JP2001517102A - 血管内血液ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 提案された血液ポンプは、互いに緊密に接続され、特定の距離だけ間隔をあけたモータ・ハウジング（２０）とポンプ・ケーシング（３２）とを有する。両方のハウジング（２０、３２）は、わずか約６ｍｍの基本的に同じ直径を有し、したがってカテーテル（１４）を使用して、血液ポンプを身体の血管系を通る使用箇所に導入することができる。回転翼（３４）が、ポンプ・ケーシング（２０）内で、点支承軸受として設計された縦方向および半径方向に作用する軸受（４７）に装着される。回転翼（３４）の振動を回避するため、これに流体力学的または機械的作用を行える整列装置（５３）が取り付けられる。モータからの回転駆動力は、磁気継手（５３）によって回転軸（３４）に伝達される。

Description

【発明の詳細な説明】 血管内血液ポンプ 本発明は駆動ユニットとポンプ・ユニットとを備える血管内血液ポンプに関し 、前記血液ポンプは、人体の脈管系に導入されて、例えば心臓内で給送作用を行 えるサイズになっている。 血管内ポンプは、血管を穿孔して身体の脈管系に導入し、心臓または血液を給 送すべき別の部位へ進める。身体に挿入される部品は、外部からアクセス可能な 大きさの血管にはめ込むのに十分なほど小さい直径でなければならない。許容最 大直径は約７ｍｍである。 欧州特許第０ １５７ ８７１ Ｂ１号および欧州特許第ＥＰ ０ ３９７６ ６８ Ｂ１号から、ポンプ・ユニットが、内部で回転するように配置された回転 翼を有する管状ケーシングを備える管脈内血液ポンプが知られる。回転翼は、カ テーテルを通して案内された可撓軸を介して、体外の駆動ユニットと接続される 。駆動ユニットは、ポンプ・ユニットを駆動する可撓軸を駆動するように配置さ れる。駆動ユニットは体外で操作され、任意の所望のサイズを有することができ る。軸とカテーテルとの間の摩擦を所望通り軽減するには、液体で連続的に潤滑 する必要がある。研磨粒子を含むこの液体の一部が、摺動する軸受およびポンプ ・ユニットのシーリングを通って漏出し、血流に入る。残りの部分は、軸に沿っ てカテーテルを通過した後、体外で収集される。さらに、可撓軸は血液ポンプの 応用範囲を制限する。というのは、血液ポンプは、カテーテルおよびその中に収 容された軸の余り広範囲な屈曲を必要としない体内の部位にしか進むことができ ないからである。 国際特許第９４／０９８３５号から知られる血液ポンプは、心臓の一時的支持 装置として提供されたものである。この血液ポンプは、外科的に露出された心臓 に使用され、モータとポンプとを含むロッド形のケーシングを備え、ポンプ部分 によって大動脈に挿入することができ、モータ部分は大動脈の外部に残る。 さらに、欧州特許第０ １５７ ８５９ Ｂ１号から、モータ・ユニットとポ ンプ・ユニットが１つの一体設計に結合された血液ポンプが知られる。このポン プは体内移植に適しているが、侵入を最小にする外科的介入によって体内に導入 する血管内血液ポンプとしては有用でない。 血管内血液ポンプ、すなわち血管を通って前進するようになされ、要求される 高い給送性能を提供する一方、小さいサイズで、簡単かつ安全な方法で密封され た血液ポンプを提供することが、本発明の目的である。 血液にかかる剪断応力による血液の損傷の危険性が大幅に減少した血管内血液 ポンプを提供することが、本発明の他の目的である。 本発明による血液ポンプは、請求項１で規定される。 