JPH07289631A - 血液ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 全置換型人工心臓を生体内に納める作業を容
易にし得る血液ポンプを提供する。 【構成】 血液ポンプ１０を血液ポンプ本体１１と、こ
れとは別体の駆動部１２とで構成する。血液ポンプ本体
１１と駆動部１２とは、簡便な作業により気密に且つ強
固に結合できる結合リング２１で結合する。血液ポンプ
本体の被駆動ダイヤフラム１５と駆動部の駆動ダイヤフ
ラム２０との間の隙間に閉じ込められた空気等の流体は
駆動部１２による血液ポンプ本体１１の駆動を１拍だけ
行わせることで逆止弁付排出管２４から外部へ排出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この出願の発明は、全置換型人工
心臓（完全人工心臓とも称される）に好適な血液ポンプ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】全置換型人工心臓を患者に使用する場
合、駆動装置までも含めたシステム全体を体内に埋め込
むことが望ましい。その理由の１つとしては、血液ポン
プを駆動する駆動装置を体外に設置し、皮膚を貫通して
体内の血液ポンプとを結ぶチューブなどが存在する場合
には、皮膚の貫通穴を経由して重篤な感染症に陥る可能
性が高くなることが挙げられる。また、他の理由として
は、患者に対する束縛をできる限り少なくして患者の生
活の質を健常者と同等にまで向上させることが挙げられ
る。

【０００３】システム全体を患者の体内に埋め込むこと
を前提とした全置換型人工心臓としては、電気モータの
回転力によってシリコーンオイル等の作動液の流れを作
り出し、この作動液流を血液ポンプのダイヤフラムに直
接作用させて同ダイヤフラムを往復運動させることによ
りポンプ室を膨張・収縮させて血液の吸引・拍出を行う
液圧駆動式のものが知られている。この液圧駆動式のも
のには、２つの血液ポンプの間に駆動装置を構成する液
体ポンプおよび電気モータを設置して１つのユニットに
したユニット型と、自然心臓を切除した空間に納める血
液ポンプと解剖学的に余裕のある腹部に納める駆動装置
とをフレキシブルなチューブにより接続した分離型とが
知られている。

【０００４】また、電気モータの回転力をボールネジや
円筒カムなどの機械的手段によってシャフトの往復運動
に変換し、このシャフトに結合したプレッシャープレー
トによって血液ポンプのダイヤフラムを往復運動させる
ことによりポンプ室を膨張・収縮させて血液の吸引・拍
出を行う機械駆動式のものも知られている。この機械駆
動式のものもユニット型である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ユニッ
ト型のものは、血液ポンプ等の構成要素の相互位置の調
節ができない他、１つの塊となっているので、自然心臓
を切除した空間に納める作業の困難性が高いものであっ
た。つまり、開胸し自然心臓を切除した部分に血液ポン
プのコネクターを縫い付けた場合、コネクターは開胸部
の奥から開胸部側へ向いており、ここに血液ポンプを接
続する場合、術者はポンプや肺等の陰になって接続部分
が見えないので手探りで正確に接続作業を行わなければ
ならないという問題がある。

【０００６】また、分離型のものは、開胸し自然心臓を
切除した部分に縫い付けたコネクタと血液ポンプとの接
続作業がユニット型に比べれば容易であるが、血液ポン
プを生体に接続した後に作動液を適正量だけ充填する作
業が必要であり、作動液の充填作業中に作動液が生体内
にこぼれる危険があるので、生体内へ納める作業の困難
性はやはり高いものである。

【０００７】この出願の発明は、全置換型人工心臓を生
体内に納める作業を容易にし得る血液ポンプを提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この出願の発明に係る血
液ポンプは、ポンプハウジングとこのポンプハウジング
に周縁を固着した被駆動ダイヤフラムとによって形成し
たポンプ室を被駆動ダイヤフラムの往復運動により膨張
・収縮させて血液を吸引・拍出するようにした血液ポン
プ本体と、前記被駆動ダイヤフラムに隣接させて前記被
駆動ダイヤフラムを往復運動させるための駆動ダイヤフ
ラムとこの駆動ダイヤフラムの周縁を固着し且つ結合具
により前記ポンプハウジングに気密的に且つ強固に結合
するようにしたフレームとを備えた駆動部とを備えてお
り、前記ポンプハウジングと前記フレームを接合した時
に前記被駆動ダイヤフラムと前記駆動ダイヤフラムとの
間に残留した流体を前記駆動ダイヤフラムによる前記被
駆動ダイヤフラムの駆動を通じて外部へ排出するために
前記ポンプハウジングまたは前記フレーム若しくは前記
結合具に逆止弁付流体排出路が配設されているものであ
る。

