JPS6176164A - 血液の体外循環装置 - 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） 本発明は長時間の使用においても面版に損傷を起さない
安全な体外循環装置に関するものである。

中で砥呼吸補助を安全、かつ完全に実施することのでき
る人工肺機能を備えた血液の体外循環装置に関するもの
である。不発明は以下人工肺機能を備えた血液の体外循
環装置について説明するが、血液中の不要取分を除云す
る血液浄化機能や皿戚中に有用成分を補給する悦能を備
えた血液体外循環装置などにも適用することができる。

（従来の技術） 従来の−この種の人工肺機能を備えた装置においては、
人工肺の流入側に血液リザーバを介して送血ポンプを介
在させた静脈側脱血回路と、その流出ＡＪ＋１１に動脈
側送血回路とを接続し、心臓外科手術等に際し血液の体
内循環鼠が一定となるよう送血ポンプにて体外循環を行
わせる方式が一般に採用されている。

ところがかかる従来の装置では手術の間、心肺からの脱
血によシ増加する体外循環血液の余剰分を貯える血液リ
ザーバへの血液捕集は患者と血液リザーバとの落差によ
る脱血で行っている。しかしこの落差は通常１ｍ以上と
られている九め患者を高い位Ｍｖｃあげて術者は台上に
のって手術を行う必要がろ）手術が不便であるとともＫ
、血液捕集に必女な回路が必然的に長くな）プライミン
グボリューム（充＊液量）が大きくなるという事態を回
避できないでいた。そのため従来の装置では全血」の少
ない新生児や小児用途には適用できないという問題があ
った。また送血ポンプとしてローラ式またはフィンガ一
式のポンプが一般に用いらｎでいるが、こｎらはローラ
またはフィンガーのポンプ使用時のしごき、押しつぶし
が血萩損傷。

特に血ｌ」・版数の減少や潜血現象に太さな影響を与え
るという問題があった。このためローラまたはフィンガ
一式のポンプに代えて非可撓性の／Ｎウジング内ｉｃ　
’ｏ７焼性バッグを収容し、これを空気圧により膨張、
収縮させる方式のポンプが種々開発さ几ている。しかし
これらはいづれも単に従来のポンプと置換する脈動ポン
プにすぎず、　プライミングボリームの減少に大きく寄
与するものではなかった。

（発明か解決しようとする問題点） 本発明は血滌回路を短くしてプライミングボリュームを
減少させ、全血世の少い新生児や小児用途にも適用でき
る血液の体外循環装置を提供することにある。

さらに本発明は高いベッドや術者の踏台等の危険な装備
が不要で、かつ手術や患者の監視に便利な血液の体外循
環装置を提供することにある。

本発明は長時間の使用においても血液に損傷を起さない
安全な血液の体外循環装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は非可撓性のハウジング内に収容した可撓性の血
液リザーバを液体圧により膨張収縮させて脱血と送血を
繰り返すポンプ装置を人工臓器の流入側に介在させた脱
血回路と、該人工臓器の流出側に接続した送血回路から
なる血液体外循環回路と、該ハウジングと落差を有する
ように設けら几た可撓性の液体リザーバに送液手段を介
在させて接続した液体回路と、該液体回路に取着された
分岐管に散体リザーバを接続した液体循環回路と該散体
循環回路に血液リザーバの膨張収縮を検出する装置を備
えるとともて、この検出装置と連動して切替制御される
バルブを脱血回路のポンプ装置の上流側及び下流側と、
液体循環回路に設けた血液の体外循環装置である。

（実施例） 次に本発明による血液体外循環装置の一実施例を図面に
て詳細に説明する。

第１図はカテーテルを２本用いたダブルニードル式の装
置の系統図であり、血液は患者（図示せず）の静脈また
は動脈から脱血回路Ｌ１に設けられたポンプ装置１を構
成する交互に膨張収縮して脱血と送血を行う血液リザー
バ４を経て人工肺２に洪袷さｎ、次いで人工肺にてガス
交換された浄化皿状）工送皿回路Ｌ２に設けられたドリ
ップチャンバ３を経て患者ＫＭされる。上記脱血回路Ｌ
１にヘパリン注入や脱気用の混圧ラインを設けてもよい
。

