(57)【要約】      （修正有）【課題】体外循環において小型で使用の際の準備作業が容易な熱媒体供給装置を備えた人工肺ユニットを提供する。【解決手段】体外循環において、熱交換器に熱媒体を供給する熱媒体供給装置１Ａは、外部の空気を吸入するための吸入口１１及び内部の空気を排出するための排出口１２が設けられる筐体１０Ａと、筐体１０Ａ内に設けられ、一端が吸入口１１と接続され、他端が排出口１２と接続される空気流路２０と、吸入口１１から空気を吸入して排出口１２に送る送風機３０と、空気流路２０の内部の空気を加熱する加熱器４０と、排出口１２から排出される空気の温度を測定する温度センサ５０と、設定された温度と温度センサ５０により測定された温度に基づいて送風機３０及び加熱器４０を制御する制御部７０と、を備え、排出口１２が熱交換器の熱媒体導入口に接続されて、熱交換器に熱媒体として空気を供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
体外循環において、血液と熱交換を行う熱媒体が流れる熱媒体流路を備える熱交換器に熱媒体を供給する熱媒体供給装置であって、
外部の空気を吸入するための吸入口及び内部の空気を排出するための排出口が設けられる筐体と、
前記筐体の内部に設けられ、一端が前記吸入口に接続され、他端が前記排出口に接続されて空気流路と、
前記吸入口から空気を吸入して前記排出口に送る送風機と、
前記空気流路の内部の空気を加熱する加熱器と、
前記排出口から排出される空気の温度を測定する温度センサと、
設定された温度と前記温度センサにより測定された温度に基づいて前記送風機及び前記加熱器を制御する制御部と、を備え、
前記排出口が前記熱媒体流路の熱媒体導入口に接続されて、前記熱交換器に熱媒体としての空気を供給する熱媒体供給装置。
【請求項２】
前記吸入口に設けられ、外部からの異物を捕捉するためのフィルタを更に備える請求項１に記載の熱媒体供給装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の熱媒体供給装置と、
血液に酸素を付加すると共に血液から二酸化炭素を除去するガス交換部、及び血液との間で熱交換を行う熱交換器を有する人工肺と、を備え、
前記熱媒体供給装置が前記人工肺に一体的に取り付けられる人工肺ユニット。
【請求項４】
前記排出口と前記熱媒体導入口とを固定して接続可能な接続部材を更に備え、
前記熱媒体供給装置は、前記接続部材を介して前記人工肺に一体的に取り付けられる請求項３に記載の人工肺ユニット。
【請求項５】
前記熱媒体供給装置及び前記人工肺を保持可能なホルダを備え、
前記熱媒体供給装置は、前記ホルダを介して前記人工肺に一体的に取り付けられる請求項３又は４に記載の人工肺ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体外循環において血液と熱交換を行うための熱交換器に熱媒体を供給する熱媒体供給装置、及び該熱媒体供給装置と熱交換器を有する人工肺とが一体的に構成された人工肺ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
開心術や補助循環療法で用いられる体外循環において、患者の体温を調整・維持するために血液と熱交換を行う熱交換器が用いられる。この熱交換器には、冷温水供給装置から熱媒体として冷温水が供給され、ステンレスや樹脂素材等の熱交換体を介して血液と冷温水との間で熱交換が行われる。
冷水温供給装置は、内部に水を貯留するための水槽を備えているために大型なものとなっている。また、使用の際には、内部の水槽に水を入れる必要がある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２６２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
冷温水供給装置は、使用時に内部の水槽に水を入れる必要があり、緊急処置を必要とする場合において、準備作業が煩雑である。また、水を使用するために、水槽内にカビ、細菌等が発生しやすく、使用毎の排水・乾燥や定期的な水の交換等、衛生管理に手間がかかる。
