JPH02500648A - 人工補装心臓弁 - 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】 人工補装心臓弁 技術の分野 本発明は医学に関し、そして特に心臓外科に関するもので、さらに詳細には病気 に冒された生来の心臓弁に代えて移植するための人工補装心臓弁に関するもので ある。

従来の技術 最近の数年間に、いわゆる人工補装ポペット心臓弁が広く行き渡って使用される ようになったが、この人工補装心臓弁は、血液を流すための開口を有する弁リン グ又は弁本体と、この弁リングの中に取付けられかつ弁の作動中前記リング開口 を閉じたり開いたりするようになっている弁ポペットとを具備している。このポ ペットは、本質的にこのポペットの運動の制限子である上部及び下部支持構造（ 以下支持構造と称される）によって、浮いた状態に取付けられる。このような弁 のポペットは上部又は末端側と下部又は基部側とを有し、前者は凹面で上部支持 構造のための凹所を有し、後者は例えばフェッテル他への米国特許’！　４０５ ７８５７号又はイオテイス他への米国特許’ＪＣ４７１３０７１号に示されてい るように、下部支持構造の形状に適合するよう形造られており、これら末端側と 基部側とは支持構造と接触するようになっている。このような弁は、例えばポペ ットの開いた位置と閉じた位置とにおいて、ポペットと支持構造とが共に面対面 の接触を保証するという点において一定の利点を有している。しかしながら、作 動中このポペットは、これら支持構造を同一部分に係合させ、これがためポペッ トの寿命を短くし、したがってまた、弁の耐久性は第１にこの弁ポペットの耐久 性によるため弁の耐久性を短くする。したがって、米国特許第４７１３０７１号 は、前記支持構造の長手方向の平面に直角の平面に対して１°から３゜の角度を もって延びている斜めの部分を有し血液の流れの動力によりそれ自身の軸線の周 りのわずかの弁ポペットの角運動を保証するようにしている上部支持構造を有す る上部支持構造を用いることを着想している。この構造は、作動中支持構造に係 合する弁ポペットの部分が規則的に変わることにより人工装具の弁ポペットの耐 久性を高めるけれども、ある種の欠点を有して、いる。これら欠点の１つは、斜 め部分の前記傾斜範囲が弁ポペットの非常に小さな角運動を可能とするだけであ り、この傾斜を増大させることは構造上の観点から不可能であり、一方、多くの 場合、耐久性を高める観点から運動又は回転の角度の幅を増大させることとまた 血液動力学的条件を改善させることが望ましいことがわかっている。さらに、こ の斜めの表面は適当場所に位置するのが難かしく、この表面を高度にみがく仕上 げを行う必要がありこれが実質的に製造を複雑化しそして弁の全体としての製造 の労働作業が増加しそのため弁のコストが高くなる。

発明の開示 本発明の目的は、増大した幅の角運動を保証することができる弁ポペットを有す る人工補装心臓弁を提供し、この弁をさらに生産的にすることである。

この目的は、血液の流れのための開口を有する弁リングと、この開口に取付けら れかつ支持構造と係合可能な末端側と基端側とを有する弁ポペットとを具備する 人工補装心臓弁において、前記末端側が非対称の変化をつけた断面形状を有し、 この断面形状の変化している部分が弁リングと共に血液の流れに対する異なった 水力学的抵抗の領域を区画形成していることを特徴とする人工補装心臓弁によっ て、達成される。

