JP2001112796A

JP2001112796A - 補助人工心筋

Info

Publication number: JP2001112796A
Application number: JP29272799A
Authority: JP
Inventors: Shigenao Maruyama; 重直圓山; Toshiyuki Takagi; 敏行高木; Tomoyuki Yamaya; 智之山家; Makoto Yamada; 誠山田; Masao Sato; 征男佐藤; Seiichi Zama; 誠一座間; Kiyoshi Yamauchi; 清山内
Original assignee: Tohoku Electronic Industrial Co Ltd
Current assignee: Tohoku Electronic Industrial Co Ltd
Priority date: 1999-10-14
Filing date: 1999-10-14
Publication date: 2001-04-24

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の人工心臓装置は、装置形状が大型で患
者に負担を強いるとともに、消費電力が大きかった。【解決手段】運動素子１１は棒状の形状記憶合金と、
この形状記憶合金の長手方向に複数個配置された熱電変
換素子としてのＰ型ペルチェ素子とＮ型ペルチェ素子を
用いて構成されている。この運動素子１１は心臓１２の
例えば心室の外壁に取着される。この運動素子１１は、
Ｐ型ペルチェ素子とＮ型ペルチェ素子に対する電流の供
給方向に応じて、所要の方向に素早く曲げたり戻するこ
とができ、心臓をマッサージするかのように駆動するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば心臓の拍動
を補助し、心機能の回復を促す補助人工心筋に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、心機能を補助する装置としては、
人工心臓装置が知られている。この人工心臓装置は、患
者の血管にバイパス用のパイプを装着し、このパイプの
中間に設けられたポンプにより血流を発生する構成とさ
れている。

【０００３】また、心臓に直接装着され、空気圧を利用
して心臓を直接駆動する人工心臓装置も開発されてい
る。

【０００４】図９は、従来の人工心臓装置の一例を示し
ている。この人工心臓装置において、管１０１の一端部
には碗状で硬質のシェル１０２が連通して設けられてい
る。このシェルの開口部にはフレキシブルな材質の膜１
０３が設けられ、この膜１０３により開口部が閉塞され
ている。この膜１０３は心臓１０４の心室の外壁に接し
ている。管１０１の他端部には、図示せぬ駆動装置が接
続され、この駆動装置により駆動用の空気が発生され
る。この発生された空気は管１０１内に導入され、この
空気の圧力によって膜１０３が変形し、心臓が押圧され
ることにより拍動が補助される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記パイプや
ポンプを用いた人工心臓装置は、パイプやポンプ内で血
栓が生じたり血球破壊が発生し易いという問題を有して
いる。

【０００６】また、空気により拍動を補助する人工心臓
装置の場合、前記管１０１の他端部が体外に出ているた
め、この管１０１を通じて感染症を誘発する虞を有して
いる。また、管１０１の径も数ｃｍと大きく、さらに、
硬質のシェル１０２を体内に埋め込む必要があるため、
患者の負担が大きい。さらに、空気圧を発生する駆動装
置の装置形状が大型で消費電力が大きく、装置全体を小
型化することが困難であるという問題を有している。

【０００７】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的とするところは、良好に拍動
を補助でき、しかも、装置形状が小型で患者の負担を大
幅に軽減することができるとともに、消費電力を削減可
能な補助人工心筋を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の補助人工心筋
は、上記課題を解決するため、心臓の外壁に取着され、
心臓を押圧又は拡張するための形状が記憶された形状記
憶合金と、この形状記憶合金を電気信号により加熱又は
冷却する複数の熱電変換素子とからなる運動素子と、前
記電気信号を発生し、この電気信号を前記運動素子に供
給する制御装置とを有している。

【０００９】前記運動素子は、前記心臓の拡張状態又は
収縮状態のうちの一方の外壁の形状が記憶された形状記
憶合金と、前記形状記憶合金の少なくとも一側面で、前
記形状記憶合金の長手方向に沿って交互に配置されると
ともに互いに電気的に接続され、一端部が前記形状記憶
合金に当接された複数の熱電変換素子と、前記熱電変換
素子の前記形状記憶合金と反対側の他端部に設けられた
ヒートシンクと、前記ヒートシンクの外側全体を覆う保
護膜とを具備し、前記形状記憶合金は、空気層により前
記保護膜から断熱されている。

