JP2010124867A - 人工あるいは再生心筋の収縮力を増強する収縮支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 人工心筋あるいは再生心筋の収縮力を向上させることができる収縮支援装置を提供する。
【解決手段】 心臓の収縮性を高めるための形状記憶合金を応用した埋め込み型人工心臓装置あるいは再生医療による再生心筋装置における人工あるいは再生心筋の収縮力を増強する収縮支援装置であって、人工心筋シート１あるいは再生心筋シートの内面と心筋４の表面との間に前記人工心筋シートあるいは再生心筋シートの収縮力を高めるバネ状構造体としての側面が三角形状の連設された弾性板２を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、形状記憶合金、形状記憶高分子膜、あるいは再生医療によって再生された再生心筋等を使った人工心筋装置の内面に装着し、人工あるいは再生心筋の収縮力を増強する収縮支援装置に関するものである。

従来、重症心不全に対する循環維持には、心臓移殖を行う他、人工心臓や補助人工心臓が用いられてきた。しかしながら、移植に関しては、脳死ドナーが少ないのが全世界共通の現状である。また、人工心臓に関しては、内面の血栓形成が塞栓症の発生に直結するなどの問題がある。

このような人工心臓の技術は、例えば下記特許文献１に開示されている。

この特許文献１には、人工心臓装置の一例が記載されている。しかし、この特許文献１の人工心臓装置では、内面の血栓形成による血栓塞栓症の合併を引き起こすという欠点がある。

また、下記特許文献２には、軸流ポンプを使った人工心臓が記載されている。この特許文献２に開示の軸流ポンプを使った人工心臓では、血栓形成の危険が生じ、また、血球が破壊されるという問題が起こる。

図６は正常な心臓の構造を示す図、図７はその心臓の拍動のシステムを示す図である。

この図において、１０１は左心室、１０２は右心室、１０３は心室中隔、１０４は大動脈、１０５は肺動脈、１０６は大動脈弁、１０７は大静脈、１０８は右心房、１０９は三尖弁（右房室弁）、１１０は心房中隔、１１１は肺動脈弁、１１２は肺静脈、１１３は左心房、１１４は僧帽弁（左房室弁）である。

心臓は、血液を体の隅々にまで循環させるためのポンプの役割を果たしている。つまり、心臓は、収縮と拡張を繰り返し、血液を送り出す。

以下、心臓の拍動について説明する。

まず、図７（ａ）に示すように、右心房１０８、左心房１１３とも血液で満たされている。三尖弁１０９、肺動脈弁１１１、大動脈弁１０６、僧帽弁１１４は全て閉じられている。

次に、図７（ｂ）に示すように、左右の三尖弁１０９と僧帽弁１１４が開いて、血液が右心室１０２、左心室１０１に流れ込み、右心室１０２と左心室１０１が血液で満たされる〔図７（ｃ）〕。

次に、図７（ｄ）に示すように、右心室１０２と左心室１０１が縮んで血液を押し出す。つまり、右心室１０２が縮んで肺動脈弁１１１が開き、血液を肺動脈１０５から肺（図示なし）へ、左心室１０１が縮んで大動脈弁１０６が開き、血液を大動脈１０４から全身（図示なし）にそれぞれ送り出す。

次いで、右心房１０８と左心房１１３が膨らんで、次の血液が流れ込み、図７（ａ）の状態に戻り、順次、心臓の拍動が継続される。
特開２００５−１２４９１８号公報 特開２００７−１９００８８号公報

上記したように、従来の技術では、心臓移植のドナーが少なく、人工心臓の場合は血栓が形成されたり、血球破壊の危険があるといった問題があった。

本発明は、上記状況に鑑みて、心臓の外面に装着することで心臓の収縮力を増強させ、血栓形成の問題を解決した人工心筋装置、完全体内埋め込みを行うことが出来る形状記憶合金を用いた人工心筋システム、あるいは再生医療による再生心筋シートにおいて、内面に装着することで、収縮力を増大させる収縮支援装置を提供することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕心臓の収縮性を高めるための形状記憶合金を応用した埋め込み型人工心筋装置あるいは再生医療による再生心筋装置における人工あるいは再生心筋の収縮力を増強する収縮支援装置であって、人工心筋シートあるいは再生心筋シートの内面と心筋の表面との間に前記人工心筋シートあるいは再生心筋シートの収縮力を高めるバネ状構造体を備えることを特徴とする。

