特許 7406211 臓器灌流装置および制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-19

(45)【発行日】2023-12-27

(54)【発明の名称】臓器灌流装置および制御方法

(51)【国際特許分類】

   A01N 1/02 20060101AFI20231220BHJP

【ＦＩ】

A01N1/02

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020173279

(22)【出願日】2020-10-14

(65)【公開番号】P2022064571

(43)【公開日】2022-04-26

【審査請求日】2023-02-01

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成３０年度、国立研究開発法人日本医療研究開発機構、医療分野研究成果展開事業 先端計測分析技術・機器開発プログラム「移植用臓器の体外治療を可能にする潅流保存装置の開発と、メタボロミクスを用いた臓器潜在機能の客観的評価基軸の構築」委託研究開発、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000001993

【氏名又は名称】株式会社島津製作所

(73)【特許権者】

【識別番号】504132272

【氏名又は名称】国立大学法人京都大学

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】秦 浩一郎

(72)【発明者】

【氏名】宮内 英孝

(72)【発明者】

【氏名】趙 向東

(72)【発明者】

【氏名】國光 健

(72)【発明者】

【氏名】樫原 稔

【審査官】藤代 亮

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－０２０８６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０４３９３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－００２０６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０７５８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００１－５１６７６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０３－０９１３５２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０７－３１９５５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１０－５２０２０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０７４６７０１１（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ０１Ｎ １／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流入血管を有する臓器に灌流液を灌流させる臓器灌流装置であって、
前記臓器を収容する容器と、
前記灌流液を貯液するリザーバーと、
前記リザーバーと前記臓器の流入血管に接続される流路と、
前記流路に設けられた送液部と、
前記リザーバー内の前記灌流液の貯液状況を直接的または間接的に特定するための検出部と、
前記送液部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記検出部の計測値に基づいて前記送液部を駆動することにより、前記リザーバー内の前記灌流液の量を制御する、臓器灌流装置。

【請求項2】

前記流路は、前記リザーバー側から前記臓器側へ前記灌流液を送るための第１流路と、前記臓器側から前記リザーバー側へ前記灌流液を送るための第２流路とを含み、
前記送液部は、前記第１流路に設けられた第１送液部と、前記第２流路に設けられた第２送液部とを含み、
前記制御部は、前記検出部の計測値に基づいて前記第２送液部を駆動することにより、前記リザーバー内の前記灌流液の量を制御する、請求項１に記載の臓器灌流装置。

【請求項3】

前記検出部は、前記第１流路において前記灌流液の流量を計測する第１流量計と、前記第２流路において前記灌流液の流量を計測する第２流量計とを含み、
前記制御部は、前記第１流量計が計測する前記灌流液の流量と前記第２流量計が計測する前記灌流液の流量とが一致するように、前記第２送液部を駆動することにより、前記リザーバー内の前記灌流液の量を制御する、請求項２に記載の臓器灌流装置。

【請求項4】

前記第１流路は、前記灌流液を前記臓器の第１流入血管に送るための第１流入血管用第１流路と、前記灌流液を前記臓器の第２流入血管に送るための第２流入血管用第１流路とを含み、
前記第１送液部は、前記第１流入血管用第１流路に用いる第１流入血管用第１送液部と、前記第２流入血管用第１流路に用いる第２流入血管用第１送液部とを含み、
前記第１流量計は、前記第１流入血管用第１流路に用いる第１流入血管用第１流量計と、前記第２流入血管用第１流路に用いる第２流入血管用第１流量計とを含み、
前記制御部は、前記第１流入血管用第１流量計が計測する前記灌流液の流量と前記第２流入血管用第１流量計が計測する前記灌流液の流量との和と、前記第２流量計が計測する前記灌流液の流量とが一致するように、前記第２送液部を駆動することにより、前記リザーバー内の前記灌流液の量を制御する、請求項３に記載の臓器灌流装置。

【請求項5】

前記検出部は、前記第１流入血管用第１流路において前記灌流液の圧力を計測する第１圧力計と、前記第２流入血管用第１流路において前記灌流液の圧力を計測する第２圧力計とを含み、
前記制御部は、
前記第１圧力計が計測する前記灌流液の圧力が一定になるように、前記第１流入血管用第１送液部を駆動し、
前記第２圧力計が計測する前記灌流液の圧力が規則的に変化するように、前記第２流入血管用第１送液部を駆動する、請求項４に記載の臓器灌流装置。

【請求項6】

前記検出部は、前記リザーバー内の前記灌流液の液面高さを計測する液面センサを含み、
前記制御部は、前記液面センサが計測する前記液面高さが所定の範囲となるように、前記第２送液部を駆動することで、前記液面高さを制御する、請求項２に記載の臓器灌流装置。

【請求項7】

前記所定の範囲は、第１液面高さ以上であって第２液面高さ以下の範囲であり、
前記制御部は、前記液面センサが計測した前記液面高さが前記第１液面高さを下回ったときは、前記第２流路における前記灌流液の流量が増加するように前記第２送液部を駆動し、前記液面センサが計測した前記液面高さが前記第２液面高さを上回ったときは、前記第２流路における前記灌流液の流量が減少するように前記第２送液部を駆動することで、前記液面高さを制御する、請求項６に記載の臓器灌流装置。

