JPS6060856A - 補助循環用能動型心のう装置 - 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】 本発明は、心臓の血液循環機能が弱まったときに血液循
環を補助するのに使用する能動型心のう装置に関するも
のである。

心臓の血液循環機能が低下すると、全身への血流量が減
少し、酸素や栄養の供給が困難となシ。

心臓への酸素供給も同様に減少し、心臓の機能はますま
す低下していく。

このような場合、薬剤投与、輸血や輸液２人工呼吸器に
よる補助呼吸などの高度な内科的治療が行われている。

しかし、これらの治療によって心臓の機能が改善されな
い場合には、そのまま放置すれば、心機能低下→心拍出
量減少→大動脈圧低下→冠動脈血流量の減少→心筋への
酸素供給量の減少→心筋の虚血壊死→心機能低下、とい
う悪循環に陥って。

ついには死に到る。

この悪循環を断ち切るのに残された唯一の方法が補助循
環、補助心臓であシ、さらに高度なものとして人工心臓
がある。

補助循環、補助心臓は、このような心厚性ショックの際
に、心臓が機能を回復するまで、一時的あるいは半永久
的に心臓のポンプ機能を機械的に補助または代行し、血
液循環を維持する方法であり１人工心臓は、心臓の機能
代行を完全にかつ永久的に行おうとするものである。

現在までにこの目的のために数十種類にのぼる補助循環
や補助心臓について実験的検討が試みられており、臨床
応用にまで至ったものも多い。そのなかでも大動脈バー
ルン法（ＩＡＢＰ　）や静動脈バイパス法（Ｖ　−Ａｂ
ｙｐａｓｓ　）、左心バイパス法（Ｌ−Ｖｂｙｐａｓｓ
　）などは、とくにその有用性が認められている。

しかし、これらの補助循環装置を人体に装着することは
、循環系に侵襲をもたらすことになるため、予防的に装
着することは避けなければならないが、一方では、装着
に時間がかかるため、予め装着しておかないと急激な変
化に対処しきれない、という矛盾が生じる。

このような場合、無侵襲に近い形で脱着でき。

かつ循環系や呼吸器系に全く障害を与えずに、予防的に
装着することのできる簡便な補助循環装置があれば、術
後患者の急性心不全による死亡に対する安全性を確保す
ることが容易になると考えられる。

このような急激な心停止に対しては、心臓マツサージ法
が有効とされている。通常この方式は。

人手によって行われるが、術者の疲労が大きな問題と々
９．−人で５分以上のマツサージを行うことは、その血
行動態への影響を考えると不可能とされ、数人の術者で
交替に行う方法が採られている０ しかし、この方法は補助効果にばらつきがあるため、簡
便な機械を用いた方法も開発されているその一例として
、ニューモマッサージ法がイタリアのベンチ一部らによ
って開発されている。

この方法は、心のりに直接空気配管し、心のシ内に空気
を入れると、空気圧により心臓が圧迫され、左右の心室
から血液が拍出され、空気を抜くと、心臓の圧迫が解か
れ、血液が心室に流入する。このサイクルを繰シ返すこ
とにより、血液を拍出させるようにしたものである。

また、アメリカのジョーンズらによって開発された方法
は、心のう内にゴムの風船を一つ挿入し、これに空気を
吹き込んで風船を膨張させて、心臓を圧迫し、血液を拍
出させるようにしたものである。

これらの他、心のうを切開して心臓を露出させ、内面に
弾性材料で製作した空気室を有する硬質プラスチックの
カップ、いわゆるハートカップをかぶせ、内側の空気室
に圧縮空気を出し入れすることによシ、心臓を周期的に
圧迫して血液を拍出させるようにした方法もある。

しかしながら、上記従来の各方法には９次のような欠点
がらる。

即ち、ニューモマッサージ法においては、心のう内にあ
る総ての部分に圧力が加わることになる。そのため、左
右の両心房も心室と同じ圧力を受け、心房やその上流の
静脈の圧力が異常に上昇することとなシ、肺からの出血
をもたらすため、侵襲の大きい手法である。

