JPH04215761A - 人工心肺装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は主に開心術時に用いられ
る人工心肺装置に関し、さらに詳しくは、患者のそばに
セットすることができ、体外血液循環回路の血液充填量
と体外循環に伴う血液の溶血量を最小限にすることので
きる人工心肺装置に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来から
、開心術時には、患者の心機能と肺機能とを代行させる
人工心肺装置が使用されている。

【０００３】この人工心肺装置は、患者の血液循環を維
持する血液ポンプとこの血液ポンプとは別体になってい
るとともに循環血液中のガス交換を行なって酸素分圧を
高めるための人工肺とを主要構成要素とする。前記血液
ポンプと前記人工肺とは血液チューブで連結されている
。また、この人工心肺装置は、その外に補助装置として
、血液を貯留するための血液リザーバーや血液の温度を
一定に保つための熱交換器等が血液循環回路に取り付け
られることもある。

【０００４】従来の人工心肺装置は、血液ポンプとして
殆どローラーポンプが用いられている。

【０００５】このローラーポンプと人工肺とを用いる従
来の代表的な人工心肺装置の使用方法を図１５に示す。

【０００６】同図において、人工肺７５に血液リザーバ
ー７６と熱交換器７７とが一体に組み合わされ、これら
から離れた位置にローラーポンプ７９がセットされてい
る。そしてこれらの機器の間は、人間の心臓８０に連絡
された血液循環回路７８で連絡されている。

【０００７】このように、従来では血液ポンプとして殆
どローラーポンプが用いられているので、以下に挙げる
ような大きな問題点を抱えていた。

【０００８】（イ）　　ローラーポンプは非常に大型な
ので、術中に患者のそばにセットすることができず、医
師の作業の妨げにならないようにベッドから離れた位置
に設置されていた。

【０００９】このため、患者と血液ポンプとの間を、内
径３／８インチ前後の血液チューブが往復することにな
り、その結果、回路の血液充填量は非常に多くなってい
た。

【００１０】血液の体外循環量が多いと、術中に実際に
患者の体内を流れる血液量は低減し、正常な血液循環を
維持することができないことに起因する合併症の原因に
なりやすかった。

【００１１】これを防ぐため、大量の輸血を行なう場合
もあるが、血液供給事情の厳しい今日では、血液の確保
そのものが非常に困難になっている。

【００１２】しかも、輸血量が確保できた場合でも、そ
の血液は患者本人のものではないために、血液不整合や
肝炎、エイズなどの感染症の原因になることが多い。

【００１３】したがって、開心術は極力、他人の血液を
輸血すること無しに行なうことが望ましく、この方向に
沿って従来から次のような対策が検討されてきた。

【００１４】一つは、術前に患者自身の血液を予め何回
かにわたって採血・保存しておき、それを術中の輸血に
利用する方法である。

【００１５】しかし、この方法には、血液の長期保存が
できないこと、一度に採血できる血液量に限度があるこ
と、急病の患者には手術のタイミングを失うというリス
クを伴うので実施が難しいこと、そして必ずしもすべて
の患者に適用できるわけではないこと、つまり貧血およ
び血行働態不良の患者には適用不可であること、等々の
問題点がある。

【００１６】もう一つの方法は、患者の血液を少しでも
維持するため、体外循環回路を術前に生理食塩水で満し
てから循環を開始するという方法であるが、これは血液
が希釈されるので貧血などの原因になるばかりでなく、
低ヘマトクリットの血液を長時間循環させたことによる
術後の後遺症を併発することもある。

【００１７】（ロ）　　ローラーポンプを長時間運転す
ると、溶血が著しく起こり、これが輸血量を増加させる
一因となっていた。

【００１８】また、ローラーポンプは塩化ビニル樹脂製
のチューブをしごくことにより血液を移送するものであ
るが、手術が長引いた場合など塩化ビニル樹脂製チュー
ブに亀裂が生じ、それが血液漏洩の原因になることがし
ばしばあった。

【００１９】さらに、ローラーポンプの吐出側の塩化ビ
ニル樹脂製チューブが折れ曲がったり、クランプの外し
忘れなどがあった場合、吐出圧が短時間に急速に上昇し
、回路の一部が破裂するという患者の生命に係る大事故
発生につながる危険性もあった。

【００２０】以上に加えて、ローラーポンプに塩化ビニ
ル樹脂製チューブを取り付ける作業が煩わしく、作業者
の負担の一因となっていた。

【００２１】（ハ）　　前述したように、従来の人工心
肺装置は補助装置として血液リザーバー（脱血用および
送血用）、熱交換器、それに血液フィルターなどの要素
を組み合わせたものが多いが、これらの要素はすべて塩
化ビニル樹脂製チューブで接続して用いられてきた。こ
れは接続作業が煩わしいため作業者の著しい負担になる
ばかりでなく、すべての要素をチューブで接続するため
血液充填量を増加させる原因になっていた。

【００２２】本発明は上記事情を改善するためになされ
たものである。すなわち、本発明の目的は、小型で患者
のそばに容易にセットすることができるとともに、体外
血液循環回路の血液充填量を最小限にすることができ、
しかも体外循環中の血液の溶血量を最小にすることがで
きる人工心肺装置を提供することにある。