本発明の血液ポンプでは、駆動ユニットおよびポンプ・ユニットが互いに直接 接続され、血液ポンプはロッド形の薄い部材として設けられ、モータ・ハウジン グおよびポンプ・ケーシングはほぼ同じ外径を有する。最小侵襲の介入で配置さ れる血液ポンプの直径は、約５ないし７ｍｍに制限される。身体の外側の領域に ある血管の幅が、最大７ｍｍ余りだからである。このタイプの血液ポンプは、約 １００ｍｍＨｇの逆圧で１分当たりほぼ４リットルの給送性能を達成するのに適 している。 本発明によると、血管内血液ポンプでは、回転翼がモータ・ハウジングの外部 に配置されたステップ軸受上で軸方向に支持され、モータ・ハウジングの一方端 の壁を通る磁気継手を介してモータ軸に結合される。前記の端壁はモータ・ハウ ジングの一体部分であり、それを密封するように設けられる。これにより、モー タ・ハウジングを通して回転軸を案内する必要がなくなる。したがって、この部 位では、漏出や血液の沈着の危険をもたらす密封が必要ない。モータ・ハウジン グの端壁は非磁性材料、特に合成材料またはセラミックで作成される。回転せず 、モータ・ハウジングの端壁を通って延びるように配置されたロッド上で回転翼 を支持することができる。ロッドと端壁の間の密封は、両方とも静止しているの で、問題を生じない。 さらに、本発明によると、配向手段を設けて、回転翼をモータの軸と同軸の向 きに保持する。第１に、回転翼はステップ軸受によって軸方向に支持され、ハウ ジングに対して半径方向に心出しされる。それでも回転翼の軸に沿って配置され たこのような軸受は、回転翼がステップ軸受の周囲で振動運動を行うのを阻止す ることができない。このような振動運動を制限または防止するため、機械的、磁 気的または流体力学的タイプで、回転翼を軸方向に正確に維持させる、対応する 配向手段を設ける。ポンプ・ケーシングに対する回転翼の中心の配置は、ステッ プ軸受によって行う。縦軸に対する半径方向の向きは、別個にステップ軸受から 距離を置いて設けた配向手段によって実施される。 回転翼を支持するロッドは、モータ・ハウジング内へと延び、したがってその 軸方向に関して良好な案内と安定性を獲得することが好ましい。これは、回転翼 を真に中心に精密案内するために重要である。このように精度の高い案内が必要 なのは、血液の損傷を最小限に抑え、効率の油圧損を避けるために、回転翼のブ レードとポンプ・ケーシングとの間の空隙が１０分の１ミリメートルを超えては ならないからである。回転翼が同軸で実行しないと、溶血の危険性も上がる。 この血液ポンプのさらなる利点は、回転翼を簡単に外し、交換できることであ る。モータ・ハウジングおよびポンプ・ケーシングがユニットを形成し、別個の 交換可能な部品として設ける回転翼を、ステップ軸受と突き当たるまでその上に 滑り込ませる。駆動ユニットとポンプ・ケーシングを備えるユニットは、軸の通 路や可動部分がなく、汚染物質が沈着しやすい隙間もないので、簡単に清掃し消 毒できる。 回転翼が回転すると、回転翼は所定の流れ方向に血液を運搬する。この状況で 、回転翼には、回転翼を駆動ユニットから引き離す力がかかる。回転翼をモータ 軸に結合する磁気継手が、回転翼を引いてステップ軸受に押し当て、これによっ て運転中に回転翼がステップ軸受から引き離されるのを防止する。 本発明の血管内血液ポンプは、脈管系内で良好な移動性を有するので、例えば 以下のような種々の用途に使用することができる。 ａ）脈動流を生成するオプション（つまりｂ）を備えた、左心支持ポンプ。 ｂ）ポンプ速度を調整することによる拍動運転のオプションを備えた、右心支 持ポンプ。 ｃ）人工心肺装置を使用せずに拍動している、または拍動していない心臓の胸 部／経胸的外科的介入中の片／両室支持システム。 