【００１０】また、前記形状記憶合金は円筒形状とさ
れ、前記熱電変換素子は前記形状記憶合金との当接部が
形状記憶合金の外形と同一形状とされている。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１２】図１は本発明の実施例を示すものである。
この実施例は、棒状の形状記憶合金と、この形状記憶合
金の長手方向に複数個配置された熱電変換素子としての
例えばＰ型ペルチェ素子とＮ型ペルチェ素子を用いて運
動素子１１を構成した例を示している。この運動素子１
１は、Ｐ型ペルチェ素子とＮ型ペルチェ素子に対する電
流の供給方向に応じて、所要の方向に素早く曲げたり戻
したりすることができる。この運動素子１１は心臓１２
の例えば心室の外壁に取着される。すなわち、運動素子
１１の数箇所を縫合糸１３により心室の外壁に直接縫い
付けることにより取着される。この運動素子１１の縫合
位置、配筋方向に対する取り付け角度等は任意である。

【００１３】運動素子１１には、給電用の配線１４の一
端が接続されている。この配線１４の他端は体表面１６
の外側に導出され、制御装置１５に接続されている。こ
の制御装置１５は、例えば発振回路１５ａと、この発振
回路１５ａに接続された駆動回路１５ｂ、及びこれらを
制御する例えば図示せぬマイクロコンピュータ等により
構成されている。発振回路１５ａの発振周波数は、例え
ば心臓の状態に応じて制御すればよく、例えば心臓手術
後の心臓が弱っているときは、例えば１〜２．５Ｈｚの
信号を発振させ、心臓の状態が回復してきた場合、二拍
動に１回とか、三拍動に１回発振させるように制御され
る。駆動回路１５ｂは発振回路１５ａの発振信号に応じ
て、ペルチェ素子に供給する電流の供給方向を制御す
る。

【００１４】また、運動素子１１に対する給電は上記の
ように配線１４を使用する場合に限定されるものではな
く、無線による経皮給電とすることも可能である。すな
わち、例えば図１に破線で示すように、制御装置１５に
送信アンテナとしてのコイル１７を接続し、体表面１６
の内側に運動素子１１に接続された受信アンテナとして
のコイル１８を設け、これらコイル１７、１８を介して
制御装置１５から運動素子１１に給電することも可能で
ある。この場合、制御装置１５には図示せぬ周知の送信
器が設けられ、この送信器を介して駆動回路１５ｂの出
力がコイル１７に供給される。

【００１５】図２は、運動素子１１を構成する形状記憶
合金の記憶形態の例を示している。図２（ａ）は、高温
時の形状記憶合金の形状を心臓の外壁の湾曲に沿い、外
壁の曲率より大きく湾曲するように設定した場合を示し
ている。すなわち、非加熱状態において、運動素子１１
は心臓１２の外壁に沿って湾曲している。この状態にお
いて、後述するペルチェ素子により形状記憶合金を加熱
すると、運動素子１１は１１ａに示すように心臓１２の
外壁の曲率より大きく湾曲するように変形する。このた
め、心臓１２の外壁は運動素子１１の長手方向両端部に
より挟み込まれ、長手方向中央部により外方に拡張され
る。したがって、心室の容積が拡張される。

【００１６】一方、図２（ｂ）は、高温時の形状記憶合
金の形状を心臓の外壁の湾曲方向と逆方向に湾曲するよ
うに設定した場合を示している。すなわち、非加熱状態
において、運動素子１１は心臓１２の外壁に沿って湾曲
している。この状態において、後述するペルチェ素子に
より形状記憶合金を加熱すると、運動素子１１は１１ｂ
に示すように心臓１２の外壁の湾曲方向と逆方向に湾曲
する。このため、心臓１２の外壁は運動素子１１の長手
方向中央部により内側に押圧される。したがって、心室
の容積が非加熱時より縮小される。

【００１７】図２（ａ）あるいは図２（ｂ）に示すよう
に形状記憶合金の記憶形態を設定することにより、運動
素子１１の動作に応じて心室を拡張又は収縮して心室の
容積変えることができる。したがって、心臓の拍動を補
助することができる。

