JPH04226673A - 血液送出用ポンプ - Google Patents

血液送出用ポンプ

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JPH04226673A
JPH04226673A JP3175440A JP17544091A JPH04226673A JP H04226673 A JPH04226673 A JP H04226673A JP 3175440 A JP3175440 A JP 3175440A JP 17544091 A JP17544091 A JP 17544091A JP H04226673 A JPH04226673 A JP H04226673A
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JP
Japan
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pump
bag
nut
chamber
blood
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Pending
Application number
JP3175440A
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English (en)
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Marcel Jufer
マルセル ジュファー
Matthias Krause
クラウス マシアス
Claude Ruchet
クロード ルシエ
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Sulzer AG
Original Assignee
Sulzer AG
Gebrueder Sulzer AG
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は血液が流入する逆止弁と
、血液を逆止弁を通してより高い圧力に抗して排出する
ポンプ要素とからなる血液を間欠的に送出する血液送出
用ポンプであって、ポンプ要素が変形可能な室と、該室
に作用する押出部材を有する駆動装置とを備えたポンプ
に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】心臓
の移植を待っている患者の心臓の作用を補助するポンプ
装置が種々の機関および製造者により提案されてきた。
【0003】第1グループにおいては、駆動装置が変形
可能な室の周囲に配置されており、室の変形方向には配
置されていない。
【0004】ノバコア・メディカル(NOVACOR 
 MEDICAL)の医療チームと共にスタンフォード
大学による開発(アンガー、フェレックスから1984
年に発行された(発行者:スプリンガー(ベルリン、ハ
イデルベルグ、ニューヨーク東京在)「補助された血液
循環2」と題する刊行物の115頁ないし140頁に掲
載されたポートナー・ピー・エム、ピー・イー・オイヤ
、ジェィ・エス・ジャサワラー・エッチ・シェン、ピー
・ジェイ・ミラー、ディー・エッチ・ラフォージ、ジー
・エフ・グリーン、エヌ・イー・シャムウェイ氏著の「
最終段階の心臓病用の完全に移植可能な心臓心室補助装
置」と題する論文に記載された)は、NOVACOR型
式MK22Cにおいて、受台本体からヒンジによりそれ
ぞれ枢動可能でありかつ短距離を隔てて相互に対向して
配置された2個の電磁石を示している。一方の磁石を作
動させることにより、室中に変形軸線まで突出しかつ各
々の場合に圧力板に作用するコイルばねが釈放され、そ
れにより室が二つの押出運動により圧縮されるようにな
っている。
【0005】アビオメド(ABIOMED)の医療チー
ムと共にマサチューセッツ総合病院による開発(「人工
心臓、人工器官」と題する刊行物の10巻、2号(19
86年発行)の102頁ないし113頁に掲載されたノ
セ・ワイ氏著の「完全に移植可能な人工器官」と題する
論文に記載された)は、逆止弁を通して一緒に接続され
た直列の2つの室を示している。ポンプにより作動液を
前後に圧送することにより、一度に一方の室または他方
の室の容積が減少せしめられる。
【0006】第2グループにおいては、駆動装置が室が