ジョーンズらの開発した方法は、左心室壁と心のうの間
に風船を入れ、その風船を膨らますことにより、できる
だけ選択的に左心室に圧力を加えることをねらったもの
である。しかし、最初は風船が膨張してしまうため、高
い圧力を加えると壊れてしまい、十分な加圧を行うこと
ができなかった。これに対し彼等は、風船に伸縮性のな
い覆いをかぶせることによシ、加圧しても必要以上に風
船が膨張しないようにし、高い圧力をかけて急速に心室
を圧迫することを可能にした。

しかし、この方法でも、風船が球形に膨らむため、不必
要な方向、即ち心室壁に平行な方向への膨張が大きく、
有効な加圧を行うには、圧縮空気の注入Ｎを多くしなけ
ればならず、膨張の回数。

即ち心臓を拍動させる回数を多くすることができない。

したがってこの方法によって得られる心拍出量はかなシ
低いものとなる。また風船を左心室壁近傍に一つ装着す
るだけであるため、右心室を選択的に加圧することがで
きず、右心房をも同時に圧迫して血液を静脈系に押し戻
してしまい、右心室への血液流入が阻害されることにな
る。右心室への流人血液量が低下すれば、右心室の拍出
量は低下し、当然のことながら左心室の拍出量も減少し
てし捷う。これら二つの理由から、この方法では、生体
が必要とするにたる拍出量を得ることができず１時間と
ともに有効循環血液量が低下していくため、数時間にわ
たる血行動態維持は不可能である。

ハートカップによる方法は、装着さえ的確に行えば、左
右の両心室のみを圧迫するため、効率よく血液を拍出さ
せることができ、長期間の循環維持が可能である。しか
し、この装置は生体の心臓の形に適合したものでないと
、効果的な圧迫ができないため、多くの寸法のものを用
意して置かねばならない。さらに、大きな欠点としては
、：）ハートカップの大きさが心臓の容積に比べてかな
シ大きくなるため、＃腔内に入れる際に、肺を圧迫する
などの困難を伴う。１１）長期間の補助を行うためには
、カップを装着した後、開胸しなければならないが、生
体の心機能が回復した場合に、装置を取り外すのに再開
胸しなければならない。再開胸は生体に与える侵襲が大
きく、この補助循環法が最初に意図した簡便さに欠ける
ものとなシ１通常の補助循環法と大差のないものとなる
。またそのまま胸腔内に留置した場合は、装置との接触
部分で肺が壊死する可能性がある。

本発明は、上記従来の補助循環法の欠点を補い、数時間
またはそれ以上血行動態を維持することができ、しかも
よシ簡便で新しい補助循環用能動型心のり装置（ダイナ
ミックベリカーブイウム装置）を提供しようとするもの
である。

以下図面にもとすいて本発明の詳細な説明すると、（１
）は医用塩化ビニールを高周波接合することにより製作
し１周囲に縫合用糊代部（２渇を有するシート状風船で
、これは次のような形状に成形されている。即ち、ｌ）
圧縮気体を入れていない状態においてシート状になり、
あるいは蛇腹状に畳まれ、１１）厚みができるだけ薄く
（例えば、数叫以下）、１ｉｉ）大きさは心室壁を適当
に覆う程度の大きさを有し、　ＩＶ）畳むと後記気体配
管用チューブの太さとほとんど変わらず＋　Ｖ）心臓の
外形に沿って装着することが容易であり、ｖｌ）心房部
分を圧迫せず。

■１１）心臓が動いている除に、心臓の動きを阻害せず
、特に重要な点としてｒ　ｖｉｉｉ）圧縮気体を入れる
と多方向に膨らまず、シート状の両面側または片面側へ
、即ち心室壁に垂直な方向、換言すれば心室壁と直交す
る方向にのみ主として膨隆するなどの特性を有する形状
２例えば第１図や第２図示のような小判形、第６図示の
ような円形、その他橢円形、長方形、これらの形状を心
室壁の形状に合わせて多少変形した形状に成形されてい
る。

上記いずれの形状に成形する場合においても。

風船の内部を一連に連通させて、風船が一連に膨隆する
ように成形し、あるいは風船の内部をいくつかに分割し
、風船の各部位が位相をずらして膨隆し、もしくは同期
して膨隆するように成形することができる。また、それ
らの成形方法には、材料に応じブロー成形、溶媒による
接着、ドブ付は成形、その他の成形力法を採用しうる。

