JPH01113063A - 血液ポンプの成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は人工心臓用血液ボンデの成形方法に関し、更に
は流体圧によりて駆動妊れるサック減血液ポングの成形
方法に関するものである。

（従来の技術） 近年、関心手術等において、体外において補助的かつ一
時的に心臓の機能を代替するための人工心臓の開発が進
められている。

この種の人工心臓として、本出願人はサック型の血液ポ
ンプを開発中であり、すでに特願昭５５−１５７９４２
．同５５−１８６５６２等でサック型血液ポンプをま九
、特願昭５５−１７５２５７、同５９−９９８２５等で
それらの成形方法について提案した。

サック型血液ポンプは、第１図に示す如く耐圧性（たと
えばポリカーゴネートめるいはポリウレタン製）のハウ
ノングアウターケース１と、このハウジングアウターケ
ース内に機密に収納δれる偏平袋状の血液チキンパー２
とから成り、この血液チャンバー２の上部には、血液チ
ャンバーに連通して血液導入管３と血液排出管４とが上
向きに、セして略々平行に形成され、かつ血液チャンバ
ー部の上部周囲には上蓋５を設けてろシ、この上蓋部に
よって血液チャンバーはハウソングアウターケース１内
に機密に収納式れる。前記血液導入管３と血液排出管４
との内部には、血液の逆流を防止する公知の弁６，７が
装着してあり、これにより血液導入管３から血液チャン
バー２内に導入された血液は、血液排出管４よυ拍出さ
れるようになっている。

血液の抽出はハウジングアウターケース１の底部に設け
られたポート８を通じて、流体の導入。

排出を交互に行い、血液チャンバー外圧の変化に伴って
、血液チャンバーが膨張、収縮をくシ返して行うことに
よってなされるものである。

（発明が解決しようとする問題点） 従来、考えられている血液チャンバー２における周壁の
肉厚はほぼ均一であり、この場合血液チャンバー２を第
１図に示すハウシングアウターケース１内にて、流体の
圧力により圧縮すると、第２図ＡからＢへと容積が変化
して行（。

第２図Ａは、無負荷状態のものにハウシングアウターケ
ース１内にて陽圧を加えた際の変化状態を示すものであ
る。これによれば、血液チャンバー２における容積の減
少は、その断面形状な）に均等に生ずるというものでは
なく、最も変化し易い部分、すなわち、血液チャンバー
２０両底面積側面の中央部付近の変化が優先的に生じ、
そのような変化状態の下に、圧力の増加に伴う容積の減
少が周囲に伝播して行く。そして更に加圧されたときに
は、第２図Ｂに示すように、最も変化し易い部分がまず
互に接触し、この接触が順次上下及び左右へと拡がって
行く。この結果、上方の血液は直接的に血液排出管４の
方向へと押出されるが、下方の血液は両脇に沿って流れ
ることになり、そこに滞留が生じ易くなる。加えて血液
チャンバー２の周辺の押し潰しは、弾性を有する周壁の
抗力によって、たとえば空気圧のみをもってしては困難
となり、このため底部付近や両脇に未密着部（第２図Ｂ
、＄３図参照）が生じる。そして酸部付近及び両脇の血
液の滞留の程度は、当然完全に圧縮によりて両側壁が相
互に接触してひしゃげる中央部よりも大きい。またこの
部分はハウシングアウターケース１内が減圧されて、第
２図Ｃに示すように容積が膨張したとき、すなわち、拍
動毎に新しく導入される血液との入れ換りも悪い。この
ようなことから、血栓の生成を抑制するためには、血液
チャンバ・−２が圧縮したときに、底端を始め両脇まで
出来るだけ未密着部分が残らぬように、ひしゃげること
がよいことを見出した。

本出願人はこれらの問題を改善すべく前記した如く特願
昭５９−９９８２５号で改良の成形方法を提案したが、
該方法では成形工程中、断熱材を配する工程が不可欠で
めった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、血液チャンバー周壁の肉厚に所望のテーノー
ーヲ付与する方法を断熱材を用いずに比較的簡易な工程
によりな嘔れるものであって、その要旨は、血液導入管
及び血液排出管を有する上蓋部に容器状の金ａｔ液密に
冠着するに際し又は冠着後、この金型内にポリ塩化ビニ
ルプラスチゾルｔ−前記上蓋部に接する程度に加え、次
いで前記金をの外側よりの伝熱によって血液チャンバー
ｔ−−体成形する方法において、前記金型の外周囲に対
し高さ方向に温度勾配を与えて加熱することによって血
液チャンバーをテーパー状に薄肉化して成形する血液ポ
ンプの成形方法に係る。