変形する方向に配置されており、そして膜をハウジング
の一方の壁部に向かって移動することにより室を変形さ
せるようになっている。
【0007】ゴールド・インコーポレーテッド(GOU
LD  INC.)の医療チームと共にテキサス心臓協
会による開発(「人工器官」と題する刊行物の7巻、1
号(1983年発行)の5頁ないし20頁に掲載された
アルテリー、フランク・デー氏著の「心臓補助装置を作
動させかつ制御するための移植可能なエネルギ装置の現
状」と題する論文に記載された)は、膜により閉ざされ
る室を示している。連続回転する電動機が3個のレバー
に作用する3つの高い部分を有するカムディスクを減速
歯車を介して回転してスラスト板を介して膜を移動させ
るようになっている。
【0008】サーメティックス・インコーポレーテッド
(ThermeticsInc.)の医療チームと共に
チルドレン・ホスピタル・メディカル・センター(米国
ボストン市在)による開発(1983年に米国人工器官
協会により発行された会報第XXIX巻の546頁ない
し550頁に掲載されたガーネス・デー・ビー、ダブリ
ュー・エフ・バーナード、ダブリュー・シー・クレー、
シー・ダブリュー・シャーマン、デー・バーク氏著の「
移植可能な一体化された電動心臓補助装置の開発」と題
する論文に記載された)は、型式MK  IVにおいて
、1回転毎に2個の案内ローラをうず卷線に沿って移動
し、そして案内ローラを再び曲線に沿って出発位置に向
かって下方に移動してスラスト板を膜に向かって移動す
る低速回転電動機を示している。
【0009】ペンシルバニア州立大学による開発(19
86年に発行(発行者:フリードリッヒ・ビューベッグ
・アンド・ソーン)された会報、1巻の120頁に掲載
されたウイス・ダブリュー・ジェイ、イン・メーラ・デ
ー・ピー・エフ、ビューシャル・イー・エス氏著の「人
工心臓に関す第2回世界シンポジウム」と題する論文に
記載された)は、円筒形ジャケット内のらせん形カムを
回転して、その運動を、シリンダの軸線に沿って移動可
能でありかつ膜に作用するスラスト板にローラを介して
伝達する直流電動機を示している。
【0010】ニンバス・インコーポレーテッド(NIM
BUS  INC.)の医療チームと共にクリーブラン
ド診療財団による開発(1986年に発行された「人工
心臓、人工器官」と題する刊行物の10巻、2号の10
2頁ないし113頁に掲載されたノセ・ワイ氏著の「完
全に移植可能な人工器官」と題する論文に記載された)
は、液圧により室を変形させる搬送液を前後に圧送して
室内に収納された血液を排出する超小型ポンプを示して
いる。
【0011】この種類のホンプは、心臓の作用を助ける
ために、哺乳動物または人間の心臓に、例えば、心臓の
左心室に並列にまたは直列に接続することができる。イ
ンプラントとして設けられるこのような装置の場合には
、許容できる重量、要求される許容できる容積、信頼性
および寿命に関する厳しい必要条件を満たさなければな
らない。前述した装置はこの観点からはインプラントと
して限られた程度だけ適合しているにすぎない。
【0012】本発明は倫理的な配慮から患者自身の衰弱
した心臓の弱点を部分的に乗り越えるために間欠的に作
動するポンプを心臓の側に挿入する課題を有している。 すなわち、機械式ポンプが故障した場合には、患者はポ
ンプの挿入前と同じ状態になり、患者自身の心臓のみに
依存することになる。また、医療の経験によれば、患者
の心臓の作用を体外から補助する血液ポンプ装置が比較
的に短時間で体の皮膚を通して感染症をひき起こすこと
が知られている。そのうえ、供給ラインを介して人工心
肺と接続された患者の行動半径は数メートルに限られて
いる。
【0013】本発明はこのような課題を解決するために
考案されたものである。本発明の課題は患者の心臓の近
くに移植することができかつ厳しい条件をより良好に満
たすコンパクトで軽量のポンプ装置のための構造的な不
可欠の条件を満たすことである。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、この課
題は室が耐圧性の変形可能なバッグからなり、駆動装置
が中空軸を有する電動機からなり、電動機の中空軸を回
転することにより、スピンドルおよびナットにより構成
された駆動装置が押出部材に作用し、そしてスピンドル
およびナットが電動機の中空軸として構成された回転子
