JPS63234965A - 生体用人工弁 - 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］ 本発明は人工心臓の人工心臓弁などとして使用される生
体用人工弁に関する。

［従来の技術］ 従来より提供されている生体用人工弁としての人工心臓
弁としては、豚や牛などの組織を用いた三菜状の生体ギ
ジ弁と、合金や熱分解炭素を用いボール状、小片状、円
板状の形態をもつ機械式弁とがある。

生体ギジ弁は、弁尖表面にカルシウム沈着が発生しやす
く硬化劣化が早いこと、また萎縮、穿孔などにより弁機
能の低下が発生しやすく長期使用にたえないことといっ
た問題がある。つまり生体ギジ弁は、耐久性に乏しいと
いった問題がある。

また、機械式弁では、完全な中心流れがえられないこと
、逆流が発生しやすく吐出ロスを起こすこと、圧力損失
が大きいこと、下流側に乱流や渦流を発生しやすいこと
といった不具合があり、血栓が形成されやすい問題があ
る。特に単に弁をヒンジ部で揺動自在に支持する構造の
機械式弁では、ヒンジ部で血流の滞留が発生しやすく、
血栓形成の原因となりやすい。

そこで、近年、自然弁により近づいた僧帽状弁が開発さ
れている（特公昭５６−５２３７８号公報）。しかしな
がら特公昭５６−５２３７８号公報にかがる僧帽状弁で
も、完全な中心流れがえられないため、血栓防止の面で
充分ではなかった。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は上記した実情に鑑みなされたものであり、その
目的は、圧力損失、下流側での乱流の抑制に有利で、血
栓などの防止の面で有利な生体用人工弁を提供するにあ
る。

［問題点を解決するための手段］ 第１図に管内の流れの断面速度分布を示す。第１図に示
すように流速は管中心地域で速く、管壁に近づくにつれ
て低下する。したが″つて、管内の中心域に流れを妨げ
るものがあると、圧力損失が発生し、下流で乱流が発生
し、血栓が発生しやすくなる。

本発明者は生体用人工弁について鋭意研究の結果、圧力
損失、下流側での乱流の抑＄りに有利な本発明にかかる
生体用人工弁を開発したものである。

本発明にかかる生体用人工弁は、体液通過孔をもつリン
グ状の弁ハウジングと、 弁ハウジングにそれぞれ体液通過孔の求心方向及び遠心
方向に揺動自在に保持され、揺動により体液通過孔の中
心域を開閉し、全体として三次元アーチ形状をなす、少
な（とも２個の弁フラップ部と、で構成されていること
を特徴とする。

１個の弁フラップ部は、内面が凹面となり外面が凸面と
なる生茶碗状とすることができる。この場合、一般的に
、弁フラップ部の凹面が血液などの体液の上流側となり
、凸面が体液の下流側となる。弁フラップ部は弁ハウジ
ングに通常２個配置されており、各弁フラップ′部が求
心方向に揺動して体通過孔を閉じ、各弁フラップ部が遠
心方向に揺動して体液通過孔の中心域を開放する。各弁
フラップ部が求心方向に揺動して体通過孔を閉じたとき
に、全体として茶碗形状などの三次元アーチ形状を形成
する。

弁フラップ部の基端部は、円弧凸面をもつことが望まし
い。この場合、弁フラップ部の基端部の円弧凸面は、弁
ハウジングの座部に対してゆりかご運動自在となる。こ
のように弁フラップ部の基端部の円弧凸面を、弁ハウジ
ングの座部にゆりかご運動自在とすれば、弁フラップ部
の揺動性を改善できる。

なお、弁ハウジング、弁フラップ部の少なくとも一方は
、芯部と、芯部に一体的に形成された表面層と、で形成
することができる。芯部は、アルミニウム合金、チタン
合金、アルミナ焼結体などのセラミックス材料で形成で
きる。表面層は、化学蒸着、真空蒸着、スパッタリング
、イオンブレーティングなどにより、アルミナなどの酸
化物、窒化物を主成分として形成することができる。表
面層はグラファイトコートで形成することもできる。上
記のようにすれば、生体用人工弁に要求される加工性、
軽量性、機械的性質、生体適合性、血液適合性、抗血栓
性などを確保するに有利である。表面層の厚みは、芯部
への被覆性、剥離性などを考慮して０．５〜１０μ程度
が望ましい。

［発明の効果］ 本発明にかかる生体用人工弁は、弁フラップ部の揺動に
より弁ハウジングの体液通過孔の中心域を開開する構成
であるため、体液通一孔の中心域の流れ速度が速く、体
液の中心流化を図ることができ、圧力損失の抑制、体液
の流量確保、下流での乱流の抑制に有利である。したが
って人工心臓弁として使用した場合、血栓防止の面で極
めて有利である。

