JP5345408B2 - カニューレ - Google Patents

Description

この発明は、体外血液循環において、人工肺により酸素化された血液を体内に環流させる場合に使用するカニューレに関するものである。

周知のように、例えば、人工心肺装置を使用して心臓の外科手術を行なう場合、心臓が停止している間に血液を体内に戻すために大動脈等の血管に大動脈カニューレを挿入して血液の還流が行なわれている。
この大動脈カニューレは、大人の場合には外径５ｍｍから８ｍｍのものが一般的に使用され、日本人の多くの症例では外径６ｍｍから７ｍｍのものが使用されている。

このように大動脈カニューレを用いて患者の血液循環を維持するためには、通常約６Ｌ／分〜７Ｌ／分の血液を大動脈カニューレから体内に環流させることが必要であり、このような多量の血液を外径６ｍｍから７ｍｍ（内径はさらに小径である）の細管から大動脈の血管（通常、内径約２０ｍｍ）内に注入する場合、吐出された血液流により血管内部に付着した血栓塊が剥離する場合がある。

このような血栓塊の剥離が発生すると、血栓塊が末端の臓器に流れて行き塞栓症と呼ばれる合併症を発生する可能性があり、特に脳に流れて行った場合には血栓アテロームを発症して重大な問題を発生する可能性がある。

そこで、血栓アテロームの発生を抑制することを目的として、大動脈に注入する血液の流速を低下させることで大容量の血液を環流させることが可能な大動脈カニューレに関する技術が開示されている。（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載された大動脈カニューレは、大動脈内に挿入される先端部に先端から血液が吐出をしないようにするための蓋を設けるとともに先端部の側流体制御壁部に血液を吐出する複数の吐出孔（出口開口）が設けた構成とされている。
かかる構成を採用することにより血液を吐出孔から分散して吐出し、その結果として大動脈内に環流する血液流がジェット流となるのを抑制し、ひいては血管内に付着した血栓塊の剥離を抑制しようとするものである。

特開平８−１９６６２４号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の大動脈カニューレにおいても、複数の血流が血管内壁に直接噴きつけられるために、血栓塊の剥離を完全に解消することは実現しておらず、また、大動脈カニューレの蓋や管内の支柱に血球が衝突して血球が破壊されるという問題がある。
そこで、大動脈に血液を還流するにあたり、血栓塊の剥離及び血球の破壊が低減可能な大動脈カニューレの開発が望まれている。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、体外循環回路から大動脈等の血管に血液を還流する際の血液を低速にすることが可能とされ、ひいては血栓アテロームの発症を低減することが可能なカニューレを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に記載の発明は、一方端に血管に挿入されて前記血管内に流体を吐出する吐出部が形成されるとともに他方端に前記流体が導入される流体導入部が形成され、前記他方端から前記一方端に流通する流路を有するカニューレであって、前記吐出部は、前記流体を保持する流体通過部と、前記流体を吐出させる方向に伸びる吐出孔と、前記吐出孔から吐出した流体の通過経路の範囲を前記流体の進行にしたがって拡大するとともに、拡大された後に前記通過経路の範囲を前記流体の進行にしたがって縮小する流体経路制御手段と、を備え、前記流体経路制御手段は、前記流体通過部の外周に前記流体の吐出方向に伸びる流体制御壁部からなり、前記流体制御壁部は、前記流体制御壁部の長手方向に伸び外周側に突出し頂部側が縮小される第１のテーパが外周に形成されるとともに、前記流体制御壁部の長手方向途中から前記先端側に伸び内周側に突出し頂部側が縮小されかつ前記先端に向かうにしたがって突出量が漸次大きくなる第２のテーパが内周に形成されており、前記吐出孔は、隣接する前記流体制御壁部間に形成されることを特徴とする。

