JPH0373163A - 血液ポンプ - Google Patents

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］ 本発明は、人工心肺用血液ポンプ、心臓代用血液ポンプ
、補助心臓、人工心臓等に使用する血液ポンプに関する
。

［従来の技術］ 従来、この種の血液ポンプとして、種々の方式のものが
提供されてきた。

すなわち、弾性管をローラでしごいてその弾性管内部の
血液を順次押し出して送り出す方式のローラーポンプ、
弾性管を順次圧迫子で圧閉していくことにより血液を押
し出すフィンガーポンプ、逆止弁を出入り口に設けてピ
ストンやダイアフラムを往復運動させて血液を吸入拍出
する容積式の血液ポンプ、回転子が回転するとポンプハ
ウジングとの間の容積が変化し血液を吐き出すロータリ
ー型の血液ポンプ、羽根車を高速回転して血液に遠心力
を与えて吐き出す遠心ポンプや、羽根が歳差運動をする
ティースプーン型遠心ポンプ（「人口臓器」１８巻２号
第４４８〜４５２頁参照）が開発されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記ローラーポンプやフィンガーポンプのよ
うに弾性管をしごいたり圧閉することで血液を吐き出す
方式のポンプでは、血液の血球成分の破壊（溶血）が起
こりやすく、長時間の使用が困難であり、また、弾性管
を変形させるのにエネルギを多量に泪費するためエネル
ギ変換効率が悪い。

容積式のポンプでは、その出入口に設ける人工弁が極め
て高価であり、しかも、その人工弁の周辺で血液が凝固
しやすい。さらに、１回の拍出に心臓と同様の容積を必
要とするため、その駆動機構を含めた人工心臓の総体積
が大きくなり、胸腔内に埋め込むことが困難になる。ま
た、往゛′復運動をさせるため、回転運動型のポンプよ
りエネルギの変換効率が低下する不具合があった。

回転式のポンプでは、回転子によって血液が破壊されや
すく、また、回転軸とハウジング部の間のシールを完全
にしないと、細菌感染や血液凝固（凝血）が起こりやす
いが、完全にシールするためには高度の技術が必要であ
る。

遠心ポンプではその回転軸とハウジング部の間のシール
を完全に行なうことができない。そこで、永久磁石を用
いてハウジングの壁を介して駆動機構と羽根車の間を磁
気的にカップリングをさせてシールの問題を解決しよう
とする方法もあるが、ポンプ部が大きくなり、エネルギ
の変換効率も大幅に低下してしまう等の問題がある。

これらの問題を解決しようと開発されたのが、ティース
プーン型ポンプである。このポンプはスプーンを歳差運
動させることにより容器内部の流体に回転運動をさせる
ことができることを応用し、先端に算盤玉型をしたスプ
ーン様の一枚の羽根をケーシング内で歳差運動させ、タ
°−ボボンブ機能を発揮させるものである。

しかしながら、ティースプーン型ポンプにあっては、ポ
ンプ室の外周上をスプーン部で掻き回して遠心力を血液
に与えて送り出すようにする構造のため、特に、血液流
路の形状が複雑であり、その加工が難しく、製造上コス
ト高を招く。

さらに、スプーンの先端に小さな算盤玉の形状をしたわ
ずか一枚の羽根を動かすだけのものであるため、エネル
ギの変換効率が悪い。

また、エネルギの変換効率をあげるべく、羽根が通過す
る以外の流路を閉鎖した、環状流路を設ける構造のもの
とすると、その羽根と環状流路の壁面とのなすギャップ
を狭くする必要があり、このため、そのギャップ部を通
過する血液の血球成分に多大の剪断力が加わり、多量の
溶血が生じてしまう欠点を持っている。

しかも、スプーンの付根の近傍の流れは、あまり大きな
運動エネルギを持たないため、長時間使用した場合には
その部分で血液凝固が起る虞がある。

一般に、従来の血液ポンプは、血液を破壊しない、血液
の凝固を起こさない、容積が小さい、エネルギの変換効
率が高い等の特徴をすべて有していることが望まれるが
、これまでの方式の血液ポンプではこれらの条件を充分
に満たすものがない。

本発明は上記課題に着目してなされたもので、その目的
とするところは、ポンプ室にそのポンプ室内周面と略同
心円状の揺動子を配し、歳差揺動運動もしくは偏心揺動
運動を行なわせることで、ポンプ室内の血液に遠心力を
与え送血するようにして、溶血などを生じない極めて単
純な構造でかつ効率がよく、しかも、安価な血液ポンプ
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および作用］上記課題を解
決するために本発明の血液ポンプは、略偏平で円筒状の
ポンプ室と、このポンプ室内の側面の略中心部付近に設
けた流入口と、上記ポンプ室の周部上に設けられた流出
口と、上記ポンプ室内に配設されそのポンプ室の内周面
と略同心円状の揺動子と、この揺動子にポンプ室内の血
液に回転流を起させるための揺動子駆動手段とを具備し
てなるものである。

しかして、ポンプ室にそのポンプ室内周面と略同心円状
の揺動子を配し、歳差揺動運動もしくは偏心揺動運動を
行なわせることで、ポンプ室内の血液に遠心力を与え送
血することができる。このため、溶血などを生じない極
めて単純な構造でかつ効率がよい。

