JPH044905B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は体外血液循環装置に関し、一層詳細に
は、略水平状態に配置した熱交換器内を通過する
ことにより所定温度に調整された血液を人工肺で
ガス交換して貯血槽内に一旦貯溜した後、人体に
供給するように構成した体外血液循環装置に関す
る。

［発明の背景］ 例えば、胸部手術等を行う場合には人工肺を用
いて体外血液循環回路を構成し、前記人工肺によ
つて二酸化炭素と酸素との交換を行う。この場
合、血液は熱交換器によつて所定温度に調整され
た後、人工肺でガス交換がなされ、次いで、気泡
の除去および一定量の血液の送給のために一旦貯
血槽に貯溜されてからポンプにより一定の拍動乃
至脈動数で人体に送出される。

ここで、前記貯血槽には袋状の軟質部材に血液
を気密状態で貯溜するクローズドタイプの貯血槽
と、硬質部材からなるハウジング内に血液を貯溜
するオープンタイプの貯血槽とがある。この場
合、オープンタイプの貯血槽はプライミングおよ
び貯血量の確認が容易であり、また、人工肺と一
体的に構成することも容易であるため、このよう
なオープンタイプの貯血槽を用いた体外血液循環
装置が種々提案されている。

そこで、比較のために示す体外血液循環装置の
概略構成を第１図に示す。この体外血液循環装置
は熱交換器２と人工肺４と貯血槽６とを一体的に
構成したものであり、拍動乃至脈動を生起する図
示しないポンプを介して人体に接続される。人体
より排出された血液Ｂは血液流入ポート８から熱
交換器２に導入され、水ポート１０から供給され
る温水または冷水により所定温度に調整された
後、接続管路１２を介して人工肺４に導かれる。
人工肺４にはガス流入ポート１４から供給される
酸素を含むガスＡの流通する多数の中空糸膜（図
示せず）が収納されており、前記中空糸膜の周囲
を通過した血液Ｂは血液Ｂ中に含まれる二酸化炭
素とガスＡに含まれる酸素とが交換され、接続管
路１６を介して血液流入口１８より貯血槽６内に
流入する。なお、ガス交換の終了したガスＡはガ
ス流出ポート２０を介して外部に排出される。一
方、血液流入口１８から貯血槽６内に流入した血
液Ｂは消泡材２２によつて血液Ｂ中の気泡が除去
された後、一旦貯血槽６に貯溜され、次いで、血
液流出ポート２４を介して人体に供給される。

ところで、このような体外血液循環装置では、
前述したように、ポンプを用いて血液Ｂに圧力を
かけることにより当該血液Ｂを人体との間で循環
させている。ここで、熱交換器２を第１図に示す
ように鉛直方向に長く配置した場合、血液Ｂは熱
交換器２の下端部に設けられた血液流入ポート８
より流入して熱交換器２内を上昇する間に温度調
整された後、その上端部の接続管路１２から人工
肺４に導かれる。この場合、人工肺４と貯血槽６
とを連結する接続管路１６の位置は熱交換器２の
血液流入ポート８と接続管路１２との高低差分だ
け地面より高く位置することとなり、その分、患
者から接続管路１６までの高低差が短くなるた
め、血液Ｂの位置エネルギが損失されることにな
る。従つて、熱交換器２および人工肺４をポンプ
を使わずに患者と接続管路１６との高低のみで血
液Ｂを落差潅流しようとしても圧力不足となるこ
とがある。これを避けるには、その分だけ手術台
の位置を高くしなければならない。一方、それが
可能な時は熱交換器２の前段にもポンプが必要と
なる。

［発明の目的］ 本発明は前記の問題点に鑑みなされたものであ
つて、略水平状態に配置した熱交換器によつて血
液の温度を調整した後、人工肺においてガス交換
して貯血槽内に貯溜する構成とすることにより落
差潅流のみで血液を前記貯血槽内に貯溜すること
か出来、構成も簡便となる体外血液循環装置を提
供することを目的とする。