また、熱媒体となる水を貯留する必要性から、装置が大型となるため、体外循環中の患者の院内搬送等で移動する際も人員が必要であり、設置にもスペースを要するので、集中治療室等の複数の装置を使用する病室では、処置の妨げとなることもある。また、救急医療や院外搬送で用いられるドクターカーやドクターヘリには、様々な医療機器が搭載されるが、限られたスペースにより多くの医療機器を搭載できるよう、従来よりも小型な装置が求められる。
【０００５】
従って、本発明は、小型で使用の際の準備作業が容易な熱媒体供給装置及び当該熱媒体供給装置を備えた人工肺ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、体外循環において、血液と熱交換を行う熱媒体が流れる熱媒体流路を備える熱交換器に熱媒体を供給する熱媒体供給装置であって、外部の空気を吸入するための吸入口及び内部の空気を排出するための排出口が設けられる筐体と、前記筐体の内部に設けられ、一端が前記吸入口に接続され、他端が前記排出口に接続されて空気流路と、前記吸入口から空気を吸入して前記排出口に送る送風機と、前記空気流路の内部の空気をする加熱器と、前記排出口から排出される空気の温度を測定する温度センサと、設定された温度と前記温度センサにより測定された温度に基づいて前記送風機及び前記加熱器を制御する制御部と、を備え、前記排出口が前記熱媒体流路の熱媒体導入口に接続されて、前記熱交換器に熱媒体としての空気を供給する熱媒体供給装置に関する。
【０００７】
また、熱媒体供給装置は、前記吸入口に設けられ、外部からの異物を捕捉するためのフィルタを更に備えることが好ましい。
【０００８】
また、本発明は、上述のいずれかの熱媒体供給装置と、血液に酸素を付加すると共に血液から二酸化炭素を除去するガス交換部、及び血液との間で熱交換を行う熱交換器を有する人工肺と、を備え、前記熱媒体供給装置が前記人工肺に一体的に取り付けられる人工肺ユニットに関する。
【０００９】
また、人工肺ユニットは、前記排出口と前記熱媒体導入口とを固定して接続可能な接続部材を更に備え、前記熱媒体供給装置は、前記接続部材を介して前記人工肺に一体的に取り付けられることが好ましい。
【００１０】
また、人工肺ユニットは、前記熱媒体供給装置及び前記人工肺を保持可能なホルダを備え、前記熱媒体供給装置は、前記ホルダを介して前記人工肺に一体的に取り付けられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、熱媒体として外部から取り込んだ空気を用いるので、小型で準備作業が容易な熱媒体供給装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る熱媒体供給装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態に係る熱媒体供給装置を人工肺に取り付けた状態を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る人工肺ユニットを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の熱媒体供給装置及び人工肺ユニットの好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。第１実施形態では、図１及び図２を参照して、人工肺の一部を構成する熱交換器に熱媒体を供給する据え置き型の熱媒体供給装置について説明する。また、第２実施形態では、図３を参照して、熱交換器を有する人工肺に熱媒体供給装置が一体的に固定して取り付けられる人工肺ユニットについて説明する。
【００１４】
＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る熱媒体供給装置１Ａについて、図１及び図２を参照して説明する。
図１は、熱媒体供給装置１Ａの構成を説明するためのブロック図である。図２は、据え置き型の熱媒体供給装置１Ａを人工肺１００に取り付けた状態を示す図である。
【００１５】
熱媒体供給装置１Ａは、図１及び図２に示すように、筐体１０Ａと、空気流路２０と、送風機３０と、加熱器４０と、温度センサ５０と、操作部６０と、制御部７０と、を備える。
【００１６】