［実施例］ 第１図および第２図は、本発明の第１の実施例の血液ポ
ンプを示すものである。１はポンプ室２を形成する略偏
平円筒状のケーシングであり、このケーシング１にはポ
ンプ室２の中心軸ｇの近傍に位置して流入口８を形成し
、ポンプ室２の円周上に位置して流出口９を形成しであ
る。ポンプ室２の円周部は第２図で示されるように次第
にその径が大きくなる流路２ａを形成し、これは流出口
９に連なっている。つまり、渦巻型ケーシング１を構成
している。

また、ポンプ室２の内部には歳差運動を行う円板状の揺
動子（ディスク）３が設置されている。

揺動子３の回転軸３ａはその揺動子３の中心に直角に取
り付けられている。そして、この揺動子３は後述する歳
差運動機構４によって駆動される。

揺動子３はケーシング１の直径（渦巻型ケーシング１の
場合はその短径）に近い直径をもつ。

歳差運動機構４について説明すると、ケーシング１に一
体化されたボディ５には軸受６が設けられ、この軸受６
は図示しないモータに連結したモータ軸７先端の継手部
１３を回転自在に支持している。また、揺動子３の回転
軸３ａはそのモータ軸７と同軸上でボディ５に設けられ
た第１の歳差軸受１１と上記モータ軸７の先端の継手部
１３に偏心して設けた第２の歳差軸受１２にそれぞれ球
面対偶で軸支されている。

また、ポンプ室２内において、ケーシング１と揺動子３
との間にはゴムなどの弾性体薄膜よりなる筒状のシール
１４が固定され、その歳差運動機構４側と揺動子３との
間に介在することにより、ポンプ室２側の作用空間から
歳差運動機構４側を遮断している。なお、ポンプ室２の
内面、および揺動子３の表面には全て抗血栓性材料でコ
ーティングしである。

次に、上記構成の血液ポンプの動作を説明する。

第１図に状態にあってケーシング１の内部にある揺動子
３はポンプ室２の内部において斜めの状態にある。そし
て、モータを駆動することによりこれに連結したモータ
軸７が回転すると、モータ軸７の先端の継手部１３に偏
心して設けた第２の歳差軸受１２が偏心回転運動をする
ため、これに球面対偶で軸支する揺動子３の回転軸３ａ
もその回転中心ｐの周り旋回運動をしようとする。また
、揺動子３の回転軸３ａは第１の歳差軸受１１によりそ
の回転中心ｇ上において球面対偶で軸支されているため
、その第１の歳差軸受１１を支点として旋回運動をしよ
うとする。しかし、揺動子３は、シール１４によりその
回転運動が抑止され、その結果として揺動子３は第１の
歳差軸受１１を支点とした歳差運動を行なう。

このように揺動子３がケーシング１内で歳差運動を行な
うと、ケーシング１内のポンプ室２に満たされていた血
液に回転力が働き、血液は歳差運動と同方向に回転する
流れを作る。モータ軸７の回転数（約１０００〜３００
０ｒｐｍ）を上げると、揺動子３の歳差運動の速さを増
し、血液に大きな遠心力を発生し、血液は大きな運動エ
ネルギを持つようになる。大きな運動エネルギを持った
血液は、ケーシング１内の外周辺の流路２ａを通って、
ケーシング１の流出口９に向かい、流出口９から吐き出
される。血液の流出口９方向への移動に伴い、ケーシン
グ１の流入口８近傍の圧力は低下し、あらたに血液を吸
引する。血液が流入口８から供給される限り、血液は揺
動子３によって運動エネルギを与えられ、流出口９から
吐き出され続け、ターボ型のポンプとしての機能を発現
する。

ところで、揺動子３の直径はケーシング１の直径（局巻
型ケーシング１の場合はその短径）に近い直径をもつか
ら、その作用表面はかなりの面積をらち、その両面で血
液に対して充分な回転エネルギを与え′ることかできる
。また、揺動子３の表面とケーシング１の間にある液体
の質量中心と、揺動子３の裏面とケーシング１の間にあ
る液体の質量中心とは、そのケーシング１内で１８０度
位相がずれた位置にあるから、実質的に２枚の羽根を持
ったものと同等の効果が得られる。したがって、エネル
ギ変換効率を高めることができる。

また、揺動子３の表面とケーシング１との間のなすギャ
ップを比較的広くできるから、溶血を起り難くできる。

さらに、揺動子３の裏面側も十分な流れが生じているた
め、すべての部分で低速領域がなく、血液凝固の虞がな
く、長期にわたって使用できる。

また、ターボ型ポンプになるため、そのポンプ室２の容
積を小さくできる。このため、血液ポンプの小形化を図
り、体内に埋め込むことが容易になる。

さらに、上記揺動子３に歳差運動を起すにはモータを同
方向に連続回転させれば良いことから、そのポンプの駆
動システムが容易で、かつエネルギの変換効率を高くで
きる。

また、そのポンプ部の構造が簡単であるとともに、機織
部品と血液との接触が少ないので、溶血や凝血が生じに
くいものとなる。

第３図は、本発明の第２の実施例を示すものである。こ
の第３図の血液ポンプにあってケーシング１内に形成さ
れるポンプ室２は流入口８の近傍で、その流路幅が最少
となり、流入口８から遠ざかるにつれ、徐々に流路幅が
拡がっていく壁面形状を持ち、揺動子３が歳差運動を行
ったとき、その揺動子３とポンプ室２の内面との間がわ
ずかな隙間を形成するようになっている。また、揺動子
３とケーシング１との間に設けられる筒状蛇腹からなる
シール１４は揺動子３の回転軸３ａに平行に配置され、
ケーシング１側部分はそのボディ５に形成された満１６
内に入り込むようになっている。その他は上記第１の実
施例のものと同様である。