〔２〕上記〔１〕記載の人工あるいは再生心筋の収縮力を増強する収縮支援装置において、前記バネ状構造体が側面が三角形状の連設された弾性板であることを特徴とする。

〔３〕上記〔１〕記載の人工あるいは再生心筋の収縮力を増強する収縮支援装置において、前記バネ状構造体が側面が波型形状の連設された弾性板であることを特徴とする。

〔４〕上記〔１〕記載の人工あるいは再生心筋の収縮力を増強する収縮支援装置において、前記バネ状構造体が接触する前記心筋の表面を生体親和性材料で被覆したことを特徴とする。

〔５〕上記〔１〕記載の人工あるいは再生心筋の収縮力を増強する収縮支援装置において、前記人工心筋シートあるいは再生心筋シートの内面を生体親和性材料で被覆することを特徴とする。

〔６〕上記〔４〕又は〔５〕記載の人工あるいは再生心筋の収縮力を増強する収縮支援装置において、前記生体親和性材料がシリコン素材であることを特徴とする。

〔７〕上記〔１〕から〔５〕のいずれか一項記載の人工あるいは再生心筋の収縮力を増強する収縮支援装置を、前記心臓の左心室と右心室の外面にそれぞれ装着することにより、左心循環補助及び右心循環補助を行うことを特徴とする。

本発明によれば、形状記憶合金を応用した人工心筋シート、あるいは再生医療による再生心筋シートの内面に収縮力増強のためのバネ状構造体からなる収縮支援装置を装着することで、人工心筋または再生心筋の収縮力を高め、適切な心補助効果を得ることができる。

さらに、本発明の人工あるいは再生心筋の収縮力を増強する収縮支援装置を左心室と右心室の外面にそれぞれ装着することで、左心循環補助、及び右心循環補助を病態に応じて適切に行うことができる。

本発明の人工あるいは再生心筋の収縮力を増強する収縮支援装置は、心臓の収縮性を高めるための形状記憶合金を応用した埋め込み型人工心筋装置あるいは再生医療による再生心筋装置であって、人工心筋シートあるいは再生心筋シートの内面と心筋の表面との間に前記人工心筋シートあるいは再生心筋シートの収縮力を高めるバネ状構造体を備えるようにした。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は本発明の実施例を示す人工あるいは再生心筋収縮支援装置の概念を示す図であり、図１（ａ）は人工心筋シートの拡張時の状態を示す図、図１（ｂ）は人工心筋シートの収縮時の状態を示す図、図２はその人工あるいは再生心筋収縮支援装置の側面が三角形状の連設された弾性板の展開図である。

心不全患者の心臓の収縮性を高めるための形状記憶合金を応用した埋め込み型人工心筋装置あるいは再生医療による再生心筋装置は、既に提案されている。

ここでは、図１に示すように、収縮する人工心筋シート１の内面１Ａにバネ状構造体としての側面が三角形状の連設された弾性板２からなる収縮力増強装置３が装着されている。この収縮力増強装置３が接触する心筋４の表面４Ａ及び人工心筋シート１の内面１Ａには、生体親和性材料の被覆体４Ｂ及び１Ｂを設けることが望ましい。その生体親和性材料としては、生体との親和性があるシリコン素材が好ましい。なお、５は心臓の内腔である。

図２の収縮力増強装置３において、２′は拡張時の弾性板の形状を示しており、２″は収縮時の弾性板の形状を示している。

また、ｈ₁ は拡張時の弾性板２′の高さを、ｈ₂ は収縮時の弾性板２″の高さを示しており、ここでは、ｈ₂ ＞ｈ₁ であり、ｈ₂ −ｈ₁ の変位により人工心筋シート１の収縮性を高めることができる。特に、側面が三角形状の連設された弾性板２としたことにより、人工心筋シート１と心筋４との間への装着性が良好である。

このように構成したので、収縮力増強装置３の適切な構造設計により病態に応じた収縮力増強効果を得ることができる。

また、本発明の人工あるいは再生心筋収縮支援装置に用いる収縮力増強装置３（人工心筋収縮アクセレータ）としては、上記した側面が三角形状の連設された弾性板２に限らず、図３に示すような側面が波型形状の連設された弾性板１１からなるバネ状弾性体１２であっても良い。さらに、適宜バネ状弾性体の形状を変形するようにしてもよい。

