JPS61187869A - 呼吸補助循環装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は膜型人工肺による呼吸補助装置に関する。

従来の技術 長期呼吸補助による肺不全は現在の医学の大きなテーマ
の一つである。従来、このような用途にはレスビレ−タ
ーが用いられていたが、長期間高圧高濃度の酸素に肺を
さらす事により、肺が破壊されるいわゆるレスビレ−タ
ーラングの現象が近年確認され、もはやレスビレ−ター
においては今以上の患者の救命は望めない事がはっきり
した。

従って、これに代わる肺補助の手段として膜型人工肺を
用いた呼吸補助が最近改めて注目される所となり、特に
米国、イタリアなどでは新生児の呼吸補助においては画
期的な救命率を本性により達成できることが証明されつ
つある。

長期呼吸補助は血液透析や関心術の人工心肺による場合
と異なり、幾つかの装置上の問題点がある。すなわち通
常２４時間〜７２時間程度は体外循環をしなければなら
ない。従来はこのような長期の体外循環をするためには
、医師１名、技師１名、及びナース１名からなるチーム
を６チーム作り、８時間交替でこれを行うことを標準と
し、これがこの手段の普及の一番の問題であった。しか
も通常は寄せ集めの装置で行うため、絶えず医師と技師
が装置の運転を監視していなければならなかった・ 発明が解決しようとする問題点 先ず問題となる点は体外循環に伴う体温の低下である。

血液を体外に出して室温の中を２．３ｍも引き回す事、
また通常患者はベットに寝ており代謝も悪いため、体温
は下る傾向にあり、これを防ぐために電気毛布をかけた
り、温水バットを使って患者を暖めたりする。さらには
体外循環で使う熱交換器を使うこともある。

今一つの重要な問題は、乾燥した模型肺を通して、０２
やＣＯ２が抜けるばかりでなく、Ｈ２０を抜いてしまう
点にある。もちろん人間はＨ２０のかたまりのようなも
ので少量のＨ２０の抜けは大した問題ではないので従来
は乾燥した酸素を用いてきた。

ところが更に詳細に調べてみると、これでは肺の性能が
次第に低下することが解った。これは、肺の膜の表面に
蛋白が沈着することにより発生する。この蛋白の沈着は
膜表面付近の血清中の水分が抜け、しかも膜表面付近で
は血流が０であるので血清が濃くなり、その結果、蛋白
が沈着する結果であることが解った。もちろん、ガス交
換のあまり悪い時は肺を交換すれば良いが、ホローファ
イバーを使う時はこうして沈着した蛋白を介して血清が
肺外に漏れ始め、この現象が起こるとガス交換能は大幅
に低下するのみならず、生体にとっては極めて好ましく
ない現象であり、しかも血清の抜けはひどい時は一時間
１００　ｃｃ以上に達するので、とても数十時間に及ぶ
長期呼吸補助を続けていくことはできない。　・ 次に、呼吸補助循環装置の最大の問題は体外循環回路の
充填である。体外循環回路は通常乾燥状態で納品されて
おり、これをまず完全に充填液で満たさなければならな
い。この操作を通常エア抜と称するように、回路内に空
気泡が残留しないように細心ψ注意を払って行わねばな
らない。すなわち回路内に空気泡を残すとこれが体外循
環中に体内にはいり、脳につまると死亡や重大な後遺症
となってしまう。従来はチューブを見ながら空気の泡を
たたき出すことにより、空気抜きを行っている。しかし
これでは完全に抜けるという保証はなく、操作者のミス
又は怠慢によっては大量の空気を患者に送り込んでしま
う事も多い。特に膜型肺を用いると肺内はガス交換のた
めに大変精密な構造になっており、逆に肺内の空気は大
変抜きに＜＜、完全に抜くためには一時間近くを要する
。

又ホローファイバーの人工肺などのように構造上泡抜き
が不可能なものもある。

従ってこれをさけるためには、回路内を真空とし炭酸ガ
スを満たし、再度真空にしてから回路を少しずつ開いて
いくという方式が用いられる。しかしながら、この方式
は面倒であるので実際にはほとんど行われていない。

問題点を解決するための手段 本発明はこのような長期呼吸補助（ＥＣＭＯ。

エクモ）における装置上の問題を解決するものであり、
数日間のエクモを半自動的に行うために、必要とされる
諸機能を冷蔵置火のユニットに収納し得る装置を提供す
るものである。

先ず本発明装置では熱交換器を使わない（使わない事に
より回路は簡単になる）こととし、血液回路全体を体温
より高い恒温室にいれることにより体温低下の問題を解
決した。すなわちベットサイドにおいた本発明装置の血
液回路の大半は４０℃程度に暖めておき、体温より高く
しであるので熱収支としてはむしろプラスになるのであ
る。

