JP2009539527A - 解剖学的位置にインプラント可能な一体型人工心臓 - Google Patents

Abstract

解剖学的位置にインプラント可能な一体型人工心臓に関するものである。本発明に係る一体型人工心臓は、人工左右心室(２、８)が非対称のＶ字形に配置された一般方向(14、15)を有し、上記の左右心室は、天然の左右心耳に連結する手段(６、12)から遠ざかるにつれてお互いに近づき、上記の人工左右心室(２、８)にそれぞれ組み合わせられた別個の流体圧作動器(７、13)が上記の人工左心室(２)に近接した状態でお互いに接近して配置されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、解剖学的位置にインプラント可能な一体型人工心臓に関する。

米国特許第５,１３５,５３９号には患者の心嚢凹所にインプラントでき、この患者の天然の左右心室の除去後これらに換われる人工心臓を既に開示している。この人工心臓は、人工の左右心室が配置されている硬性本体からなり、これらの人工心室の各々は可撓性膜を備え、この可撓性膜は
− 流体圧流体の作用で拍動することができ、
− それにより２つの室に液密状に分割された凹所に配置されており、これらの室の一方は血液循環用であり、他方には上記の流体圧流体が充填されている。

更に、上記の各人工心室の流体圧流体室は個別の流体圧作動器に連結されており、この作動器は人工心臓を取り囲み、上記の流体圧流体を含む液密状嚢と連通している。人工左心室の血液室は天然左心耳に連結するオリフィスと大動脈に連結する手段とを備え、人工右心室は天然右心耳に連結するオリフィスと肺動脈に連結する手段とを備える。上記の天然心耳に連結するオリフィスの軸は同じ平面にあり、上記の人工心室は上記のオリフィスの軸の平面に平行なＶ字型に配置された一般方向(general direction)を有し、上記の心室は、天然心耳に連結するオリフィスから遠のくにつれてお互いに近づく。
米国特許第５,１３５,５３９号明細書

米国特許第５,１３５,５３９号に記載の実施例では、上記の人工心臓の人工心室は、中央面に対し厳密に対称に配置されており、それらの対向する個々の流体圧作動器は上記の硬性本体から側方に突出している。この結果、上記の人工心臓の全体の寸法は最適でなく、多くの患者の胸部および心嚢凹所へのインプラント中に困難が生じる。

本発明の目的はこの短所を克服することである。このため、本発明によれば、上記したタイプの人工心臓は、
− 天然心耳への連結オリフィスの上記軸は少なくともほぼ平行であり、
− 人工の左右心室のＶ字型配置は上記の軸に対し非対称であり、人工右心室の一般方向と天然右心耳への連結オリフィスの軸との間に形成される角度は、人工左心室の一般方向と天然左心耳への連結オリフィスの軸との間に形成される角度より大きく、
− 上記の別個の流体圧作動器はそれぞれ人工左右心室と組み合っており、上記の人工左心室の側で相互に接近して配置されていることを特徴としている。

よって、本発明によれば、上記の別個の流体圧作動器の偏位した配置と上記の人工心室の非対称Ｖ字型配置により血液室を、対応する天然の心耳に対向して位置決めし、同時に上記の人工心臓に心嚢凹所の解剖学的形状と容積とに近い形状と容積とを与え、これにより上記の人工心臓を上記の凹所に収容できる。

本発明による人工心臓が大人用である場合、上記の平行軸同士間の距離は少なくともほぼ４５ｍｍに等しい。

別個の流体圧作動器については、人工左心室側の何処にでも、特に上記のＶ字の頂点に近接して配置できる。

本発明による有益な効果を更に高めるため、上記の一般方向に平行な上記人工心室の寸法は上記の一般方向に直交する上記心室の寸法より小さく、２つの人工心室の一般方向がそれら同士間に少なくともほぼ８０度に等しい角度を形成するのが望ましい。

よって、胸部の前後方向軸に平行なより多きなスペースが得られる。

上記の人工心室の各々が共通の台(ベース)に対し対向して配置された２つのドーム型を有する場合、上記の共通ベースが、楕円形を有し、その楕円の短軸が上記の対応する一般方向に少なくともほぼ平行であることが望ましい。

人工心臓が大人用であり、各人工心室が約７０ｃｍ^３の容積を有さなければならない特定の場合、上記の楕円形のベースの短軸と長軸との長さが、それぞれ、少なくともほぼ６４ｍｍと８７ｍｍとに等しいのが好ましい。そこで心室の２つのドームの頂点同士間の距離は少なくともほぼ３０ｍｍに等しい。

