JPS6464B2 - - Google Patents
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- JPS6464B2 JPS6464B2 JP56072077A JP7207781A JPS6464B2 JP S6464 B2 JPS6464 B2 JP S6464B2 JP 56072077 A JP56072077 A JP 56072077A JP 7207781 A JP7207781 A JP 7207781A JP S6464 B2 JPS6464 B2 JP S6464B2
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- blood
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- flow rate
- reservoirs
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Landscapes
- External Artificial Organs (AREA)
Description
〔発明の背景〕
本発明は２つの貯血リザーバを流体圧により交
互に膨張収縮させて血液の吸引および送血を自動
制御するよう構成した特に膜型人工肺装置に関す
るものである。 〔先行技術およびその問題点〕 開胸開心術に用いられる膜型人工肺はその構造
上の特長から次の３種類、すなわち、コイル型、
積層型およびホローフアイバ型に分けることがで
きる。積層型人工肺は機能的に制約があり、いわ
ゆるダブルポンプシステムを使わざるを得ない
が、他の２者はシングルポンプでの使用が可能で
ある。シングルポンプシステムは、ダブルポンプ
システムよりも全体の長さが短くなり、プライミ
ングボリユーム（充填液量）が少なく、また操作
が簡単で誤操作による危険が少ないなどの利点が
ある。しかし、さらにプライミングボリユームの
少ないシステムが特に小型の小児用用途では強く
求められている。 また、ポンプとしてはローラ式またはフインガ
ー式のペルスタルテイツク式のポンプが一般に用
いられ、これらにおいてはローラまたはフインガ
ーのポンプ作用時のしごき、押しつぶしが血液損
傷、特に溶血現象に大きな影響を与えていること
が知られている。このため、ペルスタルテイツク
ポンプに代えて剛性箱内に可撓性バツグを収容
し、これを空気圧により膨張収縮させる方式の血
液ポンプが種々開発されている（例えば、特開昭
52−81986号、特開昭52−86294号、特開昭53−
2996号参照）。しかし、これらはいずれも単に従
来のペルスタルテイツクポンプと置換する脈動式
のポンプにすぎず、プライミングボリユームの減
少に大きく寄与するものではなかつた。 さらに、上記いずれの方式によるポンプを用い
る場合であつても、手術の間心肺から脱血により
増加する体外循環血液の余剰分を貯える貯血リザ
ーバへの血液捕集は患者とリザーバとの落差によ
る脱血で行つており、通常はこの落差を１ｍ以上
とつている。このため、患者を高い位置にあげて
術者は台上にのつて手術を行うといつた不便を甘
受していたのである。このために、血液収集に必
要なチユービングが必然的に長くなり、その結果
プライミングボリユームも大きくなるという事態
を回避できないでいた。 〔発明の目的〕 本発明は人工心肺装置に不可欠なリザーバを用
いて血液の送出を行なうことによりペルスタルテ
イツク型または脈動型のポンプおよび流量計を使
用しないで、血液の損傷を招かず、その分に応じ
たプライミングボリユームを減少させた人工心肺
装置を提供しようとするものである。 本発明の他の目的は従来のように落差による脱
血を必要としない人工心肺装置を提供しようとす
るにある。 本発明の更に他の目的は２つの貯血リザーバの
強制的膨張・収縮を自動的に制御でき、送血量を
監視でき、貯血リザーバの貯血量、血液の吸引量
および／または送血量を制御でき、さらに、異常
時には警報を発することができる人工心肺装置を
提供しようとするにある。 〔発明の具体的構成〕 本発明は、それぞれの剛性ハウジングHAおよ
びHB内に収容された貯血リザーバRAおよびRB
と、該貯血リザーバ各々に装着されたロードセル
SAおよびSBと、該ロードセルSAおよびSBにより
検出された血液重量に基づいて血液流量を算出す
る血液流量算出手段と、前記貯血リザーバRAお
よびRBにそれぞれ接続された分岐ラインを有す
る血液吸引ラインLIと、該血液吸引ラインLIに設
けられ、一方の前記貯血リザーバに血液を供給
し、他方の前記貯血リザーバには血液を供給しな
いよう切替制御されるバルブV1と、前記貯血リ
ザーバRAおよびRBにそれぞれ接続された分岐ラ
インを有する血液排出ラインLOと、該血液排出
ラインLOに設けられ、前記血液が供給されない
他方の貯血リザーバから貯溜血液を排出するよう
切替制御されるバルブV2と、前記貯血リザーバ
RAおよびRBをそれぞれ収容するハウジングHAお
よびHBの空間に接続される分岐ラインを有する
減圧ラインLRと、該減圧ラインLRに設けられ、