また、本発明にかかる生体用人工弁は、弁フラップ部が
全体として三次元アーチ形状を形成するため、応力集中
の防止の面で有利であり、弁フラップ部の長寿命化を図
ることができ、耐久性の確保の面で有利である。

また、本発明にかかる生体用人工弁では、弁フラップ部
の基端部が円弧凸面をもち、その円弧凸面が弁ハウジン
グの座部に対してゆりかご運動自在となる場合には、弁
ハウジングと弁フラップ部とが転動して係合する。その
ため弁ハウジングと弁フラップ部とがすべり摩擦で係合
する場合に比較して、弁ハウジング、弁フラップ部の摩
耗機を小さくするのに有利である。したがって耐久性の
確保に一層有利である。

［実施例］ 本発明にかかる生体用人工弁を、人工心臓の人工心臓弁
に適用した一実施例について第２図〜第１４図を参照し
て説明する。

本実施例にかかる生体用人工弁は、体液通過孔１０をも
つリング状の弁ハウジング１と、体液通過孔１０を開閉
する２個の弁フラップ部４と、で構成されていることを
特徴とする。

弁ハウジング１の体液通過孔１０の内周壁には第１３図
に示すように２個の孔１００が対向して形成されており
、多孔１００には、第１４図にしめす軸部１０１の端部
１０１ａが溶接にて固着され、これにより２個の軸部１
０１が対向して弁ハウジング１に固定されている。弁ハ
ウジング１の内周壁にはストッパ１０２が配置されてい
る。

各弁フラップ部４は、第５図および第９図にしめすよう
に内面４０が凹面となり外面４１が凸面となる生茶碗状
である。本実施例では、弁フラップ部４は切欠４３をも
つ。また弁フラップ部４の基端部４４は、円弧凸面状と
なっている。

本実施例では、第４図にしめすように切欠４３を軸部１
０１にあてがった後、ストッパ１０２を弁ハウジング１
へ圧入することによって、弁フラップ部４は弁ハウジン
グ１に２個配置されている。

この結果、第４図にしめすように、各弁フラップ部４の
先端４５は、体液通過孔１０の求心方向つまり矢印へ方
向、及び遠心方向つまり矢印Ｂ方向に揺動自在である。

このように弁フラップ部４が揺動しても、第４図にしめ
すように、つば状の基端部４４がストッパ１０２に係止
し、弁フラップ部４は弁ハウジング１から汰けない。

また本実施例では、弁フラップ部４が揺動したとき、第
４図の２点鎖線にしめすように、弁フラップ部４の基端
部４４の円弧凸面は、弁ハウジング１の座部１１に対し
てゆりかご運動する。

本実施例において、弁フラップ部４が軸部１０１を支点
として遠心方向つまり矢印Ｂ方向に揺動し、弁フラップ
部４の先端４５が体液通過孔１゜の中心域１０ａを開放
している状態を、第２図、第３図および第６図（Ａ）に
示す。本実施例の量弁時の揺動角度ｅは３４度である。

このように弁フラップ部４の先端４５が体液通過孔１０
の中心域１０ａを開放しているときには、体液通過孔１
０の中心域１０ａの流れ速度が速く、血液の中心流化を
図ることができ、圧力損失の抑制、血液の流量確保、下
流での血液の乱流の抑＄りに有利である。したがって、
血栓防止の面で極めて有利である。

一方、２個の弁フラップ部４が求心方向つまり矢印へ方
向に揺動して体通過孔１０を閉じた状態を、第６図（Ｂ
）に示す。このように弁フラップ部４が体通過孔１０を
閉じているときには、第４図にしめすように、２１１１
の弁フラップ部４は全体として、三次元アーチ形状とし
ての茶碗形状を形成する。この場合、弁フラップ部４の
凹面である内面４０が上流側となり、凸面である外面４
１が下流側となる。この場合、上流側である凹面である
内面４０が、人工心臓のポンプ部から供給される血流の
圧力を受けるので、弁フラップ部４の開放作動を円滑に
なしうる。本実施例では、弁フラップ部４が三次元アー
チ形状のため、自流の圧力を受ける際に応力集中の防止
の面で有利であり、弁フラップ部４の長寿命化を図るこ
とができ、耐久性の確保の面で有利である。

次に上記した実施例にかかる生体用人工弁について試験
した。

（１〉開弁速度 まず開弁速度について光センサにより測定した。

開弁速度は３９ｍ５ｅｃであった。この場合の測定条件
は、試験する弁を空気駆動型人工心臓の流出位置に取り
付け、ポンプを模擬循環回路に接続し、生理的食塩水を
用いて駆動した。

