JPS60236659A - 血液体外循環装置 - 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血液に損傷を起さない
安全な体外循環装置に関するものででめり、中でも呼吸
補助を安全、かつ完全に実施することのできる人工肺機
能を備えた血液体外循環装置に関するものである。本発
明は以下人工肺機能を備えた血液体外循環装置について
説明するが。

血液中の不要成分を除去する血液浄化機能や血液中に有
用成分を補給する機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、その流出側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量が一
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
血により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
る脱血で行っており１通常この落差は１ｍ以上とられて
いる。このため患者を高い位置にめげて術者は台上にの
って手術を行う必要がめシ手術が不便であるとともに、
ＪＩｌＩｌ液捕集に必要な回路が必然的に長くなシプラ
イミングボリューム（充填液量）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
量の少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れているが、これらはロ
ーラまたはフィンガーのポンプ使用時のしごき、押しつ
ぶしが通液損傷。

特に血小板数の減少や溶血現象に大きな影響を与えると
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ハウジング内に可撓性バッ
グを収容し、これを空気圧によシ膨張、収縮させる方式
のポンプが種々開発すれている。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。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は加液回路を短くしてプライミングボリュームを
減少させ、全血量の少い新生児や小児用途にも適用でき
る血液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
安全な血液体外循環装置を提供することＫ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可撓性の血液リザー
バを収容し、該血液リザーバを液体圧によシ膨張収縮さ
せて脱血と送血を繰シ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送血
回路とを接続させた血液体外循環装置において、該ハウ
ジングに可撓性の液体リザーバを介在させた液体循環回
路を該液体リザーバがハウジングと落差を有するように
接続し、かつ該液体循環回路に血液リザーバが膨張収縮
したことを検出する装置を備えるとともに。

この検出装置と連動して切替制御されるパルプを脱血回
路のポンプ装置の上流側及び下流側と、液体循環回路の
ポンプ装置の上流側に設け、しかも液体循環回路め液体
リザー・くの下流側に送液手段を設けた血液体外循環装
置でめるＯ さらに本発明は非可撓性の・・ウジング内に可撓性の血
液リザーバを収容し、該血液リザーノくを液体圧によシ
膨張収縮させて脱血と送血を繰９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
出側に送血回路とを接続させた血液体外循環装置におい
て、該／１ウジングに可撓性の液体リザーバを介在させ
た液体循環回路を該液体リザーバが／為りジングと落差
を有するように接続し、かつ該液体循環回路に血液リザ
ーバが膨張収縮したことを検出する装置を備え、さらに
該脱血回路のポンプ装置の上流側及び下流側に逆止弁を
設けるとともに、この検出装置と連動して切替制御され
るバルブを液体循環回路のポンプ装置の上流側に設け、
しかも液体循環回路の液体リザーバの下流側に送液手段
を設は六血液体外循環装置である。

ポンプ装置のハウジングには液体循環回路へ液体を注入
する液体注入口を有し、血液リザーノくが膨張収縮した
ことを検出する装置としては、該血液リザーバと比例し
て膨張収縮する液体リザーバの膨張収縮量を検出する２
ケの近接スイッチで構成するのが自動制御の点で便利で
ある。また同様に送液手段も駆動制御可能なローラポン
プで構成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に供給され１次いで人工肺にてガス
交換された浄化血液は送血回路Ｌ２に設けられたドリッ
プチャンバ３を経て患者に戻される。上記脱血回路Ｌ１
にヘパリン注入や脱気用の混注ラインを設けてもよい。

上記血液リザーバ４の膨張収縮はノ）ウジング５に可撓
性の液体リザーバ６を介在させた液体循環回路Ｌ３を接
続し、該回路内に封入した液体を密閉空間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Ｌｌのポンプ装置の上流側及び下流
側と液体循環回路Ｌ３のポンプ装置の上流側に各回路を
適宜開閉するパルプＶｌ、　Ｖｚ、　Ｖｓと液体循環回
路に密閉空間に液体を退散する手段７を設けておく。ま
た液体循環回路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きて体外循環車数の
温度低下を防ぐことができる。

ポンプ装置ｌ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
料に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とハウジング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
ゴムから造られた袋状体め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
−回心拍出量相当の大きさ、例えば小児用で１０〜１６
ｍ１．大人用で５０〜８０ｄのものが好適に用いられる
。また血液リザーバを包囲する・・ウジングは非可撓性
のポリプロピレン、ポリエチレン、硬質塩ヒ、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
作動状態を一部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液リ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液
体循環回路内に液体を注入する注入口ＩＯ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。特に中空糸型は作製が容易で、か
つ小型化しうる点で好ましく用いられる。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
る均質膜およびポリプロピレン、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シリコンの薄膜を被
覆した複合膜は血漿成分゛の洩出かないため人工肺用と
し７て好適である。

