JPH1052489A - カニューレ及び補助循環装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来よりも外径寸法の細径化を図ることがで
き、しかも、柔軟性が高くて折れ曲がりにくいカニュー
レ及び補助循環装置を提供すること。 【解決手段】 補助循環装置は、カニューレ１と血液ポ
ンプ３とを備え、カニューレ１は、吸入口１１及び吐出
口１３を有する可撓性のチューブ１５と、吸入口１１か
らチューブ１５内への流体の流入を許容する一方、チュ
ーブ１５内から吸入口１１外への流体の流出を阻止する
吸入弁１７と、チューブ１５内から吐出口１３外への流
体の流出を許容する一方、吐出口１３からチューブ１５
内への流体の流入を阻止する柔軟膜状の吐出弁１９とを
備えている。チューブ１５の肉中には、補強部材２１が
固着されている。補強部材２１は、帯状のステンレス線
を螺旋状に巻回したもので、帯の一方の面を外周に向け
ると共に、その裏側となる他方の面を内周に向ける形で
螺旋を描いている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、左心室ないし大動
脈にかけて挿入されて、血液を左心室側から吸入して大
動脈側に吐出することによる血流の補助循環に使用され
るカニューレと、このカニューレを装着した補助循環装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、弁膜症等の慢性心不全や
急性心筋梗塞、開心術後の心原性ショック等の進行性か
つ不可逆性の心不全に対して、薬剤投与や酸素吸入等の
治療の他に、機械的補助循環による処置が行われること
がある。

【０００３】この機械的補助循環を実施する装置の一種
として、本願出願人は、特開平７−２３１９３４号公報
において、左心室ないし大動脈にかけて挿入されて、血
液を左心室側から吸入して大動脈側に吐出するカニュー
レと、このカニューレを装着した補助循環装置とを既に
提案している。このカニューレ及び補助循環装置によれ
ば、心臓の負担を増加させることなく、流量補助と拍動
的な圧補助とが実現でき、心停止時の補助循環としても
きわめて有効であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のカニューレ及び補助循環装置によれば、まず、必要
な血液流量を確保するだけの内径が必要で、その上で、
カニューレに内部の増圧および減圧に耐えるだけの強度
が必要となるため、これらの条件を満足させるには、樹
脂製チューブの外径をかなり太く形成せざるを得ず、カ
ニューレを血管内に挿入する際に患者の負担が大きいと
いう問題があった。

【０００５】また、この様に外径が太くて相応に強度の
ある樹脂チューブは、柔軟性に欠けるものとなりやすい
ため、湾曲した血管に挿入した場合に折れ曲がり（キン
ク）が発生しやすく、万一折れ曲がった場合には、挿入
時であれば挿入操作が困難になり、補助循環実施中であ
れば早急に対処をしないと所期の補助循環がなされなく
なるという問題もあった。

【０００６】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、従来よりも外径寸法の細
径化を図ることができ、しかも、柔軟性が高くて折れ曲
がりにくいカニューレと、そのカニューレを装着した補
助循環装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段、および発明の効果】上述
の目的を達成するため、本発明は、請求項１記載の通
り、一方の端に開口する吸入口、および該吸入口から設
定距離を保って側壁に穿設された吐出口を有する可撓性
の樹脂チューブと、前記吸入口に対して前記樹脂チュー
ブの内側に設置され、前記吸入口から前記樹脂チューブ
内への流体の流入を許容する一方、前記樹脂チューブ内
から前記吸入口への流体の流出を阻止する柔軟膜状の吸
入弁と、前記樹脂チューブの外周側で前記吐出口を覆っ
て設置され、前記樹脂チューブ内から前記吐出口への流
体の流出を許容する一方、前記吐出口から前記樹脂チュ
ーブ内への流体の流入を阻止する柔軟膜状の吐出弁とを
備えたカニューレにおいて、前記樹脂チューブと略同径
の螺旋状に成形された金属からなり、前記樹脂チューブ
を巻回する形で該樹脂チューブに固着された補強部材を
備えたことを特徴とする。