【００１８】図３、図４は、本発明に適用される運動素
子１１の一例を示している。この運動素子１１は、主と
して棒状の形状記憶合金３１と、熱電変換素子としての
例えば複数のＰ型ペルチェ素子３２ａ〜３２ｈ、複数の
Ｎ型ペルチェ素子３３ａ〜３３ｈとにより構成されてい
る。前記形状記憶合金３１は、例えばＴｉＮｉ，Ｃｕ−
Ｚｎ−Ａｌ、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉを適用することが可能で
あるが、材質はこれらに限定されるものではない。形状
記憶合金３１の高温時の変形方向は、図２（ａ）あるい
は図２（ｂ）に示すように設定されている。形状記憶合
金３１は、図３に示すように断面が矩形状とされ、この
形状記憶合金３１の平行する両側面に、図４に示すよう
に一対のＰ型ペルチェ素子とＮ型ペルチェ素子が、発熱
位置と吸熱位置が同一方向となるように交互に配置され
る。すなわち、形状記憶合金３１の一方の側面には、Ｐ
型ペルチェ素子３２ａ〜３２ｄとＮ型ペルチェ素子３３
ａ〜３３ｄが交互に配置され、他方の側面にはＰ型ペル
チェ素子３２ｅ〜３２ｈとＮ型ペルチェ素子３３ｅ〜３
３ｈが交互に配置される。このため、形状記憶合金３１
の長手方向の同一位置には同一導電型のペルチェ素子が
配置される。しかし、同一導電型のペルチェ素子を形状
記憶合金３１の長手方向の同一位置に配置する必要はな
く、各ペルチェ素子の発熱位置と冷却位置が一致してい
ればよい。

【００１９】形状記憶合金３１の一方の側面に配置され
たＰ型ペルチェ素子３２ａ〜３２ｄとＮ型ペルチェ素子
３３ａ〜３３ｄは、例えば導電性金属片からなる複数の
電極３４ａ〜３４ｅ、３５ａ〜３５ｄにより直列接続さ
れ、他方の側面に配置されたＰ型ペルチェ素子３２ｅ〜
３２ｈとＮ型ペルチェ素子３３ｅ〜３３ｈは導電性の金
属片からなる複数の電極３６ａ〜３６ｅ、３７ａ〜３７
ｄにより直列接続される。形状記憶合金３１の長手方向
一端部に位置するＰ型ペルチェ素子３２ａ、３２ｅに接
続された電極３４ａ、３６ａと、長手方向他端部に位置
するＮ型ペルチェ素子３３ｄ、３３ｈに接続された電極
３４ｅ、３６ｅはそれぞれ前記配線１４に接続され、こ
の配線１４を介して各ペルチェ素子に電流が供給され
る。尚、電極３４ａ〜３４ｅ、３６ａ〜３６ｅと形状記
憶合金３１の相互間には、例えば熱伝導率が良好な図示
せぬ絶縁フィルムが設けられる。

【００２０】また、前記電極３５ａ〜３５ｄ、３７ａ〜
３７ｄには、各ペルチェ素子にそれぞれ対応して図３に
示すように、熱伝導率が良好な金属からなるコ字状のヒ
ートシンク３８ａ〜３８ｈ、３９ａ〜３９ｈが設けられ
る。さらに、これらヒートシンク３８ａ〜３８ｈ、３９
ａ〜３９ｈの外周には、全体を覆う保護膜４０が設けら
れている。この保護膜４０は、例えばシリコーン等の生
体親和性に優れ、フレキシブルな材料により構成され
る。

【００２１】上記構成において、直列接続されたペルチ
ェ素子群に対する電流の供給方向を変えることにより、
各ペルチェ素子の形状記憶合金３１側を高温としたり、
低温とすることができる。例えばＮ型ペルチェ素子３３
ｄ、３３ｈに接続された前記電極３４ｅ、３６ｅを正
（＋）、Ｐ型ペルチェ素子３２ａ、３２ｅに接続された
前記電極３４ａ、３６ａを負（−）にすると、各ペルチ
ェ素子の形状記憶合金３１側が高温となり、形状記憶合
金３１は記憶された形状に変形する。また、逆にＰ型ペ
ルチェ素子３２ａ、３２ｅに接続された前記電極３４
ａ、３６ａを正（＋）、Ｎ型ペルチェ素子３３ｄ、３３
ｈに接続された前記電極３４ｅ、３６ｅを負（−）にす
ると、各ペルチェ素子の形状記憶合金３１側が低温とな
り、形状記憶合金３１はもとの形状に復帰する。