【００２３】

【前記課題を解決するための手段】前記目的を達成する
ための請求項１に記載の本発明は、血液導入口および血
液排出口を有するケース内にガス透過性の中空繊維束を
備えてなる人工肺と前記中空繊維間に血液を供給する遠
心ポンプとを一体に構成してなることを特徴とする人工
心肺装置であり、前記人工心肺装置の好ましい態様とし
ては、前記請求項１に記載の人工心肺装置において、前
記ケースの外周表面に前記血液導入口が設けられ、その
血液導入口が血液導入管になって外側に突出し、その血
液導入管に前記遠心ポンプが装着されてなる人工心肺装
置を挙げることができ（請求項２）、前記人工心肺装置
の他の好ましい態様としては、前記請求項１に記載の人
工心肺装置において、前記ケースが、前記中空繊維束の
軸中心に直交する面において環状になるように束ねられ
た中空繊維束を収納し、そのケースの内側外周表面に血
液導入口が設けられ、前記環状ケースの内側空間領域で
前記血液導入口に前記遠心ポンプが装着されてなる人工
心肺装置を挙げることができ（請求項３）、前記人工心
肺装置の他の好ましい態様としては、前記請求項３に記
載の人工心肺装置において、前記環状のケースの内側空
間領域に熱交換器が設けられてなる人工心肺装置を挙げ
ることができ（請求項４）、前記人工心肺装置の他の好
ましい態様として、前記請求項１に記載の人工心肺装置
において、前記中空繊維束の端面部に血液排出口を設け
るとともに前記ケース内に遠心ポンプが収納されてなる
人工心肺装置を挙げることができ（請求項５）、前記人
工心肺装置の他の好ましい態様として、前記請求項１に
記載の人工心肺装置において、前記ケースの外周表面に
遠心ポンプが装着され、遠心ポンプから血液導入口を介
して直接にケース内の中空繊維束に血液が導入されるよ
うになっている人工心肺装置を挙げることができる（請
求項６）。

【００２４】本発明の他の好ましい態様として、血液リ
ザーバーと熱交換器とをさらに一体に有する前記請求項
１に記載の人工心肺装置を挙げることができる（請求項
７）。

【００２５】

【作用】前記人工心肺装置においては、人工肺における
中空繊維束に酸素ガスが供給される。人工肺と遠心ポン
プとが一体に形成されているので、遠心ポンプにより血
液導入口を介してケース内に血液が導入され、中空繊維
束中を血液が流れることにより、あるいは中空繊維束中
を流れた血液が血液排出口を介して遠心ポンプによりケ
ースから排出されると、中空繊維束を介して血液のガス
交換が行なわれ、血液中の酸素濃度が高められる。この
場合、人工肺と遠心ポンプとが一体に構成されているの
で、従来のように、人工肺と血液ポンプとをチューブで
接続する煩雑さがなくなり、人工肺と血液ポンプとを接
続するチューブ内に収容される分の血液充填量をなくす
ることができ、溶血現象も少なくなる。

【００２６】人工肺と遠心ポンプとを一体に組み込む態
様として、以下の例を挙げることができる。

【００２７】すなわち、円筒状ケースの内部に中空繊維
束を収納すると共に円筒状ケース両端の内部で樹脂で前
記中空繊維束を円筒状ケース内に固定し、このようにし
て内部に中空繊維束を収納した円筒状ケースの一端部に
は酸素ガス導入口を設け、円筒状ケースの他端部には、
酸素ガスとガス交換することにより混入してきた炭酸ガ
スを含有する混合ガスを排出する混合ガス排出口を設け
、さらに円筒状ケースの外周表面における端部近傍それ
ぞれに、円筒上ケースの外側に突出する血液導入管およ
び血液排出管を設けてなる人工肺部と、この血液導入管
に装着された遠心ポンプ部とからなる態様を挙げること
ができる。

【００２８】かかる態様においては、前記人工肺部を従
来のダイヤライザー等で代替することができ、装置構成
を簡単にすることができる。

【００２９】一方、ケースが、前記中空繊維束の軸中心
に直交する断面において円状になるように束ねられた中
空繊維束を収納し、そのケースの内側外周表面に血液導
入口が設けられ、前記環状ケースの内側空間領域で前記
血液導入口に前記遠心ポンプが装着されてなるように、
人工心肺装置を構成すると、ケースの内側空間領域に遠
心ポンプが収納された状態になるので、全体形状が簡素
になり、使い勝手が向上する。しかも環状に束ねられた
中空繊維束の環の内側から外側に向かって血液の流れが
形成されるので、ガス交換の効率が著しく向上する。

【００３０】また、ケースの内側空間領域に熱交換器を
装着すると、血液の温度調節が容易になる。

【００３１】前記中空繊維束の端面部に血液排出口を設
けるとともに前記ケース内に遠心ポンプが収納されてな
るように、請求項５に記載の構成を採用すると、この構
成によっても人工心肺装置の全体形状が簡素になる。

【００３２】前記ケースの外周表面に遠心ポンプが装着
され、遠心ポンプから血液導入口を介して直接にケース
内の中空繊維束に血液が導入されるようになっている、
前記請求項６に記載の構成の人工心肺装置にすると、中
空繊維束を収納するケース外に遠心ポンプを設けるので
、ケースの大きさに拘束されない規模の遠心ポンプを設
けることができ、血液導入量を任意に調整することので
きる装置にすることができる。

【００３３】何れの態様の人工心肺装置においても、患
者から取り出された血液は、循環血液回路を流れ、遠心
ポンプから人工肺を経たのち、あるいは人工肺から遠心
ポンプを経たのち、循環血液回路を流れて患者の体内に
回収される。

【００３４】この血液の流れを図示すると、例えば図１
４のようになり、人間の心臓８１に接続された血液循環
回路８２に、人工肺８３と遠心ポンプ８４とを一体に組
み合わせてなる人工心肺装置と、例えば血液リザーバー
８５と熱交換器８６とを取り付け、血液は矢印のように
これらの機器と心臓８１との間を循環する。なお、遠心
ポンプ８４は、図１３に示すようにフレキシブルシャフ
ト８７を介して、コントローラ８８に内蔵されたモータ
の駆動軸に接続するのが好ましい。