シート状風船（１）の寸法は２例えば２体重士数助の大
川のものでは、第１図及び第２図の形状において長軸方
向の寸法Ａを８ｃｍ＋短軸方向の寸法Ｂを４１２ｍにし
、第３図の直径方向の寸法Ｃを６　Ｃｍにするとよい。

これらの寸法Ａ、Ｂ、Ｃは生体の心臓の太き式によって
適宜変更しなければならないが２寸法Ａの最大値は２０
ｃｍで１通常は１０〜１５ｃｍ程度である。

シート状風船（１）の材質は、前記医用塩化ビニールに
限定されるものではなく２次のような特性。

■・１１ち１）あまりゴム弾性がないこと、ただし伸縮
性の高い材料の場合でも複合材料など異方性で特定の方
向にのみ膨隆するものは使用に適している。

１ｉ）柔軟性を有すること、＋ｉｌ）繰り返し疲労強度
が高いこと、１ｖ）引っ張り強度が高く薄い膜状に成形
できること＋　Ｖ）生体内で変性や劣化しないこと、ｖ
ｌ）生体組織と癒着しないこと、　Ｖｌ＋）滅菌が容易
であるとと々どの特性を有する材質であればいずれでも
よく、これに適合するものとして前記医用塩化ビニール
のホカ、ホリウレタン、シリコーンゴムなどが挙けられ
る。

（２）は気体配管用チューブで、第１図のシート状風船
（１）においては、短軸方向の中心線に沿って先端部を
風船（１）内へ前記寸法Ｂの半分程度挿入し。

第２図のシート状風船（１）においては、長軸方向の中
心線に沿って先端部を風船（１）内へ前記寸法Ｂの半分
程度挿入し、第３図のシート状風船（１）においては、
いずれかの方向の中心線に沿って先端部を風船（１）内
へ前記寸法Ｃの半分程度挿入し、それぞれ風船（１）と
気密に溶着しである。

なお、気体配管用チューブ（２）には１例えば、内径２
ｍ〜１０ｗｎ程度、肉厚０．１　ｍｎ〜数朔程度で。

使用時に折れ曲がったシ、潰れたシしないチューブ、例
えば軟質塩化ビニールチューブを使用するとよい。また
気体配管用チー−プ（２）は、シート状風船（１）の中
心線に沿った方向以外の任意の方向から風船（１）内へ
任意の長さ挿入してもよい。

（３）はシート状風船（１）内へ挿入された気体配管用
チューブ（２）の先端部の数個所に穿設した側孔で。

シート状風船（１）からの給排気が素早く、かつ確実に
行われる大きさの孔径２例えば０．５ｍ〜３問程度の孔
径を有する。

（４１Ｈｘ方向２位置型の電磁弁で、一方の接続口（５
）には、２枚または２枚以上のシート状風船（１）。

（１）の気体配管用チューブ（２）、　ｆ２）を１系統
に接続し、他方の接続口（６）、　（７）には圧縮気体
の給気管（８）と排気管（９）とを接続しである。（１
０Ｉは電磁弁（４）の開閉を制御する装置である。

次に、上記の構成より成る能動型心のう装置（ダイナミ
ック・ペリカーディウ装置）の使用態様について説明す
ると、患者の胸部を開胸し、心のうα１）と心外膜（ｌ
渇の間において左心室α３）と右心室＜１４１の外壁上
の心室中隔１５）にそれぞれ対向する位置にソート状風
船（１）、（１）を挿入し、電磁弁（４）を制御装置Ｑ
ＱＩによシ開閉操作して、圧縮空気あるいはその他の圧
縮気体の供給と排気を繰り返し行い、心のうαηと心外
膜（１つの間で２枚または２枚以上のシート状風船（１
）、　（１１を同期的に膨隆、収縮させ、即ちボンピン
グして、心室壁を心室中隔（１５１と直交する方向から
周期的に押圧し、血液を拍出させる。

