(57)【要約】例えば体外膜型酸素供給、心肺バイパス術、又は分離式臓器灌流若しくは分離式肢灌流に使用される統合型灌流装置又は機器は、当該装置を通る血液を循環させる血液ポンプと、血液に酸素を送り込む血液酸素付加器と、前記結合灌流装置内の血液温度を制御及び／又は管理可能な少なくとも１つの熱制御ユニットと、を備え、当該少なくとも１つの熱制御ユニットは、少なくとも１つのペルチェ素子のような、少なくとも１つの固体の加熱及び／又は冷却源を備える。本発明はまた、患者の肢又は臓器の灌流を、前記灌流装置を用いて行う方法にも関する。【選択図】図２（ａ）
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
統合型灌流装置であって、
当該装置を通る血液を循環させる血液ポンプと、
血液に酸素を送り込む血液酸素付加器と、
前記統合型灌流装置内の血液温度を制御及び／又は管理可能な少なくとも１つの熱制御ユニットと、を備え、
当該少なくとも１つの熱制御ユニットは、少なくとも１つの固体の加熱及び／又は冷却源を備えることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項２】
請求項１に記載の統合型灌流装置において、前記少なくとも１つの固体の加熱及び／又は冷却源は、加熱と冷却の両方が可能であることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の統合型灌流装置において、前記少なくとも１つの固体の加熱及び／又は冷却源は、固体の熱電ポンプ又はペルチェ素子であることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載の統合型灌流装置において、前記少なくとも１つの固体の加熱及び／又は冷却源は、前記血液温度を１０度〜４０度の範囲に管理可能であることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１つに記載の統合型灌流装置において、前記少なくとも１つの固体の加熱及び／又は冷却源は、前記血液温度を１８度〜３８度の範囲に管理可能であることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１つに記載の統合型灌流装置において、前記少なくとも１つの熱制御ユニットは、前記血液温度を管理及び制御する少なくとも１つの熱交換器を備えることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項７】
請求項６に記載の統合型灌流装置において、前記少なくとも１つの熱交換器は、加熱され／冷却される流体と接触する、近接する又は関連する第１の面又は部分を備え、前記少なくとも１つの熱交換器は、前記流体の流路まで及ばない、又は前記流体の流路を物理的に妨げないことを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の統合型灌流装置において、前記少なくとも１つの熱交換器は、前記少なくとも１つの固体の加熱及び／又は冷却源のうち１つ以上に接触する、近接する又は関連する第２の面又は部分を備えることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項９】
請求項８に記載の統合型灌流装置において、前記少なくとも１つの熱交換器における前記第２の面又は部分と、前記少なくとも１つの固体の加熱及び／又は冷却源のうち１つ以上の加熱及び／又は冷却源との間に設けられた、少なくとも１つの熱伝導性ゲル部材を更に備えることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１つに記載の統合型灌流装置において、前記少なくとも１つの熱交換器は、当該灌流装置の外側部分の少なくとも一部に設けられ、又は当該一部を形成することを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の統合型灌流装置において、前記少なくとも１つの固体の加熱及び／又は冷却源は、当該灌流装置の外側部分に設けられたことを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１つに記載の統合型灌流装置において、前記少なくとも１つの固体の加熱及び／又は冷却源は、電池により給電されることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１つに記載の統合型灌流装置において、前記固体の加熱及び／又は冷却源を複数備えることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の統合型灌流装置において、前記固体の加熱及び／又は冷却源を２〜１０個備えることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか１つに記載の統合型灌流装置において、前記少なくとも１つの熱制御ユニットは、前記少なくとも１つの固体の加熱及び／又は冷却源の温度を監視及び／又は制御するように構成された温度制御ユニットを備えることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の統合型灌流装置において、前記温度制御ユニットは、前記少なくとも１つの固体の加熱及び／又は冷却源それぞれの温度を、独立して監視及び／又は制御するように構成されていることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項１７】
統合型灌流装置であって、
当該装置を通る血液を循環させる血液ポンプと、
血液に酸素を送り込む血液酸素付加器と、
血液温度を管理及び制御する熱交換インターフェースと、を備え、
前記熱交換インターフェースは、前記血液酸素付加器の少なくとも一部を構成することを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の統合型灌流装置において、前記熱交換インターフェースは、前記血液酸素付加器の気体交換繊維束を備えることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項１９】
請求項１７又は１８に記載の統合型灌流装置において、血液温度制御は、前記血液酸素付加器に供給される換気気体の温度を制御することにより実行されることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項２０】
統合型灌流装置であって、
当該装置を通る血液を循環させる血液ポンプと、
血液に酸素を送り込む血液酸素付加器と、を備え、
前記血液ポンプは、渦巻ポンプを備えることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の統合型灌流装置において、前記ポンプは、当該灌流装置を通る血液を循環させる羽根車を備えることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の統合型灌流装置において、前記ポンプは、前記灌流装置内に血液を拡散させる拡散体を更に備えることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項２３】
請求項２１又は２２に記載の統合型灌流装置において、前記ポンプの前記羽根車は、回転素子により動かされ、当該回転素子は、磁気駆動システムにより磁力で駆動されることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の統合型灌流装置において、前記磁気駆動システムは、前記回転素子を支持する合成ダイアモンド製の軸受を備えることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項２５】
請求項１９に記載の統合型灌流装置を備える灌流アセンブリにおいて、当該アセンブリは、前記換気気体の温度を制御する気熱変換器を更に備えることを特徴とする灌流アセンブリ。
【請求項２６】
請求項２５に記載の灌流アセンブリにおいて、前記気熱変換器は、気体膨張室を備えることを特徴とする灌流アセンブリ。
【請求項２７】
請求項２６に記載の灌流アセンブリにおいて、前記気体膨張室は、ヒートラップ装置によって加熱されることを特徴とする灌流アセンブリ。
【請求項２８】
請求項２５乃至２７のいずれか１つに記載の灌流アセンブリにおいて、前記気熱変換器は、前記統合型灌流装置の少なくとも１つの気体注入口の近傍又は当該気体注入口よりも上流側に設けられていることを特徴とする灌流アセンブリ。
【請求項２９】
請求項１９に記載の統合型灌流装置を備える灌流アセンブリにおいて、当該アセンブリは、前記換気気体の温度を制御可能な気熱制御ユニットを更に備えることを特徴とする灌流アセンブリ。
【請求項３０】
請求項１乃至２４のいずれか１つに記載の統合型灌流装置において、当該装置は、血液流路を画定するとともに、少なくとも１つの血液流入口、少なくとも１つの血液流出口、前記血液酸素付加器に供給するための少なくとも１つの換気気体注入口、及び前記血液酸素付加器からの排気を放出するための少なくとも１つの換気気体排出口を備えることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項３１】
請求項１乃至２４のいずれか１つ、又は請求項３０に記載の統合型灌流装置において、当該統合型灌流装置は、使い捨ての統合型灌流装置であることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項３２】
請求項１乃至２４のいずれか１つ、請求項３０又は請求項３１に記載の統合型灌流装置において、前記血液酸素付加器は、向流型の血液酸素付加器であることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項３３】
体外膜型酸素供給（ECMO）の用途に用いる請求項１乃至２４のいずれか１つ、又は請求項３０乃至３２のいずれか１つに記載の統合型灌流装置において、前記血液酸素付加器は、、「プラズマタイト」の繊維を備えることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項３４】
心肺バイパス術（CPB）の用途に用いる請求項１乃至２４のいずれか１つ、又は請求項３０乃至３２のいずれか１つに記載の統合型灌流装置において、前記血液酸素付加器は、「ノンプラズマタイト」の繊維を備えることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項３５】
請求項１乃至２４のいずれか１つ、又は請求項３０乃至３４のいずれか１つに記載の統合型灌流装置において、前記血液酸素付加器は、少なくとも１つの血液流入口と少なくとも１つの血液流出口との間に位置する、血液流路／前記血液流路の少なくとも一部に設けられていることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項３６】
請求項１乃至２４のいずれか１つ、又は請求項３０乃至３５のいずれか１つに記載の統合型灌流装置において、当該統合型灌流装置は、前記血液酸素付加器をバイパスするように、当該装置中又は内部で血液の流れを迂回させることが可能に構成された少なくとも１つの血液ゲートを更に備えることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項３７】
請求項３６に記載の統合型灌流装置において、前記少なくとも１つの血液ゲートは、少なくとも１つの血液流入口と前記血液酸素付加器との間にある血液流路／前記血液流路に沿って設けられていることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項３８】
請求項３６又は３７に記載の統合型灌流装置において、前記少なくとも１つの血液ゲートが閉鎖設定にあるときに、血液の流出を可能にする少なくとも１つの第２又はバイパス血液流出口を更に備えることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項３９】
請求項１乃至２４のいずれか１つ、又は請求項３０乃至３８のいずれか１つに記載の統合型灌流装置において、静脈及び／若しくは動脈の酸素レベルを測定する少なくとも１つの酸素センサー、少なくとも１つの流出口血流センサー、少なくとも１つの流入口血流センサー、並びに／又は少なくとも１つの気泡検出器を更に備えることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項４０】
請求項１乃至２４のいずれか１つ、又は請求項３０乃至３９のいずれか１つに記載の統合型灌流装置において、流入口／前記流入口、及び／又は、流出口／前記流出口の血流を管理可能なように、血液ポンプ／前記血液ポンプを制御又は当該ポンプと交信する制御ユニットを更に備えることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項４１】
請求項４０に記載の統合型灌流装置において、前記制御ユニットは、流出口血流量、流入口血流量、静脈及び／若しくは動脈の酸素レベル、並びに／又は気泡レベルを表示可能なユーザーインターフェースを備えることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項４２】
請求項４０又は４１に記載の統合型灌流装置において、前記制御ユニットは、当該制御ユニットが血液ポンプの流量、換気気体注入口の流量、及び／又は前記換気気体注入口に接続された換気気体供給体若しくは混合器の酸素比を、自動的に制御及び／又は調整可能な自動モードを備えることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項４３】
請求項４０又は４１に記載の統合型灌流装置において、前記制御ユニットは、ユーザーが当該制御ユニットを操作して、血液ポンプの流量、換気気体注入口の流量、及び／又は前記換気気体注入口に接続された換気気体供給体若しくは混合器の酸素比、を制御及び／又は調整する、及び／又は血液ゲート／前記血液ゲートを操作する、手動モードを備えることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項４４】
請求項４０乃至４３のいずれか１つに記載の統合型灌流装置において、前記制御ユニットは、遠隔及び／無線で、アクセス可能及び／又は操作可能であることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項４５】
請求項１乃至２４のいずれか１つ又は請求項３０乃至４４のいずれか１つに記載の統合型灌流装置を受け入れるように構成されたハウジング。
【請求項４６】
請求項４５に記載のハウジングにおいて、当該ハウジングは、静脈及び／若しくは動脈の酸素レベルを測定する（前記）少なくとも１つの酸素センサー、（前記）少なくとも１つの流出口血流センサー、（前記）少なくとも１つの流入口血流センサー、（前記）少なくとも１つの気泡検出器、並びに／又は（前記）少なくとも１つの制御ユニットを更に備えることを特徴とするハウジング。