この実施例のものにおいても、上記同様なポンプ作用を
行う。そして、揺動子３の歳差運動により、血液は回転
方向の力だけでなく、回転中心ρに平行な方向の力も受
けているが、血液の流れは回転しつつ遠心方向に移動し
ながら、回転中心ｐに垂直な方向の壁面に向かって流れ
、壁面に衝突してさらにその方向を変換する。この際、
ケーシング１の回転中心ｇに対して垂直方向にある壁面
を、中心部分から遠ざかるに従って広がっていくよう傾
斜させることにより、血液により多く遠心方向の分力が
働くようにすることで、血液の流れのエネルギをポンプ
出力としてより有効に利用する。したがって、血液に対
してより効率的な遠心力を与えることができる。

第４図および第５図は、本発明の第３の実施例を示すも
のである。この実施例は歳差運動機構４の変形例を示す
。すなわち、第４図で示すようにポンプ室２内において
、円板からなる揺動子３は、上記第１の実施例のものと
同様にシール１４で揺動自在支持されるものの、回転し
ないようになっている。

また、揺動子３の中心部分・にはケーシング１側から突
出する球面継手２１を球面対偶で支持する受け２２が取
り付けられている。これにより揺動子３は球面継手２１
を中心として上下左右のいかなる方向にも傾斜すること
が可能となる。受け２２は第５図で示すように一対の規
制板２３．２３からなり、この規制板２３．２３間には
ケーシング２側から突出する規制用ビン２４．２４が入
り込み、揺動子３の回転運動を阻止する働きをするよう
になっている。

さらに、揺動子３はケーシング１側から突出し、先端を
傾斜させる傾斜円筒カム２５のカム面に当たって支持さ
れ、傾斜円筒カム２５の回転につれ傾斜の方向を変化さ
せるようになっている。

この傾斜円筒カム２５は軸受２６を介してケーシング１
に支持されている。傾斜円筒カム２５はモータ２７のロ
ータ２８に固定されている。また、モータ２７のステー
タ２９はケーシング１に固定されている。したがって、
モータ２７のロータ２８を回転させることにより、揺動
子３は歳差運動をする。

このように揺動子３がポンプ室２内で歳差運動を行なう
と、そのポンプ室２内に満たされていた血液に回転力が
働き、血液は歳差運動と同方向に回転する流れを作る。

そして、回転運動エネルギを与えられた血液は、ケーシ
ング１の流出口９に向かい、流出口９から吐き出される
。血液の流出口９方向への移動に伴い、ケーシング２の
流入口８近傍の圧力は低下し、その流入口８を通じてあ
らたに血液を吸引する。血液が流入口８から供給される
限り、血液は揺動子３によって運動エネルギを与えられ
、流出口９から吐き出され続け、ターボ型のポンプとし
ての機能を発現する。

なお、この実施例の構成において、ポンプ駆動のエネル
ギ源、もしくはエネルギ受信部、ポンプ駆動部をそのポ
ンプ内に内蔵し、ポンプ外周面を生体適合性のある材料
でコーティングすることにより生体埋込み型の血液ポン
プを構成することができる。

第６図および第７図は、本発明の第４の実施例を示すも
のである。第６図において示すようにケーシング４１は
偏平な円筒形状をなし、その周部は上記第２図で示すよ
うな渦巻き形状になっている。ケーシング４１内には揺
動駆動用回転軸４２が軸受４３に対して回転自在に支持
されている。

この回転軸４２にはその回転中心ｇから偏心して突出す
る駆動ピン４４が設けられている。この駆動ビン４４は
ポンプ室４０内に設置される揺動子４５に対して軸受４
６を介して連結されている。

揺動子４５は上記回転中心ｇに平行な中心を有してこれ
に直角な垂直断面形状が円形をした物体からなる。さら
に、ケーシング４１と揺動子４５とにはケーシング４１
内おいて、弾性膜からなるシール４７の各端がそれぞれ
固定されており、そのシール４７によってケーシング４
１と揺動子４５とのなす隙間をシールしている。

さらに、揺動子４５は、オルダム継手に類似したオルダ
ム機構４８を介してケーシング２側に連結されていて、
回転が阻止されている。すなわち、オルダム機構４８は
、揺動子４５の回転を抑え直交する二軸方向のみに動き
を制限するものであり、第７図で示すように構成されて
いる。すなわち、ケーシング４１側と揺動子４５側に互
いに直交する溝部５１．５２を設け、さらに、ケーシン
グ４１側と揺動子４５側との間には中間円盤５３を設け
てなり、この中間円盤５３にはケーシング４１側の溝部
５１と揺動子４５側の溝部５２とにそれぞれ係合する突
起５４．５５を突設したものである。

また、上記揺動駆動用回転軸４２にはモータ５６のロー
タ５７が固定されている。また、モータ５６のステータ
５８にはケーシング４１に固定されている。

ここで、モータ５６のステータ５８に電流が加えられる
と、ロータ５７が回転し、これに伴い回転軸４２も回転
する。回転軸４２に連結している揺動子４５は旋回運動
をしようとするが、上記オルダム機構４８によりその回
転運動が制限され、結果として揺動子４５はケーシング
４１内のポンプ室４０内で揺動運動をする。

