JPH07506882A - 自己調整式の血液ポンプ - 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】 自己調整式の血液ポンプ 政府支援の表明 本発明は凹界保健機構により認識される承認第５ＲＯ１）ＩＤ１５４３４号に基 づいて米国政府の援助を受けてなされた。

本発明はポンプに係わり、特にチューブを間隔を隔てた部分で圧迫しつつ前進さ せることによってチューブを通して流体を圧送する螺動ポンプに関する。この一 般的な形式のポンプは、患者および体外装置の間で血液および他の流体を移送す るために医療分野で特に有用である。

２、関連技術の説明 様々なポンプがこれまで使用されてきたが、体外循環に関連して使用されるポン プは螺動形式のものが最も一般的である。螺動ポンプを一般的に使用する医療処 置には、患者と心肺機械との間で血液を循環させる心臓切開外科手術、患者と透 析器との間で血液を循環させる透析処置、開放胸腔（ｏｐｅｎｔｈｏｒａｃｉｃ 　ｃａｖｉｔｙ）から血液を排除するバイパス手術、および静脈内に溶液をポン プ注入する連続治療状況が含まれる。

螺動ポンプは、直線運動または回転する部材が可撓性チューブを間隔を隔てた部 分で圧迫しつつ前進し、そのチューブを通して流体を推進させるようになされた 容積ポンプである。螺動ポンプの基本的な利点は作動の簡単なこと、および様様 な危険を招くことになりかねない血液のような流体と内部バルブのような摩擦面 との間の接触が無いことである。ポンプの回転部材に直接に触れる代わりに、流 体は化学的に不活性なチューブを通して送られる。

この形式のポンプは、ポンプ自体に固有の成る欠点を表している。血液を圧送す るためにしばしば使用される現在のローラーポンプは、血液を実質的に一定の速 度で抜き出す定速モーターで典型的に駆動される。ポンプ下流のラインが詰まる と、ポンプはこの下流側の血管の圧力を過昇させて破裂させてしまう。ポンプ上 流のラインが詰まると、ポンプは危険なほど低い負圧を生じ、血液を溶血させ、 また患者の組織血管が空虚になって血管が圧潰され、排出カテーテルのチップで 組織を損傷させてしまうことになる。ローラーポンプは一般に作動においても満 足できない。ポンプが消費するエネルギーの殆ど全ては可撓性チューブの厚い壁 を変形させることに使われ、この作用自体は流れを出力させることに関与しない 。

更に、患者に長期間の使用の間、ローラーがチューブを圧迫閉塞させる際に大き な曲げ応力が周期的に作用して磨耗が生じるので、標準的なローラーポンプに現 在使用されているチューブは「移動（ｗａ］　ｋ）Ｊまたは交換が必要となる。

利用可能なポンプ吐出容積を制御するための調整装置を備えたポンプが、従来技 術において見い出すことができる。例えば、米国特許第３７８４３２３号に記載 の螺動ポンプにおいては、チューブの外部および内部の間に予め定めた圧力差が あるように、チューブの材質および肉厚が選択される。チューブを通して流れる 血液流量を制限するチューブ壁の漬れはポンプ入口圧力の関数として生じる。

従って、血液供給量が減少するならばポンプを通る流量は少なくなり、チューブ は制限された状態になる。これは組織血管の圧潰れ、およびその血管に生じ得る 損傷を防止する。しかしながら制限された状態のチューブは部分的にのみ圧潰さ れて、ポンプが非常に高い負圧を発生するようにさせる。更に、圧潰れた状態に あるときは、チューブの縮められた縁部に大きな曲げ応力が発生して、使用寿命 に制限を加える。

米国特許第４５１５５８９号に記載されたような他の螺動ポンプにおいて、ポン プは外側チューブおよび内側チューブで構成されたポンプ推進部材を備えている 。内側および外側チューブの間に保持される環状空間は大気解放されている。

血液容器の静水頭が与えられたポンプの水頭レベルより高く保持されると、内側 チューブは膨張して血液で充満される。血液容器のこのレベルがポンプ水頭レベ ルより低くなるまで降下されると、内側チューブは圧潰されてポンプの出力が停 止される。しかしながら内側チューブが「完全」に圧潰されるとき、内側チュー ブの横断面はダンベルまたはｏｏ（無限大の記号）の形状となって２つの通路か 開いた状態のまま残される。内側チューブはそれ故に「完全」には圧潰されない 。

また、ローラーにより強制的に圧潰されるとき、および圧力を失った結果として 圧潰されるときの両方の場合共、内側チューブは圧迫閉塞されたときの縁部に繰 り返して大きな曲げ応力を経験するのであり、これはチューブの疲労および磨耗 をもたらす。

上述で説明した従来技術に留意して、本発明の目的は固有の圧力調整を有し、ま た出力流量が入口供給皿に応じて決まるようになされた改良した螺動ポンプを提 供することである。本発明による螺動ポンプは、溶血が僅かなことを示し、負圧 を発生することはない。

本発明の他の目的は、固有の圧力調整を有すると共に、望まれたときに制御可能 な吸引力を発現できる螺動ポンプを提供することである。

本発明の更に他の目的は、高いポンプ推進効率を示し、また長期間の支援状況に おいて使用できるようにした高い耐久性を存する螺動ポンプを提供することであ る。

上述の目的を達成するうえで、本発明は組み合わされた特徴を使用し、また可撓 性チューブが間隔を隔てた部分でチューブを圧迫しつつ前進するローラーの作用 を受けるようになされた螺動ポンプを提供する。チューブ自体は、その内部圧力 が大気圧に等しいかそれより低いときに自然状聾で平坦な閉塞した形状のものと される。チューブは、閉塞したチューブの平坦側をローラーの幅に沿って平坦状 に位置し、チューブの縁部をローラーの中心から離して螺動ポンプの中に配置さ れる。真空源に連結された気密ハウジングがこの螺動ポンプを取囲み、またハウ ジング内部の圧力制御を可能にする。