【請求項４７】
請求項１乃至２４のいずれか１つ又は請求項３０乃至４４のいずれか１つに記載の統合型灌流装置に用いられるケーシングであって、当該ケーシングは、血液流路を画定するとともに、少なくとも１つの血液流入口、少なくとも１つの血液流出口、少なくとも１つの換気気体注入口、及び少なくとも１つの換気気体排出口を備えることを特徴とするケーシング。
【請求項４８】
請求項４７に記載のケーシングにおいて、血液ポンプを受け入れるように構成されたポンプ受け部を備えることを特徴とするケーシング。
【請求項４９】
請求項４７に記載のケーシングにおいて、血液酸素付加器を受け入れるように構成された酸素付加器受け部を備えることを特徴とするケーシング。
【請求項５０】
請求項４７に記載のケーシングにおいて、前記血液酸素付加器をバイパスするように前記装置中又は内部で血液の流れを迂回させることが可能に構成された少なくとも１つの血液ゲートを受け入れるように設けられた、少なくとも１つの血液ゲート受け部を備えることを特徴とするケーシング。
【請求項５１】
請求項４７乃至４９のいずれか１つに記載のケーシングにおいて、血液温度を制御及び／又は管理可能な少なくとも１つの熱制御ユニットを更に備え、当該少なくとも１つの熱制御ユニットは、少なくとも１つの固体の加熱及び／又は冷却源を備えることを特徴とするケーシング。
【請求項５２】
請求項１乃至２４のいずれか１つ若しくは請求項３０乃至４４のいずれか１つに記載の装置に用いられる、又は請求項４７乃至５１のいずれか１つに記載のケーシングに用いられるポンプ。
【請求項５３】
請求項１乃至２４のいずれか１つ若しくは請求項３０乃至４４のいずれか１つに記載の装置、又は請求項４５若しくは４６に記載のハウジングを備える灌流アセンブリ。
【請求項５４】
請求項５３に記載の灌流アセンブリにおいて、血液ポンプ／前記血液ポンプのポンプ羽根車／前記ポンプ羽根車を作動させる回転素子を更に備えることを特徴とする灌流アセンブリ。
【請求項５５】
請求項５４に記載の灌流アセンブリにおいて、磁力で前記回転素子を駆動する磁気駆動システムを更に備えることを特徴とする灌流アセンブリ。
【請求項５６】
請求項５５に記載の灌流アセンブリにおいて、前記磁気駆動システムは、前記回転素子を支持する合成ダイアモンド製の軸受を備えることを特徴とする灌流アセンブリ。
【請求項５７】
請求項５３乃至５６のいずれか１つに記載の灌流アセンブリにおいて、ECMOアセンブリ、CPBアセンブリ、分離式の肢灌流アセンブリ、肢保存アセンブリ、分離式の臓器灌流アセンブリ、神経外科アセンブリ、肝臓手術アセンブリ、膵臓手術アセンブリ、又は血管アセンブリを備えることを特徴とする灌流アセンブリ。
【請求項５８】
患者の肢又は臓器に灌流を行う方法であって、請求項１乃至２４のいずれか１つ若しくは請求項３０乃至４４のいずれか１つに記載の灌流装置、又は請求項５３乃至５７のいずれか１つに記載された灌流アセンブリを用いて行う方法。
【請求項５９】
請求項５８に記載の方法において、少なくとも１つの固体の加熱及び／又は冷却源を備える、少なくとも１つの熱制御ユニットを使用して、血液温度を制御及び／又は管理する方法。
【請求項６０】
請求項５８に記載の方法において、前記酸素付加器に供給された換気気体の温度を制御することにより血液温度を制御及び／又は管理する方法。
【請求項６１】
体外膜型酸素供給、心肺バイパス術、分離式の肢灌流、分離式の臓器灌流、肢保存、神経外科、肝臓手術若しくは膵臓手術、及び／又は血管処置において用いられる請求項５８乃至６０のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６２】
請求項１乃至１６のいずれか１つ、請求項１８又は請求項１９に記載の統合型灌流装置において、請求項２０乃至２４のいずれか１つに記載の統合型灌流装置を備えることを特徴とする統合型灌流装置。
【請求項６３】
血液を循環させる血液ポンプと、血液温度を制御及び／又は管理可能な少なくとも１つの熱制御ユニットと、を備えることを特徴とする機器又は装置。
【請求項６４】
請求項６３に記載の機器又は装置を備える心停止法用アセンブリ。
【請求項６５】
請求項６４に記載のアセンブリにおいて、前記血液ポンプはローラーポンプを備えることを特徴とするアセンブリ。
【請求項６６】
前記少なくとも１つの熱制御ユニットは、少なくとも１つの固体の加熱及び／又は冷却源を備えることを特徴とする、請求項６３に記載の機器若しくは装置、又は請求項６４若しくは６５に記載のアセンブリ。
【請求項６７】
前記熱制御ユニットは請求項２乃至１６のいずれか１つに記載の特徴を備える、請求項６３乃至６６のいずれか１つに記載の機器若しくは装置、又はアセンブリ。
【請求項６８】
患者を心停止させる方法であって、請求項６３、請求項６６若しくは請求項６７に記載の装置、又は請求項６４乃至６７のいずれか１つに記載のアセンブリを用いることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体外血液酸素付加処置のための灌流装置に関するものであり、特に、以下のものに限定されないが、例えば外科的状況下において、例えば体外膜型酸素供給、分離式の臓器灌流、分離式の肢灌流、又は心肺バイパス術に用いられる統合型灌流装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
心肺バイパス術（ＣＰＢ）は、一般的には手術を受ける患者体内の血液循環及び酸素含有量を人工的に維持することを可能とする技術である。従って、典型的なＣＰＢ装置は、外科的処置中に心臓及び肺をバイパスしている間、機械的に血液の循環及び血液への酸素付加を行う２つの機能を果たすものである。
【０００３】
体外膜型酸素供給（ＥＣＭＯ）は、例えば心肺の問題に苦しむ患者をサポートするために用いられる技術である。ＥＣＭＯは、ＣＰＢを簡素化したものであり、一般的には、新生児の生命維持（例えば、重大な先天性異常を伴う新生児のため）や、臓器移植の受容者のサポートなどの用途に用いられる。
【０００４】
典型的なＣＰＢ及びＥＣＭＯのサポートシステムは、全体のシステムを形成するために相互に接続される多数の要素からなる。これらは一般的に、（ａ）血液ポンプ；（ｂ）血液酸素付加器；（ｃ）熱交換器；（ｄ）接続チューブ；並びに（ｅ）動脈及び静脈リザーバーを備えるものである。上記のものに加えて、熱交換器に冷却／加熱流体、典型的には、灌流システムの動脈ライン又は静脈ラインのいずれかに位置付けられる向流型の熱交換器に通す揚水を供給するためのヒーター／クーラーシステムを含む、多数の補助的な装置が、臨床環境においてこれらのシステムを作動させるために必要とされる。
【０００５】
熱交換器は一般に、手術中に血液を冷却し、患者の体温を下げるために用いられる。しかしながら、熱交換器は、例えば新生児又は成人の生命維持において、又は例えば分離式の臓器若しくは肢灌流において、例えば正常体温を維持することにも用いられる。熱交換器はまた、例えば低体温症に苦しむ被験者の血液加熱においても使用されるものである。このような熱交換器の他の用途には、心停止処置が含まれる。心停止法は、典型的には心臓切開外科的処置中に用いられ、心臓に外科的処置を行えるようにするために、血液と心停止溶液の冷却混合液を心臓に送り込むことによって心臓を停止させることである。血液と心停止溶液の冷却混合液は、処置中に一定間隔で送り込まれる。処置が完了したら、加熱された血液を、所謂「ホットショット」で送り込むことにより、心臓を正常温度に戻す。
【０００６】
このような熱交換器は、典型的には、大型の商用電源式加熱／冷却ユニットに頼る水回路に接続される。加熱／冷却流体を供給すること、及び熱交換器まで／からチューブを接続することが必要であるということは、扱いづらく、可搬性の点で有益でないばかりか、同じアセンブリ内に血液と水とが存在することに関連した汚染の危険性がある。更に、同一回路内に商用電源からの電力と、水とが存在することに関連した明白な危険性もある。
【０００７】
慣例のＥＣＭＯ技術は、回路を通って血液を循環させるためにローラー又は遠心ポンプを用いている。これは通常、静脈血液をシステム中へ“吸い上げる”ことを確保するために、患者を高い位置に置く必要がある。このような患者の過度な持ち上げは、処置中における臨床ケア及び／又は患者とのやりとりを困難にさせることがよくある。
【０００８】
ＥＣＭＯの使用は、積極的に用いられるのであれば最も有効に適用される。しかしながら、これは、現行の技術の可用性及び複雑性によってしばしば妨げられ、専門家集団に限られたものとなっている。また、現在のＥＣＭＯシステムの複雑さは、異質物質の大きな表面積を持つ、変更された従来のＣＰＢ技術に大いに関係しており、現在のＥＣＭＯシステムにおける血液接触面を大きくする傾向にある。このことは、炎症過程の活性化を含む、血液／生体材料の接触を媒介とした重い合併症、及び凝固因子の消耗を引き起こす可能性がある。更に、現在の装置の使用中に必要とされる比較的多い呼び水量は、血液希釈のリスクを引き起こす可能性があり、これは、血液希釈の影響が実際に臨床的懸念とされている新生児及び小児科環境下において重大なことである。
【０００９】
この複雑さ及び大きさはまた、例えば、重要な診断的研究のために、院内のどこかに患者を搬送することを困難なものとし、その処置の最もやりがいがある内科的合併症にかなり貢献する臨床管理にも影響を及ぼす。
【００１０】
特許文献１（Ｃａｒｄｉｏｖｅｎｔｉｏｎ  Ｉｎｃ．）には、血液に酸素を付加する及び血液を汲み上げる装置であって、順に、気体捕集プレナム、ポンプスペース及び血液酸素付加要素を含む、血液流路を画定するハウジングを備えたものが開示されている。ポンプスペースに配置されたポンプは、血液を気体捕集プレナムから引き入れ、ポンプスペースから、熱交換器及び血液酸素付加要素を通じて血液を前進させる。熱交換器は熱交換プレート及び冷却剤スペースを有している。
【００１１】
特許文献２（Ｂｒｉｇｈａｍ  ａｎｄ  Ｗｏｍｅｎ‘ｓ  Ｈｏｓｐｉｔａｌ）には、低圧、低血外傷の血行動態サポートシステムが開示されている。このシステムは、（１）膜型血液酸素付加器、（２）非閉鎖型ローラーポンプ、及び（３）接続チューブを本来有する、比較的妥当なボリュームで重力送りの、体外血液循環及び酸素付加システムとして動作可能なものである。
【００１２】
特許文献３（Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ，  Ｉｎｃ．）には、非使い捨てのヒーター／クーラーに、酸素付加器と関連する使い捨て熱交換器の熱伝導面と密接して対をなす温度制御面に設けることにより達成可能な、血液酸素付加器中の血液のウォーターレス温度制御が開示されている。
【００１３】
特許文献４には、数個の熱交換器に取り付けられたペルチェ素子を有するペルチェユニットを備える人工心肺装置が開示されている。また特許文献４には、ペルチェ素子を再循環回路において温度を維持するために用いることが開示されている。これらの熱交換器は、流体が通過する熱交換ユニットのチャンバーへと延びる長尺円形ロッドの形状をした熱伝導部材を備える。
【００１４】
体外酸素付加装置としての可搬性及び簡潔性を向上させることは、従来技術において求められていることである。
【００１５】
呼び水量、及び体外酸素付加装置において循環する血液と接触する異質物質の表面積を低減させることは、従来技術において求められていることである。
【００１６】
このようなシステム中への重力排水の必要性を低減し、患者にいっそう密接した治療的技術を提供することは、従来技術において求められていることである。
【００１７】
血液温度の制御のために商用電源により動作する加熱／冷却流体を供給（一般的に水の供給）することをやめること、サイズを小型化すること、並びに全体のアセンブリの可搬性及び患者の動きやすさを向上させることは、従来技術において求められていることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】欧州特許出願公開公報  ＥＰ１６２４９１２Ａ２
【特許文献２】米国特許公報  ＵＳ５，０６９，６６１Ａ
【特許文献３】国際公開公報  ＷＯ９７／３４６４７
【特許文献４】特開２００６−２９６４５２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明の少なくとも１つの態様における少なくとも１つの実施形態の目的は、従来技術における１つ以上の不利益を取り除く又は少なくとも軽減することにある。
【００２０】
本発明の少なくとも１つの態様における少なくとも１つの実施形態の目的は、呼び水量及び循環する血液と接触する異質物質の表面積を最小化する統合型灌流装置を提供することにある。
【００２１】
本発明の少なくとも１つの態様における少なくとも１つの実施形態の目的は、システム内に重力排水する必要性を低減する統合型灌流装置を提供することにある。
【００２２】
本発明の少なくとも１つの態様における少なくとも１つの実施形態の目的は、血液温度制御のための加熱／冷却流体の供給（一般的には水の供給）の必要性を取り除いた、運搬可能で、簡潔で、かつ統合型の灌流装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の第１の態様によると、統合型灌流機器又は装置であって、当該装置を通る血液を循環させる血液ポンプと、血液に酸素を送り込む血液酸素付加器と、を備える統合型灌流機器又は装置が提供される。
【００２４】
この「統合型」とは、前記血液ポンプ及び前記酸素付加器のような、上記灌流装置の様々な部品が、上記灌流装置の全ての不可欠な部分を構成していること、更に前記統合型灌流装置が、例えば血液循環、血液酸素付加、及び／又は血液温度管理のような、灌流中に必要とされる異なる機能を実行可能な単一の装置として用いられること、を意図するものであると理解されるであろう。
【００２５】
前記統合型灌流装置は、血液温度を管理及び制御する熱交換インターフェースを備えることができる。このような構成により、前記灌流装置は血液に酸素を送り込むとともに、血液温度を管理及び制御することが可能になる。
【００２６】
前記灌流装置は、血液流路を画定することができ、並びに／又は少なくとも１つの血液流入口、少なくとも１つの血液流出口、前記血液酸素付加器に供給するための少なくとも１つの換気気体注入口、及び／若しくは前記血液酸素付加器からの排気を放出するための少なくとも１つの換気気体排出口を備えることができる。
【００２７】
前記血液流路は、前記熱交換インターフェースを備える、又は前記熱交換インターフェースと接触する、近接する若しくは関連するものとすることができる。このようにすることにより、熱交換インターフェースは、前記血液流路中を流れる血液と熱交換することが可能となる。
【００２８】
