JPH03165776A - モータ駆動式の人工心臓 - 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〕 この発明は体内埋設型の人工心臓に関し、特に原動力と
してモータを使用するモータ駆動式の人工心臓に関する
ものである。

〔従来の技術〕

従来、体内埋設型の人工心臓として、その原動力にモー
タを使用するものが数多く知られている。そのうち大部
分のものが、モータの回転を直線往復運動に変換して、
容積型の血液ポンプを駆動し、その拍動流で血液を体内
に送り出す方式を採用している。

この場合のモータ回転を直線運動に変換する手段は、例
えば螺旋状の溝を有する円筒溝カムやボールねじ等の動
力変換機構を用いており、この動力変換機構による往復
運動の実現は、前記モータの停止逆転、即ちモータの回
転方向を一定のタイム間隔で交互に切替えるという方法
に頼っているのが現状である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前記従来のモータ逆転方式によれば、モータの
正逆回転の都度、モータの急停止及び急加速を反復する
ことになり、それに相当な電力を要すると共に、その大
部分が熱に変換されることになる。従って、電力のエネ
ルギ効率が低下するのみならず、人工心臓の内部に熱が
蓄積されて温度上昇をもたらし、血液ポンプの耐久性に
悪影響を及ぼすばかりでなく、生体（人体）にとっても
好ましいものではないという問題があった。

この発明は前記従来の問題を解消するためになされたも
ので、その目的はモータの無用な発熱を低減できるもの
でありながら、左右一対の血液ポンプをモータの一定方
向の連続回転のままで安全且つ確実に作動させることが
できる体内埋設型のモータ駆動式人工心臓を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段ゴ 前記の目的を達成するために、本発明のモータ駆動式人
工心臓は、体内に埋設されるケーシングの内部若しくは
外部に、逆転することなく一定方向に連続回転するモー
タを設置したこと、前記ケーシング内に血液の流入流出
口及び血液の流入流出を制御する逆止弁を有する柔軟な
高分子材料で形成された左右一対の血液ポンプを血液の
流入流出口が外部露ａする状態に組込み、この両皿液ポ
ンプの押圧部隣接位置にポンプ拡縮方向へ位置移動可能
な左右一対のポンプ押圧体を配置したこと、前記モータ
の回転出力軸と左右一対のポンプ押圧体との間に、前記
モータの一方向回転を往復運動に変換して左右一対のポ
ンプ押圧体をポンプ拡縮方向へ往復移動させる動力変換
機構を組込んだこと、前記モータを逆転させることなく
一定方向に連続回転させたままで、前記ポンプの収縮拡
張作動を繰り返し、その拍動流で血液を送り出せるよう
に構成したことを特徴とするものである。

〔作用〕

前記構成のモータ駆動式の人口心臓は、体内に埋設して
使用するもので、ケーシングに設置されたモータを一定
方向に連続回転させると、このモータの一定方向の回転
がモータの回転出力軸と左右一対のポンプ押圧体との間
に組込んだ動力変換機構によって往復運動に変換され、
このポンプ押圧体の往復運動により左右一対の血液ポン
プが収縮拡張作動を繰り返し、その拍動流で血液を送り
出すように作用する。

〔実施例〕

以下、本発明の第１の実施例を第１図乃至第３図に従い
具体的に説明する。この第１実施例はジグザグ状の無端
カム溝７を有する円筒溝カム３を動力変換機構として用
いる場合の実施例を示すもので、図中１は体内に埋設さ
れる円筒形状のケーシングを示し、このケーシング１の
内部には回転ローラ等の支持機構２によって往復動可能
に支持された円筒溝カム３が設けられ、この円筒溝カム
３の内部にモータ４が組込まれている。

このモータ４は減速機構（図示せず）を介して一定方向
に一定速度で連続回転される回転出力軸５を有し、外周
に突設した複数本の支持杆４ａ、　４ｂを円筒溝カム３
の長孔３ａ、　３ｂを介して前記ケーシングｌの外周壁
面に固定することにより、円筒溝カム３の内部中央位置
に第１図の如く支持されているが、前記回転出力軸５の
軸端部には軸直交方向に突出したカム係合ビン６が設け
られている。

なお、前記モータ４の駆動は支持杆４ａ内に挿通される
電線８によってケーシング１の外部から電力を供給する
ことにより行なわれるもので、この電線８を介した通電
により前記モータ４は逆転することなく一定方向に一定
速度で連続回転される。

