JPH0636821B2 - 体内埋設形の補助人工心臓 - Google Patents

体内埋設形の補助人工心臓

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JPH0636821B2
JPH0636821B2 JP2164819A JP16481990A JPH0636821B2 JP H0636821 B2 JPH0636821 B2 JP H0636821B2 JP 2164819 A JP2164819 A JP 2164819A JP 16481990 A JP16481990 A JP 16481990A JP H0636821 B2 JPH0636821 B2 JP H0636821B2
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apex
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、人体の心臓の心室すなわち左心室または右心
室内に埋設して使用する体内埋設形の補助人工心臓に関
する。
［従来の技術］ 従来の体内埋設形の人工心臓は、ダイヤフラム形、サッ
ク形、軸対称形、遠心形、プッシャープレート形等、各
種の形式のものがあるが、いずれも人体の心臓に代わっ
て、あるいは人体の心臓をバイパスして血液を送る形式
のものである。したがって、これら従来のものは、全体
として大型であり、また人工心臓に必要な耐久性、信頼
性を達成するには不利であった。また、全体として大形
であるため、血液と接触する面積が大きく、血栓を形成
しやすい等の不具合があった。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明は以上の事情にもとづいてなされたもので、小形
軽量で体内に埋設するのに好適し、また作動が確実で信
頼性および耐久性の高い人工心臓を提供することを目的
とするものである。
［課題を達成するための手段とその作用］ 本発明は、人体の心尖部を切開して埋設される心尖部リ
ングと、人工心臓本体とを備えている。この本体は、ポ
ンプ部と、このポンプ部を駆動する駆動部とから構成さ
れている。このポンプ部は、円筒状をなし、また、その
先端部には径の小さい先端部ノズルが設けられている。
そして、このポンプ部は上記の心尖部リングを貫通して
人体の心臓の心室、すなわち左心室または右心室内に挿
入される。また、上記の駆動部は、この心臓の外側に配
置される。そして、上記の先端ノズル部は動脈弁、すな
わち大動脈弁または肺動脈弁の中心部を貫通して大動脈
または肺動脈内に挿入される。
そして、このポンプ部は上記の駆動部のモータ等によっ
て駆動され、このポンプ部の基端部から心室内の血液を
吸入し、この血液を先端ノズル部から大動脈または肺動
脈内に吐出する。また、上記の先端ノズル部は比較的細
い径に形成されているので、このような先端ノズル部が
動脈弁を貫通して配置されていても、この動脈弁の機能
には影響を与えることはない。
したがって、この人工心臓は、心室内の血液を動脈に送
るとともに、心臓の機能には影響を与えないので、心臓
の鼓動による血液の送出しとこの人工心臓による血液の
送出しによって、十分な血液の送出し量を確保すること
ができる。なお、この人工心臓では、モータ等の駆動部
を心臓の外に配置してあり、心室内に挿入されているの
はポンプ部のみである。このポンプ部の体積は比較的小
さいので、この体積を心室の収縮末期の心室容積より小
さくすることができ、これによって、この心臓の本来の
機能を損なうことがない。また、この人工心臓装置は、
万一故障した場合でも、上記のように心臓の本来の機能
には影響を与えないので、心臓の鼓動による血液の送出
しは確保でき、突然死等を防止することもできる。
また、本発明の実施例によれば、このポンプ部は軸流形
のスクリューポンプである、このようなスクリューポン
プは構造が簡単であるとともに、小形に形成することが
でき、高い信頼性を確保することができる。さらに、本
発明の実施例によれば、上記の駆動部は制御装置によっ