ローラーが回転されると、螺動運動がチューブに伝えられる。更にこの動作がポ ンプの入口から出口まで血液を移動させる。作動中、血液は大気圧より高い圧力 で入口に供給され、チューブの圧迫前進がポンプ推進作用を生む。大気圧である ハウジング内部圧力によれば、ポンプに対する血液供給が停止されると、チュー ブはその自然すなわち自由な状態へと完全に平坦状に復帰して、血液がチューブ から圧送される。ポンプに対して血液が全く供給されないときには完全に平坦状 に閉塞されるので、負圧がローラーによってチューブ内に全く発生しない。

僅かな真空圧がハウジングに作用して、チューブを非閉塞状態に付勢するならば 、ローラーがチューブ上を転動する際にこの真空圧に等しい吸引力が発生される 。従って、ポンプは作動時吸引ポンプとして使用することができる。

更に、本発明におけるチューブの新規な形状は、チューブがその縁部に沿って大 きな曲げ応力を発生させずに完全な閉塞状態になると仮定できるようにする。

それ故にこの設計は、磨耗および疲労を最少限に抑えると共にチューブの耐久性 を高めて、長期間の使用状況における使用性を可能且つ向上させる。

」二連で注１コシた完全に閉塞されるチューブおよび真空ハウジングの代替例と して、吸引ポンプとしてこのポンプを作動させることが望まれるときには、閉塞 されていない自由状態での横断面形となるように軽く付勢される弾性チューブを 使用することによって、僅かな制御可能な吸引力をチューブ内に発生できる。こ の変形例では、大気圧より低い与えられた圧力がチューブ内に発生されたときに はチューブが完全に閉塞されたすなわち平坦な状態となるまて圧潰されるように 、非閉塞状態への軽い付勢が与えられる。低い負圧でチューブが完全に圧潰され ることは、チューブ内に高い危険な負圧が発生することを防止する。

チューブはまた不定横断面幅を備えることができる。横断面が不定とされたチュ ーブはポンプの始動すなわち呼び水（ブライミング）のための総容積を最少限に することができ、またチューブの張力が小さい状態の下でローラーの間に高い保 持圧力を得られるようにする。

本発明の螺動ポンプはまた、チューブ内に発生される正圧を制御する機構も含む 。この点に関して、このポンプはチューブの張力を変化させる機構を備えている 。この張力機構はチューブの人口および出口端部の両方の位置を同時に調整する 。このことは、入口または出口を単独で再位置決めするうえで、同じ張力調整量 に関してこれまで必要とされていた距離を減少させる。この張力機構はまた、ロ ーラーの位置を変更することによって生じたチューブの変位を「吸収」し、すな わちこれに対抗し、これによって可撓性ではあるが非弾性のチューブの使用を可 能にする。

一般的な非弾性チューブの一実施例が開示される。この実施例では、チューブは 張力作用の下でのチューブの伸びを実質的に防止する繊維メツシュで補強される 。

調整可能な閉塞ブロックは、ローラーがポンプ出口付近のチューブから保合解除 されるときに、出口圧力の正確な制御を可能にするためにポンプを備えられる。

本発明の更に他の利益および利点は、本発明が関係する分野に熟知した者にとっ て添付図面に関連する以下の好ましい実施例の説明および請求の範囲の欄の記載 から明白となろう。

図面の簡Ｉｌｌな説明 第４図は、本発明の原理を組入れた螺動ポンプの前立面図、第２図は、第１図に 示された螺動ポンプの倒立面図、第３図は、非閉塞状態のチューブを示す第１図 の線３−３に実質的に沿う横断面図、 第４図は、ポンプ推進流体の供給が停止されたときの、本発明の原理を組入れ第 ６図は、長縁に沿って互いに結合された２枚のシート材料を特徴とする、本発明 に使用されたチューブの第２実施例を示す分解図、第７図は、第２実施例のチュ ーブの斜視図、第８図は、閉塞状態のチューブの、第７図の線８−８に実質的に 沿う横断面図、第９図は、膨張状態の第２実施例のチューブを示す横断面図、第 １０図は、チューブの張力が枢動取付はプレートを経て制御され調整されるよう になされた本発明の螺動ポンプの他の実施例の簡単化された前面図、第１１図は 、チューブが不定横断面幅を示している本発明の螺動ポンプの他の実施例の簡単 化された前面図、 第１２図は、第」１図に示された螺動ポンプの倒立面図、第１３図は、第１１図 に見られた螺動ポンプの底面図、および第１４図は、第１１図に示された螺動ポ ンプに使用されるように不定横断面幅を有するチューブの一実施例の平面図であ る。

好ましい実施例の詳細な説明 さて図面を参照すれば、血液のような流体を患者から体外装置（図示せず）へ、 そして患者へ戻すようにポンプ推進することに使用される螺動ポンプが第１図に 示されており、全体を符号２０で示されている。本発明のポンプ２ｏは、心肺バ イパス、血液酸素供給、二酸化炭素除去、血液透析、血液濾過および他の医療処 置を含むが、それに限定するわけではない様々な体外応用例に使用できることが 予想される。以下の説明により更に完全に理解されるように、ポンプ２ｏは正圧 ポンプ又は吸引ポンプとして交替して使用できる。ポンプが吸引ポンプとして使 用されるときの一例はバイパス手術時であり、これにおいてはポンプ２ｏは開放 胸腔から出血（フリー）血液を抜き出す、すなわち「吸い出す」ことを専用に使 用される。

