JPS6185952A - 血液ポンプ装置 - 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】 イ、産業上の利用分野 本発明は血液ポンプ装置に関し、例えば人工心臓用のサ
ック歴血液ポンプ装置に関するものである０ 口、従来技術 近年、関心手術やその他の手術の際に、体外において補
助的かつ一時的に心臓の機能を代替するための人工心臓
の開発が進められている。　例えば第６図に示すように
、生体の心臓１０の右心房と肺動脈との間や、左心房と
大動脈との間に夫々サック屋血液ポンプ装置１１が連結
される。

第７図〜第９図は、ｇ６図の人工心臓を構成するサック
型血液ポンプ及び血液チャンバーの基本的形態を示すも
のである。　このサック製血液ポンプは、耐圧性（たと
えばポリカーボネートあるいはポリワレタン製）のハク
ジングアウターケースｌと、このハウジングアウターケ
ース内に気密に収納される偏平袋状のサック型の血液チ
ャンバー２とから成る。　この血液チャンバー２の上部
には、血液チャンバーに連通して血液導入管３と血液排
出管４とが上向きにかり略々平行に形成されている。　
血液チャンバ一部の上部周囲には、ハウジングの一部を
なすフランジ部５を設けてあり、このフランジ部５によ
って血液チャンバー２はハウジングアウターケース１内
に気密に収納される。　また、血液導入管３と血液排出
管４との各内部には、血液１２の逆流を防止する公知の
逆上弁６．７が装着してあり、これにより血液導入管３
から血液チャンバー２内に導入された血液１２は、血液
排出管４より拍出されるようになっている。　血液の拍
出は、ハウジングアウターケース１の底部に設けられた
ポート８を通じて流体、例えば圧縮空気の導入、排出を
交互に行ない、血液チャンバー外圧の変化に伴って血液
チャンバー２が膨張、収縮をくり返すことによりてなさ
れるものである。

第１０図には、上記した血液ポンプの要部拡大断面（第
８図のＸ−Ｘ線に沿う主要部外側の断面）を示す。　こ
こで、ハウジングアウターケース１は金属製固定用プレ
ート１３を介してビス１４によりて上記フランジ部５に
固定され、また血液チャンバー２は図示の如くＫその外
側面がほぼ直角の状態で７ランク部５に一体に連設され
ている。

本発明者は、上記の如きサック型の人工心臓について、
機械装置での模擬実験において、ポンプの耐久性の実地
テストをくり返して行ない、長時間にわたり使用可能な
血液ポンプを検討した。

この結果、下記表−１に示すデータが得られた。

表−１ 壷　上記拍動時間経過時点での状態 この表−１に示す結果から、次のことが理屏される。　
即ち、この模擬実験におけるように拍動数を多くしたり
、変形量が過度になった場合、サックに亀裂を生じるよ
うになり、第１０図における特に血液チャンバー２の付
け根部２ａに亀裂が入る現象が観察された。

この現象について本発明者が検討したところ、第１０図
に示したように、血液チャンバー２の外側面が７ランク
部５の下端面の隣接部位に対してほぼ直角に連設されて
いるために、一点鎖線の如くに血液チャンバー２が伸張
、更には収縮する際にその付け根部２ａｉＣ応力が集中
し易く、この部分での破断が進行し易いからであること
をつき止めたのである。

ハ、発明の目的 本発明は上記の如き状況をふまえてなされたものであっ
て、その目的は、破断が生じず、耐久性が著しく向上し
た血液ポンプ装置を提供することにある。

二、発明の構成 即ち、本発明による血液ポンプ装置は、血液チャンバを
形成する伸縮可能なサック部が、このサック部を包囲す
るアウターケース部と７ランク部とからなるハウジング
部の前記７ランク部に一体に連設されている血液ポンプ
装置において、前記ハウジング部に対する前記サック部
の付け根領域が少なくともその外側面にテーパー（例え
ば後述の円弧状テーパー２１）を有し、このテーパーに
よって前記付け根領域は断面が拡大されながら前記ハウ
ジング部に一体に連設されていることを特徴とするもの
である。

ホ、実施例 以下、本発明を人工心臓用のサック型血液ポンプ装置に
適用した実施例を第１図〜第５図について詳細に説明す
る。　但、本実施例による血液ポンプ装置は、その使用
状態及び外観形状が第６図〜第９図に示したものと基本
的に同様であるから、その主要部のみを第１図〜第５図
（第１図及び第３図〜第５図はいずれも第１０図と同じ
部分の断面図、第２図は第９図の■−■線に沿う対応し
た部分拡大断面図である。）に示している。