【０００８】上記構成において、樹脂チューブと略同径
とは、少なくとも、樹脂チューブの内径以上の外径を有
し、かつ樹脂チューブの外径以下の内径を有することを
意味し、このようなサイズとすることにより、補強部材
によって樹脂チューブを巻回する形で、補強部材を、樹
脂チューブの外周、内周、又は肉中のいずれかに固着す
ることができる。

【０００９】以上のように構成された本発明のカニュー
レは、補強部材を備えた樹脂チューブ（以下、単にチュ
ーブともいう）を、例えば右鎖骨下動脈から吸入口側を
先頭にして挿入し、大動脈弁を挟んで吸入口を左心室側
に吐出口を大動脈側に位置させて使用される。この時、
チューブの他端（手元側端）は体外に残しておき、その
後に単一の流出入口から吸入・吐出を交互に行うポンプ
の流出入口に接続する。また、使用に先だってカニュー
レおよびポンプ内の空気抜きを実施する。

【００１０】ポンプが吸入行程にあるときには、チュー
ブ内が相対的に陰圧状態となるので、吸入弁が開弁状態
となり、左心室内の血液が吸入口からチューブ内へ流入
する。他方、ポンプが吐出行程にあるときには、チュー
ブ内が相対的に陽圧状態となるので、吐出弁が開弁状態
となり、チューブ内の血液が大動脈へと流出する。ま
た、この際、ポンプの吐出圧はチューブ内の血液を介し
て大動脈側の血液に伝達され、大動脈内の血圧を増圧す
る。

【００１１】このように、ポンプの吸入・吐出に応じて
左心室から大動脈への血流を発生させ、流量補助ができ
る。しかも、ポンプの吸入・吐出行程に対応してチュー
ブ内の圧力が陰圧から陽圧、陽圧から陰圧へと交互に切
り替わるので、拍動的な圧補助ができる。血液ポンプ
を、例えば左心室収縮時に吸入し左心室拡張時に吐出す
るように、心臓の拍動に合わせて稼動させれば、左心室
収縮時には左心室内の血液を吸入するので収縮に際して
の心臓の負担が低減され、左心室拡張時には大動脈に供
給される血液が増大されると同時に大動脈内の血圧が増
圧される。なお、左心室拡張時には左心室と大動脈とが
大動脈弁で遮断されるので、カニューレから大動脈内に
吐出された血液が左心室側へ流入することはない。

【００１２】したがって、心臓の負担を増加させること
なく、流量補助と拍動的な圧補助とが実現される。ま
た、心停止状態にあっても上述のように血流と拍動とを
確保できるので、心停止時の補助循環としてきわめて有
効である。また特に、本発明のカニューレは、樹脂チュ
ーブに上述の如き補強部材を設けてあるので、チューブ
の肉厚を薄くしても内部の増圧および減圧に耐えるだけ
の強度がある。そのため、従来品と同等の内径を設定し
た場合でも、従来の樹脂チューブより外径を細くするこ
とができ、血行障害等を招きにくく、血管内への挿入時
における患者の負担が軽減される。また、補強部材は、
螺旋状に巻回される形で固着されているので、樹脂チュ
ーブが本来有する柔軟性を失うことはなく、むしろ、チ
ューブの強度が向上した分だけ、樹脂自体の肉厚を薄く
でき、しかも、従来以上に柔らかい樹脂材料を使うこと
もできるので、従来よりも柔軟性は高くすることがで
き、湾曲した血管に挿入した場合にも折れ曲がりが発生
しない。

【００１３】ところで、上記補強部材は、金属線材を螺
旋状に成形したものであれば、例えば、金属線材自体の
断面形状等については特に限定されないが、請求項２記
載の如く、前記補強部材が、長尺な帯状体からなり、該
帯状体の一方の面が内周、他方の面が外周となる形で螺
旋状に成形されていると、必要な強度を確保しながら、
より細径化を図ることができる点で有利である。

【００１４】すなわち、ここでいう帯状体は、ある程度
の幅と、その幅に比べるとかなり薄い厚さを有するもの
であるが、この様な帯状体を、帯状体の一方の面が内
周、他方の面が外周となる形で螺旋状に成形すれば、帯
状体の厚さ寸法が多少薄くなっても、幅寸法を大きくす
ることで必要な強度を確保できるので、同程度の強度と
なるように丸棒状、角棒状の線材を螺旋状に成形した場
合に比べ、補強部材自体の肉厚を薄くできる。したがっ
て、カニューレの細径化を図るにはきわめて好適であ
る。

