JPS6227966A - 人工心肺装置における脱血レギユレ−タ - 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−にの利用性￥ｆ） 本発明は、人工心肺装置の脱血回路を流れる血液流量を
調節するための脱血レギュレータに関するもので、特に
、脱血回路の血液導管を、クランパにより両側から挟み
付けて変形させることによって、その血液流量を調節す
るようにした、人工心肺装置における脱血レギュレータ
に関するものである。

（従来の技術） 心臓切開手術を行う場合には、心臓と肺との機能を代行
する人工心肺装置が用いられる。その人工心肺装置は、
一般に、第５図に示されているように、生体ｌの静脈系
から脱血回路２を通して脱面し、その血液を、人工肺３
に導いて酸素化した後、人工心臓である送血ポンプ４に
より生体１の動脈系に再び戻すように構成されている。

このような人工心肺装置においては、通常、生体１から
の脱血は、落差を利用して行われるようになっている。

その場合、その脱血速度は、人工肺３の処理能力及び送
血ポンプ４の送血能力等に合わせて正確に調節される必
要がある。そこで、その脱血回路２には、そこを流れる
血液の流星を調節する脱血レギュレータ５が設けられて
いる。

この脱血レギュレータ５は、−・般に、第６図に示され
ているように、脱血回路２の少なくとも一部をなす塩化
ビニル製等の弾性のある円形断面の血液導管２ａを、ク
ランパ６によって両側から挟み伺けるようにしたもので
ある。クランパ６は、一対のクランプ部材６ａ、６ｂを
備えており、そのクランプ部材６ａ、６ｂを相対的に移
動させることによって、その間の間隔文が調節されるよ
うになっている。

このような脱血レギュｌ／−夕５においては、例えば、
クランプ部材６ａ、６ｂを互いに近づけて、その間の間
隔文を小さくすると、血液導管２ａが押しつぶされて変
形し、そこを流れる血液量が減少する。また、クランプ
部材６ａ。

６ｂ間の間隔文を広げると、血液導管２ａがその弾性に
よって真円断面に近づくように復元し、その血液流量が
増大する。

ところで、このような脱血レギュレータ５は、操作レバ
ーあるいは操作スイッチ等の操作装置の操作によって、
そのクランパ６が機械的あるいは電気・機械的に作動さ
れ、血液流量が調節されるようになっている。従来は、
その操作装置の操作量とクランパ６の作動量とは比例す
るようにされていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような脱血レギュレータ５では、ク
ランパ６のクランプ部材６ａ、６ｂ間の間隔文と血液導
管２ａの断面積とは比例しない。すなわち、操作装置の
操作量と血液導管２ａを流れる血液の流量変化とは比例
しない。

例えば、操作装置の操作量、すなわちクランパ６の作動
量を横軸にとり、血液導管２ａを流れる血液流量を縦軸
にとって、クランプ部材６ａ。

６ｂ間の間隔文を最大から最小まで変化させていくと、
第７図に示されているような曲線となる。

この図から明らかなように、真円断面状態にある血液導
管２ａをクランパ６によって変形させていく場合には、
クランプ部材６ａ、６ｂ間の間隔りが十分に小さくなる
までは流量はほとんど変化せず、間隔文がある程度小さ
くなると、その一定の変化量に対して流量は急激に減少
するようになる。したがって、このように操作装置の操
作量とクランパ６の作動量とが比例する脱血レギュレー
タ５では、その血液流量が実感からかけ離れて変化する
ので、その調節が極めて難しいという問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、脱血回路の血液導管を流れる血液流量
を調節する操作装置の操作量と、クランパによって制御
される血液導管内の血液流量とがほぼ比例するようにし
、それによって、脱血レギュレータによる流量調節が容
易に、かつ正確になされるようにすることである。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するために、本発明では、操作装置の操
作によって脱血回路を流れる血液流量を設定するように
するとともに、その操作装置の操作量に対するクランパ
の作動量を、そのクランパを構成する一対のクランプ部
材間の間隔に応じて異ならせるようにしている。すなわ
ち、クランプ部材間の間隔が大きいときには、操作装置
の一定の操作量に対してクランパを大きく作動させ、そ
の間隔が小さいときには小さく作動させるようにしてい
る。

（作用） このように構成することにより、例えば、はぼ真円状態
にある血液導管をクランパによって押しつぶしていくと
きには、始めのうちはクランプ部材間の間隔が大きいの
で、操作装置をわずかに操作しただけでもクランパが大
きく作動して、血液導管が大きく変形されるようになる
。この状態にあるときには、血液導管が大きく変形して
始めてその血液導管を流れる血液の流量が変化する。し
たがって、そのＩｉ量の変化が操作装置の操作１４に比
例したものとなる。