流出弁の仙きをモニタする為、透明なアクリル製カニユ
ーレの外側に一方より光をあて、反対側にＣＯＤイメー
ジセンサ（シャープＬＺ２０２０）を取り付けて行った
。

（２）［ｆｌｌ液の流量特性 前方流量は３．２ｊ／ｍｉｎであった。逆流量は０．０
ＦＩ　／ｍ　ｉ　ｎ、開放弁漏れ邑は０．０１９／ｍｉ
ｎであった。この場合の測定条件は、人工弁に関するＪ
ｒＳ規格原案に基づき、駆動力０゜２ｋｇ／ｃｒｌ　、
収縮拡張期比−１：２、拍動数８０Ｃ，ｐ、ｍのポンプ
駆動条件にて行った。

（３）下流側の血液状況 下流側の血液状況を測定したところ、第６図（Ａ）＜８
）にしめずような流れを示し、乱流、渦流は見られなか
った。この場合の測定条件は、流体は水道水、管はポリ
エチレン製チューブ内径２０φ、圧力は一次側圧力５０
　ｍ　ｍ　Ｈｇ、二次側開放で行った。

く４）耐久性 第７図に示す加速度疲労試験装置゛を用い、弁フラップ
４同士の接触部分にクラックが発生するまでの間開繰返
回数を測定した。この場合、１５００ｒｎｍＨ９１１０
００ｍｍｌ−１＜Ｉｌｌ、５００ｍｍＨＱの圧力下で、
クラック（５ｍｍ）発生までのＲｆｆ３繰返し回数を測
定した。測定結果を第８図に示す。

第８図において特性線Ａは本実施例にかかる生体用人工
弁の場合を示し、特性１ｉ１Ｂは比較例として、円板デ
ィスク状の弁部を用いた生体用人工弁の場合を示す。第
８図からあきらかなように本実施例にかかる生体用人工
弁では同じ圧力下ではクラック発生までの繰返し開開回
数は多くなる。その理由は、弁フラップ部４が三次元ア
ーチ形状であるためである。

第７図にしめず加速度疲労耐久試験装置は、ポリスチレ
ンドラム１００と、ボンブシ００と、バルブテストチャ
ンバ３００と、電磁バルブ４００と、パイプ５００と、
バイブロ００とを構成要素とする。そして、実施例にか
かる生体用人工弁、比較例にかかる生体用人工弁を、耐
久試験装置のバルブテストチャンバ３００にセットシて
試験を行なった。

【図面の簡単な説明】

第１図は管内の速度分布をしめす断面図であり、第２図
は本実施例に係わる生体用人工弁において弁フラップ部
が開放している状態の断面図ｐあり、第３図はその概念
的斜視図であり、第４図は弁フラップ部を弁ハウジング
に組付けた状態の断面図であり、第５図は１個の弁フラ
ップ部の斜視図であり、第６図（Ａ）は血流の状況をし
めず弁フラップ部の開放時の断面図であり、第６図（Ｂ
）は血流の状況をしめす弁フラップ部が閑じた時の断面
図であり、第７図耐久試験装置の構成図であり、第８図
は耐久性をしめずグラフであり、第９図は弁フラップ部
の斜視図であり１、第１０図は弁フラップ部の側面図で
あり、第１１図は弁フラップ部の平面図であり、第１２
図は第１１図のｘ■−ＸＩＩｔｌＡにそう断面図であり
、第１３図は弁ハウジングの断面図であり、第１４図は
軸部の側面図である。 図中、１は弁ハウジング、１０は体液通過孔、１０ａは
中心域、４は弁フラップ部、４４は基端部を示す。 特許出願人　　東海ゴム工業株式会社 第１図　　第２図　　　第３図 第４図 第６図 （Ａ）　　　　　（Ｂ） 第７図 第８図 第９図 Ｕ 第１０図 第１１図 第１２図 第１４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）体液通過孔をもつリング状の弁ハウジングと、 該弁ハウジングにそれぞれ該体液通過孔の求心方向及び
   遠心方向に揺動自在に保持され、揺動により該体液通過
   孔の中心域を開閉し、全体として三次元アーチ形状をな
   す、少なくとも２個の弁フラップ部と、 で構成されていることを特徴とする生体用人工弁。
2. （２）弁フラップ部は、弁ハウジングに２個配置されて
   おり、２個の該弁フラップ部が求心方向に揺動して体液
   通過孔を閉じたときに該凹面が体液の上流側となり該凸
   面が体液の下流側となり、全体として茶碗形状を形成す
   る特許請求の範囲第１項記載の生体用人工弁。