WO2023048110A1

WO2023048110A1 - 血液循環システム

Info

Publication number: WO2023048110A1
Application number: PCT/JP2022/034867
Authority: WO
Inventors: 森武寿
Original assignee: テルモ株式会社
Priority date: 2021-09-27
Filing date: 2022-09-20
Publication date: 2023-03-30

Abstract

血液循環システム（１０）において、第１血液循環装置（１２）は、第１送血管部（２８）を流れる血液の第１流量を検出する第１検出部（２２）を有する。第２血液循環装置（１４）は、送血カニューレ（１１０）を流れる血液の第２流量を検出する第２検出部（９５）を有する。第１制御部（７４）は、第２検出部（９５）の検出結果に基づいて、第１遠心ポンプ（２０）を制御する。第２制御部（１５４）は、第１検出部（２２）の検出結果に基づいて、第２遠心ポンプ（９２）を制御する。

Description

血液循環システム

　本発明は、血液循環システムに関する。

　Prashant Rao、Zain Khalpey、Richard Smith、Daniel Burkhoff、Robb D. Kociol、Venoarterial Extracorporeal Membrane　Oxygenation for　Cardiogenic Shock and　Cardiac Arrest　Cardinal Considerations for Initiation and Management、２０１８年９月、CIRCHEARTFAILURE、［２０２１年９月２２日検索］、インターネット＜URL：http://www.ahajournals.org/　journal/circheartfailure＞には、第１血液循環装置と第２血液循環装置とを備える血液循環システムが開示されている。

　第１血液循環装置は、「Ｉｍｐｅｌｌａ」（登録商標）と呼称され、患者の心臓の機能を補助する。すなわち、第１血液循環装置は、大腿動脈に挿入されるカテーテルである。カテーテルの先端部は、大腿動脈及び上行大動脈を介して、左心室に挿入される。カテーテルの先端部には、第１開口が形成されている。カテーテルにおける上行大動脈の箇所には、第２開口が形成されている。カテーテルにおける第１開口と第２開口との間には、軸流ポンプが設けられている。軸流ポンプは、左心室から第１開口を介して脱血し、第２開口を介して上行大動脈に送血する。

　第２血液循環装置は、「Ｖ－Ａ　ＥＣＭＯ」と呼称され、患者の心臓及び肺の機能を代行する。すなわち、第２血液循環装置は、血液循環回路と、遠心ポンプと、人工肺とを有する。遠心ポンプ及び人工肺は、血液循環回路に配置されている。遠心ポンプは、患者の大腿静脈から血液を吸引し、人工肺に送る。人工肺は、血液を酸素化する。酸素化された血液は、患者の大腿動脈に送られる。

　第２血液循環装置のみ使用した場合、患者の心臓の負担が増える。これに対して、第１血液循環装置と第２血液循環装置とを併用すれば、患者の心臓の負担が低減され、患者の生存率が向上する。

　患者の状態は、時間経過に伴って変化する。第１血液循環装置と第２血液循環装置とを併用する場合、患者の状態に応じて、第１血液循環装置及び第２血液循環装置での血液の流量を適切に調整する必要がある。なお、第１血液循環装置での血液の流量は、左心室から第１開口を介して吸引される血液量（脱血量）である。脱血量は、Ｕｎｌｏａｄｉｎｇ流量とも呼称される。Ｕｎｌｏａｄｉｎｇ流量は、軸流ポンプから第２開口を介して上行大動脈に送られる血液量（送血量）でもある。

　しかしながら、第１血液循環装置では、カテーテルの内部に軸流ポンプが内蔵されているので、軸流ポンプの流量（Ｕｎｌｏａｄｉｎｇ流量）を直接測定できない。また、軸流ポンプは、該軸流ポンプの入口と出口との圧力差によって、Ｕｎｌｏａｄｉｎｇ流量が急峻に変化するポンプ特性を有する。そのため、軸流ポンプの回転数と、軸流ポンプを駆動するモータに流れる電流とに基づいて、Ｕｎｌｏａｄｉｎｇ流量を正確に算出できない。この結果、算出したＵｎｌｏａｄｉｎｇ流量に基づいて、軸流ポンプを適切に制御できない。従って、患者の状態に応じて、Ｕｎｌｏａｄｉｎｇ流量を適切に調整できない。

　また、第２血液循環装置でも、患者への送血量を適切に制御する必要がある。しかしながら、第１血液循環装置及び第２血液循環装置を併用するため、送血量を適切に制御することが困難である。この結果、医療従事者の負担が大きくなる。

