JPH11244376A - 血液ポンプ - Google Patents
血液ポンプInfo
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- JPH11244376A JPH11244376A JP10047019A JP4701998A JPH11244376A JP H11244376 A JPH11244376 A JP H11244376A JP 10047019 A JP10047019 A JP 10047019A JP 4701998 A JP4701998 A JP 4701998A JP H11244376 A JPH11244376 A JP H11244376A
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- casing
- stirring
- blood
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/18—Rotors
- F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
- F04D29/2261—Rotors specially for centrifugal pumps with special measures
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- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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- A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
- A61M60/10—Location thereof with respect to the patient's body
- A61M60/104—Extracorporeal pumps, i.e. the blood being pumped outside the patient's body
- A61M60/109—Extracorporeal pumps, i.e. the blood being pumped outside the patient's body incorporated within extracorporeal blood circuits or systems
- A61M60/113—Extracorporeal pumps, i.e. the blood being pumped outside the patient's body incorporated within extracorporeal blood circuits or systems in other functional devices, e.g. dialysers or heart-lung machines
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- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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- A61M60/20—Type thereof
- A61M60/205—Non-positive displacement blood pumps
- A61M60/216—Non-positive displacement blood pumps including a rotating member acting on the blood, e.g. impeller
- A61M60/226—Non-positive displacement blood pumps including a rotating member acting on the blood, e.g. impeller the blood flow through the rotating member having mainly radial components
- A61M60/232—Centrifugal pumps
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- A61M60/40—Details relating to driving
- A61M60/403—Details relating to driving for non-positive displacement blood pumps
- A61M60/419—Details relating to driving for non-positive displacement blood pumps the force acting on the blood contacting member being permanent magnetic, e.g. from a rotating magnetic coupling between driving and driven magnets