この発明に係るカニューレによれば、流体経路制御手段を備えているので、吐出孔から吐出される流体（例えば、血液等）が通過する通過経路の範囲が流体の進行につれて一端拡大された後に縮小される。
その結果、血管内に注入された流体が血管内壁に強くあたることが抑制される。
この明細書において、流体の通過する通過経路の範囲とは、吐出部から吐出された流体がジェット噴流として進行する３次元空間の範囲をいい、ここで範囲とはジェット噴流が通過する最も外郭を指している。なお、この範囲に、吐出された流体以外の低速、又は静止した流体が存在していてもかまわない。
この発明に係るカニューレによれば、簡単な構造によって吐出孔から吐出される流体の通過経路の範囲を一端拡大し後に縮小することができる。したがって、カニューレの吐出部として容易に用いることが可能である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のカニューレであって、前記流体制御壁部が、２から７列に形成されていることを特徴とする。

この発明に係るカニューレによれば、流体制御壁部が、２以上とされているので、一つの吐出孔から流体が集中して吐出されるのが抑制される。
また、流体制御壁部が、７以下とされているので、吐出孔の面積が小さくなりすぎて吐出時の流速が高速となるのを抑制することができる。
また、かかる構成によれば、流体制御壁部に充分な強度を確保して吐出部が大きくなるのを抑制するうえでも好適である。
なお、流体制御壁部の数を４から６列に設定した場合、吐出時の流体速度の高速化の抑制、流体制御壁部の強度確保及び吐出部を小型化する上でさらに好適である。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のカニューレであって、前記流体制御壁部は、先端側が漸次近接するとともに先端において接続されていることを特徴とする。

この発明に係るカニューレによれば、流体制御壁部が先端側に向かって漸次近接するとともに先端において接続されているので吐出する流体の通過経路の範囲を、円弧の略回転体状として血管内に安定して吐出できる。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のカニューレであって、前記流体制御壁部の先端に前記流体の流れを阻止する遮断壁部が形成されていることを特徴とする。

この発明に係るカニューレによれば、吐出する流体の通過経路の範囲を、円弧の略回転体状として血管内に安定して吐出できる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載のカニューレであって、前記チューブの周壁部には、金属製のコイルが配置されていることを特徴とする。

この発明に係るカニューレによれば、手術中におけるチューブのキンクが抑制されるので、血管内への流体の吐出が阻害されることが抑制される。

請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載のカニューレであって、前記吐出部の前記他方側に、前記チューブの外周に突出する係止凸部が形成されていることを特徴とする。

この発明に係るカニューレによれば、例えば、球体の一部を用いた係止凸部が形成されているので、吐出部が血管内に過剰に挿入されることが抑制される。

請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載のカニューレであって、前記吐出部の前記他方側に、前記チューブの外周に形成されるフランジ部が配置されていることを特徴とする。

この発明に係るカニューレによれば、例えば、球体の一部を用いた係止凸部が形成されているので、吐出部が血管内に過剰に挿入されることが抑制される。

本発明に係るカニューレによれば、吐出部から吐出する流体の通過経路の範囲が、流体の進行方向にしたがって一端拡大しその後縮小されるので流体が血管内壁に到達する場合の流速を低くすることができる。
その結果、カニューレから血管内に流体を注入した場合に、血管内壁に付着した血栓塊が剥離することが抑制される。

本発明に係るカニューレの第１の実施形態を示す正面図である。 本発明に係るカニューレの第１の実施形態を示す側面図である。 本発明の第１の実施形態に係るカニューレの先端部分を拡大した正面図である。 本発明の第１の実施形態に係るカニューレの先端チップの詳細を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るカニューレの先端チップの詳細を示す縦断面図である。 本発明に係るカニューレの第２の実施形態の先端チップの概略を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るカニューレのフランジ部を示す図である。 本発明に係るカニューレから吐出した流体の流れを示す図である。 従来の動脈カニューレから吐出した流体の流れを示す図である。

