JPH0238222B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、機能不良となつた本来の心臓弁に代
えて取り付ける人工心臓弁に関し、特に一対の回
動可能の弁部材すなわち葉片を有する人工心臓弁
に関する。

（従来の技術） 心臓の圧送作用によつて血流力学的に作動する
人工心臓弁は、各種の形式が開発されている。実
用化された例としてボールとケージ型及び円板弁
部材型の人工心臓弁がある。自由浮動型の円板の
例としては米国特許第3534411号に開示された人
工心臓弁がある。回動可能の円板型の例としては
米国特許第3546711号及び第3859668号に開示され
た人工心臓弁がある。

一個の円板でなく、２個の葉片を使用し平行軸
線を中心として回動する型式の円板型心臓弁も既
知である。英国特許第1160008号に初期の型式が
示され、米国特許第4078268号にその改良型が示
されている。

（発明が解決しようとする課題） 上述の如き従来技術の人工心臓弁においては、
弁部材すなわち葉片がその開位置において血液の
通過する弁本体の中央通路付近に位置するように
設計されていたために、この中央通路を通る血液
の流れに対して葉片が抵抗を与えてしまうという
欠点を有していた。

したがつて、本願発明の目的は、弁の開位置に
おける弁部材すなわち葉片の血液の流れに対する
抵抗を極力減少し、これによつてより優れた流量
特性を備えた人工心臓弁を提供することである。

（課題を解決するための手段） 上述の目的を達成するために、本願発明におい
ては、所定の下流方向への血液の流れを許容する
ように形成された中央通路を有する環状の弁本体
と、上記中央通路を通る血液の流れを阻止する閉
位置および上記所定の下流方向への血液の流れを
許容する開位置の間で枢動可能にそれぞれ偏心軸
線上に支持された一対の葉片と、を備えて成る人
工心臓弁において、上記環状の弁本体から上記下
流方向へ伸びるとともに径方向においてほぼ相対
向する一対の支柱部を形成し、また上記葉片およ
び弁本体には突出するガイドおよびこれらガイド
を収容する補完形状の凹所を形成して上記葉片を
上記弁本体に対して枢動可能に取り付けるととも
に、上記ガイドあるいは上記凹所のいずれかを少
なくとも部分的に前記支柱部に設け、これにより
上記葉片が開位置において弁本体から下流方向へ
十分に変位するようになしている。

（作用及び効果） 上述のように、弁本体より下流方向に伸びる支
柱部を設け、この支柱部にガイドあるいは凹所を
少なくとも部分的に設けたことにより、弁の開位
置においては偏心軸線上で枢動可能に設けられた
葉片の少なくとも大部分が弁本体より下方に位置
することとなり、これによつて中央通路を通る血
液の円滑な流過を保証するより優れた流量特性を
備えた人工心臓弁が提供されるのである。

（実施例） 本発明を図示の実施例について説明する。

図示された２葉片型心臓弁１０１は、環状の弁
本体１０３と、１対の回動可能な葉片１０５とを
有している。図示の葉片１０５はその断面が曲面
を有しているが、必要に応じて平坦な断面とする
こともできる。環状の弁本体１０３は内壁１０７
を有し、内壁１０７は概ね円形断面の中央通路１
０９を形成する。葉片１０５は概ね直径方向に対
向した凹所１１１内の偏心軸線のまわりで回動可
能に支持され、凹所１１１は環状の弁本体の内壁
１０７内に形成されかつ弁本体の主リング部から
下流方向に突出した支柱部１１３内に伸びてい
る。

弁本体１０３はその外周に縫合用リングを受け
入れるための円周溝１１４が形成され、内壁１０
７は必要に応じてその上端からわずかに内側向き
のテーパが付けられ、弁の開位置において血液が
第４図の矢印１１５の方向に流下するための滑ら
かな入口領域を提供する。内壁の下方領域には後
述するような座１１７が形成される。凹所１１１
は細長く作られ、かつ弁本体内に形成された１対
の平坦な壁区画１１８内に位置付けられ、壁区画
１１８は直径方向に対向する支柱部１１３の領域
内へと下方に伸びている。

