JP3278160B2 - カテーテルポンプ - Google Patents

カテーテルポンプ

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JP3278160B2 JP50711594A JP50711594A JP3278160B2 JP 3278160 B2 JP3278160 B2 JP 3278160B2 JP 50711594 A JP50711594 A JP 50711594A JP 50711594 A JP50711594 A JP 50711594A JP 3278160 B2 JP3278160 B2 JP 3278160B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、移植用カテーテルポンプに関し、特に外端
部が外部駆動源（図示せず）に連結可能になった駆動ケ
ーブルが貫通する細長いスリーブと、前記駆動ケーブル
の内端部の近くに位置した駆動ロータとを具備する移植
用カテーテルポンプに関する。
発明の背景 原因の如何を問わず、心臓疾患があると、結果として
心臓は、生命機能を維持するために人体が必要とするよ
りも少量の血液しか供給できない。
心臓疾患には主として３つの原因がある。
即ち、 心筋機能の減退 心臓弁の疾患（漏洩、あるいは狭窄） 不整脈 心筋機能の減退には多くの原因がある。最も一般的な
ものは、一時的あるいは慢性的な疾患に至ることのある
心臓梗塞によるものである。慢性的あるいは一時的な疾
患の他の原因の例としては心臓炎（心筋の炎症）、心筋
症、変形疾患、中毒、不整脈（不規則なパルス）その他
多くがある。また言及するだけの価値があるものとして
は、心臓手術後の患者の一時的な疾患と、人工心肺処置
の停止した時の問題である。
最後に、新しい患者のグループである、以前はほとん
ど常に宿命的なものであった慢性疾患を有していて、現
在では“一時的疾患”とみなされる患者、即ち心臓移植
を持っている患者のグループについて記述しなければな
らない。
心臓の機械的仕事の計算 心臓の機械的仕事は次の式から計算することができ
る。
Ａ＝PV＋1/2mv2 またこの式は各々の心拍に対する心臓の仕事を示してい
る。
ここでPVは１心拍あたりの圧力仕事を示し、1/2mv2は
１心拍あたりの血液の加速仕事を示している。
正常なポンプ機能と正常な血圧は130/80であり、心拍
容積は70ml、心拍数は60回／分であり、心臓は１心拍あ
たり約１ジュールのエネルギーを発生する。従って、出
力は60ジュール/60秒＝１ワットである。
代表的な疾患状況では、血圧が80/50に低下し、心拍
容積が30mlに低下する。これを補償するために、心臓は
その心拍数を、例えば130回／分に増加させる。それに
もかかわらず、心臓の仕事は正常時の約25％から50％で
しかなく、またこれは約0.25ワットから0.5ワットの心
臓出力に相当する。
心臓疾患の処置 心臓疾患に対する伝統的な処置は、以前は薬理的処置
であるのが普通であった。
薬のおかげで心臓のポンプ出力は、時として増加され
て、疾患状態を上廻ることがある。この方法によって、
心臓の機械的力が増加される。しかしながらこの増加量
は比較的小さく、例えば、0.25ワットから0.5ワットで
あり、またしばしば短時間しか作用しない。
機械的な補助手段 一時的あるいは慢性的な心臓疾患を克服することを可
能にするという必要性が、薬理的にも機械的にも多くの
発明につながっている。必要性が増加すると、部分的に
しろ心臓の分野をますます活性化させることになる。さ
らに、以前なら“宿命的な疾患”で死亡してしまう患
者、即ち、心臓移植を待ったり、手術を待ちながら一時
的な特別のポンプ動力を必要としている患者が存在す
る。
前記ポンプは心臓自身のポンプ機能を補助することが
できたり、あるいは心臓全体を交換することができるよ
うな構造になっている。
これらのより“抜本的なポンプ”は全て１つの共通事
項を有しており、それらは、普通は、患者の中へ移植手
術され、これには副作用が伴う。
従って、より単純な“非手術的”なポンプに対する必
要性が大きくなっている。
現在の“非手術的”なポンプ 1968年に大動脈のバルーンポンプが市場に出始め、そ
