JPH02107269A

JPH02107269A - 逆止弁およびその製造方法

Info

Publication number: JPH02107269A
Application number: JP63260924A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Kijima; 木島　利彦
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1988-10-17
Filing date: 1988-10-17
Publication date: 1990-04-19

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】［産業上の利用分野コ本発明は液体回路用の逆止弁およびその製造方法に関す
る。特に、本発明は、血液回路などの液体回路に使用さ
れる逆上弁であり、弁体として球体（ボール）を用いた
ボール弁型逆止弁およびその製造方法に関する。

［従来の技術Ｊ従来、サック型、ダイアフラム型等の、弾性膜の往復運
動により拍動流を作り出す方式の液体ポンプには、主と
して、Ｂｊｏｒｋ−６ｈｉｌｅｙ弁等の、弁置換術用人
工弁が逆止弁として流用されてきた。これらの人工弁は
、高度な加工技術が必要なため、非常に高価なものにな
り、長くても月単位の短期使用の補助循環に使用する場
合、最も高価な使い捨て部材として、経済的なネックと
なっている。また、これら人工弁は、生体の血管に取り
付けるように設計されており、液体ポンプに用いると、
弁輪固定部の血栓形成、衝撃現象による弁体の破壊等の
問題が生じている。

最近では、液体ポンプ用人工弁として、実験的にポリウ
レタン等のエラストマーを使用した三葉弁を使用する例
が増えているが、このような三葉弁では、エラストマー
の劣化が生じるため、信頼性と、耐久性に欠けるという
欠点がある。

この他に、弁置換用人工弁としてボール弁が液体ポンプ
用に使用される例もある。しかし、ボール弁は、池の弁
に比べて、流動抵抗が格段に太きいという欠点のため、
人工弁置換術において実証されているその優れた耐久性
にも関わらず、現在では殆ど用いられていない。また、
ケージを用いるＳｔａｒｒ−Ｅｄｗａｒｄｓ弁タイプの
ボール弁では、ボールのを収納するとともに、ボールの
移動を規制する篭状のケージが設けられている。そして
、このゲージによる血流の乱れや、ケージ取り付は部で
の血栓形成という問題点があった。また、ケージを用い
ないタイプのボール弁として、特開昭５６−１５１０３
９号公報にものがある。しかし、このボール弁では、弁
内のボールの揺動による振動や流れの乱れが生じるとい
う欠点があり、特に、ポンプが脈動流を発生するもので
ある場合、揺動、振動が顕著であった。

また、ポンプ、逆止弁、カニューラ等で構成される液体
回路においては、ポンプと逆止弁、カニューラとコネク
タ、ポンプとコネクタ等の接続部分に生じる血栓発生を
なくすために、これらをできるだけ一体化し、内面の継
目を無（そうとする努力がなされている。このような例
としては、低融点金属の型を用いてポンプと弁体を一体
化したもの（特開昭６１−１９９８６３号公報）に見ら
れるように、ワックスを用いた中子を使用することで、
ポンプとカニューラを接続するコネクタ内に弁体を一体
化した例などがある。

これらに共通なのは、ともに熱的、もしくは化学的に除
去可能な中子を使用している点であるが、低融点金属や
ワックスを取り除く作業は時間がかかり、成形物内面へ
のこれらの物質の残留の問題があった。

本発明の目的は、上記の問題点を解決した、液体の流動
抵抗が小さく、耐衝撃性、耐久性に優れ、かつ、弁内の
ボールの揺動による振動や液体の流れを乱すことの少な
い管路一体形式のボール弁型逆止弁およびその製造方法
を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］上記目的を達成するものは、液体流入口と液体流出口と
を有する筒状ハウジングと、該ハウジング内に移動可能
に収納された球体とからなり、前記ハウジングは軸方向
の途中に前記球体を収納する拡径部を備え、該拡径部の
液体流入口側端部は、前記球体と接触したとき液密状態
に密着可能な形状を有し、さらに該拡径部は、拡径部の
軸方向全体に延びる３以上の突出部を有し、該突出部は
、拡径部の液体流出口側端部より若干液体流入口側の位
置に設けられた前記球体の係止部を有する逆止弁である
。

さらに、前記突出部は、それぞれ平行に設けられている
ことが好ましい。さらに、前記ハウジングの突出部を含
む拡径部の横断面の内側の線は、連続する曲線により形
成されていることが好ましい。前記突出部は、前記ハウ
ジングの拡径部の内面にそれぞれほぼ均等距離離間した
位置に設けられていることが好ましい。さらに、前記拡
径部の横断面における各突出部の先端が規定する円の半
径は、前記球体の半径とほぼ等しいか若干大きいもので
あることが好ましい。

さらに、前記拡径部の横断面における各突出部に設けら
れた係止部の先端が規定する円の半径は、前記球体の半
径より若干小さいものであることが好ましい。さらに、
前記球体が、前記ハウジングの係止部に接触した状態に
おける前記逆止弁をハウジングの軸方向に対して垂直に
切断したときの、ハウジングの拡径部の内面と球体の外
面との間に形成される断面積は、ハウジングの拡径部の
液体流入口側端部から球体の該流入口側頂点までは増加
し、該球体の流入口側頂点から球体中心までは減少し、
該球体の中心から球体の流出口側頂点までは増加し、該
球体の流出口側頂点からハウジングの拡径部の液体流出
口側端部までは減少していることが好ましい。さらに、
前記断面積の変化は、ハウジングの拡径部の液体流入口
側端部および流出口側端部の断面積の５０％以内である
ことが好ましい。