て制御され、心臓の状態、すなわち心拍数、血圧等に対
応して制御され、この心臓の機能を効果的に補うことが
できる。
また、本発明の実施例によれば、上記の先端ノズル部
は、心室の中心軸線と動脈の中心軸線とのなす角度に対
応して傾斜され、またこの先端ノズル部の先端部は位置
決めリングによって動脈すなわち動脈弁の中心の位置に
保持されている。したがって、この先端ノズルが動脈弁
に対して所定の位置に保持され、この先端ノズル部によ
って動脈弁の機能に影響を与えることがない。
［実施例］ 以下、図を参照して本発明の実施例を説明する。
第１図ないし第５図には本発明の第１の実施例を示す。
第１図には本発明の人工心臓が人体の心臓Ａの左心室Ｂ
に埋設された状態を示す。なお、Ｃは心尖部、Ｄは左心
房、Ｅは僧帽弁、Ｅは大動脈弁、Ｆは大動脈である。
この人工心臓１は、、心尖部リング２と、人工心臓本体
部３とから構成されている。
上記の心尖部リング１は、鍔部を有する短い円筒形をな
し、心臓Ａの心尖部Ｃを切開し、この心尖部Ｃを貫通し
て埋め込まれる。
また、上記の本体３は、ポンプ部４と、このポンプ部４
を駆動する駆動部５とから構成されている。上記のポン
プ部４は、比較的小形の円筒状をなし、内部には軸流形
の小形ポンプが内蔵されている。また、このポンプ部４
の先端部には、径の小さい先端部ノズル７が形成されて
いる。そして、このポンプ部４は、上記の心尖部リング
２を貫通して左心室Ｂ内に挿入されている。なお、この
ポンプ部４と心尖部リング２との間は従来公知のシール
手段によってシールされ、血液が外部に漏れないように
構成されている。また、上記のポンプ部４の先端部ノズ
ル７は、大動脈弁Ｆの中心部を貫通して大動脈Ｇ内に挿
入されている。また、上記の駆動部５は、この心臓Ａの
外側に位置して体内に埋め込まれている。
また、上記の先端部ノズル７の先端部には、位置決めリ
ング８が嵌合している。この位置決めリング８は、この
大動脈Ｇ内に配置され、リング状をなし、この先端部ノ
ズル７をこの大動脈Ｇすなわち大動脈弁Ｆの中心部に位
置決めして保持するものである。
また、上記の駆動部５内には、モータ、制御装置、電源
バッテリー等が内蔵されている。そして、この駆動部５
は電線９を介して非接触形の電極１０に接続され、この
電極１０は人体の皮膚Ｈの近傍に埋設されている。
このように構成された人工心臓１は、上記の駆動部５に
よってポンプ部４が駆動され、このポンプ部４はその基
端部に形成された複数のスリット状の吸入口６から左心
室Ｂ内の血液を吸入し、この血液を先端部ノズル７から
大動脈Ｇ内に圧送する。
また、このポンプ部４の体積は比較的小さく、この左心
室Ｂの収縮末期の心室内容積より小さいので、このポン
プ部４がこの左心室Ｂ内に挿入されていても、この左心
室Ｂの機能には影響を与えない。また、上記の先端部ノ
ズル７の径は小さく、また大動脈弁Ｆの中心部を貫通し
ているので、このような先端部ノズル７が貫通していて
もこの大動脈弁Ｆの機能には影響を与えない。したがっ
て、この人工心臓は、人体の心臓の機能には影響を与え
ず、この心臓による血液の送り出しに加えてこの人工心
臓からの血液の送り出しによって、この人体の心臓Ａの
機能を補い、十分な血液の送り出し量を確保するもので
ある。
次に、上記の第１図および第２図を参照してこの人工心
臓本体３の構成および作用をさらに詳細に説明する。
上記のポンプ部４は、金属製の円筒状のケーシング１２
を備え、また上記の駆動部５も金属製のケーシング１３
を備えている。そして、この駆動部５内にはモータ１５
が内蔵されている。このモータ１５としては、直流モー
タ、あるいは、超音波モータ等、各種のモータが使用で
きる。また、上記のポンプ部４内には、小形の軸流形の
スクリューポンプ２１が内蔵されている。このスクリュ
ーポンプ２１は、軸部２２とベーン２３とから構成さ
れ、一重螺旋形のものである。この軸部２２は軸受け１
９によって支承され、上記のモータ１５に接続されてい
る。
また、上記のポンプ部４のケーシング１２と駆動部５の
ケーシング１３とは、溶接、あるいは一体の部材で形成