血液の流れに対して異なる水力学的抵抗をもたらす領域を設けることにより、ト ルクが生じこれが、人工補装弁の他の構造部材を機械加工する必要がなくまた特 に米国特許第４７１３０７１号に開示されているように適当場所に位置させるの が難しい上部支持構造の傾斜表面を設けることのない構造のため、ポペットにそ れ自身の軸線周りの回転又は角運動を行わせる。したがって、上記の構造は人工 補装心臓弁全体の製造を容易にすることを可能とする。その変化する断面形状が 独立部分の形で弁ポペット上に設けられるので、このような任意の形状の断面形 状を弁ポペットの末端側に容易に設けることができそれによりポペットの広い範 囲の回転角度を保証するということが理解されるであろう。同時に、米国特許第 ４７１３０７１号に開示されているように傾斜表面が用いられた場合には、この 角運動又は回転はこの傾斜表面の傾斜角度によって制限される。この断面形状の 表面は、従来技術の人工補装心臓弁の公知の弁ポペットの製造のために使用され る同じ装置を用いることによって得られる。本発明の弁ポペットは通常の従来の ポペット型人工補装具に取付けられ、補助装置を使用することなしにこの弁の高 い信頼性と耐久性を保証することができる。

最も簡単な場合において、末端側の１つの部分は例えば球形部分のような凸曲面 部分を有し、末端側の残りの部分は凹曲面部分の形状である。この実施態様は製 造上の観点から最も簡単なものであり、さらに、心臓の筋肉機能が実質的に弱っ ている場合に特に重要である弁ポペットの重さを幾分か減少させることができる 。

弁ポペットの角運動にとって最良の条件を得るため、ポペットの周縁に沿って間 隔をおいて配された半径方向の溝が用いられる。谷溝の一方の壁は好ましくはポ ペットの対称の軸を通る直径方向の平面上に投設され、他方の壁はこれに対し傾 斜されている。溝の数はポペットの所望の角運動によって決められ室数もしくは 偶数とすることができる。しかし、弁ポペットの末端側上の偶数の溝により、直 径方向に対向する溝の傾斜壁は、直径方向の平面上に配設されたこれらの溝の直 角な壁を通る直径方向の平面の向い合った側に位置する。

血栓の形成をなくすため、溝は丸くされた縁を有しまた断面において傾斜してい ることが好ましい。さらに同じ目的のため、溝の底が半径方向において放物線形 でありこの溝の中に入る血液の移動を容易にすることが好ましい。

本発明の１つの実施態様は、曲線の凸曲面部分とこれと接合する平坦部分との組 合せの形の末端側を設け、この平坦部分が非対称状に位置しているものを含んで いる。この構造は製造上置も適合している。弁ポペットが球形末端側を有する人 工補装心臓弁のポペットの末端側の形状については、平坦部分はこの球形側に平 坦部を作ることによって得られる。この便利さは現存のポペット型弁の構造を改 良しその信頼性を何ら材料上のコストを増すことなしに向上させるものとなる。

弁ポペットの末端側は不規則戴頭角錐形とし、この角錐の頂端はポペットが弁リ ングに取付けられた時弁リングの軸線に対して偏倚されているようにすることが できる。

もう１つの実施態様は、ポペットの中央部分とその周縁部分との間に延びるらせ ん溝を設けたものを含み、この実施態様は、角運動が単一の溝を用いて行われる ようにする。この溝が、上部支持構造を受け入れるための末端側の中央凹所を持 った弁ポペットを有する人工補装心臓弁に用いられた場合は、このらせん溝はポ ペットの中央部に向って対面するその端部がこの凹所に連通して、支持構造をこ の人工補装具の組立て中にこの凹所に挿入するようにし、この溝の他端が開放さ れこの組立てが非常に容易となる。

図面の要約 本発明は添付図面に示される特定の限定されない実施態様を参照することによっ て以下に説明されるが、図面において、第１図は本発明による、凸曲面及び凹曲 面部分が設けられた弁ポペットを有する人工補装心臓弁の断面図であり、第２図 は第１図に示すポペットの断面形状による抗力の分布を概略的に示し、 第３図及び第４図はそれが製造される方法を示している本発明の人工補装心臓弁 のポペットの概略図、第５図は溝がポペットの末端側に形成されている本発明の 他の実施態様におけるポペットの断面図、第６図は第５図に示す人工補装心臓弁 の平面図、第７図は溝の断面形状を示す第６図の■−■線に沿った断面図、 第８図はポペットの球形末端側に平面又は切り平面が形成されている、本発明の 人工補装心臓弁のさらに他の実施態様の概略断面図、 第９図は第８図の平面図、 第４０図は人工補装心臓弁のさらに他の実施態様の概略図、第１１図はポペット の末端側にらせん溝を有している本発明の人工補装心臓弁の平面図、 第１２図は第１１図のｘｎ−ｘｎ線に沿う断面図である。