血液体外循環処理中に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。

ハウジング４に接続された液体循環回路Ｌ３と一体に設
けられた液体リザーバ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おシ、この膨張時の容
積は任意の大きさのものが用いられるが、通常血液リザ
一バ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７°装置ｌとの間に落差を
設けるようにポンプ装置よシ低位置に配置する仁とが重
要であり、かかる落差により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、密閉空間が自圧とな
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９０〜１００ｍでおる。

液体リザーバ６の下流側に設けられた送液手段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プランジャポンプな
どの容積形のポンフヲ用いることが好ましい。特に加圧
時の脈動の少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との連動制御により
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、ブドウ糖液な戸を使用
することが好ましい。

脱血回路Ｌ１及び液体循環回路Ｌ３を開閉するパルプＶ
ｔ、　Ｖ２．　Ｖａは通常ピンチパルプが用いられる。

上記脱血回路を開閉なピンチパルプＶｌ、　Ｖ２の代シ
に第３図に示すように逆止弁Ｖｓ、Ｖｓを用いてもよい
０ 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縮量を靜電容せ式、
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を用い
た例を示している。

上記検出装置８．ピンチパルプＶｌ、　Ｖ２．　Ｖａ　
’ｉ　送液手段７は電気的に制御可能なもので構成され
てｊ♂シ、これにより通液体外循環装置全体を自動的に
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を用いたソング
ルニードル式の血液体外循環装置の例でありカテーテル
１１に分岐管１２を設は該分岐管の一方と人工肺の流入
側とをポンプ装置ｌを介在さぜた脱血回路Ｌ１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Ｌ２に
接続している。この場合浄化された血液の脱血回路Ｌｌ
への逆流を防止するため送血回路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
。このパルプＶ４は送血１椙で開放されゞ、脱血工程で
閉止されるよう構成されている。

第３図は第１図の脱血回路Ｌｌのポンプ装置ｌの上流側
及び下流側に設けた検出装置８と連動制御されるパルプ
Ｖｌ、Ｖ２の代りに一方向に血液を流す逆止弁ｖ５、ｖ
６を設けた例であり、この２つの逆止弁は血液ポンプ装
置を構成するハウジング５と血液リザーバ４との間に形
成された密閉空間９内を加Ｉｆ（血液リザーバが収縮）
すると逆止弁■６が開、逆止弁ｖ５が閉となって血液リ
ザーバ内の血液が人工肺２へ押し出され、また密閉空間
が自圧（血液リザーバが膨張）になると逆止弁ｖ６が閉
。

逆止弁ｖＩ）が開となって血液リザーバへ血液が吸引さ
れるようになっている。

第４図は送液手段７として定速ポンプを用いた例であシ
、この場合には液体循環回路Ｌ３に検出装置８七連動し
て切替制御されるパルプｖ７を介在させたバイパス回路
Ｌ４が設けられている。

そして、このパルプＶ７は脱血時にパルプＶ３とともに
開放されるため液体は密閉空間９へ供給されることなく
バイパス回路Ｌ４を循環し、その間血液リザーバに血液
が吸引される。また送血時にはパルプｖ３とともに閉止
されるため液体リザーバ６内の液体は密閉空…」へ加圧
供給されて血液リザーバ内の血液を人工肺２へ押し出す
ようになっている。

第５図は２つのポンプ装置１．１′を脱血回路Ｌ１に並
列に設けて血液リザーバ４，４′を交互に膨張収縮を繰
シ返させることによシ崩液を人工肺２へ連続的に送血す
る例でアシ、脱血回路Ｌ１のポンプ装置１．１′の上流
及び下流側にパルプＶ２．Ｖ、Ｌ及びパルプＶ１．　Ｖ
ｌ’が設けられている。

また液体循環回路Ｌ３のポンプ装置ｌの上流及び下流側
にはそれぞれパルプＶａ、Ｖａ’及びＶｓ、Ｖｓ’が設
けられている。そしてポンプ装置ｌの血液リザーバ４に
吸引された皿数を人工肺２へ送血しているときにはポン
プ装置１′の血ｗ　ｌ／ザーバ４′には血液が吸引され
るようパルプＶｌ　、　Ｖ２’、　ｖ３／　、　Ｖｓ　
カｆｆＪ放り、　／＜ルフＶｌ’、　Ｖ２．　’Ｖｓ、
　Ｖｓ’　１）ｉｆ）止ＧｔＬルＬ　５制御される。一
方１皿液リザーバ４へ血液を吸引しているときには血液
リザーバ４′内の血液が人工肺へ送血されるようにパル
プＶｉ　、　Ｖ２’、Ｖａ’、　ｖ’ａが閉止Ｌｌ　ハ
／ｌ／　フＶｔ’＋　ＶＬ　Ｖｓ、　Ｖ８′カｉｌ放ｇ
レル。第５図の送液手段７としてはローラポンプなどの
定速ポンプが用いられる。