このようにポンプ室４０内で揺動子４５が揺動運動をす
ると、ポンプ室４０内の血液に回転力が加わり、血液は
回転運動を行なう。これにより血液に運動エネルギが与
えられ、上記実施例と同様にケーシング４１の流出口９
から吐き出される。

したがって、ケーシング４１の流入口８から血液が連続
的に供給されれば、血液はポンプ室４０内を通って次々
に運動エネルギを与えられ、流出口９へと流れていき、
そこから順次吐き出され、ポンプ機能が発現する。

この実施例のものによれば、ケーシング４１内にある断
面形状が円形をした物体からなる揺動子４５を揺動運動
させることにより、ケーシング４１内の血液に回転力を
働かせ、それによってケーシング４１の中心部より吸い
込んだ血液に運動エネルギを与え、ケーシング４１の円
形断面の接線方向に取り付けられた出口部より血液を吐
き出すことが可能となる。

以上の作用により単純な形状の物体からなる揺動子４５
を揺動運動させるだけで血液ポンプとなることから、血
液ポンプが安価になりディスポーザブル化しやすくなる
。さらに、ポンプの血液接触部、すなわち、ポンプ室４
０はその一部分を変形するだけの単なる容器であるから
、シールの問題は無くなる。その内面形状は単純で、か
つ内側の表面を平滑にすることが容易となるため血液の
破壊を起こす原因となる流れの乱れが生じ難く、また血
液の凝固を起こしやすい流れの淀みが生じ難くなるため
、長時間にわたって使用することが可能となる。さらに
、ターボ型のポンプになるため、ポンプ室４０の容積を
小さくでき、体内に埋め込むことも可能であるなどの特
徴を有することになる。その他、揺動運動を生じさせる
にはモータは同方向に連続回転をすればよいことから、
ボンブ駆動システムのエネルギの変換効率を高くするこ
とができる。

第８図は、本発明の第５の実施例を示すものである。こ
の実施例は上記第４の実施例の変形例である。特に異な
る点は第８図で示すように、ケーシング４１の内面と揺
動子４５の外面の間で形成する流入口８からポンプ室４
０に至る形状パである。

すなわち、ケーシング４１の流入口８側部分は、頭頂部
の切り落とした円錐筒形をなしている。また、同様に揺
動子４５の流入口８側部分の形状も円錐形状をしている
。そして、流入口８側から流出口９に至りラッパ状に広
がる流路５０を形成している。その他は上記実施例もの
ものと同じである。

したがって、この実施例の上記構成によれば、ケーシン
グ４１内で揺動子４５が揺動運動をすると、ケーシング
４１内の血液に回転力が加わり、血液は回転運動を行な
うが、流入口８側から流出口９に至りラッパ状に広がる
流路５０を形成しているので、その流入口８近傍から血
液に徐々に回転エネルギを与えられる。

第９図は、第１の開示例の血液ポンプの構造を示す。第
９図にあって、６１は内部にポンプ室６２を形成するケ
ーシングであり、ケーシング６１は基本的には第１の実
施例のものと同様に円筒状の形成され、流入口８と流出
口９が形成されているが、内部には揺動子が収納されて
いない。そして、このケーシング４１は回転させること
なく偏心揺動する駆動機構６３によって駆動されるよう
になっている。

駆動機構６３は支持体６４に軸受６５を介して回転軸６
６を設け、この回転軸６６には偏心した駆動軸６７を突
設してなり、この偏心した駆動軸６７を揺動体６８に連
結する。この揺動体６８は上述したと同様なオルダム機
構４８を介して支持体６４側に連結されている。そして
、この揺動体６８には上記ケーシング６１が取着固定さ
れている。

また、偏心した駆動軸６７はモータ６９のロタ７１に固
定されている。モータ６９のステータ７２は支持体６４
に固定されている。

ここで、モータ６つのステータ７２に電流が加えられる
と、ロータ７１が回転し、これに伴い回転軸６６の偏心
した駆動軸６７も回転する。そして、このこれに連結し
ている揺動体６８は旋回運動をしようとするが、オルダ
ム機構４８により回転運動を制限され、結果として揺動
体６８°′は揺動運動をする。

このようにして揺動体６８が揺動運動をすると、これと
ともにケーシング６１が同じく揺動運動し、そのケーシ
ング６１内の血液に回転力が加わり、血液に回転運動を
与える。これにより血液に運動エネルギが与えられ、ケ
ーシング６１の流入口８から取り込んで流出口９から吐
き出される。したがってケーシング６１の流入口８から
血液が連続的に供給されれば、血液は流出口９へ順次流
れて吐き出されるポンプ機能が発現する。

第１０図は、上記第１の開示例の変形例で、ケーシング
６１の流入口８側内面が、流出口９側へいわゆるラッパ
管状に広がっている。このようにすれば、その流入口８
近傍から血液に徐々に回転エネルギを与えられる。

