(57)【要約】【課題】本発明は、実際の心臓の拍動による血液の流れの変動と同様に血液の流れを変動させることができる人工心肺装置及び人工心肺装置の制御方法を提供すること。【解決手段】対象者の血液を環流させるための管部１３と、この管部内の血液を移動させるための血液送液用ポンプ３０と、を備え、血液送液用ポンプの下流側の管部に、血液の流れを閉塞する弁部５２が形成されると共に、この弁部の閉塞により弁部と血液送液用ポンプの間で滞留する血液量を検知する血液量検知部５２を有し、血液量検知部の検知情報に基づいて、弁部を開閉させる構成となっている人工心肺装置１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象者の血液を環流させるための管部と、この管部内の血液を移動させるための血液送液用ポンプと、を備える人工心肺装置であって、
前記血液送液用ポンプの下流側の前記管部に、血液の流れを閉塞する弁部が形成されると共に、この弁部の閉塞により前記弁部と前記血液送液用ポンプの間で滞留する血液量を検知する血液量検知部を有し、
前記血液量検知部の検知情報に基づいて、前記弁部を開閉させる構成となっていることを特徴とする人工心肺装置。
【請求項２】
前記弁部を開閉させる弁部開閉部が形成され、
前記弁部を開閉させる開閉基準情報を記憶する開閉基準情報記憶部を有し、
前記弁部開閉部は，前記血液量検知部の検知情報と、前記開閉基準情報に基づき、前記弁部を開閉させる構成となっていることを特徴とする請求項１に記載の人工心肺装置。
【請求項３】
前記血液量検知部が圧力センサで、
前記検知情報と前記開閉基準情報が圧力情報で、
前記弁部開閉部は、前記圧力情報に基づいて前記弁部を開閉する構成となっていることを特徴とする請求項２に記載の人工心肺装置。
【請求項４】
対象者の血液を環流させるための管部と、この管部内の血液を移動させるための血液送液用ポンプと、を備える人工心肺装置の制御方法であって、
前記血液送液用ポンプの下流側の前記管部に、血液の流れを閉塞する弁部が形成されると共に、この弁部の閉塞により前記弁部と前記血液送液用ポンプの間で滞留する血液量を検知する血液量検知部を有し、
前記血液量検知部の検知情報に基づいて、前記弁部を開閉させることを特徴とする人工心肺装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、心臓手術等に用いられる人工心肺装置及び人工心肺装置の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、心臓手術時には、人工心肺装置が用いられている。人工心肺装置は、体外循環回路に組み込まれて使用され、患者から脱血された血液の酸素化、異物の除去などを行うものである。そして、人工心肺装置としては、人工肺の種類、ポンプの種類、ポンプの配置位置などの相違により種々のタイプがあるが、人工心肺装置としては、通常、リザーバー（貯血槽）、人工肺等を備え、ローラーポンプ等の送血ポンプで血液を移動させる構造となっている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６―２０７１２号公報（図１等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような人工心肺装置は、単に送液ポンプで血液を移動させているため、血液の流れはほぼ一定となっており、人体における心臓の拍動（律動的な収縮運動）による血液の流れの変動とは大きく相違するという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、実際の心臓の拍動による血液の流れの変動と同様に血液の流れを変動させることができる人工心肺装置及び人工心肺装置の制御方法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】
上記目的は、本発明にあっては、対象者の血液を環流させるための管部と、この管部内の血液を移動させるための血液送液用ポンプと、を備える人工心肺装置であって、前記血液送液用ポンプの下流側の前記管部に、血液の流れを閉塞する弁部が形成されると共に、この弁部の閉塞により前記弁部と前記血液送液用ポンプの間で滞留する血液量を検知する血液量検知部を有し、前記血液量検知部の検知情報に基づいて、前記弁部を開閉させる構成となっていることを特徴とする人工心肺装置により達成される。
