JPH059111B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は枢要器官の手術特に心臓手術中に血液
に酸素を供給するのに使用する改良された血液酸
素供給装置に関するものである。

この装置は新しい血液溜め、血液加熱器、及び
新しい中空フアイバー膜の血液酸素供給器を一つ
の装置の中に一体化した一つの自立性集成装置で
ある。血液加熱器は上部の血液溜めと下部の酸素
供給器との間に位置し、集成装置は空気を遮断し
た一つの血液流を提供し、それが血液を溜め、酸
素を供給し、通過する血液へ所望温度を与えるこ
とを可能とする必要な流動手段と連結装置を含ん
でいる。

各種のタイプの血液加熱器、血液溜め、及び膜
酸素供給器が知られており、過去に於て手術中の
酸素供給に使用されてきた。体外循環に於て有用
である各種のタイプの血液加熱器はピエールM.
ギヤレツテイ、M.D.、らによる「心肺バイパス」
という標題の本の中で165−170頁に於て概観され
ており、血液酸素供給器と一体となつた支持用円
筒形コアの周りに巻きつけた螺旋状に溝をほつた
アルミニウム配管をもつ加熱器を使用する改良さ
れた形態が米国特許第4065264；同第4138288号；
及び同第4138464号に開示されている。

米国特許第3757955号に於て開されているシー
ト状の膜または大きい平らにした管状形のタイプ
を使用する膜式酸素供給器が知られており、酸
素、二酸化炭素及び水蒸気に対して透過性である
が血液に対して不透過性であるこの種のシートを
米国特許第3929414及び4061470号に於て示または
状体外回路中で相互に連絡させる装置に於て使用
されてきており；シート膜または米国特許第
4151088号に於て熱交換器及び対空気開放の血液
溜めをもつ一つの単一装置の中に一体化されてき
た。

血液交換器及び対空気開放型あるいは枕型の折
畳み可能のフイルムタイプの血液容器も知られ通
常は別の熱交換器と血液バプラーに近接する一つ
の支持スタンドから懸垂し、米国特許第4058369
号及び同第4205042号に於て示されている。血液
の酸素供給あるいは腎臓透析に適したポリスルホ
ン、ポリカーボネート、及びそれらのコポリマー
でつくつた大きい平らにした透過性管は米国特許
第4094792号に於て示される一体化熱交換器をも
つ一つの組合せ装置に於て使用されている。上記
諸特許は本特許願の請求範囲の発明に最も近い既
知の在来技術を構成する。

上記の分離型のデバイス及び集成装置の各々に
関して知られている実用的性質または機能的性質
についてのいくつかの欠点が存在する。重要なの
は、手術中に血液を体外に於ける空気にさらすこ
とが患者によつて既知でかつ容認された欠点であ
り、オープンバブラー装置中で空気または酸素を
使用することによる酸素供給はこの欠点を受ける
ものである。血液溜め、加熱器、及び（または）
酸素供給器中の流動中に血液に異常な機械的に付
与される力を受けさせることもまた望ましくない
ことが知られていて、体内に於て普通に経験する
のと密接し近似した体外循環中の血液の運動及び
処理が患者の幸福にとつて最も安全かつ最良であ
る。

それゆえ、本発明の主要な目的は、剛性のある
新しい溜め、加熱器、及び新しい中空フアイバー
血液酸素供給器から成る一体的集成装置を提供す
ることであり、この装置は従来の酸素供給器のも
つ欠点を回避し体外循環中の機械的力及び空気露
出に基づく血液品質劣化回避の重要な範疇に於て
操作のいくつかの利点を提供し、手術中の体外で
の酸素供給及び貯蔵の間の患者の安全性を増すも
のである。

本発明の集成装置は、外殻の一部を規定する一
つのくぼみで以て自己支持性で気密でかつ液密性
の膨脹可能な血液容器を形成する、新規のしなや
かなとりつけ装置を有する一つの剛性外殻の溜
め、から成る。この溜めは慣用的設計の血液加熱
器の一端へとりつけ、中空フアイバー酸素供給器
はこの加熱器の他端へとりつける。任意的には、
これら三つの成分単位は一つの複合の一体化装置
を形成するように、取外し可能の状況で、あるい
は永久的にとりつけてよい。取外し可能の場合も
永久取付けの場合にも溜めを頂部に置いて通常垂
直型で配置する。