さらに、前記ハウジングの内面は、抗血栓性材料がコー
ティングされていることが好ましい。

さらに、前記球体は磁性を存しており、前記ハウジング
は、永久磁石あるいは電磁石を有しているものとしても
よい。

また、上記目的を達成するものは、球体と、該球体を内
部に移動可能に収納したハウジングとからなる逆止弁の
製造方法であって、該製造方法は、球体を成形する工程
と、該球体を内部に埋設し、前記ハウジングの内面形状
に合致した外面形状を有する中子を成形する工程と、該
中子を外周に前記ハウジングを成形する工程と、前記ハ
ウジング内より中子を物理的に除去する工程とを有する
ことを特徴とする逆止弁の製造方法である。

さらに、前記中子を物理的に除去する工程は、中子を破
断することにより行うものであることが好ましい。さら
に、前記中子を成形する工程は、水溶性材料を用いて中
子を成形するものであり、さらに、前記中子を物理的に
除去する工程は、中子を形成する水溶性材料を水を用い
て洗い流すことにより行うものであることが好ましい。

さらに、前記中子を成形する工程の後に、中子の外面に
後に行うハウジングの成形に用いられる樹脂と接着性を
有する抗血栓性材料を被覆する工程を有していることが
好ましい。

そこで、本発明の逆止弁を血液回路用逆上弁に応用した
実施例を用いて図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の逆止弁を血液回路用に応用した実施
例の断面図であり、第２図は、本発明の逆止弁に用いら
れるハウジングの断面図である。第３図は、第１図のＸ
−Ｘ線断面図である。

この逆止弁ｌは、液体流入口４と液体流出口５とを有す
る筒状ハウジング２と、ハウジング２内に移動可能に収
納された球体３とからなり、ハウジング２は軸方向の途
中に設けられ、前記球体を収納する拡径部８を備え、拡
径部８の液体流入口側端部９は、球体３と接触したとき
液密状態に密着可能な形状を有し、さらに拡径部８は、
拡径部の軸方向に延びる３以上の突出部６を有し、突出
部６は、拡径部の液体流出口側端部より若干液体流入口
側の位置に設けられた球体３の係止部７を有している。

さらに、第３図に示すように、前記ハウジングの突出部
を含む拡径部の横断面の内側の線は、連続する曲線によ
り形成されていることが好ましい。

筒状ハウジング２は、ポリカーボネート、スチレン系樹
脂（例えば、ポリスチレン、ＭＢＳ。

ＭＳ）、ポリオレフィン（例えば、ポリプロピレン、ポ
リエチレン）、塩化ビニル樹脂、ポリウレタン、ポリウ
レタンエラストマー　ンリコーンゴムなどにより形成さ
れる。

筒状ハウジング２は、第２図に示すように、端に液体流
入口４を有し、他端に液体流出口５を有しており、それ
ぞれの端部は、テーパー状に内面が拡径している。この
ようにすることにより、ポンプチューブ、液体チューブ
、カニユーレなどとの接続部の実質的な段差を少なくす
ることができ血栓の発生を防止できる。

そして、ハウジング２の軸方向中間部は、拡径部８とな
っている。

そして、拡径部８の内面には、拡径部人口８ａの端部よ
り若干液体流出口５側の位置より延び、拡径品出口８ｃ
の端部付近に至る突出部６を有している。突出部６は、
３つ以上、好ましくは、３つ、ハウジング２の軸方向と
平行に設けられていることが好ましい。そして、突出部
６の端部６ａは、第２図に示すように拡径部８の入口８
ａと溝などを形成することなくなだらかに形成されてい
ることが好ましい。また、突出部６の端部６ｂも、同様
である。よって、突出部６は、それら端部が拡径部８の
内面のほぼ全体に無端となるように延びていることが好
ましい。

そして、突出部６の端部６ｂより若干液体流入口側の位
置に球体３の係止部７が設けられている。そして、この
係止部７より端部６ｂ側は、直線状に延びている。また
、係止部７は、突出部６の先端（ｒｊｉ点）の一部であ
り、係止部７を含む先端（頂点）は、全体になだらかに
連続している。

拡径部８の液体流入口側端部９は、第１図に示すように
、球体３と接触したとき液密状態に密着可能な形状とな
っている。つまり、端部９の内面が形成する円形断面が
その部分に当接する球体３の外面形状とほぼ合致してい
る。これにより、液体流出口５側が陽圧となったとき、
球体３かこの端部９に密着し、液体の流通を阻止する。

そして、第３図に示すように、突出部６は、拡径部８の
内面にほぼ等間隔離間した距離に設けられている。さら
に、突出部６の先端６ｃが規定する円（３つの先端６ｃ
が接する円）の半径は、球体３の半径より若干大きいか
ほぼ等しいものとなっている。また、突出部６に設けら
れた係止部７の先端が規定する円（係止部７の３つの先
端が接する円）の半径は、球体３の半径より若干小さい
ものとなっている。よって、球体３は、拡径部８内を拡
径部８の端部９から係止部７に当接するまで移動できる
ようになっている。

球体３は、断面がほぼ真円形を有する球体であり、上述
のように、拡径部８の端部９の内径および係止部７の規
定する円の内径より大きい直径を有している。

球体３は、ポリウレタン、シリコーンゴム、ＳＢＳエラ
ストマー　ラテックスゴムなどのゴム材またはエラスト
マー、また、ポリオレフィン（例えば、ポリプロピレン
、ポリエチレン）、ポリカーボネイト、ポリスチレンな
どの合成樹脂、さらには、ジルコニア、アルミナ、シリ
カなどの無機材料などにより形成される。

好ましくは、球体３は、逆止弁が用いられる流体（例え
ば血液）の比重と同程度（液体の比重の０．７〜１．５
倍程度）とすることがである。このようにすることによ
り、逆止弁の設置方向により球体が浮力による影響を受
け、動作特性が著しく変化することを防止でき好ましい
。このような比重を有する球体は、目的とする比重を有
する材料により形成する方法、また使用する材料、例え
ば樹脂が目的とする比重より軽い場合は、比重調整剤（
例えば金属粉末）を混入させる方法、また逆に使用する
材料が比重が目的とする比重より大きい場合は、球体を
中空体に形成する方法などが考えられる。そして、ハウ
ジング２の拡径部８以外の部分（管路２ａ部分）の内径
は、成人用血液ポンプに使用する場合８〜２０ｘｘ程度
が一般的であり、新生児用血液ポンプに使用する場合は
、３ｉ＋ｘ程度が一般的である。