［目的を達成するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明は水平方
向に配置された第１のハウジングと、前記第１の
ハウジングの下方に前記第１のハウジングと連通
して設けられた血液導入部と、前記第１のハウジ
ングの上方に前記第１のハウジングと連通して設
けられた血液導出部と、前記第１のハウジング内
に設けられその長手方向が水平方向に延在する複
数の熱交換用管体とを有する熱交換器と、 その内部に血液の流通するガス交換室を構成し
且つ複数のガス交換用中空糸膜を鉛直方向に配置
した第２のハウジングを有する人工肺と、 を含み、前記第２のハウジングの下方に前記第２
のハウジングおよび前記血液導出部と連通する血
液導入部を形成し、前記第２のハウジングの上方
に前記第２のハウジングと連通する血液流出部を
形成したことを特徴とする。

［実施態様］ 次に、本発明に係る体外血液循環装置について
好適な実施態様を挙げ、添付の図面を参照しなが
ら以下詳細に説明する。

第２図および第３図において、参照符号３０は
体外血液循環装置の本体部を示し、この本体部３
０は熱交換器３２と人工肺３４とオープンタイプ
の貯血槽３６とを集約して一体的に構成したもの
である。

熱交換器３２は筒状のハウジング３８をその長
手方向が水平状態となるように配置し当該ハウジ
ング３８内に多数の熱交換用管体４０を収納した
ものであり、前記熱交換用管体４０には一方の水
ポート４２より温水または冷水Ｗが供給され、こ
の温水または冷水Ｗは他方の水ポート４４から排
出されるよう構成される。ハウジング３８の側周
上部には当該ハウジング３８の内周壁と熱交換用
管体４０の外周壁との間に画成される熱交換室４
５に連通する血液供給ポート４６が形成される。
また、ハウジング３８の側周下部の中、前記血液
供給ポート４６に略対向する位置に熱交換室４５
に連通する２本の接続管路４８ａおよび４８ｂが
形成される。この場合、血液供給ポート４６より
熱交換器３２内に流入した血液Ｂは熱交換用管体
４０の周囲を通過することにより所定温度に加温
あるいは冷却された後、接続管路４８ａ，４８ｂ
を介して人工肺３４に供給される（第３図参照）。

人工肺３４は血液Ｂ中の二酸化炭素を除去して
酸素を添加するものであり、中央部を絞つた略円
筒状のハウジング５０内に多数の中空糸膜５２を
束状に収納している。ハウジング５０の上下両端
部には中空糸膜５２の両端部を保持する隔壁５４
ａおよび５４ｂが装着される。この場合、中空糸
膜５２が収納されハウジング５０と隔壁５４ａ，
５４ｂとによつて囲繞される空間はその下端部側
が接続管路４８ａ，４８ｂを介して熱交換器３２
に連通しており、血液Ｂの流通するガス交換室５
６を構成する。ハウジング５０の上下両端部には
さらに蓋部材５８ａおよび５８ｂが装着され、隔
壁５４ａ，５４ｂと前記蓋部材５８ａ，５８ｂと
の間にはガス供給室６０およびガス排気室６２が
夫々画成される。なお、中空糸膜５２にはガス流
入ポート６４からガス供給室６０を介して酸素を
含むガスＡが供給される。また、中空糸膜５２よ
り送出される前記ガスＡはガス排気室６２を介し
てガス流出ポート６６より排出される。

一方、人工肺３４におけるガス交換室５６の上
端部側は水平方向に一旦延在した後、鉛直上方向
に指向して所定長だけ延在するＬ字状の２本の接
続管路６８ａおよび６８ｂを介して貯血槽３６に
連通する。この場合、貯血槽３６の底面部は第１
乃至第３の段部７０ａ乃至７０ｃで構成されてお
り、前記接続管路６８ａ，６８ｂの血液流入口７
２ａ，７２ｂは最上層である第１段部７０ａの両
側部に整流のためのメツシユ７４ａおよび７４ｂ
を介して開口する。ここで、貯血槽３６は透明な
プラスチツク体等により構成されており、前記血
液流入口７２ａ，７２ｂの上方には血管拡張剤、
抗血栓製剤等を血液Ｂ中に混注させるための薬液
混注口７６ａおよび７６ｂが設けられる。