内部的な血液流のチヤネルまたは配管はこの集
成装置内部に配置されていて、静脈血液を患者か
らあるいは心臓切開手術の血液溜めから膨脹可能
血液溜めへかあるいは必要なときは中空フアイバ
ー酸素供給器へまず入らせ、次にこの二つの単位
の他方及び加熱器中を通過させ、その後、心臓−
肺バイパス過程中の患者の必要度に適合させる適
切な温度で酸素を供給された条件で患者へ戻させ
る。集成装置中を通る血液の流動は空気との接触
なしで達成される。酸素供給は、血液がフアイバ
ー間の間隙中を流れ酸素を内腔内で運ぶこれらの
フアイバーの周辺面と接触するときに、血液と中
空小フアイバーの周辺面との間の薄層界面で於て
おこる。血液は比較的ゆつくりと、一般的には間
隔のある間隙中の放射方向の通路をとつて流れ、
酸素供給中にわずかに圧力損失を受け、総体的に
は血液が本発明集成装置中の体外移動中に最小の
異常圧力を受けるようにされる。

新しい剛性外殻の膨脹可能溜め及びこの新規の
溜め、加熱器及び中空フアイバー酸素供給器のも
のを含む集成装置は、共通の特許権者のもので共
願として登録されている米国出願番号第350460号
の別の特許願に於て詳細に開示並びに特許請求さ
れている。

本発明によれば、膨脹血液溜めは、新規の剛性
のある自己支持性の凹面型外殻と可変容積の血液
溜めを形成する一体的にとりつけた可撓性または
しなやかな膜とをもつものとして提供される。こ
の溜めは透明または半透明材料で構成され、血液
の凹面が使用中に常時作業者に肉眼で見えて溜め
内部の血液水準が容易に観察されるよう配置され
ている。この溜めには容器内部に連通する血液導
入装置をとりつけてあり、この容器は、剛性外殻
と一体化されかつこの膨脹可能容器中の血液プー
ルとその内部血液の全水準位置に於て関連する別
の装置を通じて、泡または気泡の除去を助けるよ
うに置かれている。この溜めにはまた、溜めから
加熱器へ出てゆく血液中に泡また気泡を随伴する
ことを妨げるよう、血液導入装置と相対的な寸法
及び位置に関して構成された血液流出装置を備え
ている。

血液加熱器及び中空フアイバー酸素供給器との
本発明の容積可変溜めの集成装置は溜めを頂部に
置き、加熱器を溜めの下端へ取りつけ、中空フア
イバー酸素供給器を加熱器の下端へとりつけて、
一般的垂直配列としている。

その血液溜めは、硬い外殻部分を有する自己支
持性部材から構成されているので、次の利点を有
する。血液溜め、熱交換器及び酸素供給装置の形
状は互いに補完的になつている。すなわち３つの
成分はお互いに容易に取付けることができる。そ
してその集成装置は取扱いが容易であり、その集
成装置は、固定式なスタンドは勿論のこと、その
集成装置及び血液ポンプを受け入れるための支持
体を設けた可動式コンソールに容易に取り付ける
ことができる。

本発明の好ましい具体化は使用のために考えた
最良の形式を描いている各図に於て示されてい
る。

図面を参照すると、一般記号１０で第１，２及
び３図に於て最もよくわかる本発明の酸素供給器
集成装置は一般記号２０の剛性外殻の溜め、一般
記号４０の加熱器、及び一般記号６０の血液酸素
供給器から成り立つている。溜め２０、加熱器４
０、及び酸素供給器６０は手術中に普通に使用す
る好ましい垂直配列の永久固定集成装置の形態で
示されている。代表的な使用時の配列は第９図に
描かれており、これはあとで詳細にのべる一般記
号１００の可動性の支持用操作卓の一つの好まし
いタイプの上にのせた集成装置１０を示してい
る。

