JP2021115461A

JP2021115461A - 人工心臓に用いられる渦巻きポンプヘッド、人工心臓ポンプ及びｅｃｍｏ装置

Info

Publication number: JP2021115461A
Application number: JP2020213614A
Authority: JP
Inventors: 軼江李; Yijiang Li
Original assignee: Chinabridge Shenzhen Medical Technology Co Ltd
Current assignee: Chinabridge Shenzhen Medical Technology Co Ltd
Priority date: 2020-01-21
Filing date: 2020-12-23
Publication date: 2021-08-10
Anticipated expiration: 2040-12-23
Also published as: CN111249551B; JP7137240B2; US11801377B2; US20210220635A1; CN111249551A

Abstract

【課題】人工心臓に用いられる渦巻きポンプヘッド、人工心臓ポンプ及びＥＣＭＯ装置を提供する。【解決手段】ポンプヘッドは、血液入口１０１と血液出口１０２とを含む渦巻きハウジング１を含み、渦巻きハウジングに固定軸を有し、固定軸に磁気体を周設し、磁気体の外側に開口構成されたテーパ羽根車を取り付け、磁気体は、回転すると、テーパ羽根車が回転するように連動し、固定軸と磁気体との間に第一隙間を有し、磁気体によりテーパ羽根車が回転するように連動すると、一部の血液が第一隙間を介して上向きに流れ、テーパ羽根車が浮遊する。【選択図】図１

Description

本発明は、医療機器の技術分野に関し、特に、人工心臓に用いられる渦巻きポンプヘッド、人工心臓ポンプ及びＥＣＭＯ装置に関する。

ＥＣＭＯは、体外式膜型人工肺（ｅｘｔｒａｃｏｒｐｏｒｅａｌｍｅｍｂｒａｎｅｏｘｙｇｅｎａｔｉｏｎ）の英語の略称であり、重篤な心肺機能不全になってしまった重症患者を支援するための重要な技術であり、主に、人工心臓ポンプ、酸素供給機器及び酸素供給管が含まれる。

中国特許出願番号ＣＮ２０１５１０２７２６５５．９

パワーポンプのポンプヘッドは、パワーポンプと組み合わせて使用されており、心臓手術において、体外循環又は循環補助に用いられる。従来技術では、ポンプヘッドが臨床に適用されている際に、例えば、血栓が発生しやすく、血球が破壊され、気体が予め吸排されることが複雑であり、又は、血流の抵抗が大きい、といった様々な問題が存在している。従来技術では、遠心分離型の磁気浮上式人工心臓ポンプの血流案内装置が特許文献１に開示されており、ある程度で、血流のうっ滞という問題を緩和できるものの、それは、ドレナージというものにより、血液のうっ滞を除去して血栓を解消するからであるため、血液における血球が破壊され、血液が損傷され、或いは、血栓が形成されるという問題が依然として存在している。

本発明は、従来の方法に存在している欠点及び問題を緩和し、又は、解決するための概念を提供することを一番目の目的とする。

本発明は、人工心臓に用いられる新型の渦巻きポンプヘッド、パワーポンプ及びＥＣＭＯ装置を提供することを他の目的とする。

本発明に係る第一局面によると、人工心臓に用いられる渦巻きポンプヘッドにより、上記した目的を達成する。
ポンプヘッドは、血液入口及び血液出口を含む渦巻きハウジングが含まれる。前記渦巻きハウジングは、その中心に固定軸を有し、前記固定軸に磁気体を周設し、開口の構成とされるテーパ羽根車を前記磁気体の外側に取り付け、前記磁気体は、回転すると、前記テーパ羽根車が回転するように連動し、前記固定軸と前記磁気体との間に第一隙間を設置し、前記磁気体により前記テーパ羽根車が回転するように連動すると、一部の血液が前記第一隙間を介して上向きに流動することになり、前記テーパ羽根車が血液に浮遊する。

好ましい実施形態においては、前記テーパ羽根車は、その外側に、互いの間に間隔があいている第一羽根と第の二羽根とを含む複数の羽根を設置し、前記第一羽根先端部は、開口が下向きする第一皿部により接続される。前記固定軸は、端部が開口の上向きする第二皿部の構造とされ、前記第一皿部の構造と第二皿部の構造との間に球体を噛み込み、磁気体によりテーパ羽根車が回転するように連動すると、前記球体と前記第一皿部の構造及び第二皿部の構造との間に第二隙間が存在し、血液が前記第二隙間に充填する。

