JP2009534076A - 血液灌流用ポンプ - Google Patents

Abstract

心臓機能不全を治療するための心臓手術または心室補助中の血液灌流において、心臓によって生成される脈動流とは対照的に、循環器系において線形流を生成する遠心ポンプが現在使用されている。本発明によると、血液灌流のための脈動線形流は、ポンプ（３）のチャンバまたはケースの内壁に、膨張および収縮して、ポンプ（３）から出口（６）への流れにおいて脈動作用を生み出す体積および圧力の変動を生成する、ベル型薄膜状の可撓性ライニング（８）を提供することによって達成される。ポンプ（３）への入口（５）には、環状シックニング（１１）によって逆止弁が形成される。

Description

本明細書の発明の名称に示されるように、以下の発明は、顕著な利点が達成され、心臓機能不全の治療のための心臓手術または心室補助中の血液灌流における技術的進歩を示唆する血液灌流用ポンプに関する。

現在、心臓手術中の血液灌流と心臓機能不全の治療の両方のために、ローラポンプと遠心ポンプの２種類のポンプが使用されている。どちらの種類のポンプも線形または連続流、したがって、心臓によって生成される脈動または生理学的流ではなく一定流での血液循環を生成する。

各拍動によって生成される衝撃が非常に狭い動脈の灌流を改善するため、組織を灌流する理想的な流は脈動または生理学的流であることが常に認められてきた。ローラポンプおよび遠心ポンプの製造者は、線形流を脈動流に変換する策を探してきたが、いまだ満足のいく結果は得られていない。

特許文献１に係る発明は、ポンプチャンバを画定するハウジングを含む、血液などの生物学的液を圧送する遠心ポンプを開示している。ポンプチャンバは、溶血を低減する手助けをするが、非生理学的線形流を生成するだけの回転インダクタを形成するように、区分を有する羽根付きのロータ（羽根車）を包含する。

特許文献２に係る発明は、血液の抗溶血特性を低減させずに外装の下側内部に血栓が付着するのをほぼ完全に防ぐことのできる血液ポンプを提供する。その血液ポンプは、ポンプ外装、外装の中央側面部に配置される吸入入口、下側周辺部に配置される流出口、入口から供給される血液の遠心流を生み出すための主ローラを備える。ロータには攪拌機および攪拌フィンが設けられる。この場合も、同期可能な脈動または生理学的流は生成されない。
米国特許第５４５８４５９号明細書 米国特許第６１８３２２０号明細書

（発明の目的）
本発明の目的は、組織および臓器の灌流の際に優れ、心室補助が必要な場合に患者の生物学的脈拍と同期させることのできる、遠心ポンプによって生成される線形または連続流および脈動流の利点を提供する灌流システムを実現することである。

概して、本発明の目的を成す血液灌流用ポンプは、線形流および脈動流で生成される血液灌流の新規なシステムを可能とし、遠心ポンプによって生成される線形流の利点と（遠心ポンプはさほど溶血性ではない）脈動流の利点（組織および臓器の優れた灌流、および患者の脈拍との同期能力）とに貢献する。

要約すると、その装置は、既に既知な遠心推進部と、完全に新規な別の脈動推進部とを組み合わせた装置と考えられる。

本発明に従い使用されるポンプはその種の他のポンプと同様に、血液を中に収容し、羽根または渦のシステムによって、血液が高速で回転させられて遠心力による線形出口流を生成するカプセルまたはケースを備える。遠心ポンプによって提供される線形流に脈動流を重畳できるように、ポンプのカプセルまたはケースの内壁には可撓性ライニングまたは可撓性ベル型薄膜が連結され、該ライニングまたは薄膜は（生物学的血清などを用いて）水圧または空気圧で駆動され、カプセルの内側体積を変動させるために膨張および収縮させられて、同じ体積の血液を移動させ、それにより血液は遠心ポンプの出口まで脈動して流れ、そこで線形流と合流する。内側ライニングまたはベル型薄膜は、可撓壁がポンプの入口で逆止弁の機能を果たし、その体積の血液が出口方向にのみ移動させられて、遠心推進装置の線形流と同一空間を占めるように設計される。

チャンバの膨張および収縮のための液圧伝達ないしは水圧伝達は、制御卓を用いて実行される。これは基本的に、シリンジのように、外装またはシリンダの内部に配置されるプランジャから成る。プランジャは、調節して患者の生物学的脈拍と同期させることのできる周波数および移動量で交互に前後運動する。従来の線形流ポンプと比較して、線形および脈動流でのこの灌流システムの利点は、患者の血液循環が、大きな血管の灌流のための基本的流と、小さな血管のための灌流を推進する脈動流とを常に有することである。

逆止弁として機能することのできるように実際の膨張可能薄膜の可撓壁を設計することが、部品が多く機械疲労の大きい他の任意の機械的種類の弁を排除するために好適な実施形態である。