【請求項8】

前記灌流液中の酸素濃度を上昇させる酸素供給部をさらに備える、請求項１～７のいずれか１項に記載の臓器灌流装置。

【請求項9】

前記リザーバーの設置高さは、前記容器の設置位置よりも高い、請求項１～８のいずれか１項に記載の臓器灌流装置。

【請求項10】

流入血管を有する臓器に灌流液を灌流させる臓器灌流装置を制御する制御方法であって、
前記臓器灌流装置は、
前記臓器を収容する容器と、
前記灌流液を貯液するリザーバーと、
前記リザーバーと前記臓器の流入血管に接続される流路と、
前記流路に設けられた送液部とを備え、
前記送液部を駆動し、前記流路で前記灌流液を送るステップと、
前記リザーバー内の前記灌流液の貯液状況を直接的または間接的に特定するステップと、
前記リザーバー内の前記灌流液の貯液状況に基づいて前記送液部を駆動することにより、前記リザーバー内の前記灌流液の量を制御するステップとを含む、制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、臓器灌流装置および制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

移植のために臓器を摘出し、その機能を維持したまま保存するための装置として、臓器に灌流液を灌流させる臓器灌流装置が開発されている。臓器灌流装置には、灌流液を貯液するリザーバーを備えるものがある。このような臓器灌流装置に関して、特開２０２０－００２０６２号公報（特許文献１）には、リザーバーから臓器に灌流液を送液する際に、臓器がダメージを受けることを抑制するために、灌流液の圧力が所定の閾値を超えないようにポンプに対してフィードバック制御をする技術が開示されている。

【0003】

しかしながら、特許文献１においては、リザーバーから臓器に流入する灌流液に関して上記のようなポンプの制御をするものの、臓器からリザーバーに流入する灌流液に関しては何らポンプの制御をしていない。このため、リザーバーから臓器に流入する灌流液の量に対して、臓器からリザーバーに流入する灌流液の量が少なくなった場合、リザーバー内の灌流液の液面高さが低下し、最終的にはリザーバーが空になる虞がある。この場合、臓器に灌流液が送られず臓器に空気が入ってしまい、臓器が障害されてしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２０－００２０６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記のような問題を回避するため、多くの臓器灌流装置では、臓器を収容する容器よりも下になるように臓器灌流装置の最下部にリザーバーを設置するなど、構造上液量が不足することのない高さにリザーバーを設置するという対策を取っている。しかしながら、このようにした場合、リザーバーを設置する位置が限られるため、臓器灌流装置の設計の自由度が下がってしまう。設計上、リザーバーの設置高さを低くせざるを得ない場合、たとえば、リザーバー内に試薬を投入しづらくなるなど、リザーバーへのアクセスが不便になる。

【0006】

本開示は、かかる問題を解決するためになされたものであり、本開示の目的はリザーバーの設置高さが臓器を収容する容器の設置高さとの関係で制約を受けないようにする臓器灌流装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示のある局面に従う臓器灌流装置は、流入血管を有する臓器に灌流液を灌流させる。臓器灌流装置は、容器と、リザーバーと、流路と、送液部と、検出部と、制御部とを備える。容器は、臓器を収容する。リザーバーは、灌流液を貯液する。流路は、リザーバーと臓器の流入血管に接続される。送液部は、流路に設けられる。検出部は、リザーバー内の灌流液の貯液状況を直接的または間接的に特定するためものである。制御部は、送液部を制御する。制御部は、検出部の計測値に基づいて送液部を駆動することにより、リザーバー内の灌流液の量を制御する。

【0008】

本開示の別の局面に従う制御方法は、流入血管を有する臓器に灌流液を灌流させる臓器灌流装置を制御する方法である。臓器灌流装置は、容器と、リザーバーと、流路と、送液部とを備える。容器は、臓器を収容する。リザーバーは、灌流液を貯液する。流路は、リザーバーと臓器の流入血管に接続される。送液部は、流路に設けられる。制御方法は、送液部を駆動し、流路で灌流液を送るステップと、リザーバー内の灌流液の貯液状況を直接的または間接的に特定するステップと、リザーバー内の灌流液の貯液状況に基づいて送液部を駆動することにより、リザーバー内の灌流液の量を制御するステップとを含む。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、制御部は、検出部の計測値に基づいて送液部を駆動することにより、リザーバー内の灌流液の量を制御するため、リザーバーの設置高さが臓器を収容する容器の設置高さよりも高いことに起因して、リザーバーが空になるようなことがない。このため、リザーバーの設置高さが臓器を収容する容器の設置高さとの関係で制約を受けないようにする臓器灌流装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施の形態に係る臓器灌流装置のハードウェア構成の一例を示す概略図である。

【図2】臓器灌流装置の機能構成の一例を示すブロック図である。

【図3】門脈に流入させる灌流液の圧力の目標値を示すグラフである。

【図4】動脈に流入させる灌流液の圧力の目標値を示すグラフである。

【図5】肝臓に流入させる灌流液の合計流量の目標値を示すグラフである。

【図6】リザーバーの液面高さとポンプの回転速度の関係を示すグラフである。

【図7】ポンプ制御処理１の一例を示すフローチャートである。

【図8】ポンプ制御処理２の一例を示すフローチャートである。

【図9】リザーバーの設置位置を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

【0012】

［臓器灌流装置のハードウェア構成］
図１は、本実施の形態に係る臓器灌流装置１のハードウェア構成の一例を示す概略図である。

【0013】

本実施の形態に係る臓器灌流装置１は、流入血管を有する臓器に灌流液を灌流させる装置である。本実施の形態において、臓器の一例として肝臓１０を例に挙げて説明する。肝臓１０は、血液が流入する流入血管として動脈と門脈の２つの血管を有する。なお、本実施の形態に適用可能な臓器の他の例として、心臓、腎臓、肺、膵臓、胃、小腸、大腸、精巣、卵巣、眼球などを挙げることができる。上記流入血管の数は臓器によって異なり、たとえば、腎臓、肺、膵臓では１つであり、心臓では３つ(大静脈、肺静脈、冠動脈)である。