また、血液導管が相当程度押しつぶされた状態にあると
きには、クランプ部材間の間隔が小さいので、操作装置
を大きく操作しなければ、血液導管の変形状態はほとん
ど変化しない。この状態にあるときには、血液導管がわ
ずかに変形するだけでも、血液ｔ＆量は大きく変化する
。

したがって、その血液流量は、操作装置の操作量に比例
して変化するようになる。

こうして、常に操作装置の操作量と血液流量の変化績と
がほぼ比例するようになる。

（実施例） 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

図中、第１図は本発明による脱血レギュレータの一実施
例を示すブロック図であり、第２図はその脱血レギュレ
ータの構造を示す切り欠き正面図である。なお、この実
施例において、人工心肺装置及びその脱血レギュレータ
の基本構成は上述の第５．６図に示したものと同様であ
るので、同様の部分には同一の符号をイ１すことにより
、その説明は省略する。

第２図から明らかなように、脱血レギュレータ５は、塩
化ビニル製の血液導管２ａを」−下両側から挟み付ける
一対のクランプ部材６ａ。

６ｂからなるクランパ６を備えている。下側のクランプ
部材６ｂは、制御ボックス７の−１−面に固定されてい
る。また、上側のクランプ部材６ａは、制御ボックス７
に対して上下方向に往復動可能に支持されている。制御
ボックス７内には、減速機付きサーボモータ８が設置さ
れている。このサーボモータ８の出力軸は送りねじ９と
して形成されており、この送りねじ９に、上側のクラン
プ部材６ａに連結されたスライダｌＯがねじ係合するよ
うにされている。

こうして、サーボモータ８を正転あるいは逆転させるこ
とにより、スライダ１０が」−下動じて、クランプ部材
６ａ、６ｂ間の間隔文が調節されるようになっている。

その間隔文は、スライダ１０の位置を検出するポテンシ
ョメータ１１によって検出されるようになっている。

制御ボックス７には、第１図に示されているように、血
液流量を設定する操作装置１２とクランパ作動量決定装
置１３とが設けられている。この実施例では、操作装置
１２は閉スィッチ１４と開スイッチ１５とによって構成
されている。また、クランパ作動量決定装置１３は、パ
ルス発生器１６、パルスゲート回路１７、カウンタ１８
、Ｄ／Ａコンバーター９、及び関数発生器２０等によっ
て構成されている。

クランパ作動量決定装置１３のパルス発生器１６は、一
定周期のパルスを発生するもので、そのパルスは、閉ス
ィッチ１４あるいは開スイッチ１５が押されている間は
、パルスゲート回路１７を通してカウンター８に送られ
るようになっている。そして、そのカウンター８におい
て、パルスゲート回路１７を通して送られたパルス数が
カウントされるようになっている。

こうして、操作装置１２をなす閉スィッチ１４あるいは
開スイッチ１５の操作時間、すなわちその操作装置１２
の操作量が検出される。このパルスのカウント数は、閉
スィッチ１４が押されたときにはそれまでのカウント数
に加算され、開スイッチ１５が押されたときには減算さ
れるようになっている。したがって、カウンタ１８から
の出力は、それまでに操作された閉スィッチ１４の操作
量と開スイッチ１５の操作量との差どなっている。そし
て、その値が所定の範囲を超えるときには、カウンタ行
き過ぎ検出回路２１によってパルスゲート回路１７が閉
じられ、それ以上はパルスがカウンタ１８に導かれない
ようになっている。

カウンタ１８からの出力は、Ｄ／Ａコンバータ１９にお
いて電圧に変換され、関数発生器２０に送られる。この
関数発生器２０は、操作装置１２の操作量と、その操作
量に比例してクランパ６が作動するときの血液導管２ａ
を流れる補液流量との関数の逆関数、すなわち上述の第
７図に示された曲線関数の逆関数を発生するものである
。したがって、その関数発生器２０の出力電圧は、カウ
ンタ１８から出力されるパルスカウント数に対して、第
３図の破線で示されているような曲線となる。

第１図に示されているように、関数発生器２０の出力信
号は、クランパ位置決めサーボ装Ｆｔ２２の誤差増幅器
２３に導かれるようになっている。このサーボ装置２２
は、この誤差増幅器２３と、」二連のサーボモータ８、
クランパ６、及びポテンショメータ１１とからなるもの
で、誤差増幅器２３には、ポテンショメータ１１によっ
て検出されたクランプ部材６ａ。