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- A61M60/80—Constructional details other than related to driving
- A61M60/802—Constructional details other than related to driving of non-positive displacement blood pumps
- A61M60/804—Impellers
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
- A61M60/80—Constructional details other than related to driving
- A61M60/802—Constructional details other than related to driving of non-positive displacement blood pumps
- A61M60/818—Bearings
- A61M60/825—Contact bearings, e.g. ball-and-cup or pivot bearings
Abstract
(57)【要約】
【課題】 人工補助心臓や、人工心肺に使用される血液
ポンプに関し、特に、ポンプ内の血栓の付着を防止した
血液ポンプに関し、溶血特性を劣化させることなく、ケ
ーシング内底部での血栓の付着を実質的に完全に防止す
ることができる血液ポンプを提供する。 【解決手段】 遠心血液ポンプは、ポンプケーシング
と、該ケーシングの上部側の中央部に吸入口及び底部周
縁部に吐出口と、吸入口からの血液を該中央部から該周
縁部に遠心流を形成して吐出口に供給する主インペラー
（直径Ｄ）と、を備え、主インペラーに備えた攪拌イン
ペラーの突起状若しくは溝状の攪拌エレメント（全長
Ｌ）が、式（１）；０．４３＜Ｌ／Ｄ＜１．３０と、式
（２）；０．０３＜Ｓ／Ａ＜０．２１充たすように設定
する。Ｓは攪拌エレメントの血液接触面の表面積であ
る。
ポンプに関し、特に、ポンプ内の血栓の付着を防止した
血液ポンプに関し、溶血特性を劣化させることなく、ケ
ーシング内底部での血栓の付着を実質的に完全に防止す
ることができる血液ポンプを提供する。 【解決手段】 遠心血液ポンプは、ポンプケーシング
と、該ケーシングの上部側の中央部に吸入口及び底部周
縁部に吐出口と、吸入口からの血液を該中央部から該周
縁部に遠心流を形成して吐出口に供給する主インペラー
（直径Ｄ）と、を備え、主インペラーに備えた攪拌イン
ペラーの突起状若しくは溝状の攪拌エレメント（全長
Ｌ）が、式（１）；０．４３＜Ｌ／Ｄ＜１．３０と、式
（２）；０．０３＜Ｓ／Ａ＜０．２１充たすように設定
する。Ｓは攪拌エレメントの血液接触面の表面積であ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、人工補助心臓や、
人工心肺に使用される血液ポンプに関し、特に、ポンプ
内の血栓の付着を防止した血液ポンプに関する。
人工心肺に使用される血液ポンプに関し、特に、ポンプ
内の血栓の付着を防止した血液ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、血液ポンプには、遠心回転型
のポンプが使用されてきた。ハウジング内で遠心流れを
作る円錐形のインペラーと、インペラーの回転中心部近
くに血液を入れる吸入口と、インペラーにより加圧され
た血液を周縁部から供給するための吐出口を設けて、イ
ンペラーを回転するモータがケーシング外に設けられ、
ケーシングとインペラー回転軸の間にシールを形成して
いる。これはシール型と称され、シーリングによりケー
シング内の水密性を保持するようにされている。
のポンプが使用されてきた。ハウジング内で遠心流れを
作る円錐形のインペラーと、インペラーの回転中心部近
くに血液を入れる吸入口と、インペラーにより加圧され
た血液を周縁部から供給するための吐出口を設けて、イ
ンペラーを回転するモータがケーシング外に設けられ、
ケーシングとインペラー回転軸の間にシールを形成して
いる。これはシール型と称され、シーリングによりケー
シング内の水密性を保持するようにされている。
【０００３】さらに、米国特許４９８４９７２号は、イ
ンペラーに磁性体を取付けて、ケーシング外部の回転磁
場により、インペラーを非接触的に回転させるシールレ
ス型の血液ポンプが提案され、インペラー回転軸の両端
は、ケーシング内のピボット軸受に軸支されている。
ンペラーに磁性体を取付けて、ケーシング外部の回転磁
場により、インペラーを非接触的に回転させるシールレ
ス型の血液ポンプが提案され、インペラー回転軸の両端
は、ケーシング内のピボット軸受に軸支されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の遠心血液ポンプ
は、上記のシール型では、回転軸とケーシングの間を完
全に完全にシールすることが困難で、このシール部分に
血液が凝縮して、いわゆる血栓を生じ、ケーシング内で
流速の小さい場所に成長することがあった。
は、上記のシール型では、回転軸とケーシングの間を完
全に完全にシールすることが困難で、このシール部分に
血液が凝縮して、いわゆる血栓を生じ、ケーシング内で
流速の小さい場所に成長することがあった。
【０００５】また、シールレス型の血液ポンプは、シー
ル部がないのであるが、この場合も、吸入口と反対側の