好ましくは、前記統合型灌流装置は、一回のみ使用される統合型灌流装置とするのがよい。このようにすることにより、多数回使用される外科的装置や、その部品に関連する汚染の危険性が取り除かれる。
【００２９】
血液ポンプは、渦状ポンプで構成するのがよい。このようにすることにより、前記装置は呼び水量を大きく低減し、広範囲の流量操作を提供することができる。
【００３０】
前記ポンプは、前記灌流装置を通る血液を循環させる羽根車を備える構成とすることができる。
【００３１】
前記ポンプ又は前記ポンプ羽根車は、血液を前記灌流装置内に拡散させる拡散体を更に備える構成とすることができる。
【００３２】
前記ポンプ羽根車は、磁気駆動システムにより磁力で駆動される、例えば回転素子により作動される構成とすることができる。
【００３３】
前記磁気駆動システムは、前記回転素子を支持する、例えば合成ダイアモンド製の軸受を備えることができる。
【００３４】
好適には、前記少なくとも１つの血液流入口は、前記血液ポンプ及び／又は前記ポンプ羽根車の近傍に設けられる。このようにすることにより、前記ポンプは、前記装置内への前記少なくとも１つの血液流入口を通して血液を投入することが可能となる。
【００３５】
一般的に、前記少なくとも１つの血液流入口は、前記ポンプ及び／又は前記ポンプの前記羽根車に対して半径方向に設けられる。或いは、前記少なくとも１つの血液流入口は、前記ポンプ及び／又は前記ポンプの前記羽根車に対して軸方向に設けられる。他の構成では、前記少なくとも１つの血液流入口は、例えば前記ポンプ及び／又は前記ポンプの前記羽根車に対して所定の角度をもって設けられる。前記ポンプ及び／又は前記ポンプの前記羽根車に対する前記少なくとも１つの血液流入口の配置は、最適な方法で相互に作用するように、又は前記ポンプの前記羽根車として選択された特定の外形を補完するように調整され得るものであることが理解される。
【００３６】
前記血液酸素付加器は、向流型の血液酸素付加器であって、例えば、向流型の中空繊維の気体交換繊維束のような、気体交換繊維束を備える構成とすることができる。向流型の血液酸素付加器とは、その中を血流と気流とが逆方向に移動する酸素付加器のことを言うと理解されたい。
【００３７】
一般的に、前記統合型灌流装置がＥＣＭＯの用途に用いられるときは、前記血液酸素付加器は「プラズマタイト」の繊維を備える構成とするのがよい。プラズマタイトの繊維とは、この技術分野においては、前記装置が長時間にわたって利用された場合に、高圧血液段階から低圧気体段階まで血漿漏出を防ぐ気体交換繊維のことを言うと理解されたい。
【００３８】
また一般的に、前記統合型灌流装置がＣＰＢやその他の用途に用いられるときは、前記血液酸素付加器は、「ノンプラズマタイト」の繊維を備える構成とするのがよい。ノンプラズマタイトの繊維とは、この技術分野においては、比較的短時間の使用のために設計され、血漿漏出を必ずしも防止しない設計の気体交換繊維のことを言うと理解されたい。
【００３９】
前記血液酸素付加器は、前記灌流装置内で処理される血液に酸素を送り込むことが可能である。
【００４０】
好適には、前記血液酸素付加器が、処理される血液中に存在する二酸化炭素の少なくとも一部、例えば所定量を取り除くことをも可能な構成とするのがよい。前記二酸化炭素は、例えば換気気体排出口を通じて、前記血液酸素付加器から放出される。
【００４１】
前記換気気体排出口を通して放出される前記排気は、例えば前記灌流装置における前記酸素付加器へ換気気体を供給する換気気体供給体又は混合器によって、例えば再循環させることによって、再利用可能である。前記排気は、例えば前記排気中の酸素及び／又は二酸化炭素の容量を調整した後など、前記排気を処理した後に再循環させられる。
【００４２】
前記血液酸素付加器は、前記装置の中央部の近傍に設けられ、かつ／又は、使用時において、実質上、前記血液流路により囲まれる構成とすることができる。このようにすることにより、前記血液と前記酸素付加器との前記接触面領域が最大化され、酸素付加の効率が最適化される。
【００４３】
一般的に、前記血液酸素付加器は、前記少なくとも１つの血液流入口と前記少なくとも１つの血液流出口との間に形成される前記血液流路の少なくとも一部に、又は一部に沿って設けられる。
【００４４】
好都合なことには、前記統合型灌流装置は、前記血液酸素付加器をバイパスするように、前記装置中又は内部で血流を迂回させることが可能に構成された少なくとも１つの血液ゲートを更に備える構成とする。前記少なくとも１つの血液ゲートは、前記少なくとも１つの血液流入口と前記血液酸素付加器との間の前記血液流路に沿って設けられる構成とすることが可能である。
【００４５】
前記少なくとも１つの血液ゲートは、開放設定及び閉鎖設定を有する構成とすることが可能である。
【００４６】
開放設定では、前記少なくとも１つの血液ゲートは、血液を前記血液酸素付加器を経て通すことができるように、前記少なくとも１つの血液流入口と前記少なくとも１つの血液流出口との間の前記血液流路に沿って血液を流すことを可能とする。
【００４７】
閉鎖設定では、前記少なくとも１つの血液ゲートは、前記血液酸素付加器をバイパスする、又は血液が前記血液酸素付加器を経て流れることを阻止する。
【００４８】
この場合には、前記装置は少なくとも１つの第２の又はバイパス血液流出口を備える構成とすることができる。
【００４９】
前記血液ゲートが閉鎖設定にあるとき、前記血液流路は、前記少なくとも１つの血液流入口と前記少なくとも１つの第２又はバイパス血液流出口との間に設けられる構成とすることが可能である。
【００５０】
このようにすることにより、前記装置は血液循環装置又は心室補助装置（ＶＡＤ）として動作する。臨床環境においては、これにより例えば臨床医などのユーザーは、血液循環補助を維持しながら患者の肺の機能性を評価することができる。
【００５１】
本発明の第１の実施形態では、前記統合型灌流装置は、血液温度を制御及び／又は管理可能な少なくとも１つの熱制御ユニットを更に備える。
【００５２】
好都合なことには、前記少なくとも１つの熱制御ユニットは、前記熱交換インターフェースを備える構成とする。
【００５３】
好ましくは、前記熱制御ユニットは、少なくとも１つの加熱及び／又は冷却源を備える構成とする。
【００５４】
好適には、前記少なくとも１つの加熱及び／又は冷却源は、固体の加熱及び／又は冷却源を備えるものとする。このような構成により、血液温度を制御するために、例えば水供給のような、加熱／冷却する流体を供給しなくて済む。更に、前記固体の加熱及び／又は冷却源は、前記灌流装置に統合され、前記装置のサイズを小型化することができる。
【００５５】
前記少なくとも１つの加熱及び／又は冷却源は、加熱及び／又は冷却することが可能であって、好ましくは加熱及び冷却の両方が可能なものとする。
【００５６】
前記少なくとも１つの加熱及び／又は冷却源は、ペルチェ素子を備える構成とすることができる。この技術分野においてペルチェ素子は、電気エネルギーを消費して熱を伝える、固体の熱電ポンプの一種と理解されている。このような構成により、確実で迅速な温度制御が可能となる。更に、ペルチェ素子は比較的安価であって、使い捨ての灌流装置における使用に好適である。
【００５７】
前記少なくとも１つの加熱及び／又は冷却源は、血液温度を１０〜４０℃の範囲、好ましくは１８〜３８℃の範囲に管理可能とすることができる。
【００５８】
一般的に、前記熱交換インターフェースは、前記熱制御ユニットにおける前記少なくとも１つの加熱及び／若しくは冷却源と接触又は接続される少なくとも１つの熱交換器を備える。
【００５９】
一般的に、前記少なくとも１つの熱交換器の第１の面又は部分は、例えば血液のような加熱／冷却される流体と、接触又は近接する。
【００６０】
好適には、前記少なくとも１つの熱交換器の第１の面又は部分は、前記少なくとも１つの血液流入口と、前記少なくとも１つの血液流出口及び／又は前記少なくとも１つのバイパス血液流出口との間の前記血液流路の一部に、又は当該少なくとも一部の近傍に設けられる構成とする。
【００６１】
一実施形態において、前記血液流路は、前記少なくとも１つの熱交換器の前記第１の面又は部分のうち実質的に全体又は一部を構成する、又は、接触する、近接する若しくは関連する。
【００６２】
他の実施形態においては、前記血液流路は、前記少なくとも１つの熱交換器の前記第１の面又は部分と少なくとも部分的に接触又は近接して延在する導管を備える。前記血液流路は、回旋状若しくは蛇行した形状を有し、更に／又は、前記熱交換器の前記第１の面又は部分との熱交換する長さ／領域を最大化するように延在している。
【００６３】
前記少なくとも１つの熱交換器の第２の面又は反対面は、前記少なくとも１つの加熱及び／又は冷却源のうち１つ以上に接触している構成とすることが可能である。
【００６４】
前記熱制御ユニットは、１つ以上の前記少なくとも１つの熱交換器の前記第２の面と１つ以上の前記加熱及び／又は冷却源との間に設けられる、例えば熱伝導性ゲルのような、少なくとも１つの熱伝導部を、更に備える構成とすることが可能である。このような構成により、熱伝導機能が更に最適化される。
【００６５】
一般的に、前記少なくとも１つの熱交換器は、例えばアルミニウムのような金属、高分子材料のような合成材料、又は金属／重合体の複合材料のような、熱伝導性材料により作られる。
【００６６】
前記少なくとも１つの加熱及び／又は冷却源は、例えば前記装置の外壁上など、前記灌流装置の外側部分に設けられる構成とすることが可能である。
【００６７】
前記少なくとも１つの熱交換器は、前記灌流装置の外側部分の少なくとも一部に設けられる、又は、例えば当該装置の外壁のような当該装置の壁など、前記灌流装置の外側部分の一部を構成することが可能である。一実施形態では、複数の熱交換器が、例えば当該装置の外壁のような当該装置壁の中など、前記灌流装置の外側部分の中に配置されている。他の実施形態では、熱交換器が、例えば装置外壁のような当該装置の壁など、前記灌流装置の外側部分の要部を構成している。このようにすることにより、前記装置は、前記流体の流路を妨げる不利益なしに、前記流体との効率的な熱交換を実現することができる。例えば前記流体の流路に突起部を通すような、熱交換の最大化を妨げることは、非衛生的な汚染のリスクを増加させ、また前記血流における乱流増加による溶血のリスクをも増加させるため、臨床適用の上では望ましくない。従って、本構成は、前記統合型灌流装置の安全性及び／又は衛生面を向上させるように機能するものである。
【００６８】
好ましくは、前記少なくとも１つの熱交換器は、前記流体の流路まで及ばない、又は物理的に妨げない構成とする。
【００６９】
好適には、前記少なくとも１つの加熱及び／又は冷却源は、電池により給電される構成とする。このような構成により、血液温度制御のためコンセントを使い電力供給を受ける必要がなくなる。
【００７０】
好適には、前記統合型灌流装置及び／又は前記熱制御ユニットは、例えばペルチェ素子のような、固体の加熱及び／又は冷却源を複数備えるものとする。このような構成により、血液温度は迅速かつ正確に調整及び／又は制御される。更に、前記複数の固体の加熱及び／又は冷却源のうち１つ以上に故障があっても、残りの固体の加熱及び／又は冷却源が血液温度を調整／制御可能なため、前記装置のパフォーマンスは損なわれない。従って、患者にとっての安全性は向上する。
【００７１】
前記統合型灌流装置は、２〜１０個、好ましくは４〜８個、通常は約６〜８個の、固体の加熱及び／又は冷却源を備える構成とすることができる。
【００７２】
前記熱制御ユニットは、温度制御ユニットを更に備える構成とすることができる。
【００７３】
前記温度制御ユニットは、例えば前記少なくとも１つの固体の加熱及び／又は冷却源の温度など、前記熱制御ユニットの温度を監視及び／又は制御するように構成することができる。
【００７４】
前記温度制御ユニットは、例えば前記少なくとも１つの固体の加熱及び／又は冷却源の温度などの前記熱制御ユニットの温度の、総合温度を監視及び／又は制御する構成とすることができ、この総合温度の一例として前記少なくとも１つの固体の加熱及び／又は冷却源の平均温度が挙げられる。
【００７５】
好適には、前記温度制御ユニットは、前記少なくとも１つの加熱及び／冷却源それぞれの温度を、好ましくは個別に、監視及び／又は制御する構成とする。このようにすることにより、前記熱制御ユニットの温度は、平均温度又は総合温度に基づくだけではなく、個別の加熱及び／又は冷却源の温度にも基づいて調整可能であり、性能及び安全性が向上する。
【００７６】
前記温度制御ユニットは、前記少なくとも１つの固体の加熱及び／又は冷却源それぞれの温度を、周期的に監視及び／又は制御するよう構成することが可能である。
【００７７】
前記温度制御ユニットは、例えばコンピュータを備えるなど、自動化されたものとすることができる。
【００７８】
前記温度制御ユニットは、例えば前記少なくとも１つの加熱及び／又は冷却源を、好ましくは前記少なくとも１つの加熱及び／冷却源それぞれを個別に、運転停止又はオーバーライドするような、運転停止又はオーバーライド機能を備えるものとすることができる。このようにすることにより、故障時において、１つ以上の固体の加熱及び／又は冷却源は、前記熱制御ユニットの動作を損なわせることなく運動停止され、これにより患者にとっての安全性は向上する。
【００７９】
本発明の第２の実施形態において、前記熱交換インターフェースは、前記血液酸素付加器の少なくとも一部を構成する。このような場合に、温度制御は酸素付加器に供給された前記換気気体の温度を制御することにより実行される。従って、前記統合型灌流装置は、分離された熱制御ユニットを有さない。
【００８０】
前記血液酸素付加器の前記気体交換繊維束が、前記熱交換インターフェースを構成するようにすることができる。
【００８１】
前記換気気体の温度制御は、気熱変換器を通じて行われる構成とすることができる。
【００８２】
前記気熱変換器は、固体の気熱変換器を備える構成とすることができる。前記固体の気熱変換器は、例えばヒートラップ装置によって加熱される気体膨脹室を備える構成とすることが可能である。
【００８３】
前記気熱変換器は、固体の気熱変換器を備える構成とすることが可能である。前記固体の気熱変換器は、例えばヒートラップ装置によって加熱される気体膨脹室を備える構成とすることが可能である。
【００８４】
あるいは、気熱変換器は、水槽を備える構成とすることができる。前記水槽は、例えば加熱された又は冷やされた貯水槽のような、加熱された又は冷やされたタンクを備えることが可能である。銅管のような気体導管は、前記加熱された又は冷やされたタンクを貫通又は当該タンクに沈められている。従って、換気気体が気体導管を通って流れることにより、前記換気気体は、前記灌流装置の前記酸素付加器に運ばれる前に加熱又は冷却される。
【００８５】
前記気熱変換器は、前記少なくとも１つの気体注入口の近傍又はその上流側に設けられる構成とすることができる。
【００８６】
前記統合型灌流装置は、前記換気気体の温度を制御可能な気熱変換器を更に備える構成とすることができる。
【００８７】