筐体１０Ａは、熱媒体供給装置１Ａの本体を構成する。筐体１０Ａには、外部の空気を吸入するための吸入口１１及び内部の空気を排出するための排出口１２が設けられる。吸入口１１には、外部からの異物を捕捉するためのフィルタ１３を設けることが好ましい。
【００１７】
空気流路２０は、熱媒体としての空気が流れる流路であり、筐体１０Ａの内部に設けられる。空気流路２０の一端は吸入口１１に接続され、空気流路２０の他端は排出口１２に接続される。
【００１８】
送風機３０は、空気流路２０における吸入口１１の近傍に配置され、吸入口１１から空気を吸入して吸入した空気を排出口１２側に送る。空気流路２０を流通する空気の流量は、送風機３０の出力により制御される。
【００１９】
加熱器４０は、空気流路２０に取り込まれた空気を所定の温度に加熱する。加熱器４０としては、電熱線、セラミックヒータ及びペルチェ素子等の公知の加熱素子を用いることができる。
【００２０】
温度センサ５０は、排出口１２から排出される空気の温度を測定する。温度センサ５０は、空気流路２０における排出口１２の近傍に配置される。
【００２１】
操作部６０は、排出口１２から排出される空気の温度の設定、空気の流量の設定等の各種設定を行う場合の入力部として機能する。
【００２２】
制御部７０は、例えば中央演算処理装置やＲＡＭ、ＲＯＭ等からなるコンピュータ装置で構成され、温度センサ５０により測定された温度と、操作部６０により設定された温度に基づいて、送風機３０の出力や加熱器４０を制御する。
また、制御部７０は、温度センサ５０により測定された空気の温度が、血液が蛋白変性を起こす４２℃を超える場合に、送風機３０及び加熱器４０を停止するよう制御することが好ましい。また、過熱状態を警告するアラームを熱媒体供給装置１Ａに設けて、排出される空気が過熱状態である場合に、制御部７０によりアラームを動作させてもよい。
【００２３】
以上、説明した熱媒体供給装置１Ａは、送風機３０を動作させて筐体１０Ａの外部の空気を吸入口１１から空気流路２０内に取り込み、排出口１２から排出される空気が操作部６０により設定された温度に近づくように制御部７０により加熱器４０を制御することにより、排出口１２から、外気温（空気を加熱しない場合）から４２℃程度までの範囲の所定の温度の空気を排出することができる。
【００２４】
熱媒体供給装置１Ａは、温度調整手段として加熱器４０のみを備えるため、冷却器を更に備える場合に比べて、筐体１０Ａをよりコンパクトに構成できる。よって、熱媒体供給装置１Ａは、熱交換器で血液を温める場合に好適に用いられる。血液を温める場合とは、具体的には、手術中における想定外の心停止の応急処置として心肺補助を行う場合、ドクターカーやドクターヘリによる救急医療において心肺補助を行う場合等が挙げられる。
【００２５】
尚、熱媒体供給装置１Ａが、温度調整手段として加熱器４０に加えて、冷却器を備えていてもよい。冷却器を備える場合は、空気流路２０の内部の空気を外気温よりも低い温度に冷却することができるため、開心術等、低体温療法が行われる体外循環において好適に用いられる。冷却器としては、ペルチェ素子等の冷却素子を用いることができる。
【００２６】
以上説明した熱媒体供給装置１Ａを熱交換器１２０が設けられた人工肺１００に取り付ける場合について、図２を参照して説明する。図２に示す熱媒体供給装置１Ａは、人工肺１００の近傍に配置される据え置き型のものである。
【００２７】
まず、人工肺１００の構成について、簡単に説明する。
図２に示す人工肺１００は、血液流路１１０と、熱交換器１２０と、ガス交換部１３０と、を主に備える。
【００２８】
血液流路１１０は、人工肺１００の筐体の内部に形成され、人工肺１００の筐体に設けられる血液導入口１１１（図２参照）から導入された血液は、血液流路１１０を流れ、人工肺１００の筐体に設けられる血液導出口１１２（図２参照）から導出される。
【００２９】
熱交換器１２０は、複数のステンレス細管により構成される熱交換体及び複数のステンレス細管の内側で構成される熱媒体流路（いずれも図示せず）を備え、熱交換体を介して血液と熱媒体との間で熱交換を行う。熱媒体流路の一端は、人工肺１００の筐体に設けられる熱媒体導入口１２３に接続され、他端は熱媒体導出口１２４に接続され、熱媒体流路に熱媒体が流れる。熱交換器１２０は、血液流路１１０のうち、血液導入口１１１側に配置される。
【００３０】