の内部に配置された事実により解決することができる。
【0015】本発明の利点が、装置自体が埋封状態で移
植可能であり、インプラントの重量が軽くかつその容積
が小さく、インプラントの移動質量が小さく、回転運動
が小数の構成部分により直線運動に変換され、そして運
動を伝達する要素のすべてが低い特定の荷重をうけかつ
耐用寿命が長くなるように設計されていることにあるこ
とは理解されよう。従属請求項2ないし12には、本発
明の有利なさらに開発された事項を記載してある。
【0016】
【実施例】本発明の実施例を添付図面について以下に説
明する。添付図面は、血液が流入する逆止弁と、血液を
逆止弁を通してより高い圧力に抗して排出するポンプ要
素とからなる血液を間欠的に送出する血液送出用ポンプ
であって、ポンプ要素が変形可能な室と、該室に作用す
る押出部材を有する駆動装置とを備えたポンプを示す。 この室は耐圧性の変形可能なバッグからなり、一方駆動
装置は中空軸を有する電動機からなっている。電動機の
中空軸を回転することにより、スピンドルおよびナット
により構成された線形駆動装置が押出し部材に作用する
。スピンドルおよびナットは電動機の中空軸として構成
されたロータの内部に配置されている。トーラスのよう
な形状のバッグを有する構造においては、線形駆動装置
のスライダ要素をバッグ中に摺動させることができるよ
うになっている。
【0017】図1には、ポンプの原理を示してある。血
液は逆止弁2を通して室4中に流入する。室4の容積は
その変形により可変になっている。駆動装置6により駆
動される押出し部材5は室4を変形させて血液を逆止弁
3を通して排出する。押出し部材5の復帰運動により、
血流が逆止弁2を通して室4中に流入すると共に、逆止
弁3が閉ざされる。押出し部材5の復帰運動は確実に行
われ、それにより押出し部材5自体を室4の壁部から離
れるように移動することができ、その結果室4内の圧力
の低下が発生せず、そして流入する血液の圧力は主とし
て変形した室4を丸くふくらませるために使用される。
【0018】図2には、室4と逆止弁2,3との間の接
続部(図示せず)までを含む装置の対称軸線をなす長手
方向軸線15を有する円板状のポンプ要素1の断面図を
示してある。ハウジング16は静止シール25を介して
密閉された2個の半割部分16a,16cと、仕切壁部
16eとからなっている。耐圧性の変形可能なバッグ9
により形成された室4はハウジング部分16cにもたれ
かかつている。また、ハウジング部分16cには、逆止
弁2,3との接続用開口部が設けられている。室4を充
填する場合には、ハウジング16内に封入されたガスの
一部分を接続用開口部31を通して補償室(図示せず)
中に導入して適度の緩衝力を発生させることができる。
【0019】駆動装置6および押出し部材5はハウジン
グの部分16aおよび16eから支持されるように構成
されている。この駆動装置は、ハウジングの部分16a
内に固定された固定子部分17と、ハウジングの部分1
6aおよび16e内に玉軸受19を介して支持された回
転子12とを有する中空軸を備えた電動機10である。 回転子12は中空の軸11からなり、そして中空軸11
内にナット13を受け入れている。ナット13を回転す
ることにより回転子12を通して延びるスピンドル14
が駆動される。スピンドル14は押出し部材5に強固に
連結されている。押出し部材5はハウジングの部分16
eに沿ったつば22により案内されている。ハウジング
部分16eに形成された案内溝23aおよびつば22に
設けられた案内植込みボルト24により、押出部材5が
ねじりに対して固定され、それによりスピンドル14が
押出部材5と共に直線運動することのみが許容される。 バッグ9を圧縮させるための許容可能な行程に対応しか
つナット13とスピンドル14との間のねじのピッチに
対応するように、中空軸を有する電動機10の回転方向
がある回転数だけ回転した後に逆転せしめられる。
【0020】図3および図4には、ハウジングの外形を
部分16a,16c,25により保持した内側部分の別
の構成を示してある。室4はトーラスのようなバッグ9
aからなり、室4と逆止弁2,3との間の接続部は示し
ていない。内径Diを有するトーラス状のバッグ9aの
内側には、スピンドル14が支持されている。そして、
スピンドル14上には、ナット13が定期的に内方およ
び外方に移動するようになっている。中空軸を有する電