【００２２】上記実施例によれば、形状記憶合金と、こ
の形状記憶合金を加熱、冷却する複数のペルチェ素子等
とにより運動素子１１を構成している。この運動素子１
１は形状が小型であり、従来の空気圧を利用する人工心
臓装置のように硬質で、大型のシェルを必要としない。
このため、この運動素子１１を心臓の外壁に直接縫合で
き、直接心臓を駆動することができる。

【００２３】さらに、この運動素子１１は心臓の外壁を
直接駆動することができるため、心臓を直接手でマッサ
ージするかのように押圧でき、心臓の拍動を確実に補助
できる。

【００２４】しかも、この実施例によれば、細い配線１
４により運動素子１１に電流を供給することができるた
め、体表面に僅かな径の開口を開ければ良く、また、無
線による経皮給電を行う構成とすれば体表面に全く開口
を開ける必要がない。したがって、空気圧を利用する人
工心臓装置のように、パイプを通すために体表面に大き
な開口をあける場合に比べて患者に与える負担を大幅に
軽減できる。

【００２５】また、この運動素子１１は、従来のポンプ
を用いた人工心臓装置のように体内を循環する血液に接
触しないため、血栓の発生や血球の破壊を防止でき、さ
らに、空気圧を利用する人工心臓装置のように、体外と
体内を連通するパイプを必要としないため、このパイプ
を通した感染症の虞を回避できる。

【００２６】さらに、各ペルチェ素子にヒートシンクを
設けているため、形状記憶合金３１から吸収した熱を良
好に放熱することができる。しかも、ヒートシンクによ
り、ペルチェ素子に発生したジュール熱も放熱すること
ができる。このため、ジュール熱によるペルチェ素子が
高温となることを防止でき、熱的平衡状態を保持するこ
とができる。したがって、一定の温度範囲内で高速に熱
を移動できるため、形状記憶合金５１を高速に駆動する
ことが可能である。

【００２７】しかも、形状記憶合金３１は各ペルチェ素
子を接続する電極にのみ接し、保護膜４０とは空気層に
より断熱されている。このため、各ペルチェ素子の発熱
側からの熱を効率良く形状記憶合金３１に伝達すること
ができ、形状記憶合金３１を高効率に駆動できる。

【００２８】また、複数のペルチェ素子を駆動するため
の電力は僅かであり、従来のポンプや空気圧を利用する
場合に比べて消費電力を大幅に削減することができる利
点を有している。

【００２９】図５乃至図７は、本発明に適用される運動
素子の他の例を示すものである。形状記憶合金５１は、
例えばＴｉＮｉ，Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ
を適用することが可能であるが、材質はこれらに限定さ
れるものではない。形状記憶合金５１の高温時の変形方
向は、図２（ａ）あるいは図２（ｂ）に示すように設定
されている。形状記憶合金５１は、図６に示すように断
面が矩形状とされ、この形状記憶合金５１の平行する両
側面に、図７に示すようにＰ型ペルチェ素子とＮ型ペル
チェ素子が、発熱位置と吸熱位置が同一方向となるよう
に、交互に配置される。すなわち、形状記憶合金５１の
一方の側面には、Ｐ型ペルチェ素子５２ａ〜５２ｄとＮ
型ペルチェ素子５３ａ〜５３ｄが交互に配置され、他方
の側面にはＮ型ペルチェ素子５３ｅ〜５３ｈとＰ型ペル
チェ素子５２ｅ〜５２ｈが交互に配置される。したがっ
て、形状記憶合金５１の長手方向の同一位置には、導電
型の異なるペルチェ素子が配置される。

【００３０】形状記憶合金５１の一方の側面に配置され
たＰ型ペルチェ素子５２ａ〜５２ｄとＮ型ペルチェ素子
５３ａ〜５３ｄは、形状記憶合金５１の他方の側面に配
置されたＮ型ペルチェ素子５３ｅ〜５３ｈとＰ型ペルチ
ェ素子５２ｅ〜５２ｈに導電性の金属片からなる電極５
４ａ〜５４ｅ、５５ａ〜５５ｄ、５６ａ〜５６ｈを介し
て直列接続される。すなわち、形状記憶合金５１の一方
の側面に配置されたＰ型ペルチェ素子５２ａの一端部に
は電極５４ａが接続される。Ｎ型ペルチェ素子５３ａの
一端部と、Ｐ型ペルチェ素子５２ｂの一端部には電極５
４ｂが接続される。Ｎ型ペルチェ素子５３ｂの一端部
と、Ｐ型ペルチェ素子５２ｃの一端部には電極５４ｃが
接続され、Ｎ型ペルチェ素子５３ｃの一端部と、Ｐ型ペ
ルチェ素子５２ｄの一端部には電極５４ｄが接続され
る。さらに、Ｎ型ペルチェ素子５３ｃの一端部には電極
５４ｅが接続される。