前記血液が供給される一方の貯血リザーバを収容
するハウジングの空間を減圧するよう切替制御さ
れるバルブV3と、前記貯血リザーバRAおよびRB
をそれぞれ収容するハウジングHAおよびHBの空
間に接続される分岐ラインを有する加圧ライン
LPと、該加圧ラインLPに設けられ、前記血液を
排出する方のハウジング空間を加圧するよう切替
制御されるバルブV4と、 前記減圧ラインLRによる前記一方のハウジン
グ空間の減圧により前記一方の貯血リザーバに前
記血液吸引ラインLIを経て血液を吸引し、前記加
圧ラインLPによる前記他方のハウジング空間の
加圧により前記他方の貯血リザーバから前記血液
排出ラインLOを経て血液を排出するように、血
液吸引を行つている貯血リザーバ側では前記バル
ブV1およびV3を開放しかつ前記バルブV2および
V4を閉止し、逆に、血液排出を行なつている貯
血リザーバ側では前記バルブV2およびV4を開放
しかつ前記バルブV1およびV3を閉止し、血液排
出を行なつている貯血リザーバに装着されたロー
ドセルにより検出された血液重量が前記ロードセ
ルにおける設定下限重量に達した時に、前記バル
ブV1およびV3とV2およびV4の開閉を切替制御
し、前記二つの貯血リザーバの血液吸引と血液排
出の状態の切り替えを交互に繰り返し行なう電気
制御手段とを備え、 前記血液流量算出手段により算出された血液流
量が設定流量より多い場合は、前記加圧ラインを
経ての加圧程度を減らし、逆に前記設定流量より
少ない場合は、前記加圧程度を増すように制御す
るよう構成したことを特徴とする人工心肺装置を
提供するものである。 各貯血リザーバは、必要に応じて薬液の注入ま
たはエア抜きを行えるよう混注エア抜きラインを
設けるのが好便である。また、本発明の人工心肺
を自動制御するに際しては、各リザーバに装着さ
れたロードセルで各リザーバの血液重量を刻々と
計測するとともにロードセルにより刻々計測され
た各リザーバの血液重量の変化に基いて血液流量
算出手段により血液流量を刻々と算出することに
より、両リザーバ内の全貯血量および上記血液流
量の変動に応じて、加圧ラインを経てのリザーバ
の加圧程度および／または減圧ラインを経てのリ
ザーバの減圧程度を制御し、これらの数値に異常
ある時には警報を発し、事故を未然に防止するよ
う構成するのが好適である。 次に、本発明による人工心肺装置を図面に示す
好適実施例につき詳細に説明する。 第１図は本発明による人工心肺装置を線図的に
示す。血液は患者１から血液吸引ラインLIから後
に詳細に説明するように流体圧により交互に強制
的に膨張収縮されて送血を行う血液リザーバを経
て、さらに血液排出ラインLO上に設けられた人
工肺２、熱交換器３およびエアトラツプ４を経て
循環される。血液リザーバは膨張収縮が可能な可
撓性材料で構成され、本発明においては交互に使
用するため同様のものを２個（RAおよびRB）設
ける。これらのリザーバRAおよびRBはそれぞれ
金属等の剛性のある材料で造られたハウジング
HAおよびHB内に収容され、リザーバとハウジン
グとの間の空間を流体圧により加圧または減圧し
てリザーバの強制的膨張収縮を行わせることによ
るポンプ作用により送血を行う。 このため、貯血リザーバRAおよびRBには血液
吸引ラインLIのそれぞれの分岐ラインLIAおよび
LIBを接続し、いずれか一方の分岐ラインを遮断
するバルブV1を設けておく。また、貯血リザー
バRAおよびRBには血液排出ラインLOのそれぞれ
の分岐ラインLOAおよびLOBを接続し、同様にいず
れか一方の分岐ラインを遮断することができるバ
ルブV2を設けておく。他方、貯血リザーバRAま
たはRBのいずれか一方を膨張させて血液の吸引
を行うために、減圧流体源５から減圧ラインLR
を経てその分岐ラインLRAおよびLRBをそれぞれリ
ザーバRAおよびRBとハウジングHAおよびHBとの
間の空間に接続し、減圧ラインLRの分岐部にい
ずれか一方の空間と減圧源５とを選択的に連通す
るバルブV3を設けておく。また、貯血リザーバ
RAまたはRBのいずれか一方を収縮させて送血を
行うために、加圧流体源６から加圧ラインLPを
経てその分岐ラインLPAおよびLPBをそれぞれリザ
ーバRAおよびRBとハウジングHAおよびHBとの間
の空間に接続し、加圧ラインLPの分岐部にいず
れか一方の空間と加圧源６とを選択的に連通する
バルブV4を設けておく。 これらのバルブV1，V2，V3およびV4の切替制
御はリザーバRAおよびRBに装着されたロードセ
ルSAおよびSBにより、血液の排出が行なわれつ
つある方のリザーバの貯血量を検出し、リザーバ
の下限貯血量と対比することにより行われる。血
液流量はロードセルにより刻々測定される各リザ
ーバの重量変化に基づいて血液流量算出手段によ
り算出される。従つて、血液流路内に流量計を独
立的に設けることが不要となつている。各リザー
バの下限貯血量は患者の体重等に応じて安全な範
囲内で任意に設定ることができる。バルブV1〜
V4の切換態様は、リザーバRAに関連する方をＡ、
リザーバRBに関連する方をＢとして表示すると
次の第１および第２態様があり、それぞれ下表１