以下、本発明の第１の実施形態について、図１から図８を参照して説明する。
カニューレ１０は、図１、図２に示すように、チューブ１１と、先端チップ（吐出部）１２とを備え、先端チップ１２はチューブ１１の一方端に接続されるとともに血管内に挿入可能とされ、先端チップ１２に形成された吐出孔１３から血液等の流体を血管内に吐出するようになっている。

チューブ１１は、例えば、ポリ塩化ビニル等の可撓性を有する柔軟材料により形成されており、チューブ１１は内周側が血液等の流体が流通する流路とされている。チューブ１１の材料としては、ポリ塩化ビニルのほか、例えば、軟質ポリウレタン、シリコン樹脂等が好適である。
また、チューブ１１の他方端には流体導入部１１Ａが形成されていて、流体導入部１１Ａから導入された流体が先端チップ１２に移送されるようになっている。
また、チューブ１１は、例えば、屈曲し又は圧迫された場合でも流路を確保するためにチューブ周壁部には螺旋状に成形されたステンレス製（金属製）のコイル１１Ｗが埋設されている。

先端チップ１２は、例えば、硬度が高い硬質のポリ塩化樹脂により形成されており、図３に示すように先端チップ１２の先端側が屈曲する形状とされるとともにチューブ１１とは独立して形成されており、先端チップ１２の基端側をチューブ１１の流路に嵌挿することによりチューブ１１と接続されている。なお、先端チップ１２の材料としては、動脈内に挿入しても充分な強度を有することが必要であるため、硬質のポリ塩化樹脂のほか、例えば、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネード樹脂、ポリウレタン樹脂により形成することが好適である。
また、先端チップ１２の屈曲部分には、略球体の一部を用いることにより構成された係止凸部１７が形成されている。

先端チップ１２は、チューブ１１から移送された流体が先端チップ１２の外部に吐出される際に通過する流体通過部１２Ａと、流体を吐出させる方向に伸びる吐出孔１３と、流体通過部１２Ａの外周に前記流体の吐出方向に伸びる流体制御壁部（流体経路調整手段）１４とを備えている。

流体制御壁部１４は、第１の実施形態において６列形成されており、先端チップ１２から吐出する流体の吐出方向に伸びて形成されており、隣接する流体制御壁部１４間には吐出孔１３が形成されている。
流体制御壁部１４は、外周に第１のテーパ１４Ａが形成され、内周（流体通過路側）に第２のテーパ１４Ｂが形成されている。

第１のテーパ１４Ａは、流体制御壁部１４の長手方向に伸び、長手方向と直交する断面が外周側に突出するとともに外周（頂部）側が縮小する、例えば、外周側に頂点を有する二等辺三角形に形成されている。

第２のテーパ１４Ｂは、流体制御壁部１４の長手方向に伸び、長手方向と直交する断面が内周側に突出するとともに内周（頂部）側が縮小する、例えば、内周側に頂点を有する二等辺三角形に形成されている。また、第２のテーパ１４Ｂは、流体制御壁部１４の長手方向の途中突出し始め、流体制御壁部１４の先端側に向かうにしたがい突出量が漸次大きくなるように形成されている。

また、流体制御壁部１４は、先端に向かうにしたがい漸次近接して先端において各流体制御壁部１４が互いに接続されており、この実施形態において、各流体制御壁部１４は外周側が膨出する緩やかな曲線に形成されている。
流体制御壁部１４の先端側が漸次近づくことにより、流体通過部１２Ａ及び吐出孔１３は先端側が縮小する構成とされている。

第１の実施形態に係るカニューレ１０によれば、流体通過部１２Ａの外周に流体制御壁部１４が形成されているので、吐出孔１３から吐出される流体の通過経路の範囲は、概略、例えば、流体の進行方向を回転軸として両端が回転軸に接続された円弧を回転させた場合の回転体（以下、円弧回転体という）のように進行方向に沿って一端拡大された後に縮小される。
流体の通過経路の範囲が、一端拡大した後に縮小されるので高速の流体が血管内壁に衝突すること抑制される。

