JPH0628134Y2

JPH0628134Y2 - 血液リザーバの液面レベル調節装置

Info

Publication number: JPH0628134Y2
Application number: JP10190U
Authority: JP
Inventors: 克之桑名; 光中西
Original assignee: Senko Medical Instrument Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Senko Medical Instrument Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1990-01-05
Filing date: 1990-01-05
Publication date: 1994-08-03
Anticipated expiration: 2004-08-03
Also published as: JPH0391352U

Description

【考案の詳細な説明】「産業上の利用分野」この考案は、血液リザーバの液面レベルの自動調節およ
び変動防止を図ることができる血液リザーバの液面レベ
ル調節装置に関する。

「従来の技術」たとえば、心臓内部病変部を直視下で手術するいわゆる
直視下開心術では、心臓および肺に出入りする血液を一
時的に遮断して、その間、体外循環装置を、代行として
使用する。

従来の体外循環装置は、第６図に示すように、患者１の
血液取出口（静脈）１ａから取り出した血液を血液リザ
ーバ２に貯血し、血液リザーバ２から血液をローラポン
プ３により人工肺４に送血し、この人工肺４で酸素加し
炭酸ガスを排出する処理をし、動脈血として患者１の血
液戻し口（動脈）１ｂに送血するようになっている。

なお、血液リザーバ２には、血液の温度を下げるための
熱交換器５が付設されている。また、術野の出血を吸引
して体内に戻すためのローラポンプ６，７および吸引回
路が設けられている。さらに、輸血、薬液注入、輸液の
ための各種チューブ、配管が設けられている。

開心術中、上記体外循環装置を流れる血液の流量（以
下、体外循環量という）は、血圧（動脈圧、中心静脈圧
（ＣＶＰ））、脱血量、貯血量などを総合判断して決定
される。

そして、体外循環が定常状態に達した後は、患者１の血
行状態などが急変しない限り、患者１から血液を取り出
す脱血回路および患者１に動脈血を供給する送血回路内
の血液の流量（以下、各々、脱血量、送血量という）
は、一定値を持続することが望ましい。

しかしながら、血行状態に変化がなくとも、開心術は動
きを伴うものなので、血液取出口１ａ付近の流路の変化
などに応じて、脱血量、送血量も変化するのが一般的で
ある。もし、血液取出口１ａの先端が患者１の血管内壁
に当たるなどの理由により、脱血回路の血液の流れが悪
くなると、患者１にとって大迷惑であり、加えて血液リ
ザーバ２の貯血量の減少を招くことにでもなれば、エア
が送血回路内に取り込まれ、生体内に送り込まれる事態
になって大問題である。このような生体内へのエアの混
入を防止するためには、血液リザーバ２の貯血量の目減
りを抑える必要があるが、これを、ローラポンプ３の回
転速度を下げて、送血量を減らすことにより達成するこ
とは、患者１の血行管理上好ましくない。

一方、患者１の血行状態の変化以外の理由により、脱血
量が増加する場合がある。このような場合、増加に任し
たのでは、患者１にとって大迷惑なので、増加しないよ
うに処置する必要がある。

また、脱血量の増加に伴う血液リザーバ２の液面の上昇
を抑えるために、ローラポンプ３の回転速度を上げて、
送血量を増やす処置は、上記送血量の減少の場合と同
様、患者１の血行管理上好ましくない。

そこで、従来、ローラポンプ３の回転数を制御して送血
量を調節する一方、脱血量の調整は、患者１（血液取
出口１ａ）と血液リザーバ２との間の落差を調整する、
脱血回路の管路（チューブ）の断面積を締め金（クラ
ンプ）で調節する、などによりなされていた。

「考案が解決しようとする課題」ところで、上記従来の脱血量調整方法は、いずれも、操
作者の勘にたよるものであった。

すなわち、落差式の調整方法（上記の方法）にあって
は、操作者が、たとえば電動マストを操作して、電動マ
ストに取付けられている血液リザーバ２を上下させ、落
差を調整する。そして、血液リザーバ２の液面が所定の
レベルで静止したときをもってレベルが調整されたと判
断していた。また、クランプ式の調整方法（上記の方
法）にあっては、操作者が、たとえばネジ式の締め具を
用いて、管路の締め付けを緩るめたり、あるいは強め、
これにより脱血量を調節する。そして、血液リザーバ２
の液面が所定のレベルに落ち着くようにしていた。