また、球体３の直径は、管路２ａ部分の１．１〜ｌ、５
倍程度が好ましい。そして、突出部６の先端６Ｃが規定
する円の直径と、球体３の直径との差は、０．４〜０．
１ｘｘが好ましい。

そして、球体３が係止部７に接触し、逆上弁が完全解放
状態にあるときのハウジング２の拡径部８の内面と内面
（突出部を含む）と球体３の外面とにより形成される任
意の断面積（第３図参照）は、第４図に示すようにハウ
ジングの軸方法に対して変化していることが好ましい。

そして、上記の断面積の変化は、管路２ａ部分の断面積
の０．９〜１．５倍の範囲内であり、かつ第４図に示す
ようになだらかに連続的になめらかに変化していること
が好ましい。具体的に説明すると、第４図に示すように
、球体３がハウジング２の係止部７に接触した状態にお
ける逆止弁１をハウジング２の軸方向に対して垂直に切
断したときのハウジング２の拡径部８の内面と球体３の
外面との間に形成される断面積は、ハウジング２の拡径
部８の液体流入口側端部９から球体３の流入口側頂点ま
では増加し、球体３の流入口側頂点から球体中心までは
減少し、球体３の中心から球体の流出口側頂点までは増
加し、球体３の流出口側頂点からハウジング２の拡径部
８の液体流出口側端部までは減少している。

このようにすることにより、球体３の前後、特に拡径部
８の液体流入口側および流出口側端部における液体の剥
離による渦流の発生を防止でき、なだらかな液体の流れ
を形成することができる。さらに、断面積の変化は、ハ
ウジングの拡径部の液体流入口側端部および流出口側端
部の断面積の５０％以内であることが好ましい。

そして、本発明の逆止弁１は、球体３の軌跡（外面）に
実質的に常に３点で接する滑らかな連続曲線を管路断面
形状（ハウジングの拡径部の内面形状）の基本とするも
のとなっており、管路（ハウジング２）自体に閉鎖時の
弁座、球体３の動きを規定するガイド、解放時に球体３
を止めるストッパの３機能を持たせることができる。

よって、本発明のボール弁型逆止弁は、管路自体に、球
体と密着して逆流を防ぐ弁座機能、移動中の球体の揺動
を防ぐガイド機能、解放時の球体の移動範囲を制限し、
適当な位置に球体を保持するストッパ機能を付与し、し
かも、液体が接する内面形状を連続的滑らかな曲面で構
成し得るため、球体は揺動により流れを乱す事なく極め
てスムーズに開閉運動を行い、淀みがない滑らかな液体
流を得ることができる。このため、液体に対する流動抵
抗もごくわずかなものとすることができる。

そして、管路断面形状を規定する連続曲線として選択し
た曲線を定義するための、適当なパラメーターを連続的
に変化させることで、解放時の流路断面積変化が軸方向
に沿って連続的滑らかなものとすることができる。

さらに、ハウジング２の内面には、抗血栓材料をコーテ
ィングすることが好ましい。

抗血栓材料としては、セグメント化ポリウレタン、ポリ
ＨＥＭＡ、ＨＥＭＡ−３ｔ−ＨＥＭＡブロックコポリマ
ー　シリコーンなどが使用できる。また、ヘパリン等の
抗血栓物質を内表面に固定してもよい。同様に、球体３
の表面にも上記のような抗血栓処理を行うことが好まし
い。　そこで、第５図ないし第１０図を用いて、本発明
の逆止弁１の基本的な設計思想および設計手順を説明す
る。

まず、第５ａ図に示すように液体流入口４および液体流
出口５の流路半径（内径）　ＶＲｉ　ｎ、ＶＲｏｕｔ、
球体３の半径Ｒｂ、球体移動距離Ｚｃを決める。第５ａ
図は、この１例であり実線が解放時、点線が閉鎖時のボ
ールの位置を示している。

そして、球体３が移動することによってできるボール軌
跡面と液体流入口および液体流出口の管路内面を接続し
た１基準面」を与える。第５ｂ、図は最も単純に管路内
径が変化する事なく、そのままボール軌跡面に接続して
いる例であり、第５ｃ図は両者をなめらかな曲線で接続
した例である。以上に示した基準面は、解放時の球体の
中心を原点とした円柱座標系（第６図および第７図参照
）を考えると、第５ｂ図に示した最も単純な例の場合、
次の式で与えられる回転体面となる。