次に本発明装置では、前記恒温室内の相対湿度を１００
％に保持する構成にすることにより、膜型肺の肺の乾燥
を防止し、膜表面付近での蛋白の沈着、血清の抜けを阻
止し、長期の呼吸補助循環を可能にしたのである。

次いで発明者はエア抜きとプライミングの操作を自動的
に行うことを本装置の特徴として、呼吸補助循環装置に
おいて、前記恒温室内の血液回路に、プライミング液を
供給するための諸機構と、血液回路の必要各部を閉塞開
放する機構と、血液回路内に残留空気泡を残さないため
の炭酸ガスの充填及び吸引機構を設ける一方、前記諸機
構を制御して自動的にプライミングするためのコントロ
ール装置を設けた。

作用 本発明装置によれば、膜型人工肺、該人工肺に輸液又は
血液を供給するリザーバー、及び送脱血カニユーレから
なる血液回路等を高湿度の恒温室内に収納したから、体
外循環する血液路を恒温室内で暖めることができ、従来
のように患者を電気毛布や温水パッドで直接暖めたり、
熱交換器を使うようなことな（、簡単な血液回路構成で
体厘の低下を阻止することが可能となり、また、恒温室
内を高湿度にしであることにより、人工肺に供給する酸
素を高湿度に維持することができ、人工肺を蛋白の沈着
や血清の抜けから保護し、長期の呼吸補助を可能にする
。また、前記恒温室を有するハウジングに、該人工肺の
作動に要するポ°ンプ、モニター類及びコントロール装
置等を一体に設けてなる呼吸補助循環装置により、装置
の′−一体を計り、使用上の移動、設置及び操作を簡素
にすることができる。また、恒温室の外板を容易に取り
外しのできる構造とし、かつ透明で内部を監視できるも
のとすることにより、万一の事故の監視、対応を容易に
行うことができる。更に、前記恒温室内の血液回路に、
プライミング液を供給するための諸機構と、血液回路の
必要各部を閉塞開放する機構と、血液回路内に残留空気
泡を残さないための炭酸ガスの充填及び吸引機構を設け
る一方、前記諸機構を制御して自動的にプライミングす
るためのコントロール装置を設けたことにより、装置始
動時のエア抜きとプライミング操作を確実にし、通常の
体外循環、特にフォローファイバー型膜型肺の使用に欠
かせない特色を供するものであり、このような用途を包
含するものである。

実施例 さて次に実施例に基づき本発明を詳細に述べるが、本発
明はこの実施例に限定されるものでな（これを包含する
ものである。

実施例において本発明装置は、第１図及び第２図に示す
如く箱型の例えば高さ１１０ｃｍ幅５０ｃｍ深さ５０口
の鉄製骨組みのハウジング１を用いている。このハウジ
ング１の底部には、院内を容易に移動させることができ
るように、４個のローラー２が配されている。又鉄製ハ
ウジング１の後部は特に補強した０、５ｍｍ厚の鉄板を
ハウジングにナツトでとめである。そしてこのハウジン
グ後部の鉄板には酸素ボンベ３及び炭酸ガスボンベ４を
保持するためのり−グ５を取付であり、酸素ボンベや炭
酸ガスボンベのない所でも本発明装置を使用できるよう
にしである。本装置を実際に作うてみると、これらボン
ベ３．４との安定上の問題より血液ポンプはハウジング
１の前方に配さなければならなかったが、このような問
題を解決するには、炭酸ガスや酸素ボンベの下部支持部
にローラーをつけ、６個のローラーで装置を支えること
も一案ではある。また、ハウジングの安定を得るために
、比較的重量のある電気系統用のトランス及び血液ポン
プ及び減圧ポンプそして充填液を輸送するための輸送ポ
ンプは適宜配置を考慮して設けることは勿８命である。

実施例の場合、ハウジング１は三段に分かれており、そ
の中段は膜型人工肺６、血液ポンプ７、リザーバー８、
加湿器９、チューブ保持具１０、及びヒーター１１など
が収納しである高湿度の恒温室になっている。下段には
比較的重量のある引圧ポンプ及び血圧ポンプなどの電源
装置が収納してあり、上段には体温針、酸素メーターな
どのモニター類及び自動プライミング用のコントロール
装置が設置しである。　そして、これら下段の電気系統
及び上段に配した、制御モニター機構は湿気を嫌うので
上下段の両ハウジングは十分な防湿構造とし、具体的に
はゴムのガスケットで密封し、更にシリコンシーリング
を施しである。