ケーシング内底部に、血栓を生じることがあった。これ
に関して、出願人は、特開平６−７８９９５号（米国特
許５３９９０７４号）において、インペラーの裏側にも
血液の流動を高めるために、インペラーに貫通孔を設け
たり、裏面に補助羽根（或いは、二次羽根）を設けるこ
とを提案した。
ル部がないのであるが、この場合も、吸入口と反対側の
ケーシング内底部に、血栓を生じることがあった。これ
に関して、出願人は、特開平６−７８９９５号（米国特
許５３９９０７４号）において、インペラーの裏側にも
血液の流動を高めるために、インペラーに貫通孔を設け
たり、裏面に補助羽根（或いは、二次羽根）を設けるこ
とを提案した。
【０００６】然しながら、シールレス型のポンプに単に
貫通孔を形成したのでは、充分な流動が得られずに血栓
を防止できなかった。さらに、補助羽根を設けると、血
栓は防止することはできたが、ポンプを通過した血液の
血球が破壊されやすいという溶血性の問題が生じた。こ
こに、溶血性は、補助羽根が血球を破壊しやすい性質な
いし程度を意味している。血液ポンプ内で、このケーシ
ング内底部は、血液の流通が緩慢で滞留し易く、これが
血栓の発生しやすい原因でもあるが、補助羽根を使用す
ると、攪拌力により、血栓を防止できるが、同時に、血
球が破壊され易くもなっていた。
貫通孔を形成したのでは、充分な流動が得られずに血栓
を防止できなかった。さらに、補助羽根を設けると、血
栓は防止することはできたが、ポンプを通過した血液の
血球が破壊されやすいという溶血性の問題が生じた。こ
こに、溶血性は、補助羽根が血球を破壊しやすい性質な
いし程度を意味している。血液ポンプ内で、このケーシ
ング内底部は、血液の流通が緩慢で滞留し易く、これが
血栓の発生しやすい原因でもあるが、補助羽根を使用す
ると、攪拌力により、血栓を防止できるが、同時に、血
球が破壊され易くもなっていた。
【０００７】本発明は、上記の遠心血液ポンプ特有の上
記の問題に鑑み、溶血特性を劣化させることなく、ケー
シング内底部での血栓の付着を実質的に完全に防止する
ことができる血液ポンプを提供することを目的とするも
のである。
記の問題に鑑み、溶血特性を劣化させることなく、ケー
シング内底部での血栓の付着を実質的に完全に防止する
ことができる血液ポンプを提供することを目的とするも
のである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、主インペラー
のケーシング内底面側に、１以上の突起状又は溝状の攪
拌エレメントを回転中心から概ね放射状に形成し、攪拌
エレメントの突条又は溝の寸法形状と配置を規定するこ
とにより、溶血特性を劣化させることなく、ケーシング
内底部での血栓の付着を完全に防止するものである。
のケーシング内底面側に、１以上の突起状又は溝状の攪
拌エレメントを回転中心から概ね放射状に形成し、攪拌
エレメントの突条又は溝の寸法形状と配置を規定するこ
とにより、溶血特性を劣化させることなく、ケーシング
内底部での血栓の付着を完全に防止するものである。
【０００９】このために、本発明は、インペラーの直径
Ｄに対する突条若しくは溝の全長Ｌの比Ｌ／Ｄと、イン
ペラの投影面積Ａに対する突条若しくは溝の血液接触面
の表面積Ｓの比Ｓ／Ａとをパラメータにして、インペラ
ー形状に合致した突条若しくは溝の全長Ｌとその血液接
触面の表面積Ｓを決定するのである。
Ｄに対する突条若しくは溝の全長Ｌの比Ｌ／Ｄと、イン
ペラの投影面積Ａに対する突条若しくは溝の血液接触面
の表面積Ｓの比Ｓ／Ａとをパラメータにして、インペラ
ー形状に合致した突条若しくは溝の全長Ｌとその血液接
触面の表面積Ｓを決定するのである。
【００１０】これらのパラメータは、健全な溶血特性と
血栓無付着を維持する範囲として、次のように規定され
る。即ち、 ０．４３＜Ｌ／Ｄ＜１．３０ ・・・（１） 及び ０．０３＜Ｓ／Ａ＜０．２１ ・・・（２）
血栓無付着を維持する範囲として、次のように規定され
る。即ち、 ０．４３＜Ｌ／Ｄ＜１．３０ ・・・（１） 及び ０．０３＜Ｓ／Ａ＜０．２１ ・・・（２）
【００１１】式（１）と式（２）は、インペラーの裏面
とケーシング内底部との間での血液の攪拌力を表示する
ものであり、パラメータＬ／ＤとＳ／Ａが、式（１）と
式（２）範囲より小さいときは、攪拌エレメントとして
突条又は溝による血液の攪拌力が小さくてケーシング内
底部に血栓が付着し易く、逆に大きいと、攪拌力が大き
過ぎて、血液の破壊による溶血量が多くなり、溶血特性
を害することになる。
とケーシング内底部との間での血液の攪拌力を表示する
ものであり、パラメータＬ／ＤとＳ／Ａが、式（１）と
式（２）範囲より小さいときは、攪拌エレメントとして
突条又は溝による血液の攪拌力が小さくてケーシング内
底部に血栓が付着し易く、逆に大きいと、攪拌力が大き
過ぎて、血液の破壊による溶血量が多くなり、溶血特性
を害することになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明が適用可能な遠心血液ポン
プは、ポンプケーシングと、該ケーシングの上部側の中
央部に吸入口及び底部周縁部に吐出口と、ケーシング内
に回転駆動されて吸入口からの血液を該中央部から該周
縁部に遠心流を形成して吐出口に供給する主インペラー
と、を備えた遠心血液ポンプであって、当該主インペラ
ーには、ケーシング底部側に攪拌インペラーが同軸に形