前記統合型灌流装置は、静脈及び／又は動脈の酸素レベルを測定する少なくとも１つの酸素センサーを更に備える構成とすることができる。
【００８８】
前記少なくとも１つの酸素センサーは、前記装置の前記少なくとも１つの血液流入口、前記装置の前記少なくとも１つの血液流出口、及び／又は前記装置の前記少なくとも１つのバイパス血液流出口に位置する又はその近傍に位置する前記比色センサー、を備える構成とすることができる。
【００８９】
前記統合型灌流装置は、少なくとも１つの流出口血流センサーを更に備える構成とすることができる。
【００９０】
前記少なくとも１つの流出口血流センサーは、前記装置における前記少なくとも１つの血液流出口及び／又は前記少なくとも１つのバイパス血液流出口に位置する、又は近傍に位置する構成とすることができる。
【００９１】
前記少なくとも１つの流出口血流センサーは、例えば少なくとも１つの超音波ドップラー血流センサーを備え、例えば流出チューブなどの出口導管に、例えばクリップ留めなどで取り付けられ、任意で、吸音ゲルを介して前記出口導管と相互作用可能に接続される構成とすることもできる。
【００９２】
前記統合型灌流装置は、少なくとも１つの流入口血流センサーを更に備える構成とすることができる。
【００９３】
前記少なくとも１つの流入口血流センサーは、前記装置における前記少なくとも１つの血液流出口に、又はその近傍に設けられる構成とすることが可能である。
【００９４】
前記少なくとも１つの流入口血流センサーは、例えば少なくとも１つの超音波ドップラー血流センサーを備え、例えば流入チューブなどの入口導管に、例えばクリップ留めなどで取り付けられ、任意で、吸音ゲルを介して前記入口導管と相互作用可能に接続される構成とすることもできる。
【００９５】
前記統合型灌流装置は、前記血液流路内で起こり得る空気流を検出するために、例えば少なくとも１つの超音波気泡検出器などの、少なくとも１つの気泡検出器を更に備える構成とすることができる。このような構成により、例えば患者への空気塞栓の潜在的なリスクが低減される。
【００９６】
前記少なくとも１つの気泡検出器は、ドップラー気泡検出器を備える構成とすることができる。
【００９７】
一実施形態では、前記少なくとも１つの気泡検出器は、前記少なくとも１つの流入口又は流出口血流センサーの中に組み込まれている。
【００９８】
他の実施形態では、前記少なくとも１つの気泡検出器は、例えば流入チューブなどの入口導管、又は例えば流出チューブなどの出口導管に、例えばクリップ留めなどで取り付けられ、任意で、吸音ゲルを介して前記入口導管又は前記出口導管と相互作用可能に接続される構成とすることも可能である。
【００９９】
前記統合型灌流装置は、前記流入口及び／又は前記流出口の血流を調整可能なように、前記血液ポンプを制御又は交信する制御ユニットを更に備える構成とすることが可能である。
【０１００】
前記制御ユニットは、例えば流出口血流量、流入口血流量、静脈及び／若しくは静脈の酸素レベル、並びに／又は気泡レベルを表示可能なユーザーインターフェースを備える構成とすることができる。
【０１０１】
前記ユーザーインターフェースは例えばＬＣＤタッチパッドスクリーンなどのスクリーンを備える構成とすることが可能である。
【０１０２】
前記ユーザーインターフェース及び／又は制御ユニットは、例えば随意調整可能なアームを介して、前記灌流装置に接続される構成とすることができる。
【０１０３】
好都合なことには、前記制御ユニットは、前記少なくとも１つの流出口血流センサー及び／又は前記少なくとも１つの流入口血流センサーと交信するものとする。
【０１０４】
前記制御ユニットは、前記流入口及び／又は流出口血流が所定範囲を外れているときに、前記制御ユニットが自動的に前記血液ポンプ流量を制御及び／又は調整可能な自動モードを備える構成とすることが可能である。
【０１０５】
前記自動モードでは、前記静脈及び／又は動脈の酸素レベルが所定範囲から外れているときに、前記制御ユニットは前記換気気体注入口の流量、及び／又は、前記換気気体注入口に接続された換気気体供給体若しくは混合器の酸素比、を自動的に制御及び／又は調整することが可能である。
【０１０６】
自動モードを備えることにより、前記装置は、ＥＣＭＯ又はＣＰＢの専門家が不在のセンターにおける、及び／又は非専門要員による使用に好適である。
【０１０７】
あるいは、又は更に、前記制御ユニットは、前記流入口及び／又は流出口流量が所定の流量範囲を超えているときに、例えば前記ユーザーインターフェースを通してユーザーが手動で前記血液ポンプの流量を制御及び／又は調整可能な手動モードを備える構成とすることができる。
【０１０８】
当該手動モードにおいて、前記制御ユニットは、前記静脈及び／又は動脈の酸素レベルが所定範囲から外れているときに、ユーザーが、例えば前記ユーザーインターフェースを通して手動で前記換気気体注入口の流量、及び／又は、前記換気気体注入口に接続された換気気体混合器の前記酸素比を制御及び／調整することを可能にするものである。
【０１０９】
ユーザーは、前記制御ユニットにより前記血液ゲートの操作も可能である。
【０１１０】
好都合には、前記制御ユニット及び／又は前記ユーザーインターフェースは、例えばビジュアル又はサウンドディスプレイなど、アラーム及び／又は警告ディスプレイを更に備える構成とし、当該ディスプレイは、例えば前記少なくとも１つの酸素センサー、前記少なくとも１つの気泡検出器、並びに／又は前記少なくとも１つの流出口及び／若しくは流入口血流センサーと交信することができる。
【０１１１】
前記少なくとも１つの酸素センサーを、当該少なくとも１つの酸素センサーが静脈及び／又は動脈の酸素レベルが所定範囲を外れていることを検出したときに、前記アラーム及び／又は警告ディスプレイの作動のトリガーとすることができる。
【０１１２】
前記少なくとも１つの気泡検出器を、当該少なくとも１つの気泡検出器が血流中の気泡レベルが所定レベルを超えていることを検出したときに、前記アラーム及び／又は警告ディスプレイの作動のトリガーとすることができる。
【０１１３】
前記少なくとも１つの流出口及び／又は流入口血流センサーが、前記流出口及び／流入口血流の流量が所定範囲から外れていることを検出したときに、当該少なくとも１つの流出口及び／又は流入口血流センサーを、前記アラーム及び／又は警告ディスプレイの作動のトリガーとすることができる。
【０１１４】
好都合には、前記制御ユニットはブルートゥース（登録商標）（ＢｌｕｅｔｏｏｔｈＴＭ）技術、ＷｉＦｉ技術などによって遠隔アクセス可能なものとする。このようにすることにより、ユーザーは前記制御ユニットを遠隔制御及び／又は操作することが可能となる。
【０１１５】
あるいは、静脈及び／又は動脈の酸素レベルを測定する前記少なくとも１つの酸素センサー、少なくとも１つの流出口血流センサー、少なくとも１つの流入口血流センサー、少なくとも１つの気泡検出器、及び／又は少なくとも１つの制御ユニットは、前記統合型灌流装置を受け入れるように構成されたハウジング上に、又は当該ハウジング中に設けられるようにすることができる。
【０１１６】
このような構成により、前記灌流装置は、前記ハウジングに挿入可能な「カートリッジ」タイプの装置として説明することができる。
【０１１７】
前記灌流装置は、使用前は、例えば密閉された無菌容器内のような無菌環境において、例えば保管されることにより保持される。このようにすることにより、前記灌流装置を使用しても、従来の灌流システムに比較して、患者の汚染リスクを低減することが可能である。更に、前記灌流装置は使用後に捨てられ又は処理される。従って、前記灌流装置は、一回のみ使用される又は使い捨て装置と称される。
【０１１８】
前記ハウジングは、例えば１つ以上のスロットのような、前記ハウジング内に前記灌流装置を受け入れる及び／又は保持する保持手段を備える構成とすることができる。
【０１１９】
前記灌流装置は、例えば１つ以上の隆起部のような、前記ハウジングの前記保持手段と係合する被保持手段を備える構成とすることができる。
【０１２０】
好都合には、前記ハウジングの前記保持手段、及び前記灌流装置の前記被保持手段は、互いに補完する及び／又は互いに係合し合う構成とするとよい。
【０１２１】
前記ハウジング及び／又は灌流装置は、例えばクリップやボルトのような、前記灌流装置を前記ハウジングに取り付ける取り付け手段を更に備えるものとすることができる。
【０１２２】
本発明の第２の態様によると、前記第１の態様による前記装置において使用されるケーシングが提供され、当該ケーシングは血液流路を画定すると共に、少なくとも１つの血液流入口、少なくとも１つの血液流出口、少なくとも１つの換気気体注入口、及び少なくとも１つの換気気体排出口を備える。
【０１２３】
好ましくは、前記ケーシングは１回のみ使用される又は使い捨てのケーシングとする。
【０１２４】
一般的に、前記ケーシングは、例えば渦巻血液ポンプのような血液ポンプを受け入れるように構成されたポンプ受け部を備える構成とすることができる。
【０１２５】
また一般的に、前記ケーシングは、血液酸素付加器を受け入れるように構成された酸素付加器受け部を備える構成とすることが可能である。
【０１２６】
あるいは、前記血液酸素付加器は、例えば前記ケーシングと一体的に形成されるなど、前記ケーシング自体の一部を構成するようにすることも可能である。
【０１２７】
前記血液酸素付加器は、前記ケーシングの中央部の近傍に設けられ、更に／又は、使用時において、実質上、前記血液流路により囲まれるように構成することができる。
【０１２８】
前記ケーシングは、前記血液酸素付加器をバイパスして血流を前記装置中又は装置内で迂回させることが可能な少なくとも１つの血液ゲートを受け入れるように設けられた、少なくとも１つの血液ゲート受け部を更に備えるようにすることができる。
【０１２９】
あるいは、前記少なくとも１つの血液ゲートは、例えば前記ケーシングと一体的に形成されるなど、前記ケーシング自体の一部を構成するようにしてもよい。
【０１３０】
前記ケーシングは、前記少なくとも１つの血液ゲートが閉鎖設定にあるときに、血液の流出を可能とする少なくとも１つの第２の又はバイパス血液流出口を備える構成とすることができる。
【０１３１】
前記ケーシングは、全体ケーシングユニットを備えるようにすることが可能である。あるいは、前記ケーシングは、例えば密閉して接続可能な複数の接続部として、例えば基礎部、頂部、及び当該基礎部と当該頂部との間に設けられた少なくとも１つの中央部を備える構成とすることが可能である。
【０１３２】
一般的に、前記少なくとも１つの血液流入口は、例えば血液流入口導管やチューブによって、患者の肢又は臓器の静脈血管に接続される構成とすることができる。
【０１３３】
一般的に、前記少なくとも１つの血液流出口及び／又は前記少なくとも１つのバイパス血液流出口は、例えば血液流出口導管やチューブによって、患者の肢又は臓器の動脈血管に接続される構成とすることができる。
【０１３４】
前記少なくとも１つの換気気体注入口は、例えば気体注入口導管やチューブによって、前記血液酸素付加器へ供給する換気気体源に接続される構成とすることができる。
【０１３５】
前記少なくとも１つの換気気体排出口は、例えば気体排出口導管やチューブによって、例えば換気気体源、気体処理ユニット、又は前記血液酸素付加器からの排気を放出する気体廃棄ユニットに接続される構成とすることができる。
【０１３６】
前記ケーシングの幅及び／又は高さは、約５〜５０ｃｍの範囲、一般的には約１０〜３０ｃｍの範囲とすることが可能である。
【０１３７】
本発明の前記第２の態様における第１の実施形態では、前記ケーシングは、前記血液流路を通って循環する前記血液の温度を制御及び／又は管理可能な少なくとも１つの熱制御ユニットを更に備える構成とすることができる。
【０１３８】
あるいは、前記ケーシングは、前記少なくとも１つの熱制御ユニットを受け入れる少なくとも１つの受け部を備える構成とすることが可能である。
【０１３９】
前記少なくとも１つの熱制御ユニットの好ましい特徴は、本発明の前記第１の態様と関連して記述されたため、ここでは省略し、繰り返して記載することはしない。
【０１４０】
前記少なくとも１つの熱制御ユニットにおける前記少なくとも１つの加熱及び／又は冷却源は、例えば前記ケーシングの外壁など、前記ケーシングの外側部分に設けられる構成とすることができる。
【０１４１】
前記少なくとも１つの熱制御ユニットにおける前記少なくとも１つの熱交換器は、例えば前記ケーシングの外壁などの前記ケーシングの外側部分の少なくとも一部に設けられ、又は当該少なくとも一部を構成するようにすることが可能である。一実施形態では、複数の熱交換器は、例えば前記ケーシングの外壁内など、前記ケーシングの外側部分内に設けられる構成することができる。他の実施形態では、前記少なくとも１つの熱交換器は、例えば前記ケーシングの少なくとも１つの面の外壁など、前記ケーシングの外側部分の実質的一部を構成するようにすることができる。
【０１４２】
好適には、前記少なくとも１つの加熱及び／又は冷却源は、電池により給電される構成とする。
【０１４３】
好適には、前記ケーシングは、固体の加熱及び／冷却源を複数備える構成とする。
【０１４４】
前記ケーシングは、２〜１０個、好ましくは４〜８個、一般的には約８個の、固体の加熱及び／又は冷却源を備える構成とするとよい。
【０１４５】
本発明の前記第２の態様における第２の実施形態では、前記ケーシングは、熱制御ユニット及び／又は熱制御ユニット受け部を欠く構成とすることが可能である。このような場合に、温度制御は、前記酸素付加器に供給された換気気体の温度を制御することによって行うことができる。
【０１４６】
換気気体の温度制御は、ヒートラップ装置により加熱される気体膨脹室を通して行うことができる。
【０１４７】
あるいは、前記ケーシングは、前記換気気体の温度制御可能な気熱変換器を受け入れる、受け部を更に備える構成とすることができる。
【０１４８】
本発明の前記第２の態様における前記第１及び第２の実施形態による前記ケーシングは、制御ユニットを受け入れる制御ユニット受け部を更に備える構成とすることができる。
【０１４９】
あるいは、前記制御ユニットは、例えば随意調整可能なアームを介して行われるような既存の手段によって、前記ケーシングに取り付けられ又は接続されるようにすることができる。
【０１５０】
前記制御ユニットに関連する特徴は、本発明の前記第１の態様に関連して説明されたため、ここでは記載を省略し、繰り返して説明することはしない。
【０１５１】
本発明の第３の態様によれば、本発明の前記第１の態様による装置、又は本発明の前記第２の態様によるケーシングにおいて使用されるポンプが提供される。
【０１５２】
前記ポンプは渦巻ポンプである。このような構成により、前記装置は、大変少ない呼び水量で、広範囲にわたる作動流量を提供可能となる。
【０１５３】
前記ポンプは、前記灌流装置を通る血液を循環させる羽根車を備える構成とすることができる。
【０１５４】
前記ポンプ又はポンプ羽根車は、血液を前記灌流装置中に拡散する拡散体を更に備える構成とすることができる。
【０１５５】