【0014】

図１に示すように、臓器灌流装置１は、容器２０、３０と、リザーバー５０と、酸素供給部４０と、制御部５００と、各種センサとを備える。さらに、臓器灌流装置１は、リザーバー５０と臓器１０の流入血管に接続される流路と、流路に設けられたポンプとを備える。制御部５００は、ポンプを含む臓器灌流装置１を制御する。

【0015】

容器２０は、肝臓１０を収容する。リザーバー５０は、灌流液を貯液する。リザーバー５０には図示しない温度機構が接続される。温度機構は、灌流液リザーバー５０内に貯留される灌流液を所定の温度（４～３７℃の範囲の任意の温度）に保つように構成される。

【0016】

本実施の形態において、流路として、リザーバー５０側から臓器１０側へ灌流液を送り、さらに、臓器１０側からリザーバー５０側へ灌流液を送るための管が設けられている。流路は、第１流路と第２流路とを含む。第１流路はリザーバー５０側から臓器１０側へ灌流液を送るための流路であり、第２流路は臓器１０側からリザーバー５０側へ灌流液を送るための流路である。

【0017】

本実施の形態においては、第１流路として、灌流液を肝臓１０の門脈に送るための門脈流入用流路１００と、灌流液を肝臓１０の動脈に送るための動脈流入用流路２００の２つの流路で構成される。また、本実施の形態においては、第２流路として、肝臓１０が排出した灌流液をリザーバー５０に送るための流出用流路３００が設けられている。具体的には、肝臓１０の静脈から排出した灌流液は、容器２０内に溜まる。そして、容器２０内に溜まった灌流液は、流出用流路３００を介してリザーバー５０に送られる。なお、第１流路は、１つの流路で構成されてもよく、複数の流路で構成されてもよい。たとえば、心臓に灌流液を灌流させる場合は、大静脈、肺静脈、冠動脈のそれぞれに灌流液を送るための３つの第１流路が構成される。また、第２流路として、肝臓１０の静脈とリザーバー５０とが直接接続されるように流出用流路３００を構成してもよい。

【0018】

臓器灌流装置１は、３つのポンプ１０１、２０１、３０１を備える。ポンプ１０１は、門脈流入用流路１００に設けられ、門脈流入用流路１００を用いてリザーバー５０から肝臓１０の門脈へ灌流液を送る。ポンプ２０１は、動脈流入用流路２００に設けられ、動脈流入用流路２００を用いてリザーバー５０側から肝臓１０の動脈へ灌流液を送る。

【0019】

ポンプ３０１は、流出用流路３００に設けられ、流出用流路３００を用いて容器２０からリザーバー５０へ灌流液を送る。酸素供給部４０は、流出用流路３００に設けられ、流出用流路３００を流れる灌流液に酸素を供給して灌流液中の酸素濃度を上昇させる人工肺である。これに限らず、酸素供給部４０は、門脈流入用流路１００や動脈流入用流路２００に設けられ、門脈流入用流路１００や動脈流入用流路２００を流れる灌流液に酸素を供給してもよい。

【0020】

流量計１０３は、門脈流入用流路１００において灌流液の流量を計測する。流量計２０３は、動脈流入用流路２００において灌流液の流量を計測する。流量計３０３は、流出用流路３００において灌流液の流量を計測する。

【0021】

圧力計１０４は、門脈流入用流路１００において灌流液の圧力を計測する。圧力計２０４は、動脈流入用流路２００において灌流液の圧力を計測する。バルブ１０２、２０２、３０２は、臓器への気泡の流入を防止するために用いられる。

【0022】

液面センサ４００は、リザーバー５０内の灌流液の液面高さを計測する。上述のセンサのうち、流量計１０３、２０３、３０３、液面センサ４００は、リザーバー５０内の灌流液の貯液状況を特定するために用いられる。なお、第１流路が１つである場合は、第１流路側に設置されるポンプ、流量計、圧力計、バルブはそれぞれ１つになる。第１流路が３つである場合は、第１流路側に設置されるポンプ、流量計、圧力計、バルブはそれぞれ３つになる。

【0023】

ここで、たとえば、リザーバー５０から流出する灌流液の量に対して、リザーバー５０に流入する灌流液の量の方が少なければ、リザーバー５０内の灌流液の液面高さが下がる。最終的には、リザーバー５０が空になり、肝臓１０に空気が入るなどの問題が発生する。

【0024】

逆に、リザーバー５０から流出する灌流液の量に対して、リザーバー５０に流入する灌流液の量の方が多ければ、リザーバー５０内の灌流液の液面高さが上がる。最終的には、リザーバーから灌流液が漏れ出すことになる。

【0025】

このような事態を回避するため、本実施の形態においては、臓器灌流装置１を制御する制御部５００は、流量計１０３、２０３、３０３、液面センサ４００といったセンサの計測値に基づいてポンプ３０１を駆動することにより、リザーバー５０内の灌流液の量を制御する。具体的な方法について、図３～図８を用いて後述する。本実施の形態においては、リザーバー５０の設置高さは、容器２０の設置位置よりも高くしている。