動機10はその固定子部分17により、ハウジング部分
16a内に固定されている。回転子12は中空軸11と
して構成されている。中空軸11は、プレート27を介
して、ねじ28を通して共軸方向に延びるスピンドル1
4と強固に連結されている。回転子12はハウジング部
分16a内に玉軸受19を介して支持され、かつトーラ
ス状のバッグ9aの内側に支持軸受18を介して支持さ
れている。支持軸受18はハウジングの部分16aと強
固に連結された支持本体16b中に装着されている。回
転子12の軸受の間のスペースはハウジングのほぼ軸線
方向の長さに沿って延びているけれども、駆動装置6の
装着およびその機能的な能力のチェックはハウジング部
分16cによるハウジング16の閉鎖に依存していない
。ナット13はスピンドル14上に跨乗し、そしてスポ
ーク20を介して押出し部材5のつめ21と連結されて
いる。支持本体16bの長手方向の溝23b中に導入さ
れ、そしてその中に延びるキー29により、ナット13
がねじりに対して固定され、そしてスピンドル14を回
転させる時に回転子12中に移動しまたはトーラス状の
バッグ9a中に移動する。このようにして、長手方向軸
線15の方向に軸線方向の長さが短い構造体が得られる
。この構造体は、スペース上の利点のために、患者自身
の心臓を助けるために移植可能である。ナット13とス
ピンドル14との間の摩擦を減少させるために、ナット
13とスピンドル14との間の運動がローラ本体により
伝達されるローラねじ駆動装置を使用すると有利である
。ローラねじ駆動装置は、例えば、スイス国ジュネーブ
市CH−1228在のロルビス・エス・エー・シェミン
デュポン−デュ・センテナレ社の送出プログラムにおい
て担持されている。支持本体16bは切欠部分30を有
している。ナット13からのスポーク20が切欠部分3
0を通して環状の押出部材5まで突出している。また、
軸線方向のサイズを減少させるために、スポーク20お
よびつめ21全体は時折支持本体16bに対する半径方
向の接続部の間に軸線方向に挿入されている。押出部材
5はつば22により軸線方向に延長されかつ案内リング
26により支持本体16bの円筒形部分を押圧している
。したがって、押出部材5は、その位置と関係なく、ナ
ット13に対して曲げモーメントを作用することなく、
円筒形の外面および前記外面に対して軸線方向に偏位し
た内面において、支持本体16bに沿って案内され、そ
れによりナット13とスピンドル14との間の摩耗を軽
減している。交番荷重および摩耗は、ポンプが例えば、
毎分120回の排出移動をする状態で2年間使用される
と仮定すると、ポンプの機能的な能力に対してかなりの
リスクをもたらす要因になる。この理由により、図2お
よび図3においては、ナット13のねじの長さをスピン
ドル14のねじの直径の2倍よりも大きくしてある。図
4には、圧縮された状態のトーラス状のバッグ9aを示
してある。支持本体16bをバッグ9aに反対側から作
用させてバッグを駆動装置6上のナット13により引っ
張ることも必ず考えられよう。しかし、これを行うため
には、バッグ9aと中空軸を有する電動機10との間に
、バッグ9aがもたれかかる連続した仕切壁部を設ける
ことが必要であり、そして仕切壁部に沿って室4のため
の接続部を引き出さなければならない。
【0021】図5は転動するする膜9bがトーラス状バ
ッグ9aのかわりに使用され、そしてハウジング部分1
6cとハウジングリング16dとの間をシールするよう
に締めつけられていることを除いて図3の構造と同じで
ある。逆止弁2および3との接続部はハウジング16d
に設けられている。
【0022】図6においては、ハウジング16が2個の
外側ハウジング部分16aおよび16cからなり、そし
て膜9bの締付けによりハウジングのシールを形成して
いる。
【0023】図7には、2個のトーラス状バッグ9a,
34を有する構造を示してある。バッグ9a,34はそ
れらの間に配置された押出部材5により交互に圧縮され
る。押出部材5およびハウジングの部分16a,16c
はトーラス状バッグ9a,34の転動運動が圧縮中およ
び内圧による充填中に起こるように構成されている。押
出部材5および該押出部材と連結されたナット13のね
じりに対する固定がスポーク20と支持本体16bの切
欠部分30との間で行われる。ナット13に固定された
押出部材5の実際の長手方向の案内は、同様にナット1