【００１５】更に、請求項３記載の補助循環装置は、請
求項１又は請求項２に記載のカニューレと、該カニュー
レの前記樹脂チューブの他方の端に連通する流出入口、
および該流入出口に連通する液室を備え、該液室の容積
を変化させることにより、前記流出入口を介して前記カ
ニューレから流体を吸入、または前記流出入口を介して
前記カニューレへ流体を吐出するポンプとを備えたの
で、上記カニューレを使った補助循環を実施でき、上記
カニューレについて述べたとおりの効果を発揮する。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。なお、以下に説明するカニューレ及
び補助循環装置は、本発明の実施形態の一例に過ぎず、
本発明の構成手段は下記の具体的な装置等に限定されな
い。

【００１７】補助循環装置は、図１に示す様に、カニュ
ーレ１と血液ポンプ３とを備え、両者がコネクタ５によ
って接続されている。上記カニューレ１は、吸入口１１
及び吐出口１３を有する可撓性のチューブ１５と、吸入
口１１に対してチューブ１５の内側に設置され、吸入口
１１からチューブ１５内への流体の流入を許容する一
方、チューブ１５内から吸入口１１外への流体の流出を
阻止する柔軟膜状の吸入弁１７と、チューブ１５の外周
側で吐出口１３を覆って設置され、チューブ１５内から
吐出口１３外への流体の流出を許容する一方、吐出口１
３からチューブ１５内への流体の流入を阻止する柔軟膜
状の吐出弁１９とを備えている。

【００１８】この内、吸入口１１は、チューブ１５の最
先端に装着された先端部材１５ａに４つ穿設され、その
内側にセグメント化ポリウレタン製の吸入弁１７が装着
されている。この吸入弁１７は、図２（ｂ）の模式図に
示す様に、吸入口１１の内周側に密着する形状で、その
中心だけが先端部材１５ａの内側に接着されている。そ
のため、チューブ１５の内部が陰圧になった場合は、図
２（ａ）に示す様に、外部から流入する流体に逆らわな
い形状に変形する一方、チューブ１５の内部が陽圧にな
った場合は、図２（ｂ）に示す様に、吸入口１１の内周
側に密着する形状に復帰し、外部への流体の流出を阻止
する。

【００１９】一方、吐出口１３は、２個１組として１２
０度回転対称な位置に３箇所（即ち、計６個）形成さ
れ、その外周を覆うように、セグメント化ポリウレタン
製の吐出弁１９が装着されている。吐出弁１９は、チュ
ーブ１５の外周に密着する筒状で、両端部がチューブ１
５の外周面に接着されている。また、この吐出弁１９に
は、吐出口１３とは互い違いとなる１２０度回転対称な
位置に、計３本のスリット１９ａが形成されている。こ
れにより、チューブ１５の内部が陰圧になった場合は、
吐出弁１９が吐出口１３を覆って密着する一方、チュー
ブ１５の内部が陽圧になった場合は、吐出弁１９が図２
（ｂ）に示す様に膨張し、吐出口１３から流出して吐出
口１３と吐出弁１９との間に流入した流体は、スリット
１９ａを介して外部に流出する。

【００２０】更に、上記カニューレ１における特徴的な
構成として、チューブ１５の肉中に、図１に示す通り、
補強部材２１が固着されている。この補強部材２１は、
帯状のステンレス線を螺旋状に巻回したもので、帯の一
方の面を外周に向けると共に、その裏側となる他方の面
を内周に向ける形で螺旋を描いている。また、補強部材
２１は、チューブ１５の先端付近から吐出口１３よりも
遠位端側までと、吐出口１３よりも近位端側からチュー
ブ１５の近位端付近までの２つの領域に固着され、その
間の吐出口１３付近には配設されていない。

【００２１】この様な補強部材２１を設けると、チュー
ブ１５の強度が向上するため、従来と同等の強度および
内径寸法を確保しながら、チューブ１５の外径寸法を細
くすることができる。より具体的には、補強部材２１を
設けていない従来品の場合、５．５ｍｍの内径を確保す
ると約７．５〜８．５ｍｍ程度の外径になっていたもの
が、補強部材２１を設けることで、同じ５．５ｍｍの内
径を確保しても外径を約６．５〜７．５ｍｍ程度にまで
細径化できるようになる。したがって、より血管径の細
い患者への適用も可能になり、また、血行障害等を招く
ケースもより少なくなるものと期待される。