前記円筒溝カム３はモータ回転出力軸５のカム係合ピン
６がスライディング係合される第２図に示すようなジグ
ザグ状の無端カム溝７と、モータ支持杆４ａ、　４ｂが
貫通する長孔３ａ、　３ｂとを有し、その左右両端部に
は円盤状をなすブツシャプレー１・で形成された左右一
対のポンプ押圧体９．ｌＯか第１図の如く取付けられて
いる。

このポンプ押圧体９，１０とケーシング１の両端板との
間には、ポリウレタン等の柔軟な高分子材料で形成され
た左右一対の血液ポンプ１１．１２が組込まれている。

この左右一対の血液ポンプ１１．１２は、第３図に示す
ような血液の流入口１３と流出口ｌ４を有し、この血液
流入口１３には血液がポンプ内に流入するのを許容する
血液流入方向にのみ開弁可能な逆止弁１５が設けられ、
また血液流出口Ｉ４には血液がポンプ内から流出するの
を許容する血液流出方向にのみ開弁可能な逆止弁１６が
設けられている。そして、この左右一対の血液ポンプ１
１．１２は、前記ケーシング１内に血液の流入流出口１
３゜１４が第１図の如く外部露出する状態に組み込まれ
、この両皿液ポンプ１１．１２の押圧部隣接部分に位置
するポンプ押圧体９．ＩＯが円筒溝カム３と一体に左右
方向へ直線往復運動をすることによって、交互に収縮拡
張する作動（拡縮作動）を繰り返し、その拍動流でポン
プ内の血液を逆止弁１Ｂのある血液流出口１４から交互
に体内へ送り出す作用をなす。

なお、前記円筒溝カム３及びポンプ押圧体９゜１０の左
右方向に対する往復動距離は、円筒溝カム３のジグザグ
状をなす無端カム溝７の第３図に示す山谷高さＨで決定
される。従って、前記円筒溝カム３が第１図の如く左側
方に移動された時には、ポンプ押圧体９の押圧作用によ
って左側の血液ポンプ１１は内容積を減少すべく収縮し
て、ポンプ内の血液を血液流出口１４から体内へ送り出
すポンプ作用をなす。この時、右側の血液ポンプＩ２は
内容積を増大すべく拡張して、血液流入口１３から体内
血液をポンプ１２内へ流入させるポンプ作用をなすが、
この場合の血液流入は血圧（静脈圧）によって行なわれ
る。従って、前記血液ポンプ１１．１２とポンプ押圧体
９．ＩＯは必ずしも機械的に接合或いは接着しである必
要はなく、血液拍出の時にポンプ押圧体９又は１０が血
液ポンプ１１又は１２を圧縮アきれば良い。

この第１実施例の場合には、モータ４の回転出力軸５と
左右一対のポンプ押圧体９，１ｏとの間に組込まれる動
力変換機構が、ポンプ押圧体９．１０を両端に取付けた
往復動可能な円筒溝カム３と、回転出力軸５に突設され
円筒溝カム３のジグザグ状の無端カム溝７にスライディ
ング係合されるカム係合ピン６とで構成されているので
、前記モータ４を一定方向に一定速度で連続回転させる
と、このモータ４の一方向の回転が円筒溝カム３及びポ
ンプ押圧体９．１０を直線的に往復動させる運動に変換
され、このポンプ押圧体９．ｌＯの往復運動により左右
一対の血液ポンプ１１．１２が交互に収縮拡張する作動
を繰り返し、その拍動流で血液を送り出すことができる
。即ち、前記モータ４を逆転させることなく一定方向に
連続回転させたままで、前記ポンプ１１．１２の収縮拡
張作動を繰り返し、その拍動流で血液を送り出すことが
可能となる。

第４図及び第５図は本発明の第２の実施例を示すもので
、この第２実施例に係わる人口心臓は、モータ（図示省
略）を外部に設置するケーシング１′が、左右方向に長
い楕円形の断面形状をなし、このケーシング１′の両端
内部に２つの球面部で創製される湾曲形の血液ポンプ２
１．２２を組込み、この両皿液ポンプ２１．２２の押圧
部隣接位置に凸形湾曲のブツシャプレートで形成された
左右一対のポンプ押圧体１９．２０を回転ローラ等の支
持機構２によって往復動可能に支持している。