このため、調整が煩雑であり、熟練を要するという欠点
に加えて、液面レベルの調整に長時間を要するという欠
点があった。

液面レベルが変化したから、再び元のレベルで静定する
までの所要時間を、タンクをダミーの患者に見立てて測
定した。その測定結果を第４図および第５図に破線で示
す。これらの図のうち、第４図は、送血量が一定（同図
（イ））の状態下において、突然、血液取出口１ａが詰
まったために（時点Ｔ_１）、血液リザーバ２の液面レベ
ルが低下したので、手動によるレベル調整を行った際の
レベルの時間変動を破線で示す図であり、調整終了（時
点Ｔ_３）までに６３秒を要したことを示している。

また、第５図は、血液リザーバ２の液面レベルを一定に
保った状態で、送血量を立ちあげていく際、手動による
レベル調整では、送血量が立ちあがるまでの間（時点０
〜Ｔ_４）も、液面レベルが変動する他、立ちあがってか
らレベルが静定するまで（時点Ｔ_４〜Ｔ_６）に６０秒を
要したことを破線で示している。

さらに、手動によるレベル調整では、レベル調整に長時
間を要するのに加えて、レベルが静定するまでの間、レ
ベルが激しく上下に振動するという弊害を招いていた
（第４図および第５図の破線）。

この考案は、上記事情に鑑みてなされたもので、血液リ
ザーバの液面レベルを迅速かつ正確に自動調整すること
ができると共に、液面レベルの変動を自動的に防止する
ことができる血液リザーバの液面レベル調節装置を提供
することを目的としている。

「課題を解決するための手段」上記課題を解決するために、この考案は、血液リザーバ
の液面レベルを検出する液面レベル検出手段と、人体か
ら前記血液リザーバへ流入する血液の量を調節する流入
量調節手段と、前記検出手段から得られた液面レベル・
データに基づいて、予め設定された基準液面レベルに対
する現在液面レベルの偏差を求め、当該偏差に応じて、
前記流入量調節手段を制御して、前記偏差を補正する制
御手段とを備えてなることを特徴としている。

「作用」上記構成において、液面レベル検出手段によって現在液
面レベルが検出され、制御手段によって、目標値（基準
の液面レベル）からのレベル偏差が求められ、求められ
たレベル偏差に応じて流入量調節手段が制御される。す
なわち、現在液面レベルが目標値を越えると、制御手段
は、血液の流入量を減らすように、流入量調節手段を制
御する。一方、現在液面レベルが目標値よりも下回る
と、制御手段は、血液の流入量を増加させるように、流
入量調節手段を制御する。

これにより、操作者の労力を節減することができる。ま
た、操作者が液面レベル調節の熟練者でない場合でも、
血液リザーバの液面レベルの変動を迅速かつ正確に防止
することができる。