第１１図は上記第１の開示例のさらに別の変形例で、ケ
ーシング６１の流入口８側内面を流出口９側へいわゆる
ラッパ管状に広げて形成するとともに、これに対向する
反対側壁面も、それに沿わせて円錐形状に突き出させて
ほぼ平行な流路を形成したものである。すなわち、円錐
様のケーシング６１の底面とほぼ同程度の大きさの底面
を持ち、回転軸６７に対して垂直な断面の形状が円形で
かつその直径が流入口８に向かって漸減し、その流入口
８近傍に頭頂部を持つ回転体形状のコーン７９をケーシ
ング６１の内部に固定されている。

このようにすれば、その流入口８近傍から血液に徐々に
回転エネルギを与えることができる。

通常、コーン７９がないと、ポンプ内部の低圧力領域と
なり、極端に低圧が発生した場合には、血液の球形成分
である赤血球などの破壊（溶血）が生じ易くなる。この
ようにコーン７９を設ければ、この影響を低減させると
ともに、ポンプの工ネルギの変換効率を高める効果を持
っている。

また、上記各開示例によれば、単純な形状のケーシング
を揺動運動させるだけで血液ポンプとなることから、血
液ポンプが安価になりディスポーザブル化しやすくなる
。ポンプの血液接触部、すなわち血液室は単なるケーシ
ングであるから、シールの問題はまったく無く・なる。

その内面形状は単純で、かつ内側の表面を平滑にするこ
とが容易となるため血液の破壊を起こす原因となる流れ
の乱れが生じ難く、また、血液の凝固を起こしやすい流
れの淀みが生じ難くなるため、長時間にわたって使用す
ることが可能となる。ターボ型のポンプになるため、血
液室の容積を小さくでき、体内に埋め込むことも可能で
あるなどの特徴を有することになる。その他、揺動運動
を゛生じさせるにはモータは同方向に連続回転をすれば
よいことから、ポンプ駆動システムのエネルギ変換効率
を高くすることができる。

また、血液ポンプ以外の、厳密なシールを必要とする流
体、例えば毒物、薬品、放射性物質等の移送に用いるポ
ンプとしでも有用である。

第１２図および第１３図は、本発明の第２の開示例を示
すものである。これは液体移送用管路８１を揺動運動を
する管路支持体８２に巻き付けたもので、管路支持体８
２はモータ等の回転駆動装置８３によって回転される回
転軸８４に偏心した状態で回転軸受８５を介して軸支さ
れている。回転軸８４においては、回転軸受８５の取付
は部分のみがその回転中心軸より偏心している。また、
液体移送用管路８１は第１３図で示すように回転駆動装
置８３側から見て布巻に巻装され、その流入口側部分８
６と流出口側部分８７とは固定子８８によって支持され
ている。また、回転軸８４にはこの軸回りの質量分布の
バランスをとるためのマスバランス８９が設けられてい
る。これにより誘起される振動を大幅に減少することが
可能となる。

そこで、回転軸８４が回転駆動装置８３により、回転駆
動装置８３側から見て時計方向に回転させられたとする
。回転軸８４においては、回転軸受８５の取付は部分の
みがその回転中心軸より偏心しているので、回転軸受８
５は回転中心軸に対して偏心して回転しようとする。し
たがって、回転軸受８５に取り付けられている管路支持
体８２も回転の中心軸に対して偏心して回転しようとす
る。

しかし、管路支持体８２には管路８１が固定されており
、この管路８１が固定子８８に固定されているため、管
路８１は回転せず、したがって管路８１が固定されてい
る管路支持体８２も回転できない。この結果、回転軸８
４が時計方向に回転すると、管路支持体８２は時計回り
に揺動運動をし、管路８１も回転軸８４を中心とした揺
動運動をする。したがって、管路８１に満たされている
血液も揺動運動をする。これにより血液には遠心力が働
き、血液に運動エネルギが与えられ、血液は時計回りに
回転を生ずる。したがって、管路８１の流入側部分８６
から血液が連続的に供給されれば、血液は管路８１を通
って運動エネルギを与えられ、流出側部分８７へと流れ
ていき、そこから順次吐き出される。

第１４図および第１５図は、上記第２の開示列の変形例
を示す。すなわち、管路８１を、その管路８１の流入側
部分８６に近い管路から売出側部分８７へとその管路内
径を漸減させながら、円錐体様の管路支持体８２の頭頂
部方向から底部に向かって巻き付けられている。

これにより、管路８１内の血液の単位体積当たりの運動
エネルギは漸増し、ポンプ吐き出し口である、流出側部
分８７において大きな総圧が得られることになる。

第１６図および第１７図は、上記第２の開示例のさらに
他の変形例を示す。この変形例における管路８１は、揺
動運動をする円板状の揺動体９１の端面に渦巻状に巻か
れて固定されている。揺動体９１は上記第１の開示例に
おけるものと同様に構成された駆動機構６３によって回
転することなく偏心揺動されるようになっている。

そして、この駆動機構６３によって揺動体９１が回転す
ることなく揺動運動すると、管路８１内の血液に回転力
が加わり、血液は回転運動を行なう。これにより血液に
運動エネルギが与えられ、管路８１の流出側部分８７か
ら吐き出される。したがって、管路８１の流入側部分８
６から血液が連続的に供給されれば、血液は運動エネル
ギを与えられ、流出側部分８７へと流れていき、そこか
ら吐き出され、ポンプ機能が発現する。

上記第２の各開示例では、コイル状に巻いた管路を揺動
運動させることにより管路内の血液に遠心力を働かせ、
それによって血液に運動エネルギを与えて吐き出すこと
が可能となる。