ｄ）器官の局所的血流のために設けられ、対応する密封装置を有する血液ポン プ。 本発明の実施形態を、図面に関して以下でさらに詳細に説明する。 図１は、吸引套管を左心室内に配置し、血液ポンプを左心室の前の部位に挿入 した系統図である。 図２は、血液ポンプの第１の実施形態の系統的縦断面図である。 図３は、血液ポンプの第２の実施形態の縦断面図である。 図４は、血液ポンプの第３の実施形態の縦断面図である。 図５は、血液ポンプの第４の実施形態の縦断面図である。 図６は、改変したさらなる実施形態の回転翼の前面図である。 図１は、左心室の心作用を支持する血液ポンプ１０の使用を示す。血液ポンプ １０は、同軸で直列に配置され、ロッド形の設計を形成するモータ・ユニット１ １とポンプ・ユニット１２を備える。ポンプ・ユニットは、吸引ホース１３で延 長し、これはその端壁および／または側壁には、血液をポンプに供給する開口部 が設けられている。吸引ホース１３と反対側の血液ポンプ１０の後端は、大動脈 弓１５および大動脈１６を通って導入されたカテーテル１４に接続される。血液 ポンプ１０は、これを主に上行大動脈内で位置決めするのに適した形で配置され 、直線で短い吸引ホース１３が心室１７内に延びる。大動脈弁は、閉じた状態で ポンプ・ケーシングまたは吸引ホースの外側に突き当たる。血液ポンプ１０は、 カテーテル１４を、任意選択でその中に収容された心軸と共に、または案内ワイ ヤーを使用して前進させることによって、その遠位側に配置された吸引ホース１ ３と共に、図示の位置に前進する。その過程で、吸引ホース１３は遡って大動脈 弁１８を通過し、したがって血液は吸引ホース１３を通って吸引され、大動脈１ ６中に給送される。 本発明の血液ポンプの使用は、典型的な例を示すにすぎない図１に示した用途 に限られるものではない。 図２は、血液ポンプの好ましい実施形態を示し、緊密に接続されたモータ・ユ ニット１１およびポンプ・ユニット１２を備える。モータ・ユニット１１は、電 気モータ２１を収容する縦方向の円筒ハウジング２０を有する。ハウジング２０ は、密封状態で取り付けられた可撓カテーテル１４で接合された端壁２２によっ て、後端が閉鎖されている。カテーテル１４を通って、特に電源用と電気モータ ２１の制御用の電気ケーブルが案内される。 モータのステータ２４は、通常のように、周囲に分散した複数のコイルと縦方 向の磁気戻り路を備える。ステータはモータ・ハウジング２０に緊密に接続され る。ステータ２４は、半径方向に磁化された永久磁石を備えるロータ２６を囲む 。ロータ２６は、モータ・ハウジング２０内にそこで回転するよう支持される。 モータのロータ２６は、ロータ２０に接続されたモータ軸５０に装着される。 モータ軸５０は中空の軸として形成され、それを通って延びるロッド２５を有す る。モータ軸５０は後端でモータ・ハウジング内の軸受５１に接続され、その前 端はロッド２５上の軸受５２に支持される。 モータ・ハウジング２０を通って、固定非回転ロッド２５が延び、その後端は 端壁２２に接続される。ロッド２５はモータ・ハウジング２０の前側を閉じる端 壁４５を通って突き出し、端壁４５内でロッド２５は固定シーリングに取り付け られ、これを備える。ロッド２５の前部はポンプ・ケーシング３２内に延びる。 この部分は回転翼３４のハブ３５を担持し、ハブ３５は球形のステップ軸受４７ によって軸端上で支持される。ステップ軸受４７はアキシアル／ラジアル軸受の 組合せである。ハブ３５内には特大のボア４８が形成され、ロッド２５は半径方 向の遊びがある状態でそれを通って延び、したがってハブ３５はステップ軸受４ ７の周囲でわずかな振動運動を行うことができる。