第２図と第３図に於て最もよくわかるように、
溜め２０は剛性外殻部材２２としなやかな可撓性
膜部材２４とから成る。外殻部材２２はその長さ
の大部分の間がその好ましい半円筒形状で示さ
れ、ドーム形の部分２３の上端で終りかつその下
端に於てはアーチ形の凹面部分２５で終つてい
る。剛性の後壁２２は第１図に示すように前から
見るときに半円筒状のくぼみとして観察者に対し
て開放で目で見ることができる内部へ丸いくぼみ
を形成している。可撓膜２４は好ましいシリコー
ンゴムあるいはポリ塩化ビニル、ポリエチレン、
ポリプロピレン、などのような血液と相溶性のあ
る多少弾性をもつた応力抵抗性の材料の半透明あ
るいは好ましくは透明の薄膜で形成されている。

膜２４は剛性外殻の溜めの中のくぼみの周縁へ
とりつける寸法と形状をもち、溜めが空であると
きにはそのくぼみの中に重なり、下部ドーム状部
分２５、外殻２２及び上部ドーム状部分２３の上
で静置するようになつている。血液の容積が増す
につれて、可撓性膜２４は外殻２２から離れ遠く
へ動き、膜２４の最大伸張までこの血液容器中で
望む血液の可変量に順応する。第３図に示す外殻
２２の好ましい形態に於ては、部分２６は膜２４
が点線２４′によつて表わされるその最大容積に
近づくときにそれの支持体として役立つように提
供されている。

膜２４を外殻２２へ固定させる適当な手段はど
れでも採用してよいが、これは使用中の容器中の
血液量の増減とともに圧力が変化するときに液密
及び気密関係を保証するものである。第２図及び
第３図に於て示すように、膜２４には外殻２２の
横の縁へ及び部分２３へその上端でかつ部分２５
へその下端に於てとりつけた一つの周辺ビード２
７を備えている。ビード２７は外殻２２の周辺縁
面に位置する一つの周辺溝２８の中、及び重なる
フランジ２９中の嵌合溝またはスロツトの中で受
けられている。フランジ２９は外殻２２中のくぼ
みの周辺輪郭をとりまき、適当な手段たとえば接
着、熱シール、などによつて外殻２２及び部分２
３，２５へ固定されている。

剛性外殻２２には一つの静脈血液導入口３０が
とりつけられていて、これは使用中は図示してい
ない一つの慣用的な静脈血液排出配管へとりつけ
られる。外殻２２は第二の静脈血液導入口３２を
もち、これは使用中は図示していない心臓切開溜
め連がられる。両導入口３０，３２は溜め２０の
下端近くでただしそれから上方に間隔をおいて外
殻後壁２２へ、そして好ましくは水平から上向き
に傾いた角度で、あるいは例えば15°から60°で侵
入し、溜めに入る血液を血液流出装置３４を通つ
てこのくぼみを出てゆく血液から離れるように方
向づける。血液流出装置３４は、第２図に示すよ
うに、下部ドーム部分２５に於て溜め部分２５と
膜２４との間の連結部に隣接しかつそれから後向
きに少し離れて位置している。装置３４は図示の
ように、部分２５中の複数個の細長い開口３５か
ら成り、この部分は血液通路３６によつて閉ぢら
れていて、この通路は加熱器４０のマニホールド
３８の中への開口３７の下端に於て終つている。
溜め２０からの血液流出路としての複数個の血液
開口３５は、単一流出口に比べて、より大きい血
液の流動断面積を提供し従つて血液の流速を下
げ、このことが患者へ戻す前の除去を事実上必要
とする血液中の気泡随伴の可能性を最小化するも
のであるので、有利である。血液流出装置のその
他の形、あるいは血液導入口の寸法と位置と相対
的の流出口の位置または寸法を与えて溜め２０か
ら出る血液中の望ましくない気泡随伴を防ごうと
するときには、当業熟練者にとつて容易に明らか
であるその他の構造によつて、類似の結果を得る
ことができる。

溜め２０を加熱器４０及び（または）血液酸素
供給器６０から手軽に取外し得るようにするため
に、血液流出装置３４の構造は一つの単一血液流
出部を備えた図示していない一つの共通の閉鎖通
路部材で終るように修正することが考えられる。