【００３５】この発明のさらに他の態様として、前記血
液リザーバーと、血液導入口および血液排出口を有する
ケース内にガス透過性の中空繊維束を備えてなる人工肺
と、前記中空繊維間に血液を供給する遠心ポンプと、血
液を加温する熱交換器とを一体に組み込んだ人工心肺装
置を挙げることができる。前記人工心肺装置では、従来
において、手術中の患者の側に並べ立てられていた、血
液リザーバー、血液ポンプ、血液加温装置およびこれら
を接続する血液チューブにより占有されていた面積を小
さくすることが可能になる。したがって、手術中におけ
る術者の自由度が高まる。また、床面やその他の部署に
這わされていた血液チューブがなくなり、少なくともこ
の発明の人工心肺装置と患者の血管とを結ぶ血液チュー
ブだけで良いので、血液回路の充填血液量をそれだけ低
減することになる。

【００３６】このように、血液リザーバー、熱交換器、
遠心ポンプおよび人工肺をこのように配列すると、血液
の流れにおいて、血液リザーバーよりも上流側に圧力損
失を有するユニットがないので、落差脱血し易いという
利点がある。熱交換器で血液を加温してから加温された
血液を人工肺に送り込むことになるので、人工肺で酸素
を富化した血液が熱交換器で加温されることによる気泡
の発生が低減される。遠心ポンプにより人工肺に血液を
送り込むことにより、逆に人工肺から遠心ポンプで血液
を吸引するときに生じる人工肺での陰圧による血液が受
ける打撃が低減される。

【００３７】本発明に用いる遠心ポンプは小型であり、
公知のタイプを用いることができるが、それ以外に例え
ば特願平２−９９６５３号、同２−１０６８０７号、実
願平１−３１０４８号公報に記載された遠心ポンプも好
ましく用いることができる。このように、本発明では、
小型の遠心ポンプと人工肺とが一体に組み合わされてい
るので、ローラーポンプを用いる場合に見られる弊害を
無くすことができる。また、本発明の人工心肺装置は、
小型であるので患者のそばに容易にセットすることがで
きる。

【００３８】

【実施例】次に、本発明を実施例に基いて図面を参照し
ながら説明する。

【００３９】図１に本発明の一実施例である人工心肺装
置を示す。図１に示す人工心肺装置は、主要構成要素と
して、遠心ポンプ１と人工肺１６とを一体に組み合わせ
てなるものである。

【００４０】遠心ポンプ１の端部には血液導入口１ａと
この血液導入口１ａの軸方向に対して直角方向に血液吐
出口１ｂが設けられている。

【００４１】遠心ポンプ１の中には、図２に示すように
血液導入口１ａに対向して略円錐状の台座８の曲面上に
複数の羽根９ａを立設してなる羽根車９が回転可能に収
納され、その回転とポンプの前後圧により血液が血液導
入口１ａから血液吐出口１ｂへ吐出することができるよ
うになっている。

【００４２】７は遠心ポンプ１の回転軸で、上記羽根車
９の回転軸と中心軸を共有しつつこの羽根車９に結合さ
れている。

【００４３】この回転軸７は筒状体の内壁に固定された
支持部材１１の凹陥部Ａに挿入され、この凹陥部Ａの側
面との間に軸受け（ベアリング等）１２が装着されてい
る。回転軸７の後端は凹陥部Ｂが形成され、この凹陥部
Ｂ内にはカップリング１３の前部がピン１４で脱着自在
に固定されているとともに、カップリング１３の後部は
、厚肉で筒状のカップリング１５の内部に挿入されてい
る。

【００４４】筒状のカップリング１５は、フレキシブル
シャフト５の偏角および偏芯を吸収するため、たわみ性
を発揮するフレキシブルな材料で造られるとともに、そ
の表面に多数の溝条が形成されている。

【００４５】そして、内部には血液導入口１ａよりも大
径の空間部Ｃを有し、フレキシブルシャフト５の前端は
この空間部Ｃに挿入されている。

【００４６】一方、図１に示すモータ３の回転軸６とフ
レキシブルシャフト５との連結部も、図示はしないが上
記カップリング１５およびカップリング１３と同様の２
種のカップリング部材が取り付けられている。遠心ポン
プ１の回転軸７は、フレキシブルシャフト５を介して制
御用コンソール２に接続されている。

【００４７】すなわち、図１に示すように、２はモータ
３を筐体４に内蔵した制御用コンソールで、この制御用
コンソール２は下記の如く遠心ポンプ１とフレキシブル
シャフト５を介して連結されている。

【００４８】すなわち、フレキシブルシャフト５の一端
部は遠心ポンプ１の回転軸７に連結され、フレキシブル
シャフト５の他端部は制御用コンソール２内のモータ３
の回転軸６に連結されている。

【００４９】フレキシブルシャフト５としては、軸方向
を自由に変えられるように、伝動軸にたわみ性を持たせ
たものが用いられる。

【００５０】以上の構成において、モータ３が回転する
と、その回転力はフレキシブルシャフト５を介して遠心
ポンプ１に伝えられる結果、同ポンプが作動する。逆に
モータ３の回転が停止すれば、同様にフレキシブルシャ
フト５を介して、遠心ポンプ１が作動を停止する。

【００５１】一方、１６は遠心ポンプと一体に組み合わ
された人工肺であり、両端部がそれ以外の部分よりも大
径の筒状ケーシング１７内に熱可塑性樹脂製の中空繊維
束１８が装填されている。

【００５２】１９ａ、１９ｂはこの中空繊維束１８の両
端部を筒状ケーシング１７の両端部に固定する一対の支
持体、２０ａ，２０ｂは筒状ケーシング１７の両端部に
装着されたキャップである。