　本発明は、患者の状態に応じて血液の流量を適切に制御できる血液循環システムを提供することを目的とする。

　（１）本発明の第１の態様は、生体から脱血して前記生体に送血する血液循環システムにおいて、前記血液循環システムは、第１血液循環装置と、第２血液循環装置とを備え、前記第１血液循環装置は、先端部が前記生体の鎖骨下動脈を介して前記生体の左心室に挿入される第１脱血管部と、先端部が前記鎖骨下動脈を介して前記生体の上行大動脈に挿入される第１送血管部と、前記生体の体外に配置され、第１入口ポートと第１出口ポートとを有し、前記第１入口ポートが前記第１脱血管部の基端部に接続され、前記第１出口ポートが前記第１送血管部の基端部に接続され、前記左心室から前記第１脱血管部を介して前記第１入口ポートに脱血し、前記第１出口ポートから前記第１送血管部を介して前記上行大動脈に送血する第１遠心ポンプと、前記第１遠心ポンプを制御する第１制御部と、を有し、前記第２血液循環装置は、先端部が前記生体の大腿静脈に挿入される第２脱血管部と、先端部が前記生体の大腿動脈に挿入される第２送血管部と、前記生体の体外に配置され、第２入口ポートと第２出口ポートとを有し、前記第２入口ポートが前記第２脱血管部の基端部に接続され、前記第２出口ポートが前記第２送血管部の基端部に接続され、前記大腿静脈から前記第２脱血管部を介して前記第２入口ポートに脱血し、前記第２出口ポートから前記第２送血管部を介して前記大腿動脈に送血する第２遠心ポンプと、前記第２遠心ポンプを制御する第２制御部と、前記生体の体外に配置され、前記第２送血管部を流れる血液の流量を検出する検出部と、を有し、前記第１制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記第１遠心ポンプを制御する。

　本発明によれば、一方の血液循環装置に設けられた検出部の検出結果に基づいて、他方の血液循環装置の遠心ポンプを制御できる。これにより、患者の状態に応じて、各血液循環装置を流れる血液の流量を適切に制御できる。

　（２）上記（１）に記載の血液循環システムにおいて、前記第１血液循環装置は、前記第１血液循環装置及び前記第２血液循環装置から前記上行大動脈に流す目標流量と、前記検出部の検出結果とから、前記第１送血管部に流す血液の流量を算出する流量算出部をさらに有し、前記第１制御部は、前記流量算出部が算出した前記流量に基づいて、前記第１遠心ポンプの回転数を制御することが好ましい。

　これにより、一方の血液循環装置の状態を考慮しつつ、他方の血液循環装置を流れる血液の流量を正確に制御できる。

　（３）本発明の第２の態様は、生体から脱血して前記生体に送血する血液循環システムにおいて、前記血液循環システムは、第１血液循環装置と、第２血液循環装置とを備え、前記第１血液循環装置は、先端部が前記生体の鎖骨下動脈を介して前記生体の左心室に挿入される第１脱血管部と、先端部が前記鎖骨下動脈を介して前記生体の上行大動脈に挿入される第１送血管部と、前記生体の体外に配置され、第１入口ポートと第１出口ポートとを有し、前記第１入口ポートが前記第１脱血管部の基端部に接続され、前記第１出口ポートが前記第１送血管部の基端部に接続され、前記左心室から前記第１脱血管部を介して前記第１入口ポートに脱血し、前記第１出口ポートから前記第１送血管部を介して前記上行大動脈に送血する第１遠心ポンプと、前記第１遠心ポンプを制御する第１制御部と、前記生体の体外に配置され、前記第１送血管部を流れる血液の流量を検出する検出部と、を有し、前記第２血液循環装置は、先端部が前記生体の大腿静脈に挿入される第２脱血管部と、先端部が前記生体の大腿動脈に挿入される第２送血管部と、前記生体の体外に配置され、第２入口ポートと第２出口ポートとを有し、前記第２入口ポートが前記第２脱血管部の基端部に接続され、前記第２出口ポートが前記第２送血管部の基端部に接続され、前記大腿静脈から前記第２脱血管部を介して前記第２入口ポートに脱血し、前記第２出口ポートから前記第２送血管部を介して前記大腿動脈に送血する第２遠心ポンプと、前記第２遠心ポンプを制御する第２制御部と、を有し、前記第２制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記第２遠心ポンプを制御する。

　（４）上記（３）に記載の血液循環システムにおいて、前記第２血液循環装置は、前記第１血液循環装置及び前記第２血液循環装置から前記上行大動脈に流す目標流量と、前記検出部の検出結果とから、前記第２送血管部に流す血液の流量を算出する流量算出部をさらに有し、前記第２制御部は、前記流量算出部が算出した前記流量に基づいて、前記第２遠心ポンプの回転数を制御することが好ましい。

図１は、本実施形態に係る血液循環システムの構成図である。図２は、カニューレの先端部が左心室に挿入された状態を示す心臓の説明図である。図３は、第１遠心ポンプ及び第２遠心ポンプのポンプ特性を示す図である。図４は、バルサルバ洞周辺の説明図である。図５は、心臓の斜視図である。

　本実施形態に係る血液循環システム１０は、図１に示すように、第１血液循環装置１２と、第２血液循環装置１４とを備える。

　第１血液循環装置１２は、患者１６（生体）から脱血して患者１６に送血する第１血液循環回路１８を備える。第１血液循環回路１８は、患者１６から血液を吸引し、血液を再び患者１６に戻すことで、血液を体外循環させる経路を形成する。第１血液循環装置１２は、第１遠心ポンプ２０と、第１検出部２２と、第１制御ユニット２４とをさらに有する。第１遠心ポンプ２０は、第１血液循環回路１８に配置されている。第１遠心ポンプ２０は、患者１６の心機能を補助する。第１血液循環装置１２は、第１遠心ポンプ２０が駆動することで、第１血液循環回路１８の血液を循環させる。