3に固定されかつ支持本体16b内で移動する案内リン
グ37により行われる。ナット13内に回転しうるよう
に支持された軸受リング36内に案内された遊星ローラ
35は、それらのねじにより、そしてスピンドル14の
ねじおよびナット13の内側ねじに沿った僅かな初期応
力により転動する。端部緩衝装置33は柔軟なシールに
より構成されている。ハウジングの外側寸法をなんら実
質的に増大することなく組み込むことができる第2のト
ーラス状のバッグ34はいくつかの可能性をもたらして
いる。その一つは、もしもトーラス状バッグ9a,34
の各々が逆止弁と接続された個々の入口および出口を備
えていれば、両方のバッグ9a,34を同じバイパスの
ための血液用バッグとして使用することができることで
ある。両方向の行程が血液の搬送用に使用され、そして
均一な血液の送出が行われる。ハウジング内に封入され
たガスの容積を等しくする必要性はより小さくなる。両
方向の行程を使用することにより、構造体のサイズを小
さくすることができる。
【0024】第二の可能性としては、一方のバッグを血
液用バッグとして構成し、そして他方のバッグを閉ざさ
れたガス収納部分として使用することができる。このよ
うにして、ハウジング内に封入されるガスの容積を等し
くする必要性を依然として少なくすると共に、ガスの収
納部分として使用されるバッグは血液用のバッグの圧縮
中に作事を行う仕事用のガス収納部分を構成している。 収納されたガスに対して選択された圧縮が高過ぎない限
り、駆動用電動機のピーク時に必要な動力をより低く保
つことができる。
【0025】2個のトーラス状バッグ9a,34のさら
に一つの適用方法は、一方のバッグが心臓の左心室用の
バイパスを構成し、そして他方のバッグが右心室のバイ
パスを構成するようにし、各々のバッグが個々の逆止弁
2,3を備えるようにすることである。
【図面の簡単な説明】
【図1】ポンプ要素による血液の送出を図解的に示した
スケッチ。
【図2】簡単なバッグを室として使用するポンプ要素を
備えた本発明によるポンプの図解用断面図。
【図3】トーラス状バッグを室として使用するポンプ要
素を備えた本発明によるポンプの図解用断面図。
【図4】バッグが圧縮された状態の図3に示したポンプ
の詳細図。
【図5】室が膜およびハウジングにより構成された図3
に示したポンプの詳細図。
【図6】1個のハウジング蓋のみが膜によりハウジング
にシールされた図5に示したポンプの詳細図。
【図7】上半分においてナットが左端位置に接近した状
態を示し、そして下半分においてナットが右端位置に接
近した状態を示すように中央部で切断した図解用断面図
であって、2個の交互に変形可能なバッグを使用した本
発明によるポンプを示した図。
【符号の説明】
1  ポンプ要素 2  逆止弁 3  逆止弁 4  室 5  押出部材 6  駆動装置 9  バッグ 9a  バッグ 9b  膜 10  電動機 11  中空軸 12  回転子 13  ナット 14  スピンドル 16  ハウジング 16a  ハウジング部分 16b  支持本体 16c  ハウジング部分 17  固定子 34  バッグ 35  遊星ローラ 36  軸受リング Di  内径

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  血液が流入する逆止弁(2)と、血液
    を逆止弁(3)を通してより高い圧力に抗して排出する
    ポンプ要素(1)とからなる血液を間欠的に送出する血
    液送出用ポンプであって、ポンプ要素(1)が変形可能
    な室(4)と、室(4)に作用する押出部材(5)を有
    する駆動装置(6)とを備えたポンプにおいて、室(4
    )が耐圧性の変形可能なバッグ(9)からなり、駆動装
    置(6)が中空軸を有する電動機(10)からなり、電
    動機(10)の中空軸(11)を回転することにより、
    スピンドル(14)およびナット(13)により構成さ
    れた線形駆動装置が押出部材(5)に作用し、かつスピ
    ンドル(14)およびナット(13)が電動機(10)
    の中空軸(11)として構成された回転子(12)の内
    側に配置されたことを特徴とする血液送出用ポンプ。
  2. 【請求項2】  請求項1に記載のポンプにおいて、室
    (4)がトーラスのようなバッグ(9a)として構成さ