【００５３】筒状ケーシング１７の周側面には、血液を
体温付近に維持するための保温器１０が取り付けられて
いる。

【００５４】筒状ケーシング１７の周側部であって一方
の端部近傍には前記遠心ポンプ１の前記血液吐出口１ｂ
が連結され、他方の端部近傍には血液排出口２１ａが突
出して形成されている。

【００５５】支持体１９ａ，１９ｂは合成樹脂で形成さ
れ、筒状ケーシング１７と略同径で厚味のある円盤状を
なし、中空繊維束１８の両端部を一体に固めるとともに
、血液流路とガス流路を区別している。中空繊維束１８
の開口端部は支持体１９ａ，１９ｂの外側面に露出して
いる。キャップ２０ａには酸素ガス導入口２２ｂが突出
して形成され、キャップ２０ｂには酸素ガスと炭酸ガス
との混合ガスを排出するための混合ガス排出口２２ａが
突出して形成されている。

【００５６】血液は、図１中の矢印に示すように、遠心
ポンプ１の血液吐出口１ｂを経て中空繊維束１８の中を
通り、血液排出口２１ａから排出される。

【００５７】また、酸素ガスは、矢印に示すように酸素
ガス導入口２２ｂからキャップ２０ａ内に入り、中空繊
維束１８における各中空繊維の内側を血液とは逆の方向
に流れ、混合ガス排出口２２ａから混合ガスとして排出
される。

【００５８】中空繊維外側を流れる血液中の炭酸ガスは
中空繊維の壁を介して内側の酸素ガスとガス交換される
。

【００５９】上記実施例の人工心肺装置においては、人
工肺１６と血液ポンプとしての遠心ポンプ１とを一体に
組み合わせてあるため、装置そのものが非常に小型化・
軽量化し、患者のベッドサイドに容易にセットすること
ができる。

【００６０】そして、人工心肺装置の主要構成要素を一
々塩化ビニル樹脂製チューブで接続する作業が不要にな
るから、作業者の負担が著しく軽減すること、遠心ポン
プ１はローラーポンプなどと違って溶血が殆ど起こらな
いこと、その遠心ポンプ１と人工心肺１６とはチューブ
を往復させて連結することがないので、体外血液循環回
路の血液充填量を著しく低減すること、などの効果を奏
することができる。

【００６１】ただし、本発明は前記実施例に限定されな
い。

【００６２】本発明の他の好ましい態様として、図３〜
図１２に示す人工心肺装置を採用することができる。

【００６３】まず、図３および図４に示す人工心肺装置
は、両開口部をその一部を除いて塞いだ筒状のケーシン
グ２３内に、そのケーシングの中心軸を共有するように
挿入された有底の内筒体２４を有し、上記筒状ケーシン
グ２３の内壁と上記内筒体２４の外壁との間に閉鎖空間
２３ａを有する。

【００６４】この閉鎖空間２３ａは、ケーシング２３の
中心軸に直交する平面について見ると環状（あるいはド
ーナッツ状）になっている。

【００６５】図３においては、この内筒体２４は上記内
筒体２４の底部２４ａを上にし、その開口部２４ｂを下
にして、前記ケーシング２３の内部に設けられている。

【００６６】底部２４ａの外側には遠心ポンプ室２５が
設けられている。この遠心ポンプ室２５は、その両側部
に血液導入口２６ａを有していてこの血液導入口２６ａ
によって前記閉鎖空間２３ａと連続している。遠心ポン
プ室２５は、またその頂部に血液導入管２７を備えてい
る。

【００６７】そして、上記遠心ポンプ室２５の内部には
、略円錐形状の台座２８ａと、その円錐面に立設してな
る複数の羽根車２８ｂとが収納されている。この台座２
８ａは、前記前記底部２４ａを貫通する回転軸２８ｃに
支持される。その回転軸２８ｃの回転軸は外周に軸受け
２８ｆを有するとともにフレキシブルジョイント２８ｄ
を介してフレキシブルシャフト２８ｅに接続され、フレ
キシブルシャフト２８ｅは、図示しない制御用コンソー
ル内のモータの回転軸に連結されている。一方、上記閉
鎖空間２３ａには両端部をそれぞれ支持体２９ａ、２９
ｂで固定した中空繊維束３０が充填されている。中空繊
維束３０は、前記閉鎖空間２３ａの図３における水平断
面が環状を呈しているので、この中空繊維束３０の水平
断面も環状をなしている。

【００６８】各支持体２９ａ、２９ｂと筒状ケーシング
２３の両端部との間は小室３１ａ、３１ｂが形成されて
おり、小室３１ｂには酸素ガス導入口３２ｂが、また小
室３１ａには酸素と炭酸ガスとの混合ガスを排出する混
合ガス排出口３２ａが設けられている。

【００６９】なお、２６ｂは支持体２９ａの上部近傍の
筒形ケーシングに設けられた血液排出口である。

【００７０】この実施例の人工心肺装置は次のように動
作する。

【００７１】すなわち、血液導入管２７からポンプ室２
５内に血液が送られてくる。台座２８の回転により羽根
車２８ｂが回転する。送られて来た血液が血液導入口２
６ａを通って閉鎖空間２３ａ内に入る。閉鎖空間２３ａ
においては、酸素ガスが酸素ガス導入口３２ｂから小室
３１ｂに導入され、小室３１ｂから中空繊維束３０中を
通って小室３１ａに至る。閉鎖空間２３ａ中に送り込ま
れた血液は、前記中空繊維間を流通する。この実施例に
おいては、血液と酸素ガスとは中空繊維を介して向流接
触することになる。中空繊維の膜を通じて、血液中のガ
ス交換が行なわれる。すなわち、中空繊維中に血液中の
炭酸ガスが供給され、血液中には酸素ガスが供給される
。炭酸ガスを含んだ混合ガスは小室３１ａに至り、混合
ガス排出口３２ａから排出される。酸素に富んだ血液は
血液排出口２９ｂから排出され、人体内に戻される。