Ｒ（Ｚ）−ＶＲｉ　ｎ　　　　　　　　　　（Ｚ＜−Ｚ
　ｄ）−ｖ’（Ｒｂ”−（ｌ　Ｚ　ｌ　−Ｚｃ）リ　　
（’−Ｚｄ≦ｚ＜−Ｚｃ）−Ｒｂ　　　　　　　　　　
　　　　（−Ｚｃ≦Ｚく０）＝（（Ｒｂ　’−Ｚつ　　
　　　　　（０≦Ｚ＜Ｚ　ｕ）＝ＶＲｏｕｔ　　　　　
　　　　　　　　（ｚｕ≦Ｚ）ただしＺｄ＝Ｚｃ＋／　
（Ｒｂ”−ＶＲｉ　ｎ”）Ｚｕ−、／’−（Ｒｂ’−Ｖ
Ｒｏｕ　ｔ”）そして、上述のように規定された基準面
の各２における任意の断面において、３点Ａ１〜Ａ３で
外接する連続閉曲線を想定する。第８図はこの連続閉曲
線の一例である。本曲線は各接点で３等分割した場合、
隣りあう曲線は中心０に対する＋２０’の回転で重ね合
わすことができ、分割された各領域の曲線は第９図に示
すように５個の円弧と２本の線分で定義される。円弧Ｃ
ＩとＣ５は基準面断面円と接点ＡＩ、Ａ２において接し
適当に与えられる半径Ｒｇを有する円の一部であり、線
分Ｌｌ、Ｌ２は直線ＯＡＩ、ＯＡ２と１２０’の角度を
なし円弧ＣＩ、Ｃ５と接する直線の一部である。円弧Ｃ
３は適当な半径Ｒｗ（Ｚ）−Ｒ（Ｚ）＋ＤＲ（Ｚ）を有
する基準面断面円と同心の円の一部であり、円弧Ｃ２，
Ｃ４はそれぞれ線分Ｌ１と円弧Ｃ３、線分Ｌ２と円弧Ｃ
３に接する適当な半径Ｒｃを有する円の一部である。Ｃ
１とＬｌの接点をＰｌ、ＬｌとＣ２の接点をＰ２、Ｃ２
とＣ３の接点をＰ３、Ｃ３と０４の接点をＰ４．０４と
Ｌ２の接点をＰ５、Ｌ２と０５の接点をＰ６とすると、
本曲線はＡＩからＰｌまでの円弧Ｃ１、ＰｌからＰ２ま
での線分Ｌｌ、Ｐ２からＰ３までの円弧Ｃ２、Ｐ３から
Ｐ４までの円弧Ｃ３、Ｐ４からＰ５までの円弧Ｃ４、Ｐ
５からＰ６までの線分Ｌ２、Ｐ６からＡ２までの円弧Ｃ
５の、連続した５円弧、２線分で定義される。ただし、
Ｒｗ（Ｚ）とＲ（Ｚ）の差がごく少ない場合は、線分Ｌ
ＩＬ２は消滅し、円弧Ｃ２，Ｃ４はそれぞれ円弧Ｃ１と
円弧Ｃ３１円弧Ｃ５と円弧Ｃ３に接する円弧として定義
される。

そして、Ｚの関数として、球体が解放位置にある場合の
流路断面積関数ＦＡ（Ｚ）を適当に与える。そして、各
座標位置Ｚにおいて、流路断面積がＦＡ（Ｚ）に一致す
るように断面積調節パラメータＤ　Ｒ（Ｚ　）を決定す
る。第１０図は、ＶＲｉｎ＝ＶＲｏｕ　ｔ＝ＶＲとし、
すべてのＺにおいて流路断面積が出入り口部の流路断面
積πＶＲ’に一致するようにＦ　Ａ　（Ｚ　）＝πＶＲ
’とした例の断面図である。ボールが実線で示した位置
にあるとき、本発明は解放状態にあり、液体は第８図お
よび第１０図中に明確に示される球体と管壁の隙間Ｆを
通過して流れることができる。

第１θ図において球体が点線で示される位置にあるとき
、本発明は閉鎖状態にあり、管壁の形状が第８図に示さ
れる非円形断面から完全な円形断面への変化を終了した
断面ＣＣにおいて、ボールと管壁が密着することにより
、液体の上流方向への逆流を阻止することができる。本
例ではＦＡ（Ｚ）を定数としたが、流路をより滑らかに
するために様々な関数が利用可能である。

また本例ではＲｇ、ＲｃはＺに無関係な定数として与え
、流路断面積を調節するためのパラメータとしては、Ｄ
　Ｒ（Ｚ　）で示される半径増分のみを用いているがＲ
ｇおよびＲｃも変化させることにより、さらに高度な曲
面設計を行ってもよい。

なお、実際にはボールがスムーズに動くために、ボール
と管壁が接するとして定義した接点ＡＩ−Ａ３（第８図
）において適当な隙間を設ける必要がある。この隙間は
第１１図に示すようにＲ（Ｚ）の区間−Ｚｃ≦ｚ＜Ｏに
おける値に隙間に相当する値Ｇを加え、前後の関数と適
当に接続することにより任意に設定することができる。

第１２図は、本発明の逆止弁の別の断面形状を示す実施
例である。第１２図は、第８図および第９図に示した例
の基準面断面円と同心の円弧Ｃ３の代わりに基準面断面
円と同半径で、中心が外周方向にＣＤ（Ｚ）だけ偏心し
た円弧を用いた例である。第１３図は、同じく第８図お
よび第９図に示した例の直線Ｌｌ、Ｌ、２がそれぞれ直
線ＯＡＩ、ＯＡ２となす角度を１２０°からＯ’（平行
）に変更した例である。このような断面形状の定義には
他にも様々なものが考えられ、楕円その他の２次曲線な
ど連続曲線を構成できるものであるならばどのようなも
のを使用してもよい。

そして、筒状ハウジング２は、一体物ではなく、第１４
図に示すように、２つの部材を接合成形してもよい。こ
の実施例では、公知の射出成形技術等で作成された液体
流入ロ側ハウジング部材２２ａと液体流出口側ハウジン
グ部材２２ｂを球体３を挟み込むようにして中央部で凹
凸嵌合して弁体を作成している。両者の接合は、超音波
、高周波などを用いた融着、または接着剤を用いた接着
により行われる。第１４図のハウジングを２ピース成形
した実施例では、公知の射出成形技術等で作成された上
流部のハウジング部材２ｚａと下流部のハウジング２２
ｂをボールに挟み込むようにして中央部で凹凸嵌合して
逆止弁が形成されている。このようにして作成した逆止
弁は管路中央部の継目部分で血栓を生じるおそれがある
ので、ハウジング２２ａおよび２２ｂの内面に抗血栓性
材料をコーティングすることが好ましい。

また、ヘパリン等の抗液体凝固剤を使用して行われる関
心術や緊急時の補助循環等の数時間程度の使用であれば
抗血栓性材料をコーティングしなくても十分使用可能で
ある。