れ以来この方法が西側諸国全体で使用されてきている。
このポンプは良好な特性と、悪い特性とを有している。
良好な特性： 使用が簡単である。
鼠径部における大腿部動脈内への挿入物を介して導入
しやすい。
心臓自身の循環流量（動脈流量）を増加させる。
末梢血管の血圧を増加させる。
悪い特性： 末梢血管での血液循環流量を減少させ、従って使用期
間が制限される。
１分間あたりの容積をほんの少ししか増加させない
（最大で約30％）。
非生理学的なパルスが発生する。
ある最小機能を有する心臓に依存している。
アルキメデスのねじ（ヘモポンプ）を用いるポンプ 近年になると、アメリカのポンプが“ヘモポンプ”の
名称で利用されている。ポンプの原理として回転するア
ルキメデスのねじを用いており、これはカテーテル内の
金属ケーブルを介して、外部電動モータによって駆動さ
れる。カテーテルは鼠径部に挿入され、小さな手術用挿
入物の助けによって大腿部の動脈の中へ導入される。そ
の後、カテーテルは大動脈の中へ導かれ、大動脈の弁を
通して可撓性のあるニードルが導入され、左心室から大
動脈へ血液を吸出する。
カテーテルはできるだけ狭く作られている。左心室に
おけるニードルの直径は約7mmで、アルキメデスのねじ
の直径は約3mmである。
最大速度、即ち、25000rpmにおいて、連続操作、即
ち、脈のない状態で、正常の１分間当たりの容積のほぼ
80％を維持することができる。
良好な特性： 挿入しやすい。
最大速度での特性が良好である。
最大速度においてほぼ正常な１分間当たりの容積を維
持することができる。
悪い特性： 回転速度が大きいのでオーバーヒートの危険性があ
る。
同じ理由で、潤滑の問題がある。
非生理学的（脈のない）動作である。
磨耗のために寿命が短くなる危険性がある。
術後負荷が増加する。
発明の説明 本発明は移植用カテーテルポンプに関し、特に外端部
が外部駆動源（図示せず）に連結可能になった駆動ケー
ブルが貫通する細長いスリーブと、前記駆動ケーブルの
内端部の近くに位置した駆動ロータとを具備する移植用
カテーテルポンプに関する。さらに正確には、前記移植
用カテーテルポンプは外側へ折りたたむことのできるプ
ロペラの形をした駆動ロータを有することを特徴とす
る。
外側へ折りたたむことのできるプロペラによって、カ
テーテルを非常に狭く作ることができ、血液流の中へ導
入している場合に有利であるが、それにもかかわらず、
その外側へ折りたたまれた状態において強い流れ効果を
提供する。
最大直径が3mmから5mmのカーテルが、普通のセルディ
ンガー技術によって鼠径部（大腿部の動脈）内へ導入さ
れ、大動脈へ至り、所望位置へ導かれる。最善の位置
は、大動脈弁の直上における上昇大動脈内にある。
前記プロペラは大動脈内の任意位置に配置させること
ができ、また左心室内へも導入することができる。
直径が1cmから2cmのプロペラが大動脈を損傷させるこ
とを防ぐために、以下述べるように、カテーテルにはプ
ロペラを遮断する格子あるいはバーが設けられていなけ
ればならない。
前記バーは左心室内に導入されるときには、弾性的な
ゴムのシースを設けて、心臓の活動部分を損傷するのを
防ぎ、また圧力効果を増加させることもできる。
血栓塞栓の合併症が生じるのを防ぐために、前記ポン
プあるいはその部品にはヘパリンを加えることができる
ようになっている。
前記ポンプは、主として、左心室が不全な場合に用い
るためのものであるが、右心室の不全の場合にも用いら
れると考えられる。
前記ポンプは首の静脈系を介して右心室の中あるいは
回転方向を逆にして肺動脈内に導入することができると
考えられる。
上述したバーは、プロペラの近くで膨脹可能な部分の
形をしている。この部分はスリーブの縦方向に延在した
フィラメントの形をしている。
好ましくは、これらのフィラメントの前端は共通の取
り付け部で連結されており、これは、プロペラの周りに
フィラメントケージを形成する間に、プロペラの方へ移
動されるように配置されている。そのような動きは、駆
動ケーブルに取り付けられている取付部を介して行わ
れ、従って、駆動ケーブルはフィラメントケージを膨脹
させるために、軸線方向に移動可能に配置されている。