【００７２】図５および図６に示す人工心肺装置は、両
開口部をその一部を除いて塞いだ筒状のケーシング３３
内に、そのケーシング３３の中心軸を共有するように挿
入された内筒体３４を有し、上記筒状ケーシング３３の
内壁と上記内筒体３４の外壁との間に閉鎖空間３３ａを
有する。この閉鎖空間３３ａは、ケーシング３３の中心
軸に直交する平面について見ると環状（ドーナッツ状）
になっていて、図３および図４に示す人工心肺装置の場
合に同じである。

【００７３】図５においては、この内筒体３４は上記内
筒体３４の底部３４ａを下にして設けられている。この
底部３４ａはこの内筒体３４の内部に向かう円錐形に形
成され、しかもその円錐形の先端で、血液導入穴３４ｂ
が開口している。底部３４ａの外側（図５においては下
方）には遠心ポンプ室３４ｃが設けられている。この遠
心ポンプ室３４ｃは、その側部に環状に開口する血液導
入口３４ｄを有していてこの血液導入口３４ｄによって
前記閉鎖空間３３ａと連続している。またこの内筒体３
４の内部には、熱交換用媒体の流通するコイル３８が設
けられている。この内筒体３４の前記底部３４ａに相対
向する端部には、血液導入管４１、熱媒体の導入口４５
および熱交換媒体の排出口４６が設けられている。

【００７４】他方、上記遠心ポンプ室３４ｃの内部には
、略円錐形状の台座３４ｅと、その円錐面に立設してな
る複数の羽根車３４ｆとが収納されている。この台座３
４ｅは、遠心ポンプ室３４ｃの底部３４ｋを貫通する回
転軸３４ｇに支持される。その回転軸３４ｇは外周に軸
受け３４ｊを有するとともに、フレキシブルジョイント
３４ｈを介してフレキシブルシャフト３４ｉに接続され
、フレキシブルシャフト３４ｉは、図示しない制御用コ
ンソール内のモータの回転軸に連結されている。

【００７５】一方、上記閉鎖空間３３ａには両端部をそ
れぞれ支持体３６ａ、３６ｂで固定した中空繊維束３５
が充填されている。中空繊維束３５は、前記閉鎖空間３
３ａの図５における水平断面が環状を呈しているので、
この中空繊維束３５の水平断面も環状をなしている。

【００７６】各支持体３６ａ、３６ｂと筒状ケーシング
３３の両端部との間は小室３７ａ、３７ｂが形成されて
おり、小室３７ａには酸素ガス導入口４４が、また小室
３７ｂには酸素と炭酸ガスとの混合ガス排出口４３が設
けられている。

【００７７】この実施例の人工心肺装置は次のように動
作する。すなわち、血液導入管４１から内筒体３４内に
血液が導入される。この内筒体３４内のコイル３８に熱
媒体が流通しているので、導入された血液が適度の温度
に加温される。加温された血液は、血液導入穴３４ｂを
通って遠心ポンプ室３４ｃ内に入る。

【００７８】回転する羽根車３４ｆによって、血液は血
液導入口３４ｄを通って閉鎖空間３３ａ内に入る。

【００７９】閉鎖空間３３ａにおいては、酸素ガスが酸
素ガス導入口４４から小室３７ａに供給され、小室３７
ａから中空繊維束３５中を通って小室３７ｂに至る。閉
鎖空間３３ａ中に送り込まれた血液は、前記中空繊維間
を流通する。

【００８０】この実施例においては、血液と酸素ガスと
は中空繊維を介して向流接触することになる。

【００８１】中空繊維の膜を通じて、血液中のガス交換
が行なわれる。すなわち、中空繊維中に血液中の炭酸ガ
スが供給され、血液中には酸素ガスが供給される。

【００８２】炭酸ガスを含んだ混合ガスは小室３７ｂに
至り、混合ガス排出口４３から排出される。酸素に富ん
だ血液は血液排出口４２から排出され、人体内に戻され
る。

【００８３】図７および図８に示す人工心肺装置は、図
５および図６に示す人工心肺装置に血液リザーバー４７
を取り付けてなる外は、図５および図６に示す人工心肺
装置と同様の構造を有する。

【００８４】図７および図８に示す人工心肺装置におい
ては、血液導入口４１は血液リザーバー４７の底部に連
結されている。

【００８５】この人工心肺装置にあっては、人体から抜
き出した血液を一旦リザーバー４７に貯留しておくこと
の外は前記図５および図６に示す人工心肺装置と同様の
作用を有する。ただし、リザーバー４７に一旦血液を貯
留しておくので、遠心ポンプが空回りすることがない。

【００８６】図９および図１０に示す人工心肺装置は、
筒状のケーシング４８内に中空繊維束４９が充填されて
いる。

【００８７】この中空繊維束４９の一端は、中央に開口
部４９ａを有する支持体５０ａで支持され、中空繊維束
４９の他端は支持体５０ｂで固定されている。

【００８８】支持体５０ａの開口部４９ａには漏斗状の
隔壁５５ａが装着され、この漏斗状の隔壁５５ａに相対
向するケーシング断面には隔壁板５５ｂが張設されてい
る。

【００８９】ケーシング４８内では、前記隔壁５５ａと
隔壁板５５ｂとで遠心ポンプ室５５が形成される。

【００９０】この遠心ポンプ室５５におけるケーシング
４８の周側面には、血液排出口５４が開口している。遠
心ポンプ室５５内には、前記隔壁板５５ｂを貫通する支
持軸５５ｃに支持された円錐形の台座５５ｄが配置され
、その台座５５ｄの円錐面には複数の羽根車５５ｅが植
設されている。