貯血槽３６の第１段部７０ａには流入時におけ
る血液Ｂの発泡を防止するため、前記血液流入口
７２ａ，７２ｂに近接してウレタン消泡材７８が
配設される。また、血液Ｂの貯溜される第２段部
７０ｂの略中央部には血液面の共鳴振動を抑制す
るため、当該第２段部７０ｂ上の貯血域を第１の
貯血部８０ａと第２の貯血部８０ｂとに略分離状
態とする隔壁８２が設けられる。また、最下層で
ある第３段部７０ｃの端部側には貯血層３６に貯
溜された血液Ｂを人体側に送出するための血液流
出ポート８４が設けられる。なお、この血液流出
ポート８４は拍動乃至脈動を生起する図示しない
ポンプを介して人体に連通する。

本発明に係る体外血液循環装置は基本的には以
上のように構成されるものであり、次にその作用
並びに効果について説明する。

先ず、血液供給ポート４６から熱交換器３２に
流入した血液Ｂは熱交換室４５において所望の温
度に調整される。すなわち、前記熱交換室４５に
は多数の熱交換用管体４０が水平状態に配設され
ており、これらの熱交換用管体４０を介して所定
の温度に保持された水Ｗが流通している。従つ
て、熱交換室４５に流入した血液Ｂは前記熱交換
用管体４０の外周部を通過することで所望の温度
に調整された後、接続管路４８ａ，４８ｂを介し
て人工肺３４に供給される。

ここで、熱交換器３２はその長手方向が水平状
態となるように本体部３０に組み込まれており、
血液Ｂは熱交換器３２を構成するハウジング３８
の下側部に形成された血液流入ポート４６から熱
交換室４５に流入して温度調整された後、上側部
の接続管路４８ａ，４８ｂを介して人工肺３４に
導かれる。この場合、血液供給ポート４６と接続
管路４８ａ，４８ｂの高低差は、第１図に示す血
液流入ポート８と接続管路１２との高低差よりも
相当に小さく設定されることになる。従つて、血
液供給ポート４６から流入した血液Ｂはその位置
エネルギを殆ど損失することなく接続管路４８
ａ，４８ｂを介して人工肺３４に供給される。こ
の結果、血液供給ポート４６の前段には従来のよ
うにポンプを設ける必要がなく、患者からの落差
潅流のみによつて血液Ｂを人工肺３４および後述
する貯血槽３６に供給することが出来る。

なお、血液Ｂは熱交換室４５の下部に連通する
血液供給ポート４６から流入し、熱交換室４５の
上部に連通する接続管路４８ａ，４８ｂを介して
人工肺３４へと供給されている。従つて、この熱
交換室４５内に流入した血液Ｂは極めて効率的に
熱交換がなされる。また、血液Ｂ中に万一気泡が
混入した場合であつても当該気泡は熱交換室４５
内に滞流することなく人工肺３４を介して貯血槽
３６の上部から排出されるため、当該体外血液循
環装置の使用中において血液Ｂが凝固するといつ
た問題は回避される。

熱交換器３２から接続管路４８ａ，４８ｂを介
して人工肺３４に流入した血液Ｂはハウジング５
０によつて囲繞されるガス交換室５６内において
酸素が添加されると共に二酸化炭素の除去が行わ
れる。すなわち、ハウジング５０内には束状とな
つた多数の中空糸膜５２が収納されており、この
中空糸膜５２内にはガス流入ポート６４からガス
供給室６０を介して酸素を含むガスＡが送給され
ている。従つて、血液Ｂは前記中空糸膜５２を介
して酸素と二酸化炭素との交換を行う。なお、二
酸化炭素を含んだガスＡはガス排気室６２を介し
てガス流出ポート６６より外部に排出される。

