JP2000140094A - 人工心臓および人工心臓用ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 人体埋め込み可能な小型の人工心臓を提供す
る。 【解決手段】 第１端部（１１ａ）、ポンプ室（１１
ｂ）および第２端部（１１ｃ）を有するハウジング（１
１）と、ポンプ室に納められるポンプと、第１端部に取
り付けられる第１吸入バルブ（１２）および第１排出バ
ルブ（１３）と、ハウジングの第２端部に取り付けられ
る第２吸入バルブ（１５）および第２排出バルブ（１
４）と、第１吸入バルブに接続された人工右心房と、第
２吸入バルブに接続された人工左心房とを含んで構成さ
れ、第１排出バルブは大動脈に接続され、第２排出バル
ブは肺動脈に接続される人工心臓であって、ポンプが第
１方向に動作するときには人工右心房から肺動脈に血流
を生じさせ、第２方向に動作するときには人工左心房か
ら大動脈に血流を生じさせることを特徴とする人工心臓
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体ポンプに関
し、さらに詳細には生体心臓の機能が充分でなく、必要
な血液循環が得られない患者に対して用いられる人工心
臓装置（血液ポンプ）に関する。

【０００２】

【従来の技術】心臓の機能が充分でない患者に対して、
心臓移植手術の際に、または心臓提供者を待つ間のつな
ぎとして、一時的に人工心臓を用いることが広く行われ
ている。

【０００３】たとえば、現在臨床に使用されている人工
心臓は、空気圧駆動式のものである。空気圧駆動式の人
工心臓は圧力によって制御を行うため、生体の血管系に
過度の圧力がかからないという安全性があり、また制御
も比較的に容易であるという特徴がある。しかしなが
ら、この方式は原理的に小型化に限界があり、装置を体
外に配置する必要から患者と空気チューブで繋がってい
るため患者の行動を束縛し、空気チューブの皮膚貫通部
分を通しての感染などの欠点がある。

【０００４】そこで、患者の生活自由度を高める必要お
よび感染の危険性から人体埋め込み型の人工心臓の実現
が期待されている。すなわち、生体心臓を代替する性能
を持ち、生体内に埋め込み可能なほど容積が小さい人工
心臓を実現することが望ましい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】よって、本発明が解決
しようとする課題は、人体埋め込み可能なほど小型の人
工心臓を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する本
発明の人工心臓は、第１端部、ポンプ室および第２端部
を有するハウジングと、ポンプ室に納められるポンプ
と、第１端部に取り付けられる第１吸入バルブおよび第
１排出バルブと、ハウジングの第２端部に取り付けられ
る第２吸入バルブおよび第２排出バルブと、第１吸入バ
ルブに接続された人工右心房と、第２吸入バルブに接続
された人工左心房とを含んで構成され、第１排出バルブ
は大動脈に接続され、第２排出バルブは肺動脈に接続さ
れる人工心臓であって、ポンプが第１方向に動作すると
きには人工右心房から肺動脈に血流を生じさせ、第２方
向に動作するときには人工左心房から大動脈に血流を生
じさせることを特徴とする人工心臓である。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に従った実施の形態
について図面を参照しながら説明する。

【０００８】図１は、本発明に従った人工心臓をブロッ
ク図で示したものである。本発明による人工心臓１は、
双方向ポンプ２，一方向弁３ａ, ３ｂ, ４ａ, ４ｂ、制
御回路５によって実現される。

【０００９】双方向ポンプ２は、正方向または逆方向へ
の血液の流れを生じさせることができるポンプであれば
どのようなものでもよいが、好適には、モータとスクリ
ュー（インペラ）とからなるポンプである。

【００１０】一方向弁３ａ, ３ｂ, ４ａ, ４ｂは液体弁
であり、一方向にのみ血液を流す機能を有する。一方向
弁３ａ, ３ｂ, ４ａ, ４ｂは、外部動力または制御を必
要としないいわゆる受動型の弁であってもよいし、又は
電磁弁等の能動型の弁であってもよい。本発明において
は、好適には本発明の発明者等によって発明され、公表
されているジェリーフィッシュバルブである。ジェリー
フィッシュバルブについてはK. Imachiらによる”Fabri
cation of a jellyfish valve for use in anartificia
l heart, ASAIO Journal, 38(3), 237-242(1992)”に詳
しく説明されている。