このポンプ押圧体１９．２０とケーシング１′との間に
組込まれる左右一対の血液ポンプ２１．２２は、前述し
た第１実施例の血液ポンプ１１．１２と同様にポリウレ
タン等の柔軟な高分子材料で形成されるもので、第５図
に示すような血液の流入口１３と流出口１４を有し、こ
の血液流入口１３には血液がポンプ内に流入するのを許
容する血液流入方向にのみ開弁可能な逆止弁１５が設け
られ、また血液流出口１４には血液がポンプ内から流出
するのを許容する血液流出方向にのみ開弁可能な逆止弁
１６が設けられている。そして、この左右一対の血液ポ
ンプ２１゜２２は、前記ケーシング１′内に血液の流入
流出口１３、１４が第４図の如く外部露出する状態に組
込まれている。

前記ケーシング１′内のポンプ押圧体１９．２０間の中
央位置に突出するモータ回転出力軸２５には、ポンプ押
圧体１９．２０の対向内側面に周接する略楕円形の板カ
ム２３が軸着され、また前記ポンプ押圧体１９．２０間
には複数本の引張スプリング２６が張設されて、ポンプ
押圧体１９．２０が板カム２３の一１方向への回転で左
右方向へ交互に直線往復運動をすることにより、前記ポ
ンプ２１．２２が交互に収縮拡張する作動を繰り返し、
その拍動流でポンプ内の血液を逆止弁１Ｂのある血液流
出口１４から交互に体内へ送り出すように構成されてい
る。なお、前記ポンプ押圧体１９．２０の左右方向に対
する往復動距離は、板カム２３の回転出力軸２５を中心
とした最大半径部及び最小半径部の半径差で決定される
。

この第２実施例の場合には、モータ（図示せず）の回転
出力軸２５と左右一対のポンプ押圧体１９．２０との間
に組込まれる動力変換機構が、一定方向に一定速度で回
転駆動される板カム２３と、前記ポンプ押圧体１９．２
０をカム当接方向に付勢する引張スプリング２Ｂとで構
成されているので、図示省略のモータを一定方向に一定
速度で連続回転させると、このモータの一方向の回転が
板カム２３の回転作用によってポンプ押圧体１９．２０
を往復動させる運動に変換され、このポンプ押圧体１９
．２０の往復運動により左右一対の血液ポンプ２１．２
２が交互に収縮拡張する作動を繰り返し、その拍動流で
血液を送り出すことができる。即ち、前記モータを逆転
させることなく一定方向に連続回転させたままで、前記
ポンプ２１．２２の収縮拡張作動を繰り返し、その拍動
流で血液を送り出すことが可能となる。

第６図及び第７図は本発明の第３の実施例を示すもので
、この第３実施例に係わる人口心臓は、ケーシング３７
の外側にモータ３０を取付け、前記ケーシング３７の両
端内部に第１実施例と同様な２個の血液ポンプ４１．４
２を血液の流入流出口１３．１４が第１図の如く外部露
出する状態に組込み、この両血液ポンプ４１．４２の押
圧部隣接位置にキャップ形のブツシャプレートで形成さ
れた左右一対のポ〕ブ押正体３９．４０を配置し、この
ポンプ押圧体３９゜４０を回転ローラ等の支持機構３８
によって前記ケーシング３７内に往復動可能に支持して
いる。

このポンプ押圧体３９．４０とケーシング３７との間に
組込まれる前記ポンプ４１．４２は、第１実施例の血液
ポンプ１１．１２と同様にポリウレタン等の柔軟な高分
子材料で形成されるもので、第７図に示すような血液の
流入口１３と流出口１４を有し、この血液流入口１３に
は血液がポンプ内に流入するのを許容する血液流入方向
にのみ開弁可能な逆止弁１５が設けられ、また血液流出
口１４には血液がポンプ内から流出するのを許容する血
液流出方向にのみ開弁可能な逆止弁１８が設けられてい
る。

前記モータ３０のケーシング３７内に突出する回転出力
軸３１は、遊星歯車或いは差動歯車などの減速機構（図
示せず）を介して一定方向に一定速度で回転駆動される
もので、この回転出力軸３１にはこれと一体に回転する
クランク３２が取付けられ、このクランク３２の位相が
ＩＨ度ずれたクランクピン３２ａ　、　３２ｂに左右の
連接ｐｆｉ３３．３４の一端部を枢支し、この左右連接
棒３３．３４の他端部をポンプ押圧体３９．４０の中心
突出部にピン３５．３６で枢支して、このクランク機構
により前記モータ３０の一方向回転を往復運動に変換さ
せる動力変換機構を構成している。なお、前記ポンプ押
圧体３９．４０の左右方向に対する往復動距離は、回転
出力軸３１に対するクランクピン３２ａ　、　３２ｂの
偏心量で決定される。