次に、本発明の逆止弁の他の実施例を説明する。

第１５図ないし第１９図に示す実施例は、本発明の逆止
弁ｌに、電磁力による開閉動作の補助、または能動的な
制御機能を付加したものである。

球体に公知の技術により磁性（好ましくは、強磁性）を
付与し、ハウジング２に永久磁石もしくは電磁石構造を
組み込むかまたは取り付けることにより、球体３の動き
を補助または能動的に制御できるように構成されている
。

球体に磁性を付与する方法としては、例えば、球体３の
内部に、磁性材料（金属例えば、鉄鋼、ニッケル、コバ
ルト、金属酸化物例えば、Ｆｅｅ　Ｏｓ、　Ｆ　ｅ　３
０４）の粒状物、粉状物などを含有させることが考えら
れる。また、磁性材料は、球体３の外面付近もしくは中
心のみに存在するものとしてもよい。さらに、血球等の
付着を防止するために、上記材料が球体３の外表面に露
出しないように含有させることが好ましい。

第１５図は、球体３の上流部に配置した電磁石３０およ
び下流部に配置した電磁石３２の２個の電磁石によって
球体３を制御するものであり、電磁石３０を作動させ電
磁石３２を停止することにより球体３を閉鎖位置く点線
位置）に保持し、電磁石３２を作動させ電磁石３０を停
止することにより球体３を解放位置く実線位置）に保持
することができる。その他の構成は、第１図ないし第３
図に示した実施例と同じである。第１６図および第１７
図に示す実施例は、逆止弁を円筒状に囲むコイル３４を
用いて進行磁界を発生することにより、球体３をより能
動的に制御する形式のものである。第１７図は、第１６
図のＹ−Ｙ線断面図である。なお、電磁石３０．３２．
　　コイル３４は必ずしも管路と一体化する必要はなく
、第１８図および第１９図に示すように、逆止弁ｌのハ
ウジングと別個のものを取り付けたものを用いてもよい
。

次に、本発明の逆止弁ｌを用いたコネクタについて説明
する。

第２０図は、最も汎用性が高いストレートタイプ（出入
口の径が同じ）の逆止弁内蔵型コネクタとして、本発明
の逆止弁１を取り付けた実施例である。第２０図に示し
た実施例は、液体ポンプ出口と連通ずるポンプチューブ
４０と送血チューブ４２（または送血カニューラ）また
は液体ポンプ入口と連通ずるポンプチューブと脱血チュ
ーブ（または脱血カニューラ）を接続するコネクタとし
て使用可能である。４１は固定部材である。そして、出
入口の径が同じであるため、入口用と出口用が全く同じ
形状となるという製造上の利点がある。

第２１図は、逆止弁ｌの液体流入口４と液体流出口５と
の内径が異なる実施例の逆止弁ｌを異径コネクタとして
用いた実施例であり、４０はポンプチューブ、４２は送
血チューブ、４３は脱血チューブ、４１は固定部材であ
る。第２１図に示した実施例は、ポンプチューブの出入
口径とカニューラ（または液体チューブ）の末端径が異
なる場合に適している。この場合は、逆止弁は、出口用
と人口用で形状が異なるため、成形にはそれぞれ別の金
型が必要になる。

第２２図は、ポンプ出入口のチューブ部分４０と本発明
の逆止弁１を一体化した実施例である。

４２は送血チューブ（または送血カニコーラ）であり、
４３は脱血チューブ（または脱血カニューラ）、４１は
固定部材である。

第２２図に示した例では、コネクタ一体型のものに比べ
て血栓が発生しやすい液体接触面の継目をより少なくす
ることができる。この場合、形状から明らかなようにポ
ンプチューブ側の中子を破断により抜くことが困難であ
り、物理的な破断により除去可能な中子を使用したシー
ムレス成形は使用することはできない。

第２３図は、送血カニューラ４２と本発明の逆止弁１を
一体化した実施例である。第２３図に示した実施例では
、やはりコネクタ一体型のものに比べて血栓が発生しや
すい液体接触面の継目をより少なくすることができる。

また、この場合は成形体の両端から中子を引き抜くこと
が可能であり、物理的な破断により除去可能な中子を使
用したシームレス成形により製造することができる。こ
の場合、一般にこのようなカニューラは軟質塩化ビニー
ル、ポリウレタンエラストマー等の軟質材料で構成され
るため、逆止弁のハウジングの肉厚は、逆止弁のハウジ
ングの形状が弁機能に支障を来すほど変形しないように
十分に厚くする必要がある。また、肉厚を厚（する変わ
りに金属、硬質プラスチックなどで、部分的に補強を施
してもよい。また、脱血カニューラ等のその他の血液回
路チューブ類と本発明の逆止弁を一体化してもよい。

第２４図は、遠心ポンプ形式の液体ポンプ４５と本発明
の逆止弁ｌとを一体化した実施例である。

第２４図に示した実施例は、次のような効果を有してい
る。遠心ポンプ形式の液体ポンプ４５は、従来開心術等
に用いられているローラポンプに比べ、非常に小型化で
きるため、最近心筋梗塞などの緊急時に液体循環を維持
するためのポンプとして注目され始めている。しかし、
ローラポンプの場合、停止してもローラが液体チューブ
を閉鎖した状態で停止するため、逆流を生じないのに対
し、遠心ポンプでは停止時に流出口の圧力が流入口の圧
力より高い場合、逆流が生じてしまう。このため、遠心
ポンプの場合はポンプ停止前に必ずクランプ等の手段に
よりポンプ出口の液体回路を遮断するという操作が必要
になる。しかし、第２４図のように逆止弁内蔵型の遠心
ポンプ４５とすることにより、このような操作は不要と
なり、取り扱いが容易となる。さらに、逆流を気にする
ことなくポンプ操作を行うことができるため、特に緊急
時のようなミスを侵し易い場合の安全性を高めることが
できる。