【００１１】人工心臓１が使用される場合には、一方向
弁３ａは右心房（または人工右心房、以下同じ。）に、
一方向弁３ｂは左心房（または人工左心房、以下同じ）
に、一方向弁４ａは大動脈に、一方向弁４ｂは肺動脈に
それぞれ接続される。一方向弁３ａ，３ｂは右心房また
は左心房から人工心臓内部に血液を導入する方向にのみ
開き、一方向弁４ａ, ４ｂは人工心臓内部から大動脈ま
たは肺動脈に血液を排出する方向にのみ開くように設置
される。

【００１２】制御回路５は、従来技術によるポンプ制御
回路であって、ポンプ２の回転方向（血液を流す向
き）、サイクル、流量等を制御する。

【００１３】次に、本発明に従った人工心臓１の動作に
ついて説明する。まず、図中、左方向から右方向に血液
を流すように制御回路５によってポンプ２を動作させる
と（以下、正転動作と呼ぶ。）、一方向弁３ａが開き右
心房から血液を取り入れるとともに、一方向弁４ｂが開
いて肺動脈に血液を送り出す。このとき、左心房から大
動脈への血液の流れは、一方向弁３ｂ, ４ａによって阻
止されている。

【００１４】一方、図中、右方向から左方向に血液を流
すようにポンプ２を動作させると（以下、反転動作と呼
ぶ。）、一方向弁３ｂが開き左心房から血液を取り入れ
るとともに、一方向弁４ａが開いて大動脈に血液を送り
出す。このとき、右心房から肺動脈への血液の流れは、
一方向弁３ａ, ４ｂによって阻止されている。

【００１５】このように、ポンプ２の正転動作と反転動
作を交互に繰り返すことにより、生体心臓の持つ血液循
環機能を実現することができる。

【００１６】

【実施例】図２は、本発明に従った人工心臓の一実施例
を示した図である。本実施例において、人工心臓１０
は、ハウジング１１、バルブ１２、１３、１４，１５、
図示しない軸流ポンプ１６、および図示しない制御回路
１７から構成される。

【００１７】ハウジング１１は、バルブ１２〜１５、軸
流ポンプ１６を支持するためのケースである。ハウジン
グ１１は生体適合性を有する材料であればどのような材
料で製造してもよいが、好適にはポリウレタンで製造さ
れる。

【００１８】ハウジング１１は、開口部を持つ第１端部
１１ａと、ポンプ室１１ｂ、開口部を持つ第２端部１１
ｃから構成される。

【００１９】バルブ１２〜１５は、一方向バルブであっ
て、好適にはジェリーフィッシュバルブである。バルブ
１２，１３はハウジング１１の第１端部に取り付けれら
れる。バルブ１４，１５はハウジング１１の第２端部に
取り付けられる。

【００２０】ここで、バルブ１２、１５は血液の取り込
み用バルブであって、それぞれ右心房、左心房に接続さ
れる。一方、バルブ１３，１４は血液の送り出し用バル
ブであって、それぞれ大動脈、肺動脈に接続される。

【００２１】軸流ポンプ１５は、モータおよびプロペラ
（インペラ）から構成されるポンプであって、従来から
知られているものである。軸流ポンプ１５は、ハウジン
グ１１のポンプ室１１ｂ内に設置される。軸流ポンプ１
５には、制御回路１７が接続されるが、説明の簡潔さの
ため図示は省略する。

【００２２】軸流ポンプ１５と制御回路１７との電気接
続は一般にはハウジング１１の導通穴を通して行うが、
電磁誘導方式等の他の方法で行うことも可能である。軸
流ポンプ１５への電力の供給は、一般には制御回路１７
を介して行うが、別個独立に行ってもよい。

【００２３】ハウジング１１への軸流ポンプ１６、およ
びバルブ１２〜１５の取り付け後は、ハウジングは密閉
構造に保ち、各バルブ以外の場所からは血液の出入りは
ないようにすることがのぞましい。

【００２４】以下、本実施例の動作について説明する。
図２中上方向から下方向に（第１端部１１ａから第２端
部１１ｃ方向に）血流が生じるように制御回路１７が軸
流ポンプを動作させると、バルブ１２が開き右心房から
ハウジング１１内に血液が吸い込まれる、吸い込まれた
血液はポンプ室１１ｂを通り、バルブ１４を介して肺動
脈に送り出される。このとき、バルブ１３、バルブ１５
は閉じているので、これらのバルブを介した血流は生じ
ない。