本発明は、可塑剤とポリ塩化ビニルのグラスチゾル、い
わゆる塩ビペーストヲ用いるスラッジ−成形法をペース
とした血液ポンプの成形方法の改良に係るものであり、
本発明の方法によって血液チャンバーの膜厚に、所望の
肉厚テーパ”　−’ｆｃ比較的簡易な工程によりつける
ことを可能としたものでおる。

本発明に用いる塩ビペーストとは、ポリ塩化ビニールの
超微粒子（〜１μ）全ソオクチル７タレートなどの可塑
剤に均一に分散し、適当な粘度の均一分散ゾルとしたも
のを言い、通常のポリ塩化ビニールの粒子が１００μ以
上でろるのと比べて塩ビペースト用樹脂の粒子は極めて
小さい。塩ビイーストの特徴は、軟質ポリ塩化ビニール
の静液形態での加工を可能にするもので、しかも溶剤を
使用しないところに％長がある。塩ビペーストによるス
ラッシュ加工の原理は、ある熱容重ｔもりた金威（また
は樹脂製のｍ）と塩ビイーストを接触させ、接触部分の
熱によってゾル中のポリ塩化ビニールの粒子中に可塑剤
を侵入させて、これ金町塑化し、型の表面にセミグル状
の皮膜を形成することを利用するにある。この状態で型
を塩ビペーストゾルから取り出すと、をの周囲に一定の
厚みをもつ軟質塩化ビニールのｒル状皮膜を形成させる
ことが出来る。これをさらにキユアリングして均一な樹
脂皮膜とする。この場合皮膜の厚さは、基本的にペース
トゾルの粘度と金型熱容量、金型と塩ビペーストゾルの
接触時間によって決まり、成形条件を一定にすれば、容
易に膜厚を所定の厚みに設定することが出来る。

本発明の成形法について第４，５図によって説明する。

まず公知のデイラグ方法（たとえば特開昭５７−９９９
６３　）でポンプの上蓋部（第４図）を作成する。この
上蓋部の導管部３，４に弁取付用として環状突起部を設
けておいてもよいし、又、弁を取付けた導管素子をあと
で結合させるようにしたものでもよい。いずれにせよ上
蓋部は上蓋５と２つの血液導入用及び排出用の導管３，
４がついている。本例では上蓋の内側に偏平形の筒状部
９が上蓋に一体成形されている。このようにできた上蓋
部を筒状部９の外側に丁度はめ込むように、予め用意さ
れた金属製の成形用金型１５に第５図（５）に示すよう
に配置する。この場合該金型１５は上蓋５と液密にあわ
せられる。次にこの金型１５に第５図（Ｂ）に示すよう
にポリ塩化ビニルプラスチゾル（たとえば日本ゼオン（
株）製ゼオン１３１Ａ）を図中の破線で示した部分まで
加える。またはめらかじめ金型１５内の破線部分までプ
ラスチゾルを満し、その後この金型の上部に上蓋５を液
密に冠着してもよい。次に加温浴に浸漬する。この場合
の力ｕ温湿度Ｖ１８０℃〜１８０℃が用いられ、９０℃
〜１４０℃の間が更に好ましい。ゲラステゾルに用いる
ポリマーが塩化ビニル単独逼合体でなく塩化ビニル−酢
酸ビニル、塩化ビニル−ビニルエーテル共重合物のよう
に熱軟化点の低い共１合物であるときは比較的低い温度
でも良い。処゛埋時間は数分〜３０分位がよい。加熱が
不充分であったり、処理時間が短かいとグル化層が薄す
ぎるし、逆に高ｉ過ぎたり、処理時間が長すぎるとダル
化層が厚すぎて好ましくない。プラスチゾルは金属金型
に接した部分は、熱のためにグル化し、第５図（Ｑに示
すように一定の厚さにｒル層１６が付着する。

なお本発明はこの加温に際し後述の如き方法が適用され
る。上蓋部に一体成形された筒状部９の内側にもプラス
チゾルが存在するが、この部分のゾルは、上記筒状部の
断熱効果のためグル化しない。

そのため、この部分のプラスチゾルは第５図υ）のペー
スト排出工程で自然に流下しその整面効果のために血液
チャンバーは全く段差のない、いわゆる継目のないシー
ムレスな自由表面に仕上げることができる。後、第５図
（６）に示すように加熱キュアを行なう。このときの好
ましい温度範囲は１６０〜２４０℃であり、さらに好ま
しくは、１９０〜２１０℃である。１６０℃より低温で
はキユアリング不充分であり、２４０℃以上ではポリマ
ーの熱分解を伴うおそれがある。