され、この駆動部５のケーシング１３の熱がポンプ部４
のケーシング１２に熱伝導によって伝達されるように構
成されている。また、上記の駆動部５のケーシング１３
の外面は、断熱材１８によって覆われている。したがっ
て、上記のモータ１５で発生した熱は、上記のケーシン
グ１３を介してポンプ部４のケーシング１２に伝達さ
れ、このケーシング１２から血液内に放熱される。した
がって、この駆動部５の温度が上昇することが防止さ
れ、またこの駆動部５は断熱材１８によって覆われてい
るので、モータ１５の熱によってこの駆動部５が埋設さ
れている部位の人体組織が低温火傷等の熱損傷を受ける
ことが防止される。
また、この実施例では、上記の駆動部５内に制御装置１
６および電源バッテリー１７が内蔵されている。この電
源バッテリー１７は、前記の端子１０に接続されてお
り、人体の皮膚Ｈを介してこの端子１０と電磁的に接続
された充電装置（図示しない）から定期的に充電され
る。
また、この実施例では、上記の制御装置１６によってこ
の人工心臓の各種の制御をおこなう。すなわち、上記の
ポンプ部４のたとえば外周面には、薄形の圧力検出器２
５が取り付けられている。また、上記の駆動部５内に
は、モータ１５の回転数検出器２６、温度検出器２７、
血液等の体液の侵入を検出する体液検出器２８等が設け
られ、これらの検出器からの信号は上記の制御装置に送
られる。そして、この制御装置１６は、予め記憶されて
いるプログラムに従って各種の制御をおこなう。
たとえば、上記の圧力検出器２５からの左心室内の圧力
信号の変化によって、人体の心臓Ａの心拍数を検出し、
この心拍に対応してモータ１５の回転数を変化させ、心
臓の鼓動に対応してこの人工心臓からの血液の送り出し
量を変化させる。
また、人体の心臓Ａの左心室Ｂの収縮力が低下し、自己
心拍出量が減少すると、この左心室Ｂの拡張末期圧が上
昇してくるので、この状態を圧力検出器２５によって検
出し、このような自己心拍出量の減少を補償するように
モータ１５の回転数を上げ、必要な血液の送り出し量を
確保することができる。
また、モータ１５の温度が異常に上昇した場合や、この
駆動部５のケーシング１３や軸受け１９のシールが損な
われて血液等の体液が侵入した場合等も、これらの状態
を上記の温度検出器２７や体液検出器２８からの信号に
よって判断し、異常が発生した旨の警報信号、たとえば
ブザーの鳴動、ランプの点滅、振動、あるいは外部の制
御装置への電磁的な警報信号等の警報信号を出力するこ
とができる。
また、第３図ないし第５図には、それぞれこの実施例に
おけるスクリューポンプの各種の変形例を示す。
前述したように、本発明の人工心臓は、ポンプ部のみを
左心室Ｂ内に挿入するもので、このポンプ部４の体積は
左心室Ｂの収縮末期の内容積よりも小さくし、この左心
室の機能には影響を与えないようにすることが好まし
い。このようなことは、第２図に示すような一重のベー
ン２３を備えたスクリューポンプ２１でも十分に達成が
可能である。しかし、この人体の心臓内に挿入するもの
であるから、このポンプ部の体積は可能な限り小さいこ
とが好ましい。したがって、このポンプ部４を小形化す
るには、スクリューポンプの高速化、高効率化が必要で
ある。
第３図に示すものは、これらの要求に対応するため、３
枚のベーン２３ａを三重の螺旋形にして三重螺旋形のス
クリューポンプ２１ａを構成したものである。このよう
なものは、小形で大きい容量のポンプを構成することが
できる。
また、第４図に示すものは、スクリューポンプ２１ｂの
ベーン２３ｂの径を、基端部から先端部に向かってテー
パ状に拡大したものである。もちろん、この場合にはケ
ーシング１２ｂの内径もこれに対応してテーパ状に形成
する。このようなものは、ケーシング１２ｂ内の軸方向
の圧力分布が均一となり、ベーン２３ｂのキヤビテーシ
ョン発生が抑止されるので、より高速化を達成すること
ができる。
また、第５図に示すものは、ベーン２３ｃのピッチを基
端部側から先端部側にむかって順次大きくしたものであ
る。このようなスクリューポンプ２１ｃは、第４図に示
すものと同様にキヤビテーションの発生が抑止されるの