前記ポンプ羽根車は、例えば磁気駆動システムにより磁力で駆動される回転素子によって、作動されるように構成することができる。
【０１５６】
前記磁気駆動システムは、例えば前記回転素子を支持する合成ダイアモンド軸受などの軸受を備える構成とすることができる。
【０１５７】
本発明の第４の態様によると、本発明の前記第１の態様による装置を備える灌流アセンブリが提供される。
【０１５８】
ここで「アセンブリ」とは、本発明による前記装置に加えて、例えばチューブ、制御装置、検出器、センサー、調整器、計測器、又はリザーバーなどを含む、特定の臨床的又は外科的処置のパフォーマンスにおいて必要又は好適ないかなる追加機器若しくは周辺機器、部品、又は器具を備える機器を言うものと理解されたい。
【０１５９】
前記灌流アセンブリは、前記統合型灌流装置を受け入れるように構成されたハウジングを備えるものとすることができる。
【０１６０】
このようにすることにより、前記灌流装置は、前記ハウジング内に挿入可能な「カートリッジ」タイプの装置として説明することができる。
【０１６１】
前記灌流装置は、使用前は、例えば密封された無菌容器内のような無菌環境において、例えば保管されることにより保持される。このようにすることにより、前記灌流装置を使用しても、従来の灌流システムに比較して、患者の汚染リスクを低減することが可能である。更に、前記灌流装置は使用後に捨てられ又は処理される。従って、前記灌流装置は、一回のみ使用若しくは使い捨て装置と称される。
【０１６２】
前記ハウジングは、例えば１つ以上のスロットのような、前記ハウジング中に前記灌流装置を受け入れる及び／又は保持する保持手段を備える構成とすることができる。
【０１６３】
前記灌流装置は、前記灌流装置は、例えば１つ以上の隆起部のような、前記ハウジングの前記保持手段と係合する被保持手段を備える構成とすることができる。
【０１６４】
好都合には、前記ハウジングの前記保持手段と、前記灌流装置の前記被保持手段とは、互いに補完する及び／又は互いに係合し合う構成とするとよい。
【０１６５】
前記ハウジング及び／又は前記灌流装置は、例えばクリップやボルトなどの、前記ハウジングに前記灌流装置を固定する取り付け手段を更に備える構成とすることができる。
【０１６６】
静脈及び／又は動脈酸素レベルを測定する前記少なくとも１つの酸素センサー、少なくとも１つの流出口血流センサー、少なくとも１つの流入口血流センサー、少なくとも１つの気泡検出器、及び／又は少なくとも１つの制御ユニットは、前記ハウジング上又は前記ハウジング内に設けられる構成とすることができる。
【０１６７】
前記ハウジングは、前記灌流装置を受け入れることが可能なサイズで構成される。
【０１６８】
前記ハウジングの幅及び／又は高さは、約５〜５０ｃｍの範囲、一般的には約１０〜３０ｃｍの範囲である。
【０１６９】
前記灌流装置のサイズは、予期される用途により異なるものである。例えば、前記ポンプ、並びに／又、は前記酸素付加器及び／若しくは任意的な熱交換インターフェースのサイズは、成人への灌流で用いる場合には比較的大きなサイズとなる一方で、幼児／子供への灌流に使用する場合には、より小さいサイズとなる。
【０１７０】
好都合には、前記灌流装置は、例えば前記灌流アセンブリの前記ハウジングに適した及び／又は補完的な標準サイズの、前記第２の態様によるケーシングを備える構成とする。
【０１７１】
また好都合には、前記ポンプ、並びに／又、は前記酸素付加器及び／若しくは任意的な熱交換インターフェースのサイズは、例えば成人の灌流で使用する場合には、第１又は大型サイズのものとし、例えば幼児／子供の灌流で使用する場合には、大２又は小型サイズのものとする。なお、例えば新生児用の新生サイズなど、予期し得る他のサイズとしてもよいことは明らかである。
【０１７２】
前記灌流アセンブリは、例えば前記灌流アセンブリの前記ハウジングなどに、作動手段を備える構成とすることができ、作動手段としては、例えば前記羽根車などの前記ポンプの一部を、例えば磁気駆動などで駆動するための回転素子が挙げられる。
【０１７３】
例えば前記回転素子などの前記作動手段は、磁気駆動システムにより磁力で駆動される構成とすることができる。
【０１７４】
前記磁気駆動システムは、前記回転素子を支持するため、例えば合成ダイアモンドなどの軸受を備える構成とすることができる。
【０１７５】
前記灌流アセンブリは、例えば患者の肢又は臓器から、前記灌流装置の前記少なくとも１つの流入口まで血液を運ぶ、例えば流入チューブなどの入口導管を更に備える構成とすることができる。
【０１７６】
前記灌流アセンブリは、前記灌流装置における前記少なくとも１つの流出口及び／又は前記少なくとも１つのバイパス血液流出口から例えば患者の肢又は臓器まで血液を運ぶ、例えば流出チューブなどの出口導管を更に備える構成とすることができる。
【０１７７】
前記灌流アセンブリは、前記灌流装置の前記酸素付加器に換気気体を供給する換気気体供給体又は混合器を更に備える構成とすることができる。
【０１７８】
前記灌流アセンブリは、前記換気気体供給体又は前記混合器から前記灌流装置の前記少なくとも１つの換気気体注入口へと換気気体を供給する、例えば気体注入口チューブのような気体注入口導管を更に備える構成とすることができる。
【０１７９】
前記灌流アセンブリは、前記灌流装置の前記換気気体排出口から前記換気気体供給体若しくは前記混合器に、又は気体処理ユニット若しくは廃棄部に排気を運ぶ、例えば気体排出口チューブのような気体排出口導管を更に備える構成とすることができる。
【０１８０】
前記灌流アセンブリは、１つ以上の物質を血流中に注入する少なくとも１つのリザーバーを更に備える構成とすることができる。
【０１８１】
一般的には、前記少なくとも１つのリザーバーは、ヘパリンのような流体及び／又は抗凝血物質を備える構成とする。
【０１８２】
第１の実施形態では、前記灌流アセンブリは、本発明の前記第１の態様における前記第１の実施形態による灌流装置を備える。
【０１８３】
第２の実施形態では、前記灌流アセンブリは、本発明の前記第１の態様における前記第２の実施形態による灌流装置を備える。
【０１８４】
前記第２の実施形態では、前記灌流アセンブリは、前記換気気体の温度を制御する手段を更に備える構成とすることができる。
【０１８５】
前記換気気体の温度を制御する前記手段は、例えばヒートラップ装置によって加熱可能な、例えば気体膨脹室を更に備える構成とすることができる。
【０１８６】
あるいは、前記換気気体の温度を制御する前記手段は、本発明の前記第１の態様における前記第２の実施形態による前記灌流装置に任意で接続可能な、又は当該灌流装置中に設けられる気熱制御ユニットを備える構成とすることができる。
【０１８７】
前記灌流アセンブリは、静脈及び／又は動脈の酸素レベルを測定する少なくとも１つの酸素センサー、少なくとも１つの流出口血流センサー、少なくとも１つの流入口血流センサー、少なくとも１つの気泡検出器、及び／又は少なくとも１つの制御ユニットを更に備える構成とすることができる。これらの部分の特徴は、本発明の前記第１の態様に関連して記述されているため、ここでは省略し、繰り返して記載しない。
【０１８８】
静脈及び／又は動脈の酸素レベルを測定する前記少なくとも１つの酸素センサー、前記少なくとも１つの流出口血流センサー、前記少なくとも１つの流入口血流センサー、前記少なくとも１つの気泡検出器、及び／又は前記少なくとも１つの制御ユニットは、例えば前記灌流アセンブリの前記ハウジング内に設けられるようにすることができる。
【０１８９】
前記灌流アセンブリは、ＥＣＭＯアセンブリを備える構成とすることができる。
【０１９０】
あるいは、前記灌流アセンブリは、ＣＰＢアセンブリを備える構成とすることができる。
【０１９１】
あるいは、前記灌流アセンブリは、例えばがん治療のための分離式肢灌流アセンブリを備える構成とすることができる。
【０１９２】
あるいは、前記灌流アセンブリは、例えば移植及び／又は治療のための分離式臓器灌流アセンブリを備える構成とすることができる。
【０１９３】
あるいは、前記灌流アセンブリは、例えば弾道による怪我の処置として戦場で利用し得る肢保存アセンブリを備える構成とすることができる。
【０１９４】
あるいは、前記灌流アセンブリは、神経外科アセンブリを備える構成とすることができる。
【０１９５】
あるいは、前記灌流アセンブリは、肝臓手術アセンブリ又は膵臓手術アセンブリを備える構成とすることができる。
【０１９６】
あるいは、前記灌流アセンブリは、血管アセンブリを備える構成とすることができる。
【０１９７】
本発明の第５の態様によると、患者の肢又は臓器に灌流を行う方法が提供され、当該方法は、前記第１の態様による灌流装置、又は前記第４の態様による灌流アセンブリを使用する。
【０１９８】
第１の実施形態では、前記方法は、少なくとも１つの熱制御ユニットを用いることにより血液温度を制御及び／又は管理する工程を有し、当該少なくとも１つの熱制御ユニットは、例えば少なくとも１つの固体の加熱及び／又は冷却源のような、少なくとも１つの加熱及び／又は冷却源を備える。
【０１９９】
第２の実施形態では、前記方法は、前記酸素付加器に供給された前記換気気体の温度を制御することによって血液温度を制御及び／又は管理する工程を備える。
【０２００】
前記方法は、ＥＣＭＯ、ＣＰＢ、例えばがん治療のための分離式肢灌流、例えば分離された臓器の移植及び／又は処置のための分離式臓器灌流、例えば弾道による怪我の処置として戦場で利用し得る肢保存、神経外科、肝臓手術若しくは膵臓手術、及び／又は血管処置において使用することが可能である。
【０２０１】
本発明の第６の態様によると、血液を循環させる血液ポンプと、血液温度を制御及び／又は管理可能な少なくとも１つの熱制御ユニットとを備える機器又は装置が提供される。
【０２０２】
前記機器又は装置は、心停止法用の機器又は装置である。
【０２０３】
前記血液ポンプは、患者の心臓に血液を循環させるように構成されている。
【０２０４】
一般的には、前記血液ポンプは、ローラーポンプを備える構成である。
【０２０５】
一般的には、前記ローラーポンプは、前記ポンプと患者の腎臓との間に設けられる構成である。
【０２０６】
前記機器又は装置は、統合型機器又は装置を構成することができる。ここで「統合型」とは、前記血液ポンプや前記少なくとも１つの熱制御ユニットのような、前記装置の各種部品が、当該装置の完全にすべての部分を構成すること、更にその統合型装置が、例えば血液循環及び／又は血液温度管理などの心停止法が使用されている間などの使用中において、要求される各種機能を実行可能な単一の装置として用いられるものであることを意図するものと理解されたい。
【０２０７】
前記少なくとも１つの熱制御ユニットは、少なくとも１つの加熱及び／冷却源を備える構成とし、好ましくは、少なくとも１つの固体の加熱及び／冷却源を備える構成とする。このようにすることにより、例えば加熱される／冷却される水槽のような、加熱及び／冷却するための流体を供給しなくて済む。
【０２０８】
前記少なくとも１つの固体の加熱及び／又は冷却源は、ペルチェ素子を備える構成とすることができる。
【０２０９】
前記少なくとも１つの熱制御ユニットは、前記熱制御ユニットの前記少なくとも１つの加熱及び／又は冷却源と接触、近接又は関連する、熱交換インターフェース及び／又は少なくとも１つの熱交換器を備える構成とすることができる。
【０２１０】
本発明の前記第１の態様に関して記載された前記熱制御ユニット、熱交換インターフェース、及び／又は熱交換器の特徴は、本発明の前記第６の態様による前記機器又は前記装置における前記熱制御ユニット、熱交換インターフェース、及び／又は熱交換器にも適用可能であり、簡略のためここでは繰り返して記載しない。
【０２１１】
本発明の第７の態様によると、本発明の前記第５の態様による装置を備えるアセンブリが提供される。
【０２１２】
前記アセンブリは、心停止用のアセンブリを備える構成とすることができる。
【０２１３】
前記アセンブリは、例えば前記血液ポンプを介して、例えば心筋保護液などの１つ以上の物質を血流中に供給する少なくとも１つのリザーバーを更に備える構成とすることができる。
【０２１４】
本発明の第８の態様によると、患者に心停止法を行う方法が提供され、当該方法は、前記第６の態様による心停止用装置、又は前記第７の態様による心停止用アセンブリを使用する工程を有する。
【０２１５】
本発明の実施形態は単なる例示として、以下、添付の図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【０２１６】
【図１】従来技術による慣例のＥＣＭＯアセンブリを示す図である。
【図２（ａ）】本発明の第１の態様における第１の実施形態による統合型灌流装置の分解立体図である。
【図２（ｂ）】図２（ａ）の装置の上方からの背面図である。
【図２（ｃ）】図２（ａ）の装置の底面図である。
【図３（ａ）】図２（ａ）の装置における前方部の上方からの斜視図である。
【図３（ｂ）】図２（ａ）の装置における後方部の上方からの斜視図である。
【図３（ｃ）】図２（ａ）の装置の断面図である。
【図４（ａ）】図３（ａ）の装置のケーシングにおける基礎部の上方からの斜視図である。
【図４（ｂ）】図３（ａ）の装置のケーシングにおける中央部の天面図である。
【図４（ｃ）】図３（ａ）の装置のケーシングにおける中央部の上方からの斜視図である。
【図４（ｄ）】図３（ａ）の装置のケーシングにおける頂部の上方からの斜視図である。
【図５（ａ）】図２（ａ）の装置のポンプにおける羽根車のコンピュータイメージングの図である。
【図５（ｂ）】図５（ｂ）の羽根車の速度プロフィールのコンピュータイメージングの図である。
【図６】８つのペルチェパネルが取り付けられた図２（ａ）の装置における熱交換インターフェースの、コンピュータモデリング化された静的熱解析図である。
【図７】本発明の第１の態様における第２の実施形態による統合型灌流装置の上方からの背面図である。
【図８】図７に示す統合型灌流装置を備える、本発明の第４の態様による灌流アセンブリの第２の実施形態を示す該略図である。
【図９】図７の灌流装置又は図８の灌流アセンブリの固体の熱交換器を示す上方からの側面図である。
【図１０】図７の統合型灌流装置を備える、図８のアセンブリに代替可能な実施形態を示す図である。
【図１１（ａ）】図７の統合型灌流装置を備え、加熱された換気気体温度が水槽によって制御される、図８のアセンブリに代替可能な実施形態を示す図である。
【図１１（ｂ）】図１１（ａ）のアセンブリにおける気熱変換器の水槽の天面図である。
【図１２（ａ）】図１０の灌流アセンブリを用いて処理された流体の温度の時刻歴を示す図である。
【図１２（ｂ）】図１０及び図１１（ａ）のアセンブリにおいて用いられる酸素付加器を通った空気の温度の相違（排出口―注入口）を示す図である。
【図１２（ｃ）】図１０及び図１１（ａ）のアセンブリにおいて用いられる酸素付加器を通った水の温度の相違（流出口―流入口）を示す図である。
【図１３（ａ）】本発明による統合型灌流装置の実施形態の上方からの斜視図である。