一般に、ポンプ２０はフレーム２２を有して構成され、このフレームは車輪また はローラー２４を含む。ローター２４はフレーム２２に対して回転可能に取付け られ、内部中央に配置されたシャフト２６で定められる軸線のまわりに回転され る。このシャフト２６は電気モーターまたは池の適当な駆動手段で駆動され、こ の手段はローター２４に第１図に矢印３０で示されるような時計方向への回転を 生じさせる。

ロータ−２４自体は一対の、すなわち以下に内側プレート３２および外側プレー ト３４と示されるプレートを含み、これらのプレートの間に複数のローラー３６ が取付けられる。（下部構造を説明するうえて明瞭にするために、ポンプ２０は 外側プレート３４を取外して第１図に示される。）ローラー３６はシャフト２６ と軸線方向に整合され、ローター２４のまわりに等間隔にて半径方向に変位され ている。このようにして、ローター２４がモーター２８て回転されると、ローラ ー３６は円形路を移動される。図示実施例においては３つのローラー３６が約１ ２０°の間隔を隔てて示されている。熟知した技術者は認識されるように、使用 されるローラーの個数は特定の適用例に応じて定められ、またローター２４は非 円形路に沿ってローラー３６を運ぶように設計できる。

各ローラー３６はシャフト２６に平行に演算する軸線のまわりを回転する上うに ローター２４に取付けられる。以下に更に完全に説明される理由によって、この 回転取付けはローラー３６を可撓性導管すなわちチューブ３８に沿って、且つま たチューブ３８に大きな摩擦引張りを生じないて、移動させるようにできる。

可撓性チューブ３８はローラー３６の配列のまわりに配置され、全体を符号４０ て示され且つ以下に更に説明される取付は手段で固定されるのであり、この取付 は手段は可撓性チューブ３８の人目端部４２および出口端部４４の両方共固定す る。チューブ３８はポンプ２ｏのポンプ推進室を形成する。

ハウシング１００はフレーム２２に取付けられてチューブ３８、ロー９−３２お よび張力機構５８を取囲んでおり、この張力機構は以下に更に説明される。ハウ ジング１００はフレーム２２と気密室を形成し、工業分野で広く知られている真 空圧供給源１０２に連結されている。ポンプ２ｏの各種部材にアクセスするため に、ハウジング＋００はフレーム３３に対してヒンジ連結１０１されるか、また はヒンジ連結されたシール可能な扉またはパネルを備えられる。以下の説明から 更に完全に理解されるように、本発明のポンプ２ｏは（１）負圧がチューブ３８ の内部に待ったの発生されない、または（２）低または負圧がチューブ３８の内 部に発生されて吸引力が発生されることを可能にするように、交替的に作動され ることができる。ここに使用されるように、負圧は大気圧よりも低い圧力である と定義される。

チューブ３８の内部に負圧が全く発生しないようにポンプ２ｏが作動されるとき 、真空ハウジング１００の内部圧力は大気解放されて大気圧とされる。第４図お よび第５図に見られるように、チューブ３８はポンプ２ｏに血液が全く供給され ておらず、ポンプ推進室内の圧力が大気圧に等しいときは、自然状態で平坦であ る。可撓性チューブ３８の自然状態で平坦な形状は以下に［自由Ｊ状態と称され 、全体を符号４６で示される。可撓性チューブ３８は、自由状態４６のチューブ ３８が示す平坦側４７をローラー３６の周面と面接触させてローラー３６のまわ りに配置される。従って、自由状態４６におけるチューブ３８の縁部はローラー ３６の回転軸線に沿って長手方向に間隔を隔てられる。

ローター２４がローラー３６を回転させると、螺動運動が可撓性チューブ３８に 伝えられる。血液が大気圧より高い圧力のもとで可撓性チューブ３８の入口端部 ４２に与えられると、チューブ３８は第３図に全体的に示される形状となるよう に膨張される。この状態は以下に膨張状１１！５０と称される。

矢印５２で示されるように、血液は供給チューブ５３から入口端部４２に受入れ られ、矢印５４て示されるように出口端部４４から出口チューブ５５へ吐出さ第 １るまで可撓性チューブ３８の通路を通して移動され、この出口チューブが血液 を体外装置へ導く。ポンプ２０に対する血液の供給が中断されると、可撓性チュ ーブ３８の中に使用されている血液はローラー３６でポンプ推進されて排出され 、また可撓性チューブ３８は完全に閉塞された自由状！１％４６となるように圧 潰される。可撓性チューブ３８は自然状態で平坦であることから、このチューブ は膨張状！’ｆｆ！５０に復帰する傾向を全く示さず、チューブ内に負圧は全く 発生されない。

その膨張状態５０においては、チューブ３８はレモン形と称され得る形状を呈す る。膨張されたチューブ３８の側部４７は、増大された内部圧力により外方へ張 り出され（ｂｅ　Ｉ　ｌ　ｏｗｅｄ）　、り１方へ向いた縁部に収束される。側 部４７が縁部４８に収束する部分ては、チューブが示す彎曲の内径はゼロに近付 （。幾つかの構成方法この望ましい特徴を存するチューブを製造に採用できる。

１つの構成方法においては、ビニールのような可撓性材料の薄壁チューブが熱処 理されて自由状態４６の形状となるように変形される。この方法で構成されたチ ューブは第３図および第５図の横断面図に示されている。