６ｂ間の間隔見に相当する信号が加えられている。した
がって、誤差増幅器２３からは、関数発生器２０からの
信号とポテンショメータ１１からの信号との誤差信号が
増幅されて出力される。そして、この信号に応じてサー
ボモータ８が所定量だけ正転あるいは逆転され、クラン
パ６の上側のクランプ部材６ａが上下動される。

次に、このように構成された脱血レギュレーり５の作用
について説明する。

クランパ６のクランプ部材６ａ、６ｂが最も開かれてい
るときには、血液導管２ａの断面は真円となっており、
最大の血液流量が得られるようになっている。この状態
から血液流量を絞るときには、閉スィッチ１４を適宜の
時間だけ押して、血液導管２ａを流れる血液流量を設定
する。すると、カウンタ１８によって、その閉スィッチ
１４が押されている時間、すなわちその操作量に比例す
るパルス数がカウントされ、Ｄ／Ａコンバータ１９から
そのパルスカラン）・数に比例する信号電圧が出力され
る。そして。

関数発生器２０から、そのパルスカランｉ・数に対応す
る信号が出力される。この信号は、第３図に破線で示さ
れているように、パルスカウント数が小さいときには大
きく変化し、パルスカウント数が大きくなるに従ってそ
の変化率が小さくなるものである。サーボモータ８は、
この関数発生器２０の出力信号に対応して回転駆動され
る。したがって、そのサーボモータ８は、パルスカウン
ト数が小さいときには大きく回転され、パルスカウント
数が大きくなると小さく回転される。そして、このサー
ボモータ８の回転によって、クランパ６の上側のクラン
プ部材６ａが下降し、下側のクランプ部材６ｂとの間の
間隔文が調節される。その間隔文が関数発生器２０から
の出力信号に対応したものとなると、誤差増幅器２３の
出力信号がゼロとなり、サーボモータ８が停止する。

こうして、クランパ６のクランプ部材６ａ。

６ｂ間の間隔文は、関数発生器２０の出力信号に対応し
て調節されるようになる。したがって、操作装置１２の
操作量、すなわち、カウンタ１８から出力されるパルス
カウント数と、クランプ部材６ａ、６ｂ間の間隔文との
関係は、第３図に実線で示されているように、関数発生
器２０の出力信号とほぼ同様の曲線となる。すなわち、
クランプ部材６ａ、６ｂの間隔文が大きいときには、−
・定のパルス数、したがって操作装置１２の一定の操作
量によって、そのクランプ部材６ａ、６ｂ間の間隔りが
大きく変化し、クランプ部材６ａ、６ｂ間の間隔文が小
さいときには小さく変化するようになる。

そして、このようなりランパ６の作動により、血液導管
２ａは、真円断面の全開状態からかなり大きく押しつぶ
されるまでは、操作装置１２のわずかな操作量によって
大きく変形され、大きく押しつぶされた後は、操作装置
１２の一定の操作量によってもわずかに変形されるのみ
となる。一方、血液導管２ａを流れる血液流量は、第７
図により説明したように、血液導管２ａが大きく変形す
るまではほとんど変化せず、大きく変形した後は、わず
かな変形によってもその流量が大きく変わる。したがっ
て、それによって操作装置１２の操作量と血液流量の変
化量とがほぼ比例するようになる。

第４図は、このように構成された脱血レギュレータ５を
用いて、操作装置１２の操作量に対する血液流量の変化
を測定した結果を示すグラフである。この図から明らか
なように、血液流ｊｉｌは、操作装置１２の操作量に対
してほぼ直線的に変化するようになる。したがって、操
作装置１２に、その操作μを表示する表示装置を設けて
おけば、その表示が血液流量の調節量を示すことになり
、血液流量の調節が、実感に即して行われるようになる
。

−ｊｊ血液流星を調節した後、更にその調節をし直すと
きには、そのままの状態で閉スィッチ１４あるいは開ス
イッチ１５を押せばよい。カウンタ１８には、それまで
の操作量に対応するパルスカウント数が記憶されている
ので、そのスイッチ１４あるいは１５の操作によってそ
の操作−ｈｌに対応するパルス数が加算あるいは減算さ
れ、カウンタ１８からは再調節後のパルスカウント数が
出力される。したがって、関数発生器２０は、そのとき
のクランプ部材６ａ、６ｂ間の間隔文が大きいときには
大きく、小さいときには小さな出力信号を発生し、それ
によってクランパ６の作動量が決定される。