好ましい実施形態においては、前記第一羽根と第二羽根とは、同一側に、一定の角度だけ傾斜すると共に、前記第一羽根の高さが第二羽根の高さよりも大きい。

好ましい実施形態においては、前記磁気体は、中空とされた取り付け軸を含み、前記取り付け軸の底部に、環状のホイール構造体を有し、前記環状のホイール構造体は、その直径が前記テーパ羽根車の底部の開口の直径と同じである。

好ましい実施形態においては、前記環状のホイール構造体は、その表面に間隔を置いて、複数の取り付け槽を設置し、前記取り付け槽に磁気体を取り付ける。

好ましい実施形態においては、前記取り付け軸の外側直径は、テーパ羽根車の先端部の開口直径と同じである。

好ましい実施形態においては、前記球体は、セラミック製のボールベアリングとされる。

好ましい実施形態においては、前記血液入口は、渦巻きハウジングの平面と垂直し、前記血液出口が前記渦巻きハウジングの表面と接する。

第二局面によると、本発明が人工心臓ポンプをさらに提供しており、前記人工心臓ポンプは、第一局面により提供するいずれか一つの技術的手段に記載の人工心臓に用いられる渦巻きポンプヘッドを含む。

第三局面によると、本発明がＥＣＭＯ装置をさらに提供しており、前記ＥＣＭＯ装置は、第二局面により提供するいずれか一つの技術的手段に記載の人工心臓ポンプを含む。

従来技術に比べると、本発明が提供する人工心臓に用いられる渦巻きポンプヘッドは、人工心臓のパワーポンプと組み合わせて使用されており、従来技術に存在している欠点や欠陥に対して、合理的な体外血液循環の環境が設計され、ＥＣＭＯという携帯型の救急装置に適用され得る。本発明が提供するポンプヘッドは、その容積が小さく、プリチャージ量を効果的に少なくすることが可能であり、開放型のテーパ羽根車により、血液における気泡がより排出され易くなり、第一羽根と第二羽根とについて、それらの高さと傾斜との設計により、血栓を十分に洗浄して削減し、血球の破壊を避けることができ、テーパ羽根車と渦巻きハウジングにおける固定軸との設計により、発熱量の発生を効果良く低減し、血栓の形成を少なくして、血球の破壊を効果良く避けることができる。

従来技術に比べると、本発明が提供する人工心臓ポンプによる有益な効果は、第一局面により提供する人工心臓に用いられる渦巻きポンプヘッドによる有益な効果と同じであることから、ここでは、改めて説明しない。

従来技術に比べると、本発明が提供するＥＣＭＯ装置による有益な効果は、上記した第一局面により提供する人工心臓に用いられる渦巻きポンプヘッドによる有益な効果と同じであることから、ここでは、改めて説明しない。
理解すべきところは、大体に上記したものとこれからの詳しい説明とは、いずれも、例示的な説明および解釈に過ぎず、本発明の保護しようとする範囲を制限するものではない。

図面を参照すると、本発明に係るより多い目的、機能や利点が、本発明の実施形態に基づく以下の説明により、より明確であろう。
本発明の実施例が提供する人工心臓に用いられる渦巻きポンプヘッドの構成全体の模式図である。本発明の実施例が提供する人工心臓に用いられる渦巻きポンプヘッドの三次元構成の模式図である。本発明の実施例が提供する人工心臓の渦巻きポンプヘッドの分解模式図である。本発明の実施例が提供する人工心臓の渦巻きポンプヘッドの断面図である。本発明の実施例が開示する人工心臓ポンプの一部の構成の模式図である。

例示的な実施形態を参照すると、本発明の目的及び機能、ならびに、これらの目的および機能を実現するための方法が明らかであろう。しかしながら、本発明は、以下に説明する例示的な実施形態により制限されるわけではなく、異なる形態によりそれらを実現することができる。明細書は、本質的にすると、当業者に、本発明の詳しい内容を理解することを助けるためのものである。

人工心臓に用いられるポンプヘッドについては、血栓が発生しやすく、血球が破壊され、プリチャージが複雑であり、又は、血流の抵抗が比較的大きいという従来技術に存在している問題を解決するために、以下に説明する実施例により、本発明が提供する技術的手段をより明確にする。

図１は、示されるように、本発明が開示する人工心臓に用いられる渦巻きポンプヘッドの構成全体の模式図である。本発明の実施例によると、本発明が開示する人工心臓に用いられるポンプヘッドは、渦巻きハウジング１を含み、渦巻きハウジング１は、血液入口１０１及び血液出口１０２を含み、救急手術の際に、人体の血液が血液入口１０１から渦巻きハウジングに流れ、血液出口１０２を介して流し出し、流し出した血液が酸素供給機器に入り、血液に酸素を供給し、酸素供給機器から流し出した血液が人体に流入する。