ハブ３５にはさらに、ハブの 前端からボア４８に達する掃気ボア４８ａが形成され、それによってボア４８を 通る定常流をもたらし、血栓形成を回避する。ポンプ・ケーシング３２は、長手 方向の支柱４９によってモータ・ハウジング２０に接続される。 回転翼３４のハブ３５は、そこから半径方向に突き出すブレード３６またはポ ンプ・バケットを備える。回転翼３４が回転すると、血液はポンプ・ケーシング ３２の端側にある吸引口３７を通って吸引され、ポンプ・ケーシング３２内で軸 方向に後方へ押しやられる。血液は、ポンプ・ケーシング３２とモータ・ハウジ ング２０との間の環状空隙を通り、流れ方向に広がるハブ３５に沿って外側に流 れ、次いでモータ・ハウジング２０に沿って流れ続ける。これによって、モータ ・ハウジング２０の過度の表面温度（４１℃超）による血液の損傷を生じること な く、駆動ユニットで発生した熱が散逸する。モータ・ハウジング２０とポンプ・ ケーシング３２は、直径がほぼ等しいが、ポンプ・ケーシング３２の外径がモー タ・ハウジングの外径よりわずかに大きくてもよい。というのは、ポンプ・ケー シングは流れに囲まれる必要がないからである。ポンプ・ケーシング３２は、前 端および後端が開いた円筒形の管を備える。この例および以下の例では、ポンプ ・ユニットを逆の運搬方向で運転し、血液をモータ・ハウジングに沿って吸引し 、軸方向に端３７から出すこともできる。 モータ軸５０の回転は、磁気継手５３を通って回転翼３４に伝達される。磁気 継手は、モータ・ハウジング内に配置されてモータ軸５０に接続された第１磁性 部分５４と、ハブ３５に接続された第２磁性部分５５を備える。２つの磁性部分 は、非磁性端壁４５を通じて互いに結合される。継手５３の磁気保持力は、ポン プの運転中に回転翼３４を前方（図４の右側）に駆動する力を克服するのに十分 なほど強く、したがってハブ３５を伴う回転翼３４は、もっばら磁気保持力によ ってロッド２５の所定の位置に保持される。 端壁４５、ならびに磁性部分５４および５５の隣接する壁は、モータ・ハウジ ングの内部に向かって凹状に湾曲し、ステップ軸受４７が曲率中心となる。この 湾曲および軸方向に面一に配置された継手の磁性部分は、磁気継手５３の保持力 とあいまって、液体制動によって、ステップ軸受４７上に振子式に支持されたハ ブに半径方向の安定性を与える効果がある。端壁４５および回転翼３４の隣接す る壁の湾曲は、給送操作中に回転翼をロッド２５に対して同軸配向に保持する配 向手段５６を構成する。 図３による実施形態では、回転翼３４に面したモータ・ハウジング２０の端部 は、平面の端壁４５ａによって閉鎖される。ロータ２６はロータ軸６０に装着さ れ、これは後端が玉軸受５１に支持され、前端は軸受６１に支持される。軸受６ １は、ロータ軸６０の軸に沿って配置された玉６２を備えると共にロータ軸の円 錐据付台６３に座し、ロータ軸を軸方向に支持する円錐軸受を形成する。玉６２ はさらに、端壁４５ａから外被の内部に突き出す肩６３中に形成された軸受凹み にも座す。モータ・ハウジング２０は全周をぴったり封入される。ロータ軸６０ の回転を回転翼３４に伝達するために磁気継手５３が設けられ、これはモータ・ ハウジング２０内に配置されてロータ軸６０に接続された第１磁性部分５４と、 回転翼３４に接続された第２磁性部分５５とを備える。第１磁性部分５４と第２ 磁性部分５５とは、端壁４５ａを通じて引き合う。したがって、ロータ軸６０が 回転すると、回転翼３４がそれと共に回転する。 端壁４５ａから外側に突き出すロッド６４は、回転翼３４のハブ３５内へ延び 、端部が、ステップ軸受４７を形成してハブ３５内に取り付けられた玉に突き当 たる。