プロペラの調節もまた駆動ケーブルの助けで適切に行
われる。従って、前記プロペラは駆動ケーブルの助けで
外側へ折りたたまれるようになっており、従って、駆動
ケーブルは軸線方向に移動可能になっている。
駆動ケーブルはコンパクトなケーブルにすることがで
きる。別に、駆動ケーブルはコアに関して軸線方向に移
動可能な外部スリーブを有する内側コアの形状にもする
ことができる。
後者の実施例においては、リンク機構が前記プロペラ
および駆動ケーブルのコアと外部スリーブとのそれぞれ
に対して取付けられており、前記機構は、ケーブルのコ
アと外部スリーブとの間の相対的な移動によって、前記
プロペラが外側へ折りたたまれるような構造を有してい
る。
上述したように、前記膨脹部分は、ゴムあるいはその
類似物のような弾性材料から成るスリーブあるいは管に
よって取囲まれている。
好ましくは、前記駆動ケーブルは10,000rpm以下、好
ましくは３から5000rpmの状態の回転数で回転されるよ
うに配置されている。
前記プロペラは、外側へ折りたたまれた状態において
は、10ミリから20ミリメートル、好ましくは約15ミリメ
ートルの作動直径を有している。
前記ポンプは0.25から１ワットの状態、好ましくは約
0.5ワットの有効ポンプ動力を受けるように適切に配置
される。
本発明によるポンプの特に単純な実施例は、前記プロ
ペラが駆動軸に個々に支持された多数のプロペラ羽根を
有し、前記プロペラ羽根が、駆動軸の回転中の遠心力お
よびあるいはポンプ力によって、外側へ向かってその作
動位置へ折りたたまれるようになっている場合に達成さ
れる。
前記プロペラ羽根は、その作動位置においては、駆動
軸に取付けられたプロペラ支持体と接触するように適切
に作られている。
あるいは、前記プロペラ羽根は、その作動位置におい
ては、駆動軸に取付けられたプロペラ支持体と、駆動軸
と共に回転可能なスリーブとの間で、固定することがで
きる。
発明の利点 全体的な構造を、挿入、取出しのそれぞれのために、
最大直径が3mmから5mmと非常に薄く製作することができ
る。
プロペラの直径が大きいので、他の回転ポンプよりも
回転速度が遅くなっている（10,000rpm以下、好ましく
は３から5000rpm）。
オーバーヒートの傾向が少なくなる。
潤滑の問題が減少する。
寿命期間が長い。
流れ出力が強いので、心臓の活動に同期させた、例え
ばQRS制御された拍動を提供できると考えられる。
逆の拍動が必要な場合には、ポンプはその回転方向を
逆にすることができる。
図面の説明 第１図は本発明の第１実施例によるカテーテルポンプ
の外部寸法（５対１）を示す図である。
第２図は同ポンプが作動位置にあるところを示してい
る。
第３図から第６図までは第２図の線III−III、IV−I
V、Ｖ−Ｖ、VI−VIのそれぞれに沿った断面図である。
第７図は作動位置にある、本発明の第２の実施例を概
略的に示している。
第８図は第７図の一部分が休止位置にあるところを示
している。
第９図は第３の実施例の一部分が休止位置にあるとこ
ろを示している。
第10図は第９図に係る部分が作動位置にあるところを
示している。
本発明の好適実施例 本発明によるカテーテルポンプの第１の実施例が、そ
の作動位置にあるところが第２図に示されている。前記
ポンプは最も内側に駆動ケーブル１を有しており、前記
駆動ケーブル１は内部部分1aと外部部分１とを有してい
る。前記駆動ケーブル１は外側のスリーブ２によって取
囲まれ、前記スリーブ２の前端は、複数個のフィラメン
ト４と一緒になった円筒状領域３になっている。前記駆
動ケーブル１の先端は丸いニップル５になっており、こ
れはベアリングとしても、またフィラメント４のための
取付具としても作用する。外側へ向かって折りたたむこ
とのできるプロペラ７が、リンク機構６によって内側駆
動軸1aに固定されている。前記リンク機構６は概略的に
示されており、所望の機能を得るために各種の方法で修
正することができる。最後に、破線８は、フィラメント
４によって形成された格子状のケージが、外部の、例え
ばゴムのような弾性スリーブによって取囲まれ得ること
を示している。
前記フィラメント４は、駆動ケーブル１とそのスリー
