス間隔τは、上記のパラメータである繰
返し周波数Ｎ（＝１／τ）を規定するものである。
タイミングゲート回路５９は、第２図に示すような構成
で、例えばＩＫＨｚの矩形波パルスを発生する標準クロ
ック６３、トリガ信号り、の入力時刻から上記矩形波パ
ルスをカウントし始め、カウント数がそれぞれ調整器６
０及び６１のパルス数に等しくなった時にトリガ信号Ｄ
２及びり、を発生するカウンタ５３及び５２、カウンタ
５２の出力信号り、を入力した時刻から上記矩形波パル
スをカウントし始め、カウント数が調整器６２のパルス
数に等しくなった時にトリガ信−！Ｄ、を発生するカウ
ンタ５４、及びＨ端子にオントリガが入力した時刻から
し端子にオフトリガが入力する時点までの間だけＴＬＬ
レベル゛１（高）″のそれぞれゲートパルス信号Ｇ、及
びＧ２を発生するゲート回路５５及び５６から構成され
る。タイミングゲート回路５９におけるカウンタ５２〜
５４は信号を遅延させる遅延回路として機能し、各遅延
時間は調整６０〜６２によって可変調整される。
リレースイッチング回路５７及び５８は、ＴＴＬゲート
信号Ｇ１及びＧ２を受けて例えばＴＴＬ駆動のソリッド
ステートリレー（ＳＳＲ）が開閉し、弁２３及び２４を
制御する出力ａ及びｂをそれぞれ出力する。したがって
、上記のパラメータである１、、ｔ８及びｔ４はそれぞ
れ調整器６０．６２及び６１によって調整し得る。
次に、本発明の第二実施例の臓器保存装置を第３図に基
づいて説明する。なお、第３図に示す本実施例装置と第
１図の前実施例装置との本質的な違いは、弁２３への潅
流液１３の供給圧力とバイパス導管２５ｂ内の吸引圧力
の制御方法である。
第３図において、圧力緩衝器７１はポンプ手段２０の脈
圧変動を、空気の圧縮性を利用して緩衝するための手段
である。圧力緩衝器７１内に封入される空気８２の量は
、コック７３によって調節される。圧力緩衝器７１には
圧力計（設定器付）７２が連結され、圧力計７２に組込
まれた検出圧力と設定圧力の差に応答するリレー回路に
よってポンプ手段２０の動作が制御される。
一方、バイパス導管２５ｂに配設される真空ポット７６
、該真空ポット７６内の液を汲み出し収納容器１１に戻
すローラーポンプ７４及び上記真空ポット７６に連結さ
れた負圧圧力計（設定器付）７５は、第一実施例の圧力
制御装置３３と同様の機能をもって上記吸引圧力を制御
するための要素である。なお、圧力計７５には検出圧力
と設定圧力の差に応答するリレー回路が組み込まれてお
り、このリレー回路によってローラーポンプ７４の電源
回路が制御される。
圧力制御の様子を詳しく説明すれば、圧力計７５は、上
記の分流される第二パルス流が流入して真空ポット７６
内の圧力が設定圧以上に上昇する時には、ローラーポン
プ７４を駆動するリレー接点出力を出力し、またポンプ
７４の駆動によって真空ポット７６内の圧力が設定圧以
下に低下するときには、戸−ラーボンプ７４を停止する
リレー設定出力を出力する。したがって、圧力計７５に
組込まれた圧力設定器を操作することによって、バイパ
ス導管２５ｂ内の圧力を変化設定することができる。
次に、上記第一実施例装置及び第二実施例装置によって
得られた拍動波形を第４図に示す。なお、波形は、送液
導管２２ｃに電磁流量計を設置し、その波形出力をディ
ジタイジングオッシロスコープで記録したものであり、
その縦軸は流量（ｍｌ／＋１Ｉｉｎ　）　、横軸は時間
（ｌｓｅｃ）である。
第４図の波形Ａは、弁２４を閉とし、弁駆動回路２７か
ら出力される制御出力ａによって弁２３のみを時間ｔ、
だけ開としたときの波形、すなわち、上記の第一パルス
流の波形である。波形Ａにおいて弁２３を制御する出力
ａの時間幅（約１５０ｍ５ｅｃ）と弁の駆動により実際
に発生する流れの波形の時間幅（約７００ｍ５ｅｃ）と
を比較すれば、波形歪であるところの時間幅の広がりが
観察される。
上記波形歪は、既述したとおり主として弁２３の駆動部
の慣性による応答遅れ及び導管２２ｂ及び２２ｃを構成
する可撓性チューブの弾性に起因するものである。特に
、弁２３を開とした瞬間に弁の下流側では液の流入によ
り圧力が急上昇するために可撓性チューブは一時的に膨
らみ、その膨らみが徐々に回復するまで流れは完全には
停止しない。
波形Ａに示す波形の後半部分は、この可撓性チューブの
弾性に起因する波形の歪又は広がりである。
波形Ｂは、弁２３に加えて時間差ｔ、をもつ制御出力す
によって弁２４を時間ｔ２だけ駆動した時の波形であり
、本願発明で言う逆波形をもつ拍動波形である。すなわ
ち波形ＡとＢ波形の差が、弁２４で分流制御された第二
パルス流の波形となる。
〔発明の効果〕
本発明は、以上のように、臓器の動脈血管に既述の０型
波形のような逆流波のある拍動流を含む時間幅の短い拍
動流を供給できるので、毛際血管を開かせるのに十分な
高い瞬時圧を出すことができると共に、血管内の平均圧
力を低く保つことができるので、臓器血管の損傷が抑制
でき、その結果、組織障害の原因となる浮腫の防止につ
ながり、臓器の生存期間を高めることができるという効
果をもたらす。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第一実施例装置の構成図、第２図は第
１図装置の弁駆動回路の構成図、第３図は第二実施例装
置の構成図、第４図は第１図装置及び第３図装置で得ら
れた第一パルス流の波形、第一及び第二パルス流の重畳
された拍動波形、送液導管の弁の動作時間、送液導管の
弁とバイパス導管の弁との開動作時の時間差、バイパス
導管の弁の動作時期を示す図、第５図（Ａ）〜（Ｅ）は
分類された血流波形をそれぞれ示す図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）ポンプ手段によって液体を潅流し、該液体の潅流
    ラインを周期的に所定の時間開閉することによって潅流
    ライン内に第一パルス流を形成し、該第一パルス流の一
    部を上記潅流ラインから同一もしくは整数倍周期の第二
    パルス流として分流することによって上記潅流ラインの
    流れの波形を所定の拍動波形に変換することを特徴とす
    る拍動発生方法。
  2. （２）ポンプ手段によって潅流されて送液導管内を流れ
    る流体に、周期的な拍動を付与する装置において、 上記ポンプ手段の下流側で送波導管に配設される第一の
    弁手段と、上記第一の弁手段の下流側に設けられるバイ
    パス導管と、上記第一の弁手段の開閉により発生する第
    一パルス流の一部を第二パルス流として分流するための
    上記バイパス導管に配設される第二の弁手段と、第一の
    弁手段を周期的にそして第二の弁手段を第一の弁手段と
    同一あるいは整数倍の周期で所定時間開閉制御する弁駆
    動回路とを有していることを特徴とする拍動発生装置。
  3. （３）第一の弁手段の上流側圧力及び第二の弁手段の下
    流側圧力をそれぞれ所定値に制御する圧力制御装置を有
    することとする請求項（２）に記載の拍動発生装置。
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