および２に示す。
互に膨張収縮させて血液の吸引および送血を自動
制御するよう構成した特に膜型人工肺装置に関す
るものである。 〔先行技術およびその問題点〕 開胸開心術に用いられる膜型人工肺はその構造
上の特長から次の３種類、すなわち、コイル型、
積層型およびホローフアイバ型に分けることがで
きる。積層型人工肺は機能的に制約があり、いわ
ゆるダブルポンプシステムを使わざるを得ない
が、他の２者はシングルポンプでの使用が可能で
ある。シングルポンプシステムは、ダブルポンプ
システムよりも全体の長さが短くなり、プライミ
ングボリユーム（充填液量）が少なく、また操作
が簡単で誤操作による危険が少ないなどの利点が
ある。しかし、さらにプライミングボリユームの
少ないシステムが特に小型の小児用用途では強く
求められている。 また、ポンプとしてはローラ式またはフインガ
ー式のペルスタルテイツク式のポンプが一般に用
いられ、これらにおいてはローラまたはフインガ
ーのポンプ作用時のしごき、押しつぶしが血液損
傷、特に溶血現象に大きな影響を与えていること
が知られている。このため、ペルスタルテイツク
ポンプに代えて剛性箱内に可撓性バツグを収容
し、これを空気圧により膨張収縮させる方式の血
液ポンプが種々開発されている（例えば、特開昭
52−81986号、特開昭52−86294号、特開昭53−
2996号参照）。しかし、これらはいずれも単に従
来のペルスタルテイツクポンプと置換する脈動式
のポンプにすぎず、プライミングボリユームの減
少に大きく寄与するものではなかつた。 さらに、上記いずれの方式によるポンプを用い
る場合であつても、手術の間心肺から脱血により
増加する体外循環血液の余剰分を貯える貯血リザ
ーバへの血液捕集は患者とリザーバとの落差によ
る脱血で行つており、通常はこの落差を１ｍ以上
とつている。このため、患者を高い位置にあげて
術者は台上にのつて手術を行うといつた不便を甘
受していたのである。このために、血液収集に必
要なチユービングが必然的に長くなり、その結果
プライミングボリユームも大きくなるという事態
を回避できないでいた。 〔発明の目的〕 本発明は人工心肺装置に不可欠なリザーバを用
いて血液の送出を行なうことによりペルスタルテ
イツク型または脈動型のポンプおよび流量計を使
用しないで、血液の損傷を招かず、その分に応じ
たプライミングボリユームを減少させた人工心肺
装置を提供しようとするものである。 本発明の他の目的は従来のように落差による脱
血を必要としない人工心肺装置を提供しようとす
るにある。 本発明の更に他の目的は２つの貯血リザーバの
強制的膨張・収縮を自動的に制御でき、送血量を
監視でき、貯血リザーバの貯血量、血液の吸引量
および／または送血量を制御でき、さらに、異常
時には警報を発することができる人工心肺装置を
提供しようとするにある。 〔発明の具体的構成〕 本発明は、それぞれの剛性ハウジングHAおよ
びHB内に収容された貯血リザーバRAおよびRB
と、該貯血リザーバ各々に装着されたロードセル
SAおよびSBと、該ロードセルSAおよびSBにより
検出された血液重量に基づいて血液流量を算出す
る血液流量算出手段と、前記貯血リザーバRAお
よびRBにそれぞれ接続された分岐ラインを有す
る血液吸引ラインLIと、該血液吸引ラインLIに設
けられ、一方の前記貯血リザーバに血液を供給
し、他方の前記貯血リザーバには血液を供給しな
いよう切替制御されるバルブV1と、前記貯血リ
ザーバRAおよびRBにそれぞれ接続された分岐ラ
インを有する血液排出ラインLOと、該血液排出
ラインLOに設けられ、前記血液が供給されない
他方の貯血リザーバから貯溜血液を排出するよう
切替制御されるバルブV2と、前記貯血リザーバ
RAおよびRBをそれぞれ収容するハウジングHAお
よびHBの空間に接続される分岐ラインを有する
減圧ラインLRと、該減圧ラインLRに設けられ、
前記血液が供給される一方の貯血リザーバを収容
するハウジングの空間を減圧するよう切替制御さ
れるバルブV3と、前記貯血リザーバRAおよびRB
をそれぞれ収容するハウジングHAおよびHBの空
間に接続される分岐ラインを有する加圧ライン
LPと、該加圧ラインLPに設けられ、前記血液を
排出する方のハウジング空間を加圧するよう切替
制御されるバルブV4と、 前記減圧ラインLRによる前記一方のハウジン
グ空間の減圧により前記一方の貯血リザーバに前
記血液吸引ラインLIを経て血液を吸引し、前記加
圧ラインLPによる前記他方のハウジング空間の
加圧により前記他方の貯血リザーバから前記血液
排出ラインLOを経て血液を排出するように、血
液吸引を行つている貯血リザーバ側では前記バル
ブV1およびV3を開放しかつ前記バルブV2および
V4を閉止し、逆に、血液排出を行なつている貯
血リザーバ側では前記バルブV2およびV4を開放
しかつ前記バルブV1およびV3を閉止し、血液排
出を行なつている貯血リザーバに装着されたロー
ドセルにより検出された血液重量が前記ロードセ
ルにおける設定下限重量に達した時に、前記バル
ブV1およびV3とV2およびV4の開閉を切替制御
し、前記二つの貯血リザーバの血液吸引と血液排