本発明の特徴の理解を深めるため、本明細書には、本発明の不可欠な一部を成す、限定的でなく説明的な２枚の図面が添付されており、以下が提示されている。

図面中、特に図１に関連して採用された参照符号を参照すると、灌流目的で使用される遠心ポンプは、血液を収容し、遠心力により、ｔＰまたはｔＦ図の破線１によって示されるような（横軸は時間、縦軸は圧力Ｐまたは流Ｆ）線形出口流を生成することが分かる。本発明のシステムでは、脈動流が線形流に重畳されて、ポンプ内で可撓性ライニングを膨張および収縮させる水圧伝達装置に結合された電子制御装置によって周波数と振幅が調節可能な脈動波２を生成する。線形成分と脈動成分の両方の圧力および流量の値は、脈動作用の期間と時間とともに変動させられる。

図２は、入口５および出口６を有するカプセルまたはケース４を形成するポンプ全体が参照符号３で示され、血液推進用の内部ロータ７が回転して、入口５を通って血液を吸入し、出口６を通る連続流を送る実施形態の１例を示す。

参照符号８は、ベル型薄膜状のケース４の壁の内側可撓性ライニングを示し、実施形態の本例では、カプセルまたはケース４の壁と一体化して封止される環状区域において可撓性の限定素子としてリング９を下端に有し、参照符号１１で示される逆止弁の環状シックニングによって上方に接続され、入口５と共軸で、休止位置において軸方向スロートを封鎖しない別の同様のリング１０を上端に有する。制御卓１３が可撓性ライニング８の薄膜を膨張させるように作用するときのみ、該薄膜は血液流の入口を閉鎖するためにわずかに柔軟に変形し、ケース４と可撓性ライニング８の薄膜との間に形成されるチャンバ１２を膨張および収縮させるポンプ装置によって生成される圧力の作用で、液体が反対方向に循環しようとする場合に逆止弁としての役割を果たす。

液体（好ましくは、上述したような生物学的血清など）がこのチャンバ１２に到達させられると、内部体積は低減し、血液の圧力は脈動し、出口６で見られるように増大する。

可撓性ライニング８のベル型薄膜が、実線で示される非活動位置から変形するのが破線で示される。

チャンバ１２の膨張および収縮は好ましくは、参照符号１３で概略的に示され、ＰＣ１４を制御する制御卓または動作および制御のための装置を介して、患者の生物学的脈拍と一致して制御される周波数および移動量でシリンダのピストンを交互に前後運動することによって達成される。

参照符号１５は、推進ロータ７の回転を達成するための外部磁気伝達板を示す。

本発明により生成される線形脈動流と圧力の図であり、線形圧力、脈動圧力、期間、パルス時間が調節可能である。 本発明の目的を成す血液灌流用ポンプの概略断面図である。

符号の説明

１ 破線、２ 脈動波、４ ケース、５ 入口、６ 出口、７ 推進ロータ、８ 可撓性ライニング、９ リング、１０ リング、１１ 逆止弁、１２ チャンバ、１３ 制御卓、１４ ＰＣ、１５ 外部磁気伝達板。

Claims (4)

1. 心臓機能不全を治療するための心臓手術または心室補助中に循環器系において血液循環を生成する血液灌流用ポンプであって、
   遠心力または渦巻力により、ポンプの入口でポンプの出口に向かって到達する特定の血液流を送るポンプの推進ロータの回転によって生成される線形流に重畳されたときに脈動線形流を引き起こし、脈動流は、 ポンプ（１）のカプセルまたはケース（４）の内壁に可撓性ライニング（８）を挿入することによって患者の生物学的脈拍に同期させることのできる調節可能な周波数および振幅で脈動波を生成し、ライニングは水圧または空気圧で始動されたときに膨張および収縮してカプセルまたはケース（４）の内部体積を間欠的に変動させ、逆止弁（１１）の入口（５）の存在により出口（６）に向かって脈動的に流れるある体積の血液を移動させることを特徴とするポンプ。
2. 可撓性ライニング（８）が入口において、軸方向スロートを封鎖させる環状シックニングによって形成される逆止弁（１１）として機能し、流の入口の方向に可撓的に開放され、制御卓（１３）が始動されて薄膜または可撓性ライニング（８）が膨張させられるときにスロートを封鎖するために逆方向に圧力を印加する際、その壁を強く圧迫することを特徴とする、請求項１に記載の血液灌流用ポンプ。
3. 可撓性ライニング（８）の交互の膨張および収縮によって生成される水圧または空気圧始動が、制御卓（１３）を用いて達成され、患者の生物学的脈拍と同期させることのできる調節可能な周波数および移動量での交互の前後運動でシリンダ内を移動させられ、ポンプのカプセルまたはケース（４）の壁を横断する入口に接続され、ＰＣ（１４）に接続された制御卓（１３）によって制御されるプランジャから本質的に成ることを特徴とする、請求項１または２に記載の血液灌流用ポンプ。
4. 可撓性ライニング（８）と逆止弁（１１）の可撓性シックニングとが、可撓性ライニング（８）内の制御卓（１３）により印加される圧力が逆止弁（１１）において作用する圧力と同じになるように接続されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の血液灌流用ポンプ。

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