また、遠心ポンプは通常定常流で使用されており、より
生理的に好ましいと考えられている拍動流を発生するた
めには、回転数を２段階で周期的に変化させている。す
なわち、心臓の収縮期に相当する期間には高回転で回転
させ、心臓の拡張期に相当する期間は逆流を防止する程
度の低回転で回転させることによって、液体を周期的に
送り出すことになる。しかし、血流がＯに近い点はポン
プ効率が悪いため、このような点でポンプを動作させる
ことは、液体成分に悪影響を与えることが予想される。

逆止弁を備えた遠心ポンプ４５を用いるとこのような回
転数の２段階制御は必要なく、心臓の拡張期に相当する
期間はポンプ４５を完全に停止することができるため、
ポンプ制御もより簡略化することができ、より効率的な
拍動流を得ることができる。

さらに、上述した磁力により球体を制御した管路一体形
式のボール弁型逆止弁をこのような遠心ポンプ用の逆止
弁として使用すれば、さらに高度な液体制御を容易に実
現することができる。

例えば、第１５図に示される電磁石吸引形の逆止弁を使
用すれば、遠心ポンプの停止と同時に電磁石３Ｃを作動
させ、確実に閉鎖位置に球体を保持することにより、外
因的な液体回路の振動などで球体が閉鎖位置からずれる
ことなどがないように維持することができる。

次に、本発明の逆止弁の製造方法を第１図、第２図およ
び第２５図ないし第３０図を用いて説明する。

本発明の製造方法は、球体と、球体を内部に移動可能に
収納したハウジングとからなる逆止弁の製造方法であり
、球体を成形する工程と、成形された球体を内部に埋設
し、ハウジングの内面形状に合致した外面形状を有する
中子を成形する工程と、成形された中子の外周に前記ハ
ウジングを成形する工程と、ハウジング内より中子を物
理的に除去する工程とを有するものである。

特に、この方法により、逆止弁１のハウジングをシーム
レス１ピース成形することができる。

この製造方法の特徴は、球体３を埋設した物理的に除去
可能な中子５４を使用した注型法による点にある。まず
、第２５図に示されるようなハウジング２の内面形状を
型どった金型５０ａ、　５０ｂを作成し、金型５０ａ、
　５０ｂ内部に第２６図に示すように適当な治具５２ａ
、　５２ｂ、　５２ｃ、　５２ｄを用いて、球体３を固
定する。次に第２７図に示すように金型５０ａ、　５０
ｂ内に硬化後物理的に除去可能な樹脂等を注入し、硬化
後金型５０ａ、　５０ｂを分割もしくは破壊することに
より、内部に球体３を埋設した中子５４を得る。この中
子５４の素材としては、物理的に除去可能なシリコンゴ
ム、ウレタンゴム等の軟質樹脂が使用可能であるが、埋
設する球体３の回復不可能な熱変形、変質等を生じるも
のであってはならない。さらに、球体３と接着性を有さ
ない材料を用いることが好ましいが、球体３の外面に適
当な洗浄除去可能な離型剤の薄膜を設けることにより、
両者が接着性を有するものであっても使用可能となる。

中子５４の材料として水溶性樹脂を使用する場合は、第
３０図の中子５４の除去工程が中子の水洗浄工程に変更
される。また水溶性樹脂としてロストワックス法で使用
されている水溶性ユリア樹脂もしくはポリエチレングリ
コールを主成分とする消失模型材料を用いる場合は、中
子成形法としては射出成形法が使用可能である。この場
合、ハウジングの成形方法は注型法もしくはＲＩＭ法が
可能である。同じく水溶性樹脂である多糖類のブルラン
を使用する場合は中子成形法としては粉末加熱加圧成形
が可能であり中子の剛性を向上させるために水酸化アル
ミニウム粉末等のフィラーを混入してもよい。さらにプ
ルランは耐熱温度が約２６０°Ｃであるため、この温度
以下で成形できる樹脂であれば管路成形方法として射出
成形も使用可能であり、効率的な生産を行うことができ
る。また、中子素材として水溶性高分子を使用するため
、特別な設備を必要とせず作業環境がよいという利点が
ある。そして、金型５０ａ、　５０ｂより取り出された
中子５４には金型５０ａ、　５０ｂの分割面に起因する
パーティングラインが生じるため、次に研磨、コーティ
ング等の手段により、第２８図に示すように、このパー
ティングラインを除去する。次に、第２９図に示すよう
に、この中子５４を、ハウジング２の外面を型どった金
型５５ａ、　５５ｂにセットし、液体状態の樹脂を注入
し、ハウジング２を成型する。樹脂が硬化した後、金型
５５ａ、　５５ｂと球体保持治具５２ａ、　５２ｂを取
り除き、そして、第３０図に示すように、中子５４を物
理的手段を用いて除去する。このとき、治具５２ａ、　
５２ｂを抜き取った空間が中子５４の変形を容易にし、
中子５４は肉厚の薄いボール中心部で裂けて、第３０図
に示すように除去される。以上の工程により、第１図に
示すような内面に型のパーティングラインがなく、シー
ムレスなハウジング２（中空体）内部に球体３が保持さ
れた状態の本発明の逆止弁を得ることができる。

本発明の逆止弁の内面の滑らかさはシームレス成形法を
用いることにより一層完全なものとなり、抗血栓性に優
れたものとなる。

また、第２７図に示される中子成形工程において、樹脂
を２回に分けて注入する等の手段を用いることにより、
球体３の中心付近に裂は易い境界面を作成しておけば、
中子５４の除去はさらに容易になり、好ましい。