なお、２枚または２枚以上のシート状風船（１）。

（１）の気体配管用チー−プ（２）、（２）に電磁弁を
別々に接続して２系統以上に分け、各シート状風船（１
）を別々の位相で駆動するように構成することもある。

また、上記１系統、２系統以上いずれの場合にも、電磁
弁の代わりに空気作動弁、その他の弁。

あるいは往復動ポンプ、回転型ポンプ々ど拍動流を出さ
せる各種ポンプを用いて、各シート状風船（］）を駆動
するように構成することもある。また。

上記１系統、２系統以上いずれの系統においても、各気
体配管用チューブ（２）に回転型あるいは非回転型のコ
ネクターを使用することもある。また。

上記１系統、２系統以上いずれの系統においても、圧縮
気体を各シート状風船（１）にフィルターを通して供給
することもある。また、シート状風船（１）の一部また
は気体配管用チー−プ（２）の一部に造影剤を付すこと
もめる。

上記の能動型心のり装置において、心室細動。

心停止などにより心機能が停止している場合には、各シ
ート状風船（１）の拍動数は、制御装置鵠により任意に
設定することができる。ただし、できるだけ心拍出量が
多くなる値に設定することが肝要である。なお各シート
状風船（１）の拍動の１周期は２００〜１５００〔ｍｓ
〕にし、圧縮気体を送り込んで心臓を圧迫する時間は１
００〜８００（ｍｓ）にするとよい。また心臓が拍動し
ている場合には、心電図のＲ波、Ｐ波、Ｔ波や血圧波形
の立ち上が９．またはピーク値などをトリガーとして各
シート状風船（１）の駆動を同期させることにより、心
機能の部分的代行をすることができるｏ　トリガー信号
と各７−ト状風船（１）を膨隆させる時期との間の位相
遅れは、０〜５００〔ｍｓ〕にし、駆動陽圧は０１〜１
０（Ｋｇ／ｃｍ”〕、駆駆動圧はマイナス５０〜マイナ
ス５００〔■Ｈｆ　）にするとよい。なおこれら駆動気
体の圧力も各シート状風船（１）ごとに別々の条件で駆
動することもできる。

補助終了後は、各シート状風船（１）をそのまま心のり
（１１）内に留置し、気体配管用チー−ブ（２）を途中
で切り離して皮下に埋入して、再利用可能にしてもよく
、また第５図示のように各シート状風船（１）の気体配
管用チューブ（２）にテーパー状の鍔部（ＩＱとねじ部
ａ′７）を設け、ねじ部αηには、縫合用リング０秒を
有するナツトｑツをねじ込んだ状態で、各シート状風船
（１）を心のうαυと心外膜αりの間に挿入する際に、
縫合用リングα〜を心のうαυに経い付けておき、補助
終了後に気体配管用チューブ（２）を、ねじ部ａηがナ
ツト（１ｃＪからはずれる方向に回わすとともに、各シ
ート状風船（１）全気体配管用チューブ（２）の先端部
に巻き付けてから、気体配管用チューブ（２）を体外へ
引くことによシ、各シート状風船（１）をナツト（ＵＳ
、胸腔（瀾、胸壁（２＋）の順に引き抜いて体外へ取り
出してもよい。この場合、テーパー状の鍔部σｅが気体
配管用チューブ（２）の先端に巻き付けられているシー
ト状風船（１）の抜去をスムーズにする役割をする。な
お、ねじ部＜１７）とナツト（１優の代わりに。

なし以外の係止部と、その係止部に回、、転により着脱
する係止部９例えば、凹凸、雄雌なと回転により着脱す
る構造のものを使用することもある。

本発明は、以上のように風船の形状をシート状または蛇
腹状に折シ畳んでシート状にまとめる形状にしたから、
１）風船の膨隆に方向性を持たせることができ、心室を
圧迫する方向にのみ膨らませることができる。１１）非
駆動時の心のう内での占有体積を小さくでき、心臓の動
きを阻害しない、１■）胸腔内から風船を抜去すること
が容易である。１■）風船をシート状にし、その周囲に
縫合用糊代部を設けることによシ、各風船を胸腔内に留
置する場合には、このむ合用糊代部を心のうに縫い付け
ることができ、よ、！：ｌ　確実に補助を行うことがで
きるなどの利点を有する。

本発明は、−１：たゴム弾性を利用せず、シート状風ｔ
：を膨ら壕すようにしたから、１）耐久性が向上する。

１１）不必要な方向に風船が膨らまず、心室に対し有効
な圧迫ができる。またこれにより高い周波＠（拍動数）
まで応答することが可能になる。

１１１）風船が必要以上に膨らまないので、心房を圧迫
するおそれが少ない、１ｖ）駆動気体圧を高めることが
できるので、シート状風船の膨隆の立ち上がりを速くす
ることができるなどの利点を有する。