【００３１】また、形状記憶合金５１の他方の側面に配
置されたＮ型ペルチェ素子５３ｅの一端部と、Ｐ型ペル
チェ素子５２ｅの一端部には電極５５ａが接続され、Ｎ
型ペルチェ素子５３ｆの一端部と、Ｐ型ペルチェ素子５
２ｆの一端部には電極５５ｂが接続される。さらに、Ｎ
型ペルチェ素子５３ｇの一端部と、Ｐ型ペルチェ素子５
２ｇの一端部には電極５５ｃが接続され、Ｎ型ペルチェ
素子５３ｈの一端部と、Ｐ型ペルチェ素子５２ｈの一端
部には電極５５ｄが接続される。尚、電極５４ａ〜５４
ｅと形状記憶合金５１の相互間、及び電極５５ａ〜５５
ｄと形状記憶合金５１の相互間には、例えば熱伝導率が
良好な図示せぬ絶縁フィルムが設けられる。

【００３２】前記Ｐ型ペルチェ素子５２ａの他端部とＮ
型ペルチェ素子５３ｅの他端部は湾曲された電極５６ａ
により接続され、Ｎ型ペルチェ素子５３ａの他端部とＰ
型ペルチェ素子５２ｅの他端部は電極５６ｂにより接続
される。以下同様にして、形状記憶合金５１の一方の側
面に配置されたペルチェ素子の他端部と、形状記憶合金
５１の他方の側面に配置されたペルチェ素子の他端部と
が電極５６ｃ〜５６ｈにより接続される。このようにし
て、複数個のペルチェ素子が直列接続される。これら電
極５６ａ〜５６ｈは、各ペルチェ素子の放熱用のヒート
シンクを兼ねている。さらに、これらの外周には、全体
を覆う保護膜５７が設けられている。この保護膜５７
は、例えばシリコーン等の生体親和性に優れ、フレキシ
ブルな材料により構成される。電極５６ａ〜５６ｈの端
部は、形状記憶合金５１の底面より突出しているため、
形状記憶合金５１と保護膜５７は、これらの間の空気層
により断熱されている。

【００３３】上記構成において、直列接続されたペルチ
ェ素子群に対する電流の供給方向を変えることにより、
各ペルチェ素子の形状記憶合金５１側を高温としたり、
低温とすることができる。例えば電極５４ｅを正
（＋）、電極５４ａを負（−）にすると、各ペルチェ素
子の一端部（形状記憶合金５１の側面側）が高温とな
り、他端部（形状記憶合金５１の側面と反対側）が低温
となる。このため、形状記憶合金５１は記憶された形状
に変形する。また、電極５４ａを正（＋）、電極５４ｅ
を負（−）にすると、各ペルチェ素子の一端部は低温と
なり、他端部が高温となる。このため、形状記憶合金５
１は元の形状に復帰される。

【００３４】上記構成としても、図３、図４の構成と同
様の効果を得ることができる。

【００３５】図８は、本発明に適用される運動素子の他
の例を示すものであり、図３、図４に示す例の変形例を
示している。図８は図３と同様に、Ｐ型ペルチェ素子３
２ａ、３２ｅの部分のみを示しており、他のペルチェ素
子、及び電極等の配置は図３、図４と同様である。