一般的な方法で、上記の人工心臓特有の特徴の1つを構成する、心室と流体圧作動器との非対称および重なり合う配置により、できる限りその大きさを減少することができ、人工心臓を心嚢凹所により簡単に収容できる。

２つの人工心室の上記の一般方向がそれら同士間に少なくともほぼ８０度に等しい角度を形成する上記の実施例では、人工右心室の一般方向と天然の右心耳に連結する上記オリフィスの軸との間で形成される角度が少なくともほぼ５０度に等しく、人工左心室の一般方向と天然の左心耳に連結する上記オリフィスの軸との間で形成される角度が少なくともほぼ３０度に等しいのが望ましい。

上記の別個の流体圧作動器を人工左心室に近接して配置することにより、人工の右心室と組み合わせられた個別の流体圧作動器は人工右心室から或る距離にある。よって、本発明によれば、上記の人工右心室をこれと組み合わせられた個別の流体圧作動器に連結するため導管が上記の硬性本体の外側に設けられている。

既知の方法で、各人工心室は、一方では、その縁が上記の共通のベースを形成するように上記の硬性本体に形成されたドーム型の凹所と、他方では、同様にドーム型で、上記の共通ベースに、対応する膜を固定することによりこの共通ベースに連結できるカバー(蓋)とから構成される。この配置では、各個別の流体圧作動器は対応する心室と、これと組み合わせられたカバーを介して連通する。よって、この場合、人工右心室と組み合わせられた流体圧作動器は、上記の硬性本体の外側の導管により人工右心室のカバーに連結される。

更に、本発明による人工心臓は、
− 上記の流体圧作動器と、制御、信号処理および通信用電子を包囲することにより上記の硬性本体の少なくとも一部を十分且つ封止状(シール状)に取り囲み、上記の流体圧流体が充填され、上記の作動器の流体圧回路用容器としての役割を果たし、非常に広くて、低振幅の拍動により駆動され、よって人工心臓から離れた追従室の必要を無くし、更に、作動器と制御用電子を取り囲むことによりこれらを保護し、作動器と、心室と隣接する組織と間での熱交換を容易にする可撓性嚢と、
− 上記の硬性本体と一体で、この硬性本体と上記の可撓性嚢との間に、この可撓性嚢が、心室に充填中は作動器により吸引されないように配置されている、(硬性本体を)取り囲む透かし細工の硬性壁と
を備える。

上記の可撓性嚢用間隙容積が可撓性嚢と上記の透かし細工された硬性壁との間に形成されるのが望ましい。そのような間隙容積は上記の人工心室の１つの流体圧流体の容積のほぼ2倍に等しく、硬性壁の全面を横断して配分されている。

添付図面の図により本発明がどのように実施されるかが明確に理解される。これらの図中、同一符号は同一要素を示す。
図１に略示されている胸部の横断面図は、患者の左肺ＬＬ、右肺ＲＬ、胸骨ＳＴ、大動脈ＡＯ、脊髄ＳＣ、食道ＯＥおよび天然心臓ＮＨを示す。この天然心臓上には、左心耳ＬＡ、右心耳ＲＡ、左心室ＬＶおよび右心室ＲＶとが示されている。

図３および図５にそれぞれ略示および拡大縮尺で示されている本発明による人工心臓ＰおよびＰ’は、図２に略示されているように、左右の心室ＬＶおよびＲＶとを除去後これらに換わるように設計されている。このため、人工心臓ＰおよびＰ’は、上記の心室ＬＶおよびＲＶを除去後開放された心嚢凹所ＰＣの一部に収容されることができなくてはならない(図２および図４参照)。

図３、図５および図９に略示されているように、人工心臓ＰおよびＰ’は硬性本体１からなり、この硬性本体１には、
− 上記の人工心室２を血液循環用室４と流体圧流体用室５とに液密状に分割する可撓性膜３を備える人工左心室２であって、上記の血液室４は天然左心耳ＬＡへの連結オリフィス６と大動脈ＡＯへ連結する手段33(図３には示されていないが、図８には見える)とを備えるものと、
− 通路２８を介して人工左心室２の流体圧流体室５と連通する、例えば発動機付き容積測定ポンプ式の流体圧作動器７と、
− 上記の人工右心室８を血液循環用室10と流体圧流体用室11とに液密状に分割する可撓性膜９を備える人工右心室８であって、上記の血液室10は天然右心耳ＲＡへの連結オリフィス12と肺動脈へ連結する手段32(図３には示されていないが、図８には見える)とを備えるものと、
− 通路29を介して人工右心室８の流体圧流体室11と連通する、例えば発動機付き容積測定ポンプ式の流体圧作動器13と
が配置されている。

