JP2014528771A5

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Publication number: JP2014528771A5
Application number: JP2014526181A
Authority: JP
Filing date: 2012-08-15
Publication date: 2015-10-29
Anticipated expiration: 2032-08-15

Description

円形断面を有する血管の内腔において、血流がハーゲンーポアズイユの法則に従う（すなわち、完全な放物線状の速度分布を有する層流である）とすると、ＷＳＳは次式で決定できる。
ＷＳＳ（Ｐａ）＝４Ｑμ／πＲ^３［式１］
ここで、
Ｑ＝流速（ｍ^３／ｓ）
μ＝血液の粘度（Ｐａ＊ｓ）
Ｒ＝血管半径（ｍ）
である。
壁剪断応力の制御方法＃１：手動方法

別の方法として、ポンプの圧力水頭（Ｈ_ｐ）を血管抵抗の計算のベースとして利用してもよい。ポンプ−導管システムが血管系のある位置から血液を引き出して、それを末梢動脈又は静脈の中に放出するようになっている場合、システムで得られた圧力水頭（Ｈ_ｐ）は、心臓への血液の復路上の末梢血管での圧力水頭損失（Ｈ_ｖ）に正確に等しい、と仮定することは妥当である。
Ｈ_ｖ＝Ｈ_ｐ［式６］
末梢血管の半径は、Ｑに対するＨ_ｖの比である血管抵抗（Ｒ_ｖ）に逆比例する。円形断面の血管内のハーゲンーポアズイユ血液流を仮定すると、血管抵抗は次の式を用いて表現できる。
Ｒ_Ｖ（Ｐａ・ｓ／ｍ^３）＝Ｐ_ｖ／Ｑ＝８・μ・Ｌ／π・Ｒ^４［式７］
ここで、
Ｐ_ｖはＰａ単位で表され、
Ｑは（ｍ^３／ｓ）の単位で表され、
μ＝血液の粘度（Ｐａ＊ｓ）、
Ｒ＝血管半径（ｍ）、
Ｌ＝血管長さ（ｍ）
である。実際には、直径が既知の特定の静脈における圧力低下を生体内測定することで、式７の精度が上げられる。こうして次の経験式が得られる。
Ｒ_ｖ（Ｐａ・ｓ／ｍ^３）＝Ｋ・μ／Ｒ^４［式８］
ここで、Ｋは標的静脈に関する実験定数（ｍ）である。
壁剪断応力の決定：

Claims

少なくとも７日間、５０ｍＬ／ｍｉｎ〜１５００ｍＬ／ｍｉｎの間の速度で脱酸素化された血液を抹消静脈にプンプ輸送する遠心血液ポンプシステムであって、前記遠心血液ポンプシステムが作動する時、前記抹消静脈内の平均壁剪断応力は２．５Ｐａ〜１０．０Ｐａの範囲の中にありかつ前記抹消静脈内の脈圧は供与動脈の脈圧より低く、
前記遠心血液ポンプシステムは、遠心血液ポンプ、流入導管、流出導管、及び制御装置を備え、
ａ）前記遠心血液ポンプは、
入口及び出口と、
筐体の中の前記入口と前記出口との間に配置されると共に、頂部ピボットベアリングと底部ピボットベアリングとに機械的に係合するように構成されたインペラピボットシャフトを備えたインペラと、
前記インペラの頂部表面の上に位置しかつ前記インペラの中心から放射状に離れる方向に延伸し、前記入口で受け取った血液を、前記筐体を介して前記出口に向かわせる複数のブレードと、
前記インペラと機械的に係合した少なくとも１つの磁石と、
前記少なくとも１つの磁石と磁力によって係合し、前記少なくとも１つの磁石と前記インペラとを回転させる電気モータと、
を備え、
ｂ）前記流入導管は、４〜６ｍｍの内径であり、第１の端、第２の端、及び前記流入導管の中の流体経路への制御されたアクセスを提供する少なくとも１つの側部ポートを備え、
前記第１の端は、前記入口に流体接続され、
前記第２の端は、前記抹消静脈の内腔の中に挿入されるように構成され、
ｃ）前記流出導管は、４〜６ｍｍの内径であり、第１の端、第２の端、及び前記流出導管の中の流体経路への制御されたアクセスを提供する少なくとも１つの側部ポートを備え、
前記第１の端は、前記出口に流体接続され、
前記第２の端は、前記抹消静脈への外科的吻合を形成するように構成され、