発明の開示 以下の記載において、人工補装心臓弁の同じ構造部材は同一参照番号で示され、 また同じ機能を持っているが構造が異なっている書中に引用することにより包含 されている米国特許！　４７１３０７１号に詳細に記載されているように浮動式 に取付けられ、ここでは上部支持構造４と下部支持構造５の形で収容されている 。

ポペット３は上側又は末端側６と下側又は基端側７とを有している。この基端側 はわずかに凹曲面とされその曲率半径は下部支持構造５の形状に適合するよう選 ばれる。上部支持構造４を受け入れるための凹所８は末端側６の中央部分に設け られる。

第１図から明らかなように、ポペットの左側部分９は凸面であり、ポペットの右 側部分１０は凹面であり、そのためポペット３の末端側６が変化する断面形状を 有し、この形状の異なる部分９と１０が弁リングと共に、弁リングを通る血液の 流れに対し異なった水力学的抵抗の領域を区画形成するようにしている。第２図 は弁ポペット３の断面における血液の流れに対する水力学的抵抗の分布を示す概 略拡大図である。

血液の流れに対する異なった水力学的抵抗の作用のもとにトルクが生じ、このト ルクは、ポペットが上部支持構造４と下部支持構造５との間に自由に浮いている 時ポペットのそれ自身の軸線周りの角運動を保証する。

このような断面形状を有する弁ポペット３は、素材を２つの段階で機械加工する ことによって製造される。第１段階では、半球形素材が作られ、そして第２の段 階では凹面が、第３図に示されるように基準線０−０に対し３０ないし７０〇− の距離“Ｘ”にわたって工具を直線状に動かすことにより又は第４図に示される ように基準線０−０に対し３０′と３゜の間の角度′２”で工具を角度的に変位 させることにより、所望の部分に形成される。

上記の非対称の凹面及び凸面の部分は弁ポペットの所望の角運動によって決まる その表面積の点において相互に異なる関係にある。

第５図と第６図は人工補装心臓弁の他の実施態様の断面図と平面図を示し、この 実施態様は第１図を参照して説明した人工補装具と同様に、弁開口２と上部支持 構造４と下部支持構造５とを有する弁リング１と、これら支持構造の間に配設さ れた弁ポペット３ａとを具備している。このポペットは凹所又は溝１１を有する 。谷溝１１はボペッ）３ａの対称軸線を通る直径方向の平面上に配置された直角 の壁１２（第７図）と、この直角壁１２に対しある角度をもって配置された傾斜 壁１２とを有し、その交差部において溝１１の底１４を区画形成するようになっ ている。第７図に示すように、溝の縁１５及び１５′　と底１４とは丸くされ、 溝の底１４は第５図に見られるように半径方向において放物線形である。

第６図に見られるように、ポペット３ａは４つの直径方向に対向する溝１１を有 している。この実施態様においては、直径方向に対向する溝の傾斜壁１３はボペ ッ）３ａの対称の軸線を通る直径方向の平面の対向側に配置されている。ボペッ ）３ａの末端側のこの構造により変化する断面形状が形成されるものなり、この 断面形状の異なった部分、すなわち凸曲部分と溝１１とは弁リングと共に、血液 の流れに対する異なった水力学的抵抗をもたらす領域を区画形成し、それにより トルクが生じこのトルクがポペットの同経又は角運動を保第５図及び第６図に示 される実施態様は４つの溝１１を有しているが、これにより多い又は少ない溝と することができる。いずれにせよ、偶数個の溝１１が用いられる場合は、直径方 向に対向する溝１１の傾斜壁はポペッ）３ａの対称の軸線を通る直径方向の平面 の対向側に配置されなければならない。