葉片１０５は平坦でもよいが第１図、第３図に
示す如く断面が弧状又は曲面であることが望まし
く、上流側及び下流側端縁に沿つてほぼ均一な厚
さを有する。葉片は楕円断面の管から切り取つた
断面形状にすることもできるが、図示の望ましい
実施例の如く中空の球面部分の形状とし、第３図
示の開位置においてこれら一対の葉片が協働して
かかる中空の球面部分を画成するようにする。各
葉片の上流側端縁１１９（第４図）の長さは下流
側端縁すなわち周縁１２１の長さよりも短い。葉
片の凸状の上流面１２３は閉位置で上流側に面
し、一方凹状の下流面１２５は下流側に面する。
上流側端縁１１９は概ね平坦であり、第３図示の
如く閉位置において互いに正面で衝合するように
上流面および下流面に対して角度付けられてい
る。

曲面状の各葉片１０５と正しい円形状の円筒形
の内壁１０７との間の交差面は円の弓形の交差面
となる。周縁１２１はほぼ完全な半円形の外形を
有し、座１１７と係合した時に通路１０９をシー
ルする。座１１７の面は概ね下流側を向き、上流
面１２３側での周縁１２１の曲率半径よりほんの
わずかだけ大きな曲率半径を有し、周縁１２１と
座１１７とは線接触を行つて血球破壊即ち溶血を
減少させるようにする。

各葉片１０５の枢支軸線の葉片に対して偏心と
し、更に中央通路１０９の中心線に対して偏心と
する。これらの枢支軸線は各葉片に設けられた一
対の対向して伸びるガイド１３１によつて画成さ
れ、ガイド１３１は球面部分が望ましい端末面１
３３を備えたほぼ平行な面１３２を有する。端末
面１３３は回転長円面として説明するが、これは
概略球面であること以外に放物面又は曲面でもよ
いからである。ガイド１３１は葉片１０５の対向
する側部位置に形成されたほぼ平坦でかつほぼ平
行な側面１３５（第６図）から側方に伸びてい
る。ガイド１３１は球面状の端末面１３３の曲率
半径よりもわずかに大きい、例えば２％程度大き
な曲率半径の細長い凹所１１１内に受け入れられ
る。球面から成ることが望ましい小さく丸いノブ
１３７が後続する目的のために各端末面１３３の
中心に形成される。

細長い凹所１１１は垂直方向即ち中央通路１０
９の軸線に平行な方向のある位置で同一線上に整
列し、そこでの流下角度は60゜以下である。図示
の心臓弁では細長い凹所の中心線は弁の中心線が
通る垂直平面に平行である。凹所の曲率半径は端
末面の曲率半径より大きいので、ガイド１３１の
端部は第５図に拡大して示す如く凹所の最も深い
地点には接触しない。その代わり、側部のカツト
された平坦な側面１３５がスラスト軸受面として
作用し、弁本体の平坦な壁区画１１８に当接して
回転する。ノブ１３７は中心スロツト１３９内に
受け入れられている。

各凹所１１１はその横断幅（第３図の水平方
向）の少なくとも約110％の全長を有することが
望ましく、かくして中央円筒面を有し、これによ
り凹所内でのガイド１３１の動きがここを通過す
る血液の流れと協働して凹所の凹面全体を洗浄
し、血液凝固に対する積極的な阻止作用を行う。
開位置における葉片１０５の姿勢は止め部１４１
によつて定められ、各止め部１４１には葉片１０
５上に形成された補形面１４５が衝合する概ね外
向きの１対の面１４３が設けられている。葉片は
第３図示の閉位置から第４図示の開位置まで約
70゜にわたつて回動し、これにより葉片は通路を
通る流路に対し傾斜させられる。大動脈弁として
作動するように設計された弁にとつて回動角度は
約60゜にすぎない。一般に、回動量が小さくなる
ほど閉位置に向けて動く際の葉片の応答が早くな
り、僧帽弁内の葉片は約55゜しか回動しない。