　第１血液循環回路１８は、第１脱血管部２６と、第１送血管部２８と、第１脱血チューブ３０と、第１送血チューブ３２とを有する。第１血液循環回路１８は、血液が循環する方向に沿って、第１脱血管部２６と、第１脱血チューブ３０と、第１送血チューブ３２と、第１送血管部２８とが順に配置されている。第１脱血管部２６と第１送血管部２８とは、図１及び図２に示す１つのカニューレ３４を構成する。すなわち、カニューレ３４は、２つの中空部を有する管体である。２つの中空部のうち、一方の中空部が第１脱血管部２６となり、他方の中空部が第１送血管部２８となる。

　カニューレ３４の先端部は、患者１６の鎖骨下動脈３６及び上行大動脈３８を介して心臓４０の左心室４２に挿入される。カニューレ３４の先端部には、第１脱血管部２６に連通する第１開口４４が形成されている。すなわち、第１脱血管部２６の先端部は、左心室４２に挿入される。カニューレ３４における上行大動脈３８の箇所には、第１送血管部２８に連通する第２開口４６が形成されている。すなわち、第１脱血管部２６の先端部は、上行大動脈３８に挿入される。なお、図２中の矢印は、患者１６の心臓４０が正常である場合の血液の流れを示している。

　図１に示すように、カニューレ３４の基端部は、２つの部分に分岐している。一方の分岐部は、第１脱血管部２６の基端部である。第１脱血管部２６の基端部は、第１脱血チューブ３０を介して、第１遠心ポンプ２０の第１入口ポート４８に接続されている。他方の分岐部は、第１送血管部２８の基端部である。第１送血管部２８の基端部は、第１送血チューブ３２を介して、第１遠心ポンプ２０の第１出口ポート５０に接続されている。なお、本実施形態では、図１のように、カニューレ３４の基端部が２つの部分に分岐したタイプを図示している。本実施形態では、２つの独立したカニューレを用いることも可能である。

　第１脱血管部２６、第１脱血チューブ３０及び第１入口ポート４８は、患者１６から脱血するための第１脱血ライン５２を構成する。第１出口ポート５０、第１送血チューブ３２及び第１送血管部２８は、患者１６に送血するための第１送血ライン５４を構成する。

　第１遠心ポンプ２０は、患者１６から体外に脱血する動力源として機能する。また、第１遠心ポンプ２０は、患者１６の体内に送血する動力源として機能する。第１遠心ポンプ２０は、第１インペラ５６と、第１インペラ５６を収容する第１ポンプハウジング５８とを有する。第１遠心ポンプ２０は、第１インペラ５６の回転に伴う遠心力によって、血液を流動させる。すなわち、第１遠心ポンプ２０は、陰圧によって、第１脱血ライン５２を介して患者１６の血液を吸引する。また、第１遠心ポンプ２０は、第１送血ライン５４を通して、血液を患者１６に送る。第１ポンプハウジング５８は、樹脂材料等により形成される。第１ポンプハウジング５８は、中空の円柱である。

　第１遠心ポンプ２０は、第１駆動装置６０に着脱可能に連結される。第１駆動装置６０は、第１モータ６２と、第１モータ６２を収容する第１モータハウジング６４とを有する。第１ポンプハウジング５８と第１モータハウジング６４とは、着脱可能に連結されている。

　第１インペラ５６は、第１ポンプハウジング５８の内部空間に配置されている。第１インペラ５６と、第１モータ６２とは、不図示の磁気結合部を介して磁気的に結合されている。従って、第１インペラ５６は、第１モータ６２の駆動によって回転する。

　第１入口ポート４８が第１ポンプハウジング５８に設けられている。第１入口ポート４８の中空部（流路）は、第１ポンプハウジング５８の内部空間と連通している。第１入口ポート４８は、第１ポンプハウジング５８において、第１モータハウジング６４が装着される箇所とは反対側の箇所に形成されている。第１入口ポート４８は、第１インペラ５６の軸線上に設けられている。第１入口ポート４８は、第１ポンプハウジング５８から第１インペラ５６の軸線方向に突出している。

　第１ポンプハウジング５８には、第１ポンプハウジング５８の内部空間に連通する第１出口ポート５０がさらに設けられている。第１出口ポート５０は、第１ポンプハウジング５８の側壁６６から、第１インペラ５６の軸線と交差する方向に突出している。

　第１遠心ポンプ２０は、ボリュートポンプ（渦巻き型のポンプ）であってもよい。また、第１遠心ポンプ２０は、オープン形のポンプであってもよい。第１遠心ポンプ２０がオープン形のポンプである場合、第１インペラ５６には、複数の羽根を覆うカバーが設けられていない。

　第１検出部２２は、患者１６の体外に配置されている。具体的には、第１検出部２２は、第１送血チューブ３２の途中に配置されている。第１検出部２２は、第１送血ライン５４を流れる血液の流量（第１流量）を検出する流量センサである。第１検出部２２は、第１流量を逐次検出し、その検出結果を第１制御ユニット２４に出力する。

　第１制御ユニット２４は、第１入力部７０、第１設定部７２（流量算出部）、第１制御部７４、第１表示部７６及び第１通信部７８を有する。第１制御ユニット２４は、表示器である第１表示部７６を有するコントローラである。第１制御ユニット２４は、不図示のメモリに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、第１血液循環装置１２を全体的に制御する。

　第１入力部７０は、ユーザが操作可能な操作子である。第１入力部７０は、例えば、タッチパネルである。医療従事者等のユーザは、第１入力部７０を操作することにより、血液循環システム１０が上行大動脈３８に流す目標流量を入力する。目標流量は、患者１６が必要とする血液の流量でもある。