成され、該攪拌インペラーの表面には中心側から概ね半
径方向に延伸した１以上の突起状若しくは溝状の攪拌エ
レメントが形成されたものである。
プは、ポンプケーシングと、該ケーシングの上部側の中
央部に吸入口及び底部周縁部に吐出口と、ケーシング内
に回転駆動されて吸入口からの血液を該中央部から該周
縁部に遠心流を形成して吐出口に供給する主インペラー
と、を備えた遠心血液ポンプであって、当該主インペラ
ーには、ケーシング底部側に攪拌インペラーが同軸に形
成され、該攪拌インペラーの表面には中心側から概ね半
径方向に延伸した１以上の突起状若しくは溝状の攪拌エ
レメントが形成されたものである。
【００１３】図１及び図２は、このような遠心血液ポン
プの一例を示すが、ポンプケーシング１０は、内形が横
断面円形で、縦断面概ね円錐状である水密的容器であ
り、ポンプケーシング１０の円錐頂上側に近くに吸入口
１３を設けて、これに一体のチューブ接続具１３１が固
定され、ポンプケーシング１０の底部の周縁部１２に
は、吐出口１４が設けて、これに一体のチューブ接続具
１４１が固定されている。
プの一例を示すが、ポンプケーシング１０は、内形が横
断面円形で、縦断面概ね円錐状である水密的容器であ
り、ポンプケーシング１０の円錐頂上側に近くに吸入口
１３を設けて、これに一体のチューブ接続具１３１が固
定され、ポンプケーシング１０の底部の周縁部１２に
は、吐出口１４が設けて、これに一体のチューブ接続具
１４１が固定されている。
【００１４】両図において、ポンプケーシング１０の内
部には、円錐状の頂部と底部１１の内側中央部にピボツ
ト軸受１５、１６を有し、主インペラー２の回転軸２０
が、そのピボツト軸受に回転自在に軸支されて配置され
ている。主インペラー２には、その円錐状のロータ２１
とその周面に立設して固定した多数の羽根２２と、から
成り、羽根２２をポンプケーシング１０の対応周体１０
の内周面に向けて立設されている。主インペラー２の回
転により、多数の羽根２２が、吸入口１３からの血液を
吸引して、主インペラーのロータ２１の周体１０内面と
ケーシングの内周面との間の隙間を通して、吐出口１４
に血液を圧送する。インペラーの回転は、主インペラー
２の本体内部に固定した強磁性体、例えば、磁石（２
７）と、ケーシング外部に構成した回転磁界用の電磁コ
イル（図８参照）により、駆動されている。
部には、円錐状の頂部と底部１１の内側中央部にピボツ
ト軸受１５、１６を有し、主インペラー２の回転軸２０
が、そのピボツト軸受に回転自在に軸支されて配置され
ている。主インペラー２には、その円錐状のロータ２１
とその周面に立設して固定した多数の羽根２２と、から
成り、羽根２２をポンプケーシング１０の対応周体１０
の内周面に向けて立設されている。主インペラー２の回
転により、多数の羽根２２が、吸入口１３からの血液を
吸引して、主インペラーのロータ２１の周体１０内面と
ケーシングの内周面との間の隙間を通して、吐出口１４
に血液を圧送する。インペラーの回転は、主インペラー
２の本体内部に固定した強磁性体、例えば、磁石（２
７）と、ケーシング外部に構成した回転磁界用の電磁コ
イル（図８参照）により、駆動されている。
【００１５】本発明のポンプは、図２に示すように、主
インペラー２の裏側には、ポンプケーシングの底部内面
に対面して、ディスク状の攪拌用インペラー３が固定さ
れ、この攪拌用インペラー３には、攪拌エレメントとし
て、表面に中心側から概ね半径方向に伸びた１以上の突
条４１又は溝４２が形成される。攪拌用インペラー３の
直径は、主インペラー２の直径とほぼ同じにされ、攪拌
用インペラー３の中心孔３７が、主インペラー２の回転
軸２０に設けた段部２７の外周に嵌合され、攪拌用イン
ペラー３と主インペラー２との外周同士の接合により固
定されている。
インペラー２の裏側には、ポンプケーシングの底部内面
に対面して、ディスク状の攪拌用インペラー３が固定さ
れ、この攪拌用インペラー３には、攪拌エレメントとし
て、表面に中心側から概ね半径方向に伸びた１以上の突
条４１又は溝４２が形成される。攪拌用インペラー３の
直径は、主インペラー２の直径とほぼ同じにされ、攪拌
用インペラー３の中心孔３７が、主インペラー２の回転
軸２０に設けた段部２７の外周に嵌合され、攪拌用イン
ペラー３と主インペラー２との外周同士の接合により固
定されている。
【００１６】これらの突条４１若しくは溝４２が、攪拌
エレメントとして、主インペラー２の回転により、攪拌
用インペラー３とポンプケーシング１０の底部１１の内
面１１０との間にある血液を攪拌する。
エレメントとして、主インペラー２の回転により、攪拌
用インペラー３とポンプケーシング１０の底部１１の内
面１１０との間にある血液を攪拌する。
【００１７】突条４１と溝４２について、典型的には、
いずれも断面矩形であり、 図３には、２個の突条４１
を備えた攪拌用インペラー３の例が示されている。亦、
図６（Ａ、Ｂ）には、２個の溝４２を備えた攪拌用イン
ペラー３の例が示されている。
いずれも断面矩形であり、 図３には、２個の突条４１
を備えた攪拌用インペラー３の例が示されている。亦、
図６（Ａ、Ｂ）には、２個の溝４２を備えた攪拌用イン
ペラー３の例が示されている。
【００１８】突条４１は、断面矩形（図４（Ｂ）（ｉ))
の他に、断面が尖端突起して裾がなだらかに傾斜した形
状（図４（Ｂ）（ii))、や、なだらかに裾を従えた台形
状のもの（同（iii ））が利用される。溝４２は、断面