図面には示されていないが、ポペットの周縁に沿って等しい間隔をおいて配され た奇数の溝を有するポペットを用いることができ、例えば相互に１２０°の間隔 をおいて配された３つの溝を有するポペットを用いることができることが理解さ れるであろう。

溝の数は、患者の心臓筋肉の機能条件によって選択されるポペットの角運動の所 望の速度によって決まることに注意すべきである。したがって、心臓筋肉の機能 が衰弱している場合は角運動の速度は低くすべきである。心臓筋肉の負荷の大き さはまた壁１２に対する壁１３の傾斜角度を変えることにより予め設定され、こ の角度を大きくするほど負荷は低くなる。半径方向における溝の底の放物線形状 は必須のものではなく弁の作動時の乱流を低下させるため好ましいだけである。

第８図及び第９図に示される人工補装心臓弁は弁ポペット３ｂの構造だけが上記 の実施態様と相違している。この弁ボペッ）３ｂの末端側は球形であり、第９図 に見られるように切り平面１６を区画形成する平面部を有し、この平面部の１つ だけが第８図の断面に示されている。切り平面１６は等距離間隔では配されてお らずまた第９図に示すように任意の寸法とすることができる。弁ポペットの末端 側上の切り平面は等距離の間隔をおいて配することもできるが、その全部の数は 奇数であるのが好ましい。さらに一般的な場合には、弁ポベッ）３ｂはその断面 が軸に対して対称の形状でないことが好ましい。この場合弁ポペットの末端側の 変化する断面形状は弁リングと共に、血液の流れに対する異なった抵抗をもたら す領域を区画形成し、これがまた弁ポペットの角運動を生・じさせるものとなる 。

上記の球形側の平らな切り平面は注意深くこの曲線表面に接合され流れの乱れが ないようにしなければならないことに注意すべきである。弁ポペットの末端側の 品質に負わされる要求に従うことは製造上において何らの実質的困難性を生じる ものではない。

第９図に示される実施態様において、平らな部分はこれら部分の間の曲線間隔に 関して一方が他方の後に配置されている。しかし、第１０図に示す人工補装心臓 弁のためのポペットの他の実施態様が可能であり、この例では弁ポペッ１−３ｃ の末端側は、その仮想頂端が弁リング１の軸線に対して偏倚している傾斜戴頭角 錐の形状をしている。弁ポペット３Ｃの末端側のこの形状により、その断面は、 血液の流れに対する異なった水力学的抵抗をもたらす領域を区画形成するような 変化する断面形状を有し、そのためこの弁の作動時にそれ自身の軸線の周りの弁 ポペットの角運動を保証する。

第１１図に示される人工補装心臓弁のポペットの実施態様においては、弁ポペッ ）３ｄの末端側は、上部支持構造４ｄを受け入れる中央凹所８と弁ポペッ）３ｄ の周縁との間に延びるらせん溝１７を有している。このらせん溝１７は弁ポベッ ）３ｄの末端側の変化する非対称の断面形状を区画形成し、したがってまた作動 中のその角運動を保証するものとなる。

この溝の断面形状は第１２図に示され、この溝が丸くされた縁と底とを有してい ることがわかる。この溝はまた、凹所８と周縁１８の方に対面する側面上でそれ が開放されたとき上部支持構造４ｄを中央凹所８の中に挿入するのに用いられ、 そしてこの上部支持構造が溝１７を通って挿入された後この溝から逃げ出さない ようにするため、この溝は中央凹所８の周縁に対する接線に沿って延びている。

この弁ポベッ）３ｄの実施態様は、本体とポペットがセラミック又は単結晶のよ うな材料で作られている時最も適切であることがわかっている。

産業上の利用性 本発明は大動脈弁又は僧帽弁を取り替えるため、特に心臓筋肉の機能の弱ってい る場合に最も有利に用いることができる。本発明の弁はチタニウム合金又はカー ボンを主成分とする材料のような生物学的に不活性な材料で製造することができ る。