本発明に係る幾つかの実施例によると、血液入口１０１が渦巻きハウジングの平面と垂直し、血液出口１０２が渦巻きハウジングの平面と接する。即ち、血液入口１０１と血液出口１０２とが互いに垂直し、渦巻きハウジングの平面とは、渦巻きハウジングの横断面が所在する平面を指す。好ましい実施例では、血液入口１０１が中心位置に位置する。

図２乃至図３に示されるように、渦巻きハウジング１内に固定軸１０３、磁気体２、及び、開口構造とされたテーパ羽根車３を有する。

そのうち、渦巻きハウジング１は、下部の渦巻きハウジングと上部の渦巻きハウジングとからなる。固定軸１０３は、下部の渦巻きハウジングにおける中心位置に固定されて、下部の渦巻きハウジングと垂直する。磁気体２は、中空とされ、固定軸１０３に磁気体２が周設され、磁気体２の外側に開口の構造とされたテーパ羽根車３が取り付けられる。磁気体２は、回転すると、取り付け在磁気体２に取り付けられるテーパ羽根車３が回転するように連動する。説明すべきところは、磁気体２の回転について、本発明に係る実施例において、具体的な駆動の形態に応じて合理的に設置されればよく、例えば、本発明に係る実施例が提供するポンプヘッドと組み合わせるモータに、本発明に係る実施例における磁気体２と磁気が同じである磁気体を取り付け、モータにより磁気体が回転するように連動して、磁気体が生じた磁界により渦巻きハウジング１内の磁気体２が回転するように連動するようにしても構わない。本発明に係る実施例によると、固定軸１０３と磁気体２との間に第一隙間を有し、磁気体２によりテーパ羽根車３が回転するように連動すると、一部の血液が第一隙間を介して上向きに流れ、一部の血液が上向きに流れることにより、テーパ羽根車３に上向きに動力を有させることから、テーパ羽根車３が持ち上げられ、テーパ羽根車３が血液に浮遊する。テーパ羽根車３が血液に浮遊するので、テーパ羽根車３と他の部品との間に摩擦がほぼ無くなり、血液が流れる際に血栓が形成する可能性を低下させ、血球の破壊を減少させることができる。

本発明に係る実施例によると、テーパ羽根車３の外側に、互いの間に間隔があいている第一羽根３０３と第二羽根３０４とを含む複数の羽根が設置される。本実施例では、三つの第一羽根と三つの第二羽根を例として説明する。説明を明確にするように、第一羽根を、番号１の第一羽根３０３ａ、番号２の第一羽根３０３ｂ、番号３の第一羽根３０３ｃ、それぞれとして、同様に、第二羽根を、一番目の第二羽根３０４ａ、番号２の第二羽根３０４ｂ、番号３の第二羽根３０４ｃ、それぞれとして説明する。

第一羽根と第二羽根とは、間隔を置いて、テーパ羽根車３の外部錐面３０１に設置され、第一羽根の高さが第二羽根の高さよりも大きく、第一羽根と第二羽根とが同一側に一定角度だけ傾斜し、例えば、三つの第一羽根と三つの第二羽根とが共に同一の方向に３０度だけ傾斜する。第一羽根の先端部は、開口が下向きする第一皿部構造３０５により接続され、つまり、番号１の第一羽根３０３ａ、番号２の第一羽根３０３ｂ、番号３の第一羽根３０３ｃは、それらの先端部が、開口の下向きする第一皿部構造３０５により接続される。第一羽根と第二羽根との構造により、血栓を十分に洗浄して削減し、血球の破壊を避けることができ、開放型のテーパ羽根車により、血液における気泡がより排出され易くなり、発熱量の発生を効果良く低減し、血栓の形成を少なくして、血球の破壊を効果良く避けることができる。

好ましい実施例では、第一羽根と第二羽根との間隔距離が同じでもよく、異なってもよい。

本発明に係る実施例によると、磁気体２は、中空とされた取り付け軸２０１を含み、取り付け軸２０１に固定軸１０３を周設し、取り付け軸２０１の底部に環状のホイール構造体２０２を有し、取り付け軸２０１の外側直径がテーパ羽根車３の先端部の開口３０６の直径と同じである。環状のホイール構造体２０２の直径は、テーパ羽根車３の底部の開口（図示せず）の直径と同じであり、環状のホイール構造体２０２の表面に間隔を置いて、複数の取り付け槽２０２１を設置し、取り付け槽内に磁気体５を取り付ける。ただし、磁気体は、磁石などの磁気を具備しているものであれば如何なる構成でもよい。