弁を通り矢印１１５方向に流れる血液が大動脈
弁用の各心室のポンプストロークの各終端におい
て停止するとすぐに、大動脈内に背圧が生じ血液
を弁１０１を通つて逆向きに流そうとする。逆流
は葉片の表面上に抗力を及ぼし、この抗力は合成
モーメントアームによつて増幅され（該モーメン
トアームのまわりで葉片の主表面部は枢支軸線か
らオフセツトしている）、直ちに葉片１０５を第
４図示の位置から上方へと回動させ始め、同時に
ガイド１３１が細長い凹所内で上方へと動く。

弁本体の内壁１０７に設けられた弧状の座１１
７の位置は、凹所１１１の位置に対し、周縁１２
１が座１１７の下流側面に接触した時に葉片の閉
鎖運動が停止するようになつている。さらに、座
１１７の位置は、周縁１２１が座１１７に接触し
かつ上流側端縁１１９が違いに衝合した時に、ガ
イド１３１及びノブ１３７が凹所１１１内及び中
心スロツト１３９内の最上部よりわずか下方に離
れて位置し、かくして負荷が除かれて葉片に対す
る力が最大になつた時に閉鎖期間中のこれらの位
置での疲労傾向を減少させる。凹所１１１内でガ
イド１３１の球面が最上部よりわずか下にあると
いうこの間隔は、弧状の座１１７の巧妙な位置決
めによつて安定した位置となる。この点に関連
し、葉片の幾何学的中心は第２図の点GCで表わ
され、座１１７は点GCを通る線を概ね通過して
延伸し、したがつて座１１７は閉位置において各
葉片の幾何学的中心と並ぶようになつている。従
つて、葉片の下流面１２５に作用する力は座１１
７の下流側の面によつて支持され、かくしてガイ
ド１３１が閉位置で負荷を受けない状態を確保す
る。次のポンプストロークの開始する準備が整う
と、葉片の下流面１２５上の背圧が除去され、心
室の収縮によつて作られた圧力が上流面１２３に
対して与えられる。応答は迅速に行われ、葉片１
０５が第３図示の位置から下方に回動し、同時に
ガイド１３１が細長い凹所１１１内で下方に動
く。下方への回動は、補形面１４５が止め部１４
１の面１４３に接触し、ガイド１３１が各凹所１
１１の底部に位置した時に終了する。しかしなが
ら、葉片は血液の流路からほんのわずかだけオフ
セツトして配向されているので、この方向におけ
る葉片上にはほとんど力が作用せず、疲労は問題
にならない。

第４図の開位置、及び開位置と閉位置との間で
葉片が運動する中間位置において、ガイド１３１
のほぼ平行な面１３２は凹所の長手方向に沿つて
ほぼ整合し、ガイドは細長い凹所１１１の中で傾
斜又はオフセツトしようとする傾向がある。中心
スロツト１３９内に受け入れられたノブ１３７の
機能は、かかる傾向を除去しかつ葉片を常に弁本
体内に整合させて維持することにある。ノブ１３
７が中心スロツト内に捕捉されているので、全体
としての回動及び並進運動が安定化され、ガイド
１３１は葉片が開位置方向又はその近くにある時
に側方に動くことを積極的に阻止される。この点
に関連し、ノブ１３７の外面と中心スロツトの内
面との間には、最初の回動運動の軸受面がガイド
１３１の端末面１３３及び凹所１１１の屈曲内面
になるように、（少なくとも曲率半径の約５％の）
十分な量の間〓がある。