また、カニューレ１０によれば、流体制御壁部が６列とされているので、一つの吐出孔１３から流体が集中して吐出されるのが抑制されるとともに吐出孔１３の面積が小さいことを原因とする流体の流速が高速化するのを抑制することができる。
また、流体制御壁部が６列とされているので流体制御壁部１４に充分な強度を確保して先端チップ１２を小型化するうえで好適である。

また、カニューレ１０によれば、簡単な構造によって吐出孔１３から吐出される流体の通過経路の範囲を円弧回転体状とすることができるのでカニューレ１０の先端チップ１２として容易に用いることが可能である。
また、カニューレ１０によれば、例えば、球体の一部を用いた係止凸部１７が形成されているので、血管の損傷を抑制しつつ先端チップ１２が血管内に過剰に挿入されることが抑制される。
以上のように、カニューレ１０によれば、血管に注入する血液の流速を低くして血管に付着した血栓塊の剥離を抑制してすることができる。

以下、図６、図７を参照して、この発明の第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態に係るカニューレ２０がカニューレ１０と異なるのは、流体制御壁部２４が流体の吐出方向に略直線状に４列伸び、先端チップ２２の先端側から流体が吐出されるのを抑制するための遮断壁部２５が先端チップ２２の先端に形成されている点と、先端チップ２２の基端側に、先端チップ２２が血管に過剰に挿入されるのを抑制するための矩形のフランジ部２７が配置されている点である。他の箇所は、カニューレ１０と同様であるため、同じ符号を付し説明を省略する。また、フランジ部２７には、対向する辺に互いに接近する方向に形成された切欠凹部２８が形成されている。

カニューレ２０によれば、先端チップ２２の先端からの流体の吐出を確実に阻止するので、吐出された流体の大部分が通過経路の範囲に沿って円弧回転体状に流れるので血管内に安定して吐出させることができる。

次に、図８、図９を参照して、カニューレ１０の効果について説明する。
図８は、カニューレ１０の流体導入部１１Ａからチューブ内に導入した流体を先端チップ１２の吐出孔１３から吐出される状態をテストした結果を示した図である。
このテストでは、０．９ｗｔ％の食塩水を遠心ポンプを用いて４Ｌ／分の流量でカニューレ１０の吐出口から噴射させた。
カニューレ１０では、図８に示すように、先端チップ１２から吐出された流体の通過する経路の範囲は、流体の進行にしたがって略円錐状に一端拡大し、その後流体の進行にしたがって円錐状に縮小する、略円弧回転体状となる。

図９は、従来のカニューレにおいて同様の試験を実施した場合の例を示す図である。
従来のカニューレでは、図９に示すように、吐出された流体の通過する経路の範囲が流体の移動距離と略比例して略直線的に拡大する。そのため、血管の内壁に高速で衝突する可能性が高いことがわかる。

以上のように、本発明に係るカニューレによれば、吐出された流体が通過する経路の範囲が流体の進行とともに一端拡大しその後収縮するため、吐出された流体が血管内壁にジェット噴流のまま衝突する従来のカニューレと比較して血管内壁と接触する際の流体の力が小さくなることが推測される。
その結果、血管内壁に付着した血栓塊が剥離するのを低減することが期待される。

なお、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
上記実施の形態においては、流体経路制御手段が、流体制御壁部１４、２４により構成される場合について説明したが、吐出された流体が通過する通過経路の範囲が吐出された流体が進行するにつれて、一端拡大され、その後縮小するように構成されていれば、他の流体経路制御手段により実現してもよい。
また、上記実施の形態においては、吐出された流体の通過する経路の範囲が円弧を回転させた円弧の略回転体状とされる場合について説明したが、流体が通過する経路の範囲が他の形状とされてもよい。

また、上記実施の形態においては、カニューレ１０、２０から血管に注入する流体としては血液のほか、生理食塩水、薬剤、血液とこれらが混合された液体等、いかなる種類の流体に用いてもよい。