人工肺３４において酸素の添加された血液Ｂは
接続管路６８ａ，６８ｂを介して血液流入口７２
ａ，７２ｂより貯血槽３６内に流入する。この場
合、前述したように、熱交換器３２が略水平状態
に配置されているため、その分、前記血液流入口
７２ａ，７２ｂを患者に対してより低い位置とす
ることが出来る。従つて、血液Ｂは患者からの落
差潅流のみによつて貯血槽３６内に容易に溢出す
ることになる。また、前記接続管路６８ａ，６８
ｂは人工肺３４を構成するガス交換室５６の上端
部から水平方向に一旦延在した後、上方向に指向
して所定長だけ延在するＬ字状に構成されてい
る。従つて、図示しないポンプあるいは人体から
の落差潅流により生ずる圧力に基づいてガス交換
室５６より流出した血液Ｂは、Ｌ字状の接続管路
６８ａ，６８ｂ内を上昇することで自重による流
動速度低下を惹起する。この結果、前記血液Ｂは
噴出することなく貯血槽３６内に流入するため、
血液Ｂ中への気泡の混入は好適に抑制される。な
お、前記血液Ｂは血液流入口７２ａ，７２ｂに装
着されたメツシユ７４ａ，７４ｂにより整流され
ると共に、ウレタン消泡材７８によつて血液Ｂ中
に含まれる気泡が確実に除去された後、貯血槽３
６内に貯溜される。

一方、貯血槽３６に貯溜された血液Ｂは血液流
出ポート８４に連通される図示しないポンプの作
用下に人体に指向して間欠的に送出される。この
場合、貯血槽３６に貯溜された血液Ｂの液面８６
は前記ポンプによる血液Ｂの間欠的な送出により
共鳴振動することが懸念される。然しながら、こ
のような共鳴振動は貯血槽３６の第２段部７０ｂ
に配設した隔壁８２によつて極めて効果的に抑制
されている。すなわち、貯血槽３６内の所定部位
に隔壁８２を配設すれば、系の固有振動数とポン
プの拍動乃至脈動数とを大幅に相違させることが
出来、共鳴振動が抑制される。この結果、血液Ｂ
の液面８６が静穏となり、当該血液Ｂに気泡等の
混入する危険性が著しく低下する。また、拍動乃
至脈動による液面８６の変動量が小さいため、液
面８６の高さ、すなわち、貯血槽３６に貯溜され
ている貯血量を外部から容易且つ正確に確認する
ことが出来る。さらに、貯血槽３６内の血液Ｂの
揺動が効果的に抑制されるため、振動の発生が極
めて少なく、装置全体に無用の振動の惹起される
虞もない。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、熱交換器、人
工肺および貯血槽を一体的に構成した体外血液環
装置において、略水平方向に配置した熱交換器に
血液を導入して当該血液の温度を調整した後、人
工肺でガス交換を行い貯血槽に貯溜するよう構成
している。この場合、熱交換器が略水平状態に配
置されているため、流入する血液と流出する血液
との間の高低差が極めて小さく、従つて、人工肺
の貯血槽に対する血液流出口の位置と患者との間
の段差を長くすることが出来る。この結果、患者
からの落差潅流のみによつて血液を貯血槽に貯溜
することが出来、熱交換器の前段にポンプ等の血
液加圧手段が不要となる利点が得られる。

以上、本発明について好適な実施態様を挙げて
説明したが、本発明はこの実施態様に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々の改良並びに設計の変更が可能なこと
は勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は比較のために示す体外血液循環装置の
概略構成図、第２図は本発明に係る体外血液循環
装置の一部断面構成図、第３図は第２図に示す体
外血液循環装置の概略構成斜視図である。 ３０……本体部、３２……熱交換器、３４……
人工肺、３６……貯血槽、３８……ハウジング、
４０……熱交換用管体、４５……熱交換室、４６
……血液供給ポート、６８ａ，６８ｂ……接続管
路、７２ａ，７２ｂ……メツシユ，７８……ウレ
タン消泡材、８４……血液流出ポート、Ｂ……血
液。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水平方向に配置された第１のハウジングと、
   前記第１のハウジングの下方に前記第１のハウジ
   ングと連通して設けられた血液導入部と、前記第
   １のハウジングの上方に前記第１のハウジングと
   連通して設けられた血液導出部と、前記第１のハ
   ウジング内に設けられその長手方向が水平方向に
   延在する複数の熱交換用管体とを有する熱交換器
   と、 その内部に血液の流通するガス交換室を構成し
   且つ複数のガス交換用中空糸膜を鉛直方向に配置
   した第２のハウジングを有する人工肺と、 を含み、前記第２のハウジングの下方に前記第２
   のハウジングおよび前記血液導出部と連通する血
   液流入部を形成し、前記第２のハウジングの上方
   に前記第２のハウジングと連通する血液流出部を
   形成したことを特徴とする体外血液循環装置。