【００３６】図８に示すように、形状記憶合金３１は円
筒状とされ、図４に示すＰ型ペルチェ素子３２ａ〜３２
ｅ、Ｎ型ペルチェ素子３３ａ〜３３ｅ、電極３４ａ〜３
４ｅ、３５ａ〜３５ｄ、３６ａ〜３６ｅ、３７ａ〜３７
ｄ、ヒートシンク３８ａ〜３８ｄ、３９ａ〜３９ｄは半
円環状とされている。前記形状記憶合金３１の一方の半
周面には、形状記憶合金３１の長手方向に沿って半円環
状のＰ型ペルチェ素子３２ａ〜３２ｄとＮ型ペルチェ素
子３３ａ〜３３ｄが交互に配置され、形状記憶合金３１
の他方の半周面には、長手方向に沿って半円環状のＰ型
ペルチェ素子３２ｅ〜３２ｈとＮ型ペルチェ素子３３ｅ
〜３３ｈが交互に配置される。また、これらペルチェ素
子は、半円環状の電極３４ａ〜３４ｅ、３５ａ〜３５
ｄ、３６ａ〜３６ｅ、３７ａ〜３７ｄにより直列接続さ
れる。これら３４ａ〜３４ｅ、３５ａ〜３５ｄ、３６ａ
〜３６ｅ、３７ａ〜３７ｄは半田溶接をせず、直接ある
いは例えば導電性のグリース等を介してペルチェ素子に
接合される。電極３５ａ〜３５ｄ、３７ａ〜３７ｄに
は、熱伝導率が良好な金属からなる半円環状のヒートシ
ンク３８ａ〜３８ｄ、３９ａ〜３９ｄがそれぞれ設けら
れる。これらヒートシンクの外周には、全体を覆う保護
膜４０が設けられている。この場合も、形状記憶合金３
１は空気層により保護膜４０から断熱されている。

【００３７】図８に示す形状の運動素子１１は、形状記
憶合金３１を円筒形状とし、この円筒形状の外面に接す
る２組のペルチェ素子を配置している。このため、形状
記憶合金３１が変形した際に形状記憶合金３１からペル
チェ素子に対する応力、あるいはペルチェ素子から形状
記憶合金３１に対する応力を逃すことができるため、結
果として運動素子１１の寿命を長くすることができる。
また、形状記憶合金３１を円筒形状としているため、こ
の運動素子をカテーテルとして利用することもできる。

【００３８】尚、上記各ペルチェ素子は半円形状とした
が、これに限定されるものではなく、形状記憶合金３１
との当接部が形状記憶合金３１の外形と同一形状とさ
れ、形状記憶合金３１に密着する形状であればよい。し
たがって、形状記憶合金３１と反対側の形状は曲面であ
る必要はなく、用途に応じた形状とすればよい。

【００３９】さらに、図８に示す例では、円筒形状の形
状記憶合金３１の外周面に対して半円形状の２組みの各
ペルチェ素子を配置しているが、これに限定されるもの
ではなく、例えば形状記憶合金３１の外周面の一部に例
えば半円形状の１組みのペルチェ素子を配置したり、あ
るいは形状記憶合金３１の外周面に３組み以上のペルチ
ェ素子を配置してもよい。このように、形状記憶合金３
１の周囲に配置される、ペルチェ素子の数を多くするに
従い、各ペルチェ素子のサイズが小さくなる。このた
め、形状記憶合金が変形した際に形状記憶合金の表面と
ペルチェ素子の表面との密着度を保持できるとともに、
形状記憶合金の動きをペルチェ素子により阻害すること
を防止できる。したがって、このような構成とすれば、
ペルチェ素子と形状記憶合金との熱の間の移動を良好に
行えるとともに、一層形状記憶合金３１とペルチェ素子
との間の応力を緩和できる。

【００４０】また、円筒形状の形状記憶合金３１の内部
に超弾性のパイプあるいは線材を挿入し、パイプあるい
は線材の復元力を利用して変形前の形状に復帰させるよ
うにしてもよい。

【００４１】さらに、超弾性のパイプあるいは高分子材
料で形成されたパイプを円筒形状の形状記憶合金３１の
外側に配置してペルチェ素子を覆い、このパイプの復元
力を利用して変形前の形状に復帰させるようにしてもよ
い。

【００４２】また、この運動素子を例えばカテーテルと
して利用する場合、円筒形状の形状記憶合金３１に軸周
りのねじれを記憶させ、この形状記憶合金３１と保護膜
４０の両端部を固定してもよい。このとき、複数のペル
チェ素子と電極は円筒形状の形状記憶合金３１と保護膜
４０に固定されていない。このため、ペルチェ素子によ
り形状記憶合金３１を加熱、冷却することにより、これ
らペルチェ素子と電極の位置関係が変わることなく、形
状記憶合金３１と保護膜４０を回転することができ、カ
テーテルとして所望の運動をさせることができる。

