JP2000513251A - 血液ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 血液ポンプ（ＢＰ）は細長い管状ポンプハウジング（１０）を有しており、その中にモータ（１６）が配置され、これはポンプ・インペラーホイール（２２）を駆動し、ポンプハウジングは一端において入口（１２）を、また対向端において出口（１８）を有している。モータ（１６）は血液流を封止するモータハウジング（１５）を備えている。ポンプ・インペラーホイール（２２）は入口（１２）に対面するモータハウジング（１５）の端部に配置されており、ポンプハウジング（１０）の移行部（１３）と共に斜めに延びるロータリーポンプを形成し、これはモータハウジング（１５）の周囲を流れる軸流を生成する。ここで、血液流は固定部の間のみを流れ、それにより剪断応力によって惹き起こされる血液崩壊の危険を減少させる。

Description

【発明の詳細な説明】 血液ポンプ 本発明は血液ポンプに関し、好ましくは左および／または右側の心臓の機能を 維持または置換するための埋め込み可能な血液ポンプに関する。 米国特許第4,994,078号によって、埋め込み可能血液ポンプは知られており、 これは巻貝の殻のような形状であり、モータのステータはポンプハウジングと一 体になっているのに対し、ロータはポンプのインペラーホイ−ルに固着されてお り、そして血液流によって洗われる。従って、血液はモータの内側を通過するこ とになり、モータによって形成される環状チャネルの一方の壁は静止しているの に対し、他方の壁は回転する。このことは、そこで発生する剪断力によって惹き 起こされる血液に対する損傷の危険を生じさせる。 欧州特許第0 611 580 A2号は人工心臓ポンプであって、血液もまたモータのロ ータおよびステータの周囲を流れるものを記載している。出口側において、ポン プのインペラーホイールは、ラジアルポンプとして設計され、血液はステータに 沿って軸方向で周囲の環状チャネル内に引き込まれ、そこから血液は接線方向に 出て行くようにアレンジされている。ここには、２本の吸引パスが存在する。す なわち、主吸引パスはステータを取り囲んでおり、比較的狭い環状チャネルがス テータとロータ間に存在する。ここでも、剪断力による血液損傷の危険が存在す る。 最後に、血液ポンプはWO 94/09274号によって知られており、これはステータ を取り囲む螺旋形ロータを備えている。 本発明の目的は、血液に対する損傷および血栓形成が実質的に回避される血液 ポンプを提供することである。 本発明によれば、その目的は請求項記載の１の特徴によって解決される。 本発明の血液ポンプにおいて、そのモータは細長いポンプハウジングの内側に 自己収容性ユニットとして同軸的に配置されており、環状チャネルがポンプハウ ジングとモータハウジングとの間に形成されており、このチャネルを介して血液 が流れる。ポンプのインペラーホイールはモータの入口端部に整列されており、 またポンプハウジングの移行部分と共にポンプを形成し、これは斜めに延びてお り、モータハウジングの周囲を環状に流れる旋回軸流を生成する。従って、モー タの領域内で血液は２つの固定部、すなわちポンプハウジングおよびモータハウ ジング間を流れ、それによってポンプブレードの回転部外側の血液の付加的剪断 応力は回避される。モータハウジングを進んで流れる血液は、モータが作動して いる限りモータの定常的な冷却をもたらす。従って、モータはそれを通って行く 血液により冷却される。このポンプハウジングは細長く、そして実質的に管状で あり、かつ如何なる回転環状チャネルまたは他の拡張部をも伴うことなく形成さ れる。これが生理学的境界条件を考慮に入れて、心臓の近傍における簡単かつコ ンパクトな埋め込みを許容する。 ポンプハウジングに沿う軸方向の血液流は周辺のコンポーネント、すなわちモ ータハウジングの周囲を螺旋状に流れる血液であってもよい。そのポンプハウジ ングは長さ約５乃至１０ｃｍ、外径約２乃至３ｃｍを有している。