【０００７】
前記構成によれば、血液送液用ポンプの下流側の管部に、血液の流れを閉塞する弁部が形成されると共に、この弁部の閉塞により弁部と血液送液用ポンプの間で滞留する血液量を検知する血液量検知部を有し、血液量検知部の検知情報に基づいて、弁部を開閉させる構成となっている。
したがって、血液送液用ポンプの下流側の管部には、弁部の閉塞により血液が滞留すると共に、血液量検知部により、この滞留した血液量が所定の血液量に達したと判断されたときに、弁部を開放することができる。
このため、この弁部の開閉によって、実際の心臓の拍動動作（律動的な収縮運動）による血液の流れと同様の流れが実現し、実際の心臓と同様の血液の流れの変動を実現させることができる。
【０００８】
好ましくは、前記弁部を開閉させる弁部開閉部が形成され、前記弁部を開閉させる開閉基準情報を記憶する開閉基準情報記憶部を有し、前記弁部開閉部は，前記血液量検知部の検知情報と、前記開閉基準情報に基づき、前記弁部を開閉させる構成となっていることを特徴とする。
【０００９】
前記構成によれば、弁部を開閉させる弁部開閉部が形成され、弁部を開閉させる開閉基準情報を記憶する開閉基準情報記憶部を有し、弁部開閉部は，血液量検知部の検知情報と開閉基準情報に基づき、弁部を開閉させる構成となっている。
したがって、弁部は弁部開閉部によって開閉されると共に、この開閉は、血液量検知部の検知情報と開閉基準情報に基づき実行されるので、極めて精度良く心臓の拍動動作を再現させることができる。
【００１０】
好ましくは、前記血液量検知部が圧力センサで、前記検知情報と前記開閉基準情報が圧力情報で、前記弁部開閉部は、前記圧力情報に基づいて前記弁部を開閉する構成となっていることを特徴とする。
【００１１】
前記目的は、本発明にあっては、対象者の血液を環流させるための管部と、この管部内の血液を移動させるための血液送液用ポンプと、を備える人工心肺装置の制御方法であって、前記血液送液用ポンプの下流側の前記管部に、血液の流れを閉塞する弁部が形成されると共に、この弁部の閉塞により前記弁部と前記血液送液用ポンプの間で滞留する血液量を検知する血液量検知部を有し、前記血液量検知部の検知情報に基づいて、前記弁部を開閉させることを特徴とする人工心肺装置の制御方法により達成される。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明によれば、実際の心臓の拍動による血液の流れの変動と同様に血液の流れを変動させることができる人工心肺装置及び人工心肺装置の制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】人工心肺装置を示す概略説明図である。
【図２】図１のローラーポンプと人工弁装置等を示す概略説明図である。
【図３】圧力センサ付き人工弁が閉塞状態となり、血流が滞った状態を示す概略説明図である。
【図４】図１の人工心肺装置の主な構成を示す概略ブロック図である。
【図５】図１の人工心肺装置の主な動作を示す概略フローチャートである。
【図６】図１の人工心肺装置の主な動作を示す他の概略フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明の好適な実施の形態を添付図面等を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００１５】
図１は、人工心肺装置１を示す概略説明図である。図１に示すように、人工心肺装置１は、人工心肺装置１を使用する対象者に接続され、対象者から血液を取り込む管部である例えば、脱血ライン１１を有している。この脱血ライン１１は、対象者から取り込んだ血液を蓄えるリザーバーである貯血槽２０に接続され、脱血ライン１１で取り込まれた血液は、貯血槽２０に蓄えられる。
この貯血槽２０に蓄えられた血液は、図１の管部である例えば、ポンプライン１２を介して、血液送液用ポンプである例えば、ローラーポンプ３０に導かれる。
【００１６】
このローラーポンプ３０は、図１に示す管部である例えば、人工心肺ライン１３を介して人工肺４０と接続されている。すなわち、ローラーポンプ３０は、対象者から取り込んだ血液を人工肺４０へ導く働きをし、このローラーポンプ３０の下流側の人工心肺ライン１３には、人工弁装置５０が形成されている。
【００１７】
図２は、図１のローラーポンプ３０と人工弁装置５０等を示す概略説明図である。