矩形（図４（Ｂ）（iv))の他に、なだらかに傾斜した溝
４２（同（v ）（vi））が利用される。
の他に、断面が尖端突起して裾がなだらかに傾斜した形
状（図４（Ｂ）（ii))、や、なだらかに裾を従えた台形
状のもの（同（iii ））が利用される。溝４２は、断面
矩形（図４（Ｂ）（iv))の他に、なだらかに傾斜した溝
４２（同（v ）（vi））が利用される。
【００１９】本発明においては、突条４１若しくは溝４
２は、血液の攪拌により、血栓の発生防止と溶血特性の
低下防止を図るために、上記の関係式（１）及び（２）
を充たすことが要求される。 ０．４３＜Ｌ／Ｄ＜１．３０ ・・・（１） 及び ０．０３＜Ｓ／Ａ＜０．２１ ・・・（２）
２は、血液の攪拌により、血栓の発生防止と溶血特性の
低下防止を図るために、上記の関係式（１）及び（２）
を充たすことが要求される。 ０．４３＜Ｌ／Ｄ＜１．３０ ・・・（１） 及び ０．０３＜Ｓ／Ａ＜０．２１ ・・・（２）
【００２０】式（１）のパラメータＬ／Ｄにおいて、Ｄ
は攪拌用インペラーの直径を、Ｌは突条４１若しくは溝
４２の全長を表す。パラメータＬ／Ｄにおいて、突条４
１若しくは溝４２の全長Ｌは、インペラー上にｎ個の突
条４１若しくは溝４２が形成されているときは、各突条
４１若しくは溝４２の長さｌの総和であり、Ｌ＝ｎｌで
示す。
は攪拌用インペラーの直径を、Ｌは突条４１若しくは溝
４２の全長を表す。パラメータＬ／Ｄにおいて、突条４
１若しくは溝４２の全長Ｌは、インペラー上にｎ個の突
条４１若しくは溝４２が形成されているときは、各突条
４１若しくは溝４２の長さｌの総和であり、Ｌ＝ｎｌで
示す。
【００２１】式（２）のパラメータＳ／Ａにおいては、
Ａはインペラーを回転軸に垂直な平面に投影した投影面
積（＝πＤ2 ／４）である。Ｓは突条４１若しくは溝４
２の血液接触面の表面積を表す。突条４１の場合にその
接触表面積Ｓは、図４において（但しｎ＝２の例）、厚
みｔ、高さｈ、長さｌの突条４１の数ｎについて、Ｓ＝
ｎ（ｔｌ＋２ｔｈ＋２ｈｌ）で表される。溝４２の場合
には、Ｓは、深さｄ、幅ｗ、長さｌの溝４２の数ｎにつ
いて、Ｓ＝ｎ（ｗｌ＋２ｗｄ＋２ｄｌ）で表される。
Ａはインペラーを回転軸に垂直な平面に投影した投影面
積（＝πＤ2 ／４）である。Ｓは突条４１若しくは溝４
２の血液接触面の表面積を表す。突条４１の場合にその
接触表面積Ｓは、図４において（但しｎ＝２の例）、厚
みｔ、高さｈ、長さｌの突条４１の数ｎについて、Ｓ＝
ｎ（ｔｌ＋２ｔｈ＋２ｈｌ）で表される。溝４２の場合
には、Ｓは、深さｄ、幅ｗ、長さｌの溝４２の数ｎにつ
いて、Ｓ＝ｎ（ｗｌ＋２ｗｄ＋２ｄｌ）で表される。
【００２２】以上のパラメータの関係式（１）（２）
は、通常のサイズの血液ポンプに適用し得るが、特に、
インペラーの直径Ｄが、２０〜１００ｍｍの範囲にあ
り、ポンプケーシング１０の底部１１の内面１１０と攪
拌用インペラー３の表面３０との間の間隔が、１〜２０
ｍｍの範囲にあるもので、攪拌用インペラーの回転数Ｔ
が、１０００〜６０００ｐｐｍの範囲において好ましく
適用され得る。
は、通常のサイズの血液ポンプに適用し得るが、特に、
インペラーの直径Ｄが、２０〜１００ｍｍの範囲にあ
り、ポンプケーシング１０の底部１１の内面１１０と攪
拌用インペラー３の表面３０との間の間隔が、１〜２０
ｍｍの範囲にあるもので、攪拌用インペラーの回転数Ｔ
が、１０００〜６０００ｐｐｍの範囲において好ましく
適用され得る。
【００２３】上記の攪拌用インペラーの形状の他の例と
して、図７には、攪拌用インペラー３と攪拌エレメント
としての突条４１、４１と、さらに、ピボット２６とを
一体化して形成した攪拌用インペラーも使用することが
できる。この例では、図７（Ｂ）は、回転軸２０の尖端
のピボット２６の両側に接した突条４１、４１を外周に
至るまで列設したものであり、図７（Ｂ）は、突起４
１、４１を、ピボット２６の両側とは、間隔をおいて、
形成したものであり、図７（Ｃ）は、ピボット２６の両
側に接した短い突条４１、４１を形成したものである。
この例のように、ピボット２６と一体化し、あるいは、
突条４１、４１の長さと配置を変えるのは、ピボット２
６と突条４１を一体化して両者のすき間に血液が滞留す
ることを防止し、また突条４１の長さと配置を変えてこ
の部分の溶血を防止する利点がある。
して、図７には、攪拌用インペラー３と攪拌エレメント
としての突条４１、４１と、さらに、ピボット２６とを
一体化して形成した攪拌用インペラーも使用することが
できる。この例では、図７（Ｂ）は、回転軸２０の尖端
のピボット２６の両側に接した突条４１、４１を外周に
至るまで列設したものであり、図７（Ｂ）は、突起４
１、４１を、ピボット２６の両側とは、間隔をおいて、
形成したものであり、図７（Ｃ）は、ピボット２６の両
側に接した短い突条４１、４１を形成したものである。
この例のように、ピボット２６と一体化し、あるいは、
突条４１、４１の長さと配置を変えるのは、ピボット２
６と突条４１を一体化して両者のすき間に血液が滞留す
ることを防止し、また突条４１の長さと配置を変えてこ
の部分の溶血を防止する利点がある。
【００２４】
【実施例】突条４１型と溝４２型の攪拌用インペラー３
について、その血栓の発生防止と溶血特性の低下防止の
最適化のための試験を以下の要領で、行った。突条型イ
ンペラー３について、インペラーの直径Ｄ＝６５ｍｍ、
突条４１の長さｌ＝２８ｍｍ、厚さｔ＝１．６ｍｍ及