入口および出 口はポンプハウジングの外径に対してテーパーが付されている。 血液ポンプの好ましい実施態様において、出口はポンプハウジングの側に突出 する。ここで、ポンプハウジングの出口端部において端部壁が設けられていても よく、この壁は、そこに存在する流れの角度において出口に導かれる螺旋形チャ ネルを含んでいる。この種の血液ポンプは、左心室の不可逆性心機能不全を有す る患者に特に適している。この場合、接続部位は心室内に挿入されるので、血液 を取り込むことから解放される。この接続部位はポンプ入口に接続されるのに対 し、ポンプの出口は大動脈に連結される。入口に対し約９０°シフトされた本実 施態様の出口は左心房および大動脈間の挿管法にとってもまた生理学的に有利で ある。 心房と血液ポンプ入口との接続はその接続部位を除去した後、再び閉じてもよ い。その結果、心臓はそれ自体で再び作業に復帰する。心臓について長期間に及 ぶ回復のチャンスがある場合、あるいは減少した度合いであるにせよ、依然とし て活動している心臓のための不断の支持ポンプとして機能することが意図される ポンプの場合に、この方法は好ましい。 血液ポンプの他の実施態様において、その出口はポンプハウジングから軸方向 に突出する。 以下は図面に関連する本発明の実施態様についての詳細な説明である。 図面において、 図１は血液ポンプの第一実施態様による長手方向断面図であり、 図２ａおよび２ｂは心臓に対する血液ポンプの実施を概略的に示す図であり、 そして 図３は軸方向を指向する人口および出口を備えた血液ポンプの第二実施態様で ある。 図１の血液ポンプＢＰは入口部材１１を備えた一端を有する細長い管状ポンプ ハウジング１０を有している。入口部材１１は入口１２を有し、その内径はポン プハウジング１０の内径よりも小さい。入口部材にアーチ状の管状移動部１３が 形成され、そしてＳ字形のねじれを伴うこと無く、入口１２の直径からポンプハ ウジング１０の内径にスムーズに延びている。入口１２に対向するポンプハウジ ング１０の一端において、端部壁１４がポンプハウジングを孤立させるために設 けられている。この端部壁１４に固定されているのは、モータ１６のモータハウ ジング１５であり、そのモータは電気モータである。モータハウジング１５は端 部壁１４から突き出ている。それは完全に封止されており、電線が通路１７を介 してモータハウジング１５内に延びている。 出口１８は、横方向に端部壁１４から接線方向に延びる管状出口片１９におい て設けられている。端部壁１４内で、螺旋チャネル２０は２１から出口１８への 旋回軸流の方向においてもっぱら軸方向に延在している。 ポンプハウジング１０の入口部分１１内にアレンジされているのは、ポンプの インベラーホイール２２である。これはハブ２３を含んで成り、これからブレー ド２４が突出している。ポンプ・インペラーホイール２２は、磁気クラッチであ って回転端部クラッチ２５または回転中央クラッチであってよいものを介してモ ータ１６により駆動される。このクラッチは、モータ１６のロータと連結され、 かつモータハウジング１５内に包囲された第一クラッチ部材２５ａと、ポンプ・ インペラーホイール２２のハブ２３内に設けられた第二クラッチ部材２５ｂとを 含んで構成される。両カップリング部材２５ａ、２５ｂはマグネット２８を含み 、これは第一クラッチ部材２５ａが回転される場合には、第二クラッチ部材２５ ｂをそれと共に回転させる。 モータハウジング１５は非磁性、非導電性キャップ２６によって閉じられ、そ の上に球形の組み合わせアキシアル／ラジアルベアリング２７が支持される。こ のベアリングはポンプ・インペラーホイール２２のハブを支持する。回転端部ク ラッチ２５のマグネット２８は軸方向保持力を生成し、これはポンプ・インペラ ーホイール２２を回転する際生成される反力よりも大きいので、ポンプ・インペ ラーホイール２２はモータ１６に向かって引っ張られ、かつ磁力によりベアリン グ２７に対して押圧される。