出の状態の切り替えを交互に繰り返し行なう電気
制御手段とを備え、 前記血液流量算出手段により算出された血液流
量が設定流量より多い場合は、前記加圧ラインを
経ての加圧程度を減らし、逆に前記設定流量より
少ない場合は、前記加圧程度を増すように制御す
るよう構成したことを特徴とする人工心肺装置を
提供するものである。 各貯血リザーバは、必要に応じて薬液の注入ま
たはエア抜きを行えるよう混注エア抜きラインを
設けるのが好便である。また、本発明の人工心肺
を自動制御するに際しては、各リザーバに装着さ
れたロードセルで各リザーバの血液重量を刻々と
計測するとともにロードセルにより刻々計測され
た各リザーバの血液重量の変化に基いて血液流量
算出手段により血液流量を刻々と算出することに
より、両リザーバ内の全貯血量および上記血液流
量の変動に応じて、加圧ラインを経てのリザーバ
の加圧程度および／または減圧ラインを経てのリ
ザーバの減圧程度を制御し、これらの数値に異常
ある時には警報を発し、事故を未然に防止するよ
う構成するのが好適である。 次に、本発明による人工心肺装置を図面に示す
好適実施例につき詳細に説明する。 第１図は本発明による人工心肺装置を線図的に
示す。血液は患者１から血液吸引ラインLIから後
に詳細に説明するように流体圧により交互に強制
的に膨張収縮されて送血を行う血液リザーバを経
て、さらに血液排出ラインLO上に設けられた人
工肺２、熱交換器３およびエアトラツプ４を経て
循環される。血液リザーバは膨張収縮が可能な可
撓性材料で構成され、本発明においては交互に使
用するため同様のものを２個（RAおよびRB）設
ける。これらのリザーバRAおよびRBはそれぞれ
金属等の剛性のある材料で造られたハウジング
HAおよびHB内に収容され、リザーバとハウジン
グとの間の空間を流体圧により加圧または減圧し
てリザーバの強制的膨張収縮を行わせることによ
るポンプ作用により送血を行う。 このため、貯血リザーバRAおよびRBには血液
吸引ラインLIのそれぞれの分岐ラインLIAおよび
LIBを接続し、いずれか一方の分岐ラインを遮断
するバルブV1を設けておく。また、貯血リザー
バRAおよびRBには血液排出ラインLOのそれぞれ
の分岐ラインLOAおよびLOBを接続し、同様にいず
れか一方の分岐ラインを遮断することができるバ
ルブV2を設けておく。他方、貯血リザーバRAま
たはRBのいずれか一方を膨張させて血液の吸引
を行うために、減圧流体源５から減圧ラインLR
を経てその分岐ラインLRAおよびLRBをそれぞれリ
ザーバRAおよびRBとハウジングHAおよびHBとの
間の空間に接続し、減圧ラインLRの分岐部にい
ずれか一方の空間と減圧源５とを選択的に連通す
るバルブV3を設けておく。また、貯血リザーバ
RAまたはRBのいずれか一方を収縮させて送血を
行うために、加圧流体源６から加圧ラインLPを
経てその分岐ラインLPAおよびLPBをそれぞれリザ
ーバRAおよびRBとハウジングHAおよびHBとの間
の空間に接続し、加圧ラインLPの分岐部にいず
れか一方の空間と加圧源６とを選択的に連通する
バルブV4を設けておく。 これらのバルブV1，V2，V3およびV4の切替制
御はリザーバRAおよびRBに装着されたロードセ
ルSAおよびSBにより、血液の排出が行なわれつ
つある方のリザーバの貯血量を検出し、リザーバ
の下限貯血量と対比することにより行われる。血
液流量はロードセルにより刻々測定される各リザ
ーバの重量変化に基づいて血液流量算出手段によ
り算出される。従つて、血液流路内に流量計を独
立的に設けることが不要となつている。各リザー
バの下限貯血量は患者の体重等に応じて安全な範
囲内で任意に設定ることができる。バルブV1〜
V4の切換態様は、リザーバRAに関連する方をＡ、
リザーバRBに関連する方をＢとして表示すると
次の第１および第２態様があり、それぞれ下表１
および２に示す。
【表】
次に、本発明による人工心肺装置の作動につ
き、第３および４図を参照しつつ説明する。電気
制御回路は第３および４図のシーケンス制御のフ
ローチヤートを実現できるものであればいかなる
形式のものであつてもよいのは容易に理解される
であろう。以下の説明および図面で使用される符
号は次の意味を有する。 Ｑ…ロードセルの測定重量値の変化に基いて血液
流量算出手段により算出された流量（現実の流
量） QO…設定流量 WA…リザーバRA内の血液重量 WB…リザーバRB内の血液重量 WT…両リザーバ内の貯血設定量 WL…各リザーバの最低設定血液量 WO…V2が開の状態にあるリザーバ内の血液重量 WI…V1が開の状態にあるリザーバ内の血液重量 本発明の人工心肺装置が、いま、第２ａ図に示
す状態にあるとしよう。第３図に示すように、そ
の際まずロードセルが測定した排出を行つている
リザーバの重量変化により算出された流量表示量
Ｑとオペレータが所要値に設定した流量QOとの
比較を行い、現実の流量ＱがQOより少ない場合
には加圧源６を制御してリザーバRBへの流体
（空気）圧を上げてリザーバRBの加圧程度を増大
し、流量Ｑを多くする。流量Ｑが設定流量QOよ
り多い場合には、加圧源６を制御してリザーバ