び、高さ１．０ｍｍとして、突条４１の数ｎを２〜４で
あるインペラーを製作した。これらのインペラー３の外
形を図５（Ａ、Ｂ、Ｃ）に示した。
について、その血栓の発生防止と溶血特性の低下防止の
最適化のための試験を以下の要領で、行った。突条型イ
ンペラー３について、インペラーの直径Ｄ＝６５ｍｍ、
突条４１の長さｌ＝２８ｍｍ、厚さｔ＝１．６ｍｍ及
び、高さ１．０ｍｍとして、突条４１の数ｎを２〜４で
あるインペラーを製作した。これらのインペラー３の外
形を図５（Ａ、Ｂ、Ｃ）に示した。
【００２５】溝型インペラーについても、インペラーの
直径Ｄ＝６５ｍｍ、溝４２の長さｌ＝２８ｍｍ、幅 ｗ
＝０．６ｍｍ及び、深さｄ＝０．０８ｍｍとして、突条
４１の数ｎを２〜４であるインペラーを製作した。これ
らの溝型インペラーの外形を図６（Ａ、Ｃ、Ｄ）に示し
た。
直径Ｄ＝６５ｍｍ、溝４２の長さｌ＝２８ｍｍ、幅 ｗ
＝０．６ｍｍ及び、深さｄ＝０．０８ｍｍとして、突条
４１の数ｎを２〜４であるインペラーを製作した。これ
らの溝型インペラーの外形を図６（Ａ、Ｃ、Ｄ）に示し
た。
【００２６】これらの突条型及び溝型インペラー１のパ
ラメータＬ／ＤとＳ／Ａを求めて表１と表２に示した。
ラメータＬ／ＤとＳ／Ａを求めて表１と表２に示した。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】これらの突条型及び溝型インペラーを遠心
血液ポンプのインペラーに組み込んで、血液ポンプに組
み立てて、血栓性試験と溶血性試験とに供した。
血液ポンプのインペラーに組み込んで、血液ポンプに組
み立てて、血栓性試験と溶血性試験とに供した。
【００３０】先ず、血栓性試験について、試験は、動物
実験により行われ、生後３〜４か月の雌牛を使用し、牛
の心臓の左心室より心尖部より脱血され、背中の専用の
鞍に取りつけた血液ポンプで加圧されて下行大動脈に送
血された。脱血から送血までを血液ポンプを介在させ
て、３／８インチの塩化ビニルチューブにより行った。
実験により行われ、生後３〜４か月の雌牛を使用し、牛
の心臓の左心室より心尖部より脱血され、背中の専用の
鞍に取りつけた血液ポンプで加圧されて下行大動脈に送
血された。脱血から送血までを血液ポンプを介在させ
て、３／８インチの塩化ビニルチューブにより行った。
【００３１】実験は、２４時間毎に血液ポンプを交換し
て、連続的に、行われた。この間に、当該牛の静脈に連
続的にスパリンを供給して、ＡＣＴ（Activated Clotti
ng Time)の値を１５０〜２００の間に制御して、抗凝固
性の制御を行った。運転終了後の血液ポンプは、生理的
食塩水で洗った後、ケーシング１０の底部１１の内面１
１０と、攪拌用インペラーの表面を観察して、凝固血液
の付着を、その付着面積で評価した。
て、連続的に、行われた。この間に、当該牛の静脈に連
続的にスパリンを供給して、ＡＣＴ（Activated Clotti
ng Time)の値を１５０〜２００の間に制御して、抗凝固
性の制御を行った。運転終了後の血液ポンプは、生理的
食塩水で洗った後、ケーシング１０の底部１１の内面１
１０と、攪拌用インペラーの表面を観察して、凝固血液
の付着を、その付着面積で評価した。
【００３２】
【表３】
【００３３】
【表４】
【００３４】試験結果を表３、表４に纏めた。どの攪拌
用インペラーもその表面の中心部で多少とも観察された
が、突起４１又は溝４２のない場合には、凝固付着面が
非常に大きく、また、突条４１または溝４２が、ｎ＝２
〜３個では少なくなったが、ｎ＞３であると、再び大き
くなった。
用インペラーもその表面の中心部で多少とも観察された
が、突起４１又は溝４２のない場合には、凝固付着面が
非常に大きく、また、突条４１または溝４２が、ｎ＝２
〜３個では少なくなったが、ｎ＞３であると、再び大き
くなった。
【００３５】次に、溶血性試験は、ポンプ運転中に上記
のインペラーが血液に与える損傷の程度、即ち溶血指数
（ＮＩＨ）を調べるものであり、上記の各ポンプについ
て、次の条件で実施された。
のインペラーが血液に与える損傷の程度、即ち溶血指数
（ＮＩＨ）を調べるものであり、上記の各ポンプについ
て、次の条件で実施された。
【００３６】実験用の血液は、牛の血液に、抗凝固剤と
してクエン酸ナトリウム１０％水溶液を外比で７容積％
添加して、調整された（ヘマトクリット（Ｈｔ）＝０．
４８）。 運転条件は、血液流量（Ｑ）＝５ｌ／ｍｉｎ
で、全揚程３５０ｍｍＨｇである。血液循環回路は、図
８に示した。血液ポンプの吸入口１３と吐出口１４と
は、塩化ビニルのホース７１により、血液ポンプ１より
高所にある容器７０に接続され、血液９は容器７０とポ
ンプ１の間を循環している。この際の血液温度は、２５
±３℃であった。
してクエン酸ナトリウム１０％水溶液を外比で７容積％
添加して、調整された（ヘマトクリット（Ｈｔ）＝０．
４８）。 運転条件は、血液流量（Ｑ）＝５ｌ／ｍｉｎ
で、全揚程３５０ｍｍＨｇである。血液循環回路は、図
８に示した。血液ポンプの吸入口１３と吐出口１４と
は、塩化ビニルのホース７１により、血液ポンプ１より
高所にある容器７０に接続され、血液９は容器７０とポ
ンプ１の間を循環している。この際の血液温度は、２５
±３℃であった。
【００３７】試験中には、サンプリングして、運転開始
前と開始後の１０分と２０分に２ｍｌづつ採取した。サ
ンプルは、血液中の遊離ヘモグロビンの濃度ｆ-Hb をFl