ブ２との間の相対的な移動によって、第２図に示された
位置へ膨膨されている。同時に、前記プロペラ７は、駆
動ケーブル１の２つの部分1aと1bとの間の相対的な移動
によって、リンク機構６によって外側へ折りたたまれ
る。
第３図は第２図における線III−IIIに沿った断面、即
ち、ベアリングニップル５とフィラメント４の取付け部
分９とを通した断面を示している。
第４図は第２図の線IV−IVに沿った断面を示してお
り、ここでは内部軸1aがどのようにして４個のフィラメ
ント４によって囲まれているかがわかる。この数は、も
ちろん、変えることができる。
第５図は第２図の線Ｖ−Ｖに沿った断面を示し、内部
軸1aが外部軸1bとスリーブ２の円筒状延長部３とによっ
て、どのようにして取囲まれているかを示している。こ
れらは全て、フィラメント４によって形成された格子状
ケージによって取囲まれている。
第６図は第２図の線VI−VIに沿った断面を示してお
り、内部軸1aが外部軸1bとスリーブ２とによって、どの
ようにして取囲まれているかを示している。
第７図および第８図は、本発明によるカテーテルポン
プの簡単化された実施例を概略的に示している。しかし
ながら原理的には、それは第１図から第６図に示した実
施例と類似しており、従って、同一の部品については同
一の図面番号にダッシュ記号を付けたものを用いてい
る。駆動軸１′はスリーブ２′に取囲まれた単一の固体
部分でできている。フィラメント４′は、前述したのと
同様に、スリーブ２′と共通の前部９′との両方に固定
され、前記前部９′もまたベアリングニップル５′のた
めのベアリングとして作用する。前述した実施例との主
な相違点は、羽根あるいはプロペラ７′がここでは支持
部分10′に独立的に担持されているという点にある。
第８図においては、羽根が内側へ折りたたまれた位置
にあるところが示されている。回転が始めると直ぐに、
自動的に外方に折りたたまれて第７図に示す作動位置へ
くる。このことは遠心力によっても、また羽根がポンプ
力によってその作動位置へと外側に駆動されるような形
状にもなっているので生じる。従って、軸１′を逆方向
に回転させることによって、羽根７′を折りたたむこと
ができる。
第９図および第10図は、本発明によるカテーテルポン
プのさらに別の実施例を示している。この実施例もまた
前述した実施例に類似しており、従って、同一の要素に
対しては同一の番号にダブルダッシュ記号を付したもの
を用いている。従って、内部軸は１″で、プロペラ支持
体は10″で、プロペラは７″で示されている。上述した
実施例と同じように、内部駆動軸１″は外部スリーブ
２″によって取囲まれている。この実施例においては、
回転移動可能なシリンダ11″が付加されており、これは
摺動ベアリング12″を設けたスリーブ２″の前進力に対
抗して摺動する。プロペラ７″は、ベアリングあるいは
リンク機構６″によって、内部駆動軸１″上に担持され
ている。前記駆動軸１″が第９図において右側に移動す
ると、プロペラ７″は、第10図に示したように、プロペ
ラ支持体10″とシリンダ11″との間において固定され
る。
当然のことではあるが、本発明は上述しかつ概略的に
説明した実施例に限定されることがなく、添付した請求
の範囲内で変更することができる。例えば、各種の説明
してきた構成要素の形状と機能も変更することができ
る。
駆動ケーブル１のための潤滑が必要な場合には、この
ことはヘパリン、クエン酸塩、および／あるいはストレ
プトキナーゼを加えている間に、適当に加圧された生理
的食塩水を用いることによって達成することができる。
ヘパリンとクエン酸塩は凝固を防ぎ、ストレプトキナー
ゼは駆動ケーブルの周囲の空間におけるフィブリンの中
へ浸透する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61M 1/10 - 1/12

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】移植用カテーテルポンプにおいて、細長い
    スリーブ（２、４、９）と、前記スリーブの中を貫通
    し、かつ第１端部において外部駆動源に連結可能な駆動
    ケーブル（１）と、該駆動ケーブルの第２端部に隣接し