この作用より揺動運動機構に管路を巻き付けるだけで血
液ポンプとなることから、血液ポンプが安価になりディ
スポーザブル化しやすくなる。ポンプの血液接触部、す
なわち、血液室は単なる管路であるから、シールの問題
はまったく無くなる。

その内面形状は単純で、かつ内側の表面を平滑にするこ
とが容易となるため血液の破壊を起こす原因となる流れ
の乱れが生じ難く、また血液の凝固を起こしやすい流れ
の淀みが生じ難くなるため、長時間にわたって使用する
ことが可能となる。ターボ型のポンプになるため、血液
室の容積を小さくでき、体内に埋め込むことも可能であ
るなどの特徴を有することになる。その他、揺動運動を
生じさせるにはモータは同方向に連続回転をすればよい
ことから、ポンプ駆動システムのエネルギー変換効率を
高くすることができる。

また、血液ポンプ以外の、厳密なシールを必要とする流
体、例えば毒物、薬品、放射性物質等の移送に用いるポ
ンプとしても有用である。

次に第１８図及び第１９図を参照しながら本発明の第６
の実施例について説明する。

この第６の実施例の血液ポンプは、略偏平円筒状のポン
プ室２を形成するケーシング１を備え、このケーシング
１には、ポンプ室２の中心軸りの近傍に位置して流入口
８が形成され、ポンプ室２を形成する周壁の接線方向に
は、流出口９が形成されている。

また、ポンプ室２の内部には、歳差運動を行う円板状の
揺動子３が設置されている。この揺動子３は、ポンプ室
２の直径に近い直径を有している。

また、揺動子３の回転軸３ａは、揺動子３の中心に対し
て直角に取付けられ、揺動子３は、歳差運動機構４によ
り駆動される。

次に、本実施例の歳差運動機構４について説明する。

ケーシング１に一体形成されたボディ５には、一対の第
１軸受６０が設けられ、この第１軸受６０には、駆動モ
ータに連結されたモー゛夕軸７が回転自在に取付けられ
ている。また、揺動子３の回転軸３ａは、ポンプ室２の
中心軸ｇに対して角度θを有して配設され、回転軸３ａ
の自由端は、モータ軸７に設けられた第２軸受６１に回
転自在に取付けられている。また、回転軸３ａとケーシ
ング１との間には、ポリウレタンエラストマー等の弾性
体薄膜よりなるシール１４が設けられ、揺動子３のポン
プ室２内での回転を規制している。なお、ポンプ室２を
形成する壁の内面および揺動子３の表面は、全べて抗血
栓材料でコーティングされている。

次に、第６の実施例に係わる血液ポンプの動作について
説明する。

まず、図示しないモータを回転させることによりモータ
軸７が回転する。そして、モータ軸７の回転に従って、
回転軸３ａも回転しようとするが、シール１４により回
転が規制され、その結果、振動子３は歳差運動を行う。

このように揺動子３がケーシング１内で歳差運動を行う
と、ケーシングｌ内のポンプ室２内に満たされている血
液に回転が加えられ、血液に歳差運動と同方向に回転す
る流れが発生する。従って、第１の実施例と同様に血液
の移送が可能となる。

この第６の実施例は、構造が単純であるため、製造コス
トが軽減されると共に信頼性が向上する。

第２０図は、第６実施例の第１の変形−１を示すもので
ある。この第１の変形例では、揺動子３が滑らかな球面
状の表面を有する円板状に形成されている。従って、拙
動子３の両面が球面状に形成きれていることにより、ポ
ンプ室内の血液の流れが円滑となり、送液効率が改善さ
れる。

第２１図は、第２の変形例を示すものである。

この第２の変形例では、揺動子３の両側に開口する複数
の貫通孔６２が設けられている。この変形例では、揺動
子３の歳差運動に従って血液が貫通孔６２を通過して流
れる。

第２２図から第２７図は、本発明の第７の実施例を示す
ものである。この第７の実施例では、第２３図に示すよ
うに、肝移植時のレシピエンドの無肝期に下火静脈（Ｌ
）および門脈（Ｍ）と在外頚静脈（Ｎ）間のバイパスに
用いるポンプシステム１３に、本発明に係わる血液ポン
プが適用されている。

第２２図にはポンプシステム１３の全体構成が描かれて
いる。このポンプシステム７０は、制御ユニット７２と
、制御ユニット７２と着脱機構７４により着脱自在なポ
ンプヘッド７６とを備えている。制御ユニット７２には
、ポンプの駆動条件の設定および駆動状態のモニター結
果の表示を行う設定表示部７８と、送血状態を検出する
圧力／流量センサ８０及び操作キー８１７！ｌｌ設けら
れている。

第２４図にはポンプヘッド７６の断面が描かれている。

このポンプヘッド７６では、ケーシング１により形成さ
れたポンプ室２の左右の側壁は、揺動子３が揺動する際
に、揺動子の表面とほぼ平行となるように形成されてい
る。

また、ボディ５には、第１軸受６０により回転体８２が
回転自在に取付けられ、この回転体８２の後部には、複
数の磁石８４が極性を交互に変えて配設されている。さ
らに、ボディ５の後部には、制御ユニット７０との着脱
機構７４を構成する着脱ネジ８３が設けられている。