【0026】

以上説明したように、肝臓１０の門脈には門脈流入用流路１００を介して灌流液が送られ、肝臓１０の動脈には動脈流入用流路２００を介して灌流液が送られる。肝臓１０の静脈から灌流液が流出して容器２０内に灌流液が溜まる。容器２０内の灌流液は、流出用流路３００を介してリザーバー５０に送られることになる。また、肝臓１０の胆管には胆汁を流出させるための管（胆汁用流路３１）を差し込んでいる。肝臓１０の胆汁は、胆汁用流路３１を介して容器３０に送られる。

【0027】

［臓器灌流装置のブロック図］
図２は、臓器灌流装置の機能構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、臓器灌流装置１は、主な構成要素として、制御部５００と、ポンプ１０１、２０１、３０１と、流量計１０３、２０３、３０３と、圧力計１０４、２０４と、液面センサ４００とを備える。制御部５００は、演算部であるＣＰＵ５０１（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）５０２と、記憶装置５０３とを備える。

【0028】

ＣＰＵ５０１は、記憶装置５０３に記憶されたプログラムを読み出して実行することで、臓器灌流装置１の各部の動作を制御する。たとえば、ＣＰＵ５０１は、当該プログラムを実行することによって、ポンプの制御を行う。なお、図２の例では、ＣＰＵ５０１が単数である構成を例示しているが、臓器灌流装置１は複数のＣＰＵを有する構成としてもよい。

【0029】

記憶装置５０３は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やハードディスクなどの不揮発性の記憶装置により実現される。記憶装置５０３は、ＣＰＵ５０１によって実行されるプログラム、またはＣＰＵ５０１によって用いられるデータなどを記憶する。当該プログラムは、非一時的なコンピュータ可読媒体に記憶されていてもよい。

【0030】

制御部５００は、流量計１０３、２０３、３０３、圧力計１０４、２０４、液面センサ４００によって計測された計測値を取得する。制御部５００は、これらの計測値に基づき、ポンプ１０１、２０１、３０１に対する指令値を算出する。そして、制御部５００は、算出した指令値に基づきポンプ１０１、２０１、３０１を駆動する。

【0031】

なお、制御部５００には、表示部および入力部を接続してもよい。表示部は、画像を表示可能な液晶パネルなどで構成される。入力部は、臓器灌流装置１に対するユーザの操作入力を受け付ける。入力部は、典型的には、タッチパネル、キーボード、マウスなどで構成される。

【0032】

たとえば、表示部により、臓器灌流装置１におけるセンサやポンプの駆動の状態を表示するなど臓器灌流装置１の各種情報を表示したり、臓器灌流装置１に対する各種設定を行う画面を表示することができる。また、入力部からの操作入力により臓器灌流装置１に対する各種設定を行うことができる。

【0033】

［各種目標値］
図３は、門脈に流入させる灌流液の圧力の目標値を示すグラフである。図３に示すように、時間が経過しても、圧力計１０４が計測する灌流液の圧力が一定となるように目標値（指令値）が定められている。制御部５００は、圧力計１０４が計測する灌流液の圧力が一定になるように、ポンプ１０１を駆動する。

【0034】

具体的には、制御部５００は、圧力計１０４の計測値と目標値との誤差をフィードバックし、圧力計１０４の計測値が目標値に追従するようにポンプ１０１の回転速度を制御するフィードバック制御を行う。このようなフィードバック制御の処理は、制御部５００の記憶装置５０３に格納されたプログラムの実行により実現される。

【0035】

図４は、動脈に流入させる灌流液の圧力の目標値を示すグラフである。図４に示すように、時間の経過とともに、制御部は、圧力計２０４が計測する灌流液の圧力が規則的に変化するように、ポンプ２０１を駆動する。本実施の形態では、時間の経過とともに、ある値を基準として正弦波を描くように圧力を上下させる。また、正弦波に限らず、圧力計２０４が計測する灌流液の圧力が拍動するように目標値を定めるようにすればよい。

【0036】

具体的には、制御部５００は、圧力計２０４の計測値と目標値との誤差をフィードバックし、圧力計２０４の計測値が目標値に追従するようにポンプ２０１の回転速度を制御するフィードバック制御を行う。

【0037】

図５は、肝臓に流入させる灌流液の合計流量の目標値を示すグラフである。上述のように、制御部５００は、流量計１０３、２０３、３０３、あるいは、液面センサ４００といったセンサの計測値に基づいてポンプ３０１を駆動することにより、リザーバー５０内の灌流液の量を制御する。

【0038】

具体的には、制御部５００は、流量計１０３が計測する灌流液の流量と流量計２０３が計測する灌流液の流量との和と、流量計３０３が計測する灌流液の流量とが一致するように、ポンプ３０１を駆動することにより、リザーバー５０内の灌流液の量を制御する。

【0039】

なお、第１流路が１つの流路で構成される場合は、制御部５００は、第１流路に設置された流量計が計測する灌流液の流量と、流量計３０３が計測する灌流液の流量とが一致するように、ポンプ３０１を駆動することにより、リザーバー５０内の灌流液の量を制御するようにすればよい。

【0040】

ポンプ１０１の回転速度は、図３に示したように制御される。このように制御された結果として、門脈流入用流路１００を流れる灌流液の流量が流量計１０３によって計測される。ポンプ２０１の回転速度は、図４に示したように制御される。このように制御された結果として、動脈流入用流路２００を流れる灌流液の流量が流量計２０３によって計測される。