　第１設定部７２は、目標流量等に基づいて、第１流量の目標値（第１目標値）を設定する。例えば、血液循環システム１０において、第１血液循環装置１２のみが動作する場合には、第１設定部７２は、目標流量を第１目標値に設定する。なお、目標流量は、患者１６の状態に応じて、時間の経過と共に変化してもよい。また、第１目標値は、患者１６の状態に応じて、時間の経過と共に変化してもよい。

　第１制御部７４は、第１設定部７２が設定した第１目標値に基づいて、第１モータ６２の回転数を制御する。

　ここで、第１設定部７２での設定処理と、第１制御部７４における第１モータ６２の回転数の制御処理とについて、詳しく説明する。

　左心室４２から脱血し、上行大動脈３８に送血するためには、左心室４２と上行大動脈３８との圧力差を適切な値に調整する必要がある。具体的には、上行大動脈３８の圧力を、左心室４２の圧力よりも高くする必要がある。

　そこで、第１制御部７４は、第１遠心ポンプ２０の回転数を制御することで、左心室４２と上行大動脈３８との圧力差を適切に調整している。なお、第１遠心ポンプ２０の回転数Ｎは、第１インペラ５６の回転数でもある。

　図３は、第１遠心ポンプ２０（図１参照）のポンプ特性を示す。第１遠心ポンプ２０は、任意の回転数Ｎに対して、吐出圧が概ね一定のポンプ特性を有する。すなわち、吐出圧は、第１流量にほとんど依存しない。つまり、第１遠心ポンプ２０の回転数Ｎが決まると、上行大動脈３８に送り込む血液の圧力が決まる。換言すれば、図３のポンプ特性を参照することで、上行大動脈３８に送り込む血液の圧力に応じた回転数Ｎを決定できる。従って、第１遠心ポンプ２０の回転数Ｎを変更することで、左心室４２と上行大動脈３８との圧力差を適切に調整できる。

　なお、図３では、第１遠心ポンプ２０の回転数Ｎが、Ｎ１～Ｎ５（Ｎ１＜Ｎ２＜Ｎ３＜Ｎ４＜Ｎ５）であるときのポンプ特性を示している。

　一方、カニューレ３４の圧力損失は、血液の流量に依存する。そのため、第１脱血管部２６及び第１送血管部２８の内径が小さくなると、圧力損失の流量に対する依存性が大きくなる。つまり、カニューレ３４の圧力損失は、血液の流量に応じて変化する。すなわち、カニューレ３４における血液の循環方向に沿った前後の血液の圧力に応じて、カニューレ３４を通過する血液の流量が変化する。

　図１に示すように、第１設定部７２は、２つのマップ（第１マップ、第２マップ）を有する。第１マップは、カニューレ３４における第１流量と第１圧力（第１送血ライン５４を流れる血液の圧力）との関係を示すマップ（不図示）である。第１設定部７２は、第１マップを参照して、第１目標値を第１圧力に換算する。

　第２マップは、図３のポンプ特性のマップである。第１設定部７２は、第２マップを参照して、換算した第１圧力に応じた回転数Ｎを決定する。第１制御部７４は、決定した回転数Ｎに基づき、第１モータ６２の回転数を制御することで、第１インペラ５６の回転数を制御する。これにより、第１流量及び第１圧力が制御され、左心室４２と上行大動脈３８との圧力差を適切に調整できる。

　左心室４２と上行大動脈３８との圧力差が適切に調整されることで、上行大動脈３８に送られた血液の一部は、図４のように、バルサルバ洞８０に向かって流れる。

　この圧力差によって、上行大動脈３８の基端部に形成されている大動脈弁８２が閉じる。大動脈弁８２が閉じることで、図４及び図５のように、バルサルバ洞８０に流れ込んだ血液は、バルサルバ洞８０から左右の冠動脈８４に流れる。この結果、バルサルバ洞８０での血栓の発生を抑制できる。また、左右の冠動脈８４への送血を維持できる。

　なお、第１制御ユニット２４（図１参照）には、第１検出部２２の検出結果が逐次入力される。そのため、第１設定部７２及び第１制御部７４は、第１目標値と、第１検出部２２の検出結果とに基づいて、第１流量に対するフィードバック制御を行ってもよい。

　第１表示部７６は、各種の表示内容を表示する。第１通信部７８は、第２制御ユニット９６との間で信号又は情報の送受信を行う。

　第２血液循環装置１４は、図１に示すように、患者１６から脱血して患者１６に送血する第２血液循環回路９０を備える。第２血液循環回路９０は、患者１６から血液を吸引し、血液を再び患者１６に戻すことで、血液を体外循環させる経路を形成する。第２血液循環装置１４は、患者１６の静脈から脱血し、患者１６の動脈に送血する「Ｖ－Ａ　ＥＣＭＯ」と呼ばれる装置である。第２血液循環装置１４は、第２遠心ポンプ９２と、人工肺９４と、第２検出部９５と、第２制御ユニット９６とをさらに備える。第２遠心ポンプ９２は、第２血液循環回路９０に配置されている。第２遠心ポンプ９２は、患者１６の心機能を補助する。人工肺９４は、第２血液循環回路９０に配置されている。人工肺９４は、体外式膜型人工肺であり、患者１６の肺機能を補助する。第２血液循環装置１４は、第２遠心ポンプ９２が駆動することで、第２血液循環回路９０の血液を循環させる。なお、第２遠心ポンプ９２は、第１遠心ポンプ２０と同様のポンプ特性（図３参照）を有する。