本発明に係る実施例によると、固定軸１０３の端部１０４は、内側に凹んで開口が上向きする第二皿部構造３０８とされ、第一皿部構造３０５と第二皿部構造３０８との間に球体４を噛み込み、球体４と第一皿部構造３０５及び第二皿部構造３０８との間に第二隙間を有し、磁気体２によりテーパ羽根車が回転するように連動すると、一部の血液が上記した第一隙間を介して上向きに流れ、一部の血液が第二隙間に充填することにより、球体４が血液に大体に浮遊することになる。その時に、球体４が固定軸１０３と接触しないので、球体４と固定軸１０３の端部１０４との摩擦を削減でき、球体４と接触する血液により球体４の温度が低下することに役立つと共に、血液の損傷を削減することができる。それと同時に、テーパ羽根車３は、持ち上げられ、回転している際に、血液に浮遊することになり、血液におけるテーパ羽根車３の浮遊により、テーパ羽根車３が球体４と摩擦しないので、球体４の温度が低下し、温度の低下により血栓の形成や損傷を削減することができる。

好ましい実施例では、球体４がセラミックボールとされ、セラミックボール４がテーパ羽根車３の上部に回転する軸受に相当し、テーパ羽根車３の回転に役立ち、血液の流れ効率が向上する。本発明に開示する実施例では、渦巻きハウジング１の内部に各部品を組み立てると、固定軸１０３を磁気体２の取り付け軸２０１の中間通路２０３内に挿入し、テーパ羽根車３を磁気体２に係合し、固定軸上の球体４を開口の下向きする第一皿部構造３０５と開口の上向きする第二皿部構造３０８の溝に噛み込みて、取り付け軸２０１の外側の辺縁とテーパ羽根車３の先端部の開口３０６の辺縁３０７とを面一にすると共に、環状のホイール構造体２０２の外側の辺縁とテーパ羽根車３の底部の辺縁３０２とを面一にするようにする。

図４に示されるように、渦巻きハウジング１の底部の駆動磁気体により、磁気体２が回転するように連動してから、テーパ羽根車３が回転するように連動し、テーパ羽根車３の回転により生じた遠心力により、血液を血液入口１０１から渦巻きハウジング１のチャンバーに流させてから、テーパ羽根車３の回転により生じた遠心力により、血液出口１０２から流し出す。

血液は、渦巻きハウジング１の内部のチャンバーにいっぱいに充填され、大部分の血液がテーパ羽根車３の回転により遠心運動を行いながら血液出口１０２から流し出し、小部分の血液が渦巻きハウジング１の底部まで流れると、固定軸１０３と磁気体２との間の第一隙間を介して上向きに移動し、テーパ羽根車３が遠心力と機械力によりテーパ羽根車３を球体４（セラミックボール）に立ち上げる。機械力は、セラミックボール４が固定軸１０３に固定されることにより生じたものであり、テーパ羽根車３が血液に浮遊することにより、球体４にかける負荷や摩擦を削減することができる。本発明に係る球体４は、テーパ羽根車３における開口の下向きする第一皿部構造３０５と摩擦しないので、温度が低下し、温度の低下により血栓の形成や血液の損傷を大幅に削減することができる。

本発明に係る実施例により開示した人工心臓に用いられる渦巻きポンプヘッドは、その体積が小さく、流れている血液の大部分は、遠心力により血液入口から血液出口まで流れ、その小部分の血液が内部に流れることから、小部分の血液により、その内部の部品を保護し、テーパ羽根車と球体を持ち上げ、血栓を減少させ、部品の発熱を減少させ、部品に潤滑という役割を図ることができる。

本発明が提供する人工心臓に用いられる渦巻きポンプヘッドは、人工心臓のパワーポンプと組み合わせて使用され、従来技術に存在している欠点や欠陥に対して、合理的な体外血液循環の環境が設計され、ＥＣＭＯという携帯型の救急装置に適用され得る。本発明が提供するポンプヘッドは、その容積が小さく、プリチャージ量を効果的に少なくすることが可能であり、開放型のテーパ羽根車により、血液における気泡がより排出され易くなり、第一羽根と第二羽根とについて、それらの高さと傾斜との設計により、血栓を十分に洗浄して削減し、血球の破壊を避けることができ、テーパ羽根車と渦巻きハウジングにおける固定軸との設計により、発熱量の発生を効果良く低減し、血栓の形成を少なくして、血球の破壊を効果良く避けることができる。