ハブ３５の方向を安定させるため、ロッド６４を中心に回転するようにハ ブ３５内に取り付けられた滑り軸受として形成された配向手段５６ａを設ける。 ステップ軸受４７は回転翼３４に軸方向の支持を与える。滑り軸受として形成さ れた配向手段５６ａは、非常に正確に半径方向の心出しを実施し、ステップ軸受 ４７の周囲の回転翼の振動を防止して、回転翼をモータの軸と同軸方向に維持す る。ステップ軸受４７の玉は、セラミックまたは他の耐磨耗性材料で作成するこ とが好ましい。前記玉は、回転翼と共通に回転するように配置される。 図４による血液ポンプでは、モータは一般的に図２に示したものと同じように 設計される。中空のモータ軸５０を通って、心出しされて後端壁２２及び前端壁 ４５ｂに取り付けられたロッド２５が延びる。モータ軸５０は、モータ・ハウジ ング２０内の軸受５１によって後端が支持され、ロッド２５上の軸受５２によっ て前端が支持される。モータ軸５０は、その上に取り付けられた磁気継手５３の 第１磁石５４を有する。磁気継手の第２磁石５５は、回転翼３４のハブ３５に取 り付けられる。 ステップ軸受４７は、第２磁石５５間の中心に配置され、モータ・ハウジング ２０の端壁４５ｂ上に支持された玉を備える。以前の実施形態とは異なり、図４ のステップ軸受４７は、回転翼３４のモータ側の端上に配置され、端壁４５ｂか ら突き出す長い支持アームは不要となる。 図４によると、配向手段は、ポンプ・ケーシング３２内にある回転翼３４のハ ブ３５の上流端を支持する軸受５６ｂを備える。そのため、ポンプ・ケーシング ３２内には取入れ口３７付近にスパイダー７０が設けられ、配向手段５６ｂを保 持する。このように、回転翼３４はその両端において機械的に支持される。 図５による実施形態では、駆動ユニット１１は図４と同じように設計される。 ステップ軸受４７もモータ・ハウジング２０の端壁４５ｂ付近に同じように配置 される。違いは配向手段５６ｃにある。図５の配向手段５６ｃは、磁石７２がポ ンプ・ケーシング３２の壁内に配置され、磁石７３が回転翼３４のブレード３６ 内に配置された磁石７２、７３を備える。磁石は同じ極が互いに対面し、互いに 反発するように配置される。このようにして、回転翼３４はポンプ・ケーシング 内の中心に保持される。 図６は、配向手段５６ｄの別の実施形態を示す。この配向手段は、回転翼３４ のブレード３６の外端に設けた傾斜部分７５を備え、ブレード３６と周囲のポン プ・ケーシング３２の壁との距離は、回転方向とは反対の方向で減少する。つま り、傾斜面７５とポンプ・ケーシング３２の周囲壁との間に圧力増大が発生し、 ブレード３６に半径方向内側に作用する。この特徴によって、回転翼３４の流体 力学的心出しが実現される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年３月４日（１９９８．３．４） 【補正内容】 請求の範囲 １．モータ・ハウジング（２０）内の電気モータ（２１）を含みカテーテル（１ ４）に接続された駆動ユニット（１１）と、管状ポンプ・ケーシング（３２）内 で回転するように配置された回転翼（３４）を含むポンプ・ユニット（１２）と を備え、モータ・ハウジング（２０）とポンプ・ケーシング（３２）がほぼ同じ 直径を有し、互いに軸方向に距離をおいて同軸に配置された血管内血液ポンプで あって、 ポンプ・ケーシング（３２）は、モータ・ハウジング（２０）と反対側の端に 端側吸引口（３７）を備え、回転翼（３４）が、モータ・ハウジング（２０）の 外部に配置されたステップ軸受（４７）上に軸方向に支持され、モータ・ハウジ ング（２０）の端壁（４５）を通して磁気継手（５３）によってモータ軸（５０ ）に結合され、回転翼（３４）をポンプ・ケーシング（３２）の軸と同軸方向に 保持する配向手段（５６）が設けられることを特徴とする血液ポンプ。 ２．モータ・ハウジング（２０）の端壁（４５、４５ａ）から突き出すロッド（ ２５、６４）が、回転翼（３４）の軸方向ボア（４８）内に延び、ステップ軸受 （４７）を支持することを特徴とする、請求項１に記載の血液ポンプ。 ３．配向手段（５６）が設けられ、該配向手段においては、モータ・ハウジング （２０）の端壁（４５）が凹状、回転翼（３５）の隣接する端が凸状で、したが って回転翼に沿って流れる液体が、磁気継手（５３）の保持力とあいまって、ス テップ軸受（４７）の周囲で振動する回転翼（３４）を心出しする働きをするこ とを特徴とする、請求項１または２に記載の血液ポンプ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シエス、トルステン ドイツ連邦共和国 エーヘン 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・ハウジング（２０）内の電気モータ（２１）を含みカテーテル（１ ４）に接続された駆動ユニット（１１）と、管状ポンプ・ケーシング（３２）内 で回転するように配置された回転翼（３４）を含むポンプ・ユニット（１２）と を備え、モータ・ハウジング（２０）とポンプ・ケーシング（３２）がほぼ同じ 直径を有し、互いに軸方向に距離をおいて同軸に配置された血管内血液ポンプで あって、 回転翼（３４）が、モータ・ハウジング（２０）の外部に配置されたステップ 軸受（４７）上に軸方向に支持され、モータ・ハウジング（２０）の端壁（４５ ）を通して磁気継手（５３）によってモータ軸（５０）に結合され、回転翼（３ ４）をポンプ・ケーシング（３２）の軸と同軸方向に保持する配向手段（５６） が設けられることを特徴とする血液ポンプ。 ２．モータ・ハウジング（２０）の端壁（４５、４５ａ）から突き出すロッド（ ２５、６４）が、回転翼（３４）の軸方向ボア（４８）内に延び、ステップ軸受 （４７）を支持することを特徴とする、請求項１に記載の血液ポンプ。 ３．配向手段（５６）が設けられ、該配向手段においては、モータ・ハウジング （２０）の端壁（４５）が凹状、回転翼（３５）の隣接する端が凸状で、したが って回転翼に沿って流れる液体が、磁気継手（５３）の保持力とあいまって、ス テップ軸受（４７）の周囲で振動する回転翼（３４）を心出しする働きをするこ とを特徴とする、請求項１または２に記載の血液ポンプ。 ４．配向手段（５６ａ）が、回転翼（３４）をロッド（６４）上に支持するよう に設けたラジアル軸受を備えることを特徴とする、請求項２に記載の血液ポンプ 。 ５．配向手段（５６ｂ）が、ブレード（３６）より先まで延びポンプ・ケーシン グ（３２）に取り付けられた回転翼の端を支持するように設けられたラジアル軸 受を備えることを特徴とする、請求項１に記載の血液ポンプ。 ６．配向手段（５６ｃ）は、回転翼（３４）のブレード（３６）が磁石（７３） を備え、それがポンプ・ケーシング（３２）上の対応する磁石（７２）と共に回 転翼（３４）の半径方向心出しを実現することによって構成されることを特徴と する、請求項１に記載の血液ポンプ。 ７．配向手段（５６ｄ）は、回転翼（３４）のブレード（３６）が、ポンプ・ケ ーシング（３２）内にある回転翼の回転中に回転翼（３４）を流体力学的に心出 しすることによって構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の血液ポ ンプ。