連結オリフィス６の軸Ａ６と連結オリフィス12の軸Ａ12とは少なくともほぼ平行で、それらの距離Ｅは、人工心臓Ｐが大人用の場合、少なくともほぼ４５ｍｍに等しい。

更に、図３にもまた略示されているように、
− 軸Ａ６と軸Ａ12との面に平行な人工左心室２と人工右心室８との各一般方向14と15とは一点に集中していて、それら同士の間に、例えば、約８０度の角度Ａを形成し、上記の心室はＶ字型に配置され、左心耳ＬＡと右心耳ＲＡそれぞれへ連結するオリフィス６と12とから離なれるにつれてお互に近づき、
− 人工左心室２と人工右心室８とのＶ字型配置は軸Ａ６とＡ12とに対し非対称であり、人工右心室の一般方向15と天然右心耳ＲＡへの連結オリフィス12の軸Ａ１２との間に形成された角度Ｂは、人工左心室の一般方向14と天然左心耳ＬＡへの連結オリフィス６の軸Ａ６との間に形成された角度Ｃより大きく、角度Ａがほぼ８０度に等しい上記の例では、角度ＢとＣとはそれぞれ、ほぼ５０度と３０度とに等しく、
− 別個の流体圧作動器７と13とは人工左心室２に近接して、相互に近づけて配置されており、本発明による人工心臓の実施例Ｐ(図３)では、別個の流体圧作動器７と13とがＶ字の頂点に近接して配置されており、その反対に、実施例Ｐ’(図５)では、上記の別個の流体圧作動器７と13とは上記の頂点から或る距離をおいている。

よって、人工心臓Ｐについて図４に略示されているように、人工右心室11を胸部と平行で胸骨と一直線上にして心嚢凹所ＰＣに収容できるコンパクトな人工心臓ＰとＰ’が得られる。また図４に示されているように、本発明による人工心臓の大きさは、適宜、心嚢凹所ＰＣより僅かに大きくできる(この内部を制限している破線16を参照)。この場合、左肺ＬＬを僅かだけ圧縮する。

更に、胸部の前後方向軸に平行な人工心臓ＰおよびＰ’の大きさを最適にするため、図３と図５との矢印17と18の面で見て、人工心室２と８とは楕円形19の形状を有し(図６参照)、その短軸20は一般線14あるいは15に平行で、その長軸21は図３の面に対し横断方向である。各人工心室２と８とは、それぞれ、２つの対向ドーム22、23と24、25とにより形成され、これら２つの対向ドームは楕円19の形状のベース26、27によりに相互に連結され、よって膜３あるいは９の縁を止めている。容積が７０ｃｍ^３に近い人工心室２あるいは８に対しては、短軸20、長軸21および２つの組み合わせられたドームの頂点同士間の距離ｄは、それぞれ、少なくともほぼ６４ｍｍ、８７ｍｍそして３０ｍｍに等しい。

それぞれ血液室４と10とに対応するドーム23と25とは硬性本体1に作製された凹所により形成されており、流体圧流体室５と11とに対応するドーム22と24とは、それぞれ、上記の人工心室２と８とを閉鎖しているカバーとして設計されている(図10参照)。

流体圧作動器7は人工心室２に近いので、その出力は、ドーム22を貫通する短い通路28により人工心室２に連結されており、その反対に、流体圧作動器13は人工心室８から離れてセットされているので、その出力は、硬性本体１の外側に配置され、開口部30によりドーム24に開口している(図10参照)導管29により人工心室８に連結されている。

図７および図８に示されているように、人工心臓ＰおよびＰ’は、天然左心耳ＬＡへの連結オリフィス６と、天然右心耳ＲＡへの連結オリフィス12と、大動脈への連結手段33と、肺動脈への連結手段32とを設けた解剖学的形状の容積(心嚢凹所の形状に対応する)の形態である。更に、これらの図は外側への電気連結のベース41を示す。

人工心臓ＰとＰ’との硬性本体1は可撓性嚢34により液密状に閉鎖されており、上記の可撓性嚢34は上記の硬性本体を十分に取り囲み、流体圧流体が充填されており、この流体圧流体はこれに浸漬されている作動器７と13とにより作動される。上記の可撓性嚢34は、又、この流体の容器の役割を果たす。