【０００９】上記の血液ポンプは、液圧駆動式の全置換
型人工心臓と、機械駆動式の全置換型人工心臓の何れに
も適用できるものである。液圧駆動式に適用する場合
は、駆動部のフレームと駆動ダイヤフラムとで作動液室
を形成させ、フレームに形成したポートを介して液体ポ
ンプと接続し、液体ポンプとこれをを駆動する電気モー
タと駆動部とを１つの駆動ユニットにする（この段階で
作動液が適正量充填されるものである）。血液ポンプ本
体は駆動ユニットから分離した形態とし、血液ポンプ本
体を生体と接続した後駆動ユニットを生体内へ入れて血
液ポンプ本体と駆動部とを結合するようにする。

【００１０】また、機械駆動式に適用する場合は、液圧
駆動式と同様に、電気モータと機械的運動変換手段と駆
動部とを１つの駆動ユニットにし、血液ポンプ本体は駆
動ユニットから分離した形態とし、血液ポンプ本体を生
体と接続した後駆動ユニットを生体内へ入れて血液ポン
プ本体と駆動部とを結合するようにする。

【００１１】

【作用】上記の如き血液ポンプにおいては、開胸し自然
心臓を切除した部分にコネクタを縫い付け、次いで駆動
ユニットから分離している血液ポンプ本体を生体内に入
れてコネクタと接続する。血液ポンプの位置は任意の位
置にすることができる上、駆動ユニットはこの時点では
生体外に置いてあって血液ポンプとコネクタとの接続部
を視界から遮蔽しないので、血液ポンプとコネクタとの
接続は容易に行うことができるものである。

【００１２】その後、駆動ユニットを生体内に入れ、血
液ポンプ本体と駆動部とを結合具により気密に且つ強固
に結合する。その際に駆動ダイヤフラムと被駆動ダイヤ
フラムとの間に流体（空気等）が残留するが、結合した
後に駆動ユニットを作動させて駆動ダイヤフラムで被駆
動ダイヤフラムを応動させることによって残留流体が逆
止弁付流体排出路を通って外部へ排出され、駆動ダイヤ
フラムが被駆動ダイヤフラムに密着し、正常な組立状態
となる。

【００１３】

【実施例】以下、この出願の発明に係る血液ポンプの実
施例を図に基づいて説明する。

【００１４】図１は血液ポンプの概略を示す図であり、
分解状態である。血液ポンプ１０は、血液ポンプ本体１
１と、駆動部１２とを含んでいる。血液ポンプ本体１１
は、吸入口１３ａと吐出口１３ｂを有したシェル状のポ
ンプハウジング１３と、周縁をポンプハウジング１３に
固着されていてポンプハウジング１３とでポンプ室１４
を形成する被駆動ダイヤフラム１５と、吸入口１３ａ内
に配置された吸入弁１６と、吐出口１３ｂ内に配置され
た吐出弁１７とから構成されている。駆動部１２は、液
圧アクチュエータの形態をしており、作動液出入り口１
８ａを有したシェル状のフレーム１８と、周縁をフレー
ム１８に固着されていてフレーム１８とで作動液室１９
を形成する駆動ダイヤフラム２０とから構成されてい
る。

【００１５】図１において、血液ポンプ本体１１を生体
に接続した後に血液ポンプ本体１１と駆動部１２とを簡
便な作業によって気密に且つ強固に結合するため、ポン
プハウジング１３の外周に形成された勘合溝１３ｃおよ
びフレーム１８の外周に形成された勘合溝１８ｂにそれ
ぞれ係合する爪部２１ａおよび２１ｂを有した結合リン
グ２１とフレーム１８の端面に形成されている環状溝に
嵌め込まれるシールリング２２が用意され、また、駆動
ダイヤフラム２０と被駆動ダイヤフラム１５との間の空
気を外部に排出するための逆止弁２３を有した流体排出
管２４が駆動部１２に設けられている。

【００１６】血液ポンプ本体１１と駆動部１２との結合
機構の詳細が図２および図３に示されている。結合リン
グ２１は、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、２
つの円弧状部２１Ａおよび２１Ｂをそれらの一端にてピ
ン２１Ｃにより枢着され、円弧状部２１Ａおよび２１Ｂ
の他端に折れ曲がり部を設けられてこれら折れ曲がり部
を互いに接近するように締付ける蝶ネジ２１Ｄが設けら
れているものである。