　第２血液循環回路９０は、脱血カニューレ９８（第２脱血管部）、第１コネクタ１００、第２脱血チューブ１０２、第２送血チューブ１０４、第３送血チューブ１０６、第２コネクタ１０８、及び、送血カニューレ１１０（第２送血管部）を有する。第２血液循環回路９０は、血液が循環する方向に沿って、脱血カニューレ９８、第１コネクタ１００、第２脱血チューブ１０２、第２送血チューブ１０４、第３送血チューブ１０６、第２コネクタ１０８、及び、送血カニューレ１１０が順に配置されている。

　脱血カニューレ９８は、例えば、大腿静脈１１２に挿入される。脱血カニューレ９８の先端部は、大腿静脈１１２を介して、患者１６の心臓４０の右心房１１４に挿入されている。脱血カニューレ９８の基端部は、患者１６の体外で第１コネクタ１００に接続されている。第２脱血チューブ１０２の一端部は、第１コネクタ１００に接続されている。第２脱血チューブ１０２の他端部は、第２遠心ポンプ９２の第２入口ポート１１６に接続されている。脱血カニューレ９８、第１コネクタ１００、第２脱血チューブ１０２及び第２入口ポート１１６は、患者１６から脱血するための第２脱血ライン１１８を構成する。

　第２送血チューブ１０４の一端部は、第２遠心ポンプ９２の第２出口ポート１２０に接続されている。第２送血チューブ１０４の他端部は、人工肺９４の入口ポート１２２に接続されている。第３送血チューブ１０６の一端部は、人工肺９４の出口ポート１２４に接続されている。第３送血チューブ１０６の他端部は、患者１６の体外で第２コネクタ１０８に接続されている。送血カニューレ１１０の基端部は、第２コネクタ１０８に接続されている。送血カニューレ１１０は、例えば、大腿動脈１２６に挿入される。従って、送血カニューレ１１０の先端部は、大腿動脈１２６に挿入されている。第２出口ポート１２０、第２送血チューブ１０４、人工肺９４、第３送血チューブ１０６、第２コネクタ１０８及び送血カニューレ１１０は、患者１６に送血するための第２送血ライン１２８を構成する。

　第２遠心ポンプ９２は、患者１６から体外に脱血する動力源として機能する。また、第２遠心ポンプ９２は、患者１６の体内に送血する動力源として機能する。第２遠心ポンプ９２は、第１遠心ポンプ２０と略同じ構成を有している。すなわち、第２遠心ポンプ９２は、第２インペラ１３０と、第２インペラ１３０を収容する第２ポンプハウジング１３２とを有する。第２遠心ポンプ９２は、第２インペラ１３０の回転に伴う遠心力によって、血液を流動させる。すなわち、第２遠心ポンプ９２は、陰圧によって、第２脱血ライン１１８を介して患者１６の血液を吸引する。

　また、第２遠心ポンプ９２は、第２送血ライン１２８を通して、血液を患者１６に送る。第２ポンプハウジング１３２は、樹脂材料等により形成される。第２ポンプハウジング１３２は、中空の円柱である。

　第２遠心ポンプ９２は、第２駆動装置１３４に着脱可能に連結される。第２駆動装置１３４は、第２モータ１３６と、第２モータ１３６を収容する第２モータハウジング１３８とを有する。第２ポンプハウジング１３２と第２モータハウジング１３８とは、着脱可能に連結されている。

　第２インペラ１３０は、第２ポンプハウジング１３２の内部空間に配置されている。第２インペラ１３０と、第２モータ１３６とは、不図示の磁気結合部を介して磁気的に結合されている。従って、第２インペラ１３０は、第２モータ１３６の駆動によって回転する。

　第２入口ポート１１６が第２ポンプハウジング１３２に設けられている。第２入口ポート１１６の中空部（流路）は、第２モータハウジング１３８の内部空間と連通している。第２入口ポート１１６は、第２ポンプハウジング１３２において、第２モータハウジング１３８が装着される箇所とは反対側の箇所に形成されている。第２入口ポート１１６は、第２インペラ１３０の軸線上に設けられている。第２入口ポート１１６は、第２ポンプハウジング１３２から第２インペラ１３０の軸線方向に突出している。

　第２ポンプハウジング１３２には、第２ポンプハウジング１３２の内部空間に連通する第２出口ポート１２０がさらに設けられている。第２出口ポート１２０は、第２ポンプハウジング１３２の側壁１４０から、第２インペラ１３０の軸線と交差する方向に突出している。

　第２遠心ポンプ９２は、ボリュートポンプ（渦巻き型のポンプ）であってもよい。また、第２遠心ポンプ９２は、オープン形のポンプであってもよい。第２遠心ポンプ９２がオープン形のポンプである場合、第２インペラ１３０には、複数の羽根を覆うカバーが設けられていない。

　第２検出部９５は、患者１６の体外に配置されている。具体的には、第２検出部９５は、第３送血チューブ１０６の途中に配置されている。第２検出部９５は、第２送血ライン１２８を流れる血液の流量（第２流量）を検出する流量センサである。第２検出部９５は、第２流量を逐次検出し、その検出結果を第２制御ユニット９６に出力する。