第１図〜第３図に示す第１の実施例によれば、ハウジン
グの一部をなす７ランク部５の隣接部位に対してサック
型血液チャンバー２が一体に連設されるが、その付け根
部（又は付け根領域）２ａの外側面側に断面はぼ半円形
の溝２０が血液チャンバー２の全周に亘って形成されて
いる。　従って、血液チャンバー２の付け根部２ａの外
側面には円弧状のテーパー２１が存在し、このテーパー
によって付け根部２ａは断面が連続的に拡大されながら
ハウジング側に一体に連設されることになる。　また、
血液チャンバー２ａの内側面側の領域には、既述した血
液導入管３と血液排出管４（いずれも第７図も参照）と
を連結する肉厚の連結部２２が７ランジ部５に対し、渦
流を防ぐために円滑な面を形成しながら一体に設けられ
ている。

従って第１〜５図に示す実施例については、いずれの場
合も、チャンバー内面での血流はスムーズで血栓等を惹
起しない構造となっている。

このように、血液チャンバー２の付け根部２＆が上記テ
ーパー２１によって連続的に断面が拡大されつつ（換言
すれば肉厚が漸次拡大されつつ）ハウジング側に連設さ
れているために、第３図に一点鎖線で示す如くにサック
部２が伸張したとき（更にはその伸張状態から収縮する
とき）、付け根部２ａはテーパー２１の曲面の曲率を小
さくする（或いは大きくする）方向になめらかに弾性変
形するだけである。　従って、第１０図に示した場合に
比べ、付け根部２ａに加わる応力若しくは応力の集中が
著しく緩和され、苛酷な駆動条件下でも耐久性が大きく
向上し、５〜１０倍以上もの長時間に亘って使用に耐え
るものとなる。

こうした顕著な作用効果を得る上で、上記した溝２０又
はテーパー２１の形状、サイズは次のように設定するの
が望ましい。　即ち、第３図において、溝２０の直径を
Ｒ１溝２０の下縁位置における付け根部２＆と７ランジ
部５に対するケース１の嵌合位置との間の距離をｌとす
れば、 であるのが望ましく、 きくなりすぎると、７ランジ部５に対するケース１の固
定状態が不安定で長期に亘る駆動条件下でケース１の固
定安定性との双方を共に充二分に実現することができる
。　また、Ｒは一般にはＲ）０であればよいが、テーパ
ー２１の効果を十二分にす具体的には、Ｒ＝４〜８１１
１Ｉｌｌφ、ｌ＝８〜１６ＩＩＩｌｌＩとしてよい。　
また、溝２０の下縁位置における付け根部２ａの厚みｔ
は最大３ｍｍ（血液チャンバー２の肉薄部分２ｂの厚み
は０．６〜１．４ｍｍ）、７ランジ部５の最大厚みｔ′
は７〜１０ｍｍとしてよい。

なお、上記の溝２０を形成するには、血液導入管及び血
液排出管と一体に７ランジ部５付きのハウジング上部を
モールド成形する際に、溝２０に対応するリブが金型に
予め存在するように加工しておけばよい。　このような
リブ加工された金型（下型）を用い、通常の成形プロセ
スによって、まずハウジング上部を作成する。　次に、
このハウジング上部（又はハウジング上蓋部）を容器状
のスラッシュ成形用金型に液密に装着し、この金型内に
ポリ塩化ビニルのプラスチゾルを装入し、金型の外側か
らの伝熱によって、ハウジング上部に対して上記の血液
チャンバー２を一体成形する。

このように袋状成形物を内面シームレスに一体化する手
法は、すでに本発明者らが特願昭５５−１７５２５７号
で提案した方法を使うことが出来る。

上記の溝２０又はテーパー２１を設けたことによる効果
は、最大ストローク容量１７　ｃｃのタイプを用いた下
記表−２に示す実験によって確認された。

表−２ この結果において、本発明に基いて、血液チャンバー２
の付け根部２＆に溝２０を設けると、苛酷な駆動条件（
拍動数は１５０又は２００：但、血液吐出量を２〜３．
５４！／ｍｉｎとする。）で使用する際に、サックに亀
裂が発生するに至るまでの日数は約３倍にも増え、耐久
性が著しく向上することが分る。　この事実は、上記の
如き苛酷な条件下での使用において驚くべきことであり
、本発明に基く血液ポンプの優位性、及び充分な実用性
を如実に示している。