図２に示すように、人工弁装置５０は、人工肺ライン１３を閉塞することができる弁部である例えば、「圧力センサ付き人工弁５２」を有している。また、「圧力センサ付き人工弁５２」は、人工肺ライン１３内の血液の圧力を検知する血液量検知部である例えば、圧力センサを備えている。
したがって、「圧力センサ付き人工弁５２」は、人工肺ライン１３内の血液量を検知することができると共に、人工肺ライン１３を閉塞又は開閉することができる構成となっている。
なお、図２の「圧力センサ付き人工弁５２」は、「開放状態」を示している。
【００１８】
また、人工弁装置５０は、この「圧力センサ付き人工弁５２」を人工肺ライン１３の閉塞状態又は開放状態に変更制御するための弁部開閉部である例えば、人工弁開閉装置５１を有している。
【００１９】
したがって、人工弁開閉装置５１は、「圧力センサ付き人工弁５２」の圧力情報に基づき「圧力センサ付き人工弁５２」の開閉を行うことができる構成となっている。
【００２０】
図３は、「圧力センサ付き人工弁５２」が閉塞状態となり、血流が滞った状態を示す概略説明図である。
図３に示すように、本実施の形態では、人工肺ライン１３のうち「圧力センサ付き人工弁５２」の上流側には、例えば、他の人工肺ライン１３より硬度が低く柔らかい材質からなる膨張部１３ａが形成されている。
したがって、図３に示すように、「圧力センサ付き人工弁５２」が閉状態で血流が滞ると、この膨張部１３ａが膨張する構成となっている。
そして、この膨張部１３ａ内の圧力が、一定の圧力となったときに、人工弁開閉装置５１が、その圧力を検知して、「圧力センサ付き人工弁５２」を開状態とすることで、血液が流れ出し、人体における心臓の所謂「拍動（律動的な収縮運動）」状態を再現することができる構成となっている。なお、この「拍動」動作については、後述する。
【００２１】
ところで、図１の人工肺ライン１３を介して人工肺４０に導入された血液は、人工肺４０で血液の酸素化等が行われた後、図１の管部である例えば、第１の送血ライン１４を介して、バブルトラップ６０導かれる。
このバブルトラップ６０で、バブル等が除去された酸素化された血液は、図１の管部である例えば、第２の送液ライン１５を介して、再び、対象者の体内に戻される。
【００２２】
したがって、人工心肺装置１は、対象者の心臓手術等のときでも、心臓と同様の機能を発揮することとなる。
【００２３】
一方、バブルトラップ６０で取り除かれたバブル等は、管部である例えば、エアーベントライン１６を介して運ばれ、処理される。
【００２４】
また、図１に示す人工心肺装置１は、コンピュータを有し、コンピュータは、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等を有し、これらは、バスを介して接続されている。
【００２５】
図４は、図１の人工心肺装置１の主な構成を示す概略ブロック図である。
図１の人工心肺装置１は、図４に示すように、「人工心肺装置制御部２」を有し、「人工心肺装置制御部２」は、図４に示す「人工肺４０」、「ローラーポンプ３０」、「人工弁開閉装置５１」や「圧力センサ付き人工弁５２」を含む「人工弁装置５０」等を制御する構成となっている。
また、「人工心肺装置制御部２」は、図４に示す「圧力値情報記憶部３」や「開閉基準圧力値情報記憶部４」も制御するが、これらの構成については、後述する。
【００２６】
図５及び図６は、図１の人工心肺装置１の主な動作を示す概略フローチャートである。
以下、図５及び図６フローチャートに従い、その動作等を説明すると共に、図１乃至図４の構成等についても説明する。
【００２７】
先ず、ステップＳＴ（以下「ＳＴ」と称す。）１では、図１の人工心肺装置１が対象者である患者等に取り付けられ、その動作を開始した段階である。
ＳＴ１では、図４の「人工弁開閉装置５１」が「圧力センサ付き人工弁５２」の位置を図１の人工肺ライン１３を閉塞する状態とする。
すると、ローラーポンプ３０で人工肺４０方向（下流方向）に移動させられる血液は、この「圧力センサ付き人工弁５２」で塞き止められ，図３に示すように滞留し、膨張部１３ａが、その圧力で膨張する。
【００２８】
次いで、ＳＴ２へ進む。ＳＴ２では、「人工弁開閉装置５１」が「圧力センサ付き人工弁５２」の圧力センサの圧力値を取得し、その圧力値情報を図４の「圧力値情報記憶部３」に記憶させる。