本発明は、シート状風船を２枚以上使用するようにした
から、１）心臓の個々の形状に合わせて装着でき、圧迫
部位を調節することが可能になる。

ｌｉ）左右の両心室を確実に圧迫することができ、心房
を圧迫する割合が激減する。これにより静脈帰還流量の
低下を招かずに済み、心拍出量の減少を防ぐことができ
る。　Ｉｌ＋）風船一つあた９の形状が小さくなるため
、胸腔内からの抜去が容易である。

ｌｖ）左右のシート状風船の駆動位相を変え、左右の心
室に生じる圧力を調整することができる。　Ｖ）心臓が
拍動している状態で、左右の心室の不全度に違いがある
場合は、左右のシート状風船の駆動条件をそれぞれ違え
ることで対応することができる、ｖｌ）シート状風船を
左右の心室側に１枚以上配置できること、また各ソート
状風船にその内部がいくつかに分割して膨らむ形状のも
のを含むことから、それらを膨らます位相を少しづつず
らして。

心室の圧迫に方向性を持たすことが可能になり。

より有効な拍出ができるなどの利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はシート状風船とそれに接続した気体配管用チュ
ーブの一例を示す図、第２図はシート状風船とそれに接
続した気体配管用チ二−プの別の例を示す図、第６図は
シート状風船とそれに接続した気体配管用チューブのさ
らに別の例を示す図、第４図は本発明に係る能動型心の
り装置の使用態様の一例を示す図、第５図は本発明に係
る能動型心のう装置におけるシート状風船を胸腔内から
抜去する一例を示す図でおる。 （１）・・・シート状風船、（２）・・・気体配管用チ
ー−ブ、（４ｊ・・・電磁弁、（８）・・・給気管、（
９）・・・排気管、００）・・・制御装置。 第１図 ／

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　圧縮気体を入れない状態においてシート状。 または蛇腹状に折り畳まれたシート状になり、圧縮気体
   を入れた状態においてシート状の両面側または片面側へ
   膨隆するように成形された２枚以上のシート状風船と、
   これらのシート状風船に接続した気体配管用チー−ブと
   、これらの気体配管用チューブに接続した圧縮気体の給
   排気装置とから成る補助循環用能動型心のり装置。 （２）気体配管用チー−プが、２枚以上のシート状風船
   に圧縮気体ｆｔ１系統で給排気するように接続されてい
   る特許請求の範囲第１項記載の補助循環用能動型心のり
   装置。 （３）気体配管用チューブが、２枚以上のシート状風船
   に圧縮気体を別々の系統で給排気するように接続されて
   いる特許請求の範囲第１項記載の補助循環用能動型心の
   う装置０ （４）　圧縮気体の給排気装置が、気体配管用チューブ
   に接続された電磁壱定気作動弁、その他の弁を有する特
   許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の補
   助循環用能動型心のう装置。 （５）圧縮気体の給排気装置が、往復動型ポンプまたに
   回転型ポンプから成る特許請求の範囲第１項ないし第６
   項のいずれかに記載の補助循環用能動型心のり装置。 （６）　シート状風船が、風船の内部を一連に連通させ
   て、一連に膨隆するように成形されている特許請求の範
   囲第１項ないし第５項のいずれかに記載の補助循環用能
   動型心のり装置。 （カ　シート状風船が、風船の内部をいくつかに分割し
   、風船の各部位が位相をずらし、もしくは同期して膨隆
   するように成形されている特許請求の範囲第１項力いし
   第５項のいずれかに記載の補助循環用能動型心のう装置
   。 （８）気体配管用チューブが、係合部と１回転によシ上
   記係合部に着脱する係止部と、この係止部に設けられた
   縫合用リングとを備えている特許請求の範囲第１項ない
   し第７項のいずれかに記載の補助循環用能動型心のり装
   置。 （９）　シート状風船が、風船の周囲の全部または一部
   に縫合用糊代部を設けて成る特許請求の範囲第１項ない
   し第７項のいずれかに記載の補助循環用能動型心のり装
   置。