カニューレ１０、２０においては、先端チップ１２、２２がチューブと独立した先端チップにより構成されている場合について説明したが、チューブ１１と一体の構成とされていてもよい。

また、カニューレ１０では略球体の一部により構成された係止凸部１７が設けられ、カニューレ２０ではフランジ部２７が設けられる場合について説明したが、カニューレ１０、２０への係止凸部１７、フランジ部２７の配置は任意に設定可能であるし、例えば、カニューレ１０にフランジ部２７を設けてもよいし、カニューレ２０に係止凸部１７を設ける構成としてもよい。

また、カニューレ１０、２０においては、キンクを抑制するためにステンレス製コイルがチューブ１１の周壁部に埋設されている場合について説明したが、ステンレスに代えてタングステン等、他の金属製コイル、又は樹脂等金属以外のコイルを埋設してもよい。
また、金属製コイルを埋設しない構成としてもよいことは当然である。

また、上記実施の形態においては、先端チップ１２、２２が流体を一方向に吐出する場合について説明したが、例えば、先端チップに複数の吐出部が形成されていて、複数の方向に流体を吐出する構成としてもよい。

本発明に係るカニューレによれば、吐出部から吐出する流体が血管内壁に付着した血栓塊が剥離することが抑制されるので産業上利用することができる。

１０、２０ カニューレ
１１ チューブ
１１Ａ 流体導入部
１１Ｗ ステンレス製コイル（金属製コイル）
１２、２２ 先端チップ（吐出部）
１２Ａ 流体通過部
１３ 吐出孔
１４、２４ 流体制御壁部
１４Ａ 第１のテーパ
１４Ｂ 第２のテーパ
１７ 係止凸部
２５ 遮断壁部
２７ フランジ部

Claims (7)

1. 一方端に血管に挿入されて前記血管内に流体を吐出する吐出部が形成されるとともに他方端に前記流体が導入される流体導入部が形成され、前記他方端から前記一方端に流通する流路を有するカニューレであって、
   前記吐出部は、
   前記流体を保持する流体通過部と、
   前記流体を吐出させる方向に伸びる吐出孔と、
   前記吐出孔から吐出した流体の通過経路の範囲を前記流体の進行にしたがって拡大するとともに、拡大された後に前記通過経路の範囲を前記流体の進行にしたがって縮小する流体経路制御手段と、を備え、
   前記流体経路制御手段は、
   前記流体通過部の外周に前記流体の吐出方向に伸びる流体制御壁部からなり、
   前記流体制御壁部は、前記流体制御壁部の長手方向に伸び外周側に突出し頂部側が縮小される第１のテーパが外周に形成されるとともに、前記流体制御壁部の長手方向途中から前記先端側に伸び内周側に突出し頂部側が縮小されかつ前記先端に向かうにしたがって突出量が漸次大きくなる第２のテーパが内周に形成されており、
   前記吐出孔は、隣接する前記流体制御壁部間に形成されることを特徴とするカニューレ。
2. 請求項１に記載のカニューレであって、
   前記流体制御壁部が、２から７列に形成されていることを特徴とするカニューレ。
3. 請求項１又は請求項２に記載のカニューレであって、
   前記流体制御壁部は、先端側が漸次近接するとともに先端において接続されていることを特徴とするカニューレ。
4. 請求項１又は請求項２に記載のカニューレであって、
   前記流体制御壁部の先端に前記流体の流れを阻止する遮断壁部が形成されていることを特徴とするカニューレ。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載のカニューレであって、
   前記チューブの周壁部には、金属製のコイルが配置されていることを特徴とするカニューレ。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載のカニューレであって、
   前記吐出部の前記他方側に、前記チューブの外周に突出する係止凸部が形成されていることを特徴とするカニューレ。
7. 請求項１から請求項５のいずれかに記載のカニューレであって、
   前記吐出部の前記他方側に、前記チューブの外周に形成されるフランジ部が配置されていることを特徴とするカニューレ。