したがって、「圧力センサ付き人工弁５２」によって閉塞された人工肺ライン１３における圧力値の上昇は、正確に「圧力値情報記憶部３」に記憶されることになる。
【００２９】
次いで、ＳＴ３へ進む。ＳＴ３では、「人工弁開閉装置５１」が、図４の開閉基準情報記憶部である例えば、「開閉基準圧力値情報記憶部４」を参照する。
この「開閉基準圧力値情報記憶部４」には、開閉基準情報である例えば、「開放基準圧力値情報」や「閉塞基準圧力値情報」が記憶されている。
この「開放基準圧力値情報」は、「圧力センサ付き人工弁５２」によって、人工肺ライン１３の圧力値がどの程度上昇したときに「圧力センサ付き人工弁５２」を開放状態にすべきについての情報となっている。
また、「閉塞基準圧力値情報」は、上記圧力値がどの程度まで下降したときに「圧力センサ付き人工弁５２」を閉塞情報とすべきかについての情報となっている。
【００３０】
したがって、「圧力センサ付き人工弁５２」の人工肺ライン１３の閉塞又は開放は、所定の圧力値の変動に基づいて行われるため、本実施の形態では、実際の心臓の「拍動動作（律動的な収縮運動）」と同様の血液の流れが実現し、実際の心臓と同様の血液の流れの変動を実現させることができる。
また、この拍動動作と同様の「圧力センサ付き人工弁５２」の開閉動作は、「圧力センサ」の圧力値、「開放基準圧力値情報」及び「閉塞基準圧力値情報」に基づいて行われるため、極めて精度の高い拍動動作類似の血液の流れの変動を実現させることができる。
【００３１】
以下、その工程を具体的に説明する。
ＳＴ４では、「人工弁開閉装置５１」は「圧力値情報記憶部３」に記憶されている最新の圧力値情報が「開放基準圧力値情報」の所定の圧力値情報に達しているか否かを判断する。
ＳＴ４で、「圧力値情報記憶部３」の最新の圧力値情報が、「開放基準圧力値情報」の所定の圧力値情報に達するまで上昇したと判断したときは、ＳＴ５へ進む。
【００３２】
ＳＴ５では、「人工弁開閉装置５１」が「圧力センサ付き人工弁５２」を動作させ、人工肺ライン１３内の血液を流し、開放する開放位置へと移動させる（図２参照）。
これにより、図３に示すように人工肺ライン１３で滞留していた血液は、一気に人工肺４０方向に流れ、図２に示すような状態となる。
【００３３】
次いで、ＳＴ６へ進む。ＳＴ６では、上述のＳＴ２と同様に、「人工弁開閉装置５１」が「圧力センサ付き人工弁５２」の圧力センサの圧力値情報を取得し、「圧力値情報記憶部３」に記憶する。
【００３４】
次いで、ＳＴ７へ進む。ＳＴ７では、「人工弁開閉装置５１」が「開閉基準圧力値情報記憶部４」の「閉塞基準圧力値情報」として記憶されている圧力値情報を取得する。
【００３５】
次いで、ＳＴ８へ進む。ＳＴ８では、「人工弁開閉装置５１」が「圧力値情報記憶部３」に記憶されている最新の圧力値情報が「閉塞基準圧力値情報」の所定の圧力値情報に達しているか否か、すなわち、所定の圧力値まで圧力値が下降したか否かを判断する。
【００３６】
ＳＴ８で、「圧力値情報記憶部３」に記憶されている最新の圧力値情報が、所定の圧力値まで圧力値が下降したと判断したときは、ＳＴ９へ進む。
ＳＴ９では、「人工弁開閉装置５１」が「圧力センサ付き人工弁５２」を動作させ、人工肺ライン１３内の血液を閉塞する閉塞位置へと移動させる。
これにより、図２に示すように開放位置に配置されていた「圧力センサ付き人工弁５２」は、図３に示すような閉塞位置に移動する。
【００３７】
このように、本実施の形態では、上述のような工程を経ることで、実際の心臓の「拍動動作（律動的な収縮運動）」と同様の血液の流れを極めて精度高く実現させることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１・・・人工心肺装置、２・・・人工心肺装置制御部、３・・・圧力値情報記憶部、４・・・開閉基準圧力値情報記憶部、１１・・・脱血ライン、１２・・・ポンプライン、１３・・・人工心肺ライン、１３ａ・・・膨張部、１４・・・第１の送血ライン、１５・・・第２の送液ライン、１６・・・エアーベントライン、２０・・・貯血槽、３０・・・ローラーポンプ、４０・・・人工肺、５０・・・人工弁装置、５１・・・人工弁開閉装置、５２・・・圧力センサ付き人工弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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