【図１３（ｂ）】図１３（ａ）の装置の上方からの背面図である。
【図１３（ｃ）】図１３（ａ）の装置の概略図である。
【図１４】本発明による統合型灌流装置の実施形態の上方からの斜視図である。
【図１５】本発明による統合型灌流装置の実施形態の概略図である。
【図１６（ａ）】本発明による統合型灌流装置の実施形態の上方からの正面図である。
【図１６（ｂ）】図１６（ａ）の装置の（ｉ）−（ｉ）断面図である。
【図１７（ａ）】図１３（ａ）の装置を用いて行われた実験結果を示す図である。
【図１７（ｂ）】図１３（ａ）の装置を用いて行われた実験結果を示す図である。
【図１７（ｃ）】図１３（ａ）の装置を用いて行われた実験結果を示す図である。
【図１７（ｄ）】図１３（ａ）の装置を用いて行われた実験結果を示す図である。
【図１７（ｅ）】図１３（ａ）の装置を用いて行われた実験結果を示す図である。
【図１７（ｆ）】図１３（ａ）の装置を用いて行われた実験結果を示す図である。
【図１７（ｇ）】図１３（ａ）の装置を用いて行われた実験結果を示す図である。
【図１８（ａ）】図１４の装置を用いて行われた実験結果を示す図である。
【図１８（ｂ）】図１４の装置を用いて行われた実験結果を示す図である。
【図１８（ｃ）】図１４の装置を用いて行われた実験結果を示す図である。
【図１８（ｄ）】図１４の装置を用いて行われた実験結果を示す図である。
【図１９】（ａ）〜（ｂ）は、図１５の装置を用いて行われた実験結果を示す図である。
【図２０】図１６の装置を用いて行われた実験結果を示す図である。
【図２１（ａ）】従来技術による慣例の心停止アセンブリの第１の形態を示す図である。
【図２１（ｂ）】従来技術による慣例の心停止アセンブリの第２の形態を示す図である。
【図２２】本発明の第７の実施形態による心停止法用アセンブリの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０２１７】
図１を参照すると、従来技術による慣例のＥＣＭＯアセンブリが示されており、全体が付番５で示されている。
【０２１８】
アセンブリ５は、患者１の血液をアセンブリ５を通じて循環させるポンプ１０を備える。
【０２１９】
アセンブリ５は、その一端部で静脈カニューレ２を介して患者１の静脈系に接続され、他端部で動脈カニューレ３を介して患者１の動脈系に接続される。血液は静脈カニューレ２から引き出され、酸素付加のためアセンブリ５を通って循環し、その後動脈カニューレ３を介して患者に戻される。
【０２２０】
アセンブリ５は、患者の血液処理用の流体６及びヘパリン７のリザーバーを備える。
【０２２１】
アセンブリ５はまた、気体混合器２０に接続される膜型の酸素付加器１５を備えており、気体混合器２０は酸素付加器１５に対して、この酸素付加器１５を通じて行われる血液酸素付加のための換気気体を供給する。
【０２２２】
次に血液は、酸素が付加された血液を患者１へと戻す前に、熱交換器２５を通過して所定温度に維持される。
【０２２３】
また、ここで示す特別なＥＣＭＯアセンブリは、酸素付加の前後に血圧を測定する上流側の膜式圧力モニター３１と下流側の膜式圧力モニター３２とを備える。
【０２２４】
熱交換器２５は、一般的にヒーター／クーラーユニット（図示せず）に接続され、典型的には商用電源により駆動される、水による加熱／冷却ユニットが挙げられる。
【０２２５】
このような典型的なタイプのＥＣＭＯアセンブリは、このように複雑であることが明らかであり、このようなアセンブリを小型化及び簡素化しようとする試みがなされている。
【０２２６】
図２（ａ）、２（ｂ）、２（ｃ）、３（ａ）、３（ｂ）及び３（ｃ）を参照すると、本発明の第１の態様における第１の実施形態による統合型の灌流装置が示されており、全体として付番１００が付されている。
【０２２７】
統合型灌流装置１００は、当該装置１００を通る血液を循環させる血液ポンプ１１０と、血液に酸素を付加する血液酸素付加器１２０とを備える。
【０２２８】
この実施形態において、統合型灌流装置は、血液温度を管理及び制御する熱交換インターフェース１３０を備える。
【０２２９】
灌流装置１００は、血液流路を画定し、血液流入口１０１、血液流出口１０２、血液酸素付加器１２０に供給するための換気気体注入口１２１、及び血液酸素付加器１２０から排気を放出するための換気気体排出口１２２を備える。
【０２３０】
好ましくは、統合型灌流装置１００は、一回のみの使用又は使い捨ての統合型灌流装置とする。このようにすることにより、繰り返し使用される外科装置又はその部品に関連する汚染のリスクを除外することができる。
【０２３１】
ポンプ１１０は渦巻ポンプ１１１を備え、当該渦巻ポンプ１１１は灌流装置１００を通る血液を循環させる羽根車１１２を備える。
【０２３２】
ポンプ１１０は、灌流装置１００内に血液を拡散させる、羽根車１１２と接続された拡散体１１４を更に備える。
【０２３３】
ポンプ１１０の羽根車１１２は、回転素子（図示せず）によって作動される。この実施形態では、この回転素子は磁気駆動システム１１３によって磁力で駆動される。
【０２３４】
一実施形態では、磁気駆動システム１１３は、回転素子を支持するために、例えば合成ダイアモンドなどの軸受を備える。
【０２３５】
血液流入口１０１は、血液ポンプ１１０の近傍に設けられる。このようにすることにより、ポンプ１１０は、血液流入口１０１を通じて装置１００内へと血液を吸い上げることが可能となる。
【０２３６】
図２（ａ）、２（ｂ）及び３（ｃ）において、血液流入口１０１は、ポンプ１１０、及び／又はポンプ羽根車１１２の回転軸に対して軸方向に配置されている。
【０２３７】
図３（ｂ）において、血液流入口１０１は、ポンプ１１０、及び／又はポンプ羽根車１１２の回転軸に対して半径方向に配置されている。
【０２３８】
装置１００は、半径方向血液流入口１０１又は軸方向血液流入口１０１を備える構成とすることができ、あるいは両方を備える構成とすることも可能である。
【０２３９】
血液酸素付加器１２０は、通常は向流型の血液酸素付加器であり、向流型の中空繊維の気体交換繊維束のような、気体交換繊維束を備える。
【０２４０】
一般的に、統合型灌流装置１００がＥＣＭＯの用途に用いられる場合、血液酸素付加器１２０は「プラズマタイト（Ｐｌａｓｍａ  ｔｉｇｈｔ）」の繊維を備える。統合型灌流装置１００がＣＰＢ及び他の用途に用いられる場合、血液酸素付加器１２０は「ノンプラズマタイト」の繊維を備える。
【０２４１】
血液酸素付加器１２０は、灌流装置１００内で処理される血液に酸素を送り込むことが可能である。
【０２４２】
好適には、血液酸素付加器１２０が、処理中の血液の中に存在する二酸化炭素の少なくとも一部、例えば所定量を取り除くことも可能な構成とする。二酸化炭素は、血液酸素付加器１２０から、例えば換気気体排出口１２２を経て放出することができる。
【０２４３】
血液酸素付加器１２０は、装置１００の中央部の近傍に設けられ、使用時には、実質上、血液流路によって取り囲まれる。このようにすることにより、血液と酸素付加器１２０との接触面領域は最大化され、酸素付加の効率が最適化される。
【０２４４】
血液酸素付加器１２０は、血液流入口１０１と血液流出口１０２との間に形成される血液流路の一部に沿って設けられている。
【０２４５】
一実施形態では、統合型灌流装置１００は、血液酸素付加器１２０をバイパスするように、血流を装置１００中又は当該装置内部で迂回させることが可能に構成された血液ゲート（図示せず）を更に備える。血液ゲートは血液流入口１０１と血液流出口１０２との間の血液流路に沿って設けられる。
【０２４６】
血液ゲートは、開放設定と閉鎖設定とを有する。開放設定では、血液ゲートは、血液を、血液酸素付加器１２０を経て通すことができるように、血液流入口１０１と血液流出口１０２との間の血液流路に沿って血液を流すことを可能とする。閉鎖設定では、血液ゲートは、血液が血液酸素付加器１２０を経て流れるのを阻止する。
【０２４７】
図２（ａ）、３（ａ）及び３（ｂ）に示すように、この装置は、血液ゲートが閉鎖設定にあるときに血液の流出を可能とする第２の又はバイパス血液流出口１０３を備える。
【０２４８】
血液ゲートが閉鎖設定にあるとき、血液流路は、血液流入口１０１と第２又はバイパス血液流出口１０３との間に設けられることとなる。
【０２４９】
この実施形態において、統合型灌流装置１００は、血液温度を制御及び／又は管理可能な複数の熱制御ユニット１４０を更に備える。
【０２５０】
好都合には、熱制御ユニット１４０は、熱交換インターフェース１３０を備える構成とする。
【０２５１】
各熱制御ユニット１４０は、固体の加熱及び／又は冷却源１４１を備える。このようにすることにより、血液温度を制御するために、例えば水供給のような、加熱／冷却流体を供給しなくて済む。更に、固体の加熱及び／冷却源１４１は、灌流装置１００に一体化され、これにより装置１００のサイズを小型化することができる。
【０２５２】
加熱及び／又は冷却源１４１は、加熱と冷却との両方が可能であり、この実施形態においては、ペルチェ素子１４２を備える。このようにすることにより、確実で迅速な温度制御が達成される。更に、ペルチェ素子は比較的廉価であり、使い捨ての灌流装置１００に使用することに適している。
【０２５３】
ペルチェ素子１４２は、ペルチェ素子の配線１４６によって電源１４５に接続される。この実施形態では、電源１４５は１つ以上の電池を備えている。このようにすることにより、血液温度を制御するために商用電源が不要となる。
【０２５４】
ペルチェ素子１４２は１０〜４０℃の範囲、好ましくは１８〜３８℃の範囲に血液温度を管理することが可能である。
【０２５５】
一般的に、熱交換インターフェース１３０は、ペルチェ素子１４２と接触する１つ以上の熱交換器１３１を備える。
【０２５６】
一般的に、熱交換器１３１の第１の面又は部分は、処理すべき血液と接触する。
【０２５７】
好適には、熱交換器１３１の第１の面又は部分は、血液流入口１０１と血液流出口１０２の間の血液流路の少なくとも一部に、又は当該少なくとも一部の近傍に設けられる。この実施形態では、熱交換器１３１の第１の面又は部分は、血液流入口１０１とバイパス血液流出口１０３の間の血液流路の少なくとも一部に、又は当該少なくとも一部の近傍に設けられる。このようにすることにより、この装置は、たとえ血液ゲートが閉鎖設定にあるときでも、血液温度を制御及び／又は管理することが可能となる。
【０２５８】
この実施形態において、熱交換器１３１の第２又は反対面１３２は、例えば熱交換器１３１の第２の面１３２とペルチェ素子１４２との間に設けられた熱伝導性ゲル１４７のような熱伝導部と接触する。
【０２５９】
一般的に、熱交換器１３１は、熱伝導材料から作られ、この実施形態においては、熱交換器１３１はアルミニウムで作られている。他の実施形態では、熱交換器１３１は、ポリマー材料又は金属／ポリマー複合材料のような合成材料から形成可能である。
【０２６０】
ペルチェ素子１４２は、例えば灌流装置１００の前面１６７における外壁１６６などの、灌流装置１００の外側部分１６５に設けられる。
【０２６１】
熱交換器１３１は、例えば灌流装置１００の前面１６７における外壁１６６などの、灌流装置１００の外側部分１６５の一部を構成している。
【０２６２】
明瞭化のため、図２は、装置１００に関連する２つのみのペルチェ素子１４２を示している。しかしながら、統合型灌流装置１００は、一般的に４〜８つのペルチェ素子１４２を備える。
【０２６３】
図２（ｃ）に示すように、この装置はペルチェ素子１４２を冷却する冷却ファン１４８を備えることが好ましい。
【０２６４】
好適には、図２（ｂ）及び２（ｃ）に示すように、統合型灌流装置１００は、血液ポンプ１１０を制御又は血液ポンプ１１０と交信する制御ユニット１８０を更に備える構成として、流入口及び／又は流出口の血流を管理可能とする。
【０２６５】
制御ユニット１８０は、一般的に、流出口血流量、流入口血流量、静脈及び／若しくは動脈の酸素レベル、並びに／又は気泡レベルを表示可能なユーザーインターフェース１８１を備える。
【０２６６】
この実施形態では、ユーザーインターフェース１８１はＬＣＤタッチパッドスクリーン１８２を備える。
【０２６７】
制御ユニット１８０は、随意調整可能なアーム１８３によって灌流装置１００に接続される。
【０２６８】
好都合には、制御ユニット１８０は、１つ以上の流出口血流センサー、１つ以上の流入口血流センサー、１つ以上の酸素センサー及び／又は１つ以上の気泡検出器（図示せず）と通信可能である。
【０２６９】
制御ユニット１８０は、流入口及び／又は流出口の血流が所定の流量範囲から外れた場合に、制御ユニット１８０が自動的又は半自動的に血液ポンプ流量を制御及び／又は調整する自動モードを備える。
【０２７０】
この自動モードにおいて、静脈及び／又は動脈の酸素レベルが所定範囲から外れた場合に、制御ユニット１８０は、自動的に換気気体の注入口流量、及び／又は換気気体注入口１２１に接続された換気気体供給器又は混合器の酸素比を制御及び／又は調整する。
【０２７１】
自動モードを備えることにより、この装置１００は、ＥＣＭＯ若しくはＣＰＢの専門家が不在のセンターにおける、及び／又は非専門要員による使用に好適である。
【０２７２】
また制御ユニット１８０は、流入口及び／又は流出口の血流が所定の流量範囲から外れる場合に、ユーザーが、例えばユーザーインターフェース１８１を介して、血液ポンプ流量を手動で制御及び／又は調整可能な手動モードを備える。
【０２７３】
この手動モードでは、静脈及び／又は動脈の酸素レベルが所定範囲から外れている場合に、制御ユニット１８０によりユーザーは、例えばインターフェース１８１を介して、換気気体注入口の流量、及び／又は換気気体注入口１２１に接続された換気気体混合器の酸素比を手動で制御及び／又は調整することができる。制御ユニット１８０により、ユーザーは血液ゲート（図示せず）を作動させることもできる。
【０２７４】
好都合には、制御ユニット１８０は、例えば酸素センサー、気泡検出器、並びに／又は流出口及び／若しくは流入口の血流センサーと通信可能な、例えばビジュアル又はサウンドディスプレイのようなアラーム及び／又は警告ディスプレイ（図示せず）を更に備える構成とする。
【０２７５】
酸素センサーは、静脈及び／又は動脈の酸素レベルが所定範囲から外れたことを検知した場合に、アラーム及び／又は警告ディスプレイの起動を作動させる（トリガーする）ことが可能である。
【０２７６】
気泡検出器は、血流中の気泡レベルが所定レベルを超えていることを検知した場合に、アラーム及び／又は警告ディスプレイの起動をトリガーすることが可能である。
【０２７７】
流出口及び／又は流入口血流センサーは、流出口及び／又は流入口の血流量が所定範囲から外れた場合に、アラーム及び／又は警告ディスプレイの起動をトリガーすることが可能である。
【０２７８】
好都合には、制御ユニット１８０は、ブルートゥース（登録商標）技術によりアクセス、制御及び／又は動作可能とする。このようにすることにより、ユーザーは、例えばブルートゥース（登録商標）可能な携帯電話を使って、制御ユニット１８０を遠隔操作することが可能となる。
【０２７９】