【００１７】蝶ネジ２１Ｄの締込みによって結合リング
２１の径が縮むことでポンプハウジング１３とフレーム
１８とが接近するようにするため、結合リング２１の爪
部２１ａ，２１ｂの内面（互いに対向する面）が斜面と
されるとともに、これらと係合する勘合溝１３ｃ，１８
ｂの側面も斜面とされている。

【００１８】上記の血液ポンプ１０を用いた全置換型人
工心臓の概略構成が図４に示されている。この人工心臓
では駆動装置２５が液圧式である。液圧式駆動装置２５
の密封ケース２５ａ内には、電気モータ２５ｂと、この
電気モータ２５ｂにより往復運動させられるシャフト２
５ｃと、このシャフト２５ｃの往復運動により伸縮させ
られる一対のベローズポンプ２５ｄおよび２５ｅが配置
されている。シャフト２５ｃは電気モータ２５ｂの出力
回転軸にボールネジにより螺合させられており、且つ、
軸方向へは移動できるが回転できないようにガイドされ
ており、電気モータ２５ｂが正転・逆転させられること
により図４で左右に往復運動する。ベローズポンプ２５
ｄおよび２５ｅはシャフト２５ｂの端面と対向する端壁
をシャフト２５ｂに結合されており、また他の端壁をケ
ース２５ａに固定されているものであり、シャフト２５
ｂが往復運動することにより両ベローズポンプ２５ｄ，
２５ｅの一方が伸長すると同時に他方が短縮する。

【００１９】図４に示されるように、液圧式駆動装置２
５の右側のベローズポンプ２５ｄには血液ポンプ１０の
駆動部１２が接続され、左側のベローズポンプ２５ｅに
は血液ポンプ１０’の駆動部１２’が接続され、液圧式
駆動装置２５と２つの駆動部１２，１２’が１つの駆動
ユニットとして組立てられる。図４において、伸長して
いる右側のベローズポンプ２５ｄと接続された駆動部１
２の駆動ダイヤフラム２０の初期形状は駆動液室１９が
収縮する（血液ポンプ本体１１のポンプ室１４が膨張す
る）ダイアストール形状とされ、また短縮している左側
のベローズポンプ２５ｅと接続された駆動部１２’の駆
動ダイヤフラム２０’の初期形状は駆動液室１９’が膨
張する（血液ポンプ本体１１’のポンプ室１４’が収縮
する）シストール形状とされている。

【００２０】上記の駆動ユニットは、血液ポンプ本体１
１および１１’を生体に接続した後に生体内に入れら
れ、血液ポンプ本体１１および１１’と駆動部１２およ
び１２’がそれぞれ結合されるものである。図４では、
生体と接続した血液ポンプ本体１１，１１’のポンプ室
１４，１４’内には血液が適度に充満して被駆動ダイヤ
フラム１５，１５’がほぼダイヤストール形状を呈する
状況として駆動部１２，１２’と結合するようにしてい
るが、血液ポンプ本体１１，１１’内に血液を充満させ
ずに駆動部１２，１２’と結合しても良い。血液ポンプ
本体１１および１１’と駆動部１２および１２’とをそ
れぞれ結合した場合、図５（Ａ）に示したように、被駆
動ダイヤフラム１５と駆動ダイヤフラム２０との間に隙
間２６が、また被駆動ダイヤフラム１５’と駆動ダイヤ
フラム２０’との間に隙間２６’がそれぞれ出来てそれ
ら隙間２６，２６’に空気が閉じ込められる。しかし、
図５（Ｂ）に示したように、電気モータ２５ｂを作動さ
せてシャフト２５ｃを右側へ移動させることにより、ベ
ローズポンプ２５ｄから作動液が駆動部１２の作動液室
１９に送り込まれ、先ずは駆動ダイヤフラム２０が隙間
２６内の空気を介して被駆動ダイヤフラム１４を押動
し、被駆動ダイヤフラム１４がポンプハウジング１３の
内面に密着した後駆動ダイヤフラム２０が被駆動ダイヤ
フラム１５に密着するまで更に動くことで隙間２６内の
全ての空気が流体排出管２４を通して外部へ排出され、
図５（Ｃ）の状態となる。その際、左側の血液ポンプ１
０’においては隙間２６’が膨張傾向となるが、流体排
出管２４’には逆止弁２３’が設けられているため、外
部の空気が隙間２６’に流入することはない。この後、
電気モータを逆に作動させてシャフト２５ｃを左側へ動
かすことにより、同様にして、隙間２６’内の全ての空
気が流体排出管２４を通して外部へ排出され、また駆動
ダイヤフラム２０と被駆動ダイヤフラム１５との間に外
部の空気が流入することは逆止弁２３により阻止され
る。