    れ、バッグ(9a)の内径(Di)が線形駆動装置のス
    ライダ要素(13,14)をバッグの内径中に摺動させ
    ることができるような寸法になつていることを特徴とす
    るポンプ。
  3. 【請求項3】  請求項2に記載のポンプにおいて、中
    空軸(11)として構成された回転子(12)が一方の
    側においてスピンドル(14)と連結され、かつ押出部
    材(5)と連結され、かつハウジング(16)に対して
    長手方向に案内されると共にねじりに対して固定された
    ナット(13)が回転子(12)中に挿入されているこ
    とを特徴とするポンプ。
  4. 【請求項4】  請求項2または3のいずれか一項に記
    載のポンプにおいて、中空軸を有する電動機(10)の
    固定子部分(17)を受け入れるハウジングの部分(1
    6a)に支持本体(16b)が連結され、支持本体(1
    6b)がトーラス状バッグ(9a)の内径(Di)の内
    側に突出し、そしてスピンドル(14)により延長され
    た回転子(12)の支持軸受(18)を構成しているこ
    とを特徴とするポンプ。
  5. 【請求項5】  請求項2または3のいずれか一項に記
    載のポンプにおいて、支持本体(16b)をトーラス状
    バッグ(9a)の内径(Di)の内側を通して導くため
    に、押出部材(5)とナット(13)との間の半径方向
    伝動要素(20,21)が支持本体(16b)により軸
    線方向に往復動するように挿入されていることを特徴と
    するポンプ。
  6. 【請求項6】  請求項2に記載のポンプにおいて、室
    (4)を押出部材(5)により駆動側から離れてハウジ
    ングの反対側の部分(16c)に向かう方向に圧縮させ
    ることができることを特徴とするポンプ。
  7. 【請求項7】  請求項1または2のいずれか一項に記
    載のポンプにおいて、ねじの摩耗を減少させるために、
    ナット(13)のねじがスピンドル(14)のねじの直
    径の少なくとも2倍に等しい長さを有することを特徴と
    するポンプ。
  8. 【請求項8】  請求項1から7までのいずれか一項に
    記載のポンプにおいて、変形可能なバッグ(9,9a)
    の可動部分がハウジング部分(16c)と押出部材(5
    )との間をシールする膜(9b)と置き換えられ、かつ
    室(4)がハウジング(16d)および膜(9b)によ
    り構成されていることを特徴とするポンプ。
  9. 【請求項9】  請求項1から8までのいずれか一項に
    記載のポンプにおいて、第2のトーラス状バッグ(34
    )が押出部材(5)とハウジング部分(16a)との間
    に取り付けられかつバッグ(34)の容積を押出部材(
    5)により同様に変更することができることを特徴とす
    るポンプ。
  10. 【請求項10】  請求項9に記載のポンプにおいて、
    2個のバッグ(9a,34)の一方が血液用バッグとし
    て連結され、かつ他方のバッグがガス収納部分としての
    役目をするようにガスを満たされていることを特徴とす
    るポンプ。
  11. 【請求項11】  請求項9に記載のポンプにおいて、
    両方のバッグ(9a,34)が個々に逆止弁(2,3)
    を備えた血液用バッグとして連結されていることを特徴
    とするポンプ。
  12. 【請求項12】  請求項1から11までのいずれか一
    項に記載のポンプにおいて、ナット(13)が内部に軸
    受リングが回転しうるように支持されかつ遊星ローラ(
    35)を案内するスリーブからなり、遊星ローラ(35
    )がそれらのねじによりスピンドル(14)のねじに沿
    いかつナット(13)の内側ねじに沿って転動すること
    を特徴とするポンプ。
JP3175440A 1990-09-26 1991-07-16 血液送出用ポンプ Pending JPH04226673A (ja)

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CH03095/90-4 1990-09-26
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