【0041】

流量計１０３が計測する灌流液の流量と流量計２０３が計測する灌流液の流量との和（「合計流量」とも称する）は、たとえば、図５に示すようになる。動脈側の圧力が上下するため（図４参照）、図５においても、ある値を基準として正弦波を描くように合計流量は上下している。

【0042】

制御部５００は、この合計流量と、流量計３０３が計測する灌流液の流量とが一致するようにポンプ３０１を制御する。具体的には、制御部５００は、合計流量を目標値として、流量計３０３の計測値と目標値との誤差をフィードバックし、流量計３０３の計測値が目標値に追従するようにポンプ３０１の回転速度を制御するフィードバック制御を行う。

【0043】

このようにポンプ３０１を制御することで、リザーバー５０に流入する灌流液の量とリザーバー５０から流出する灌流液の量とが一致する。これにより、結果として、リザーバー５０内の灌流液の量が制御され、リザーバー５０内の灌流液の液面高さがある一定の高さに保たれることになる。

【0044】

しかし、これに限らず、液面センサ４００を用いて、リザーバー５０内の灌流液の液面高さが所定の範囲となるように制御されるようにしてもよい。図６は、リザーバーの液面高さとポンプの回転速度の関係を示すグラフである。

【0045】

制御部５００は、液面センサ４００が計測する液面高さが所定の範囲となるように、ポンプ３０１を駆動することで、液面高さを制御する。

【0046】

ここで、所定の範囲は、第１液面高さＨ１以上であって第２液面高さＨ２以下の範囲である。制御部５００は、液面センサ４００が計測した液面高さが第１液面高さＨ１を下回ったときは、流出用流路３００における灌流液の流量が増加するようにポンプ３０１を駆動することで、液面高さを制御する。

【0047】

また、制御部５００は、液面センサが計測した液面高さが第２液面高さを上回ったときは、流出用流路３００における灌流液の流量が減少するようにポンプ３０１を駆動することで、液面高さを制御する。

【0048】

具体的には、図６に示すように、制御部５００は、液面センサ４００が計測した液面高さが第１液面高さＨ１以上であって第２液面高さＨ２以下の範囲である場合に、ポンプ３０１の回転速度がＶ１となるように制御する（ポンプ３０１の回転速度がＶ１となるようにポンプ３０１に対して入力指令を与える）。

【0049】

たとえば、第１液面高さＨ１は、リザーバー５０内の灌流液の量が２０％となる液面高さである。第２液面高さＨ２は、リザーバー５０内の灌流液の量が６０％となる液面高さである。

【0050】

制御部５００は、液面センサ４００が計測した液面高さが第１液面高さＨ１を下回ったときは、灌流液の流量が増加するようにポンプ３０１を制御する。具体的には、液面高さがＨ１であるときにはポンプ３０１の回転速度がＶ１となり、液面高さが０であるときにはポンプ３０１の回転速度がＶ２（＞Ｖ１）となるように、ポンプ３０１を制御してもよい。

【0051】

制御部５００は、液面センサ４００が計測した液面高さが第２液面高さＨ２を上回ったときは、灌流液の流量が減少するようにポンプ３０１を制御する。具体的には、液面高さがＨ２であるときにはポンプ３０１の回転速度がＶ１となり、液面高さがＨ３であるときにはポンプ３０１の回転速度が０となるように、ポンプ３０１を制御してもよい。

【0052】

つまり、液面高さがＨ１～Ｈ２である場合にはポンプの回転速度をＶ１とする。液面高さがＨ１を下回った場合はポンプの回転速度をＶ１から増加させ（最大でＶ２）、液面高さがＨ１を下回った場合はポンプの回転速度をＶ１から減少させる（最大で０）。

【0053】

なお、これに限らず、液面センサ４００が計測した液面高さが常に所定の高さとなるように、フィードバック制御を行うようにしてもよい。具体的には、制御部５００は、所定の高さを目標値として、液面センサ４００の計測値と目標値との誤差をフィードバックし、液面センサ４００の計測値が目標値に追従するようにポンプ３０１の回転速度を制御するフィードバック制御を行う。

【0054】

また、図５を用いて説明したような流量計１０３、２０３、３０３の計測値に基づくポンプ３０１の制御と、図６を用いて説明したような液面センサ４００の計測値に基づくポンプ３０１の制御とは、いずれか一方の制御を行えばよい。あるいは、これらの制御を組み合わせるようにしてもよい。

【0055】

以上説明したように、制御部５００は、流量計１０３、２０３、３０３あるいは液面センサ４００といったセンサの計測値に基づいてポンプ３０１を駆動することにより、リザーバー５０内の灌流液の量を制御する。このため、リザーバー５０の設置高さが肝臓１０を収容する容器２０の設置高さよりも高いことに起因して、リザーバー５０が空になるようなことがない。これにより、リザーバー５０の設置高さが臓器を収容する容器２０の設置高さとの関係で制約を受けないようにする臓器灌流装置１を提供することができる。

【0056】

［ポンプ制御処理１］
図７は、ポンプ制御処理１の一例を示すフローチャートである。制御部５００は、ポンプ制御処理１を実行する。ポンプ制御処理１は、図３～図５を用いて説明したポンプ１０１、２０１、３０１を制御するための処理である。