RBへの流体圧を下げてリザーバRBの加圧程度を
減少し、流量Ｑを少くする。そして、流量Ｑが
QOより少なくて加圧程度を増大していつても流
量Ｑが増えない場合には、ラインのいずこにか閉
塞が生じた等の事故が発生している可能性がある
ので警報を発するようにするのが良い。 次に、V2が開放しているリザーバ（現在はRB）
内の血液重量WOはロードセルにより刻々測定さ
れ、時々減少しつつあるが、これと最低設定血液
量WL（例えば、200ml）との比較を行い、別の、
すなわち、V1が開放しているリザーバ（現在は
RA）内のロードセルにより測定された血液重量
WIが十分多ければ、全てのバルブV1〜V4は現在
の表１に対応する第２ａ図の状態から表２に対応
する第２ｂ図の状態に切り替えられ、前述とは血
液の吸引リザーバと排出リザーバとが入れ換つて
同じような制御サイクルが繰り返し行われる。
WOがWLより少なくなつてなお別のリザーバの
WIがWLより少ない場合は、吸引ラインのいずこ
かに閉塞を生じたなどの故障が発生している可能
性があるので、警報を発し、幾分（例えば20％）
流量を低下してあるいはそのような手続をとらず
にWOが０になる前にバルブV1〜V4の切替を行
い、故障の発見、正常状態への復帰の対策を講ず
るようにするのが安全である。 このように、血液の排出を行つているリザーバ
が最低設定量に達したら、他方の今まで貯血し続
けたリザーバから血液の排出を開始し、今まで血
液の排出を行つていたリザーバには血液の吸引に
より貯血を開始する。そして、このサイクルを繰
り返し行つて連続的に自動的に人工心肺装置およ
び患者体内に円滑に血液を循環させるよう制御す
る。 しかし、いかに血液の循環が円滑に行われよう
とも、患者の体外循環量（プライミングボリユー
ム）が多すぎると、患者は貧血状態に陥つてしま
うので、このプライミングボリユーム、特に両リ
ザーバ内の血液総量を所要の設定値WT以上に上
げないよう監視する必要がある。このため、両リ
ザーバ内の血液重量WA＋WBと設定上限値WTと
の比較を行つて、WA＋WBがWTより少ない場合
には、いま第２ａ図の状態にあるから、血液の吸
引を行つている方のリザーバRAへの吸引圧力を
強めて十分な量の血液がリザーバRAに貯留され
るようにするとともに他方の排出を行つているリ
ザーバRBへの加圧程度を低めて排出量が少なく
なるようにする。この逆に、WA＋WBがWTより
多い場合には、いま第２ａ図の状態にあるから、
血液の吸引を行つているリザーバRAへの吸引圧
力を弱めて患者の体内から血液を採りすぎないよ
うにするとともに他方の排出を行つているリザー
バRBへの加圧程度を高めて患者体内に血液を戻
すよう制御する。このようにWA＋WBがWTより
少ない時にWA＋WBを増加しようとしても増加し
ない時、あるいは、WA＋WBがWTより多い時に
WA＋WBを減少させようとしても減少しない時は
ラインのいずこかに閉塞等の故障が発生している
可能性があるので、警報を発し、事故を未然に防
止するよう構成するのが安全上好適である。ま
た、現在の第２ａ図に示す状態から第２ｂ図に示
す状態に切り替えられた場合も同様である。 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、手術の特殊性上手動制
御が好ましい場合もあるから、手動、自動の切替
が必要な処にはその切替手段を設けることができ
るのは勿論のことである。 以上説明した処から明らかなように、本発明に
よる人工心肺装置は、従来のペルスタルテイツク
式または脈動式ポンプを全く使用せず、また血液
流路内に独立的に設けられた流量計をも使用せ
ず、ロードセルによる２個の貯血リザーバの血液
重量計測に基いて血液流量を算出するようにし、
ロードセルによるこれらの重量計測に基いて貯血
リザーバの血液の吸引・送出が貯血リザーバ自体
のポンプ作用によりなされるように構成されてい
る。かかる新規な構成により、以下のような多く
の重要な利点がもたらされる。 (1) ペルスタルテイツク式または脈動式ポンプな
らびに流量計を設けないために、プライミング
ボリユームを大幅に（少なくとも300ml）減少
させることができる。 (2) 貯血リザーバへの血液の収集は、従来のよう
に落差による重力脱血に頼る必要はないから、
貯血リザーバの位置は例え患者より高い位置に
あつてもさしつかえなく、従来のように落差を
得るための高いベツド、オペレータの踏台等の
危険な装備を必要としなくなる。 (3) 人工心肺装置の血液循環の制御が、安全上オ
ペレータの手動による必要がある部分以外は全
て自動的になされ、異常時には警報も発せられ
るから安全上信頼性の高い人工心肺装置が得ら
れる。 (4) 血液の損傷、特に溶血を伴う恐れが少ない非
常に優れた人工心肺システムが得られる。 (5) 血液流量、特に送血量を常時監視でき、制御
できるので、異常を瞬時あるいは早期に発見で
きるので、極めて安全である。また、異常時に
は警報も発せられるから安全上信頼性の高い人
工心肺装置である。 (6) 前記流量計測による血液流量の制御および前
記重量計測による使用貯血リザーバの切替を自