上記血＆　ＩＪザーバ４の膨張収縮はハウジング５と可
撓性の成体リザーバ６を送奴手反７を介在させて接廊し
た液体回路Ｌ４と、該液体回路に取着した分岐管２０と
液体リザーバを接続し７’Ｃ＆体循環回路Ｌ３に封入し
た液体を密閉壁間９に供給、または密閉空間から排出す
ることにより行うことができる。このため脱血回路Ｌ１
のポンプ装置の上流側及び下流側と成体循環回路Ｌ３に
各回路を適、宜開閉するバルブＶ１．　Ｖ２、ｖ３を設
けておく。また散体循環回路Ｌ３に加熱装置を設けると
ポンプ装置内で間接的に血液を加熱することがでさて体
外循環血液の温度低下を防ぐことができる。

ポンプ装置１は脱血回路Ｌｌの一部を構成する膨張収縮
可能な可撓性材料からなる血液リザーバ４を該可撓性材
料てくらべて十分な非可撓性を有するハウジング５で包
囲して血液リザーバ４とノ・ウジング５との間に密閉空
間９を形成し、該密閉空間を加圧または減圧して血液リ
ザーバの膨張収縮を行わせるポンプ作用によシ脱血と送
血を行う。

上記血液リザーバ４は柔軟性の良好なシリコンゴム、ポ
リウレタン、軟質塩ビ、ポリエーテル、天然または合成
ゴムから造られｆｃ袋状体るるいは管状体の形状を有し
ている。この血液リザーバの膨張時の容積は治療目的あ
るいは患者の状態によシ適宜決定することができるが通
常−回心拍出量相当の太ささ、例えば小児用でｌＯ〜１
６・プ、大入用で５０〜８０ｒｔｔｌのものか好適に用
いられる。また血液リザーバを包囲するハウジングは非
可撓性のポリプロピレン、ポリエチレン、硬質塩ビ、ポ
リカーボネート、アクリル、ポリスチレン、金属などを
用いることができる。ハウジング内に収容した血液リザ
ーバの作動状態を観察するためには透明なプラスチック
を用いることが好ましい。またこの・・ウジングは着脱
可能な２つ割り構造として使用時に血７Ｋ　ＩＪザーバ
を液密に収容する再使用可能な構造でも、血液リザーバ
と一体化した使い捨てタイプでもよい。上記ハウジング
の上部には成体循環回路内に液体を注入する注入口１０
が設けられている。

人工肺２としてはコイル型、積層型あるいは中空糸型を
用いることができる。特に中空糸型は炸裂が容易で、か
つ小型化しうる点で好ましく用Ａらｎる。かかる人工肺
に収容する分離膜としてはシリコーン糸ポリマーよりな
る均質膜およびボリフロヒレン、ポリエチレン、ポリテ
トラフロロエチレン、ポリスルホンなどからなる多孔質
膜を用いることができるが、中でも最近開発されたポリ
スルホンなどの多孔質膜の一表面にンリコンの薄膜を被
覆した複合膜は崩漿成分の洩出かないため人工肺用とし
て好適である。

血液体外循環処理中（で人工肺を交換するためには複数
の人工肺を並列に接続しておくことが好ましい。その際
膜面積の異なる人工肺を接続しておくと患者の状態に合
せて適宜膜面積を減少させて最適な治療を行うことがで
きる。

液体リザーバ６は血液リザーバ４と同様に膨張収縮可能
な可撓性材料で造られて２す１　この膨張時の容積は任
意の太さざのものが用いられるが、通常血液リザーバ４
と同一のものを用いることが好ましい。本発明において
は液体リザーバをポンプ装置ｌとの間に落差を設けるよ
うにポンプ装置よう低位置に配置することが重要であシ
、かかる落差によシ密閉空間内に加圧充満された液体が
液体リザーバへ供給され、密閉空間が除圧となって血液
リザーバ内に血液が吸引されるのである。この落差は通
常９０〜１００６ｎである。

液体リザーバ６内の液体を密閉空間へ送液する手段７と
してはポンプを用いることができる。中でも作動停止時
に加圧状態を維持できるローラポンプやグラ／ジャポン
プなどの容積形のポンプを用いることが好ましい。特に
加圧時の脈動の少ない多ローラ型のローラポンプが実用
的である。第１図では後述する検出装置８との連動制御
によシ駆動制御されるローラポンプを用いている。この
加圧手段で供給される液体は血液側に洩出しても危険の
ない脱気された滅菌水、生理食塩水、ブドウ糖液などを
使用することが好ましい。