　第２制御ユニット９６は、第２入力部１５０、第２設定部１５２（流量算出部）、第２制御部１５４、第２表示部１５６及び第２通信部１５８を有する。第２制御ユニット９６は、表示器である第２表示部１５６を有するコントローラである。第２制御ユニット９６は、不図示のメモリに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、第２血液循環装置１４を全体的に制御する。

　第２入力部１５０は、ユーザが操作可能な操作子である。第２入力部１５０は、例えば、タッチパネルである。医療従事者等のユーザは、第２入力部１５０を操作することにより、目標流量を入力する。

　第２設定部１５２は、目標流量等に基づいて、第２流量の目標値（第２目標値）を算出する。例えば、血液循環システム１０において、第２血液循環装置１４のみが動作する場合には、第２設定部１５２は、目標流量を第２目標値に設定する。なお、上述したように、目標流量は、患者１６の状態に応じて、時間の経過と共に変化してもよい。また、第２目標値は、患者１６の状態に応じて、時間の経過と共に変化してもよい。

　第２制御部１５４は、第２設定部１５２が算出した第２目標値に基づいて、第２モータ１３６の回転数を制御する。

　ここで、第２設定部１５２での設定処理と、第２制御部１５４における第２モータ１３６の回転数の制御処理とについて、詳しく説明する。

　第２設定部１５２は、第１設定部７２と同様に、２つのマップ（第３マップ、第４マップ）を有する。第３マップは、第２流量と第２圧力（第２送血ライン１２８を流れる血液の圧力）との関係を示すマップ（不図示）である。第２設定部１５２は、第３マップを参照して、第２目標値を第２圧力に換算する。

　第４マップは、図３のポンプ特性のマップである。第２設定部１５２は、第４マップを参照して、換算した第２圧力に応じた回転数Ｎを決定する。この回転数Ｎは、第２インペラ１３０の回転数である。第２制御部１５４は、決定した回転数Ｎに基づき、第２モータ１３６の回転数を制御することで、第２インペラ１３０の回転数を制御する。これにより、第２流量及び第２圧力が制御される。

　なお、第２制御ユニット９６には、第２検出部９５の検出結果が逐次入力される。そのため、第２設定部１５２及び第２制御部１５４は、第２目標値と、第２検出部９５の検出結果とに基づいて、第２流量に対するフィードバック制御を行ってもよい。

　第２表示部１５６は、各種の表示内容を表示する。第２通信部１５８は、第１制御ユニット２４の第１通信部７８との間で信号又は情報の送受信を行う。

　ところで、患者１６の状態は、時間経過に伴って変化する。血液循環システム１０において、第１血液循環装置１２と第２血液循環装置１４との双方が動作する場合、患者１６の状態に応じて、第１血液循環装置１２及び第２血液循環装置１４での血液の流量を適切に調整する必要がある。そこで、本実施形態に係る血液循環システム１０では、一方の血液循環装置に設けられた検出部の検出結果に基づいて、他方の血液循環装置の遠心ポンプを制御する。

　すなわち、上記のように、第１通信部７８と第２通信部１５８との間では、互いに信号又は情報の送受信が可能である。そのため、一方の血液循環装置の通信部は、一方の血液循環装置に設けられた検出部の検出結果と、目標流量とを、他方の血液循環装置の通信部に送信する。他方の血液循環装置では、通信部が受信した目標流量と検出結果とに基づいて、他方の血液循環装置の遠心ポンプを制御する。この場合、目標流量は、第１血液循環装置１２から上行大動脈３８に流れる血液の流量の目標値（第１目標値）と、第２血液循環装置１４から上行大動脈３８に流れる血液の流量の目標値（第２目標値）との合計値である。

　つまり、第１血液循環装置１２と第２血液循環装置１４との双方が動作する場合、一方の血液循環装置は、患者１６に対する送血の主装置として機能する。他方の血液循環装置は、患者１６に対する送血の補助装置として機能する。

　先ず、第１血液循環装置１２が補助装置であり、第２血液循環装置１４が主装置である場合の動作について説明する。

　先ず、ユーザは、第２制御ユニット９６の第２入力部１５０に目標流量を入力する。また、ユーザは、第２入力部１５０に第２目標値を入力する。これにより、第２血液循環装置１４は、第２目標値に基づき、患者１６に対する送血を行う。本説明では、第２目標値は、患者１６の状態に応じて、時間の経過と共に変化する。なお、目標流量は、患者１６の状態に応じて、時間の経過と共に変化してもよい。

　第２通信部１５８は、入力された目標流量と、第２検出部９５の検出結果（第２流量）とを第１制御ユニット２４の第１通信部７８に送信する。

　第１通信部７８は、第２通信部１５８から受信した目標流量及び第２検出部９５の検出結果を第１設定部７２に出力する。第１設定部７２は、第２検出部９５の検出結果が第２流量である場合、目標流量から第２流量を減算することで、第１流量（第１目標値）を算出する（第１目標値＝目標流量－第２流量）。

　次に、第１設定部７２は、第１マップを参照して、算出した第１目標値を第１圧力に換算する。次に、第１設定部７２は、第２マップを参照して、換算した第１圧力に応じた第１遠心ポンプ２０の回転数Ｎを決定する。