動制御することにより、血液流量の変動を抑え
ることができるので、本発明の人工心肺装置は
極めて信頼性の高いものである。
き、第３および４図を参照しつつ説明する。電気
制御回路は第３および４図のシーケンス制御のフ
ローチヤートを実現できるものであればいかなる
形式のものであつてもよいのは容易に理解される
であろう。以下の説明および図面で使用される符
号は次の意味を有する。 Ｑ…ロードセルの測定重量値の変化に基いて血液
流量算出手段により算出された流量（現実の流
量） QO…設定流量 WA…リザーバRA内の血液重量 WB…リザーバRB内の血液重量 WT…両リザーバ内の貯血設定量 WL…各リザーバの最低設定血液量 WO…V2が開の状態にあるリザーバ内の血液重量 WI…V1が開の状態にあるリザーバ内の血液重量 本発明の人工心肺装置が、いま、第２ａ図に示
す状態にあるとしよう。第３図に示すように、そ
の際まずロードセルが測定した排出を行つている
リザーバの重量変化により算出された流量表示量
Ｑとオペレータが所要値に設定した流量QOとの
比較を行い、現実の流量ＱがQOより少ない場合
には加圧源６を制御してリザーバRBへの流体
（空気）圧を上げてリザーバRBの加圧程度を増大
し、流量Ｑを多くする。流量Ｑが設定流量QOよ
り多い場合には、加圧源６を制御してリザーバ
RBへの流体圧を下げてリザーバRBの加圧程度を
減少し、流量Ｑを少くする。そして、流量Ｑが
QOより少なくて加圧程度を増大していつても流
量Ｑが増えない場合には、ラインのいずこにか閉
塞が生じた等の事故が発生している可能性がある
ので警報を発するようにするのが良い。 次に、V2が開放しているリザーバ（現在はRB）
内の血液重量WOはロードセルにより刻々測定さ
れ、時々減少しつつあるが、これと最低設定血液
量WL（例えば、200ml）との比較を行い、別の、
すなわち、V1が開放しているリザーバ（現在は
RA）内のロードセルにより測定された血液重量
WIが十分多ければ、全てのバルブV1〜V4は現在
の表１に対応する第２ａ図の状態から表２に対応
する第２ｂ図の状態に切り替えられ、前述とは血
液の吸引リザーバと排出リザーバとが入れ換つて
同じような制御サイクルが繰り返し行われる。
WOがWLより少なくなつてなお別のリザーバの
WIがWLより少ない場合は、吸引ラインのいずこ
かに閉塞を生じたなどの故障が発生している可能
性があるので、警報を発し、幾分（例えば20％）
流量を低下してあるいはそのような手続をとらず
にWOが０になる前にバルブV1〜V4の切替を行
い、故障の発見、正常状態への復帰の対策を講ず
るようにするのが安全である。 このように、血液の排出を行つているリザーバ
が最低設定量に達したら、他方の今まで貯血し続
けたリザーバから血液の排出を開始し、今まで血
液の排出を行つていたリザーバには血液の吸引に
より貯血を開始する。そして、このサイクルを繰
り返し行つて連続的に自動的に人工心肺装置およ
び患者体内に円滑に血液を循環させるよう制御す
る。 しかし、いかに血液の循環が円滑に行われよう
とも、患者の体外循環量（プライミングボリユー
ム）が多すぎると、患者は貧血状態に陥つてしま
うので、このプライミングボリユーム、特に両リ
ザーバ内の血液総量を所要の設定値WT以上に上
げないよう監視する必要がある。このため、両リ
ザーバ内の血液重量WA＋WBと設定上限値WTと
の比較を行つて、WA＋WBがWTより少ない場合
には、いま第２ａ図の状態にあるから、血液の吸
引を行つている方のリザーバRAへの吸引圧力を
強めて十分な量の血液がリザーバRAに貯留され
るようにするとともに他方の排出を行つているリ
ザーバRBへの加圧程度を低めて排出量が少なく
なるようにする。この逆に、WA＋WBがWTより
多い場合には、いま第２ａ図の状態にあるから、
血液の吸引を行つているリザーバRAへの吸引圧
力を弱めて患者の体内から血液を採りすぎないよ
うにするとともに他方の排出を行つているリザー
バRBへの加圧程度を高めて患者体内に血液を戻
すよう制御する。このようにWA＋WBがWTより
少ない時にWA＋WBを増加しようとしても増加し
ない時、あるいは、WA＋WBがWTより多い時に
WA＋WBを減少させようとしても減少しない時は
ラインのいずこかに閉塞等の故障が発生している
可能性があるので、警報を発し、事故を未然に防
止するよう構成するのが安全上好適である。ま
た、現在の第２ａ図に示す状態から第２ｂ図に示
す状態に切り替えられた場合も同様である。 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、手術の特殊性上手動制
御が好ましい場合もあるから、手動、自動の切替
が必要な処にはその切替手段を設けることができ
るのは勿論のことである。 以上説明した処から明らかなように、本発明に
よる人工心肺装置は、従来のペルスタルテイツク
式または脈動式ポンプを全く使用せず、また血液
流路内に独立的に設けられた流量計をも使用せ
ず、ロードセルによる２個の貯血リザーバの血液
重量計測に基いて血液流量を算出するようにし、
ロードセルによるこれらの重量計測に基いて貯血