で、より高速化が可能である。
なお、このスクリューポンプは、上記第３図ないし第５
図に示すような構造を組み合わせて採用してもよい。た
とえば、第４図に示すように、先端側に向かって径を拡
大するとともに、第５図に示すように先端側に向かって
ピッチを大きくするようにしてもよい。
また、本発明において、ポンプ部４は必ずしも上記のよ
うなスクリューポンプでなくてもよい。
たとえば、第６図ないし第９図には本発明の第２の実施
例を示す。この第２の実施例のものは、ポンプ部４に一
軸偏心形のねじポンプを採用したものである。このもの
は、ケーシング１２ｄ内に断面長円形の螺旋状のねじ溝
３２を形成し、このねじ溝３２内に断面円形の螺旋形の
ロータ３１を嵌合したものである。そして、このロータ
３１が回転されることによって、このロータ３１がねじ
溝３２内を摺動しながら往復移動し、この際に第７図な
いし第９図に示すように、このロータ３１とねじ溝３２
の内面とで形成される空間３３が順次軸方向先端側に移
動し、血液を送り出すものである。なお、この形式のポ
ンプは、作動の際に脈動は発生しない。
また、第１０図には、本発明の第３の実施例を示す。こ
のものは、先端部ノズル７をポンプ部４の中心線に対し
て傾斜させたものである。
通常では、人体の心臓の左心室Ｂ、大動脈弁Ｆ、および
大動脈Ｇの中心軸線は互いに略合致している。したがっ
て、このような場合には、前記の実施例のように、ポン
プ部４と先端部ノズルとは同一中心軸線上に配置されて
いればよい。しかし、個人によっては、特に高齢者で
は、左心室と大動脈との中心軸線がある角度をもってい
る場合がある。このような場合には、第７図に示すよう
に、この角度に対応させて先端部ノズル７をポンプ部４
に対して傾斜させることにより、この先端部ノズル７が
大動脈の中心に正確に位置し、この先端部ノズルが大動
脈弁Ｆの中心に正確に配置され、この動脈弁の機能を損
なうことが少なくなる。
なお、上記ではこの人工心臓を人体の心臓の左心室内に
挿入する場合について説明したが、この人工心臓は、人
体の右心室にも挿入することができる。
第１１図には、この人工心臓を人体の心臓Ａの右心室Ｊ
内に挿入した状態を示す。なお、図中のＩは右心房、Ｋ
は肺動脈弁、Ｌは肺動脈である。もちろん、このような
場合には、この人工心臓のポンプ部４の寸法、形状等
は、これら右心室Ｊ、肺動脈弁Ｋ、肺動脈Ｌ等の形状に
対応させることはもちろんである。
また、第１２図および第１３図には、ホンプ部にプロペ
ラ形の軸流ポンプを採用した第３の実施例を示す。
第１２図中、４１ａはステータベーン、４２ａはプロペ
ラである。
また、第１３図は、このプロペラに対応した部分のケー
シング１２の径を拡大したものを示し、４１ｂはステー
タベーン、４２ｂはプロペラである。
また、本発明は、上記の各実施例において、人工心臓と
して要求される各種の機能を得るため、上述した構成以
外にも各種の構成が採用されることはもちろんである。
たとえば、制御装置、電源バッテリー等は、必要に応じ
て対外に配置する形式でもよい。
また、上記のポンプ部のケーシングやスクリューポンプ
等は、放熱を考慮すると金属製が好ましいが、このよう
に金属材料を使用した場合には、血液に接触する部分に
はヘパリンコーテイングを施し、坑血栓性を与える。た
とえばポリウレタン、パイライトカーボン等の蒸着を施
してもよい。
また、この人工心臓は体内に埋設されるものであるか
ら、生体組織に損傷を与えないように必要に応じて各部
の部品に柔軟な材料を使用してもよい。たとえば、ポン
プ部の先端部ノズルをポリウレタン等の柔軟な材料で形
成し、大動脈弁の損傷をより効果的に防止するようにし
てもよい。
［効果］ 上述の如く本発明の人工心臓は、心臓の心室内に挿入さ
れるのは小形のポンプ部のみであり、人体の心臓の機能
を損なうことがなく、人体の心臓の自己心拍出量をおぎ
なって必要な血液量を確保することができる。また、全
体を小形化できるとともに、構造が簡単で信頼性が高
く、人体埋設形の人工心臓として極めて望ましいもので
ある。
【図面の簡単な説明】 第１図ないし第５図は本発明の第１の実施例を示し、第
