JPH0653159B2 - 生理学的血液移動が可能な人工心臓ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はサック型血液ポンプに関し、特に血液チャンバ
ー部の血液の流れを改良した流体圧特に気体圧によって
駆動される人工心臓ポンプの改良に関する。

［従来技術］ 近年、開心手術やその他の手術の際に、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きている。このような人工心臓とし
て用いられる血液ポンプはできるだけ動きが人間の心臓
に近いことが望ましい。すなわち拍出量が人間の心臓に
近く、しかも血液チャンバー内で血液の滞留部を生じて
血栓を生じ難いことである。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが従来の人工心臓に用いられる血液ポンプは、動
きが人間の心臓にほど遠く、ポンプ内の血液が全部入れ
換わらず、滞留部を生じ血栓を生じ易かった。また拍出
流量を調節するには、拍動数を変えるより外なく、拍動
数を変えることは、血液チャンバーの構造を複雑なもの
としなければならなかった。更には血液チャンバー部の
流体圧を変えると、チャンバーのどの個所が変形するか
予測できなくなり、流れが一定しないという欠点があっ
た。

［問題点を解決するための手段］ 本発明はこのような問題点を解決した、すなわち血液チ
ャンバー内の血液の滞留部をなくすように形成された人
工心臓ポンプに関するものであり、血液導入管及び血液
排出管に連通して袋状の血液チャンバーを形成し、該血
液チャンバーが流体を導入及び排出するためのポートが
設けられたハウジングアウターケース内の気密に収納さ
れ、前記血液チャンバーの拍動によって血液を導入及び
排出する生理学的血液移動が可能な人工心臓ポンプにお
いて、 前記血液チャンバーの断面厚みが深さ方向に層状に変化
させられていることを特徴とする生理学的血液移動が可
能な人工心臓ポンプを要旨とするものである。

［作用］ 本発明は血液チャンバーの断面厚みが深さ方向に層状に
変化させてあるので、血液が滞留しにくく、かつ人間の
心臓により近く動き拍動数を変えることなく、駆動圧を
変えるのみで拍出流動を変化させることができる。

［実施例］ 図面はいずれも本発明の実施例を示し、第１図は血液チ
ャンバー１の広面積面に沿って切った血液チャンバー１
部分の縦断面図である。図に示す如く血液チャンバー１
の断面厚みが深さ方向に層状に変化している。それぞれ
の厚さは最も先端部２が１００〜２００μ、その上の隣
の層３が１５０〜３００μ、更にその上の層４が２５０
〜６００μであり、更にその上の基部の層５は７００μ
以上であり、この厚みは用いられるチャンバー１の材質
により異なる。

血液ポンプを人工心臓として用いる場合通常拍動毎分６
０〜１５０回で用いられ、１分間に１〜６の範囲で
血液を送ることが必要である。このために血液チャンバ
ー１の容積は４０ｍｌ〜１５０ｍｌの間に設定すること
が望ましい。そして流体を導入・排出するポートを具備
した耐圧性のハウジングアウターケース内に、互にほぼ
平行に延びる血液導入管６及び血液排出管７に連通して
形成された袋状の血液チャンバー１が気密に収納されて
構成される。血液導入管６及び排出用管７には各々逆止
弁８、９がセットされている。ハウジングアウターケー
ス１０は、例えば第２図に示す如き下部にポート１１
を、上部に血液導入（出）管口１２を設け、任意の部分
で横断分割し得る形状として構成されてよく、ポリカー
ボネート、ポリウレタン、ポリメチルメタクリレート、
ポリ塩化ビニル等のような耐圧性を有する材料によって
形成される。このような人工心臓の動作は、ポート１１
を通じてハウジングアウターケース１０の内部に、流体
例えば空気を圧入し血液チャンバー１の先端部を押しつ
ぶすことにより、血液チャンバー１内にあった血液は逆
止弁９を通じて血液排出管７から押し出される。次いで
ハウジングアウターケース１０内を減圧すると血液チャ
ンバー１は弾性復元力により膨張してその容積を増大さ
せる。その際血液導入管６の逆止弁８が開き血液チャン
バー１内に血液が導入される。この動作を順次繰り返す
ことによって周期的に血液を送り出すようになってい
る。