【００９１】なお、前記支持軸５５ｃには軸受け５５ｇ
が装着されるととともにフレキシブルジョイント５５ｆ
が接続されていて、前記図１〜８に示す人工心肺装置と
同様の構造になっている。

【００９２】一方、前記支持体５０ａと前記隔壁５５ａ
とで小室５３ａが形成され、この小室５３ａにおけるケ
ーシング４８の周側面には、酸素ガス導入口５１が設け
られている。他方、前記支持体５０ｂとケーシング４８
の端面とで小室５３ｂが形成される。この小室５３ｂに
おけるケーシングの周側面には、酸素ガスと炭酸ガスと
の混合ガス排出口５２が設けられている。なお、５６は
支持体５０ｂよりわずかに上部にあるケーシング４８の
周側面に設けられた血液導入口である。

【００９３】図９および図１０に示す人工心肺装置は、
血液導入口５６からケーシング４８内に血液が導入され
る。導入された血液は、中空繊維束４９の間を通って開
口部４９ａに集まり、この開口部４９ａから遠心ポンプ
室５５内に導入される。遠心ポンプ室５５内では、羽根
車５５ｅが回転しているので、導入された血液は血液排
出口５４から排出される。

【００９４】一方、酸素ガスが酸素ガス導入口５１から
小室５３ａに供給され、小室５３ａから中空繊維束４９
中を通って小室５３ｂに至る。

【００９５】この人工心肺装置は、かかる構造から酸素
ガスと血液とが向流接触することになる。

【００９６】中空繊維の膜を通じて、血液中のガス交換
が行なわれる。すなわち、中空繊維中に血液中の炭酸ガ
スが供給され、血液中には酸素ガスが供給される。炭酸
ガスを含んだ混合ガスは小室５３ｂに至り、混合ガス排
出口５２から排出される。酸素に富んだ血液は血液排出
口５４から排出され、人体内に戻される。

【００９７】図１１および図１２に示す人工心肺装置は
、図５および図６に示す人工心肺装置と同様に、人工肺
と遠心ポンプと熱交換器とを一体に組み込んでなる。

【００９８】すなわち、人工肺は、筒状のケーシング５
７内に中空繊維束５８を内蔵し、中空繊維束５８の両端
部は筒状ケーシング５７の両端部との間に第１小室５９
ａおよび第２小室５９ｂを形成する支持体６０ａ、６０
ｂによって固定され、各中空繊維の両端は第１小室５９
ａおよび第２小室５９ｂに開口している。

【００９９】第１小室５９ａの内壁を形成するケーシン
グ５７の端面には酸素ガス導入口６１が開口し、また、
第１小室５９ａの内壁を形成するケーシング５７の他端
面には、酸素ガスと炭酸ガスとの混合ガスを排出する混
合ガス排出口６３が開口している。

【０１００】このケーシング５７の周側面には、支持体
６０ｂよりの位置に、血液導入穴６５ａが開口する。ま
た、このケーシング５７の前記支持体６０ａよりの周側
面に血液排出口６２が設けられている。

【０１０１】筒状のケーシング５７の外周面には、遠心
ポンプと熱交換器とを組み込んでなる他の筒状ケーシン
グ６４が隣接して装着され、筒状ケーシング６４とケー
シング５７とは前記血液導入穴６５ａを共有している。

【０１０２】この筒状ケーシング６４の一端部内には、
漏斗状の隔壁６５ｂと筒状ケーシング６６の断面方向に
張設された隔壁板６５ｃと前記の血液導入穴６５ａを有
するケーシング周面とで遠心ポンプ室６５ｄが形成され
ている。

【０１０３】なお、前述のように、この遠心ポンプ室６
５ｄと前記ケーシング５７とは前記血液導入穴６５ａに
よって連通している。

【０１０４】この遠心ポンプ室６５ｄには、隔壁６５ｃ
を水密に貫通する回転軸６５ｈで回転自在に支持される
とともに円錐形に形成された台座６５ｅが内蔵され、こ
の台座６５ｅの円錐表面には羽根車６５ｆが植設されて
いる。

【０１０５】一方、この遠心ポンプ室６５ｄに隣接して
熱交換器６６が筒状ケーシング６４内に設けられている
。なお、回転軸６５ｈには軸受け６５ｉが装着されてい
る。

【０１０６】遠心ポンプ室６５ｄにおける漏斗状の隔壁
６５ｂの開口部は、筒状ケーシング６４の断面方向に張
設された支持体６８ｂにおいて開口し、この支持体６８
ｂに相対向するように他の支持体６８ａが筒状ケーシン
グ６４の断面方向に張設されている。

【０１０７】この支持体６８ｂと前記漏斗状の隔壁６５
ｂと筒状ケーシング６４の周側面とで第４小室６７ｂが
形成され、他の支持体６８ａと筒状ケーシング６４の端
面と筒状ケーシング６４の周側面とで第３小室６７ａが
形成されている。

【０１０８】第４小室６７ｂにおける筒状ケーシング６
４の周側面には、熱交換媒体導入口７０が設けられてお
り、第３小室６７ａにおける筒状ケーシング６４の周側
面には熱交換媒体排出口７２が設けられている。

【０１０９】また、この一対の支持体６８ａ，６８ｂ間
には、ステンレス等の金属で形成された複数のパイプ６
９が懸架され、各パイプ６９の端部開口部は、前記小室
６７ａ，６７ｂでそれぞれ開口している。