血液導管２ａが全開あるいは全開となった後も閉スィッ
チ１４あるいは開スイッチ１５が押し続けられていると
きには、カウンタ行き過ぎ検出回路２１がそれを検出し
て、パルスゲ−１・回路１７を閉じる。

なお、上記実施例においては、血液流量を設定する操作
装置１２をスイッチ１４．１５とするとともに、クラン
パ作動量決定袋Ｎ１３を電気制御回路によって構成し、
クランパ６をサーボモータ８によって作動させるように
しているが、これを純機械的機構によって構成すること
もできる。その場合には、例えば、操作装置１２を操作
レバーとし、クランパ作動量決定装置１３をその操作レ
バーの操作量に応じて回転されるカム機構によって構成
して、クランパ６をそのカム機構によって作動させるよ
うにすることなどが考えられる。

また、上記実施例においては、クランパ６の作動量の決
定に、クランパ６の作動量と崩液流量変化との関数の逆
関数を用いるようにしているが、このような脱血レギュ
レータ５においては多少の誤差は認められるので、必ず
しも操作装置１２の操作量と脱血回路２の血液流量とを
正確に比例させる必要はない。したがって、そのような
逆関数に代えて、適宜の指数関数等を用いるようにして
もよい。

第７図に示されているようなりランパ６の作動量による
血液導管２ａ内の血液流量の変化の特性曲線は、血液導
管２ａの径が異なってもほとんど同様となる。したがっ
て、一つの関数発生器２０を備えた脱血レギュレータ５
であっても、各種の人工心肺装置に適用することができ
る。しかしながら、複数の関数発生器２０を装備して、
それを例えば成人用と乳幼児用とで切り換えて用いるよ
うにすれば、更に血液流量の調節が好適に行われるよう
になる。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、血液
流量を設定する操作装置の一定の操作量に対して、血液
導管を変形させるクランパを、その血液導管の変形状態
に応じて異なる大きさで作動させ、血液導管の変形が小
さいときには大きく変形させるとともに、大きく変形し
ているときには小さく変形させるようにしているので、
その操作量と血液流量の変化量とがほぼ比例するように
なる。したがって、操作の実感と血液流量の変化とが合
致するようになり、血液流量の調節が容易に、しかも正
確になされるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による脱血レギュレータの一実施例を
示すブロック図。 第２図は、その脱血レギュレータの具体的構造を示す切
り欠き正面図、 第３図は、その脱血レギュレータにおける要部の作動状
態を示すグラフ、 第４図は、その脱血レギュレータによる血液流量の変化
を測定した結果を示すグラ フ、 第５図は、その脱血レギュレータが用いられる人工心肺
装置の一例を示す回路図、 第６図は、従来の脱血レギュレータを説明するための概
略正面図、 第７図は、従来の脱血レギュレータによる血液流量変化
の特性曲線を示すグラフで ある。 ？・・・脱血回路　　　　　２ａ・・・血液導管５・・
・脱血レギュレータ ６・・・クランパ　　６ａ、６ｂ・・・クランプ部材８
・・・サーボモータ １２・・・操作装置 １３・・・クランパ作動量決定装置 １４・・・閉スィッチ　　　１５・・・開スイッチ２０
・・・関数発生器 文・・・クランプ部材間の間隔 出願人　　泉工医科工業株式会社 代理人　　弁理士　森　下　端侑 第３図 Ｏハ・ルスヵ７シＬ委久　− ｏ　　　　　　　ｓｏ　　　　　　　ｉｏｏ°１０撞作
装監ｎＴ如乍量呻 第４図 ０　　　　５０　　　　１００°１０ Ｊ♀咋装覆０蹄作（ 第５図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 人工心肺装置の脱血回路２に設けられ、 その脱血回路２の血液導管２ａを一対のクランプ部材６
   ａ、６ｂからなるクランパ６により両側から挟み付け、
   その血液導管２ａを変形させることによって前記脱血回
   路２を流れる血液流量を調節するようにした、 人工心肺装置の脱血レギュレータであって；前記脱血回
   路２を流れる血液流量を設定する操作装置１２と、 その操作装置１２の一定の操作量に対して、前記クラン
   パ６を、前記一対のクランプ部材６ａ、６ｂ間の間隔ｌ
   が大きいときには大きく、その間隔ｌが小さいときには
   小さく作動させるクランパ作動量決定装置１３と、 を備えてなる、人工心肺装置における脱血レギュレータ
   。