この第３実施例の場合には、モータ３０の回転出力軸３
１と左右一対のポンプ押圧体３９．４０との間に組込ま
れる動力変換機構が、クランク３２と連接棒３３、３４
によるクランク機構で構成されているので、前記モータ
３０を一定方向に一定速度で連続回転させると、このモ
ータ３０の一方向の回転が前記クランク機構によってポ
ンプ押圧体３９．４０を往復動させる運動に変換され、
このポンプ抑圧体１９．２０の往復運動により左右一対
の血液ポンプ２１．２２が同時に収縮拡張する作動（：
ｍ６図は左右の血液ポンプ２１．２２が同時に収縮した
状態を示している）を繰り返し、その拍動流で血液を送
り出すことができる。即ち、前記モータ３０を逆転させ
ることなく一定方向に連続回転させたままで、前記ポン
プ４１゜４２の収縮拡張作動を繰り返し、その拍動流で
血液を送り出すことが可能となる。

第８図乃至第１０図は本発明の第４の実施例を示すもの
で、この第４実施例に係わる人口心臓は、モータ４３を
外部に設置するケーシング５１が、略円形状の断面形状
をなし、このケーシング５Ｉの円周方向に対する両側内
部に２つの球面部で創製される湾曲形の血液ポンプ５２
．５３を血液の流入流出口１３、１４が第８図の如く外
部露出する状態に組込み、この両血液ポンプ５２．５３
の抑圧部隣接位置に凸形湾曲のブツシャプレートで形成
された左右一体形のポンプ押圧体５０．４８を配置し、
この左右一体形のポンプ押圧体５０．４８を頃部中央支
点４９を中心として左右方向に振子の如く往復揺動でき
るように前記ケーシング５１内に枢支している。

このポンプ押圧体５０．４８とケーシング５１との間に
組込まれる前記ポンプ５２．５３は、第１実施例の血液
ポンプ１１．１２と同様にポリウレタン等の柔軟な高分
子材料で形成されるもので、第９図に示すような血液の
流入口１３と流出口１４を有し、この血液流入口１３に
は血液がポンプ内に流入するのを許容する血液流入方向
にのみ開弁可能な逆止弁１５が設けられ、また血液流出
口１４には血液がポンプ内から流出するのを許容する血
液流出方向にのみ開弁可能な逆止弁１６が設けられてい
る。

前記モータ４３のケーシング５１内に突出する回転出力
軸４４はモータ４３によって直接回転駆動されるもので
、この回転出力軸３１のケーシング中心に位置する内端
部にはウオーム歯車と傘歯車などの減速歯車機構４５が
連結され、この減速歯車機構４５の出力軸４５ａにこれ
と一体に回転する第１のリンク部材４６が取り付けられ
、この第１リンク部材４６の先端部と右側ポンプ押圧体
４８の中心突出部との間に第１リンク部材４６と略同じ
長さの第２リンク部材４７がピンで枢支連結されて、こ
のリンク機構と減速歯車機構４５により前記モータ４３
の一方向回転を往復運動（ポンプ押圧体４８．５０を左
右方向に揺動させる運動）に変換させる動力変換機構を
構成している。なお、前記ポンプ押圧体４８．５０の左
右方向に対する往復揺動距離は、第１・第２リンク部材
４８．４７のリンク長さによって決定される。

この第４実施例の場合には、モータ４３の一方向への連
続回転により、このモータ回転出力軸４４に連結した減
速歯車機構４５を介して第１リンク部材４６が一方向に
回転する。そうすると、第２リンク部材４７が第１Ｏ図
（ａ）〜（ｄ）の如く回動し、右側のポンプ押圧体４８
が支点４９を中心にして振子のように揺動し、この右側
ポンプ押圧体４８に連結されている一体形の左側ポンプ
押圧体５０も同時に支点４９を中心にして振子のように
揺動する。