上記制御ユニット７０のポンプヘッド７６が取付けられ
る部分には、ポンプヘッド７６の着脱ねじ８３がねじ込
み固定できる着脱ねじ（図示せず）が設けられている。

そして、制御ユニット７０とポンプヘッド７２との装着
状態においては、ポンプヘッド７６の磁石８４に対向す
る位置には、図示しない複数の電磁石が配設されている
。

第７の実施例に係わる血液ポンプでは、制御ユニット７
０により適当な回転数の設定を行うことで、上記電磁石
は順次極性を変え、ポンプヘッド７６の磁石８４を吸引
、反発させる。これにより回転体８２が回転し、歳差運
動機構により揺動子３が揺動運動を行い送血する。

従って、この実施例に係わるポンプでは、送血の際に溶
血、凝血が発生せず、長時間の使用に耐えられると共に
、ポンプヘッド部分が着脱自在に形成されでいるため、
ポンプヘッドをディスポーザブルに使うことができる。

これにより、滅菌処理が容易となるとともに安全性も向
上する。

また、上述した特別なポンプ室の形状により、効率的な
送液が可能となる。

なお、第７の実施例に係わる血液ポンプとしては、第２
２図に示すポンプシステム以外に人工透析装置、人工６
姉、ＥＣＭＯ，人工肝臓等、全ての体外循環装置への適
用が可能である。また、第２５図に示すように、ポンプ
ヘッド７６と駆動モータ８６からなるポンプユニット８
８を制御ユニット７０とは別体としても良い。この場合
、ポンプユニット８８を例えば患者のベツドサイドや手
術台の近くにセットして使用することができる。

第２６図及び第２７図は、本発明の第８の実施例に係わ
るポンプを応用した体内埋込型人工心臓９０を示すもの
である。

第２６図には人工心臓９０が組込まれたシステム全体が
描かれている。このシステムを構成する血液ポンプ８８
の流入口８は、流入管９２を通じて心臓９４に接続され
、流出口９は、流出管９６を通じ下火動脈９８に接続さ
れる。さらに、このシステムは、血液ポンプ８８の底部
に設けられたモータの駆動制御を行う制御部１００と、
図示しない体外トランスとの間で信号とエネルギーの授
受を行う体内トランス１０２とを備えている。

第２７図には上記血液ポンプの断面が描かれている。ポ
ンプ室２や歳差運動機構４は、先の実施例と同じである
ので説明は省略する。この血液ポンプ８８の回転軸３ａ
が回転自在に取付けられた回転体８２は、ボディ５内に
設けられた駆動モータ１０４に連結されている。この駆
動モータ１０４は、ケーブル１０６を通じて制御部１０
０に接続されている。また、血液ポンプ９０の外表面に
は、生体組織との適合性を向上させるコーティング層１
０８が設けられている。

本実施例に係わる血液ポンプでは、体外トランスからの
信号とエネルギーを体内トランス１０２で受け、制御部
１００からの出力信号で駆動モータ１０４が回転する。

これにより、血液が無拍動に送血される。また、ポンプ
の駆動状態等を示す信号が体内トランス１０２より体外
トランスへ送られ、体外にて人工心臓の駆動状態をモニ
ターできる。

なお、本実施例では、腹腔内に血液ポンプを押込んでい
るが、心臓を摘出し、２紐（右心系と左心系）を合せて
、心摘出後の胸腔へ埋め込むことも可能である。

第２８図は、本発明の第９の実施例を示すものである。

この第９実施例では、ポンプ室２を有するポンプユニッ
ト１１８と、駆動モータ１０を有する駆動ユニット１２
２とが各々独立して形成されている。

第２８図に示すように、ケーシング１に形成された中央
部から周辺部に向かって拡大する断面形状のチャンバ２
内には、鉄等の磁性材料により形成されたディスク状の
揺動子３が収納され、この揺動子３の表面は、抗血栓性
材料でコーティングされている。そして、ケーシング１
の基部に形成された凹部１１０には、駆動モータ１０の
モータ軸７に連結された回転へラド１１２が押入されて
いる。この回転ヘッド１１２は、非磁性体からなる部分
１１４と永久磁石からなる部分１１６とで構成されてい
る。なお、この永久磁石部１１６の極性は、Ｎ、Ｓいず
れでも良い。

従って、この構成では、チャンバ２内に収容されたディ
スク状の揺動子３にチャンバ２の隔壁１１１を介して、
回転へラド１１２の磁性部から磁力が作用し、マグネッ
ト・カップリングが形成される。そのため、回転ヘッド
１１２の回転に従ってチャンバ２内に収納された揺動子
３が揺動する。

この第９の実施例に係わる血液ポンプでは、マグネット
・カップリングを利用しているため、チャンバ２のシー
ル部が不要となり構造が簡単となる。また、ポンプ室内
が外部から完全に隔絶されているので安全性も向上する
。さらに、ポンプユニットをディスポーザブルとするこ
とができる。

なお、揺動子３が回転してもポンプの性能に全く影響し
ない。

第２９図は、第９実施例の第１の変形例を示すものであ
る。この変形例では、ポンプユニット】１８と、電磁石
ユニット１２０を有する駆動ユニット１２２が各々独立
して形成されている。駆動ユニット１２２には、複数の
電磁石が配設され、この電磁石の極性を順番に切換える
ことができる。

一方、ポンプユニット１１８のチャンバ２内に収納され
た揺動子３は、円形プレート１２５に永久磁石１２６を
埋設することにより形成され、表面が抗血栓性コーティ
ングされている。