第４図は、本発明の第２の実施例を示すものである。

この実施例では、第１図に示した溝２０に代えて、直線
的に傾斜したテーパー３１を有する溝３０を形成してい
る。　但、血液チャンバー２の外側面とテーパー３１と
のなす角度θは、θ〉９００とすべきであり、１３０≦
θ≦１６０とするのが望ましい。　この角度が仮に９０
°若しくはそれ以下であると、第１０図に示した従来の
装置と同じ欠点が生じるが、θ〉９０°、即ち鈍角とす
ることによって、第３図で述べたと同様に付け根部２ａ
の肉厚が漸次拡大されてハウジング側に連設されること
になる。　この結果、付け根部２ａにおける応力集中が
緩和され、耐久性が大幅に向上する。

第５図は、本発明の第３の実施例を示すものである。

この実施例では、第１０図に示した従来の装置において
、血液チャンバー２の付け根部２ａの外側面とフランジ
部５の下端面とのなす隅部に軟質ポリ塩化ビニル等の合
成樹脂４０を注射器等で塗布し、これによって付け根部
２ａと一体になりた合成樹脂塗布部４００面に曲線状若
しくは直線状のテーパー４１が形成されるようにしてい
る。

この合成樹脂塗布部４０の塗布幅ｗ、　ｖｒ’は上記テ
ーパー４１が充分に形成されるように設定し、例えば夫
々最小１ｍｍであってよい。　従って、この合成樹脂塗
布部４０は血液チャンバー２及びフランジ部５に強固に
付着して完全に一体となるため、合成樹脂塗布部４０の
存在によって付け根部２ａの肉厚がハウジング側に向っ
て連続的に拡大されること（なり、上述したと同様に応
力集中の緩和による耐久性の向上を実現することができ
る。

また、第５図において、上述した連結部２２に対しても
付け根部２ａが曲面をなして連設されるが、この曲面に
よって、上述したテーパー２１（又は３１．４１）と相
俟って血液チャンバー２がなめらかに弾性的伸縮動作す
るのが助長される。

この連結部２２は本来、充分な機械的強度を有するのが
望ましいので、第５図に一点鎖線で示す位置まで連結部
２２を厚くすると、機械的強度が更に充分となる。　連
結部２２の厚み増加量りは３〜４ｍｍであってよい。　
但、あまり厚くすると、血液チャンバー２の伸縮動作が
スムーズに起こらず、このために内部に血液滞留点が発
生し、凝血現象が生じる場合があるので、これを考慮し
て上記りを決める必要がある。

このように、連結部２２を厚くした結果、上述した装置
よりも良好な耐久性が得られる場合があることを確認し
ている。　例えば、最大ストローク容量を１７ｃｃ、拍
動数を１５０　ｂ、　ｐ、ｍ、　、駆動圧を＋２５０Ｉ
ＩＩ［ｌｌＨｇ、−５０ｍｍＨｇとしたときに、サック
に亀裂が生じるまでの日数（耐久性）が４８日から８５
日へ延長可能であることが分った。

なお、上述した各実施例において、血液チャンバー２お
よび導管３．４、即ち血液との接触部は高分子弾性材料
で構成することができ、その素材としては、軟質ポリ塩
化ビニル又はポリフレタンが優れている。　この場合、
軟質ポリ塩化ビニルは、ポリ塩化ビニルと可塑剤組成物
よりなる、いわゆるポリ塩化ビニルペーストで成形され
ても良い。　この軟質ポリ塩化ビニルに用いることので
きる適当な可塑剤としては、ジオクチルフタレート（Ｄ
ＯＰ）、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）、プチルペンジ
ルフタレー）（ＢＢＰ）、ジオクチルアジペー）　（Ｄ
ＯＡ）、ブチルフタリルブチルグリコレート（ＢＰＢＧ
）、メチルアセチルリシル−）（ＭＡＲ）、アセチルト
リブチルサイドレー）（ＡＴＢＣ）等の公知の塩ビ可塑
剤が挙げられる。　この場合、可塑剤の混合量は、ポリ
塩化ビニルに対して４０〜１００重量部であるが好まし
く、５０〜８０ｉｉ量部であるのが更に好ましい。

又、このポリ塩化ビニルは、公知の適当な安定剤、例え
ば無毒性のカルシウム−亜鉛有機複合体等を含有してい
ても良い。　ポリ塩化ビニルの重合度は５００〜２００
０のものを用いるのが好ましい。

素材として用いられるポリウレタンには、大別してポリ
エーテル系ポリウレタンとポリエステル系ポリウレタン
とがあり、両者とも使用可能であるが、弾性特性、耐疲
労特性及び耐加水分解性の点からポリエーテル系ポリウ
レタンを用いるのが好ましい。　血液チャンバーには弾
性特性、弾性回復特性及び耐疲労特性が要求されるので
、ポリエーテル系ポリウレタンで構成するのが最適であ
る。　ポリエーテル系ポリウレタンのポリエーテル部と
しては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリ
コール、ペンタメチレングリコール、ジグライム等を用
いることができる。