【００２１】このように、血液ポンプ本体１１および１
１’と駆動部１２および１２’とをそれぞれ結合した後
に血液ポンプ１０および１０’を１拍動作させること
で、正常な組立状態となる。

【００２２】以上に説明した実施例では、逆止弁付流体
排出管を駆動部に設けたが、権益ポンプ本体に設けても
良く、また結合リング２１に設けてもよい。また、血液
ポンプ本体と駆動部とを結合する結合手段は、上記の構
成に限定されるものではなく、簡便な作業で結合できる
ものであれば適宜変更できる。更に、血液ポンプ本体と
駆動部とを結合した場合に駆動ダイヤフラムと被駆動ダ
イヤフラムとの隙間には逆止弁付排出路から排出可能な
液体やゲル状液体を閉じ込めるようにしても良い。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、この出願の発明に
係る血液ポンプは、開胸し自然心臓を切除した部分にコ
ネクタを縫い付け、次いで駆動ユニットから分離してい
る血液ポンプ本体を生体内に入れてコネクタと接続す
る。血液ポンプ本体の位置は任意の位置にすることがで
きる上、駆動部を備えていない分だけ小型であり、駆動
ユニットは生体外に置いてあって血液ポンプとコネクタ
との接続部を視界から遮蔽しないので、血液ポンプとコ
ネクタとの接続は容易に行うことができるものである。

【００２４】その後、駆動ユニットを生体内に入れ、血
液ポンプ本体と駆動部とを結合具により気密に且つ強固
に結合する。その際に駆動ダイヤフラムと被駆動ダイヤ
フラムとの間に流体（空気等）が残留するが、結合した
後に駆動ユニットを作動させて駆動ダイヤフラムで被駆
動ダイヤフラムを応動させることによって残留流体が逆
止弁付流体排出路を通って外部へ排出され、駆動ダイヤ
フラムが被駆動ダイヤフラムに密着した正常な組立状態
となる。従って、作動液が生体内にこぼれる危険もな
く、更には血液ポンプを取付けてから駆動を開始するま
での時間が短縮できる。そして、駆動ダイヤフラムを利
用して駆動ユニットの機械部分を外部から密封すること
ができ、装置の故障や生体の炎症の心配を少なくするこ
とができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願の発明に係る血液ポンプの概略構成を
示す説明図である。

【図２】図１中の結合リングの詳細を示す説明図であ
る。

【図３】図１の血液ポンプと駆動部の結合手段（図１に
おける円Ａで囲んだ部分）の詳細を示す説明図である。

【図４】図１の血液ポンプを用いた全置換型人工心臓の
概略構成を示す説明図である。

【図５】図４の全置換型人工心臓の空気抜き作業を示す
説明図である。

【符号の説明】

１０，１０’・・・血液ポンプ １１，１１’・・・血液ポンプの血液ポンプ本体 １２，１２’・・・血液ポンプの駆動部 １３，１３’・・・ポンプハウジング １４，１４’・・・ポンプ室 １５，１５’・・・被駆動ダイヤフラム １８，１８’・・・フレーム １９，１９’・・・作動液室 ２０，２０’・・・駆動ダイヤフラム ２１，２１’・・・結合リング ２４，２４’・・・逆止弁付流体排出路 ２５・・・駆動ユニット ２５ａ・・・ケース ２５ｂ・・・電気モータ ２５ｃ・・・シャフト ２５ｄ，２５ｅ・・・ベローズポンプ ２６，２６’・・・隙間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンプハウジングとこのポンプハウジン
   グに周縁を固着した被駆動ダイヤフラムとによって形成
   したポンプ室を被駆動ダイヤフラムの往復運動により膨
   張・収縮させて血液を吸引・拍出するようにした血液ポ
   ンプ本体と、前記被駆動ダイヤフラムに隣接させて前記
   被駆動ダイヤフラムを往復運動させるための駆動ダイヤ
   フラムとこの駆動ダイヤフラムの周縁を固着し且つ結合
   具により前記ポンプハウジングに気密的に且つ強固に結
   合するようにしたフレームとを備えた駆動部とを備えて
   おり、前記ポンプハウジングと前記フレームを接合した
   時に前記被駆動ダイヤフラムと前記駆動ダイヤフラムと
   の間に残留した流体を前記駆動ダイヤフラムによる前記
   被駆動ダイヤフラムの駆動を通じて外部へ排出するため
   に前記ポンプハウジングまたは前記フレーム若しくは前
   記結合具に逆止弁付流体排出路が配設されていることを
   特徴とする血液ポンプ。