　第１制御部７４は、第１設定部７２が決定した回転数Ｎに基づき、第１モータ６２の回転数を制御することで、第１インペラ５６の回転数を制御する。これにより、第２流量又は第２圧力を考慮して、第１流量及び第１圧力が制御されるので、左心室４２と上行大動脈３８との圧力差を適切に調整できる。

　第２通信部１５８から第１通信部７８への目標流量及び第２検出部９５の検出結果の送信は、逐次行われることが望ましい。これにより、患者１６の状態に応じて第２目標値が時々刻々と変化する場合に、第１設定部７２は、第２目標値の変化に応じて、第１目標値を適切に算出できる。この結果、第１制御部７４は、患者１６の状態に応じて、算出された第１目標値に基づき、第１遠心ポンプ２０の回転数を適切に制御できる。

　次に、第１血液循環装置１２が主装置であり、第２血液循環装置１４が補助装置である場合の動作について説明する。

　ユーザは、第１制御ユニット２４の第１入力部７０に目標流量を入力する。また、ユーザは、第１入力部７０に第１目標値を入力する。これにより、第１血液循環装置１２は、第１目標値に基づき、患者１６に対する送血を行う。本説明では、第１目標値は、患者１６の状態に応じて、時間の経過と共に変化する。なお、目標流量は、患者１６の状態に応じて、時間の経過と共に変化してもよい。

　第１通信部７８は、入力された目標流量と、第１検出部２２の検出結果（第１流量）とを第２制御ユニット９６の第２通信部１５８に送信する。

　第２通信部１５８は、第１通信部７８から受信した目標流量及び第１検出部２２の検出結果を第２設定部１５２に出力する。第２設定部１５２は、目標流量から第１流量を減算することで、第２流量（第２目標値）を算出する（第２目標値＝目標流量－第１流量）。

　次に、第２設定部１５２は、第３マップを参照して、算出した第２目標値を第２圧力に換算する。次に、第２設定部１５２は、第４マップを参照して、換算した第２圧力に応じた第２遠心ポンプ９２の回転数Ｎを決定する。

　第２制御部１５４は、第２設定部１５２が決定した回転数Ｎに基づき、第２モータ１３６の回転数を制御することで、第２インペラ１３０の回転数を制御する。これにより、第１流量又は第１圧力を考慮して、第２流量及び第２圧力が制御される。

　第１通信部７８から第２通信部１５８への目標流量及び第１検出部２２の検出結果の送信は、逐次行われることが望ましい。これにより、患者１６の状態に応じて第１目標値が時々刻々と変化する場合に、第２設定部１５２は、第１目標値の変化に応じて、第２目標値を適切に算出できる。この結果、第２制御部１５４は、患者１６の状態に応じて、算出された第２目標値に基づき、第２遠心ポンプ９２の回転数を適切に制御できる。

　ここで、上記の動作について、具体的な数値を例示して説明する。第１血液循環装置１２及び第２血液循環装置１４の双方の動作開始時には、以下のように、第１流量を設定する。すなわち、第２血液循環装置１４が主装置であり、第１血液循環装置１２が補助装置の場合は、下記のように第１流量を設定する。目標流量が４．０ｌ/ｍｉｎであり、第２検出部９５が３．５ｌ/ｍｉｎの第２流量を検出したときに、第１設定部７２は、第１目標値を０．５ｌ/ｍｉｎに設定する（４．０－３．５＝０．５）。

　その後、患者１６の回復が進み、目標流量が４．５ｌ/ｍｉｎに変更され、第２検出部９５が３．０ｌ/ｍｉｎの第２流量を検出したときに、第１設定部７２は、第１目標値を１．５ｌ/ｍｉｎに設定する（４．５－３．０＝１．５）。すなわち、患者１６の回復が進む場合、第２血液循環装置１４での血液の流量を減らし、第１血液循環装置１２での血液の流量を多くする。

　以上のように、一方の血液循環装置に設けられた検出部の検出結果に基づいて、他方の血液循環装置の遠心ポンプを制御できるので、第１遠心ポンプ２０及び第２遠心ポンプ９２の各回転数を同時に制御可能となる。この結果、第１流量及び第２流量を適切に制御できる。例えば、第２流量が変化すれば、大腿動脈１２６に繋がる上行大動脈３８の圧力が変化する。そこで、第２流量の変化に応じて第１目標値を変更することで、第１遠心ポンプ２０の回転数が変化する。これにより、第１流量を適切に調整できる。

　また、第１血液循環装置１２では、鎖骨下動脈３６にカニューレ３４を挿入する。そのため、患者１６から第２血液循環装置１４を取り外した場合、患者１６は、足を自由に動かせる。これにより、患者１６は、リハビリテーションを早期に行える。

　さらに、上記の説明では、一方の血液循環装置（主装置）の入力部に目標流量を入力する場合を説明した。本実施形態では、他方の血液循環装置（補助装置）の設定部において、目標流量に基づき、他方の血液循環装置を流れる血液の流量を算出する。従って、ユーザは、他方の血液循環装置の入力部に目標流量を入力してもよい。

　さらにまた、図１では、第１血液循環装置１２及び第２血液循環装置１４が制御ユニット２４、９６をそれぞれ有する場合を示している。本実施形態では、２つの制御ユニット２４、９６を１つの制御ユニットにまとめて構成してもよい。