ハウジング２の成形材料として、ポリウレタンエラスト
マー　シリコーンゴム等のディッピング成形が可能な材
料を使用する場合は第２９図の注型工程をディッピング
工程に変更してもよい。また、本発明の逆止弁を血液回
路に使用する場合は、ハウジング２の注型成形に用いら
れる材料は、血液適合性に優れたものであることが好ま
しく、この意味では、例えば、人工腎臓、人工肺などの
ボッティング材などに使用されているようなポリウレタ
ン系の素材が好ましい。

また、ハウジング２の成形材料として、塩化ビニール等
のペースト成形が可能な材料を使用する場合は、第２９
図の注型工程をペースト成形工程に変更し２てもよい。

治具５２ａ、　５２ｂは、中子の剛性を高める役割、型
同士の位置合わせの役割、および中子材料の節約の役割
を果すものである。

以上のようにして作成された本発明の逆止弁ｌは、ハウ
ジング２（中空体）の内部に球体３が保持されているた
め、内面にセグメント化ポリウレタン、ポリＨＥＭＡ、
ＨＥＭＡ−３ｔ　−ＨＥＭＡのブロックコポリマー等の
抗血栓性の高い物質をコーティングすることが困難とな
る。

そこで、金型５５ａ、　５５ｂにセットする前に、中子
５４の外面に抗血栓性物質のコーティング処理を施して
おけば、中子５４除去後にコーティング皮膜がハウジン
グ２の内面に残留するため、抗血栓性物質の皮膜をハウ
ジング２の内面に形成することができる。

さらに、上記の方法によれば、管路内部に球体などの管
路と分離独立した構造物を有する中空体内面に抗血栓性
皮膜をシームレスに形成することを可能にする。さらに
、ハウジング内面形状は除去される中子によってのみ規
定され、皮膜の厚みに無関係であるため、ハウジング成
形後に内面コーティングをする方法のように内面形状に
影響を受ける事がなく、ハウジング内面全体を高精度に
形成することができ、さらに、皮膜の厚さを自由に選択
できる。

以上のように、本発明の逆止弁の製造方法は、ボール弁
型逆止弁に限らず、特公昭５４−４２７５９号公報記載
の管路一体形式のボール弁型逆止弁、特開昭６１−１９
９８６３号公報記載の弁装置にも適用可能である。

［実施例コ（実施例）入口径１５ｘｘ、出口径１５１３１、球体直径１９１１
、球体移動距離５．６ｘｘの人工弁を作成した。ハウジ
ングは硬質ポリウレタンを用いて形成し、球体はＲＴＶ
シリコンゴムを用いて作成した。そして、第１２図にお
けるＣＤ（Ｚ）−３，５ｊｖ、Ｒ（Ｚ）＝　９．５ｘｘ
％ＲＣ＝　１．５ｘｘ、Ｒｇ＝１．５ｘｘとし、ハウジ
ングの内面形状は、球体がハウジングの係止部に接触し
た状態における逆止弁をハウジングの軸方向に対して垂
直に切断したときの、ハウジングの拡径部の内面と球体
の外面との間に形成される断面積の変化（断面積曲線）
、Ｒ２曲線およびＲＺ＋ＣＤ曲線が、第３２図に示され
るように形成した。また、逆止弁は、第２５図ないし第
３０図に示した上述した方法により行い、物理的に除去
可能な中子はシリコンゴムを用いて形成した。また、中
子と球体との接着を防止するために、球体にシリコーン
オイルを付着させて作成した。

（比較例）ディスク径１６ｘｘのＭｅｄｔｒｏｎｉｃ−）ｆａｌｌ
弁を比較例１とした。また、特公昭５４−４２７５９号
公報記載の管路一体形式のボール弁型逆止弁であり、出
入口径、ボール径、ボール移動距離および拡径部数大外
径を実施例Ｉの逆止弁と同じになるように作成したもの
を比較例２とした。

（実験）実施例１、比較例１および２の逆止弁を用いて以下の実
験を行った。

アクリル管路内に上記の逆止弁をそれぞれ取り付け、工
業用遠心ポンプを用いて管路内に液体を流入させ、逆止
弁取り付は部前後のアクリル管路側壁に設けた圧力導入
ボート間の圧力差を水柱マノメタ−により読み取った。

液体としては、水（２５℃）を用い、それぞれの流量に
おける各逆止弁の圧力損失（圧力差）を測定した。

その結果は、第３１図に示すとおりであり、実施例１が
曲線Ａ１比較例１が曲線Ｂ、比較例２が曲線Ｃであった
。よって、実施例１の逆止弁は、比較例１の逆止弁と同
等以下の圧力損失のものであることがわかった。

［発明の効果］本発明の逆上弁は、液体流入口と液体流出口とを有する
筒状ハウジングと、該ハウジング内に移動可能に収納さ
れた球体とからなり、前記ハウジングは軸方向の途中に
設けられ、前記球体を収納する拡径部を備え、該拡径部
の液体流入口側端部は、前記球体と接触したとき液密状
態に密着可能な形状を有し、さらに該拡径部は、拡径部
の軸方向に延びる３以上の突出部を有し、該突出部は、
拡径部の液体流出口側端部より若干液体流入口側の位置
に設けられた前記球体の係上部を有することを特徴とす
る逆止弁であるので、弁体として球体を用いており、さ
らに、球体のガイドおよびストッパは、管路を形成する
ハウジング自体にこれらの機能を付与しているため、こ
のようなケージ等の他の部材は不要となる。また、本発
明の逆止弁は、球体と管路を形成するハウジングのみで
構成されており、弁閉鎖時の衝撃圧によって、破損する
おそれがない。