このあと、冷却し＠５図Ｃ）に示すように金型を離散す
ると、導管を具えた上蓋部と血液チャンバ一部は、兄事
に継目なしに一体成形することができる。

本発明は以上に説明した成形法において、Ｋ−ストゾル
を加熱グル化させるとき加温用のヒーターの位置を任意
に特定して設定することによって、液体の対流で生じる
温区勾配を利用して金温への熱伝導を連続的に変え、ペ
ーストゾルのダル化層を連続的に薄くする方法に係る。

すなわち、加温用ヒータを加温浴内の熱媒中の所定の高
さの部位に設定し攪拌等をしないでｖ０温する。次いで
プラスチゾルを所定位置まで満した金型を加温浴内の熱
媒中に浸す。前記ヒーターより下の部分の熱媒温度は対
流による温度拡散が小さいため下方へゆくにつれ連続的
に低くなり、相応して金型内部のペーストゾルへの伝達
も底部にかけて少なくなり、金型内面に付着するセミグ
ル状の膜厚が連続的に薄く形成される。ちなみに直径１
７０−で高さ１２５■の加温浴の中へ熱媒として７リコ
ンオイルを満し、ヒーターを液面より５０ｍ、４０ｍ、
３０ｍｍの高さに各セットし、攪拌等しないで故分間経
過後の加温浴中の熱媒の温度分布について調べた結果を
第６図に示す。第６図にみられる如く、いずれも上部よ
り下方へむけて温度が連続的に低下しているのがわかる
。このことからし、ヒーターの位置を変えることにより
所望の膜厚を自由にコントロールすることができる。

なお、本発明に用いられる加温浴や熱媒は特に制限され
るものではなく、一般に使用されているものが用いらｎ
る。

また、成形される血液チャンバーの肉厚は使用するポリ
塩化ビニルの可塑剤量によって異なるが。

通例１■〜３ｍでおるが１本発明によ９部分的に薄肉化
した箇所の肉厚は０．２ｍ〜１ｍで形成されるのが好ま
しい。０．２　ｍ以下では強度が劣り、１＋ｍ以上では
優先的にその部分がひし中ばなくなり本発明の目的を達
しなくなるからでるる。

本発明の場合、上蓋部は予め別に成型するので、上蓋部
の可塑剤の量を血液チャンバーの部分の可塑剤の量より
少なくするのがよい。従って、上蓋部をポリ塩化ビニル
プラスチゾルがら成形する場合、ポリ塩化ビニルプラス
チゾルは可塑剤の比較的少ない、例えばポリ塩化ビニル
１００部、ノオクチルフタレート（可塑剤）４０〜６０
部、安定剤としてカルシウム亜鉛有機複合体３部よりな
るプラスチゾルが好ましい。

一方、血液チャンバ一部は、空気駆動によって体積が変
化し、それによってポンプ作動ヲ行すう部分であるから
、軟らかくかつ弾性を有する必要がある。適当なプラス
チゾルの組成は、ポリ塩化ビニル１００部に対しジオク
チルフタレート６０〜９０部が好ましい。

又、可塑剤を力Ｕえない硬質ポリ塩化ビニル製の上蓋部
を用いることもできるし、本発明の方法によって、上蓋
部と血液チャンバ一部が接着可能な他の高分子素材より
なる上蓋部を用いることも可能である。この場合、用い
られる高分子素材としては、ポリウレタン、エポキシ樹
脂、ポリメチルメタクリレート樹脂がある。これらの高
分子素材からなる上蓋部は本発明に示した方法に上って
軟質ポリ塩化ビニル製血液チャンバ一部と融合接着が可
能である。

このように一体成形した血液チャンバーの内部は、公知
の抗血栓性材料、例えばポリウレタン−ツメチルシロキ
サンブロック共重合体でコーティングし、血液接触面の
抗血栓性を向上させることもできる。

（実施例） 以下実施例にもとすき本発明をさらに説明する。

実施例１ 第４図に示す如き血液導入用及び排出用導管を有する上
蓋部をＤＯＰ　７０重量部含むポリ塩化ビニルであらか
じめ作成し、該上蓋部を＠５図（Ａ）Ｋ示す如く金型上
部に液密に冠着した。次に該金鑞内へ第５図ω）に示す
如く血液導入管よりＤＯＰ　８０重量部含むポリ塩化プ
ラスチゾルを上蓋部に接する位１ｔまで導入した。その
後、別に用意した直径１７０−１高さ１２５■の円形の
加温浴内に熱媒としての７リコ／オイルを１００−の高
さまで満し、該熱媒中に直径１６０ｍ＋で５００Ｗの丸
形ヒーターを第７図に示す如き金型の中間位置（液面よ
り約４５１の位置）Ｋセットし、このヒータ一部位を１
１０℃に加温した浴中に前記のポリ塩化ビニルプラスチ
ゾルを充填した金鳳を２分間浸漬し、次いで第５図ｐ）
に示すように全屋内のゲラステゾルを排出した。排出後
筒５図（６）に示す如く金型を１８０℃で３０分間加熱
した。この後室温で冷却し、余塵を脱型したところ第５
図Ｆ）及び第１図に示すように上蓋部と血液チャンバ一
部とが一体的にシームレスに形成された。本実施例にょ
シ得られた血液チャンバーの肉厚を測定した。結果を第
１表に示す。