【００４３】尚、図３、図４及び図８に示す運動素子１
１において、ペルチェ素子は形状記憶合金３１の両側面
に配置したが、これに限定されるものではなく、一方の
側面のみに配置してもよい。

【００４４】さらに、熱電変換素子としては、ペルチェ
素子を用いたがこれに限定されるものではなく、その他
の素子を用いることも可能である。

【００４５】また、上記例では、運動素子をカテーテル
に適用する場合について説明したが、これに限定される
ものではなく、運動素子を内視鏡、気管内送管チューブ
や腹腔鏡先端部等に適用することも可能である。

【００４６】その他、本発明の要旨を変えない範囲で種
々変形実施可能なことは勿論である。

【００４７】

【発明の効果】以上、詳述したようにこの発明によれ
ば、良好に拍動を補助でき、しかも、装置形状が小型で
患者の負担を大幅に軽減することができるとともに、消
費電力を削減可能な補助人工心筋を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す概略構成図。

【図２】図２（ａ）、図２（ｂ）はそれぞれ図１に示す
形状記憶合金を用いた補助人工心筋の動作を説明するた
めに示す図。

【図３】本発明に適用される運動素子の一例を示す断面
図。

【図４】図３の４−４線に沿った断面図。

【図５】本発明に適用される運動素子の他の例を示す一
部切除した側面図。

【図６】図５の６−６線に沿った断面図。

【図７】図６の７−７線に沿った断面図。

【図８】本発明に適用される運動素子の他の例を示す断
面図。

【図９】従来の人工心臓装置の一例を示す斜視図。

【符号の説明】

１１…運動素子、１５…制御装置、３１…形状記憶合金、３２ａ〜３２ｈ…Ｐ型ペルチェ素子、３３ａ〜３３ｈ…Ｎ型ペルチェ素子、３４ａ〜３４ｅ、３５ａ〜３５ｄ…電極、３６ａ〜３６ｅ、３７ａ〜３７ｄ…電極、３８ａ〜３８ｈ、３９ａ〜３９ｈ…ヒートシンク、４０…保護膜、５１…形状記憶合金、５２ａ〜５２ｈ…Ｐ型ペルチェ素子、５３ａ〜５３ｈ…Ｎ型ペルチェ素子、５４ａ〜５４ｅ、５５ａ〜５５ｄ、５６ａ〜５６ｈ…電
極、５７…保護膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高木敏行宮城県仙台市太白区緑ヶ丘３−38−15 (72)発明者山家智之宮城県仙台市太白区金剛沢１−４−30 (72)発明者山田誠宮城県仙台市太白区向山２−36−４東北電子産業株式会社内 (72)発明者佐藤征男宮城県仙台市宮城野区扇町５−８−10 株式会社アインテック内 (72)発明者座間誠一神奈川県横浜市神奈川区松本町１−１−５東京マイクロデバイス株式会社内 (72)発明者山内清宮城県仙台市太白区郡山６−７−１株式会社トーキン内Ｆターム(参考） 4C097 AA26 BB01 BB06 CC01 DD09 MM09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】心臓の外壁に取着され、心臓を押圧又は
拡張するための形状が記憶された形状記憶合金と、この
形状記憶合金を電気信号により加熱又は冷却する複数の
熱電変換素子とからなる運動素子と、前記電気信号を発生し、この電気信号を前記運動素子に
供給する制御装置とを具備することを特徴とする補助人
工心筋。
【請求項２】前記運動素子は、前記心臓の拡張状態又
は収縮状態のうちの一方の外壁の形状が記憶された形状
記憶合金と、前記形状記憶合金の少なくとも一側面で、前記形状記憶
合金の長手方向に沿って交互に配置されるとともに互い
に電気的に接続され、一端部が前記形状記憶合金に当接
された複数の熱電変換素子と、前記熱電変換素子の前記形状記憶合金と反対側の他端部
に設けられたヒートシンクと、前記ヒートシンクの外側全体を覆う保護膜とを具備し、前記形状記憶合金は、空気層により前記保護膜から断熱
されていることを特徴とする請求項１記載の補助人工心
筋。
【請求項３】前記形状記憶合金は円筒形状とされ、前
記熱電変換素子は前記形状記憶合金との当接部が形状記
憶合金の外形と同一形状とされていることを特徴とする
請求項２記載の補助人工心筋。