ハウジング１の背部には吊り下げ具１２を２本立ててあ
り、ここに回路充填に必要な輸液バックなどを配する。

イリガードルには高速輸液充填のため大口径の開放容器
、本例では直径２０ｃｍのポリエチレンのバケツの底に
パイプを溶接した容器を配すことができる。もう一本の
イリガードルは予備であり、輸液ポンプなどを取りつけ
ることができる。

ハウジング１の中段の前記恒温室の三面はアクリル板で
覆ってあり、透明性を確保しである。アクリル板はハウ
ジングの上部に配した突出機構に引っ掛けであるだけで
あり、いざという時は直ちに取り外すことができる。ア
クリル板はしかしながら長期の使用では不透明になって
くるので、最初より強化ガラスを用いるのも一案である
。ポリカーボネート板は厚さが厚くなると黄色味がでる
のが難点である。

ハウジング恒温室の上部には１００ＯＷのヒーター１１
を配しサーモスタットとサイリスター電力制御により恒
温室内を約４０℃ぐらい゛に保つ。

この温度制御は厳格である必要はない。

一方、加湿器としては底部に配した除圧ポンプの吐出口
を水中に配し、ここより湿った空気が絶えず恒温室内に
送られるようにする。また酸素ボンベより肺に吹送する
０２ガスも一端水中を通して十分な湿気をつけてから肺
内に送り込む。

次に第３図の血液回路の回路図により本発明の重大な構
′成要素である自動プライミングの構成を説明する。本
回路はシングルニードル方式であるがカニユーレを二本
使う方式もほぼ同様である。

第３図において、１３は輸液リザーバー、１４は輸血リ
ザーバーで、夫々コントロール装置で自動開閉する弁１
５．１６を介して静脈リザーバー１７に接続しである。

７は血液ポンプで静脈リザーバー１７内の液を人工肺６
の血液路１８に同様の自動開閉弁１９を介して接続しで
ある。前記血液路１８には自動開閉弁２０を介して動脈
リザーバー２１が接続してあり、動脈リザーバー２１に
は排気及び排液用の排出路２２が接続している。

他方、酸ボンベ３及び炭酸ガスボンベ４には夫々自動開
閉弁２３．２４及び減圧風船（図示せず）が設けてあり
、前記同様にコントロール装置で自動制御される切換弁
２５を介して、人工肺６の空気路２６に接続している。

また、前記酸素ボンベ３の回路には水中路２７が設けて
あり、十分な湿気が与えられている。２８は前記空気路
２６に接続する吸引ポンプで、該ポンプの排気は水中を
通して前記恒温室の加湿器９に接続している。２９は人
工肺６の血液路１８の下部に取りつけた血液採取ボート
に接続した排液路である。

上記の構成において、先ず図では示さないコントロール
ユニットの始動ボタンを押すと、炭酸ガスボンベ４の開
閉弁２４が開き切換弁２５を介してＣＯ２が人工肺６の
空気路２６側に流れる。

これと同時に輸液リザーバー１３の開閉弁１５が開き、
血液ポンプ７が作動して輸液が静脈リザーバー１７を満
たす。次にコントロール装置の始動プログラムが動作し
、人工肺の血液路１８人口の開閉弁１９．２０が開き、
動脈回路の動脈リザーバー２１まで液は回る。そして動
脈回路リザーバー２１にある空気抜き用の排出路２２を
介して輸液は回路外に捨てられる。これは洗浄操作とい
い、通常の血液回路ではこのようにして一端回路を洗浄
し、残留するガスなどを洗い流さねばならない。この操
作はコントロール装置のＣＰＵにより行うが、１０分程
度は液を流して捨て続けるので、操作者は必要に応じて
輸液リザーバー１３に液を補充していく。さて１０分程
度洗浄してから装置は血液ポンプ７を止め、人工肺６人
口近傍の開閉弁１９を閉鎖し、人工肺の血液路１８の下
部をクランプする。次に同じく人工肺の下部に取り付け
た血液採取ポートのに接続した排液路２９を開き、液を
肺外に自然落下させる。

約３程度で人工肺の血液路１８から動脈リザーバー２１
の動脈路側の輸液は流れ出てしまい、再度排出路２９が
閉鎖され、同時に流出路側の開閉弁２０も閉鎖される。

こうした状態で装置の自動制御は更に１５分程度酸ガス
を流しつづける。

この間に人工肺のガス交換膜を通じてＣＯ２は空気回路
側に移り、人工肺に残っていた０２．Ｎ２の空気はすべ
てなくなってしまう。ここで装置は空気路側に真空をか
けるべく吸引ポンプを動かし、−背後に血液路１８の流
入路側の開閉弁１９を開く。