ガス交換部１３０は、血液流路１１０のうち、血液導出口１１２側に配置され、多数の多孔質中空糸により構成される中空糸膜（図示せず）を備える。中空糸膜を構成する多孔質中空糸の内側に所定濃度の酸素ガスを流すことにより、多孔質中空糸の外側を流れる血液とガス交換が行われる。
【００３１】
本実施形態の熱媒体供給装置１Ａは、図２に示すように、チューブ１４０により人工肺１００と接続されて用いられる。より具体的には、人工肺１００における熱媒体導入口１２３と、据え置き型の熱媒体供給装置１Ａにおける排出口１２とが、チューブ１４０により接続されて、熱媒体としての空気が人工肺１００に設けられた熱交換器１２０に供給可能となる。
血液導入口１１１に導入される血液は、人工肺１００に設けられた熱交換器１２０において加温されて血液導出口１１２から導出される。また、熱媒体導入口１２３から導入された加温された空気は、血液に熱を奪われて温度が低くなった状態で熱媒体導出口１２４から外部に排出される。
【００３２】
以上説明した第１実施形態の熱媒体供給装置１Ａによれば、以下のような効果を奏する。
【００３３】
（１）熱媒体供給装置１Ａを、吸入口１１及び排出口１２が設けられる筐体１０Ａと、筐体１０Ａの内部に設けられる空気流路２０と、送風機３０と、空気流路２０内部の空気を加熱する加熱器４０と、排出口１２から排出される空気の温度を測定する温度センサ５０と、設定された温度と温度センサ５０により測定された温度に基づいて送風機３０及び加熱器４０を制御する制御部７０と、を含んで構成し、熱交換器１２０に熱媒体として空気を供給可能に構成した。これにより、熱媒体として外部から取り込んだ空気を用いるので、熱媒体として水を用いる場合に必要となる水槽が不要となり筐体１０Ａを小型なものとすることができる。また、水槽に水を入れる作業が不要となるため、準備作業が容易となる。また、水や水槽が不要となるため、筐体１０Ａの内部のカビや細菌の発生が抑制され、衛生管理が容易となる。また、筐体１０Ａが小型であるため、手術室や病室において設置スペースが限られる場合にも熱媒体供給装置１Ａを設置することができる。更に、ドクターカーやドクターへリにおいても、小型で衛生管理が容易なため、搭載が可能である。
【００３４】
（２）熱媒体供給装置１Ａを、フィルタ１３を含んで構成した。これにより、手術室以外の環境で使用される場合であっても、埃等の外部の異物が筐体１０Ａの空気流路２０に混入することを低減できる。
【００３５】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る人工肺ユニットＵについて、図３を参照して説明する。
人工肺ユニットＵは、熱媒体供給装置１Ｂと、人工肺１００と、を備え、熱媒体供給装置１Ｂが人工肺１００に一体的に取り付けられるものである。熱媒体供給装置１Ｂは、筐体１０Ｂの構成が異なり、更に接続部材８０を備えること以外は、第１実施形態で説明した熱媒体供給装置１Ａと同様であるので、同じ構成には同じ符号を付して説明を省略する。また、人工肺１００の構成も第１実施形態で説明したものと同様であるので、説明を省略する。
【００３６】
熱媒体供給装置１Ｂは、第１実施形態と同様の構成を備える他、接続部材８０を更に備える。
接続部材８０は、排出口１２と熱媒体導入口１２３とを固定して接続するためのものであり、例えば、ワンタッチカプラにより構成される。ワンタッチカプラは、ソケット及びソケットにはめ込まれるプラグにより構成される。一例として排出口１２にプラグを装着し、熱媒体導入口１２３にソケットを装着した場合、排出口１２に装着されたプラグを熱媒体導入口１２３に装着されたソケットにはめ込むだけで、排出口１２及び熱媒体導入口１２３を固定して接続することができる。これにより、筐体１０Ｂ（熱媒体供給装置１Ｂ）を、人工肺１００に一体的に取り付けることができる。熱媒体供給装置１Ｂは、人工肺１００の熱媒体導入口１２３近傍の空いたスペースを利用して人工肺１００にぶら下げるように取り付けることができるので、熱媒体供給装置１Ｂを病室等の床に置くためのスペースを設ける必要がない。
第２実施形態では、図３に示すように、排出口１２と熱媒体導入口１２３とを接続部材８０を介して接続すると共に、熱媒体供給装置１Ｂを、熱媒体導出口１２４を接続可能な接続口１４を含んで構成し、この接続口１４と熱媒体導出口１２４とを接続部材８０を介して接続することで、筐体１０Ｂ（熱媒体供給装置１Ｂ）を、人工肺１００に一体的に取り付けている。接続口１４には、熱媒体導出口１２４から導出された空気を排出する排気口１５が形成される。