（作　用） 次に本発明による血液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Ｖ！は開放しておシ、パルプＶ２
　、及びＶｓは閉止している。そして血液を捕集して膨
張した血ｆｉ　１７ザーバ４は四−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液リザーバ内の血液は
人工肺へ押し出される。密閉空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８
ｂを液体リザー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パルプの開閉とローラ
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
動制御によりパルプｖｌが閉止し、パルプｖ２及び■３
が開放するとともにローラポンプ７の駆動が停止される
。上記各動作が終了すると密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へ急激に格子するため密閉室内が自圧となって血液リ
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ｍ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ーバ
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〒゛程に移行ｊる□よ
う各バーブと・−ラポンプが制御される。

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乏ことができ
る。

以上の説明になる電気制御方式は１自動制御によるのが
一般的であるが１手術時手動制御が好ましい場合には±
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） 本発明による血液体外循環装置は血液回路に従来のロー
ラ式わるいはフィンガ一式のポンプを全く使用せず１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
手段全利用して膨張、収縮させることによりポンプ作用
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。

ｔａ）　作成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０ ｆｂ）　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だめの高いベッド、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。

ｔｃ）　落差による重力脱血の必要がないため作歌回路
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
仁とができる。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図は本発明によるダブルニードル式の血液体外循環
装置の系統図であシ、第２図はシングルニードル式の血
液体外循環装置の系統図であり。 第３図〜第５図は本発明の他の例を示す系統図である。 Ｌｌ・・・・・・脱血回路　Ｌ２・・・・送血回路Ｌ３
・・・・・・液体循環回路　ｌ・・・・・・ポンプ装置
２・・・・・人工肺　４・・・・・血液リザーバ５・・
・・・・ハウジング　６　・・・・・液体リザーバ７・
・・・・・送液手段　８・・・・・・検出装置Ｖｌ、Ｖ
２．　Ｖ３．Ｖ４　＝・−・ハＡ／プ特許出「株式会社
クラレ 代理人弁理士本多　堅

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　非可撓性のハウジング（６）、内に可＠性の血液
   リザーバ（４）を収容し、該血液リザーバを液体圧によ
   シ膨張収縮させて脱血と送血を繰り返すポンプ装置（１
   ）ヲ人工臓器（２）の流入側に介在させた脱血回路（Ｌ
   りと、該人工臓器の流出側に送血回路（Ｌ２）とを接続
   させた血液体外循環装置において、該ハウジングに可撓
   性の液体リザーバ（６）を介在させた液体循環回路（Ｌ
   ａ、）を該液体リザーバがハウジングと落差を有するよ
   うに接続し、かつ該液体循環回路に血液リザーバが膨張
   収縮したことを検出する装置（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パルプ（
   ｖｌ）、（Ｖ２）、　（Ｖａ）　ヲ脱血ＩＢｉ路（Ｌｌ
   ）　Ｏポンプ装置（１）の上流側及び下流側と、液体循
   環回路（Ｌａ）のポンプ装置（１）の上流側に設け、し
   かも液体循環回路（Ｌａ）の液体リザーバ（６）の下流
   側に送液手段（テ）を設けたことを特徴とする血液体外
   循環装置。 ２、　非可撓性のハウジング（５）内に可撓性の血液リ
   ザーバ（４）を収容し、該血液リザーバを液体圧によシ
   膨張収縮させて脱血と送血を繰シ返すポンプ装置（１）
   を人工臓器（２）の流入側に介在させた　□脱海回路（
   Ｌりと、該人工臓器の流出側に送血回路（Ｌ２）とを接
   続させた血液体外循環装置にお、いて、該ハウジングに
   可撓性の液体リザーバ（６）を介在させた液体循環回路
   （Ｌａ）を該液体リザーバがハウジングと、落差を有す
   るように接続し、がつ該液体循環回路に血液リザーバが
   膨張収縮したことを竺出する装置（８）を備え、さらに
   該脱血回路（Ｌｌ）のポンプ装置（１）の上、流側及び
   下流側に逆止弁（Ｖす、（Ｖａ）を設けるとともに、こ
   の検出装ｆｉｔ　（８）と連動して切替制御されるパル
   プｃｖｓ＞を液体循環回路（Ｌａ）のポンプ装置（１）
   の上流側に設け、しかも、液体循環回路（Ｌａ）の液体
   リザーバ（６）の下流側に送液手段（７）を設けたこと
   を特徴とする血液体外循環装置。 ３、該ポンプ装置（Ｘ）のハウジング（５）に液体注入
   口叫を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項記載の血液体外循環装置。 ４、　該血液リザーバ（４）が膨張収縮したことを検出
   する装置（８）を該血液リザーバと比例して膨張収縮す
   る液体リザーバ（６）の膨張収縮量を検出する２ケの近
   接スイッチ（８ａ）、　（８りで構成したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項または第２項記載の血液体外
   循環装置。 ５、　該送液手段（７）を検出装置（８）と連動して駆
   動制御されるローラポンプで構成したことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項または第２項記載の血液体外循環
   装置。