一方では可撓性嚢34と、他方では、硬性本体１と作動器７、13との間には、ストレーナを形成し、嚢34内で流体圧流体を循環させる、透かし細工された硬性壁35があり、この透かし細工された壁35により上記の可撓性嚢が作動器７と13とにより吸引されるの防ぐ。

上記の嚢34のための間隙容積40が透かし細工された硬性壁35と嚢34との間に形成されている。この間隙容積40は人工心室２，８の流体圧流体室５、11の容積の少なくともほぼ２倍に等しいのが好ましい。

図９は、孔開き周囲壁35と可撓性嚢34との内側に位置する硬性本体１、作動器７、13と通路29との実施例の斜視図である。この図では、天然左右心耳ＬＡとＲＡとへの連結オリフィス６と12とは見えないが、それらの位置は矢印で示されている。

図９は、又、可撓性嚢34の内部圧力センサ37と、人工左心室２内の圧力センサ38と、人工右心室８内の圧力センサ39のような電子制御要素を示す。よって、本発明による人工心臓は、その操作に必要であり、その結果、心嚢凹所の解剖学的位置に収容される、作動、制御、処理、通信および調節用の全ての電子要素を組み込んでいる。

本発明に係る人工心臓のインプラントの準備工程での、患者の胸部の略横断面図である。 本発明に係る人工心臓のインプラントの準備工程での、患者の胸部の略横断面図である。 本発明に係る人工心臓の実施例の略図である。 図３からの人工心臓のインプラントを示す、図１および図２に類似する横断面図である。 本発明に係る人工心臓の代替実施例を示す図３に類似の図である。 本発明に係る人工心臓の人工心室の楕円形状を示す図である。 液密状可撓性嚢により形成されたエンベロープ(覆い)の無い、本発明による人工心臓の斜視図である。 本発明による人工心臓の平面図である。 上記の液密状可撓性嚢とそれを取り囲む透かし細工された壁を取除いた後の本発明による人工心臓の斜視図である。 流体圧作動器と人工心臓のカバーとを示す斜視図である。

符号の説明

１…硬性本体、２…人工左心室、３・９…可撓性膜、４…人工左心室の血液室、５・11…流体圧流体室、６・12…オリフィス(Ａ６・Ａ12…オリフィスの軸)、７・13…流体圧作動器、８…人工右心室、10…人工右心室の血液室、14・15…一般方向、19…楕円形、20…一般方向に平行な寸法(楕円の短軸)、21…一般方向に直交する心室の寸法(楕円の長軸)、22・23・24・25…ドーム、26・27…共通ベース、29…硬性本体の外側通路、33…大動脈連結手段、34…可撓性嚢、ｄ…ドームの頂点同士間の距離、32…肺動脈連結手段、35…硬性壁、40…可撓性嚢用間隙容積、Ａ…一般方向により形成される角度、Ｂ…人工右心室一般方向と天然右心耳へのオリフィス軸との間に形成される角度、Ｃ…人工左心室)の一般方向と天然左心耳へのオリフィス軸との間に形成される角度、ＬＡ…天然左心耳、ＲＡ…天然右心耳、ＰＣ…心嚢凹所、ＬＶ・ＲＶ…天然の左右心室。

Claims (13)