クラッチ２５の軸方向保持力は、ベアリング２７と の組み合わせにおいて別のアキシアルベアリング・サポート２５ｄによりキャッ プ２６上で中心方向に補償されるので、モータ２６のベアリングも、薄いキャッ プ２６のベアリングもそれらの周囲壁２６ｂおよび前方端部面２６ａ内でこの力 を吸収する必要は無い。入口側でポンプ・インペラ−ホイール２２を中心に置く ために、入口１２にポンプ・インペラーホイール２２のハブ２３内で軸方向に係 合するジャーナル３０を有するスパイダー２９が装着される。このスパイダー２ ９は、ジャーナル３０を取り囲むとともに流入軸流をハブ２３に向かって僅かに 半径方向に偏向させる中心に置かれたヘッド部材３１を備えている。 ポンプ・インペラーホイール２２の案内ブレ−ド２４は、流入端部２４ａにお いて、入口１２の直径に略相当する外径を有しているので、この位置においてポ ンプ・インペラーホイールは入口チャネルの直径全体をカバーする。この入口端 縁２４ａは凹形アーチ状周縁部２４ｂに延長し、これは小さな空隙をもってポン プハウジングの移行部１３の形に従う。それに隣接して、ポンプブレード２４は 、ポンプ・インペラーホイール２２に対面する端部において、略モータハウジン グ１５の外径ほどの大きさの直径を備えた部分２４ｃを含む。斜めのポンプブレ ード２４の外径は、移行部１３の全体的直径によって可能な限り大きくするもの とする。その結果、必要とされる流体動力を比較的低い回転数（たとえば、Ｖ て得ることが出来、それによってポンプのベアリング構成要素の寿命が増大され る。 ポンプハウジング１０とモータハウジング１５との間には長手方向に延びる環 状チャネル３５が存在する。この環状チャネル３５はその断面積を入口から出口 に向かって増加させることによりディフューザ(diffusor)として設計されている 。これが血液流をスローダウンさせ、それによって圧力を増加させる。環状チャ ネル３５の断面積の拡大は、ポンプハウジング１０およびモータハウジング１５ の壁厚における対応する変化によって得られる。 モータ１６はポンプ・インペラーホイール２２を回転させ、このポンプ・イン ペラーホイールのブレード２４は形状において螺旋状である。それにより、血液 は入口１２から軸方向に取り込まれ、回転周縁構成要素によって環状チャネル２ ５内に運ばれる。そこから血液は螺旋状チャネル２０を通過して横方向出口１８ に至るが、そのチャネルのコースおよびピッチは回転する血液流のそれに適合す るようにされている。 図２ａは図１の血液ポンプＢＰが心臓の近くに埋め込まれた状態で示している 。ホースが血液ポンプＢＰの入口１２を左心室ＬＶに設けた口４０に連結する。 図において、大動脈ＡＯ、大動脈弁４１、左心房ＬＡおよび僧帽弁４２が識別で きる。血液ポンプＢＰの出口１８は大動脈ＡＯの口４３に連結される。 代わりに、図２ｂの血液ポンプＢＰを左心房に形成された口４０ａに連結し、 血液を口４３ａを介して大動脈ＡＯ内に運んでもよい。 図２から、ポンプハウジング１０からの出口１８の横方向延長部が、心臓近傍 の血液ポンプのアレンジメントおよび一方における心臓／前庭への接続、また他 方における大動脈への接続を容易とすることは明白である。 図３に示す血液ポンプにおいて、出口１８は入口１２に対し同軸に整列されて いる。それは入口部材１２と同様に形成された出口部材５０の一部分であり、流 れに関して有利であるような態様において環状チャネル３５から出口１８に導か れるアーチ状移行部５１を有している。同じ目的のために、モ−タハウジング１ ５の後端部は流れの方向に連続するテーパーを付した突起部５２を備えている。 ポンプハウジング１０内で中心に置かれたモータハウジング１５を保持するた めに、ラジアル案内ブレード５３、５４が設けられ、これは一方で、モータハウ ジングを保持し、また他方で回転血液流を案内するために供される。部分５３ａ において、案内ブレード５３は（軸方向に対して）相対的に大きな迎え角を有し ており、これはその案内ブレ−ドが、如何なる流れの分離を伴うこともなく作動 されるように選択される。