実施例２ 加温用ヒーターの位置を金屋の上部３分の１の位置（液
面より約３ｏ■の位置）に設定した以外は実施例１と同
様にして上蓋部と一体的にシームレスく形成された血液
チャンバーを得た。本実施例に係る血液チャンバーの肉
厚につき測定した結果を第１表に示す。

比較例 加温浴内の熱媒の温度を攪拌により上下部むらなく１１
０℃に維持した以外は実施例１と同様にして上蓋部と一
体的に形成され九血液チャンバーを得た。本例で得た血
液チャンバーについても肉厚を測定し九。結果を第１表
に示す。

Ｉ＠１　　表 （単位■） （第１表における肉厚の両足は第８図に示すａ〜ｆの場
所で行った） 第１表で見られる如く、実施例１及び２で得られた血液
チャンバーは、上部（ａ及びｂ）から中間部（Ｃ及びｄ
）、さらに下部（・及びｆ）へと肉厚が薄くなっている
のに対し、比較例で得られた血液チャンバーは全体にわ
たりほぼ均一の肉厚でめった。

これら実施例１．２及び比較例で得られた血液チャンバ
ーを第１図に示す如きアウターケース内に収納し、上蓋
部５にアクタ−ケース１を取着した。なお、血液導入管
及び排出管３，４には各弁６．７を装填して血液ポンプ
を各形成し、これらの血液ポンプを、山羊を用いて左心
バイノ！スによる心臓補助実験を３０日間拍動１．５１
／ｍｉｎで行なったところ、本実施例１及び２に係る血
液チャンバーは全く血栓の生成をみなかった。用いたポ
ンプのストロークポリ、−ムはすべて５０ｍであり念。

また、肉厚テーパーを付さない比較例に係る血液ポンプ
で同じ実験を行ったが、血栓を３０日間生じさせないた
めには３．５１／ｍｉｎの拍出量が必要であり、それ以
下の例えば前記実施例と同じ１．５１／ｍｉｎで７日間
拍動させたところ、サック状血液チャンバーの底の部分
に血栓が発生した。なお、用いた血液ポンプのストロー
クボリー−ムは同様に５０１１Ｌ／でめりた。

（発明の効果） 本発明は、圧縮により血液チャンバーの容積が減少する
際にそ（２）＄４少が底部付近から徐々に上部へむけて
ひし中げ易くなるように血液チャンバーの肉厚を自由に
チー・９−化することを可能としたもので、これによっ
て血液ポンプにおける血液チャンバー内での血液の流れ
を滞留のないように改善して血栓の生成の防止を図った
ものでるる。

【図面の簡単な説明】

第１図はサック型血液ポンプの分Ｓ斜視図、第２図（Ａ
）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）は血液チャンバーの容積減
少変化及び膨張変化を順に示す側面縦′ｆｒ面図、第３
図は第２図（Ｂ）におけるＸ−Ｘ＠断面図、第４図は上
蓋部の斜視図、第５図囚〜（Ｆ）は血液チャンバーの成
形過程を示す説明図、第６図は加温浴内Ｏ熱媒の温度変
化を示す図、第７図は加温浴内のヒーターの位置を示す
断面図及び５１！８図は血液チャンバーの肉厚を測定し
た場所を示す図でおる。 図中、符号１はアウターケース、２は血液チャンバー、
５は上蓋、１５は余塵を各示す。 第１図 第２図 （Ａ）　　　（Ｂ）　　　（Ｃ） 第３図 ＞ム＝くコ 第４図 第５図 第６図 液面からの深さ 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、血液導入管及び血液排出管を有する上蓋部に容器状
   の金型を液密に冠着するに際し、又は冠着後、この金型
   内にポリ塩化ビニルプラスチゾルを前記上蓋部に接する
   程度に加え、次いで前記金型の外側よりの伝熱によって
   血液チャンバーを一体成形する方法において、前記金型
   の外周囲に対し高さ方向に温度勾配を与えて加熱するこ
   とによって血液チャンバーをテーパー状に薄肉化して成
   形することを特徴とする血液ポンプの成形方法。