【０１１０】支持体６８ａと支持体６８ｂとの間に位置
する筒状ケーシング６４の周側面には筒状ケーシング６
４内に通じる血液導入口７１が設けられている。

【０１１１】図１１および図１２に示される人工心肺装
置にあっては、前記図１〜１０に示される人工心肺装置
と同様に、台座６５ｅが回転している。

【０１１２】熱交換媒体は、熱交換媒体導入口７０から
第４小室６７ｂに導入され、パイプ６９を通って第３小
室６７ａに導かれ、熱交換媒体排出口７２から排出され
る。酸素ガスは、酸素ガス導入口６１から第１小室５９
ａに導入され、中空繊維束５８の繊維中を通過して第２
小室５９ｂに至り、混合ガス排出口６３から排出される
。

【０１１３】そこで、人体から抜き取られた血液は、血
液導入口７１から筒状ケーシング６４内に導入され、パ
イプ６９により適度の温度に加温される。

【０１１４】加温された血液は、開口部６５ｆから遠心
ポンプ室６５ｄ内に入り、羽根車６５ｆにより、血液導
入穴６５ａを通ってケーシング５７内に導入される。

【０１１５】ケーシング５７内では、中空繊維間を通過
する内に中空繊維内を通る酸素ガスによって血液のガス
交換が行なわれる。

【０１１６】このガス交換の結果、酸素濃度の高まった
血液は血液排出口６２からケーシング５７の外に排出さ
れ、図示しない血液回路を経て人体内に戻される。ガス
交換の結果、炭酸ガスを含んだ酸素ガスは混合ガス排出
口６３から排出される。

【０１１７】図１３に示す人工心肺装置は、両開口部を
その一部を除いて塞いだ筒状のケーシング９０内に、そ
のケーシング９０の中心軸を共有するように挿入された
有底の内筒体９１を有し、上記筒状のケーシング９０の
内壁と上記内筒体９１の外壁との間に閉鎖空間９２を有
する。

【０１１８】この閉鎖空間９２は、ケーシング９０の中
心軸に直交する平面について見ると環状になっている。

【０１１９】図１３においては、この内筒体９１は上記
内筒体９１の底部９１ａを上にし、その開口部９１ｂを
下にして、前記ケーシング９０の内部に設けられている
。

【０１２０】底部９１ａの外側には遠心ポンプ室９３が
設けられている。この遠心ポンプ室９３は、その両側部
に環状に開口する血液排出口９３ａを有していてこの血
液排出口９３ａによって前記閉鎖空間９２と連続してい
る。遠心ポンプ室９３は、またその頂部（前記底部９１
ａに対向する部位）に血液導入口９３ｂを備えている。 この血液導入口９３ｂは、筒状のケーシング９０の上方
端面に設けられたところの、前記内筒体９１の中心線の
延長線を中心線とする円筒形の凹陥部９０ａの底面９０
ｂに開口している。

【０１２１】そして、上記遠心ポンプ室９３の内部には
、略円錐形状の台座９４ａと、その円錐面に立設してな
る複数の羽根車９４ｂとが収納されている。この台座９
４ａは、前記底部９１ａを貫通する回転軸９５に支持さ
れる。その回転軸９５は外周に軸受け９５ａを有すると
ともにフレキシブルジョイント９５ｂを介してフレキシ
ブルシャフト（図示せず。）に接続され、フレキシブル
シャフトは、図示しない制御用コンソール内のモータの
回転軸に連結されている。一方、上記閉鎖空間９２には
両端部をそれぞれ支持体９６ａ、９６ｂで固定した中空
繊維束９７が充填されている。中空繊維束９７は、前記
閉鎖空間９２の図１３における水平断面が環状を呈して
いるので、この中空繊維束９７の水平断面も環状をなし
ている。

【０１２２】各支持体９６ａ、９６ｂと筒状ケーシング
９０の両端部との間は小室９８ａ、９８ｂが形成されて
おり、小室９８ａには酸素ガス導入口９９ａが、また小
室９８ｂには酸素と炭酸ガスとの混合ガスを排出する混
合ガス排出口９９ｂが設けられている。

【０１２３】なお、９９ｃは支持体９６ａの上部近傍の
筒形のケーシング９０に設けられた血液排出口である。

【０１２４】前記遠心ポンプ室９３における血液導入口
９３ｂには、熱交換器付きの血液リザーバーが装着され
ている。すなわち、血液リザーバー１００は、大径の血
液貯留部１００ａとその血液貯留部１００ａの底に設け
られると共に、前記凹陥部９０ａに一部挿入された小径
の熱交換器収納部１００ｂとを備える。この血液貯留部
１００ａの上端開口部には、血液流入口１０１ａが設け
られた蓋部材１０１で閉鎖されている。前記熱交換器収
納部１００ｂの内部には、熱交換用媒体の流通するコイ
ル１０２が収容されている。

【０１２５】この実施例の人工心肺装置は次のように動
作する。すなわち、血液流入口１０１ａから血液を血液
リザーバー１００に血液を導入する。血液リザーバー１
００には、患者の血管に接続された血液回路からの血液
が貯留される外、手術中に発生する吸引血液を貯留して
も良い。血液リザーバー１００に導入された血液は、熱
交換器収納部１００ｂで所定の温度に加熱され、血液導
入口９３ｂから遠心ポンプ室９３内に血液が送られる。 台座９４ａの回転により羽根車９４ｂが回転する。送ら
れて来た血液が血液排出口９３ａを通って閉鎖空間９２
内に入る。閉鎖空間９２においては、酸素ガスが酸素ガ
ス導入口９９ａから小室９８ａに導入され、小室９８ａ
から中空繊維束９７中を通って小室９８ｂに至る。閉鎖
空間９２中に送り込まれた血液は、前記中空繊維間を流
通する。この実施例においては、血液と酸素ガスとは中
空繊維を介して向流接触することになる。中空繊維の膜
を通じて、血液中のガス交換が行なわれる。すなわち、
中空繊維中に血液中の炭酸ガスが供給され、血液中には
酸素ガスが供給される。炭酸ガスを含んだ混合ガスは小
室９８ｂに至り、混合ガス排出口９９ｂから排出される
。酸素に富んだ血液は血液排出口９６ｂから排出され、
人体内に戻される。