本発明で使用される可撓性チューブ３８を構成する第２の方法は、２つの平坦な 可撓性材料のフィルムまたはシートを長手縁に沿って互いに接着して、所望の自 由状態４６の形状を有する可撓性チューブ３８を製造することを含む。シートの 縁部は熱シールまたは接着材を使用して接合される。可撓性チューブ３８を通る 通路の横断面積は一定とされるか、或いは先細または末広がりの状態で縁部をノ ールすることによって変化され得る。後者の方法はポンプ推進室で必要とされる 呼び水のための総容積を減少させる。

横断面幅が不定のチューブ３８を有する螺動ポンプ２０が第１１図〜第１４図に 示されている。横断面幅が不定なことはチューブ３８を通る通路の横断面積が不 定であることに直接に関係する。第１１図〜第１４図に見られるように、横断面 の不定なチューブ３８の図示実施例は、縁部４６に沿ってシールされている。

ローター２４の回転は一定しているから、充填領域＋１８の容積がポンプ２０の 流鳳を決定する。換言すれば、充填領域１．１８へ進入してローラー３６の間に 捕捉される流体の容積が、ポンプ推進される流体の容積である。充填領域＋１８ の終端は一定幅の中間部分＋１９である。そのほぼ中央部において、一定幅の中 間部分１１９からチューブ３８の出口領域１２２を形成する減少された狭い一定 幅の部分＋２１に達するまで、チューブ３８は滑らかな幅減少すなわち縮小＋２ ０を呈している。出口領域１２２の輻および容積は充填領域＋１８はどに大きい 必要はない。何故なら、これは流体の流速のみに関与し、ポンプ推進容積には関 与・　しないからである。出口領域１２２のチューブ幅を減少させたことにより 、ポンプの呼び水のための総容積は減少される。

チューブ３８の幅が減少されたことの他の利点は、チューブ３８の与えられた張 力に対してローラー３６の位置に一層高い圧力が保持できることである。例えば 、ローラー３６の位置に与えられた圧力を保持するためには、狭いものより幅の 広いチューブの方が一層大きな張力を必要とする。

「薄壁圧力容器」の応力を決める等式はＴ／２＝ＰＷＲであり、ここでＴ／２が 外側壁に作用するポンプ室の全張力（−１／２全張カ）、Ｐはローラーの位置で のポンプ室内の圧力、Ｒはローラーの位置での室壁の彎曲半径、およびＷはロー ラーの位置でのポンプ室の幅である。全体的に圧迫閉塞される間、室は閉じられ 、すなわち平坦状とされて、曲率半径はローラーの曲率半径とほぼ等しくなる。

それ故にＷが増大されるならば、同じ圧力を保持するために一層大きな張力が必 要とされることになる。

大きな圧力を保持することが必要なことから、狭い出口領域１２２を保持するこ とが特に有用である。また、進入するローラーが充填領域内に流体の捕捉を開始 して、これにより小さい張力に対して圧迫閉塞および充填圧力の保持を可能にす るような入口領域１１８の最初の部分を、比較的狭い横断面に維持することも有 利である。さもないと、より多くの流体がローラーを超えて「スリツカを生じ、 前方ヘボンブ推進されないことになり得る。このために、充填領域１１８はチュ ーブ３８の最大幅部分と同じ幅に作られないのである。

横断面の滑らかな変化はまたこの装置における突然の膨張または収縮を排除する ことて流体の動力学を向上させるのであり、この膨張または収縮は流れの分離、 逆流、および渦形成を発生させ、これらの全ては圧力損失に関与する。横断面の 不定なポンプ室の利点は平坦チューブだけではなく、「丸い」チューブにも同様 に与えられる。

一般に、可撓性チューブの横断面形は、特にゼロに近付く縁部４８の曲率半径は 、膨張されているチューブ３８の圧迫閉塞の間にローラー３６間は入口圧力の低 下によって生じるようなチューブ３８に与えられる曲げ応力を軽減する。曲げ応 力が軽減されると、チューブの磨耗および疲労は最少限に抑えられる。

上述の説明から分かるように、チューブ３８は可撓性とされねばならない。しか しながら使用される実際の材ｔ１に応じて、その材料自体が必然的にチューブを 弾性または非弾性にする。例えばシリコーン（弾性材料）がチューブ材料として 使用される場合は、チューブ３８の弾性がローチー３６の作用に応じてチューブ の引き伸ばし、および元の長さへの復元を可能にする。不都合なことにシリコー ンは理想には及ばない磨耗性を現すことが知られている。池の例で、シリコーン より改良された磨耗性を現すビニールの場合がチューブ材料として使用されると 、ローラー３６の作用で一旦引き伸ばされると伸びたままの状態を保持する。

都合の良いことに、本発明によればチューブ３８が弾性である必要はない。以下 に符号３８゛て示される実質的に非弾性のチューブが第６図から第９図に示され ている。一般に非弾性チューブ３８゛　は補強構造体を含み、これは引き伸ばし に対抗するように構造的に寄与する。非弾性チューブ３８゛の製造におい′て、 張力作用の下で実質的に伸びを生じないメツシュ補強材５６が可撓性材料のシー ト内部に埋め込まれる。このメツシュ補強材５６はポリエステルまたは同様材料 で形成され得る。このメツシュ５６は伸びに対抗するので、ローラー３６により 張力が発生された結果としてチューブ３８′の実質的な長手方向の伸びおよび横 方向の縮みを防止する。上述の説明から分かるように、ビニールはこれにより永 久伸びを経験しなくなるので、チューブ３８′の材料として使用できる。