剛性外殻２２には静脈血液流出配管から溜め２
０中の血液プールの中へ不注意に導入される気泡
の除去を助けるための装置が備えられており、こ
れは溜め中の血液プールのすべての水位に於て自
動的に操作及び機能するものである。その好まし
い形に於ては、その脱泡装置は剛性外殻壁２２の
内面の中へ円筒形くぼみの直径中心線の上で切り
込んだ通路３９であり、これは血液導入口３０，
３２より下の一つの点からドーム部分２３を通つ
て上向きにガス放出口８１へのびている。口８１
へとりつけた吸引装置は、たとえ可撓膜２４が外
殻壁２２とドーム部分２３の壁の一部に重なつて
いても、血液プールの上面をこえて通路３９の中
に空気泡を効果的に移動させる。希望の場合に
は、１個より多い通路を同じように使用すること
ができる。

溜め２０には剛性外殻２２の後面上中央に位置
する外部ハウジング４２がとりつけられていて、
これはドーム部２３の頂部から加熱器４０の下端
へ垂直方向にのびている。ハウジング４２は外殻
２２へ一体的にとりつけられ加熱器４０の下端に
於て剛性の成型された相互連結部４４へ接合され
ている。ハウジング４２は血液及び水の流入及び
流出口、試料採取管のための一つの囲いを提供
し、容易に取扱うことができるかつ引掛けて支持
用操作卓１００を動かす一体化構造として集成装
置を堅固化する。静脈血液導入口３０は管３３に
よつて静脈血液試料採取ストツプコツク８３へ連
結される外殻２２とハウジング４２の間のかこい
の中の口３０の上面に位置する試料採取点３１を
もつている。ストツプコツク８３は三方コツクで
あり、液体と薬剤を静脈血液流中に入れるための
一つの注射器口と静脈血液試料を採取するための
もう一つの口とを備えている。

内向きにテーパーの付いた剛性部分４４は図示
のように、ハウジング４２及び加熱器４０外壁４
６へ永久的に固定されている。壁４６はその上端
部に於て血液容積が溜め２０の中で増加するとき
に前面のひろがり部分２６を支持する役目をな
し、加熱器４０と溜め２０との間の相互連結部と
して機能する。溜め２０が上述のような単一血液
流出口をもつ一つの別個構成分としての構造であ
るときには、壁４８は、所望の際には、集成装置
を一体化単位とする他の適当な連結手段で以て置
きかえられる。

加熱器４０の外壁４６はその上端に於て内向き
にテーパーの付いた部分５０として終り、これは
円筒状の壁５４の上部のひろがり５２と一緒にな
つて、前述の血液マニホールド３８を規定する。
熱交換器コイル５６は環状空間５７の中に位置
し、水入口５８と水出口５９とを備えた外部リブ
付きアルミニウム管材の螺旋状コイルであり、こ
れらの口はハウジング４２中を伸びて環状血液空
間５７から慣用的方法でシールされている。血液
流出口６２は加熱器４０の下端近くに備えられ血
液酸素供給６０の血液流入口６４へ血液を配送す
るのに役立つ。

血液酸素供給器６０は図示のように、中空フア
イバー型のものであつて、フアイバー内腔の内側
で酸素を運ぶ中空フアイバーの多層マツトの外側
を流れる血液へ、酸素供給し二酸化炭素を除去す
る。酸素供給器６０は円筒状外壁６６と、多孔質
であつて中空フアイバー７０の多重層マツトを支
持する円筒状コア内壁６８とから成り立つてい
る。中空フアイバーマツト７０は、壁６６，６８
へマツト７０を液密及び気密の関係にシールしか
つまた米国特許第3228876号の方法で中空フアイ
バーを相互にシールする樹脂管板７１，７３でそ
の両端が終つている。酸素供給器６０は任意に、
永久的あるいは取外し可能として、テーパー付き
部分４４へ固定される。マツト７０中の中空フア
イバーの各々の開放端は管板７１，７３の外側の
平坦面で終つている。酸素は口７２を通つてハウ
ジング４２に入り、加熱器の内壁５４によつて規
定される内部溜め７５を満たし、管板７１に於け
る各フアイバーの各開放端の中に流入する。フア
イバー内腔中の酸素は一つの螺旋通路を下向きに
通つて管板７３から流出口７４を流出する。口６
４を経て入る血液は上向きに中空のコア室７５の
中にかつコア壁６８と流動案内コア部材７７の外
面との間の環状空間７６の中に入り、そこからマ
ツト７０を通つてかつ壁６６とマツト７０の外面
との間の環状空間７８の中に入る。環状空間７８
に達した血液は、酸素を供給され精製された状態
で、血液流出口８０を通つて外へ移動して患者へ
戻る。