この間に血液路側の炭酸ガスもかなりの部分が肺外に排
出されるに加えて、血液路側の肺内回路は太き（拡く。

こうして充填液はゆっくりと上昇していき、肺内にガス
を残すことはない。

肺内に充填液が満ちた時、はじめて装置はコントロール
コンソールの準備完了ボタンを押しブザーを鳴らす。そ
こで術者はリセットボタン操作してやると、吸引ポンプ
２８は停止し、炭酸ガスボンベ４の弁２４が閉鎖し切換
弁２５は酸素ボンベ３側へ切換えられる。この間に術者
は輸血リザーバー１４に血液を満たし血液充填ボタンを
押すと開閉弁１６が開き、血液ポンプ７が回転し始め、
血液を回路内に送り込み、回路内を血液で満たしていく
。装置は回路内を満たし終わると、準備完了のランプと
ブザーを鳴らし停止する。そして動脈路の排出路２２の
クランプを閉じ、回路の充填は完了する。

尚、回路はポンプ接続部はウレタンで構成するも、全体
は軟らかいシリコンチューブを用い、容易にチューブ外
側からでもクランプ、デクランプできるようにするのが
好ましい。

効果 本発明装置によれば、膜型人工肺、該人工肺に輸液又は
血液を供給するリザーバー、及び送脱血カニユーレから
なる血液回路等を高湿度の恒温室内に収納したから、体
外循環する血液路を恒温室内で暖めることができ、従来
のように患者を電気毛布や温水パッドで直接暖めたり、
熱交換器を使うようなことなく、簡単な血液回路構成で
体温の低下を阻止し、適温に維持することができる効果
があり、また、恒温室内を高湿度にしであることにより
、人工肺に供給する酸素を高湿度に維持することができ
、人工肺を蛋白の沈着や血清の抜けから保護し、長期の
呼吸補助を可能にする効果がある。更に、前記恒温室内
の血液回路に、プライミング液を供給するための諸機構
と、血液回路の必要各部を閉塞開放する機構と、血液回
路内に残留空気泡を残さないための炭酸ガスの充填及び
吸引機構を設ける一方、前記諸機構を制御して自動的に
プライミングするためのコントロール装置を設けたこと
により、装置始動時のエア抜きとプライミング操作を確
実にし、通常の体外循環、特にフォローファイバー型膜
型腔の使用に欠かせない装置を供するものであり、本装
置のように特に習熟したオペレーターを要さないもので
ないと、最初に述べた８時間の労働時間の問題により従
来呼吸補助を行うことはできなかった通常かなりの大病
院でも、これまで実施できなかったものを可能にする効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を背面方向から見た概略
斜視図、第２図はその正面方向から見た概略斜視図であ
り、第３図はその要部の血液回路の構成を示す説明図で
ある。 １・・・ハウジング ２・・・ローラー ３・・・酸素ボンベ ４・・・炭酸ガスボンベ ６・・・膜型人工肺 ７・・・血液ポンプ ９・・・加湿器 １１・・・ヒーター

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）膜型人工肺、該人工肺に輸液又は血液を供給する
   リザーバー、及び送脱血カニューレからなる血液回路等
   を高湿度の恒温室内に収納したハウジングに、該人工肺
   の作動に要するポンプ、モニター類及びコントロール装
   置等を一体に設けてなる呼吸補助循環装置 （２）特許請求の範囲（１）に記載の呼吸補助循環装置
   において、恒温室内に相対湿度は正確に１００％室温は
   ほぼ４０℃程度に保つための加湿器、ヒーター及び簡単
   な室温コントロール用サーモスタットを設けたことを特
   徴とする上記補助循環装置（３）特許請求の範囲（１）
   に記載の呼吸補助循環装置において、恒温室の外板は容
   易に取り外しのできる構造とし、かつ透明で内部を監視
   できるものとすることを特徴とする上記補助循環装置。 （４）特許請求の範囲（１）に記載の呼吸補助循環装置
   において、ハウジングに酸素ボンベと炭酸ガスボンベの
   取付装置を設けたことを特徴とする呼吸補助循環装置 （５）膜型人工肺、該人工肺に輸液又は血液を供給する
   リザーバー、及び送脱血カニューレからなる血液回路等
   を高湿度の恒温室内に収納したハウジングに、該人工肺
   の作動に要するポンプ、モニター類及びコントロール装
   置等を一体に設けてなる呼吸補助循環装置において、前
   記恒温室内の血液回路に、プライミング液を供給するた
   めの諸機構と、血液回路の必要各部を閉塞開放する機構
   と、血液回路内に残留空気泡を残さないための炭酸ガス
   の充填及び吸引機構を設ける一方、前記諸機構を制御し
   て自動的にプライミングするためのコントロール装置を
   設けたことを特徴とする呼吸補助循環装置。