ourene法で決定し、次式で、溶血指数（ＮＩＨ）を求め
た。 ＮＩＨ＝Δ〔ｆ-Hb （１−Ｈt ）〕／ΔＮ ここに、Ｈt は、ヘマトクリットであり、Ｎは、Ｎ＝
（Ｑ／Ｖo ）×ｔで示されるパッシング番号である、こ
こで、Ｑは血液の流量、Ｖo は血液循環回路の血液全容
積、ｔは循環時間である。
前と開始後の１０分と２０分に２ｍｌづつ採取した。サ
ンプルは、血液中の遊離ヘモグロビンの濃度ｆ-Hb をFl
ourene法で決定し、次式で、溶血指数（ＮＩＨ）を求め
た。 ＮＩＨ＝Δ〔ｆ-Hb （１−Ｈt ）〕／ΔＮ ここに、Ｈt は、ヘマトクリットであり、Ｎは、Ｎ＝
（Ｑ／Ｖo ）×ｔで示されるパッシング番号である、こ
こで、Ｑは血液の流量、Ｖo は血液循環回路の血液全容
積、ｔは循環時間である。
【００３８】ところで、血液の溶血指数（ＮＩＨ）自体
は、血液の履歴や提供主の牛の個体により大きく依存す
る。そこで、同じ血液を使って、市販のメドトロニクス
社製造の遠心血液ポンプ（ＢＰ８０）の溶血指数を決定
し、上記の実験により求めた各ポンプの溶血指数（ＮＩ
Ｈ）を、ＢＰ８０測定の溶血指数との比にして、相対溶
血指数とした。溶血性試験結果を表４と、図９（Ａ、
Ｂ）に示す。
は、血液の履歴や提供主の牛の個体により大きく依存す
る。そこで、同じ血液を使って、市販のメドトロニクス
社製造の遠心血液ポンプ（ＢＰ８０）の溶血指数を決定
し、上記の実験により求めた各ポンプの溶血指数（ＮＩ
Ｈ）を、ＢＰ８０測定の溶血指数との比にして、相対溶
血指数とした。溶血性試験結果を表４と、図９（Ａ、
Ｂ）に示す。
【００３９】図９に示した結果から、突条４１ないし溝
４２の数ｎが４以上になると、血液中の血球の破壊が進
行しやすいこと、即ち、溶血特性が低下することがわか
る。
４２の数ｎが４以上になると、血液中の血球の破壊が進
行しやすいこと、即ち、溶血特性が低下することがわか
る。
【００４０】以上の如く、上記突条４１ないし溝４２の
数ｎは１〜３の範囲とする必要があり、表１と同２の関
係から、上記関係式（１）と同（２）を充たすことによ
り、ポンプ供給中の血液の血栓特性と溶血性特性とを良
好に維持することができると理解できる。
数ｎは１〜３の範囲とする必要があり、表１と同２の関
係から、上記関係式（１）と同（２）を充たすことによ
り、ポンプ供給中の血液の血栓特性と溶血性特性とを良
好に維持することができると理解できる。
【００４１】特に、突条４１の利用においては、以下の
関係式（３）を充たすことが、好ましい。 ０．０３＜Ｓ／Ａ＜０．１０ ・・・（３） さらに、上記溝４２を利用は、以下の関係式（４）を充
たすのが好ましい。 ０．０６＜Ｓ／Ａ＜０．２１ ・・・（４）
関係式（３）を充たすことが、好ましい。 ０．０３＜Ｓ／Ａ＜０．１０ ・・・（３） さらに、上記溝４２を利用は、以下の関係式（４）を充
たすのが好ましい。 ０．０６＜Ｓ／Ａ＜０．２１ ・・・（４）
【００４２】
【発明の効果】本発明の遠心流血液ポンプは、 当該主
インペラーには、ケーシング１０底部側に攪拌インペラ
ーが形成され、該攪拌インペラーの表面には中心側から
概ね半径方向に１以上の突条４１若しくは溝が形成さ
れ、上記突条若しくは溝は、式（１）と式（２）で規定
される寸法パラメータＬ／ＤとＳ／Ａを利用することに
より、血液ポンプの溶血特性を劣化させることなく、ケ
ーシング１０の底部１１の内面１１０での血栓の付着を
完全に防止することができる。
インペラーには、ケーシング１０底部側に攪拌インペラ
ーが形成され、該攪拌インペラーの表面には中心側から
概ね半径方向に１以上の突条４１若しくは溝が形成さ
れ、上記突条若しくは溝は、式（１）と式（２）で規定
される寸法パラメータＬ／ＤとＳ／Ａを利用することに
より、血液ポンプの溶血特性を劣化させることなく、ケ
ーシング１０の底部１１の内面１１０での血栓の付着を
完全に防止することができる。
【図１】本発明の実施形態に係る遠心血液ポンプの上面
図（Ａ）と部分断面図（Ｂ）。
図（Ａ）と部分断面図（Ｂ）。
【図２】本発明の実施形態に係る遠心血液ポンプの断面
図。
図。
【図３】本発明の実施形態に係る遠心血液ポンプの攪拌
インペラーの底面図（Ａ）と側面図（Ｂ）。
インペラーの底面図（Ａ）と側面図（Ｂ）。
【図４】本発明の実施形態に係る遠心血液ポンプの攪拌
インペラーの底面図（Ａ）と攪拌インペラー表面の突起
及び溝４２の形状を示す断面図。
インペラーの底面図（Ａ）と攪拌インペラー表面の突起
及び溝４２の形状を示す断面図。
【図５】本発明の実施形態に係る遠心血液ポンプの攪拌
インペラーの底面図（Ａ〜Ｃ）で、攪拌インペラー表面
の突起の配置を示す。
インペラーの底面図（Ａ〜Ｃ）で、攪拌インペラー表面
の突起の配置を示す。
【図６】本発明の実施形態に係る遠心血液ポンプの攪拌
インペラーの底面図（Ａ、Ｃ、Ｄ）と、攪拌インペラー
側面図で、攪拌インペラー表面の溝４２の配置を示す。
インペラーの底面図（Ａ、Ｃ、Ｄ）と、攪拌インペラー
側面図で、攪拌インペラー表面の溝４２の配置を示す。
【図７】本発明の別の実施形態に係る遠心血液ポンプの
攪拌インペラーの底面図（Ａ）と、側面図（Ｂ〜Ｄ）。
攪拌インペラーの底面図（Ａ）と、側面図（Ｂ〜Ｄ）。
【図８】本発明の実施形態において、溶血性試験に使用
した遠心血液ポンプと血液容器との血液循環を示す図。
した遠心血液ポンプと血液容器との血液循環を示す図。