また、目標値の変更に対して、迅速に追従することがで
きる。

「実施例」以下、図面を参照してこの考案の実施例について説明す
る。

第１図は、この考案の一実施例である血液リザーバの液
面レベル調節装置を備えた対外循環装置の全体構成を示
す概略図である。

この図において、従来の構成例として示した第６図の各
部に対応する部分には、同一符号を付して、それらの説
明を省略する。

なお、第６図において説明した術野の出血吸引用のロー
ラポンプや吸引回路などは、説明の簡略化のため、図示
を省略した。

この図において、符号８は透明な部材からなる血液リザ
ーバであり、この血液リザーバ８の底部には接続口９が
設けられている。この接続口９は、送血ローラポンプ１
０、配管（チューブ）１１を介して患者１に接続されて
おり、血液リザーバ８内に蓄えられた血液１２を送血ロ
ーラポンプ１０により患者１へ送ることができるように
なっている。また、１３は後に詳述する脱血量調節装置
であり、患者１と血液リザーバ８とを接続する配管１４
の断面積を任意に変更することができるもので、これに
より脱血量を増やしたり減らしたりする。また、血液リ
ザーバ８内には棒状の管１５が挿入されている。血液リ
ザーバ８の外壁面には、血液リザーバ８内の液面を示す
目盛り（図示せず）がつけられており、この目盛りによ
り血液リザーバ８内の血液１２の液量を目視により判断
することができるようになっている。管１５の下端は血
液リザーバ８の内底面との間に若干の間隔をおいてこの
内底面に近接させられており、管１５の上端には弁（三
方活栓）１６が取り付けられている。弁１６には配管１
７を介して圧力センサ１８が接続されている。この圧力
センサ１８は、管１５および配管１７内に密閉され、血
液リザーバ８内に蓄えられた血液１２の液面の変動に応
じて、変化する空気の圧力を検出する。また、１９はマ
イクロコンピュータ構成のコントローラであり、このコ
ントローラ１９は、第２図に示すように、装置各部を制
御するＣＰＵ（中央処理装置）２２と、ＣＰＵ２２にお
いて用いられる制御プログラムが格納されているＲＯＭ
２３と、データ一時格納用のＲＡＭ２４と、ＣＰＵ２２
と装置各部（送血ローラポンプ１０、圧力センサ１８、
脱血量調節装置１３、表示装置２０、レコーダ２１）と
を接続するインターフェイス２５〜２９とからなってい
る。上記構成のコントローラ１９は、圧力センサ１８か
らの出力信号に基づいて、現在液面レベルを算出し、目
標値（予め設定された液面レベル）からのレベル偏差を
求め、レベル偏差が極力小さくなるように、脱血量調節
装置１３を制御する。このようにして、血液リザーバ８
内の血液１２の液面レベルを目標値に合致させる。さら
に、コントローラ１９は、送血ローラポンプ１０の回転
数を患者にエアーを送らないようにするために、制御す
ることもできるようになっている。また、圧力センサ１
８の出力値（圧力）やＣＰＵ２２が算出した液面レベ
ル、液量などを表示装置２０に表示させると共に、レコ
ーダ２１に記録させる。

次に、第３図を参照して、脱血量調節装置１３の機械的
構成について説明する。

この図において、３０は４辺からなる方形状の枠、３１
は枠３０内に取り付け固定されたガイド棒、３２は回動
自在のネジ棒であって、ガイド棒３１に沿って、かつガ
イド棒３１から一定間隔を保って、枠３０内に取り付け
られている。３３は脱血回路を構成する配管１４の外側
面を圧迫する押し板である。この押し板３３は、貫通部
３３ａと、雌ネジ部３３ｂが設けられている。上記押し
板３３は、貫通部３３ａ内を、ガイド棒３１に移動自在
に嵌合させ、雌ネジ部３３ｂをネジ棒３２に螺合させる
ことにより取り付けられている。そして、枠１３の一
辺、ガイド棒３１、ネジ棒３２および押し板３３によっ
て、配管（チューブ）１４を挟むようになっている。上
記ネジ棒３２は、コントローラ１９によって制御される
図示せぬパルスモータの回転数に応じて、回動するよう
になっており、これに伴い、押し板３３が配管１４を圧
迫し、あるいは圧迫を緩めたりするようになっている。
なお、パルスモータの回転数と配管１４の断面積とは、
必ずしも、リニアな関係にはなく、配管１４を挟む枠３
０と押し板３３との間隔が大きいときには、パルスモー
タが多少回転しても、断面積はほとんど変化せず、一
方、上記間隔が小さいときは、パルスモータが僅かに回
転しても、断面積が大きく変化することが実験により確
認されている。そこで、上記間隔の大小に関係なく、流
入量の調整が迅速に行われるように、ＣＰＵ２２は、上
記間隔が大のときは、パルスモータの回転数を通常より
高め、上記間隔が小のときは、パルスモータの回転数を
通常より低めるように、制御するように構成されてい
る。