また、本発明の逆止弁の製造方法は、球体と、該球体を
内部に移動可能に収納したハウジングとからなる逆止弁
の製造方法であって、該製造方法は、球体を成形する工
程と、該球体を内部に埋設し、前記ハウジングの内面形
状に合致した外面形状を有する中子を成形する工程と、
該中子を外周に前記ハウジングを成形する工程と、前記
ハウジング内より中子を物理的に除去する工程とを有す
るものであり、特に、本発明の製造方法では、硬化後、
物理的に中子を除去するものであるので、低融点金属や
、ワックスを用いた公知の方法のように成形品へのこれ
ら中子素材の残留がなく、さらに、作業時間が非常に短
く、特別な設備も必要ないため作業環境もよく、効率的
に上記の逆止弁を製造することができる。また、ワック
スを薬品で洗浄する方法では管路成形素材がワックス洗
浄剤に対する反応性によって制限されるという問題があ
るが、本発明ではこのような制限がなく、注型が可能で
、中子素材と反応しないものであればどのようなもので
も使用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の逆止弁の一実施例の断面図、第２図
は、第１図に示した逆止弁のハウジングの断面図、第３
図は、第１図のＸ−Ｘ線にて切断した逆止弁の断面図、
第４図は、本発明の逆止弁のハウジング軸方向に対する
断面積の変化を表す図、第５図ないし第１３図は、本発
明の逆止弁の設計思想説明図、第１４図は、本発明の逆
止弁の他の実施例の断面図、第１５図は、本発明の逆止
弁の他の実施例の断面図、第１６図は、本発明の逆止弁
の他の実施例の断面図、第１７図は、第１６図のＹ−Ｙ
線にて切断した逆止弁の断面図、第１８図および第１９
図は、本発明の逆止弁の他の実施例の断面図、第２０図
ないし第２４図は、本発明の逆止弁を応用した実施例の
断面図、第２５図ないし第３０図は、本発明の逆止弁の
製造方法の一実施例の説明図、第３１図は、本発明の逆
止弁と比較例の逆止弁とを用いた圧力損失実験結果を示
す図、第３２図は、本発明の実施例の逆止弁のハウジン
グ軸方向に対する断面積曲線、Ｒ２曲線およびＲＺ十Ｃ
Ｄ曲線を表す図である。１・・・逆止弁２・・・ハウジング４・・・液体流入口６・・・突出部８・・・拡径部３・・・球体５・・・液体流出口ア・・・係止部第１図第３図第２図第５α図第４図第５０図ＺｄＺｃｕ第７図第１６図第２１図第２２図第１７図第２０図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）液体流入口と液体流出口とを有する筒状ハウジン
グと、該ハウジング内に移動可能に収納された球体とか
らなり、前記ハウジングは軸方向の途中に前記球体を収
納する拡径部を備え、該拡径部の液体流入口側端部は、
前記球体と接触したとき液密状態に密着可能な形状を有
し、さらに該拡径部は、拡径部の軸方向に延びる３以上
の突出部を有し、該突出部は、拡径部の液体流出口側端
部より若干液体流入口側の位置に設けられた前記球体の
係止部を有することを特徴とする逆止弁。
（２）前記突出部は、それぞれ平行に設けられている請
求項１に記載の逆止弁。
（３）前記ハウジングの突出部を含む拡径部の横断面の
内側の線は、連続する曲線により形成されている請求項
１または２に記載の逆止弁。
（４）前記突出部は、前記ハウジングノの拡径部の内面
にそれぞれほぼ均等距離離間した位置に設けられている
請求項１ないし３のいずれかに記載の逆止弁。
（５）前記拡径部の横断面における各突出部の先端が規
定する円の半径は、前記球体の半径とほぼ等しいか若干
大きいものである請求項１ないし４のいずれかに記載の
逆止弁。
（６）前記拡径部の横断面における各突出部に設けられ
た係止部の先端が規定する円の半径は、前記球体の半径
より若干小さいものである請求項１ないし４のいずれか
に記載の逆止弁。
（７）前記球体が、前記ハウジングの係止部に接触した
状態における前記逆止弁をハウジングの軸方向に対して
垂直に切断したときの、ハウジングの拡径部の内面と球
体の外面との間に形成される断面積は、ハウジングの拡
径部の液体流入口側端部から球体の該流入口側頂点まで
は増加し、該球体の流入口側頂点から球体中心までは減
少し、該球体の中心から球体の流出口側頂点までは増加
し、該球体の流出口側頂点からハウジングの拡径部の液
体流出口側端部までは減少している請求項１ないし６の
いずれかに記載の逆止弁。
（８）前記断面積の変化は、ハウジングの拡径部の液体
流入口側端部および流出口側端部の断面積の５０％以内
である請求項７に記載の逆止弁。
（９）前記ハウジングの内面は、抗血栓性材料がコーテ
ィングされている請求項１ないし８のいずれかに記載の
液体回路用人工弁。
（１０）前記球体は磁性を有しており、前記ハウジング
は、永久磁石あるいは電磁石を有している請求項１ない
し９のいずれかに記載の液体回路用人工弁。
（１１）球体と、該球体を内部に移動可能に収納したハ
ウジングとからなる逆止弁の製造方法であって、該製造
方法は、球体を成形する工程と、該球体を内部に埋設し
、前記ハウジングの内面形状に合致した外面形状を有す
る中子を成形する工程と、該中子の外周に前記ハウジン
グを成形する工程と、前記ハウジング内より中子を物理
的に除去する工程とを有することを特徴とする逆止弁の
製造方法。
（１２）前記中子を物理的に除去する工程は、中子を破
断することにより行うものである請求項１１に記載の逆
止弁の製造方法。
（１３）前記中子を成形する工程は、水溶性材料を用い
て中子を成形するものであり、さらに、前記中子を物理
的に除去する工程は、中子を形成する水溶性材料を水を
用いて洗い流すことにより行うものである請求項１１に
記載の逆止弁の製造方法。
（１４）前記中子を成形する工程の後に、中子の外面に
後に行うハウジングの成形に用いられる樹脂と接着性を
有する抗血栓性材料を被覆する工程を有している請求項
１１ないし１３のいずれかに記載の逆止弁の製造方法。