この第１の変形例では、電磁石ユニット１２０の複数の
電磁石の極性を順番に切替えることにより、揺動子３を
揺動させることができる。また、第９の実施例と同様に
ポンプユニットをディスポーザブルに使用することがで
きる。

第３０図は、第２の変形例を示すものである。

この第２の変形例では、ポンプユニットと、駆動ユニッ
トと別体とせず、中央部から周辺部に向って拡大する断
面形状のチャンバ２を備えたケーシング１の基部に電磁
石ユニット１２０が埋設されている。揺動子３は第１変
形例と・同様、に形成されている。

この第２の変形例でも、電磁石ユニット１２０′のｖｉ
数の電磁石の極性を順番に切替えることにより、揺動子
３を揺動させることができる。

第３１図から第３３図は、本発明の第１０の実施例を示
すものである。この第１０実施例では、駆動ユニットに
設けられた永久磁石と、揺動子に設けられた永久磁石の
同極が互いに反発し、異極が互いに吸引する効果を利用
している。

ポンプユニット１１８のチャンバ２内には、リング状の
円板からなる揺動子３が収容され、この揺動子３は、軸
方向に極性を有する永久磁石で形成され、その表面が抗
血栓材料でコーティングされている。

一方、駆動モータ１０の回転軸７には、円板状の回転ヘ
ッド１１２が取付けられ、この回転ヘッド１２２にも永
久磁石が設けられ、この永久磁石は回転ヘッド１１２の
直径方向に磁極を有している。従って、回転ヘッド１１
２に設けられた永久磁石と、揺動子３に設けられた永久
磁石の同極が互いに反発し、異極が互いに吸引すること
により、揺動子３は第３１図に示すように一方に傾斜し
た状態で維持される。そのため、駆動モータ１０の回転
ヘッド１１２を回転させれば揺動子３を歳差運動させる
ことができる。

この第１Ｏの実施例では、揺動子３が回転してもポンプ
の性能に全く影響しない。また、第３３図に示すように
、揺動子３をリング状に形成し、中央に孔１３０を形成
したことにより、揺動子２の裏側部分にも血液を十分流
すことができる。

なお、本発明の血液ポンプは、血液用以外にも透析液を
循環させるポンプや、人工肺等の熱交換器に循環させる
ための温度制御用のポンプ、臓器環流保存装置の環流液
の循環用ポンプ等であってもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、ポンプ室にそのポ
ンプ室内周面と略同心円状の揺動子を配し、歳差揺動運
動もしくは偏心揺動運動を行なわせることで、ポンプ室
内の血液に遠心力を与え送血するようにして、溶血など
を生じない極めて単純な構造でかつ効率がよく、しかも
、安価な血液ポンプを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す側断面図、第２図
は同じくその第１の実施例の正面断面図、第３図は本発
明の第２の実施例を示す側断面図、第４図は本発明の第
３の実施例を示す側断面図、第５図は同じくその第３の
実施例における受は部の斜視図、第６図は本発明の第４
の実施例を示すり 側断面図、第今図は同じくその第４の実施例のオルダム
機構部の展開斜視図、第８図は本発明の第５の実施例を
示す側断面図、第９図は禎１の開示例を示す側断面図、
第１０図は第１．の開示例の変形例を示す側断面図、第
１１図は第１の開示例のさらに別の変形例を示す側断面
図、第１２図は第２の開示例を示す側断面図、第１３図
はその第２の開示例の正面図、第１４図は第２の開示例
の変形例を示す側断面図、第１５図はその変形例の正面
図、第１６図は第２の開示例のさらに他の変形例を示す
側断面図、第１７図はその変形例の正面図、第１８図は
本発明の第６の実施例を示す縦断面図、第１９図は第１
８図に示すケーシングの横断面図、第２０図は第６の実
施例の第１変形例を示す縦断面図、第２１図は第６の実
施例の第２変形例を示す縦断面図、第２２図は本発明の
第７の実施例に係わる血液ポンプが組込まれたポンプシ
ステムの斜視図、第２３図は上記ポンプシステムを生体
に装着した状態を示す図、第２４図は第７の実施例に係
わる医療用ポンプのボンブヘヅドの縦断面図、第２５図
は第７の実施例に係わる血液ポンプの他の使用例を示す
斜視図、第２６図は本発明の第８の実施例に係わる血液
ポンプが生体に装着された状態を示す図、第２７図は第
８の実施例に係わる血液ポンプの縦断面図、第２８図は
本発明の第９の実施例に係わる血液ポンプの縦断面図、
第２９図は第９の実施例の第１変形例を示す縦断面図、
第３０図は第９の実施例の第２変形例を示す縦断面図、
第３１図は第１０の実施例に係わる血液ポンプの縦断面
図、第３２図は第３１図に示す血液ポンプの模式図、第
３３図は第３１図に示す揺動子の作用を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 略偏平で円筒状のポンプ室と、このポンプ室内の側面の
   略中心部付近に設けられた流入口と、上記ポンプ室の周
   部上に設けられた流出口と、上記ポンプ室内に配設され
   そのポンプ室の内周面と略同心円状の揺動子と、この揺
   動子に揺動運動を与え上記ポンプ室内の血液に回転流を
   起こすための揺動子駆動手段とを具備したことを特徴と
   する血液ポンプ。