【０１２６】以上の実施例に明らかなように、本発明で
は、人工肺と血液ポンプとが一体になった構成を有する
ので、従来のように、人工肺と血液ポンプとを血液チュ
ーブで連結する煩雑さから解放される。

【０１２７】人工肺と一体になった血液ポンプが遠心ポ
ンプであることから、溶血現象が著しく小さく抑制され
る。また、遠心ポンプと人工肺との間に血液チューブが
存在しないことと、人工肺をベッド近くに持ってこれる
ことから、血液充填量を小さくできる。

【０１２８】また、本発明に用いる遠心ポンプの動力伝
達方式も、前記実施例に限定されず、基本的には任意で
あるが、ベッドサイドの所有スペースを極力小さくする
という点で、前記一実施例のように制御用コンソールに
内蔵させた駆動用モータの出力軸と遠心ポンプの回転軸
とを脱着可能なフレキシブルシャフトで接続するのが好
ましい。

【０１２９】本発明では遠心ポンプについても前記実施
例に限定されず、これまで公知の遠心ポンプを用いるこ
とができる。

【０１３０】そして、その遠心ポンプは、人工肺の前段
に一体に組み合わされていても、人工肺の後段に一体に
組み合わせされていても良い。

【０１３１】さらに、人工肺そのものも前記実施例に限
定されず、酸素ガスと血液中の炭酸ガスとのガス交換可
能な中空繊維を利用するタイプであれば、本発明に用い
ることが可能である。

【０１３２】

【発明の効果】本発明の人工心肺装置においては、人工
肺と血液ポンプである遠心ポンプとを一体に組み合わせ
てあるため、装置そのものが非常に小型化・軽量化し、
患者のベッドサイドに容易にセットすることができる。

【０１３３】そして、従来のように人工肺と血液ポンプ
とをチューブで一々接続する作業が不要になるから、作
業者の負担が著しく軽減する。

【０１３４】また、遠心ポンプはローラーポンプなどと
違って溶血が殆ど起こらないし、その遠心ポンプと人工
肺とはチューブを往復させて連結することがないので、
溶血現象を著しく小さく抑制しつつ体外血液循環回路の
血液充填量を著しく低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す人工心肺装置の説明図
である。

【図２】本発明の人工心肺装置の主要構成要素の一つで
ある遠心ポンプの一例を示す断面図である。

【図３】本発明の実施例を示す人工心肺装置の概略断面
図である。

【図４】本発明の実施例を示す人工心肺装置の概略斜視
図である。

【図５】本発明の実施例を示す人工心肺装置の概略断面
図である。

【図６】本発明の実施例を示す人工心肺装置の概略斜視
図である。

【図７】本発明の実施例を示す人工心肺装置の概略断面
図である。

【図８】本発明の実施例を示す人工心肺装置の概略斜視
図である。

【図９】本発明の実施例を示す人工心肺装置の概略断面
図である。

【図１０】本発明の実施例を示す人工心肺装置の概略斜
視図である。

【図１１】本発明の実施例を示す人工心肺装置の概略断
面図である。

【図１２】本発明の実施例を示す人工心肺装置の概略斜
視図である。

【図１３】本発明の実施例を示す人工心肺装置の概略断
面図である。

【図１４】本発明の人工心肺装置の使用方法を示す説明
図である。

【図１５】従来の人工心肺装置の使用方法を示す説明図
である。

【符合の説明】

１　　遠心ポンプ ２　　制御用コンソール ３　　モータ ５　　フレキシブルシャフト ６　　駆動軸 ７　　回転軸 １６　　人工肺

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　血液導入口および血液排出口を有する
   ケース内にガス透過性の中空繊維束を備えてなる人工肺
   と前記中空繊維間に血液を供給する遠心ポンプとを一体
   に構成してなることを特徴とする人工心肺装置。
2. 【請求項２】　　前記ケースの外周表面に前記血液導入
   口が設けられ、その血液導入口が血液導入管になって外
   側に突出し、その血液導入管に前記遠心ポンプが装着さ
   れてなる前記請求項１に記載の人工心肺装置。
3. 【請求項３】　　前記ケースが、前記中空繊維束の軸中
   心に直交する面において環状になるように束ねられた中
   空繊維束を収納し、その環状ケースの内側外周表面に血
   液導入口が設けられ、前記環状ケースの内側空間領域で
   前記血液導入口に前記遠心ポンプが装着されてなる前記
   請求項１に記載の人工心肺装置。
4. 【請求項４】　　前記環状ケースの内側空間領域に熱交
   換器が設けられてなる前記請求項３に記載の人工心肺装
   置。
5. 【請求項５】　　前記中空繊維束の端面部に血液排出口
   を設けるとともに前記ケース内に遠心ポンプが収納され
   てなる前記請求項１に記載の人工心肺装置。
6. 【請求項６】　　前記ケースの外周表面に遠心ポンプが
   装着され、遠心ポンプから血液導入口を介して直接にケ
   ース内の中空繊維束に血液が導入されてなる前記請求項
   １に記載の人工心肺装置。
7. 【請求項７】　　血液リザーバーと熱交換器とをさらに
   一体に有する前記請求項１に記載の人工心肺装置。