脱血回路Ｌ１及び液体循環回路Ｌｓｆ開閉するバルブＶ
ｌ、　Ｖ２、Ｖｓは通常電磁バルブ、エアーシリンダ、
油圧シリンダ等が用いられる。上記バルブのうち液体循
環回路Ｌ３に設けたバルブＶ３　ＶｉＩｊザーバよシも
バルブの位置が高い場合にはバルブが閉じた状態の時に
リザーバとバルブの間の液体循環回路内で蔭圧が生じる
ため、液体内に気泡が生じ、ポンプ装置１の作用に悪影
響を及ぼす可能性がある。

そのため液体リザーバとバルブｖ３は水平位置にあるこ
とが好ましい。

血液リザーバ４が膨張収縮したことを検出する装置８と
しては血液リザーバと比例して膨張収縮を行う液体リザ
ーバ６の膨張収縮量を２つの近接スイッチで検出する方
法、ハウジング内の密閉空間の圧力変化を検出する方法
、液体リザーバまたはポンプ装置の重量を重量計で検出
する方法あるいは血液リザーバの膨張収縮を上記各手段
で検出し、タイマにより次の作動を制御する方法などが
ある。中でも液体リザーバの膨張収桶量を静電容量式、
光学式などの近接スイッチで検出する方法は簡便で精度
が高いため好適である。第１図では液体リザーバの膨張
と収縮を検出する２つの近接スイッチ８ａ、８ｂ　ｆ用
いた例を示している。

上記検出装置８、ピンチバルブＶｌ、Ｖ２．　Ｖ３．　
　送液手段７は電気的て制御可能なもので構成されてお
シ、これにより血液体外循環装置全体金シーケン丈−、
マイクロコンピュータ等によ）自動的に制御することが
できる。

第２図はダブルルーメンカテーテル１１を用いたシング
ルニードル式の血液の体外循環装置の例でありカテーテ
ル１１に分岐管１２を設け、該分岐管の一方と人工肺の
流入側と全ポンプ装置１を介在させた脱血回路Ｌｌに接
続し、該分岐管の他方と人工肺２の流出側を送血回路Ｌ
２に接続している。

この場合浄化された血液の脱血回路Ｌ１への逆流を防止
するだめ送血回路Ｌ２には近接スイッチ８と連動制御さ
れるピンチパルプｖ４が設けられている。

このバルブｖ４は送血工程で開放され、脱血工程で閉止
されるよう構成されている。

第３図は本発明による人工臓器に人工肺を適用した場合
の血液体外循環装置のシステム系統図である。

ポンプ装置１、人工臓器２を含む血液循環回路は密閉可
能な収納ボックス１４の中に収納され血液循環回路内の
血液は、温・冷風器１９により温度コントロールされる
と同時に、温水循環器１８によシ温度コントロールされ
た液体循環回路中の液体とポンプ装置１の中で熱交換を
することによシ温度コントロールされる。

次に０２プレンダーによシ一定割合の０２とエアーが人
工臓器に供給される。第３図では０２プレンダーと人工
臓器との間にエアーフィルター１５を設けたことにより
不純物が人工臓器中に侵入するの？防ぐことができるよ
うになっている。また、エアーフィルターと０２プレン
ダーの間て設けた大気開放部によシ、人工臓器に供給さ
れるエアーと吸引されるエアーの量のアンバランスによ
る人工臓器に対する過大圧力の印加を防止することが出
来て血液に対してマイルドな処理を行うことができる０ 更に人工臓器のエアー排出口と病院設備の吸引ラインを
接続する場合、双方の間に、除湿器１６？設けることに
よシェアー中の水分を原因とする病院設備のエアーコン
トロールシステムへの損傷を避けることができる。

上記除湿器としてはフィルタ一式、遠心式、冷却式等の
ものが使用できる。

（作　用） 次に本発明による血液の体外循環装置の作動につき第１
図を参照しつつ説明する。

〔送血工程〕

送血工程の場合バルブｖ１は開放しており、バルブＶ２
　、及びｖ３は閉止している。そして血液を捕集して膨
張した血液リザーバ４はローラポンプ７の作動により液
体リザーバ６内の液体が密閉空間９へ加圧供給されるの
に伴なって収縮するため血謀リザーバ内の血液は人工肺
へ押し出される。密閉壁間に液体が供給されると血液リ
ザーバと液体リザーバ間の血液と液体は等量ずつ各リザ
ーバから送出されるため各リザーバは同じ割合で収縮す
る。そのため第１図では液体リザーバが予め設定された
位置まで収縮したことを検出する近接スイッチ８ｂを液
体リザニバに近接して設けている。そしてこのスイッチ
が作動すると送血工程が終了し、次の脱血工程に移行す
るように各バルブの開閉とローラポンプの駆動を制御す
る。