1. 患者の心嚢凹所(ＰＣ)にインプラントでき、この患者の天然の左右心室(ＬＶ、ＲＶ)の除去後これらに換ることができ、人工の左右心室(２、８)が配置されている硬性本体(１)からなる人工心臓であって、上記の各人工心室は可撓性膜(３、９)を備え、この可撓性膜(３、９)は
   − 流体圧流体の作用で拍動することができ、
   − それにより２つの室(４、５−10、11)に液密状に分割された凹所に配置されており、上記室の一方は血液循環用であり、他方には上記の流体圧流体が充填されており、
   上記２つの流体圧流体室(５、11)は別個の流体圧作動器(７、13)に連結されており、人工左心室(２)の血液室(４)は天然左心耳(ＬＡ)に連結するオリフィス(６)と大動脈に連結する手段(33)とを備え、人工右心室(８)の血液室(10)は天然右心耳(ＲＡ)に連結するオリフィス(12)と肺動脈に連結する手段(32)とを備え、上記の天然心耳(ＬＡ、ＲＡ)に連結するオリフィス(６、12)の軸(Ａ６、Ａ12)は同じ平面にあり、上記の人工心室(２、８)は上記のオリフィス(６、12)の軸(Ａ６、Ａ12)の平面に平行なＶ字型に配置された一般方向(14、15)を有し、上記の心室は、天然心耳(ＬＡ、ＲＡ)に連結するオリフィス(６、12)から遠のくにつれて相互に近づき、
   − 天然心耳(ＬＡ、ＲＡ)への連結オリフィス(６、12)の上記軸(Ａ６、Ａ12)は少なくともほぼ平行であり、
   − 人工の左右心室(２、８)のＶ字型配置は上記の軸(Ａ６、Ａ12)に対し非対称であり、人工右心室(８)の一般方向(15)と天然右心耳(ＲＡ)への連結オリフィス(12)の軸(Ａ12)との間に形成される角度(Ｂ)は、人工左心室(２)の一般方向(14)と天然左心耳(ＬＡ)への連結オリフィス(６)の軸(Ａ６)との間に形成される角度(Ｃ)より大きく、
   − 上記の別個の流体圧作動器(７、13)はそれぞれ人工左右心室(２、８)と組み合っており、上記の人工左心室(２)の側で相互に接近して配置されていることを特徴とする人工心臓。
2. 上記の連結オリフィス(６、12)の平行軸(Ａ６、Ａ12)同士間の距離(Ｅ)は少なくともほぼ４５ｍｍに等しいことを特徴とする請求項１に記載した人工心臓。
3. 上記の別個の流体圧作動器(７、13)が上記のＶ字の頂点に近接して配置されていることを特徴とする請求項１あるいは２に記載した人工心臓。
4. 上記の人工心室(２、８)の上記の一般方向(14、15)に平行な寸法(20)は、上記の一般方向(14、15)に直交する上記の心室の寸法(21)より小さいことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載した人工心臓。
5. 上記の人工心室(２、８)の各々が共通の台(ベース)に対し対向して配置された２つのドーム型を有し、上記の共通ベース(26、27)が、楕円形(19)を有し、その楕円の短軸(20)が、上記の心室の対応する一般方向(14、15)に少なくともほぼ平行であることを特徴とする請求項４に記載した人工心臓。
6. 上記の楕円形のベース(19)の短軸(20)と長軸(21)との長さが、それぞれ、少なくともほぼ６４ｍｍと８７ｍｍとに等しいことを特徴する大人向けの請求項５に記載した人工心臓。
7. ２つのドーム(22、23−24、25)の頂点同士間の距離(ｄ)が少なくともほぼ３０ｍｍに等しいことを特徴とする請求項６に記載した人工心臓。
8. 上記の人工心室の上記の一般方向(14、15)により形成される角度(Ａ)が少なくともほぼ80度に等しいことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載した人工心臓。
9. 人工右心室(８)の一般方向(15)と天然の右心耳(ＲＡ)に連結する上記オリフィス(12)の軸(Ａ12)との間で形成される角度(Ｂ)が少なくともほぼ５０度に等しく、人工左心室(２)の一般方向(14)と天然の左心耳(ＬＡ)に連結する上記オリフィス(６)の軸(Ａ６)との間で形成される角度(Ｃ)が少なくともほぼ３０度に等しいことを特徴とする請求項８に記載した人工心臓。
10. 人工右心室(８)と組み合わせられた個別の流体圧作動器(13)は、上記の硬性本体(１)の外側の通路(29)により人工右心室(８)に連結されることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載した人工心臓。
11. − 上記の流体圧作動器(７、13)と、制御、信号処理および通信用電子を包囲することにより上記の硬性本体(１)の少なくとも一部を十分且つ封止状(シール状)に取り囲み、上記の流体圧流体が充填され、上記の作動器の流体圧回路用容器としての役割を果たす可撓性嚢(34)と、
    − 上記の硬性本体(１)と一体で、この硬性本体(１)と上記の可撓性嚢(34)との間に、(硬性本体を)取り囲む透かし細工の硬性壁(35)と
    を備えることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載した人工心臓。
12. 上記の可撓性嚢(34)用間隙容積(40)が可撓性嚢(34)と上記の透かし細工された硬性壁(35)との間に形成されることを特徴とする請求項１１に記載した人工心臓。
13. 上記の間隙容積(40)が上記の人口心室(２、８)の１つの流体圧流体室の容積の少なくともほぼ２倍に等しく、硬性壁の全面を横断して配分されていることを特徴とする請求項１２に記載した人工心臓。

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