【0057】

図７に示すように、ポンプ制御処理１を開始すると、制御部５００は、Ｓ１１において、圧力計１０４の目標値（一定量）に追従させるようにポンプ１０１を制御し、処理をＳ１２に進める。具体的には、図３で示した目標値に追従させるように、ポンプ１０１の回転速度を制御するフィードバック制御を行う。

【0058】

制御部５００は、Ｓ１２において、圧力計２０４の目標値（正弦波）に追従させるようにポンプ２０１を制御し、処理をＳ１３に進める。具体的には、図４で示した目標値に追従させるように、ポンプ２０１の回転速度を制御するフィードバック制御を行う。

【0059】

制御部５００は、Ｓ１３において、流量計１０３の計測値と流量計２０３の計測値との和を目標値として設定し、処理をＳ１４に進める。具体的には、図５で示したものが目標値として設定される。

【0060】

制御部５００は、Ｓ１４において、流量計３０３の目標値に追従させるようにポンプ３０１を制御し、ポンプ制御処理１を終了する。具体的には、図５で示した目標値に追従させるように、ポンプ３０１の回転速度を制御するフィードバック制御を行う。

【0061】

制御部５００は、ポンプ制御処理１を周期的に実行する。たとえば、タイマ割り込み処理が行われるたびに実行してもよいし、各種センサの計測値を取得するタイミングごとに実行するようにしてもよい。

【0062】

［ポンプ制御処理２］
図８は、ポンプ制御処理２の一例を示すフローチャートである。制御部５００は、ポンプ制御処理２を実行する。ポンプ制御処理２は、図６を用いて説明したポンプ３０１を制御するための処理である。ここで、ポンプ１０１、２０１は、Ｓ１１およびＳ１２により制御されているものとする。

【0063】

図７に示すように、ポンプ制御処理２を開始すると、制御部５００は、Ｓ２１において、液面センサ４００が計測した液面高さが第２液面高さＨ２を下回るか否かを判定する。液面センサ４００が計測した液面高さが第２液面高さＨ２を下回る場合（Ｓ２１でＹＥＳ）は、処理をＳ２２に進める。液面センサ４００が計測した液面高さが第２液面高さＨ２を下回らない場合（Ｓ２１でＮＯ）は、処理をＳ２２に進める。

【0064】

制御部５００は、Ｓ２３において、液面センサ４００が計測した液面高さが第１液面高さＨ１を上回るか否かを判定する。液面センサ４００が計測した液面高さが第１液面高さＨ１を上回る場合（Ｓ２３でＹＥＳ）は、処理をＳ２４に進める。液面センサ４００が計測した液面高さが第１液面高さＨ１を上回らない場合（Ｓ２３でＮＯ）は、処理をＳ２５に進める。

【0065】

制御部５００は、Ｓ２２において、ポンプ３０１の回転速度を増加させ、ポンプ制御処理２を終了する。Ｓ２２の処理は、図６において液面高さが０～Ｈ１の範囲にある場合におけるポンプ３０１の制御である。

【0066】

制御部５００は、Ｓ２４において、ポンプ３０１の回転速度を減少させ、ポンプ制御処理２を終了する。Ｓ２４の処理は、図６において液面高さがＨ２～Ｈ３の範囲にある場合におけるポンプ３０１の制御である。

【0067】

制御部５００は、Ｓ２５において、ポンプ３０１の回転速度をＶ１とし、ポンプ制御処理２を終了する。Ｓ２５の処理は、図６において液面高さがＨ１～Ｈ２の範囲にある場合におけるポンプ３０１の制御である。

【0068】

制御部５００は、ポンプ制御処理２を周期的に実行する。たとえば、タイマ割り込み処理が行われるたびに実行してもよいし、各種センサの計測値を取得するタイミングごとに実行するようにしてもよい。

【0069】

以上説明したように、制御部５００は、ポンプ１０１を駆動し、リザーバー５０から容器２０へ門脈流入用流路１００で灌流液を送る。ポンプ２０１を駆動し、リザーバー５０から容器２０へ動脈流入用流路２００で灌流液を送る。ポンプ３０１を駆動し、容器２０からリザーバー５０へ流出用流路３００で灌流液を送る。

【0070】

制御部５００は、流量計１０３、２０３、３０３あるいは液面センサ４００といったセンサを用いて、リザーバー５０内の灌流液の貯液状況を直接的または間接的に特定している。流量計１０３、２０３、３０３を用いる場合は、リザーバー－５０に流入する灌流液の量とリザーバー－５０から流出する灌流液の量との差分に基づき、リザーバー５０内の灌流液の貯液状況を間接的に特定可能である。液面センサ４００を用いる場合は、計測される液面高さに基づきリザーバー５０内の灌流液の貯液状況を直接的に特定可能である。そして、制御部５００は、リザーバー５０内の灌流液の貯液状況に基づいてポンプ３０１を駆動することにより、リザーバー５０内の灌流液の量を制御している。

【0071】

［リザーバーの設置位置］
図９は、リザーバーの設置位置を説明するための図である。図１の例において、リザーバー５０の設置高さは、容器２０の設置位置よりも高い。

【0072】

これに対して、図９に示すように、リザーバー５０の設置高さは、容器２０の設置位置よりも低いものであってもよい。このように、リザーバー５０の設置高さは、容器２０の設置位置よりも高くしてもよいし、容器２０の設置位置よりも高くしてもよいし、同じ高さにしてもよい。