そして、このポンプ押圧体４８．５０の揺動運動によっ
て左右一対の血液ポンプ５２．５３が交互に収縮拡張す
る作動を繰り返し、その拍動流で血液を送出する。即ち
、前記モータ４３を逆転させることなく一定方向に連続
回転させたままで、前記ポンプ５２、５３の収縮拡張作
動を繰り返し、その拍動流で血７ｆｋを送り出すことが
可能となる。

〔発明の効果〕

本発明のモータ駆動式人口心臓は、ポンプ押圧体を左右
方向に往復動させる動力変換機構が、モータを一定方向
に連続回転させたままで、モータ回転を往復運動に変換
し得る構成となっているので、モータ逆転による無用な
発熱を低減することができ、また柔軟な高分子材料で形
成された左右一対の血液ポンプをモータの一定方向の連
続回転のままで安全且つ確実にポンプ作動させることが
できる効果があり、血液ポンプの耐久性を向上した安全
使用可能なモータ駆動式の人口心臓を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係わるモータ駆動式の人
口心臓を、左側の血液ポンプが収縮され、右側の血液ポ
ンプが拡張された状態で示した中央縦断面図、第２図は
同人口心臓の動力変換機構を構成する円筒溝カムを展開
状態で示した説明図、第３図は第１図の人口心臓に組込
まれる血液ポンプの概略構成図、第４図は本発明の第２
実施例に係わるモータ駆動式の人口心臓を、右側の血液
ポンプが収縮され、左側の血液ポンプが拡張された状態
で示した中央縦断面図、第５図は第４図の人口心臓に組
込まれる血液ポンプの概略構成図、第６図は本発明の第
３実施例に係わるモータ駆動式の人口心臓を左右の血液
ポンプが同時に収縮された状態で示した中央縦断面図、
第７図は第６図の人口心臓に組込まれる血液ポンプの概
略構成図、第８図は本発明の第４実施例に係わるモータ
駆動式の人口心臓を、右側の血液ポンプが収縮され、左
側の血液ポンプが拡張された状態で示した中央縦断面図
、第９図は第８図の人口心臓に組込まれる血液ポンプの
概略構成図、第１Ｏ図（ａ）〜（ｄ）は第８図に示した
人口心臓の作動説明図である。 １　（１’　　３７．５１）・・・体内埋設型のケーシ
ング、２．３８・・・支持機構、３・・・円筒溝カム、
３ａ、　３ｂ・・・長孔、４　（８０，４３）・・・モ
ータ、４ａ、　４ｂ・・・モータ支持杆、５　（２５，
３１，４４）・・・回転出力軸、６・・・カム係合ピン
、７・・・ジグザグ状の無端カム溝、８・・・電線、９
、１０　（１９，２０，３９，４０，５０，４８）・・
・ポンプ抑圧体、１１．１２　（２１，２２，４１，４
２，５２，５３）・・・血液ポンプ、１３・・・血液流
入口、１４・・・血液流出口、１５・・・血液流入口の
逆止弁、１６・・・血液流出口の逆止弁、２３・・・板
カム、２６・・・引張スプリング、３２・・・クランク
、３２ａ　、　３２ｂ・・・クランクピン、３３．３４
・・・連接棒、３５、３８・・・連接棒枢支ピン、４５
・・・減速歯車機構、４６・・・第１のリンク部材、４
７・・・第２のリンク部材、４９・・・ポンプ押圧体の
揺動支点。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 体内に埋設されるケーシングと、このケーシングの内部
   若しくは外部に設置され逆転することなく一定方向に連
   続回転するモータと、血液の流入流出口及び血液の流入
   流出を制御する逆止弁を有し前記ケーシング内に血液の
   流入流出口が外部露出する状態に組み込まれた柔軟な高
   分子材料で形成されている左右一対の血液ポンプと、こ
   の両血液ポンプの押圧部隣接位置に配置されたポンプ拡
   縮方向へ位置移動可能な左右一対のポンプ押圧体と、前
   記モータの回転出力軸と左右一対のポンプ押圧体との間
   に組込まれ前記モータの一方向回転を往復運動に変換し
   て左右一対のポンプ押圧体をポンプ拡縮方向へ往復移動
   させる動力変換機構とを具備し、前記モータを逆転させ
   ることなく一定方向に連続回転させたままで、前記ポン
   プの収縮拡張作動を繰り返し、その拍動流で血液を送り
   出すことを特徴とするモータ駆動式の人工心臓。