後端部５３ｂにおいて、迎え角は一層小さい。その結 果、回転エネルギーの大部分はポンプ・インペラーホイール２２からやって来る 血液から引き出され、はっきりと圧力に変換される。案内ブレード５４は一層小 さな迎え角を有している。これらの迎え角はそれらの各位置における流れの回転 に略対応している。それ以外は、図３の血液ポンプは図１の血液ポンプと同様に 構成されている。ポンプ・インペラーホイール２２を駆動するための磁気カップ リング２５が設けられている。代替例として、ポンプ・インペラーホイ−ル２２ をモータシャフト１６ａに直接連結してもよいが、モータハウジングにおいてシ ャフトの封止を要する。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年１月６日（１９９８．１．６） 【補正内容】 請求の範囲 １．ポンプハウジングは細長くかつ管状であること、および旋回螺旋状流れを 生じさせる環状チャネル（３５）が、ポンプハウジング（１０）とモータハウジ ング（１５）との間に設けられることを特徴とする、モータ（１６）がポンプハ ウジング（１０）に同心的に整列され、かつ血液流に対し封止されているモータ ハウジング（１５）を含み、ポンプ・インペラーホイール（２２）が入口（１２ ）に対面するモータハウジング（１５）の端部に配置され、このポンプ・インペ ラーホイールはポンプハウジング（１０）の移行部（１３）と共にロータリーポ ンプを形成し、該ポンプはモータハウジング（１５）の周囲を環状に流れる軸流 を生成し、前記軸流は固定された壁により包囲され、ポンプ・インペラーホイー ル（２２）を駆動するモータ（１６）がその中に配置されているポンプハウジン グ（１０）を含み、またその一端には入口（１２）を、そして他端には出口（１ ８）を有する、心臓機能を支持または置換するための血液ポンプ。 ２．出口（１８）がポンプハウジング（１０）の側から接線方向に出て行くこ とを特徴とする請求項１記載の血液ポンプ。 ３．出口（１８）がポンプハウジング（１０）から横方向に出て行くことを特 徴とする請求項１記載の血液ポンプ。 ４．端部壁（１４）がポンプハウジング（１０）の出口端部に設けられ、その 壁は出口（１８）へ向かう螺旋状チャネル（２０）を備えることを特徴とする請 求項３記載の血液ポンプ。 ５．モータハウジング（１５）が片持ちばり状に端部壁（１４）に固着される ことを特徴とする請求項１乃至４記載の血液ポンプ。 ６．出口（１８）へ向かう螺旋状チャネル（２０）が、ポンプハウジング（１ ０）の直径を増加させることなく、出口（１８）に延びることを特徴とする請求 項４記載の血液ポンプ。 ７．螺旋状チャネル（２０）の軸方向ピッチが旋回流のピッチに対応している ことにより、如何なるインパクトを伴うことも無く流体が出口（１８）を通過す ることを特徴とする請求項４のいずれかに記載の血液ポンプ。 ８．環状チャネル（３５）がディフューザとして形成され、その断面積が出口 （１８）に向かって増加することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載 の血液ポンプ。 以下オリジナルの請求項９乃至１６が続く。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラウ、ギュンター ドイツ連邦共和国 アーヘン ディ― 52066 フクセルデ 50番 (72)発明者 ロイル、ヘルムト ドイツ連邦共和国 デュエレン ディ― 52353 アカチェンストラッセ 65番 (72)発明者 シエス、トルステン ドイツ連邦共和国 アーヘン ディ― 52072 ボイラルトシュタイナー フェル ト 31番