【0073】

上述のように、制御部５００は、流量計１０３、２０３、３０３あるいは液面センサ４００といったセンサの計測値に基づいてポンプ３０１を駆動することにより、リザーバー５０内の灌流液の量を制御している。このため、リザーバー５０の設置高さが肝臓１０を収容する容器２０の設置高さよりも高いことに起因して、リザーバー５０が空になるようなことがない。

【0074】

臓器灌流装置１の大きさや臓器灌流装置１の設置位置によっては、リザーバー５０の設置高さが、容器２０の設置高さよりも高い場合が便利であることも考えられるし、容器２０の設置高さよりも低い場合が便利であることも考えられるし、容器２０の設置高さと同じである場合が便利であることも考えられる。

【0075】

なお、臓器灌流装置１は、図１、図９に示したものに限らない。第１流路は１つあるいは３つであってもよく、流出用流路３００は静脈に接続されるものであってもよく、酸素供給部は第１流路に設けられるものであってもよい。また、本実施の形態においては、流量計１０３、２０３、３０３、液面センサ４００といったセンサの計測値に基づいて、第２流路に設置されたポンプ３０１の駆動を制御するようにしたが、これに限らず、これらのセンサの計測値に基づいて、第１流路に設置されたポンプ１０１、１０２の駆動を制御するものであってもよい。また、第１流路が３つある場合は、３つの流路に流路計を設置し、これらの流路計で計測された流量の和と、第２流路に設置された流路計３０３の流量とが一致するように第２流路に設置されたポンプ３０１の駆動を制御するようにすればよい。

【0076】

［態様］
上述した複数の例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

【0077】

（第１項）一態様に係る臓器灌流装置は、流入血管を有する臓器に灌流液を灌流させる。臓器灌流装置は、容器と、リザーバーと、流路と、送液部と、検出部と、制御部とを備える。容器は、臓器を収容する。リザーバーは、灌流液を貯液する。流路は、リザーバーと臓器の流入血管に接続される。送液部は、流路に設けられている。検出部は、リザーバー内の灌流液の貯液状況を直接的または間接的に特定するためのものである。制御部は、送液部を制御する。制御部は、検出部の計測値に基づいて送液部を駆動することにより、リザーバー内の灌流液の量を制御する。

【0078】

第１項に記載の臓器灌流装置によれば、制御部は、検出部の計測値に基づいて送液部を駆動することにより、リザーバー内の灌流液の量を制御するため、リザーバーの設置高さが臓器を収容する容器の設置高さよりも高いことに起因して、リザーバーが空になるようなことがない。このため、リザーバーの設置高さが臓器を収容する容器の設置高さとの関係で制約を受けないようにする臓器灌流装置を提供することができる。

【0079】

（第２項）第１項に記載の臓器灌流装置において、流路は、リザーバー側から臓器側へ灌流液を送るための第１流路と、臓器側からリザーバー側へ灌流液を送るための第２流路とを含む。送液部は、第１流路に設けられた第１送液部と、第２流路に設けられた第２送液部とを含む。制御部は、検出部の計測値に基づいて第２送液部を駆動することにより、リザーバー内の灌流液の量を制御する。

【0080】

第２項に記載の臓器灌流装置によれば、制御部は、検出部の計測値に基づいて第２送液部を駆動することにより、リザーバー内の灌流液の量を制御するため、リザーバーの設置高さが臓器を収容する容器の設置高さよりも高いことに起因して、リザーバーが空になるようなことがない。このため、リザーバーの設置高さが臓器を収容する容器の設置高さとの関係で制約を受けないようにする臓器灌流装置を提供することができる。

【0081】

（第３項）第２項に記載の臓器灌流装置において、検出部は、第１流路において灌流液の流量を計測する第１流量計と、第２流路において灌流液の流量を計測する第２流量計とを含む。制御部は、第１流量計が計測する灌流液の流量と第２流量計が計測する灌流液の流量とが一致するように、第２送液部を駆動することにより、リザーバー内の灌流液の量を制御する。

【0082】

第３項に記載の臓器灌流装置によれば、制御部は、第１流量計が計測する灌流液の流量と第２流量計が計測する灌流液の流量とが一致するように、第２送液部を駆動することにより、リザーバー内の灌流液の量を制御するため、リザーバーの設置高さが臓器を収容する容器の設置高さよりも高いことに起因して、リザーバーが空になるようなことがない。このため、リザーバーの設置高さが臓器を収容する容器の設置高さとの関係で制約を受けないようにする臓器灌流装置を提供することができる。

【0083】

（第４項）第３項に記載の臓器灌流装置において、第１流路は、灌流液を臓器の第１流入血管に送るための第１流入血管用第１流路と、灌流液を臓器の第２流入血管に送るための第２流入血管用第１流路とを含む。第１送液部は、第１流入血管用第１流路に用いる第１流入血管用第１送液部と、第２流入血管用第１流路に用いる第２流入血管用第１送液部とを含む。第１流量計は、第１流入血管用第１流路に用いる第１流入血管用第１流量計と、第２流入血管用第１流路に用いる第２流入血管用第１流量計とを含む。制御部は、第１流入血管用第１流量計が計測する灌流液の流量と第２流入血管用第１流量計が計測する灌流液の流量との和と、第２流量計が計測する灌流液の流量とが一致するように、第２送液部を駆動することにより、リザーバー内の前記灌流液の量を制御する。