次に図４（ａ）から４（ｄ）を参照すると、全体に付番２００が付された、図２（ａ）から図３（ｃ）の装置１００において用いられるケーシングが示されており、同一箇所の部分には「１００」が足された数字が付されている。
【０２８０】
ケーシング２００は、血液流路を画定し、血液流入口２０１、血液流出口２０２、換気気体注入口２２１、及び換気気体排出口２２２を備える。
【０２８１】
好ましくは、ケーシング２００は１回のみ使用される又は使い捨てのケーシングとする。
【０２８２】
ケーシング２００は、例えば渦巻血液ポンプ２１１のような血液ポンプ２１０を受け入れるように構成されたポンプ受け部２１５を備える。
【０２８３】
ケーシング２００は、血液酸素付加器２２０を受け入れるように構成された酸素付加器受け部２２５を備える。
【０２８４】
他の実施形態では、血液酸素付加器２２０は、例えばケーシング２００と一体的に形成されるなど、ケーシング２００自体の一部を構成するようにすることが可能である。
【０２８５】
血液酸素付加器２２０は、ケーシングの中央部の近傍に設けられ、使用時において、実質上、血液流路によって取り囲まれる。
【０２８６】
ケーシング２００は、血液酸素付加器２２０をバイパスするように血流を装置中又は装置内で迂回させることが可能に構成された血液ゲート（図示せず）を、受け入れるように設けられた血液ゲート受け部（図示せず）を更に備える。
【０２８７】
あるいは、血液ゲートは、例えばケーシング２００と一体的に構成されるなど、ケーシング２００自体の一部を構成するようにすることが可能である。
【０２８８】
ケーシング２００は、少なくとも１つの血液ゲートが閉鎖設定にあるときに血液流出を可能にする、第２又はバイパス血液流出口２０３を備える。
【０２８９】
この実施形態では、ケーシング２００は基礎部２５０、頂部２７０、及び基礎部２５０と頂部２７０との間に設けられた中央部２６０を備える。基礎部２５０、頂部２７０及び中央部２６０は、空気及び水を通さないように、例えば密閉接続のように、相互に接続可能である。
【０２９０】
他の実施形態では、ケーシング２００は統合型のケーシングユニットを備える。
【０２９１】
一般的に、血液流入口２０１は、血液流入口導管又はチューブ（図示せず）によって、例えば患者の肢又は臓器の静脈血管と接続される。
【０２９２】
一般的に、血液流出口２０２及び／又はバイパス血液流出口２０３は、血液流入口導管又はチューブ（図示せず）によって、例えば患者の肢又は臓器の動脈血管と接続される。
【０２９３】
換気気体注入口２２１は、例えば気体注入口導管又はチューブ（図示せず）によって、血液酸素付加器２２０に供給するための換気気体源に接続される。
【０２９４】
換気気体排出口２２２は、換気気体源、気体処理ユニット、又は例えば気体排出口導管若しくはチューブ（図示せず）によって血液酸素付加器２２０から排気を放出する気体廃棄ユニットに接続される。
【０２９５】
ケーシング２００の幅及び／又は高さは、一般的に約５〜５０ｃｍの範囲、より一般的には約１０〜３０ｃｍの範囲である。
【０２９６】
ケーシング２００には、制御ユニット（図示せず）が取り付けられており、この制御ユニットは随意調整可能なアームによってケーシング２００と接続される。
【０２９７】
別の実施形態では、制御ユニットは制御ユニット受け部内に設けられる構成とする。
【０２９８】
この実施形態において、ケーシング２００は、血液流路を通じて循環する血液の温度を制御及び／又は管理可能な１つ以上の熱制御ユニット（図示せず）と接続される。熱制御ユニットの構成については、図２（ａ）〜図３（ｃ）に関連して十分説明したため、ここでは説明を省略する。
【０２９９】
あるいは、ケーシング２００は、熱制御ユニットを受け入れる少なくとも１つの受け部（図示せず）を備える構成とする。
【０３００】
別の実施形態において、ケーシング２００は、熱制御ユニットと接続されず、更に／又は熱制御ユニット受け部を備えない構成とする。このような場合は、酸素付加器１２０に供給される換気気体の温度を制御することによって、温度制御を行うことができる。
【０３０１】
次に図５（ａ）及び５（ｂ）を参照すると、ポンプ１１０のポンプ羽根車１１２が示されており、当該羽根車１１２は、図２（ａ）〜３（ｃ）における装置１００又は図４（ａ）〜４（ｄ）のケーシング２００において用いられる。
【０３０２】
ポンプ１１０は、渦巻ポンプ１１１である。このようにすることにより、装置１００は非常に少ない呼び水量とすることが可能で、広範囲の流量の提供が可能となる。
【０３０３】
図５（ａ）は羽根車１１２及び拡散体１１４のコンピュータイメージングの図を示す。
【０３０４】
図５（ｂ）は羽根車１１２の速度プロフィールのコンピュータイメージングの図を示し、灌流装置１００で使用される渦巻ポンプ１１０の要件を適えるため、どのようにして羽根車１１２のプロフィールを最適化したかを例示している。
【０３０５】
図６は、加熱モードで動作中の８つのペルチェパネル１４２が取り付けられている図２（ａ）〜３（ｃ）の装置１００、における熱交換インターフェース１３０のコンピュータモデル化した静的熱解析図である。
【０３０６】
ここで示されるように、ペルチェパネル１４２によって発生した熱は、むらなく均一に、熱交換インターフェース１３０全域に広がる。
【０３０７】
同様の実験を、冷却モードで動作するペルチェパネル１４２でも行ったが、こちらも熱交換インターフェース１３０全域にむらなく均一な温度分布を呈した。
【０３０８】
図７は、本発明の第１の態様における第２の実施形態による統合型灌流装置３００を示す。
【０３０９】
灌流装置３００は、概して灌流装置１００と同じであり、同様の箇所には似たような番号が付されているが、熱制御ユニットは備えていない。従って、灌流アセンブリ４００を通過する血液の温度制御は、灌流装置３００の酸素付加器３２０に供給される換気気体の温度を制御することによって行われる。
【０３１０】
この実施形態では、換気気体の温度制御は、ヒートラップ装置３９６によって加熱される気体膨脹室３９５を備えた固体の気熱変換器３９０を通して行われる。
【０３１１】
一般的に、気熱変換器３９０は、気体注入口３２１の近傍又はその上流側に設けられる。
【０３１２】
この実施形態では、例示目的のために、気体注入口３２１は灌流装置３００の頂部の近傍に設けられ、気体排出口３２２は灌流装置３００の底部の近傍であって血液流出口３０２の近傍に設けられている。このような場合、血液酸素付加器３２０は、併流型の構成となる（つまり血流と換気気体流とが同じ方向に動く）。しかしながら、酸素付加器３２０の効率とパフォーマンスを最大化するために、気体注入口３２１及び気体排出口３２２は反対の配置構成（図２（ａ）〜３（ｄ）の装置１００と同様）として、酸素付加器３２０が向流型の構成となるようにすることも可能である。
【０３１３】
図８は、本発明の第４の態様による灌流アセンブリ４００ａの実施形態を示す。灌流アセンブリ４００ａは、図７の装置３００に類似した統合型灌流装置３００ａと、酸素付加器３２０ａの上流側に設けられた気熱変換器４９０ａとを備える。
【０３１４】
この実施形態において、換気気体の温度制御は、ヒートラップ装置により加熱可能な気体膨脹室を備える気熱変換器４９０ａを通じて行われる。
【０３１５】
気熱変換器４９０ａは、換気気体供給体４９１ａと灌流装置３００ａの酸素付加器３２０ａとの間に位置する。
【０３１６】
灌流アセンブリ４００ａは、患者の血液を処理するための流体４０６ａ及びヘパリン４０７ａのリザーバーを更に備える。
【０３１７】
図９は、図８の灌流アセンブリ４００ａにおいて用いられるような、固体の気熱変換器４９０を示している。固体の気熱変換器４９０は、ヒートラップ装置４９６により加熱される気体膨脹室（図示せず）を備える。
【０３１８】
図１０は、灌流アセンブリ４００ｂの実施形態を示すものである。灌流アセンブリ４００ｂは、図８の灌流アセンブリ４００ａと類似している。しかしながら、灌流アセンブリ４００ｂでは、灌流装置３００ｂの酸素付加器３２０ｂを通って循環する流体が水である。水は、アセンブリ４００ｂの固体の気熱変換器４９０ｂのパフォーマンスを評価する上で、好都合でコストエフェクティブな方法として選択されたものである。気熱変換器４９０ｂに電力供給する独立型直流電源は２５ボルトに設定されている。空気は、酸素付加器３２０ｂから大気へと放出されるように構成されている。
【０３１９】
図１１ａは、別の実施形態である灌流アセンブリ４００ｃを示す。灌流アセンブリ４００ｃは、図１０の灌流アセンブリ４００ｂと類似するものである。しかしながら、灌流アセンブリ４００ｃにおいて、気熱変換器は水槽４９１ｃを備える。水槽４９１ｃは、図１１ｂにおいてより詳細に示されており、温水タンク４９２ｃと、この温水タンク４９２ｃに沈められた銅管４９３ｃとを備えている。銅管４９３ｃを通る換気気体の流れは、灌流装置３００ｃの酸素付加器３２０ｃへ送る前に換気気体を加熱することができる。この実施形態において、水槽４９１ｃは６０℃に設定されている。
【０３２０】
両アセンブリ４００ｂ、４００ｃにおいて、水槽４９４ｂ、４９４ｃは、患者の血液を模したものとするため、３６℃に設定されている。水は、５００ｍｌ／ｍｉｎの設定で、ローラーポンプ４９５ｂ、４９５ｃを介して水槽４９４ｂ、４９４ｃから吸い上げられ、水槽４９４ｂ、４９４ｃに戻される前に、統合型灌流装置３００ｂ、３００ｃの膜型酸素付加器３２０ｂ、３２０ｃを通過する。
【０３２１】
多数ある温度プローブＴは、水槽４９４ｂ、４９４ｃの水温、統合型灌流装置３００ｂ、３００ｃの酸素付加器３２０ｂ、３２０ｃの流入口及び流出口での水温、並びに統合型灌流装置３００ｂ、３００ｃの酸素付加器３２０ｂ、３２０ｃの注入口及び排出口での換気気体の温度を測定するものである。ここでは、Ｐｈｙｓｉｔｅｍｐ社のＭＴ２９／３針型プローブを注入口の換気気体の温度測定に使用し、他の温度測定はいずれもＴ型熱電対を用いて行った。
【０３２２】
図２１（ａ）は、従来技術による慣例の心停止（ｃａｒｄｉｏｐｌｅｇｉｃ）アセンブリ５００ａの第１の実施形態を示すものである。ダブルローラーポンプ５１０ａは、単線の輸送チューブを通じて、慣例の熱交換器５９０ａに血液及び心筋保護液を送るために用いられている。大型のヒーター／クーラーユニットは、熱交換器５９０ａに温度制御された水を供給するために用いられている。
【０３２３】
図２１（ｂ）は、従来技術による慣例の心停止用アセンブリ５００ｂの第２の実施形態を示す。アセンブリ５００ｂは、全体的に図２１（ａ）のアセンブリ５００に類似しており、同様の部分は、似た数字が付されている。しかしながら、図２１（ｂ）の実施形態では、ポンプは、血液と心筋保護液とを適切に混ぜて熱変換機５９０ｂに供給するように設計された二重内腔の送出チューブを備えるシングルローラーポンプ５１０ｂである。
【０３２４】
図２２は、本発明の第７の態様における実施形態による心停止用アセンブリ６００の概略図を示している。図２１（ｂ）のアセンブリ５００ｂにおいて見られるように、心停止法用アセンブリ６００は、シングルローラーポンプ６１０を用いている。しかしながら、アセンブリ６００は、熱制御ユニット１００ｅを備える。この実施形態において、熱制御ユニットは図１６（ａ）の熱制御ユニット１００ｅを備えている。しかしながら、別の実施形態では、熱制御ユニットは図１３（ａ）の熱制御ユニット１００ｂ又は図１４の熱制御ユニット１００ｃを備える構成としてもよい。
【０３２５】
［実験と結果］
１０及び１１ａのアセンブリで測定された計測温度の結果を図１２ａ〜１２ｃに示す。
【０３２６】
図１２ａに示すように、図１０の灌流アセンブリ４００ｂを用いて、気熱変換器４９０ｂを通って加熱された換気気体を供給することによって、酸素付加器３２０ｂを通って処理される水の流出口温度を上げることが可能であることがわかる。従って、少なくとも新生児のＥＣＭＯ適用中に、アセンブリ４００ｂを用いて、血液の温度を正常レベルの温度に維持することができる。
【０３２７】
図１２ｂは、気熱変換器４９０ｂと４９０ｃの両方について、灌流装置３００ｂ、３００ｃの酸素付加器３２０ｂ、３２０ｃ間での気体温度の違いを示すものである。固体の気熱変換器４９０ｂは、冠水銅管変換器４９０ｃにより前もって達成される温度よりも遥かに高い温度で気体をシステムに供給することができることがわかる。
【０３２８】
図１２ｃは、気熱変換器４９０ｂと４９０ｃの両方について、灌流装置３００ｂ、３００ｃの酸素付加器３２０ｂ、３２０ｃ間での水温の違いを示すものである。両ケースとも、酸素付加器３２０ｂ、３２０ｃを通過する水に対して正の熱源として機能する被加熱気体の効率が制限されることがわかる。
【０３２９】
また、図２（ａ）〜３（ｃ）に関連して述べたような、統合型灌流装置１００の熱交換性能を評価する実験も行った。そのために数多くの改良装置を設計した。
【０３３０】
装置設計／構成の次の態様を、以下に詳しく説明する実験で調べた。
・湾曲した／平坦な装置形状
・異なる材料（ポリマー材料／アルミニウム）
・血液塗抹標本の厚さ（３ｍｍ／５ｍｍ）
・流体をかき混ぜるフィンの存在
・直列／並列に接続されるペルチェ素子の配列
・温度コントローラを用いて制御される温度／手動で制御される温度
・個々に制御されるペルチェ素子（手動マルチプレクシング）
・加熱される流体（水／血液）
・流体の流量（血液／水）
・ペルチェ素子の温度
【０３３１】
図１３（ａ）及び１３（ｂ）はそれぞれ、変更された統合型灌流装置１００ｂの上方からの斜視図及び上方からの背面図を示す。図１３（ｃ）は、装置１００ｂの概略図を示している。図１３（ａ）及び１３（ｂ）の改良された統合型灌流装置１００ｂは、図２（ａ）〜３（ｃ）の装置１００の簡素化バージョンであり、同様の部分は似た数字が付されており、末尾に「ｂ」が付加されている。
【０３３２】
この実施形態において、装置１００ｂは、オープン流体回路を備える。流体流入口１０１ｂは、装置１００ｂの下部の近傍に設けられている。流体流出口１０２ｂは前面１６７ｂの近傍で、装置１００ｂの上部の幅のほぼ全域に亘って設けられ、流体は装置１００ｂ頂部を流れ、そこでプローブ１９８ｂによる流体流出口の温度測定を行った。
【０３３３】
装置１００ｂは主として、ラピッドプロトタイピング法によるポリマーにより作成した。また装置１００ｂは、固体熱交換ペルチェ素子１４２ｂと接触する薄型アルミニウムシート部を、装置１００ｂの前面１６７ｂ上に備えた。
【０３３４】
所定温度の水を装置１００ｂに通した。これらオープン回路実験では、水流入口温度及び水流出口温度を、装置１００ｂの性能を決定するために測定した。
【０３３５】
ペルチェ素子１４２ｂの設定温度を変えることの効果を調べた。これら実験における温度はＲＳ  ｋタイプの熱電対、Ｐｈｙｓｉｔｅｍｐ社のＭＴ２９／１針状プローブ及びＴＳ−６７サーミスタを用いて測定し、ＰｉｃｏＬｏｇ  ＴＣ−０８  ＵＳＢデータロガーを用いて記録した。ペルチェ素子１４２ｂの温度は、サイクル時間１／３２秒に基づくＴＥＴｅｃｈ  ＴＣ−３６−２５  ＲＳ２３２温度コントローラによるか、又は複数の温度プローブ及び／若しくは複数の電源を用いて手動で制御した。