〔脱血工程〕

上記近接スイッチ８ｂが作動するとこのスイッチとの連
動制御によシバルプＶ１が閉止し、バルブｖ２及びＶ３
が開放するとともにロー２ポンプ７の駆動が停止される
。上記各動作が終了すると警閉空間内に充満された加圧
液体が血液リザーバより低位置に設置した液体リザーバ
６へ急減に落下するため密閉室内が鎮圧となって血液リ
ザーバが膨張して血液が血液リザーバ４に吸引される。

血液リザーバに吸引された血液と液体リザーバに供給さ
れた液体は等量であるため液体リザーバは血液リザニバ
と同じ割合で膨張する。液体リザーバが予め設定された
位置まで膨張したことを検出する近接スイッチ８ａを液
体リザーバに近接して設け、このスイッチが作動すると
脱血工程が終了して、次の′送血工程に移行するよう各
バルブとローラボンプが制御される。

上記送血工程と脱血工程のサイクルを繰シ返し行うこと
によ多連続的に自動的に血液の体外循環装置および患者
体内に円滑に血液を循環させるよう制御することができ
る。

以上の説明になる電気制御方式は、自動制御によるのが
一般的であるが、手術時手動制御が好ましい場合には手
動制御できるよう、手動、自動の切替が必要なところは
その切替手段を設けることができる。

（発明の効果） 本発明による血液の体外循環装置は血液回路に従来のロ
ーラ式あるいはフィンガ一式のポンプを全く使用せず、
人工肺に不可欠な血液リザーバを、液体リザーバを介在
させてハウジングに接続した液体循環回路の密閉空間か
らの液体の落差と密閉空間への送液手段を利用して膨張
、収縮させることによシボンブ作用を行わせる新規な構
成により次のような優れた効果を有している。

（ａ）　　血液回路にローラ式あるいはフィンガ一式の
ポンプを設けないためにポンプによる血液損傷を回避す
ることができ長期間の使用が可能である。

（ｂ）　　血液リザーバへの血液の捕集は従来のように
落差による重力脱血に頼る必要がないため、血液リザー
バの位置は例え患者より高い位置にあってもさしつかえ
なく、従来のような落差を得るための高いベッド、術者
の踏台等の危険な装備を必要としない。上記危険な装備
を必要としないため手術が便利で、かつ安全である。

（Ｃ）　　落差による重力脱血の必要がないため血液回
路を短くしてプライミングボリュームを大巾に減少させ
ることができる。そのため全血量の少い新生児、小児等
への適用が可能である。

（ｄ）　　人工肺への血流量は液体リザーバの作動回数
によシ正確に把握できるため血液側回路に血流計を設け
る必要がない。血液側回路が簡略化されるため血液回路
の閉塞等の事故を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は不発明によるダブルニードル式の血液の体外循
環装置の系統図であシ、第２図はシングルニードル式の
血液の体外循環装置の系統図であ。 す、第３図は本発明のシステム系統図である。 Ｌｚ・・・・・・脱血回路　　　　Ｌｚ・・・・・・送
血回路Ｌ３・・・・・・液体循環回路　　　　　Ｌ４・
・・・・・液体回路１　・・・・・・ポンプ装置　　　
　　　２　・・・・・・人　工　肺４　・・・・・・血
液リザーバ　　　　　５　・・・・・・ハウジング　。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、非可撓性のハウジング（５）内に収容した可撓性の
   血液リザーバを液体圧により膨張収縮させて脱血と送血
   を繰り返すポンプ装置（１）を人工臓器（２）の流入側
   に介在させた脱血回路（Ｌ＿１）と、該人工臓器の流出
   側に接続した送血回路（Ｌ＿２）からなる血液体外循環
   回路と、該ハウジングと落差を有するように設けられた
   可撓性の液体リザーバ（６）に送液手段（７）を介在さ
   せて接続した液体回路（Ｌ＿４）と、該液体回路（Ｌ＿
   ４）に取着された分岐管（２０）に液体リザーバ（６）
   を接続した液体循環回路（Ｌ＿３）と、該液体循環回路
   に血液リザーバの膨張収縮を検出する装置（８）を備え
   るとともに、この検出装置（８）と連動して切替制御さ
   れるバルブ（Ｖ＿１）、（Ｖ＿２）、（Ｖ＿３）を脱血
   回路（Ｌ＿１）のポンプ装置（１）の上流側及び下流側
   と、液体循環回路（Ｌ＿３）に設けたことを特徴とする
   血液の体外循環装置。