【００２２】さて一方、血液ポンプ３は、図２（ａ）、
同図（ｂ）に示す様に、内部に変形自在な柔軟膜状の隔
壁３１によって仕切られた液室３３と気室３５とを備え
ている。気室３５側には給排気ノズル３７が連通し、こ
の給排気ノズル３７を介して気室３５に気体を給排でき
る。ちなみに、この給排気ノズル３７には、ＩＡＢＰ、
補助人工心臓等で使用されている様な周知のエア駆動装
置が接続され、心拍に同期させて気体の給排が行われ
る。一方、液室３３には流出入口３９が連通し、この流
出入口３９にカニューレ１が接続されている。

【００２３】なお、コネクタ５には、図１に示した通
り、チューブ１５内に連通する側チューブ４１が設けら
れ、側チューブ４１の端部には三方活栓４３が設けられ
ている。この側チューブ４１は、チューブ１５内の圧力
を監視したり、抗血栓剤や造影剤などの投与を行うのに
利用される。

【００２４】次に、上記補助循環装置の使用方法につい
て説明する。補助循環の実施に当たっては、カニューレ
１を、例えば右鎖骨下動脈から挿入し、先端部材１５ａ
を左心室内にまで挿入すると共に、吐出口１３は大動脈
内に位置させる。ちなみに、チューブ１５の挿入は、従
来のカニューレと同様にスタイレットを用いて行われ
る。この際、先端部材１５ａは、最先端が略半球状とさ
れているので、挿入抵抗が低減されると同時に、血管内
面を傷つける可能性も少なくなる。また、吐出弁１９
は、チューブ１５に密着しているの、挿入の妨げとなる
ことがなく、特に、吐出弁１９の両端がチューブ１５に
接着されているので、血管内に挿入、抜去する際に端部
からめくれる様なことがなく、確実且つスムーズに挿
入、抜去を行える。また、チューブ１５には補強部材２
１を設けてあるので、血管内への挿入時にチューブ１５
に折れ曲がりが生じにくく、挿入操作をスムーズに実施
することができる。

【００２５】先端部材１５ａおよび吐出口１３が上述の
位置に至った後、スタイレットを抜去し、カニューレ１
と血液ポンプ３とを接続する。また、側チューブ４１か
らカニューレ１および血液ポンプ３内の空気抜きを行
う。なお、血液ポンプ３は、事前にエア駆動装置（図示
略）に接続されている。

【００２６】続いて、エア駆動装置を稼動させて、例え
ば患者の心拍に同期させて血液ポンプ３への空気の給排
を行い、気室３５の圧力を増減変化させる。気室３５を
減圧させると、図２（ａ）に示す様に、液室３３および
チューブ１５内が陰圧状態となるので、血液が吸入口１
１からチューブ１５を経て液室３３へと流入する。この
際、吸入弁１７は、流入する血液により内側にすぼまる
ように変形するため、吸入口１１からの血液の流入は阻
害されない。しかも、４箇所の吸入口１１の開口面積の
総計は、チューブ１５の径方向の断面積よりも大きいの
で、血液の流入は良好である。一方、吐出弁１９は、チ
ューブ１５の内側と外側（即ち、大動脈側）との圧力差
により、吐出口１３に吸引されて吐出口１３を被覆して
いるため、吐出口１３からチューブ１５内へ血液が流入
することはない。このため、血液ポンプ３による血液の
吸入は、左心室のみからとなる。

【００２７】次に、気室３５を増圧させると、図２
（ｂ）に示す様に、気室３５に対して液室３３の圧力が
相対的に低くなるので、隔壁３１は収縮変形し、液室３
３の容積が減少する。液室３３の容積減少により、液室
３３内の血液はチューブ１５側へ吐出される。吸入弁１
７は、チューブ１５内の血液の圧力により先端部材１５
ａに向かって押圧され、吸入口１１に密着する。したが
って、吸入口１１からの血液の流出は阻止される。一
方、チューブ１５内の血液の圧力は、吐出弁１９を内側
から外側へと押圧するので、吐出弁１９は、風船の様に
膨らみ、スリット１９ａを介して、血液が吐出口１３か
ら大動脈へ流出する。また、血液ポンプ３の吐出圧はチ
ューブ１５内の血液を介して大動脈側の血液に伝達さ
れ、大動脈内の血圧を昇圧する。