【００３７】
また、人工肺ユニットＵを、熱媒体供給装置１Ｂ及び人工肺１００を保持するホルダ（図示せず）を備える構成とし、ホルダに両者を取り付けて固定することより、筐体１０Ｂ（熱媒体供給装置１Ｂ）を、人工肺１００に一体的に取り付けてもよい。これにより、人工肺１００周囲の空いたスペースを利用して熱媒体供給装置１Ｂを取り付けることができるので、熱媒体供給装置１Ｂを病室等の床に置くためのスペースを設ける必要がない。また、接続部材８０を介して熱媒体供給装置１Ｂを人工肺１００に固定して接続し、更に、ホルダを用いて両者を固定することで、接続部材８０にかかる負荷を低減することができ、より確実に、熱媒体供給装置１Ｂを人工肺１００に固定させることができる。
【００３８】
以上説明した第２実施形態の人工肺ユニットＵによれば、以下のような効果を奏する。
【００３９】
（３）人工肺ユニットＵを、熱媒体供給装置１Ｂと、熱交換器１２０を有する人工肺１００と、を含んで構成し、熱媒体供給装置１Ｂを人工肺１００に一体的に取り付けられるものとした。これにより、熱媒体供給装置１Ｂを、人工肺１００の周囲の空いたスペースを利用して取り付けることができるので、熱媒体供給装置１Ｂを病室等の床に置くためのスペースを設ける必要がなく、設置スペースが限られた手術室や病室でも使用でき、ドクターカーやドクターヘリへの搭載も可能である。
【００４０】
（４）人工肺ユニットＵを、排出口１２と熱媒体導入口１２３とを固定して接続可能な接続部材８０を含んで構成し、熱媒体供給装置１Ｂを、接続部材８０を介して人工肺に一体的に取り付けられるものとした。これにより、熱媒体供給装置１Ｂを、人工肺１００における熱媒体導入口１２３の近傍の空いたスペースを利用して取り付けることができる。
【００４１】
（５）人工肺ユニットＵを、熱媒体供給装置１Ｂ及び人工肺１００を保持可能なホルダを含んで構成し、熱媒体供給装置１Ｂを、ホルダを介して人工肺に一体的に取り付けられるものとした。これにより、熱媒体供給装置１Ｂを、人工肺１００の周囲の空いたスペースを利用して取り付けることができる。また、人工肺１００及び熱媒体供給装置１Ｂがホルダにより保持されるので、安定して両者を固定できる。
【００４２】
以上、本発明の熱媒体供給装置及び人工肺ユニットの好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
例えば、第１実施形態及び第２実施形態では、人工肺に一体的に設けられる熱交換器を一例として説明したが、これに限らない。体外循環において血液と熱交換を行う熱交換器であれば、人工肺と別体に構成されて、血液回路に取り付けられるものでもよい。
【００４３】
また、第１実施形態及び第２実施形態では、熱交換後の空気を熱媒体導出口から外部に排出されたが、これに限らない。熱媒体導出口から導出される空気を、熱媒体供給装置の空気流路に取り込んで、熱媒体流路及び空気流路で循環流路を形成する構成としてもよい。
【００４４】
第２実施形態では、排出口１２と熱媒体導入口１２３とを接続部材８０を介して接続し、接続口１４と熱媒体導出口１２４とを接続部材８０を介して接続したが、これに限らない。即ち、排出口１２及び熱媒体導入口１２３、並びに接続口１４及び熱媒体導出口１２４をそれぞれ接続部材を介さずに直接接続してもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１Ａ、１Ｂ  熱媒体供給装置
１０Ａ、１０Ｂ  筐体
１１  吸入口
１２  排出口
１３  フィルタ
２０  空気流路
３０  送風機
４０  加熱器
５０  温度センサ
７０  制御部
１００  人工肺
１１１  血液導入口
１１２  血液導出口
１２０  熱交換器
１２１  熱交換体
１２２  熱媒体流路
１２３  熱媒体導入口
１２４  熱媒体導出口
１３０  ガス交換部
Ｕ  人工肺ユニット
【図１】
2019071946.tif 000003
【図２】
2019071946.tif 000004
【図３】
2019071946.tif 000005