ポンプ准進室自体の内部に発生する圧力はローラー３６のまわりのチューブ３８ の張力によって制御される。張力が大きい場合、チューブ３８はローラー３６と 係合する位置で次第に圧迫閉塞されて、高い圧力がポンプ推進室内に保持される ようにする。チューブ３８の入口および出口端部４２および４４の位置をロータ ー２４に対して調整することで、チューブ３８の張力は変化される。この調整を 達成する上で、１度且つ同時の調整が行われるように１つの部材がチューブ３８ の両方の端部４２および４４に連結される。この形式の張力機構によって、可撓 性チューブ３Ｂの張力およびポンプ推進室が示す圧力は、１回の、しかも同時の 両端部４２および４４の動作によって素早く調整されることができる。（この動 作は従来技術に見られたようなチューブの一方の端部で作動される張力機構が必 要とする距離の半分である。）また、非弾性チューブ３８°の使用を可能にする ために、この張力機構５８はローラー３６が回転時に位置を変化することによっ て発生されるチューブ３８の変位を［吸収」または対抗するための手段を備えて いる。

張力機構５８の２つの実施例がここに開示される。一方の実施例は第１図、第２ 図および第４図に示され、他方の実施例は第１Ｏ図に全体を示されている。

両方の実施例において、典型的にはクランプまたは良く知られている機構である 取付は手段４０はチューブ３８の端部４２および４４を固定するために張力プレ ート６０に連結されている。取付は機構４０自体は、張力プレートの中央に形成 されてローター２４へ直接向いたｖ形部分６２で張力プレート６０と協動し、チ ューブ３８の端部４２および４４がそのＶ形部分６２の反対両側のレッグに固定 されるようになされる。Ｖ形部分６２の使用において、ローラー３６の回転によ ってチューブ３８が経験する引き伸ばしまたは変位は低減される。Ｖ形部分６２ はチューブ３８の端部４２および４４を互いに接近させ、チューブ３８がローラ ー３６のまわりに更に十分に巻き付くようにさせる一方、端部４２および４４が 取付は手段４０および張力プレート６０に対通して直角に取付けられるようにす る。

ここで第１図、第２図および第４図に示された張力機構５８の実施例を参照すれ ば、張力プレート６０は２本の平行シャフト６４の間に支持され、シャフト６４ に対して移動可能に取付けられる。そうであるので、張力プレート６０は例えば ローラー軸受のような軸受６６を備えており、これがシャフト６４に沿って散り プレート６０がスライドできるようにしている。スクリュー６８がシャフト６４ の孔（図示せず）に螺合されて取付けられている。ばねすなわち押圧部材７０が 張力プレート６０およびスクリュー６８の作動部分の間に配置され、張力プレー ト６０を支持している。スクリュー６８をシャフト６４の中にねじ込むことによ り、ばね７０は昇降されて張力プレート６０をシャフト６４に対して移動させ、 これによりローラー３６のまわりのチューブ３Ｂの張力をｍ！１する。また、ロ ーター２４が回転されると、ばね７０は張力プレート６０をチューブ３８の変位 に対抗させるように偏倚させる。

第４０図に全体的に示される張力機構３８の第２の実施例においては、張力プレ ート６０は端部７２にて枢動可能な取付は部７４を介してポンプ２０のフレーム ２２に取付けられる。張力ブレ−１−６０の反対側の、すなわち自由端部はばね または押圧部材８０により調整ブロック７８に連結される。調整ブロック７８の 内部に取付けられたスライダー（図示せず）が一端ではね８０に連結され、反対 端部て調整スクリュー８２に連結される。このスライダーを調整ブロック７８の 内部で垂直方向に矢印８４て示されるように移動させることで、張力プレート６ ０の自由端部７６は矢印８６に沿って全体的に移動して、ローラー３６の上のチ ューブ３８の張力を変化させる。第１の実施例に見られたことと同様に、ばね８ ０はローラーが回転する間のその位置の変化によってチューブ３８の変位が生じ るとき、張力プレート６０の移動を許容し且つまたこれに対抗する。

ポンプ２０か吸引ポンプとして作動されるとき、真空圧供給源１０２は真空圧を 供給するために作動され、部分真空圧をチューブ３８の外部のハウジング１００ の内部に発生させる。ハウジング１００に真空圧が供給されると、チューブ３８ はその膨張状態を形成するようになされる。これは、ローラー３６の作用と組合 って、血液または池の流体が供給チューブ５３により［吸入Ｊされ且つ出口チュ ーブ５５を通して排出されるように、チューブ３８の内部に負圧を発生させるの であり、これらのチューブの両方共ハウジング１００を通して延在される。

発生される吸引力の程度は付与される真空圧と等しくなる。この無真空圧はチュ ーブ３８の出口端部に悪影響しない。何故なら、チューブのこの端部は、内部に 発生される正圧により常に「膨張」状態に保持されるからである。

真空ハウジングおよび完全に閉塞された自由状態を呈するチューブ３８を使用す ることの代替例として、第３図に全体的に示された形状を有する非閉塞の自由状 態に軽く付勢された、弾性材料で作られたチューブ３８を備えることにより、こ のチューブ３８内には小さな制御可能な吸引力が発生できる。この実施例では、 チューブ３８は「膨張ｊされた自由状態となるように僅かながら仕向けられる。

１つの製造方法は上述の閉塞チューブ３Ｂを形成し、そのチューブ３８の内部を 加圧し、チューブ３８を膨張状態に加熱すなわち矯正し、そしてチューブ３８を 冷却することで形成される。チューブ３８の先の実施例におけるのと同様に、縁 部４Ｂにおける彎曲半径はゼロに近付けられ、更に負圧を発生させることなくチ ューブ３８が完全に圧潰されることを保証する。