中心スロツト１３９は細長いことに加えて各端
部でわずかに尖つていることが望ましい。ノブ１
３７が中心スロツト１３９内で上下動するという
事実にさらにこの尖端形状が加えられると、ノブ
の外面まわりでスロツトを通る血液流の良好な洗
浄が確実になされる。同時に、凹所の全体積のほ
んのわずかの部分だけを一時に占めるにすぎない
ガイド１３１の比較的平坦な性質によつて、葉片
が閉位置にある期間中に血液が細長い凹所１１１
内に入るのを許容し、相対的な配分としていくら
かの漏洩流が端末面を越えて流れるのを許容す
る。この流れは、回動運動及び前後への並進運動
に加えられ、凹所１１１及び中心スロツト１３９
の良好なフラツシングを行い、血液凝固の蓄積を
積極的に阻止する。

要約すると、細長い凹所１１１内での比較的平
坦なガイド１３１の協働作用によつて良好なフラ
ツシング及び血液凝固の阻止が確保され、中心ス
ロツト１３９内に小さなノブ１３７を設けたこと
により回動する葉片１０５の安定化及び連続的な
整合を確保することができる。従つて、この協働
作用は大動脈及び僧帽位置の両方に用いられる心
臓弁を設計する場合に重要な利点を有するものと
考えられる。

本発明は望ましい実施例を参照しながら述べて
きたが、当業者であれば本発明の範囲内で各種の
修正や変形を容易に行えるものであることに注意
されたい。例えば、凹所１１１を葉片上の対向す
る位置に設けることができ、ガイド１３１を弁本
体１０３の内面から突出するように形成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る心臓弁を葉片の開位置で
示す平面図、第２図は葉片の閉位置で示す第１図
の拡大平面図、第３図は第２図の線３−３に沿う
側方断面図、第４図は葉片の開位置で示す側方断
面図、第５図は第３図の線５−５に沿う部分側方
断面図、および第６図は一方の葉片の斜視図であ
る。 １０１……心臓弁、１０３……弁本体、１０５
……葉片、１０７……内壁、１０９……中央通
路、１１１……凹所、１１７……座、１１９……
上流側端縁、１２１……周縁、１３１……ガイ
ド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定の下流方向への血液の流れを許容するよ
   うに形成された中央通路を有する環状の弁本体
   と、前記中央通路を通る血液の流れを阻止する閉
   位置および前記所定の下流方向への血液の流れを
   許容する開位置の間で枢動可能にそれぞれ偏心軸
   線上に支持された一対の葉片と、を備えて成る人
   工心臓弁であつて、前記環状の弁本体にはこの弁
   本体から前記下流方向へ伸び径方向においてほぼ
   相対向する一対の支柱部が形成されており、また
   前記葉片および前記弁本体には突出するガイドお
   よびこれらガイドを収容する補完形状の凹所が形
   成されており、これらガイドおよび凹所は前記葉
   片を前記環状の弁本体に対して枢動可能に取り付
   けており、更に前記ガイドあるいは前記凹所のい
   ずれかは少なくとも部分的に前記支柱部に設けら
   れており、これにより前記葉片は前記開位置にお
   いて前記弁本体から前記所定の下流方向へ十分に
   変位するようになされたことを特徴とする人工心
   臓弁。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の人工心臓弁に
   おいて、前記各ガイドは回転長円面の一部である
   端末面を有しており、また前記凹所にはガイドの
   前記端末面とほぼ合致する曲率を有する面が形成
   されていることを特徴とする人工心臓弁。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の人工心臓弁にお
   いて、前記ガイドは前記葉片に設けられ、また前
   記凹所は前記弁本体に設けられていることを特徴
   とする人工心臓弁。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の人工心臓弁にお
   いて、前記葉片にはほぼ平坦でかつほぼ平行な側
   面が形成されており、これら側面から前記ガイド
   が突出していることを特徴とする人工心臓弁。 ５ 特許請求の範囲第１項記載の人工心臓弁にお
   いて、前記各々の葉片にはほぼ半円形状の縁部が
   形成され、また前記弁本体には下流方向を向いた
   面を有する環状の座が形成されており、前記閉位
   置において前記半円形状の縁部がこの座に対して
   当接するようになされていることを特徴とする人
   工心臓弁。