【０３３６】
図１４は、変更された統合型灌流装置１００ｃの上方斜視図を示す。図１４の変更された統合型灌流装置１００ｃは、全体的に図１３（ａ）及び１３（ｂ）の装置１００ｂに類似しており、同様の部分は同様の数字が付されて、末尾に「ｃ」が付加されている。しかしながら、装置１００ｃは、密閉流体流出口１０２ｃ（図示せず）を画定する頂部１６８ｃを備え、そこで流体流出口の温度測定をプローブ（図示せず）により行った。
【０３３７】
また実験は、オープン流体回路ではなく、閉ループ流体流路を備える装置１００ｄを用いても行った。図１５は、その閉ループ流体流路装置１００ｄの概略図を示す。図１５の変更された統合型灌流装置１００ｄは、全体的に図１４の装置１００ｃに類似しており、同様の部分には同様の数字を付され、末尾に「ｄ」が付加されている。閉ループ実験は、所定容積流体を回路に継続的に再循環させて、ある温度から別の温度にまで上昇するのにかかる時間を調べるために行った。これらの実験の要件は、臨床的症状に基づくものであるが、ペルチェ素子の温度は、いかなるときも血液／水の温度よりも１２℃以上にならないようにすべきである。約１５００ｍＬの容積を有する流体バッグを、新生児の患者の血液容量を表すのに使用した。
【０３３８】
図１６（ａ）は、変更された統合型灌流装置１００ｅの上方前面図を示す。図１６（ａ）の変更された統合型灌流装置１００ｅは、全体的に図１４の装置１００ｃに類似しており、同様の部分には同様の数字が付され、末尾に「ｅ」が付加されている。しかしながら、図１６（ａ）の装置１００ｅは、平坦で、流路が形成されたアルミニウム製の装置である。この実施形態では、装置１００ｅは、熱制御ユニットとして機能する。装置１００ｅは、上部１７５ｅと下部１５５ｅとを備える。８つのペルチェ素子１４２ｅが、装置１００ｅの上部１７５ｅ上に設けられている。この実施形態では、上部１７５ｅ及び下部１５５ｅはネジにより接続されている。この実施形態では、装置１００ｅは、ほぼ水平の構成で配置される。他の実施形態では、装置１００ｅは、装置１００ｅの動作や性能に影響を及ぼすことなく、ほぼ垂直又は斜めのような様々な構成で配置することが可能である。
【０３３９】
図１６（ｂ）は、装置１００ｅの下部１５５ｅについての（ｉ）−（ｉ）線の断面図を示す。図１６（ｂ）に示すように、流体流路は、流入口１０１ｅと流出口１０２ｅとの間を下部１５５ｅ内で延在する導管１５６ｅの形をしている。流体導管１５６ｅは、上部１７５ｅ上に設けられたペルチェ素子１４２ｅと接触又は近接している。流体流路１５６ｅは、流体とペルチェ素子１４２ｅとの高接触領域を最大化又は高めるように構成されており、これにより、熱交換を向上させる。この実施形態において、導管１５６ｅは、装置１００ｅ内をほぼ長手方向に延在する。他の実施形態では、ペルチェ素子１４２ｅとの熱交換が最適化するために、大きな接触面積を確保しつつも、導管１５６ｅは、幅方向、斜め又はコイル状のような異なる構成を有するものとすることも可能である。
【０３４０】
実験の結果を、図１７（ａ）〜２０に示す。
【０３４１】
図１７（ａ）〜１７（ｇ）は、図１３（ａ）〜１３（ｃ）の装置１００ｂを用いて行った様々な測定結果を示すものである。
【０３４２】
図１７（ａ）は、水の流入口及びペルチェ素子の温度の時刻歴を示す。この実験では、並列に接続した４つのペルチェ素子１４２ｂを装置に取り付けた。ペルチェ制御温度は、ＴＥ  Ｔｅｃｈ温度コントローラを使って３２℃に設定し、水流入口の温度は２８℃に設定した。水流量は４００ｍＬ／ｍｉｎとした。水の流出口の温度は当初、装置を通じる熱損失により、水流入口の温度よりも低くなることがわかる。しかしながら、ペルチェ素子の初期駆動期間の後は、この装置が、ペルチェ素子の温度を制御することによって、水流出口の温度を、水流入口の温度と同じ温度に維持するのに有効であることがわかる。
【０３４３】
図１７（ｂ）は、水の流入口及びペルチェ素子の温度の時刻歴を示す。この実験では、直列に接続し４つのペルチェ素子１４２ｂを装置に取り付けた。他のパラメータは図１７（ａ）において示した実験と同一とした。グラフは、ペルチェ素子を並列に配置したときに比較して直列のときは、ペルチェ素子の平均温度を高めの温度に設定する必要があることを示している。
【０３４４】
図１７（ｃ）は水の流出口、流入口及びペルチェ素子の温度の時刻歴を示している。この実験では、直列に接続した４つのペルチェ素子１４２ｂを装置に取り付けた。ペルチェ制御温度は、ＴＥ  Ｔｅｃｈ温度コントローラを用いて３８℃に設定し、水の流入口の温度は２８℃に維持した。水の流量は４００ｍＬ／ｍｉｎとした。この装置は、装置１００ｄを通過する水を加熱し、その水の流出口の温度を長期にわたってほぼ一定に維持するのに有効であることがわかる。
【０３４５】
図１７（ｄ）は、３つの流量、３００ｍＬ／ｍｉｎ、４００ｍＬ／ｍｉｎ、及び５００ｍＬ／ｍｉｎでの、水の流出口及び水の流入口の温度を示している。この実験では、直列に接続した４つのペルチェ素子１４２ｂを装置１００ｂに取り付けた。ペルチェ制御温度は、ＴＥ  Ｔｅｃｈ温度コントローラを用いて４２℃に設定し、水の流入口の温度は３８℃に設定した。各流量にとって、この装置は水の流出口の温度を比較的一定に維持することができたことがわかる。しかしながら、水の流出口の温度が流量によって変化することがわかる。これは流量が、ペルチェ素子で可能な熱交換量に影響を及ぼし、また、水の流入口の温度が高い場合には、装置を通じた熱損失量にも影響を及ぼすためであると予測された。
【０３４６】
図１７（ｅ）は、ペルチェ素子の設定温度に対しての水の流出口及び流入口の温度を示すものである。この実験では、並列に接続された８つのペルチェ素子１４２ｂを、装置１００ｂに取り付けた。ペルチェ素子の温度は徐々に上昇させた。水の流入口の温度は、２４℃に維持した。この実験では、水の流量は１００ｍＬ／ｍｉｎとした。予想した通り、ペルチェ素子の温度を上昇させるにつれて、水の流出口の温度が上昇することがわかる。
【０３４７】
図１７（ｆ）は、図１７（ｅ）のように、ペルチェ素子の設定温度に対しての水の流出口及び流入口の温度を示すものである。しかしながら、図１７（ｆ）の実験では、水の流量は３００ｍＬ／ｍｉｎとした。図１７（ｅ）に関しては、水の流出口の温度は、ペルチェ素子の温度を上昇させるにつれて上昇した。しかしながら、図１７（ｅ）と図１７（ｆ）とを比較した場合には、装置を通った水の流出口での温度上昇は、流量が大きくなるほど小さくなることがわかる。これは、装置内を通る水のペルチェ素子との熱交換のための接触時間が、流量が大きくなるほど短くなるためであると予測された。
【０３４８】
図１７（ｇ）は、流量が１００ｍＬ／ｍｉｎ及び３００ｍＬ／ｍｉｎの両方について、ペルチェ素子の温度を様々な温度に設定した場合の水の流出口及び流入口の温度を示すものである。水の流入口の温度は２３℃に維持した。この実験では、装置１００ｂに、それぞれ個別に制御される８つのペルチェ素子１４２ｂを取り付け、各ペルチェ素子はそれぞれの電源に接続した。この場合にも、水の流出口の温度は、ペルチェ素子の温度を上昇させるにつれて上昇することがわかる。また、この装置を通り抜ける水の流出口の温度上昇は、流量が大きくなるにつれて小さくなる。
【０３４９】
図１８（ａ）から１８（ｄ）は、図１４の装置１００ｃを用いて行った様々な計測値を示すものである。図１８（ａ）〜図１８（ｄ）の全ての実験において、装置１００ｃに、並列に接続した８つのペルチェ素子１４２ｃを取り付けた。温度コントローラは使用せず、３つのペルチェ素子１４２ｃの温度を測定し、平均値を算出した。ペルチェ素子の温度を制御するために電圧を変えた。
【０３５０】
図１８（ａ）は、流量が１００ｍＬ／ｍｉｎ、３００ｍＬ／ｍｉｎ及び５００ｍＬ／ｍｉｎでの、ペルチェ素子の温度を様々な温度に設定した場合の水の流出口及び流入口の温度を示すものである。水の流入口の温度は２４℃に維持した。水の流出口の温度は、ペルチェ素子の温度を上昇させるにつれて上昇することが見てわかる。また、装置を通り抜ける水の流出口の温度上昇は、流量が大きくなるにつれて小さくなる。
【０３５１】
図１８（ｂ）は、流量が１００ｍＬ／ｍｉｎ、３００ｍＬ／ｍｉｎ及び５００ｍＬ／ｍｉｎの場合の、３つのペルチェ素子の温度を示すものであり、これらの温度を用いて全ペルチェ素子アレイを制御した。図１８（ｂ）は、ペルチェ素子が極めて動的な構造を有するものであって、ペルチェ素子の正確な温度制御が困難であることを示している。これは、装置１００ｃの温度制御が、平均して所望の温度を得ることができるように、多数のペルチェ素子を用いて達成することが最善であることを示唆している。
【０３５２】
図１８（ｃ）及１８（ｄ）は、水の代わりに豚の血液を用いて、流量を１００ｍＬ／ｍｉｎ及び３００ｍＬ／ｍｉｎとした場合における、図１８（ａ）及び１８（ｂ）のものと同様の実験結果である。
【０３５３】
図１８（ｃ）及び１８（ｄ）は、水の代わりに豚の血液を用いても、図１８（ａ）及び１８（ｂ）にて得られたものと同じ結果になることを示している。特に図１８（ｃ）及び１８（ｄ）は、装置１００ｃが、この装置を通過する血液の流出口での温度を上昇させるのに有効であることを示している。
【０３５４】
図１９（ａ）及び１９（ｂ）は、図１５の装置１００ｄを用いて行った様々な計測値を示すものである。閉回路装置１００ｄには、６０Ｖ、２０Ａの電源に並列に接続した８つのペルチェ素子を取り付けた。ペルチェ素子の温度は、水の流入口温度より１２℃高い温度に維持した。グラフは、流量を１００ｍＬ／ｍｉｎ（図１９（ａ））及び３００ｍＬ／ｍｉｎ（図１９（ｂ））として、流体バッグの温度を２４℃から３７℃まで上昇させる際の、水の流出口温度の上昇を示す時刻歴を示している。
【０３５５】
このグラフは、装置１００ｄが、流量が１００ｍＬ／ｍｉｎ及び３００ｍＬ／ｍｉｎのいずれの場合でも、水の温度を上昇させるのに有効であったことを示している。
【０３５６】
図２０は、図１４及び１６の装置１００ｃ、１００ｅの性能を比較したものである。図１６の平坦なアルミニウム製の装置１００ｅを用いた実験の場合に、８つのペルチェ素子を並列に接続した。温度コントローラは使用せず、３つのペルチェ素子の温度を測定し、平均値を算出した。また、ペルチェ素子温度の制御には電圧を変化させた。水の流入口温度は、２４℃に維持した。
【０３５７】
図２０は、両設計ともに水の温度上昇には有効であるが、平坦に設計された装置１００ｅの方が、曲がりくねった流体流路導管１５６ｅによってペルチェ素子１４２ｅとの高い熱交換を実現することが可能なため、効率的であることを示している。
【０３５８】
ここで記述された発明の実施形態は単なる例示として挙げたものであり、いかなる場合も発明の範囲を限定する意図ではないことは明らかである。
【図１】
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【図２（ａ）】
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【図２（ｂ）】
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【図２（ｃ）】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図３（ｃ）】
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【図４】
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【図５（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１（ａ）】
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【図１１（ｂ）】
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【図１２（ａ）】
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【図１２（ｂ）】
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【図１２（ｃ）】
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【図１３（ａ）】
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【図１３（ｂ）】
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【図１３（ｃ）】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６（ａ）】
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【図１６（ｂ）】
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【図１７（ａ）】
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【図１７（ｂ）】
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【図１７（ｃ）】
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【図１７（ｄ）】
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【図１７（ｅ）】
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【図１７（ｆ）】
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【図１７（ｇ）】
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【図１８（ａ）】
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【図１８（ｂ）】
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【図１８（ｃ）】
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【図１８（ｄ）】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１（ａ）】
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【図２１（ｂ）】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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