与えられた負圧にチューブ３８が達したならば、チューブ３８が閉塞すなわち平 坦な状態にまで完全に圧潰されることのできる程度の押圧力が与えられる。チュ ーブ３８の圧潰しは、ポンプ推進室の内部に発生されることで血液を溶血してし まうような危険な大負圧を防止するために評価（ｇａｕｇｅｄ）される。

本発明の付加的な特徴は調整可能な閉塞ブロック８８である。第１図に全体的に 示されたこの閉塞ブロック８８は可撓性チューブ３８の出口端部４４に隣接して 配置され、ローラーがそこから離脱する際にチューブ３８に対してその閉塞に大 きな制御を可能にするために調整可能とされる。この閉塞ブロック８８は周知の 形式の調整機構（図示せず）を備え、これがブロック８８をローター２４に向け 、またはそれから離れる方向へ移動させて固定的に位置決めできるようにする。

チューブ３８の閉塞は閉塞ブロック８８の軌道９０の彎曲表面により助成される 。

この軌道９０は、ローラー３６が移動する円形路とは異なる彎曲半径を呈して、 ローラー３６がチューブ３８の出口端部４４に隣接して保合を開始する際に、更 に一層の一定した閉塞を維持できるようにされることが好ましい。

上述の説明は本発明の好ましい実施例を構成するが、本発明が添付の請求の範囲 の欄に記載の適当な範囲および適正な意味から逸脱せずに変更、変形および変化 され得ることは認識されよう。

補正書の写しく翻訳文）提出書く曲法組８４条ノ８）平成６年８月δ日

Claims (51)