図４は山羊を用いた動物実験中の人工心筋収縮支援装置を示す図である。また、図５は従来型人工心筋と本発明の人工心筋収縮支援装置を付加した人工心筋とを対比した大動脈流量を示す図である。

図４における山羊の動物実験における人工心筋収縮支援装置の効果は、図５から明らかなように、従来型人工心筋のみの左心室補助に比較して、飛躍的な収縮効果の増大が見られる。

上記した本発明に係る人工あるいは再生心筋収縮支援装置は、拡張型心筋症などによる重症心不全や心筋梗塞による収縮不全など、様々な病態における空気圧・油圧・形状記憶合金の人工心筋、再生医療の方法論による人工心筋などによる左心室収縮の補助に用いられる。

また、本発明によって製造された人工心筋収縮支援装置は、左心補助あるいは右心補助として幅広い病態に用いることができ、左心室のみ、右心室のみ、左心室の一部のみなどの、様々な部分的収縮補助に用いることができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の人工あるいは再生心筋の収縮力を増強する収縮支援装置は、拡張型心筋症などによる重症心不全や心筋梗塞による収縮不全など、様々な病態における空気圧・油圧・形状記憶合金の人工心筋、再生医療の方法論による人工心筋などによる左心室収縮の補助に利用することができる。

本発明の実施例を示す人工あるいは再生心筋収縮支援装置の概念図である。 本発明の実施例を示す人工あるいは再生心筋収縮支援装置の弾性板の展開図である 本発明の他の実施例を示す人工あるいは再生心筋収縮支援装置の概念図である。 山羊を用いた動物実験中の人工心筋収縮支援装置を示す図である 動物実験における人工心筋収縮支援装置の効果を示す図である。 正常な心臓の構造を示す図である。 心臓の拍動のシステムを示す図である。

符号の説明

１ 人工心筋シート
１Ａ 人工心筋シートの内面
１Ｂ，４Ｂ 生体親和性材料の被覆体
２，１１ 弾性板
３，１２ 収縮力増強装置
４ 心筋
４Ａ 心筋の表面
５ 心臓の内腔
１１ バネ状弾性体

Claims (7)

1. 心臓の収縮性を高めるための形状記憶合金を応用した埋め込み型人工心筋装置あるいは再生医療による再生心筋装置であって、
   人工心筋シートあるいは再生心筋シートの内面と心筋の表面との間に前記人工心筋シートあるいは再生心筋シートの収縮力を高めるバネ状構造体を備えることを特徴とする人工あるいは再生心筋の収縮力を増強する収縮支援装置。
2. 請求項１記載の人工あるいは再生心筋の収縮力を増強する収縮支援装置において、前記バネ状構造体が側面が三角形状の連設された弾性板であることを特徴とする人工あるいは再生心筋の収縮力を増強する収縮支援装置。
3. 請求項１記載の人工あるいは再生心筋の収縮力を増強する収縮支援装置において、前記バネ状構造体が側面が波型形状の連設された弾性板であることを特徴とする人工あるいは再生心筋の収縮力を増強する収縮支援装置。
4. 請求項１記載の人工あるいは再生心筋の収縮力を増強する収縮支援装置において、前記バネ状構造体が接触する前記心筋の表面を生体親和性材料で被覆したことを特徴とする人工あるいは再生心筋の収縮力を増強する収縮支援装置。
5. 請求項１記載の人工あるいは再生心筋の収縮力を増強する収縮支援装置において、前記人工心筋シートあるいは再生心筋シートの内面を生体親和性材料で被覆することを特徴とする人工あるいは再生心筋の収縮力を増強する収縮支援装置。
6. 請求項４又は５記載の人工あるいは再生心筋の収縮力を増強する収縮支援装置において、前記生体親和性材料がシリコン素材であることを特徴とする人工あるいは再生心筋の収縮力を増強する収縮支援装置。
7. 請求項１から５のいずれか一項記載の人工あるいは再生心筋の収縮力を増強する収縮支援装置を、前記心臓の左心室と右心室の外面にそれぞれ装着することにより、左心循環補助及び右心循環補助を行うことを特徴とする人工あるいは再生心筋の収縮力を増強する収縮支援装置。