リザーバの血液の吸引・送出が貯血リザーバ自体
のポンプ作用によりなされるように構成されてい
る。かかる新規な構成により、以下のような多く
の重要な利点がもたらされる。 (1) ペルスタルテイツク式または脈動式ポンプな
らびに流量計を設けないために、プライミング
ボリユームを大幅に（少なくとも300ml）減少
させることができる。 (2) 貯血リザーバへの血液の収集は、従来のよう
に落差による重力脱血に頼る必要はないから、
貯血リザーバの位置は例え患者より高い位置に
あつてもさしつかえなく、従来のように落差を
得るための高いベツド、オペレータの踏台等の
危険な装備を必要としなくなる。 (3) 人工心肺装置の血液循環の制御が、安全上オ
ペレータの手動による必要がある部分以外は全
て自動的になされ、異常時には警報も発せられ
るから安全上信頼性の高い人工心肺装置が得ら
れる。 (4) 血液の損傷、特に溶血を伴う恐れが少ない非
常に優れた人工心肺システムが得られる。 (5) 血液流量、特に送血量を常時監視でき、制御
できるので、異常を瞬時あるいは早期に発見で
きるので、極めて安全である。また、異常時に
は警報も発せられるから安全上信頼性の高い人
工心肺装置である。 (6) 前記流量計測による血液流量の制御および前
記重量計測による使用貯血リザーバの切替を自
動制御することにより、血液流量の変動を抑え
ることができるので、本発明の人工心肺装置は
極めて信頼性の高いものである。
第１図は本発明による人工心肺装置の説明用線
図、第２図はバルブV1〜V4の切替状態を示すた
めの線図、第３および４図は本発明の人工心肺装
置のシーケンス制御のフローチヤートである。 符号の説明、LI……血液吸引ライン、LO……血
液排出ライン、LP……加圧ライン、LR……減圧
ライン、V1，V2，V3，V4……バルブ、RA，RB
……可撓性リザーバ、SA，SB……ロードセル、
HA，HB……剛性ハウジング、１……患者、２…
…人工肺、３……熱交換器、４……エアトラツ
プ、５……減圧源、６……加圧源、７……混注エ
ア抜きライン。
図、第２図はバルブV1〜V4の切替状態を示すた
めの線図、第３および４図は本発明の人工心肺装
置のシーケンス制御のフローチヤートである。 符号の説明、LI……血液吸引ライン、LO……血
液排出ライン、LP……加圧ライン、LR……減圧
ライン、V1，V2，V3，V4……バルブ、RA，RB
……可撓性リザーバ、SA，SB……ロードセル、
HA，HB……剛性ハウジング、１……患者、２…
…人工肺、３……熱交換器、４……エアトラツ
プ、５……減圧源、６……加圧源、７……混注エ
ア抜きライン。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ それぞれの剛性ハウジングHAおよびHB内に
収容された貯血リザーバRAおよびRBと、該貯血
リザーバ各々に装着されたロードセルSAおよび
SBと、該ロードセルSAおよびSBにより検出され
た血液重量に基づいて血液流量を算出する血液流
量算出手段と、前記貯血リザーバRAおよびRBに
それぞれ接続された分岐ラインを有する血液吸引
ラインLIと、該血液吸引ラインLIに設けられ、一
方の前記貯血リザーバに血液を供給し、他方の前
記貯血リザーバには血液を供給しないよう切替制
御されるバルブV1と、前記貯血リザーバRAおよ
びRBにそれぞれ接続された分岐ラインを有する
血液排出ラインLOと、該血液排出ラインLOに設
けられ、前記血液が供給されない他方の貯血リザ
ーバから貯溜血液を排出するよう切替制御される
バルブV2と、前記貯血リザーバRAおよびRBをそ
れぞれ収容するハウジングHAおよびHBの空間に
接続される分岐ラインを有する減圧ラインLRと、
該減圧ラインLRに設けられ、前記血液が供給さ
れる一方の貯血リザーバを収容するハウジングの
空間を減圧するよう切替制御されるバルブV3と、
前記貯血リザーバRAおよびRBをそれぞれ収容す
るハウジングHAおよびHBの空間に接続される分
岐ラインを有する加圧ラインLPと、該加圧ライ
ンLPに設けられ、前記血液を排出する方のハウ
ジング空間を加圧するよう切替制御されるバルブ
V4と、 前記減圧ラインLRによる前記一方のハウジン
グ空間の減圧により前記一方の貯血リザーバに前
記血液吸引ラインLIを経て血液を吸引し、前記加
圧ラインLPによる前記他方のハウジング空間の
加圧により前記他方の貯血リザーバから前記血液
排出ラインLOを経て血液を排出するように、血
液吸引を行つている貯血リザーバ側では前記バル
ブV1およびV3を開放しかつ前記バルブV2および
V4を閉止し、逆に、血液排出を行なつている貯
血リザーバ側では前記バルブV2およびV4を開放
しかつ前記バルブV1およびV3を閉止し、血液排
出を行なつている貯血リザーバに装着されたロー
ドセルにより検出された血液重量が前記ロードセ
ルにおける設定下限重量に達した時に、前記バル
ブV1およびV3とV2およびV4の開閉を切替制御
し、前記二つの貯血リザーバの血液吸引と血液排
出の状態の切り替えを交互に繰り返し行なう電気
制御手段とを備え、 前記血液流量算出手段により算出された血液流