【特許請求の範囲】
1. １．流体をポンプ推進させる蠕動ポンプであって、フレーム、 複数のローラー、 前記ローラーを予め定めた経路に沿って間隔を隔てた関係で担持する、前記フレ ームに取付けられているキャリヤ手段、前記キャリヤ手段を駆動し、前記ローラ ーが前記予め定めた経路に沿って移動するようにさせる駆動手段、 壁部、入口端部、出口端部、および内部に形成された通路を有する可撓性導管で あって、前記導管の内圧が大気圧に等しいかそれより低いときは自由状態で前記 導管が圧潰され且つ前記通路が閉塞され、前記自由状態はこれにより前記導管の 内部に負圧の発生することを防止するのであり、前記導管はその内部圧力が大気 圧より大きい場合に膨張状態を呈し、導管の前記通路は前記膨張状態において少 なくとも部分的に開かれて、前記通路を通る流体の移送を可能にする可撓性導管 、および 前記導管を前記ローラーのまわりに取付け、これにより前記導管がその長さの一 部分に沿って前記ローラーと協動し、これにより前記ローラーは少なくとも部分 的に前記導管を前記膨張された状態で圧潰して、これにより前記導管を通して蠕 動運動で流体を移送させるようになす取付け手段を含んで構成された蠕動ポンプ 。
2. ２．請求項１に記載の蠕動ポンプであって、前記自由状態で前記導管が完全に閉 塞される蠕動ポンプ。
3. ３．請求項１に記載の蠕動ポンプであって、前記自由状態で前記導管は実質的に 平坦状であり、前記導管は対応する長手方向の縁部に沿って連結された２つの側 部を有し、この縁部に沿ってゼロに近い内側曲率半径を示す蠕動ポンプ。
4. ４．請求項１に記載の蠕動ポンプであって、前記導管が一体形成された蠕動ポン プ。
5. ５．請求項１に記載の蠕動ポンプであって、前記導管が対応する側縁を有する第 １および第２の可撓性材料のシートを含み、前記側縁がそれに沿って互いに固定 されて流体密シールを形成した蠕動ポンプ。
6. ６．請求項１に記載の蠕動ポンプであって、前記導管がその縁部に沿ってゼロに 近い内側曲率半径を示す蠕動ポンプ。
7. ７．請求項１に記載の蠕動ポンプであって、前記導管が弾性である蠕動ポンプ。
8. ８．請求項１に記載の蠕動ポンプであって、前記導管が非弾性である蠕動ポンプ 。
9. ９．請求項１に記載の蠕動ポンプであって、前記導管が内部に非弾性的に含めら れる補強手段を含む蠕動ポンプ。
10. １０．請求項９に記載の蠕動ポンプであって、前記補強手段が非弾性メッシュで ある蠕動ポンプ。
11. １１．請求項１０に記載の蠕動ポンプであって、前記非弾性メッシュが前記導管 の前記壁部に埋め込まれた蠕動ポンプ。
12. １２．請求項１に記載の蠕動ポンプであって、前記圧力を付与された状態のとき に前記導管を少なくとも部分的に圧潰すために前記ローラーと調整可能に協動す る閉塞手段を更に含む蠕動ポンプ。
13. １３．請求項１２に記載の蠕動ポンプであって、前記閉塞手段が前記導管の前記 出口端部に隣接して配置された蠕動ポンプ。
14. １４．請求項１３に記載の蠕動ポンプであって、前記閉塞手段が前記導管の長さ の半分より短い長さに沿って前記ローラーと協動する蠕動ポンプ。
15. １５．請求項１に記載の蠕動ポンプであって、前記調整可能な取付け手段が前記 ローラーのまわりの前記導管が示す張力を制御する、および前記ローラーが前記 導管を圧潰す度合いを制御して、これにより前記蠕動ポンプの内部に発生された 最大圧力を決定するために調整可能である蠕動ポンプ。
16. １６．体外装置と共に使用する蠕動ポンプであって、前記蠕動ポンプが、フレー ム、 第１の軸線のまわりに回転するように前記フレームに支持されたローターであっ て、前記第１の軸線から半径方向に取付けられた、また前記ローターが回転する ときに前記第１の軸線のまわりにほぼ円形の経路で前記ローターに担持された榎 数の回転可能なローラーを含むローター、前記ローターを回転させるために前記 ローターに連結された駆動手段、入口および出口端部を有し、内部に形成された 流体を移送するための通路を有する可撓性チューブであって、前記ローラーのま わりに配置され、前記チューブの内圧が大気圧に等しいかそれより低いときに自 由状態を呈して圧潰され、且つまた自由状態で前記通路は閉塞され、大気圧より 高い圧力で流体を供給されることで膨張可能であり、膨張されたときはその長さ の一部に沿って前記ローラーと協動して、これにより前記ローラーが少なくとも 部分的に前記チューブを圧潰し、これにより前記流体をチューブを通して蠕動運 動で移送するようになされる可撓性チューブ、および 前記ローラーのまわりに前記チューブを調整可能に取付ける手段であって、前記 入口および出口端部が固定される本体を含み、前記本体は前記ローラーと協動す る前記チューブで示される張力を変化させるために位置を調整可能とされる取付 け手段を含んで構成された蠕動ポンプ。
17. １７．請求項１６に記載の蠕動ポンプであって、前記自由状態で前記チューブが 完全に閉塞される蠕動ポンプ。
18. １８．請求項１６に記載の蠕動ポンプであって、前記チューブが一体形成された 蠕動ポンプ。
19. １９．請求項１６に記載の蠕動ポンプであって、前記チューブが対応する側縁を 有する第１および第２の可撓性材料のシートを含み、前記側縁がそれに沿って互 いに固定されて流体密シールを形成した蠕動ポンプ。
20. ２０．請求項１６に記載の蠕動ポンプであって、前記チューブが非弾性である蠕 動ポンプ。
21. ２１．請求項１６に記載の蠕動ポンプであって、前記チューブが内部に非弾性的 に含められる補強手段を含む蠕動ポンプ。
22. ２２．請求項１６に記載の蠕動ポンプであって、更に閉塞手段を含み、前記閉塞 手段はローラーと協動して、前記チューブが膨張されるときに前記チューブを前 記ローラーと前記閉塞手段との間で少なくとも部分的に圧潰すようになす蠕動ポ ンプ。
23. ２３．請求項２２に記載の蠕動ポンプであって、前記チューブが膨張されたとき 、前記チューブが前記ローラーおよび前記閉塞手段の間で圧潰される度合いを変 化させるために前記閉塞手段が調整可能である蠕動ポンプ。
24. ２４．請求項１６に記載の蠕動ポンプであって、前記チューブが示す張力を変化 させるために、前記取付け手段が前記人口および出口端部を前記ローターに対し て同時に調整可能である蠕動ポンプ。
25. ２５．請求項１６に記載の蠕動ポンプであって、前記本体がほぼＶ形部分を含み 、前記入口および出口端部が共に移動するように前記Ｖ形に固定されている蠕動 ポンプ。
26. ２６．請求項２５に記載の蠕動ポンプであって、前記Ｖ形部分が前記ローターへ 向う方向に収束するようにされた蠕動ポンプ。
27. ２７．請求項１６に記載の蠕動ポンプであって、前記本体が第１部分を含み、そ のまわりにて前記本体が枢動可能に固定された蠕動ポンプ。