【0084】

第４項に記載の臓器灌流装置によれば、制御部は、第１流入血管用第１流量計が計測する灌流液の流量と第２流入血管用第１流量計が計測する灌流液の流量との和と、第２流量計が計測する灌流液の流量とが一致するように、第２送液部を駆動することにより、リザーバー内の前記灌流液の量を制御するため、リザーバーの設置高さが臓器を収容する容器の設置高さよりも高いことに起因して、リザーバーが空になるようなことがない。このため、リザーバーの設置高さが臓器を収容する容器の設置高さとの関係で制約を受けないようにする臓器灌流装置を提供することができる。

【0085】

（第５項）第４項に記載の臓器灌流装置において、検出部は、第１流入血管用第１流路において灌流液の圧力を計測する第１圧力計と、第２流入血管用第１流路において灌流液の圧力を計測する第２圧力計とを含む。制御部は、第１圧力計が計測する灌流液の圧力が一定になるように、第１流入血管用第１送液部を駆動する。制御部は、第２圧力計が計測する灌流液の圧力が規則的に変化するように、第２流入血管用第１送液部を駆動する。

【0086】

第５項に記載の臓器灌流装置によれば、臓器にダメージを与えるような過度な圧力をかけることなく、リザーバーの設置高さが臓器を収容する容器の設置高さとの関係で制約を受けないようにする臓器灌流装置を提供することができる。

【0087】

（第６項）第２項に記載の臓器灌流装置において、検出部は、リザーバー内の灌流液の液面高さを計測する液面センサを含む。制御部は、液面センサが計測する液面高さが所定の範囲となるように、第２送液部を駆動することで、液面高さを制御する。

【0088】

第６項に記載の臓器灌流装置によれば、制御部は、液面センサが計測する液面高さが所定の範囲となるように、第２送液部を駆動することで、液面高さを制御するため、リザーバーの設置高さが臓器を収容する容器の設置高さよりも高いことに起因して、リザーバーが空になるようなことがない。このため、リザーバーの設置高さが臓器を収容する容器の設置高さとの関係で制約を受けないようにする臓器灌流装置を提供することができる。

【0089】

（第７項）第６項に記載の臓器灌流装置において、所定の範囲は、第１液面高さ以上であって第２液面高さ以下の範囲である。制御部は、液面センサが計測した液面高さが第１液面高さを下回ったときは、第２流路における灌流液の流量が増加するように第２送液部を駆動し、液面センサが計測した液面高さが第２液面高さを上回ったときは、第２流路における灌流液の流量が減少するように第２送液部を駆動することで、液面高さを制御する。

【0090】

第７項に記載の臓器灌流装置によれば、制御部は、液面センサが計測した液面高さが第１液面高さを下回ったときは、第２流路における灌流液の流量が増加するように第２送液部を駆動し、液面センサが計測した液面高さが第２液面高さを上回ったときは、第２流路における灌流液の流量が減少するように第２送液部を駆動することで、液面高さを制御するため、リザーバーの設置高さが臓器を収容する容器の設置高さよりも高いことに起因して、リザーバーが空になるようなことがない。このため、リザーバーの設置高さが臓器を収容する容器の設置高さとの関係で制約を受けないようにする臓器灌流装置を提供することができる。

【0091】

（第８項）第１項から第７項に記載の臓器灌流装置において、灌流液中の酸素濃度を上昇させる酸素供給部をさらに備える。

【0092】

第８項に記載の臓器灌流装置によれば、灌流液中の酸素濃度を上昇させることで、肝臓の機能を維持したまま肝臓を保存することができる。

【0093】

（第９項）第１項から第８項に記載の臓器灌流装置において、リザーバーの設置高さは、容器の設置位置よりも高い。

【0094】

第９項に記載の臓器灌流装置によれば、リザーバーの設置高さを容器の設置位置よりも高くすることで、リザーバーに対するアクセスが良くなる。

【0095】

（第１０項）第１０項に記載の制御方法は、流入血管を有する臓器に灌流液を灌流させる臓器灌流装置を制御する方法である。臓器灌流装置は、容器と、リザーバーと、流路と、送液部とを備える。容器は、臓器を収容する。リザーバーは、灌流液を貯液する。流路は、リザーバーと臓器の流入血管に接続される。送液部は、流路に設けられている。制御方法は、送液部を駆動し、流路で灌流液を送るステップと、リザーバー内の灌流液の貯液状況を直接的または間接的に特定するステップと、リザーバー内の灌流液の貯液状況に基づいて送液部を駆動することにより、リザーバー内の灌流液の量を制御するステップとを含む。

【0096】

第１０項に記載の制御方法によれば、制御方法は、リザーバー内の灌流液の貯液状況に基づいて送液部を駆動することにより、リザーバー内の灌流液の量を制御するため、リザーバーの設置高さが臓器を収容する容器の設置高さよりも高いことに起因して、リザーバーが空になるようなことがない。このため、リザーバーの設置高さが臓器を収容する容器の設置高さとの関係で制約を受けないようにする臓器灌流装置を提供することができる。

【0097】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0098】

１ 臓器灌流装置、１０ 肝臓、２０、３０ 容器、３１ 胆汁用流路、４０ 酸素供給部、５０ リザーバー、１００ 門脈流入用流路、１０１、２０１、３０１ ポンプ、１０２、２０２、３０２ バルブ、１０３、２０３、３０３ 流量計、１０４、２０４ 圧力計、２００ 動脈流入用流路、３００ 流入用流路、４００ 液面センサ、５００ 制御部、５０１ ＣＰＵ、５０２ ＲＡＭ、５０３ 記憶装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】