【００２８】この様に、上記補助循環装置によれば、血
液ポンプ３の圧力を増減することにより、左心室の血液
を吸入口１１から吸入し、吐出口１３から大動脈に吐出
する。これにより、左心室から大動脈側への血流を発生
させ、流量補助ができる。また、大動脈内への血液の吐
出に伴って大動脈内の血圧を昇圧できる。しかも、血液
ポンプ３からの圧力に応じてチューブ１５内の圧力が陰
圧から陽圧、陽圧から陰圧へと交互に切り替わるので、
拍動的な圧補助ができる。さらに、左心室の収縮時に左
心室内の血液を吸入するので、収縮に際しての心臓の負
担が低減される。したがって、本補助循環装置によれ
ば、心臓の負担を増加させることなく、流量補助と拍動
的な圧補助とが実現され、その上、心停止状態にあって
も上述のように血流と拍動とを確保できるので、心停止
時の補助循環としてきわめて有効である。

【００２９】また特に、チューブ１５に補強部材２１を
設けたので、従来よりもチューブ１５の外径寸法の細径
化を図ることができ、しかも、チューブ１５の柔軟性が
高くなって挿入時等に折れ曲がりにくくなる。以上、本
発明の実施形態について説明したが、本発明の具体的な
構成については、上記以外にも、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲内の種々なる態様を採用することができる。

【００３０】例えば、上記例では、血液ポンプとして
は、上述の空気圧駆動によるものの他に、往復ピストン
式のポンプやダイヤフラムポンプ等を採用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 補助循環装置を示す正面図である。

【図２】 補助循環装置の動作状態を示す模式図で、
（ａ）は吸入状態、（ｂ）は吐出状態を示す。

【符号の説明】

１・・・カニューレ、３・・・血液ポンプ、５・・・コ
ネクタ、１１・・・吸入口、１３・・・吐出口、１５・
・・チューブ、１５ａ・・・先端部材、１７・・・吸入
弁、１９・・・吐出弁、１９ａ・・・スリット、２１・
・・補強部材、３１・・・隔壁、３３・・・液室、３５
・・・気室、３７・・・給排気ノズル、３９・・・流出
入口、４１・・・側チューブ、４３・・・三方活栓。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方の端に開口する吸入口、および該吸
   入口から設定距離を保って側壁に穿設された吐出口を有
   する可撓性の樹脂チューブと、前記吸入口に対して前記
   樹脂チューブの内側に設置され、前記吸入口から前記樹
   脂チューブ内への流体の流入を許容する一方、前記樹脂
   チューブ内から前記吸入口への流体の流出を阻止する柔
   軟膜状の吸入弁と、前記樹脂チューブの外周側で前記吐
   出口を覆って設置され、前記樹脂チューブ内から前記吐
   出口への流体の流出を許容する一方、前記吐出口から前
   記樹脂チューブ内への流体の流入を阻止する柔軟膜状の
   吐出弁とを備えたカニューレにおいて、 前記樹脂チューブと略同径の螺旋状に成形された金属か
   らなり、前記樹脂チューブを巻回する形で該樹脂チュー
   ブに固着された補強部材を備えたことを特徴とするカニ
   ューレ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のカニューレにおいて、 前記補強部材が、長尺な帯状体からなり、該帯状体の一
   方の面が内周、他方の面が外周となる形で螺旋状に成形
   されていることを特徴とするカニューレ。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２のいずれかに記載
   のカニューレと、 該カニューレの前記樹脂チューブの他方の端に連通する
   流出入口、および該流入出口に連通する液室を備え、該
   液室の容積を変化させることにより、前記流出入口を介
   して前記カニューレから流体を吸入、または前記流出入
   口を介して前記カニューレへ流体を吐出するポンプとを
   備えたことを特徴とする補助循環装置。