ｄ）前記制御装置は、前記インペラの速度を制御するプロセッサ、メモリ、バッテリ、及び前記制御装置と前記遠心血液ポンプとを電気的に接続するケーブルを備える、
遠心血液ポンプシステム。
前記遠心血液ポンプシステムが作動する時、前記遠心血液ポンプシステムは、前記流出導管に流体接続された静脈内の平均壁剪断応力を０．７６Ｐａ〜２３Ｐａの範囲に維持する、ように構成されている、請求項１に記載の遠心血液ポンプシステム。
前記流入導管と前記流出導管の少なくとも１つは、ポリウレタンで構成されている、請求項１に記載の遠心血液ポンプシステム。
前記流入導管又は前記流出導管は、ｅＰＴＦＥで構成されている、請求項１に記載の遠心血液ポンプシステム。
前記流入導管又は前記流出導管は、ポリウレタンとｅＰＴＦＥの接合したセグメントを備えている、請求項４に記載の遠心血液ポンプシステム。
前記流入導管と前記流出導管との１つの少なくとも１部分は、形状記憶又は自己拡張性の材料を備える支持構造又はステンレススチールを備える、請求項１に記載の遠心血液ポンプシステム。
前記形状記憶又は前記自己拡張性の材料はニチノールである、請求項６に記載の遠心血液ポンプシステム。
前記ニチノール又は前記ステンレススチールの少なくとも１部は、編み状又はコイ状に形成されている、請求項７に記載の遠心血液ポンプシステム。
前記流入導管と前記流出導管の少なくとも１つは、半径方向に圧縮性のコネクタを用いて前記遠心血液ポンプ又は側部ポートに接続されている、請求項１に記載の遠心血液ポンプシステム。
前記遠心血液ポンプシステムが作動する時、前記遠心血液ポンプシステムは、前記流出導管に流体接続された静脈内の上昇した平均壁剪断応力を、少なくとも１４日、２８日、５６日、又は１１２日の間維持する、ように構成されている、請求項１又は請求項２に記載の遠心血液ポンプシステム。
前記遠心血液ポンプシステムが作動する時、前記遠心血液ポンプシステムは、前記流出導管に流体接続された静脈内の平均血液速度を１０ｃｍ／ｓ〜１２０ｃｍ／ｓ又は２５ｃｍ／ｓ〜１００ｃｍ／ｓの範囲に維持する、ように構成されている、請求項１に記載の遠心血液ポンプシステム。
前記流入導管及び前記流出導管は、合わせた長さが４ｃｍ〜２２０ｃｍである、請求項１に記載の遠心血液ポンプシステム。
前記流入導管又は前記流出導管は切り取られてもよい、請求項１に記載の遠心血液ポンプシステム。
前記複数のブレードの少なくとも１つは弓型である、請求項１に記載の遠心血液ポンプシステム。
前記少なくとも１つの磁石は、リング又は円盤を形成する、請求項１に記載の遠心血液ポンプシステム。
前記１つ以上のベアリングは、アルミナ、アルミナ及びジルコニア、又は、アルミナ及びシリコンカーバイドを備える、請求項１に記載の遠心血液ポンプシステム。
前記インペラピボットシャフトの端は、凸型であり、前記頂部ピボットベアリング及び前記底部ピボットベアリングは、凹型であり、
又は、
前記インペラピボットシャフトの端は、凹型であり、前記頂部ピボットベアリング及び前記底部ピボットベアリングは、凸型である、請求項１に記載の遠心血液ポンプシステム。
前記入口は、血液を受けて血液を前記インペラに向かわせる流入ディフューザを備える、請求項１に記載の遠心血液ポンプシステム。
前記入口は、前記流入ディフューザの領域において一般的に円形の内腔から長方形の内腔に変化する、請求項１８に記載の遠心血液ポンプシステム。
前記流入ディフューザは、弓型である、請求項１８に記載の遠心血液ポンプシステム。
前記流入ディフューザの長手軸と前記インペラピボットシャフトの長手軸との間の角度は、５度より大きい、請求項１８に記載の遠心血液ポンプシステム。
前記遠心血液ポンプが作動しているとき、前記インペラピボットシャフトの部分と前記頂部ピボットベアリングの部分とは、前記入口に延伸しかつ流れる血液により浄化される、請求項１に記載の遠心血液ポンプシステム。
前記遠心血液ポンプが作動しているとき、前記インペラピボットシャフトの部分と前記底部ピボットベアリングの部分とは、低部ベアリングギャップに延伸しかつ流れる血液により洗われる、請求項１に記載の遠心血液ポンプシステム。
頂部ベアリングギャップに延伸する前記頂部ピボットベアリングの部分は、ベゼルによって支持されている、請求項２３に記載の遠心血液ポンプシステム。
前記インペラは、前記インペラの中心軸に平行に底面から前記インペラを通って頂部面に延伸する複数の孔を備える、請求項１に記載の遠心血液ポンプシステム。
前記遠心血液ポンプが作動しているとき、前記インペラのまわり及び下に流れかつ前記孔を介して頂部へ流れる血液が、前記インペラの下面と下部ベアリング面の部分とを浄化する、請求項２５に記載の遠心血液ポンプシステム。
前記遠心血液ポンプが作動しているとき、前記インペラのまわり及び下を流れかつ前記孔を介して頂部へ流れる血液が、上部ベアリング面の部分を浄化する、請求項２５に記載の遠心血液ポンプシステム。
頂部ベアリングギャップに延伸する頂部ベアリングピンの部分は、ベゼル血液によって支持されると共に、前記遠心血液ポンプが作動しているとき、前記インペラのまわり及び下を流れかつ前記孔を介して頂部へ流れる血液が、ベゼルの背面領域を浄化する、請求項２５に記載の遠心血液ポンプシステム。
少なくとも１つの血液接触面は、ＰＥＥＫにより作られる、請求項１に記載の遠心血液ポンプシステム。
前記遠心血液ポンプ、前記流入導管、前記流出導管、及び前記側部ポートの面を含む少なくとも１つの血液接触面は、抗血栓コーティングにより被覆されている、請求項１に記載の遠心血液ポンプシステム。
前記抗血栓コーティングは、ヘパリンを備える、請求項３０に記載の遠心血液ポンプシステム。
前記流出導管は、外科的吻合を用いて、１ｍｍ〜６ｍｍの直径を有する末梢静脈への接続が可能なように構成されている、請求項１に記載の遠心血液ポンプシステム。
抗菌カフが、前記流入導管又は前記流出導管の外面に取り付けられている、請求項１に記載の遠心血液ポンプシステム。
側部ポートが、血液透析器と流体接続可能なように構成されると共に、遠心血液ポンプシステムが、血液透析の間、導管へのアクセルを提供するように構成されている、請求項１に記載の遠心血液ポンプシステム。