次に、開心術中における上記構成の対外循環装置の作動
について説明する。

まず、空の血液リザーバ８内に管１５を挿入し、弁１６
を介して管１５内と大気との連通を遮断し、管１５内と
圧力センサ１８とを連通させる。そして、血液リザーバ
８内に必要量の補液を充填する。この後、送血ローラポ
ンプ１０を始動させるとほぼ同時に、サイフォンの原理
を利用して患者１から血液リザーバ８に血液を流入させ
る。血液リザーバ８内の血液１２の貯蔵量の増加に伴っ
て、管１５内に、その下端より血液リザーバ８内の血液
１２が流入し、この血液１２の流入によって形成される
管１５内の液面レベルに応じた空気圧が圧力センサ１８
により検出される。コントローラ１９は、圧力センサ１
８から検出信号の供給を受けると、供給を受けた検出信
号に基づき、血液リザーバ８内の血液１２の液面レベル
および液量を算出し、算出結果を表示装置２０に表示さ
せると共に、操作者の要求に応じて、レコーダ２１に出
力させる。操作者（医者）は、患者１の動脈圧、静脈圧
（ＣＶＰ）などを総合判断して、脱血量、送血量、貯血
量（液面レベル）を調整する。調整終了時点では、貯血
量は一定となり、したがって、脱血量と送血量とは一致
し、体外循環量は一様となる。この時点での液面レベル
を基準レベルとして、コントローラ１９に設定入力す
る。コントローラ１９は、基準レベルの設定を受ける
と、患者１の血行状態の変化を見て操作者が基準レベル
を変更しない限り、これより血液リザーバ８内の液面レ
ベルを設定された基準レベルに維持する。

この間に、何等かの理由により、脱血量が減少したとす
る。すると、送血ローラポンプ１０の回転数は、一定値
に維持されているので、血液リザーバ８内の貯血量の減
少（したがって、液面レベルの下降）を招き、これに伴
って管１５内の空気圧は下降する。下降する空気圧は、
圧力センサ１８によって逐次検出され、検出信号として
コントローラ１９へ送出される。コントローラ１９は、
供給を受けた検出信号に基づいて、貯血量、液面レベル
を算出する。そして、算出された液面レベルと基準レベ
ルとの比較を行い、基準レベルに対する現在液面レベル
の偏差を求める。この場合、現在液面レベルが基準レベ
ルより低くなっているので、負の偏差値が求められる。
コントローラ１９は、求められた負の偏差に基づいて、
脱血量調整装置１３の図示せぬパルスモータの駆動を制
御してネジ棒３２を回転させる。この時、ネジ棒３２の
回転の向きは、押し板３３が配管１４から後退する向き
である。かくして、配管１４の断面積は、拡大し、これ
に伴い、脱血量が増加する。こうして、現在液面のレベ
ル低下が抑止される。

次に、脱血量の増加により、現在液面レベルが基準レベ
ルを越えて上昇する場合には、コントローラ１９は、上
記と同様の処理手順を経て、基準レベルに対する現在液
面レベルの偏差を求める。今度は、現在液面レベルが基
準レベルより高くなっているので、正の偏差値が求めら
れる。コントローラ１９は、求められた正の偏差に基づ
いて、脱血量調節装置１３の図示せぬパルスモータの駆
動を制御してネジ棒３２を回転させる。この時、ネジ棒
３２の回転の向きは、押し板３３が配管１４を圧迫する
向きである。このようにして、配管１４の断面積は、狭
められ、これに伴い、脱血量が減少する。こうして、現
在液面のレベル上昇が抑えられる。

液面レベルの変動に対する静定性を調べる実験を患者を
用いて行うことができない。そこで、タンクをダミーの
患者に見立てて実験を行った。その結果を、第４図およ
び第５図に実線で示す。第４図においては、送血量が一
定の状態の下で、突然（時点Ｔ_１で）、血液取出口１ａ
が詰まり、このため、血液リザーバ８内の血液１２の液
面レベルに変動が生じた場合において、その変動が生じ
てから７秒経過（時点Ｔ_１〜Ｔ_２）後に液面が元のレベ
ルで静定することが実線で示されている。また、第５図
においては、液面レベルを一定に維持したまま、送血量
を立ち上げていく場合、１０秒程度で液面が安定するこ
とが実線で示され、また送血量が立ちあがった時点（Ｔ
_４）から７秒経過（Ｔ_４〜Ｔ_５）後に所期の液面レベル
に落ち着くことが実線で示されている。また、液面レベ
ルが静定するまでの期間に生じる液面の揺動幅（振幅）
も、従来（破線で示す）に比して非常に小さくなる。