このように形成された血液チャンバー１を有する人工心
臓ポンプは、ハウジングアウターケース１０内にポート
１１から流体が導入され血液チャンバーが圧縮されたと
き第３図Ａに示す如くまず血液チャンバーのほぼ先端部
中央が圧縮されてへこみ細くなり、次いでこのへこみが
第３図Ｂ，Ｃのように基部方向へ拡大するように拡がっ
てゆく。一方血液の流れは前記へこみの拡大に伴なって
血液チャンバー基部方向に押し広げられ、流れるため血
液チャンバー１内においての血液の滞留は生じ難くな
る。

本発明に用いられる血液チャンバー部１および血液の導
入管及び排出管６．７は高分子弾性材料で構成すること
ができ、その素材としては、軟質ポリ塩化ビニル又はポ
リウレタンが特に優れている。この場合、軟質ポリ塩化
ビニルは、ポリ塩化ビニルと可塑剤組成物よりなるいわ
ゆるポリ塩化ビニルペーストから成形されても良い。

この場合、可塑剤の混合量は、ポリ塩化ビニルに対して
４０〜１００重量％であるのが好ましく、６５〜９０重
量％であるのが更に好ましい。

又、このポリ塩化ビニルは、公知の適当な安定剤、例え
ば無毒性のカルシウム−亜鉛有機複合体等を含有してい
てもよい、ポリ塩化ビニルの重合度は５００〜２０００
のものを用いるのが好ましい。

本実施例の素材として用いられるポリウレタンには、大
別してポリエーテル系ポリウレタンとポリエステル系ポ
リウレタンとがあり、両者とも使用可能であるが、弾性
特性及び耐疲労特性の点からポリエーテル系ポリウレタ
ンを用いるのが好ましい。

これらのポリウレタンを用いた成形物には、その機械的
強度を増強する為に架橋処理を行なっても良い。

ポリエステル系のポリウレタンは、弾性率の高い、引裂
強度の大きい、固いエラストマーを生成するのに適して
いるので、導管部、フランジを構成するのに適してい
る。架橋剤の割合は、全ポリウレタン成分量に対して
０．０１〜５重量％であるのが好ましく、０．１〜３重
量％が更に好ましい。又、熱処理温度の好ましい範囲は
６０゜〜１５０℃であり、更に好ましくは、８０℃〜１
２０℃、更に一層この好ましくは８０℃〜１１０℃であ
る。

本発明に係わる人工心臓ポンプには、血液との接触面を
坑血栓性に優れた生体適合物質でコーティングして、血
液に対する適合性を向上させることができる。例えば、
ジメチルシロキサンによる表面処理、ポリエーテル系ポ
リウレタン−ポリジメチルシロキサンのブロック共重合
体によるコーティング処理等を行なって良い。またポリ
塩化ビニルとかポリウレタンを用いずにすべて含フッ素
セグメント化ポリウレタン、ヘパリン化ポリマー、ウロ
キナーゼ固定化材料、ＰＰＯポリアミド等の生体適合物
質で成形してもよい。

また、本発明に用いられる逆止弁としては、公知の例え
ば、ボール弁、ディスク弁、傾斜ディスク弁等が用いら
れる。

以上の実施例で作成した本発明に係わる生理学的血液移
動が可能な人工心臓ポンプを用いて、ハウジングアウタ
ーケースに設けられたポートより空気によって陽圧（３
００mmＨｇ）、陰圧（４０mmＨｇ）を繰返して拍動のテ
ストを行った。この結果本例の血液チャンバーを利用し
た人工心臓ポンプは血液の滞留部を生じ難く、また動き
が人間の心臓に近いことが判った。

［発明の効果］ 以上の結果からもみられるように本発明に係わる生理学
的血液移動が可能な人工心臓ポンプは機械的強度及び耐
久性に優れ、臨床にも安全に用いることができる。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明の実施例を示し、第１図は広い面
積面に沿って切った血液チャンバー部分の縦断面図、第
２図はハウジングクアウターケースを示す断面図、第３
図Ａ，Ｂ，Ｃは血液チャンバーの動作状態を示す正面図
である。 １……血液チャンバー ６……血液導入管 ７……血液排出用管 ８．９……逆止弁 １０……ハウジングアウターケース

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】血液導入管及び血液排出管に連通して袋状
   の血液チャンバーを形成し、該血液チャンバーが流体を
   導入及び排出するためのポートが設けられたハウジング
   アウターケース内に気密に収納され、前記血液チャンバ
   ーの拍動によって血液を導入及び排出する生理学的血液
   移動が可能な人工心臓ポンプにおいて、 前記血液チャンバーの断面厚みが深さ方向に層状に変化
   させられていることを特徴とする生理学的血液移動が可
   能な人工心臓ポンプ。