28. ２８．請求項２７に記載の蠕動ポンプであって、前記本体が前記第１の部分に対 して間隔を隔てた関係の移動可能な部分を含み、この移動可能な部分は前記ロー ターに対してその位置を設定するための位置決め手段に連結されている蠕動ポン プ。
29. ２９．請求項２８に記載の蠕動ポンプであって、前記位置決め手段が前記移動可 能な部分に連結された押圧部材を含み、前記押圧部材は前記ローターの回転時に 前記ローラーと接触して生じる前記チューブの移動の間に前記位置決め手段の変 位を可能にする蠕動ポンプ。
30. ３０．請求項１６に記載の蠕動ポンプであって、前記本体は第１および第２の端 部を含み、これらの端部はシャフト上に移動可能に取付けられ且つ前記ローター に対して横動でき、これにより前記チューブが示す張力を調整する蠕動ポンプ。
31. ３１．請求項３０に記載の蠕動ポンプであって、前記シャフトが前記第１および 第２端部を互いに対して位置決めする手段を含み、前記位置決め手段は前記ロー ターが回転するときに前記シャフトに対して前記本体の制限された移動を可能に する蠕動ポンプ。
32. ３２．流体をポンプ推進させる蠕動吸引ポンプであって、フレーム、 複数のローラー、 前記ローラーを予め定めた経路に沿って間隔を隔てた関係で担持する、前記フレ ームに取付けられているキャリヤ手段、前記キャリヤ手段を駆動し、前記ローラ ーが前記予め定めた経路に沿って移動するようにさせる駆動手段、 壁部、入口領域、出口領域、および内部に形成された通路を有する可撓性導管で あって、前記ローラーのまわりに取付けられ、これにより前記導管はその長さの 一部分に沿って前記ローラーと協動して、前記導管を通して流体を蠕動運動で移 送するようになす可撓性導管、および前記蠕動ポンプの運転中に前記人口端部を 通して前記導管内に流体を吸入して、前記蠕動ポンプが吸引ポンプとして作動で きるようにする負圧を前記導管内部に発化させる前記導管の外部まわりに少なく とも部分真空を形成するための真空圧手段を含んで構成された蠕動吸引ポンプ。
33. ３３．請求項３２に記載の蠕動吸引ポンプであって、真空圧手段が前記導管を取 囲む気密框体を形成するハウジングを含む蠕動吸引ポンプ。
34. ３４．請求項３３に記載の蠕動吸引ポンプであって、前記ハウジングが真空圧供 給源に連結され、前記導管の外部まわりの前記ハウジング内に前記部分真空を形 成するようになされた蠕動吸引ポンプ。
35. ３５．請求項３３に記載の蠕動吸引ポンプであって、前記ハウジングが前記チュ ーブに対するアクセスを可能にするための手段を含む蠕動吸引ポンプ。
36. ３６．請求項３３に記載の蠕動吸引ポンプであって、前記ハウジングが前記ロー ラーおよびキャリヤ手段を保護して取囲む蠕動吸引ポンプ。
37. ３７．請求項３２に記載の蠕動吸引ポンプであって、前記導管の内部圧力がその 外部まわりの圧力と等しいかそれより低いときに自由状態で前記導管が閉塞され る蠕動吸引ポンプ。
38. ３８．請求項３２に記載の蠕動吸引ポンプであって、前記導管が弾性である蠕動 吸引ポンプ。
39. ３９．請求項３２に記載の蠕動ポンプであって、前記導管が非弾性である蠕動吸 引ポンプ。
40. ４０．流体をポンプ推進する蠕動吸引ポンプであって、フレーム、 第１の軸線のまわりに回転するように前記フレームに支持されたローターであっ て、前記第１の軸線から半径方向に取付けられた、および前記第１の軸線のまわ りにほぼ直角に前記ローターで担持された複数の回転可能なローラーを含むロー ター、 前記ローターを回転させるために前記ローターに連結された駆動手段、入口およ び出口端部を有し、内部に形成された流体を移送するための通路を有する可撓性 チューブであって、前記ローラーのまわりに配置され、内圧が大気圧にほぼ等し いときは自由状態で通路が非閉塞となるように軽く付勢されており、その長さの 一部分に沿って前記ローラーと協動し、これにより前記ローラーが少なくとも部 分的に前記チューブを圧潰してその内部に負圧を発生させると共に、前記チュー ブ内に前記ポンプを通して前記流体の吸入を生じさせ、内部に予め定めた負圧が 発生すると閉塞状態となるように圧潰されるように軽く付勢されており、これに より前記流体に対して危険な負圧の発展を防止するようになされた可撓性チュー ブを含んで構成された蠕動吸引ポンプ。
41. ４１．請求項４０に記載の蠕動吸引ポンプであって、自由状態での前記チューブ は全体的に縁部を定める部分を含み、前記チューブは前記縁部にゼロに近い内側 の曲率半径を示す蠕動吸引ポンプ。
42. ４２．請求項４０に記載の蠕動吸引ポンプであって、前記閉塞状態で前記チュー ブは全体的に縁部を定める部分を含み、前記縁部はそこにゼロに近い内側の曲率 半径を示す蠕動吸引ポンプ。
43. ４３．請求項４０に記載の蠕動吸引ポンプであって、前記閉塞状態で前記チュー ブは完全に閉塞される蠕動吸引ポンプ。
44. ４４．流体をポンプ推進させる蠕動吸引ポンプであって、フレーム、 複数のローラー、 前記ローラーを予め定めた経路に沿って間隔を隔てた関係で担持する、前記フレ ームに取付けられているキャリヤ手段、前記キャリヤ手段を駆動し、前記ローラ ーが前記予め定めた経路に沿って移動するようにさせる駆動手段、および 壁部、入口領域、出口領域、および内部に形成された通路を有する可撓性導管で あって、前記ローラーのまわりに取付けられ、これによりその長さの一部分に沿 って前記ローラーと協動して、前記導管を通して流体を蠕動運動で移送するよう になし、その長さの少なくとも一部分にわたって不定の幅寸法を有する可撓性導 管を含んで構成された蠕動吸引ポンプ。
45. ４５．請求項４４に記載の蠕動吸引ポンプであって、前記入口領域が寸法の増大 する幅を呈する蠕動吸引ポンプ。
46. ４６．請求項４４に記載の蠕動吸引ポンプであって、前記出口領域が寸法の実質 的に一定した幅を呈する蠕動吸引ポンプ。
47. ４７．請求項４４に記載の蠕動吸引ポンプであって、前記導管が前記入口および 出口領域の間に寸法の減少する幅を呈する中央部分を含む蠕動吸引ポンプ。
48. ４８．請求項４４に記載の蠕動吸引ポンプであって、前記導管が前記入口領域に 寸法の増大する幅、これに続く寸法の減少する幅を有する中央部分、および実質 的に一定した寸法の幅を有する出口領域を示す蠕動吸引ポンプ。
49. ４９．請求項４８に記載の蠕動吸引ポンプであって、前記導管が前記入口領域お よび中央部分の間に中間部分を含み、前記中間部分は実質的に一定した幅を有す る蠕動吸引ポンプ。
50. ５０．請求項４９に記載の蠕動吸引ポンプであって、前記部分が前記出口領域の 幅より大きい幅を呈する蠕動吸引ポンプ。
51. ５１．請求項４４に記載の蠕動吸引ポンプであって、前記導管の内圧が前記導管 の外部まわりの圧力に等しいかまたはそれより高いときに、自然状態で前記導管 が閉塞されるようになされる蠕動吸引ポンプ。