    て前記駆動ケーブル（１）に取付けられた折りたたみ可
    能な駆動プロペラ（７）とを有し、前記スリーブ（２、
    ４、９）が前記駆動プロペラ（７）に隣接して膨脹可能
    であり、前記スリーブの近端から該スリーブの遠端にお
    ける共通の取付部（９）へ延在する幾つかのフィラメン
    ト（４）を有し、前記取付部が前記駆動プロペラを取囲
    む膨脹した前記フィラメントのケージを形成するため
    に、前記スリーブの近端に向かって移動可能であること
    を特徴とする移植用カテーテルポンプ。
  2. 【請求項２】前記取付部（９）が前記駆動ケーブル
    （１）に取付けられていて、前記駆動ケーブルが、前記
    フィラメントのケージを膨脹させるために軸線方向に移
    動可能になっていることを特徴とする請求の範囲第１項
    に記載の移植用カテーテルポンプ。
  3. 【請求項３】前記駆動プロペラが、前記駆動ケーブルが
    軸線方向に移動された時に、前記駆動ケーブル（１）に
    よって折り広げられた状態に配置されることを特徴とす
    る請求の範囲第１項あるいは第２項に記載の移植用カテ
    ーテルポンプ。
  4. 【請求項４】前記駆動ケーブル（１）が内部コア（1a）
    と、前記内部コアに関して軸線方向に移動可能な外部補
    強部（1b）とを有することを特徴とする請求の範囲第１
    項から第３項までのいずれか１項に記載の移植用カテー
    テルポンプ。
  5. 【請求項５】前記プロペラ（７）と前記駆動ケーブルと
    の間でリンク機構（６）が連結され、前記内部コアと前
    記駆動ケーブルの前記外部補強部との間の相対的な移動
    によって前記駆動プロペラが折り広げられることを特徴
    とする請求の範囲第４項に記載の移植用カテーテルポン
    プ。
  6. 【請求項６】前記スリーブの膨脹部分が、ゴムあるいは
    その類似物のような弾性材料から成る管（８）によって
    取囲まれていることを特徴とする請求の範囲第１項から
    第５項のいずれか１項に記載の移植用カテーテルポン
    プ。
  7. 【請求項７】前記駆動ケーブルが10,000rpm以下、好ま
    しくは3000から5000rpmまでの回転数で回転されるべく
    配置されることを特徴とする請求の範囲第１項から第６
    項のいずれか１項に記載の移植用カテーテルポンプ。
  8. 【請求項８】前記プロペラがその折り広げられた状態に
    おいて、10から20ミリメートル、好ましくは約15ミリメ
    ートルの作動直径を有することを特徴とする請求の範囲
    第１項から第７項のいずれか１項に記載の移植用カテー
    テルポンプ。
  9. 【請求項９】前記プロペラが0.25から１ワット、好まし
    くは約0.5ワットの有効ポンプ動力を受けていることを
    特徴とする請求の範囲第１項から第８項のいずれか１項
    に記載の移植用カテーテルポンプ。
  10. 【請求項１０】前記プロペラ（１′、１″）が前記駆動
    ケーブルの内部コアによって個個に支持された幾つかの
    プロペラ羽根を有し、該プロペラ羽根が前記駆動ケーブ
    ル（７′、７″）の回転中の遠心力および／あるいはポ
    ンプ力によってその作動位置へ折り広げられるべく配置
    されることを特徴とする請求の範囲第１項から第９項の
    いずれか１項に記載の移植用カテーテルポンプ。
  11. 【請求項１１】前記プロペラ羽根（７′,7″）がその作
    動位置においてプロペラ支持体（10′,10″）と接触し
    ていることを特徴とする請求の範囲第10項記載の移植用
    カテーテルポンプ。
  12. 【請求項１２】前記プロペラ羽根（７″）がその作動位
    置において、プロペラ支持体（10″）と、前記駆動ケー
    ブルと共に回転可能なブッシング（11″）との間で固定
    されていることを特徴とする請求の範囲第10項記載の移
    植用カテーテルポンプ。
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