【００２５】次に、図２中下方向から上方向に（第２端
部１１ｃから第１端部１１ａ方向に）血流が生じるよう
に制御回路１７が軸流ポンプを動作させると、バルブ１
５が開き左心房からハウジング１１内に血液が吸い込ま
れる、吸い込まれた血液はポンプ室１１ｂを通り、バル
ブ１３を介して大動脈に送り出される。このとき、バル
ブ１２、バルブ１４は閉じているので、これらのバルブ
を介した血流は生じない。

【００２６】以上の説明から理解されるように、軸流ポ
ンプの回転方向を切り替えることにより、単一のポンプ
と４つの一方向バルブで、生体心臓の機能を実現でき
る。これにより、従来の空気圧駆動型の人工心臓に比し
て、飛躍的な小型化が達成され、生体内への埋め込みが
可能な人工心臓が提供される。

【００２７】本実施例においては、それぞれのバルブに
直接生体心房を接続する前提で説明しているが、本発明
の人工心臓で完全に生体人工心臓を代替することも可能
である。すなわち、生体心臓を完全に（または部分的
に）除去して、本発明の人工心臓を埋め込む場合には、
上記実施例による人工心臓１０の外側に人工心房等を取
り付け、それぞれを静脈、動脈血管と接続する。ちなみ
に人工心房は当該技術分野において既知の部材である。

【００２８】以上、本発明の人工心臓を、特定の実施形
態および実施例に沿って説明してきたが、本発明は上記
実施例等に限定されるものではない。

【００２９】例えば、ポンプは軸流ポンプに限定される
ものではなく、人体に挿入可能なほど小型のものであれ
ばどのようなものであってもよい。

【００３０】また、バルブも方向選択性のあるバルブで
あれば、ジェリーフィッシュバルブに限定されない。

【００３１】また、ハウジングの形状も図示したものに
限定されるものではなく、ポンプ室を中心として双方向
に血液の流れを生じさせられるようの形態であればどの
ようなものであってもよい。

【００３２】さらに、上述のように、吸い入み用バルブ
に生体心房を接続するか、または人工心房を接続するか
は、場合によって任意に選択可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従った人工心臓の構成要素を示すブロ
ック図である。

【図２】本発明の人工心臓の一実施例を示す側面図であ
る。

【符号の説明】

１ 人工心臓 ２ ポンプ ３ａ 一方向弁 ３ｂ 一方向弁 ４ａ 一方向弁 ４ｂ 一方向弁 ５ 制御回路 １０ 人工心臓 １１ ハウジング １１ａ 第１端部 １１ｂ ポンプ室 １１ｃ 第２端部 １２ 一方向バルブ １３ 一方向バルブ １４ 一方向バルブ １５ 一方向バルブ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも２つの異なる回路に液流を提
   供する液体ポンプであって、第１端部、ポンプ室および
   第２端部を有するハウジングと、前記ポンプ室に納めら
   れるポンプと、前記ハウジングの第１端部に取り付けら
   れる第１吸入バルブおよび第１排出バルブと、前記ハウ
   ジングの第２端部に取り付けられる第２吸入バルブおよ
   び第２排出バルブとを含んで構成され、前記ポンプが第
   １方向に動作するときには前記第１吸入バルブから液体
   を吸い込んで前記第２排出バルブから液体を排出し、前
   記第１方向とは反対の第２方向に動作するときには前記
   第２吸入バルブから液体を吸い込んで前記第１排出バル
   ブから液体を排出することを特徴とする液体ポンプ。
2. 【請求項２】 第１端部、ポンプ室および第２端部を有
   するハウジングと、前記ポンプ室に納められるポンプ
   と、前記第１端部に取り付けられる第１吸入バルブおよ
   び第１排出バルブと、前記ハウジングの第２端部に取り
   付けられる第２吸入バルブおよび第２排出バルブと、前
   記第１吸入バルブに接続された人工右心房と、前記第２
   吸入バルブに接続された人工左心房とを含んで構成さ
   れ、前記第１排出バルブは大動脈に接続され、前記第２
   排出バルブは肺動脈に接続され、前記軸流ポンプが第１
   方向に動作するときには人工右心房から肺動脈に血流を
   生じさせ、第２方向に動作するときには人工左心房から
   大動脈に血流を生じさせることを特徴とする人工心臓。