上述の実施例における血液チャンバー２の膜厚は、血液
チャンバー２が軟質ポリ塩化ビニルで構成された場合に
は、その反発特性と耐疲労性から、０．３〜２．０　ｍ
ｍであるのが好ましく、０．６〜１．２　ｍｍであるの
が更に好ましい。　又、血液チャンバー２がポリウレタ
ン素材で構成された場合には、０．２〜１．５ｍｍの膜
厚が好ましく、０．５〜１．０ｍｍが更に好ましい。　
この厚みが余り大きいと、ハウジングアウターケース１
内を加圧又は減圧した時に、血液チャンバー２の動作タ
イミングが遅延したり、その変形時間が長く伸びたりす
るので、適当が血液の拍出挙動は得られない。　逆に、
この膜厚が余り薄すぎると、血液チャンバ一部の変形挙
動が過敏になるので、そのコントロールが難かしくなっ
てしまう。　更に、過大な圧力で駆動させた場合にはサ
ック部分が破断する危険性が生じる。

上述の実施例に用いられる逆上弁６．７としては、公知
の或いは市販の弁を用いることができる。

このような公知の或いは市販の弁には、ボール型、ディ
スク型、リーフレット型、中心流型等がある。

上述の実施例の血液ポンプ装置においては、その血液と
の接触面を抗血栓性に優れた物質でコーティングして、
血液に対する適合性を向上させることができる。　例え
ば、ジメチルシロキサンによる表面処理、ポリエーテル
系ボリクレタンーボリジメチルシロキサンのブロック共
重合体によるコーティング処理等を行なって良い。

また、ハウジングアウターケース１は一強度、透明性が
要求されることから硬質ポリ塩化ビニル、ポリカーボネ
ート、ポリスルホン等で形成される。

以上、本発明を例示したが、上述した例は本発明の技術
的思想に基いて更に変形が可能である。

例えば、上述したテーパー２１．３１．４１の形状、サ
イズは種々に変更してよい。　また、本発明は人工心臓
以外にも人工心肺等にも適用可能である０ へ、発明の作用効果 本発明は上述した如く、血液チャンバーを形成する伸縮
可能なサック部の付け狭領域が、少なくともその外側面
に設けたテーパーによって断面が拡大されながらハウジ
ング部の７ランク部に連設されているので、サック部の
伸縮動作時にその付け狭領域の弾性変形がなめらかに生
じ、そこへの応力の集中を効果的に防止できる。　従っ
て、サック部の破断を防ぎ、長時間に亘っての使用が可
能となり、耐久性が大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の実施例を示すものであって、 第１図は第１の実施例によるサック泣血液ポンプ装置の
要部拡大断面図、 第２図は同血液ポンプ装置の他の箇所における要部拡大
断面図、 第３図は同血液ポンプ装置の要部の動作及びサイズを説
明するための、第１図と同様の断面図（但、断面ハツチ
ングは図示省略している。）、第４図は第２の実施例に
よるサック型血液ポンプ装置の要部拡大断面図、 第５図は第３の実施例によるサック型血液ポンプ装置の
要部拡大断面図 である。 第６図〜第１０図は従来例を示すものであって、第６図
はサック型血液ポンプ装置の使用状態を示す概略正面図
、 第７図は同血液ポンプ装置の分解斜視図、第８図は血液
チャンバーを有する構成要素の正面図、 第９図は第８図の右側面図、 第１０図はサック型血液ポンプ装置の要部拡大断面図 である。 なお、図面に示された符号において、 １・・・・・・・・・ハウジングアウターケース２・・
・・・・・・・血液チャンバー（サック部）２ａ・・・
・・・・・・付け根部 ３・・・・・・・・・血液導入管 ４・・・・・・・・・血液排出管 ５・・・・・・・・・７ランク部 ８・・・・・・・・・ポート １１・・・・・・・・・サック型血液ポンプ装置２０．
３０・−・−・・・・・溝 ２１．３１．４１・・・・・・・・・テーパー２２・・
・・・・・・・連結部 ４０・・・・・・・・・合成樹脂塗布部である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、血液チャンバーを形成する伸縮可能なサック部が、
   このサック部を包囲するアウターケース部とフランジ部
   とからなるハウジング部の前記フランジ部に一体に連設
   されている血液ポンプ装置において、前記ハウジング部
   に対する前記サック部の付け根領域が少なくともその外
   側面にテーパーを有し、このテーパーによって前記付け
   根領域は断面が拡大されながら前記フランジ部に一体に
   連設されていることを特徴とするポンプ装置。