このように、上記構成によれば、血液リザーバの液面レ
ベルの変動を迅速かつ正確に防止することができ、ま
た、目標値の変更に対しても、迅速に追従することがで
きる。

したがって、開心術を一段と安全に行うことができると
共に、操作者の負担を軽減することができるので、開心
術の省力化を図ることができる。

なお、上述の実施例においては、流入量の調整の迅速化
を達成するために、ＣＰＵ２２が、枠３０と押し板３３
との間隔が大のときは、パルスモータの回転数を通常よ
り高め、上記間隔が小のときは、パルスモータの回転数
を通常より低めるように、制御する場合について述べた
が、この場合に限定するものではなく、これに代えて、
ＣＰＵ２２からの一定の操作量に対して、上記間隔が大
のときは、パルスモータ自身が通常よりも多く回転し、
上記間隔が小のときは、パルスモータ自身が通常よりも
少なく回転するように構成しても上述と同様の効果を得
ることができる。

また、上述の実施例においては、クランプ式の脱血量調
節装置１３について述べたが、これに代えて、患者１と
血液リザーバ８との落差を自動調節する落差式自動調節
装置を用いても上述したと同様の効果を得ることができ
る。

また、上述のクランプ式の脱血量調節装置と患落差式の
脱血量調節装置とを併用することも可能である。クラン
プ式と落差式とを併用する場合においては、一方を粗動
調節用として用い、他方を微動調節用として用いるよう
にしても良い。

また、上述の実施例においては、封入された空気圧を検
出する圧力センサを用いて、血液リザーバ８の液面レベ
ルを算出する場合について述べたが、これに限定するも
のではなく、血液リザーバ２の重量を測定することによ
り血液リザーバ８内の液の液面レベルを求めるようにし
ても良く、また液面レベルの変動を静電容量変化に結び
付けることにより、液面レベルを求めるようにしても良
い。さらに、フォトセンサを用いて、液面レベルを直接
検出するようにしても良い。

また、上述の実施例においては、空の血液リザーバ８に
管１５を挿入した状態で弁１６を操作して管１５内と圧
力センサ１８とを連通する場合について述べたが、これ
に限るものではなく、血液リザーバ８内の液面レベルを
基準レベルに設定した後、弁１６弁を介して管１５内を
一旦大気に解放し、この後、１６を操作して管１５内と
大気との連通を遮断し、管１５内と圧力センサ１８とを
連通させるようにしても良い。

「考案の効果」以上説明したように、この考案によれば、液面レベル検
出手段によって検出された現在液面レベルに基づいて、
目標値からのレベル偏差が求められ、求められたレベル
偏差を極力解消すべく流入量調節手段が制御されるの
で、血液リザーバの液面レベルの変動を迅速かつ正確に
防止することができる。

また、目標値の設定変更に対しても、迅速に追従するこ
とができる。

したがって、開心術を一段と安全に行うことができると
共に、開心術の際の医者などの負担の軽減化を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の一実施例である血液リザーバの液
面レベル調節装置を備えた対外循環装置の全体構成を示
す概略図、第２図は、同実施例のコントローラの電気的
構成を示す図、第３図は、同実施例の脱血量調節装置の
機械的構成を示す図、第４図および第５図は、同実施例
の動作の説明に供する図、第６図は、従来の体外循環装
置の概略を示す構成図である。１……患者、２，８……血液リザーバ、１０……送血ロ
ーラポンプ、１２……血液、１３……脱血量調節装置
（流入量調節手段）、１５……管、１８……圧力センサ
（液面レベル検出手段）、１９……コントローラ、２２
……ＣＰＵ（制御手段、液面レベル検出手段）、２３…
…ＲＯＭ、２４……ＲＡＭ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】血液リザーバの液面レベルを検出する液面
レベル検出手段と、人体から前記血液リザーバへ流入する血液の量を調節す
る流入量調節手段と、前記検出手段から得られた液面レベル・データに基づい
て、予め設定された基準液面レベルに対する現在液面レ
ベルの偏差を求め、当該偏差に応じて、前記流入量調節
手段を制御して、前記偏差を補正する制御手段とを備えてなることを特徴とする血液リザーバの液面レベ
ル調節装置。