Ｆｌｒ３．日 ＦＩＧＢ 手続補正書（方式） 平成１年１２月与日 特許庁長官　吉　１）文　毅　殿 １、事件の表示 ＰＣＴ／５Ｌ７８８１０　Ｏ１３６ Ｚ　発明の名称 人工補装心臓弁 名称　プカトフ、アレクサンドル　セメノビチ（外１２名） ６、補正の対象 明細書及び請求の範囲の翻訳文 ７、補正の内容 明細書、請求の範囲の翻訳文の浄書（内容に変更なし） ８、添付書類の目録 明細書及び請求の範囲の翻訳文　各１通国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．血液の流れを通過させるための開口（２）を有する弁リング（１）と、この 開口内に浮動状に取付けられかつ支持構造（４，５）に係合可能な末端側（６） 及び基端側（７）を有する弁ポベット（３）とを具備し、この支持構造（４，５ ）がポベット（３）の運動を制限するようにしている人工補装心臓弁において、 前記末端側（６）が非対称の変化する断面形状を有し、この断面形状の異なる部 分が弁リング（１）と共に、血液の流れに対する異なった水力学的抵抗の領域を 区画形成していることを特徴とする人工補装心臓弁。 ２．ポベット（３）の末端側（６）か凸面部分（９）と曲線状凹面部分（１０） とを有していることを特徴とする請求項１に記載の人工補装心臓弁。 ３．ポベット（３ａ）の末端側が複数の周縁に間隔をおいて配された半径方向の 溝（１１）を有していることを特徴とする請求項１に記載の人工補装心臓弁。 ４．ポベット（３ａ）がその周縁に沿って末端側に等距離間隔で配された奇数の 溝を有していることを特徴とする請求項３に記載の人工補装心臓弁。 ５．ポベット（３ａ）がその末端側（６）上に偶数の等距離間隔で配された直径 方向に対向する溝を有していることを特徴とする請求項３に記載の人工補装心臓 弁。 ６．各溝ガポベット（３ａ）のそれ自身の対称軸線を通る直径方向の平面上に配 置された直角壁（１２）と、この直角壁に対しある角度をもって配置された傾斜 壁（１３）とを有することを特徴とする請求項３に記載の人工補装心臓弁。 ７．直径方向に対向する溝の傾斜壁（１３）が、溝（１０）の直角壁（１２）を 通る直径方向の平面の対向側に配置されていることを特徴とする請求項５に記載 の人工補装心臓弁。 ８．溝はその断面形状がくさび形でありまた丸くされた縁（１５，１５′）と底 （１４）とを有していることを特徴とする請求項３に記載の人工補装心臓弁。 ９．溝の底（１４）が半径方向において放物線形であることを特徴とする請求項 ３に記載の人工補装心臓弁。 １０．末端側が本質的に、凸面曲線部分とこの曲線部分に接合された平坦部分（ １６）との組合せであることを特徴とする請求項１に記載の人工補装心臓弁。 １１．ポベット（３ｃ）の末端側が平坦な切り子面（１６）を有する球形表面の 形状であることを特徴とする請求項１０に記載の人工補装心臓弁。 １２．ポベット（３ｃ）の末端側が、弁リング（１）の軸線に対し偏倚した頂端 を有する傾斜載頭角錐の形状に作られていることを特徴とする人工補装心臓弁。 １３．らせん溝（１７）がポペット（３ｄ）の末端側（６ｄ）上に設けられポペ ット（３ｄ）の中央部分とその周縁（１８）との間に延びるようにしていること を特徴とする請求項１に記載の人工補装心臓弁。 １４．らせん溝（１７）がポペット（３ｄ）の周縁（１８）に対面する側に開口 されかつ上部支持構造（４ｄ）を受け入れる凹所（８）と連通し、人工補装心臓 弁の組立て中に上部支持構造を挿入するようにしていることを特徴とする請求項 １３に記載の上部支持構造を受け入れる中央凹所が設けられた弁ポベットを有す る人工補装心臓弁。