量が設定流量より多い場合は、前記加圧ラインを
経ての加圧程度を減らし、逆に前記設定流量より
少ない場合は、前記加圧程度を増すように制御す
るよう構成したことを特徴とする人工心肺装置。 ２ 前記貯血リザーバは各々そのハウジングから
外部に延在する混注エア抜きラインを有すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の人工
心肺装置。 ３ 前記ロードセルにより計測された前記貯血リ
ザーバの総貯血量に応じて、前記加圧ラインを経
ての加圧程度および減圧ラインを経ての減圧程度
を制御するよう構成したことを特徴とする特許請
求の範囲第１項ないし第２項のいずれかに記載の
人工心肺装置。 ４ 前記血液流量算出手段により算出される血液
流量が異常に少ない時、あるいは、前記ロードセ
ルにより計測される前記貯血リザーバの総貯血量
が設定液量より異常に多い時または少ない時に警
報を発するよう構成したことを特徴とする特許請
求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の
人工心肺装置。 ５ 前記電気制御手段による前記バルブV1およ
びV3とV2およびV4の切替制御および加圧ライン
の加圧程度および減圧ラインの減圧程度の制御を
自動制御により行なうように構成したことを特徴
とする特許請求の範囲第１項ないし第４項のいず
れかに記載の人工心肺装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56072077A JPS57188259A (en) | 1981-05-13 | 1981-05-13 | Artificial heart and lung system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56072077A JPS57188259A (en) | 1981-05-13 | 1981-05-13 | Artificial heart and lung system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57188259A JPS57188259A (en) | 1982-11-19 |
| JPS6464B2 true JPS6464B2 (ja) | 1989-01-05 |
Family
ID=13478977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56072077A Granted JPS57188259A (en) | 1981-05-13 | 1981-05-13 | Artificial heart and lung system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57188259A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020090370A1 (ja) * | 2018-11-01 | 2020-05-07 | 株式会社アイ・ティ・シ・コンサルティング | 既設構造物の補強装置および付帯設備取付装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5672076A (en) * | 1979-11-20 | 1981-06-16 | Nippon Steel Corp | Control of coke oven dry distillation process |
-
1981
- 1981-05-13 JP JP56072077A patent/JPS57188259A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5672076A (en) * | 1979-11-20 | 1981-06-16 | Nippon Steel Corp | Control of coke oven dry distillation process |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020090370A1 (ja) * | 2018-11-01 | 2020-05-07 | 株式会社アイ・ティ・シ・コンサルティング | 既設構造物の補強装置および付帯設備取付装置 |
| US11286680B2 (en) | 2018-11-01 | 2022-03-29 | Itc Consulting Inc. | Reinforcement device for existing structure and incidental facility attaching device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57188259A (en) | 1982-11-19 |
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