第二局面によると、図５に示されるように、本発明は、人工心臓ポンプをさらに提供しており、人工心臓ポンプは、上記の第一局面により提供するいずれか一つ技術的手段に係るポンプヘッドを含む。

図５から見ると、ポンプヘッドの下部に駆動装置に固定される磁気体６を取り付けており、駆動装置が運動すると、装置における磁気体が回転するように駆動することにより、磁界が生じた磁力を用いて、ポンプヘッド内の磁気体が回転するように駆動する。ここでの駆動装置が電気モータであってもよいが、本発明は、それに限定されていない。

従来技術に比べると、本発明が提供する人工心臓ポンプによる有益な効果は、上記した第一局面により提供するいずれか一つ技術的手段に係るポンプヘッドによる有益な効果と同じであることから、ここでは、改めて説明しない。

第三局面により、本発明がＥＣＭＯ装置をさらに提供しており、ＥＣＭＯ装置は、上記した第二局面により提供するいずれか一つ技術的手段に係るパワーポンプを含む。

従来技術に比べると、本発明が提供するＥＣＭＯ装置による有益な効果は、上記した第一局面により提供する人工心臓に用いられるポンプヘッドによる有益な効果と同じであることから、ここでは、改めて説明しない。

以上に本発明の説明と実践を開示したが、本発明に係る他の実施例が当業者にとって容易に想到したり理解したりすることについていうまでもない。説明と実施例は、例示的なものに過ぎず、本発明に係る真の範囲と趣旨が共に特許請求の範囲により限定されている。

Claims

人工心臓に用いられる渦巻きポンプヘッドであって、
前記ポンプヘッドは、血液入口と血液出口とを含む渦巻きハウジングを含み、
前記渦巻きハウジングには、その中心に固定軸を有し、前記固定軸に磁気体を周設し、前記磁気体の外側に開口構成とされたテーパ羽根車を取り付け、前記磁気体は、回転すると、前記テーパ羽根車が回転するように連動し、
前記固定軸と前記磁気体との間に第一隙間を有し、前記磁気体により前記テーパ羽根車が回転するように連動すると、一部の血液が前記第一隙間を介して上向きに流れ、前記テーパ羽根車が血液に浮遊する、ことを特徴とする、人工心臓に用いられる渦巻きポンプヘッド。
前記テーパ羽根車の外側には、互いの間に間隔があいている第一羽根と第二羽根とを含む複数の羽根を設置し、前記第一羽根の先端部は、開口が下向きする第一皿部構造により接続され、
前記固定軸の端部は、開口の上向きする第二皿部の構造とされ、前記第一皿部構造と第二皿部構造との間に球体を噛み込み、磁気体によりテーパ羽根車が回転するように連動すると、前記球体と前記第一皿部構造及び第二皿部構造との間に第二隙間を有し、血液が前記第二隙間に充填する、ことを特徴とする、請求項１に記載の人工心臓に用いられる渦巻きポンプヘッド。
前記第一羽根と第二羽根とは、同一側に一定の角度だけ傾斜し、前記第一羽根の高さが第二羽根の高さよりも大きい、ことを特徴とする、請求項２に記載の人工心臓に用いられる渦巻きポンプヘッド。
前記磁気体は、中空とされた取り付け軸を含み、前記取り付け軸の底部に環状のホイール構造体を有し、前記環状のホイール構造体の直径が前記テーパ羽根車の底部の開口直径と同じである、ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の人工心臓に用いられる渦巻きポンプヘッド。
前記環状のホイール構造体は、その表面に間隔を置いて、複数の取り付け槽を設置し、前記取り付け槽内に磁気体を取り付けている、ことを特徴とする、請求項４に記載の人工心臓に用いられる渦巻きポンプヘッド。
前記取り付け軸の外側直径は、テーパ羽根車の先端部の開口直径と同じである、ことを特徴とする、請求項４に記載の人工心臓に用いられる渦巻きポンプヘッド。
前記球体は、セラミックボールとされる、ことを特徴とする、請求項２に記載の人工心臓に用いられる渦巻きポンプヘッド。
前記血液入口が渦巻きハウジングの平面と垂直し、前記血液出口が前記渦巻きハウジングの平面と接する、ことを特徴とする、請求項１に記載の人工心臓に用いられる渦巻きポンプヘッド。
請求項１から８のいずれか一つに記載の人工心臓に用いられる渦巻きポンプヘッドを含む、ことを特徴とする、人工心臓ポンプ。
請求項９に記載の人工心臓ポンプを含む、ことを特徴とする、ＥＣＭＯ装置。