　なお、本発明は、上述した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を取り得る。

１０…血液循環システム　　　　　　　　　１２…第１血液循環装置
１４…第２血液循環装置　　　　　　　　　１６…患者（生体）
２０…第１遠心ポンプ　　　　　　　　　　２２…第１検出部（検出部）
２６…第１脱血管部　　　　　　　　　　　２８…第１送血管部
３６…鎖骨下動脈　　　　　　　　　　　　３８…上行大動脈
４２…左心室　　　　　　　　　　　　　　４８…第１入口ポート
５０…第１出口ポート　　　　　　　　　
７２…第１設定部（流量算出部）　　　　　７４…第１制御部
９２…第２遠心ポンプ　　　　　　　　　　９５…第２検出部（検出部）
９８…脱血カニューレ（第２脱血管部）
１１０…送血カニューレ（第２送血管部）　１１２…大腿静脈
１１６…第２入口ポート　　　　　　　　　１２０…第２出口ポート
１２６…大腿動脈　　　　　　　　　　　　
１５２…第２設定部（流量算出部）　　　　１５４…第２制御部

Claims

　生体から脱血して前記生体に送血する血液循環システムにおいて、
　第１血液循環装置と、第２血液循環装置とを備え、
　前記第１血液循環装置は、
　先端部が前記生体の鎖骨下動脈を介して前記生体の左心室に挿入される第１脱血管部と、
　先端部が前記鎖骨下動脈を介して前記生体の上行大動脈に挿入される第１送血管部と、
　前記生体の体外に配置され、第１入口ポートと第１出口ポートとを有し、前記第１入口ポートが前記第１脱血管部の基端部に接続され、前記第１出口ポートが前記第１送血管部の基端部に接続され、前記左心室から前記第１脱血管部を介して前記第１入口ポートに脱血し、前記第１出口ポートから前記第１送血管部を介して前記上行大動脈に送血する第１遠心ポンプと、
　前記第１遠心ポンプを制御する第１制御部と、
　を有し、
　前記第２血液循環装置は、
　先端部が前記生体の大腿静脈に挿入される第２脱血管部と、
　先端部が前記生体の大腿動脈に挿入される第２送血管部と、
　前記生体の体外に配置され、第２入口ポートと第２出口ポートとを有し、前記第２入口ポートが前記第２脱血管部の基端部に接続され、前記第２出口ポートが前記第２送血管部の基端部に接続され、前記大腿静脈から前記第２脱血管部を介して前記第２入口ポートに脱血し、前記第２出口ポートから前記第２送血管部を介して前記大腿動脈に送血する第２遠心ポンプと、
　前記第２遠心ポンプを制御する第２制御部と、
　前記生体の体外に配置され、前記第２送血管部を流れる血液の流量を検出する検出部と、
　を有し、
　前記第１制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記第１遠心ポンプを制御する、血液循環システム。
　請求項１記載の血液循環システムにおいて、
　前記第１血液循環装置は、前記第１血液循環装置及び前記第２血液循環装置から前記上行大動脈に流す目標流量と、前記検出部の検出結果とから、前記第１送血管部に流す血液の流量を算出する流量算出部をさらに有し、
　前記第１制御部は、前記流量算出部が算出した前記流量に基づいて、前記第１遠心ポンプの回転数を制御する、血液循環システム。
　生体から脱血して前記生体に送血する血液循環システムにおいて、
　第１血液循環装置と、第２血液循環装置とを備え、
　前記第１血液循環装置は、
　先端部が前記生体の鎖骨下動脈を介して前記生体の左心室に挿入される第１脱血管部と、
　先端部が前記鎖骨下動脈を介して前記生体の上行大動脈に挿入される第１送血管部と、
　前記生体の体外に配置され、第１入口ポートと第１出口ポートとを有し、前記第１入口ポートが前記第１脱血管部の基端部に接続され、前記第１出口ポートが前記第１送血管部の基端部に接続され、前記左心室から前記第１脱血管部を介して前記第１入口ポートに脱血し、前記第１出口ポートから前記第１送血管部を介して前記上行大動脈に送血する第１遠心ポンプと、
　前記第１遠心ポンプを制御する第１制御部と、
　前記生体の体外に配置され、前記第１送血管部を流れる血液の流量を検出する検出部と、
　を有し、
　前記第２血液循環装置は、
　先端部が前記生体の大腿静脈に挿入される第２脱血管部と、
　先端部が前記生体の大腿動脈に挿入される第２送血管部と、
　前記生体の体外に配置され、第２入口ポートと第２出口ポートとを有し、前記第２入口ポートが前記第２脱血管部の基端部に接続され、前記第２出口ポートが前記第２送血管部の基端部に接続され、前記大腿静脈から前記第２脱血管部を介して前記第２入口ポートに脱血し、前記第２出口ポートから前記第２送血管部を介して前記大腿動脈に送血する第２遠心ポンプと、
　前記第２遠心ポンプを制御する第２制御部と、
　を有し、
　前記第２制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記第２遠心ポンプを制御する、血液循環システム。
　請求項３記載の血液循環システムにおいて、
　前記第２血液循環装置は、前記第１血液循環装置及び前記第２血液循環装置から前記上行大動脈に流す目標流量と、前記検出部の検出結果とから、前記第２送血管部に流す血液の流量を算出する流量算出部をさらに有し、
　前記第２制御部は、前記流量算出部が算出した前記流量に基づいて、前記第２遠心ポンプの回転数を制御する、血液循環システム。