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．モータ（１６）は、細長い管状ポンプハウジング（１０）内に同心的に整 列され、かつ血液流に対し封止されているモータハウジング（１５）を備えるこ と、およびポンプ・インペラーホイール（２２）が入口（１２）に対面するモー タハウジング（１５）の端部に配置されており、このポンプ・インペラーホイー ルはポンプハウジング（１０）の移行部（１３）と共にロータリーポンプを形成 し、そのポンプはモータハウジング（１５）の周囲を環状に流れる軸流を生成し 、前記軸流は固定された壁により包囲されることを特徴とする、ポンプ・インペ ラーホイール（２２）を駆動するモータ（１６）がその中に配置されているポン プハウジング（１０）を含み、またその一端には入口（１２）を、そして他端に は出口（１８）を有する、心臓機能を支持または置換するための血液ポンプ。 ２．出口（１８）がポンプハウジング（１０）から軸方向に突出していること を特徴とする請求項１記載の血液ポンプ。 ３．出口（１８）がポンプハウジング（１０）から横方向に突出していること を特徴とする請求項１記載の血液ポンプ。 ４．端部壁（１４）がポンプハウジング（１０）の出口端部に設けられ、その 壁は出口（１８）へ向かう螺旋状チャネル（２０）を備えることを特徴とする請 求項３記載の血液ポンプ。 ５．モータハウジング（１５）が片持ちばり状に端部壁（１４）に固着される ことを特徴とする請求項４記載の血液ポンプ。 ６．出口（１８）へ向かう螺旋状チャネル（２０）が、ポンプハウジング（１ ０）の直径を増加させることなく、出口（１８）に延びることを特徴とする請求 項４または５記載の血液ポンプ。 ７．螺旋状チャネル（２０）の軸方向ピッチが旋回流のピッチに対応している ことにより、如何なるインパクトを伴うことも無く流体が出口（１８）を通過す ることを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の血液ポンプ。 ８．環状チャネル（３５）がポンプハウジング（１０）とモータハウジング（ １５）との間にディフューザとして形成され、そのディフュ−ザの横断面積が 出口（１８）に向かって増加することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに 記載の血液ポンプ。 ９．案内ブレード（５３、５４）が、ポンプハウジング（１０）とモータハウ ジング（１５）との間で環状チャネル（３５）内に配置され、これらのブレード はモータハウジング（１０）を保持し、そして螺旋状勾配を有することを特徴と する請求項１乃至８のいずれかに記載の血液ポンプ。 １０．ポンプ・インペラーホイール（２２）の最大直径はモータハウジング（ １５）の最大外径に少なくとも略等しいことを特徴とする請求項１乃至９のいず れかに記載の血液ポンプ。 １１．ポンプハウジング（１０）はその全長に亘り略円筒状の外形を有し、入 口（１２）および／または出口（１８）は場合によりテーパーが付されることを 特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の血液ポンプ。 １２．モータ（１６）のモーメントは磁気クラッチ（２５）を介してポンプ・ インペラーホイール（２２）に伝達されることを特徴とする請求項１乃至１１の いずれかに記載の血液ポンプ。 １３．モーメントが、封止した連続シャフトを介してモータ（１６）からポン プ・インペラーホイール（２２）へ直接伝達されることを特徴とする請求項１乃 至１１のいずれかに記載の血液ポンプ。 １４．ポンプ・インペラーホイ−ルが、血液中で機械的に中心に置かれる（２ ７、６３）ことを特徴とする請求項１３記載の血液ポンプ。 １５．ポンプ・インペラーホイール（２２）が、磁気および機械的ベアリング （２７）の組み合わせによって血液中の中心に置かれることを特徴とする請求項 １２記載の血液ポンプ。 １６．クラッチの軸方向力がキャップ（２６）の中心において直接補償され、 それによってこの構成要素およびモータ（１６）のベアリングが実質的により少 ない軸方向負荷を受けることを特徴とする請求項１２記載の血液ポンプ。