酸素供給器６０には一つの空気泡抜き出し管６
１がとりつけられていて、これは血液環状空間７
８の頂部に連がりハウジング４２の頂部に位置す
るストツプコツク８５へ連結される。ストツプコ
ツク８５は三方コツクであつて一つの口は動脈血
液試料採取のためであり、他方は図示していない
が心臓切開の溜めへ連がつている。血液環状帯７
８の中に不注意に存在する空気泡はストツプコツ
ク８５で適用する吸引によつて除くことができ、
あるいは動脈ポンプ（arterial pump）が酸素を
供給された血液を連続的小流を心臓切開溜めの中
に上向きに流させてそれによつて自動的にかつ連
続的に空気泡を放出させ得る。コア室７５の上端
に於て集まる空気泡は管６３及び流出口６５を経
て周期的あるいは連続的に放出可能である。

第５，６及び７図は本発明の集成装置で以て使
用してよい満足すべき血液流路を描くものであ
る。第５図は配管９０から溜め２０の中に血液導
入口３０を経る静脈血液を提供する好ましい血液
流路を示している。血液は溜め２０中の血液プー
ルから血流流出口３５を経て加熱器４０中の血液
マニホールド３８の中に流れ、加熱された血液は
加熱血液流出口６２を経由し、血液ポンプ９２を
経て血液導入口６４を通つて酸素供給器６０の中
に流出し、精製及び酸素供給後、血液は口８０と
動脈血液配管９４を経て手術を受けている患者へ
戻る。

第６図は集成装置１０の結合と使用のための別
の配列を描くものである。静脈液は配管９６を経
て血液酸素供給器導入口６４の中に、流出口８０
から血液溜め導入口３０の中に、下向きに加熱器
４０の中に流れ、加熱及び酸素供給を受けた血液
はポンプ９７と動脈血液配管９８を経て患者へ戻
る。この配置はすべての構成分を低圧に保ち、マ
ツト７０中のガス透過膜の壁の上のガス閉塞防ぐ
ために酸素供給器中の血液相圧力損失が小さいこ
と及びガス相圧力損失の小さいことを必要とす
る。

第７図は血液ポンプ９９を患者の動脈系統１０
１への戻りの中に置いた以外は第５図と類似の流
路を示す。この配列は溜め２０から加熱器４０及
び酸素供給器６０へそして酸素供給器へ配管１０
２を経て直接に流れさせるか、あるいは血液出口
６２を内部へ向け直して血液をコア室７５の上端
部へ供給することによつて直接に流れさせる。こ
の配列は酸素供給器中のガス閉塞に対して保証す
るために血液相圧損失及びガス相圧力損失が低く
一定であることを必要とする。

第８図は溜めの別の剛性外殻構造を描くもの
で、平坦になつた中央部１０４をもつ丸い皿形形
状をもつという点で円筒状壁２２と異なるもので
あり、中央部１０４に対向して可撓膜１０６が溜
め２０が空になつたときに上に重なる。溜めが血
液で一杯のときは可撓膜１０６の輪郭は点線１０
６′で示した形をとる。