１図は人体の心臓の左心室内に埋設した状態の全体の概
略図、第２図は人工心臓本体の縦断面図、第３図はスク
リューポンプの変形例を示す縦断面図、第４図はスクリ
ューポンプの別の変形例を示す縦断面図、第５図はスク
リューポンプのさらに別の変形例を示す縦断面図であ
る。第６図ないし第９図は第２の実施例を示し、第６図
はポンプ部の縦断面図、第７図は第６図のVII−VII線に
沿う断面図、第８図は第６図のVIII−VIII線に沿う断面
図、第９図は第６図のIX−IX線に沿う断面図である。第
１０図は第３の実施例の人工心臓本体の側面図である。
第１１図は本発明の人工心臓を人体の心臓の右心室に埋
設した状態の概略図である。第１２図および第１３図
は、第４図の実施例を示し、第１２図はポンプ部の一部
の縦断面図、第１３図はポンプ部の変形例を示すポンプ
部の一部の縦断面図である。 ２……心尖部リング、３……人工心臓本体、４……ポン
プ部、５……駆動部、７……先端ノズル部、８……位置
決めリング、１２……ケーシング、１５……モータ、２
１……スクリューポンプ、２３……ベーン

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】人体の心臓の心室内に埋設して使用する体
    内埋設形の補助人工心臓であって、人体の心臓の心尖部
    を切開してこの心尖部に埋設固定される心尖部リング
    と、人工心臓本体とを備え、この人工心臓本体は、ポン
    プ部と、このポンプ部を駆動する駆動部とから構成さ
    れ、上記のポンプ部は、円筒状の軸流形のポンプであっ
    て上記の駆動部によって駆動されることによりその基端
    部から血液を吸入して先端部から吐出するものであり、
    またこのポンプ部の先端部には、径が縮小された先端ノ
    ズル部を備えており、このポンプ部は上記の心尖部リン
    グ内を貫通して心室内に挿入され、また上記の先端ノズ
    ル部は人体の心臓の動脈弁を介して動脈内に挿入されて
    おり、上記のポンプ部によって心室内の血液を上記の先
    端ノズル部を介して動脈内に送ることを特徴とする体内
    埋設形の補助人工心臓。
  2. 【請求項２】前記の心尖部リングは左心室の心尖部に埋
    設固定され、前記のポンプ部は左心室内に挿入されるも
    のであることを特徴とする前記請求項１記載の体内埋設
    形の補助人工心臓。
  3. 【請求項３】前記の心尖部リングは右心室の心尖部に埋
    設固定され、前記のポンプ部は右心室内に挿入されるも
    のであることを特徴とする前記請求項１記載の体内埋設
    形の補助人工心臓。
  4. 【請求項４】前記のポンプ部の体積は、人体の心臓の心
    室の収縮末期の容積よりも小さいことを特徴とする前記
    請求項１記載の体内埋設形の補助人工心臓。
  5. 【請求項５】前記のポンプ部は、スクリュー形のポンプ
    であることを特徴とする前記請求項１記載の体内埋設形
    の補助人工心臓。
  6. 【請求項６】前記の先端ノズル部は、埋設する人体の心
    臓の心室の軸方向と、動脈の軸方向とのなす角度に対応
    して傾斜していることを特徴とする前記請求項１記載の
    体内埋設形の補助人工心臓。
  7. 【請求項７】前記の先端ノズル部の先端部は、この先端
    ノズル部を動脈弁に対して所定の位置に位置決めする位
    置決めリングに嵌合していることを特徴とする前記請求
    項１記載の体内埋設形の補助人工心臓。
  8. 【請求項８】前記駆動部は、人体の心臓の状態に対応し
    てこの駆動部の作動を制御する制御装置に接続されてい
    ることを特徴とする前記請求項１記載の体内埋設形の補
    助人工心臓。
  9. 【請求項９】前記の制御装置は、前記の駆動部内に内蔵
    されていることを特徴とする前記請求項８記載の体内埋
    設形の補助人工心臓。
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