【図９】本発明の実施形態において、溶血性試験による
相対的溶血性指数と突起（Ａ）及び溝４２（Ｂ）の数ｎ
との関係を示すグラフ。
相対的溶血性指数と突起（Ａ）及び溝４２（Ｂ）の数ｎ
との関係を示すグラフ。
１ ポンプケーシング １１ ケーシング底部 １３ 吸入口 １４ 吐出口 ２ 主インペラー ３ 攪拌用インペラー ４１ 突起 ４２ 溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大原 康寿 愛知県名古屋市昭和区広路町字雲雀ケ丘21 グランドゥール雲雀ケ丘106号 (72)発明者 高味 良行 アメリカ合衆国77042テキサス州ヒュース トン、ウィルクレスト566番 (72)発明者 大塚 吾郎 アメリカ合衆国77081テキサス州ヒュース トン、1047・ピンオークパーク4707番 (72)発明者 能勢 之彦 アメリカ合衆国77004テキサス州ヒュース トン、スウィート・４エイチ、ハーマン 1400番 (72)発明者 牧野内 謙三 滋賀県蒲生郡蒲生町川合10番地の１ 京セ ラ株式会社滋賀蒲生工場内 (72)発明者 横川 道博 滋賀県蒲生郡蒲生町川合10番地の１ 京セ ラ株式会社滋賀蒲生工場内
Claims (5)
- 【請求項１】 ポンプケーシングと、該ケーシングの上
部側の中央部に吸入口及び底部周縁部に吐出口と、ケー
シング内に回転駆動されて吸入口からの血液を該中央部
から該周縁部に遠心流を形成して吐出口に供給する主イ
ンペラーと、を備えた遠心血液ポンプにおいて、当該主
インペラーには、ケーシング底部側に攪拌インペラーが
同軸に形成され、該攪拌インペラーの表面には中心側か
ら概ね半径方向に延伸した１以上の突起状若しくは溝状
の攪拌エレメントが形成され、 上記攪拌エレメントが、以下の関係式（１）及び（２）
を充たすことを特徴とする遠心血液ポンプ。 ０．４３＜Ｌ／Ｄ＜１．３０ ・・・（１） 及び ０．０３＜Ｓ／Ａ＜０．２１ ・・・（２） 〔ここに、Ｄはインペラの直径を、Ｌは突条若しくは溝
の全長を、Ａはインペラを回転軸に垂直な平面に投影し
た投影面積（＝πＤ2 ／４）を、及びＳは攪拌エレメン
トの血液接触面の表面積を、それぞれ表す〕。 - 【請求項２】 攪拌エレメントが、突条であって、以下
の関係式（３）を充たす請求項１記載の遠心血液ポン
プ。 ０．０３＜Ｓ／Ａ＜０．１０ ・・・（３） - 【請求項３】 上記の攪拌エレメントが溝であって、以
下の関係式（４）を充たす請求項１記載の遠心血液ポン
プ。 ０．０６＜Ｓ／Ａ＜０．２１ ・・・（４） - 【請求項４】 上記の攪拌エレメントの数が１〜３であ
ることを特徴とする請求項１又は３に記載の遠心血液ポ
ンプ。 - 【請求項５】 主インペラーは、その両端部がケーシン
グ内部で軸支され、外部回転磁界により回転駆動されて
成る請求項１に記載の遠心血液ポンプ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10047019A JPH11244376A (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | 血液ポンプ |
| US09/258,644 US6183220B1 (en) | 1998-02-27 | 1999-02-26 | Centrifugal blood pump |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10047019A JPH11244376A (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | 血液ポンプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11244376A true JPH11244376A (ja) | 1999-09-14 |
Family
ID=12763480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10047019A Pending JPH11244376A (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | 血液ポンプ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6183220B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11244376A (ja) |
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| US11185677B2 (en) | 2017-06-07 | 2021-11-30 | Shifamed Holdings, Llc | Intravascular fluid movement devices, systems, and methods of use |
| US11511103B2 (en) | 2017-11-13 | 2022-11-29 | Shifamed Holdings, Llc | Intravascular fluid movement devices, systems, and methods of use |
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