第９図は手術室での使用中に集成装置１０を手
軽に結合させるための可動性操作卓１００の一つ
の好ましい形態を示している。操作卓１００は四
輪台１０８と直立支持機１１０から成るのが好ま
しく、この支持機上に垂直保持連結器が支持され
ている。連結腕１１２には水及び酸素の口５８，
５９及び７２へ同時につなぐための適切な位置及
び大きさの連結器を備えかつ集成装置１０を使用
中に実質上垂直の位置に維持するための、集成装
置ホルダー１１４がとりつけられている。水配管
７６は集成装置ホルダー水連結器７８連がれ、所
望の場合には、何回から操作の間合もそのままに
しておくことができる。集成装置ホルダー１１４
は連結腕１１２との連結点に於て回転し、連結器
は腕１１０との連結点に於て垂直に回転及び可動
して集成装置を望み通りに垂直にさせる。

【図面の簡単な説明】

第１図は血液が一部満たされている溜め、コイ
ルヒーター要素を示す剥がした部分をもつた中間
の加熱器、及び下部の中空フアイバー酸素供給
器、を示す集成装置の立面での透視図であり；第
２図は第３図の線２−２に沿つてとり、矢印の方
向で見た断面図であり；第３図は第１図の集成装
置の垂直的断面図であり；第４図は好ましい連結
口の位置を示す後面の立面図であり；第５図は第
１図の集成装置を使用するための好ましい血液を
流路を描く模型であり、第６図は第１図の集成装
置を使用するための、第一の別の血液流路を描く
模型であり、第７図は第１図集成装置使用のため
の第二の血液流路を描く模型であり、第８図は第
１図に描く好ましい円筒形を置き換えることがで
きる一つの剛性外殻の一つの変形形状を描く断面
図であり、第９図は可動性の支持用操作卓の一つ
の好ましい形態上で使用するためにのせる第１図
の集成装置の立面での側面図である。 １０……酸素供給集成装置、２０……溜め、２
２……外殻、２４……膜部材、２５……ドーム状
部材、２７……ビード、３０，３２……静脈血液
導入口、３５……血液開口、３６……血液通路、
３８……マニホールド、４０……加熱器、４２…
…ハウジング、５６……熱交換器コイル、５８…
…水入口、５９……水出口、５７……環状血液空
間、６２……血液流出口、６４……血液流出口、
７０……中空フアイバーマツト、７１，７３……
管板、７５……コア室、７８……環状空間、８３
……ストツプコツク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (1) 一つのくぼみを規定する一つの剛性外殻
   部をもつ、自己支持性部材； (2) 上記くぼみを少くとも一部へ上に重なる関係
   位置に於て上記外殻部へ固着され、かつ上記外
   殻とともに容積の変動し得る液密室を形成す
   る、可撓性膜部材； (3) 上記室が空であるときに上記外殻の上記くぼ
   みの内壁と密接しかつその上に重なり、血液が
   上記室に入るときに上記外殻から外向きに種々
   の位置へ動くよう適合させた、上記可撓性膜手
   段； (4) 上記剛性外殻と一体となつた血液流入手段及
   び流出手段； (5) 血液溜めの下端に固着した熱交換器；及び (6) 上記熱交換器の下端に固着した血液酸素供給
   器； をもつ血液溜めを含む、血液酸素供給器集成装
   置。 ２ 上記血液酸素供給器が、酸素を中空フアイバ
   ー内腔中を通り血液が上記フアイバーの外側表面
   上を通るタイプの中空フアイバー酸素供給器であ
   る、特許請求の範囲第１項に記載の血液酸素供給
   器集成装置。 ３ 静脈血液を上記血液溜めへ供給する血液供給
   手段、血液を上記血液溜めから上記加熱器の頂部
   部分へ移す手段、血液を上記加熱器の下端から上
   記血液酸素供給器の下端へ移す手段、及び上記血
   液酸素供給器の下端に近接した血液流出手段から
   酸素供給血液を患者に移す手段を含む、特許請求
   の範囲第１項に記載の酸素供給器。 ４ 静脈血液を上記血液酸素供給器の下端へ供給
   する血液供給手段、酸素供給手段を上記血液溜め
   上の血液流入手段へ上記酸素供給器の下端に近接
   した流出手段から移す手段、酸素供給血液を上記
   血液溜めから上記加熱器の頂部へ移す手段、及び
   加熱及び酸素を供給した血液を患者へ移す手段、
   を含む、特許請求の範囲第１項に記載の血液酸素
   供給器。