JPS62139647A

JPS62139647A - 人工心臓

Info

Publication number: JPS62139647A
Application number: JP61295107A
Authority: JP
Inventors: ジャン−ルイ・シャレール; ディディエ・ラペール
Original assignee: Airbus Group SAS
Current assignee: Airbus Group SAS
Priority date: 1985-12-12
Filing date: 1986-12-12
Publication date: 1987-06-23
Anticipated expiration: 2010-07-26
Also published as: EP0227537B1; FR2591487A1; CA1272852A; EP0227537A1; US4820301A; JPH0767488B2; FR2591487B1; DE3669659D1

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】ａ、産業上の利用分野本発明は人工心臓に関し、特に、機能上は１個の分離不
能なユニットとなる２個の互いに分離したポンプからな
ると共に、一方のポンプは自然心臓の中に設け、他方の
ポンプは腹部内に形成された空隙スペース内に埋設する
ようにした総合的な人工心臓の構成て関する。

ｂ、従来の技術従来の技術として、１９８３年１１月１８日に出願され
た特許願第８３−１８３６８号を挙げることができる。

前記特許出願は、２個のポンプからなる総合的な人工心
臓であり、心臓の右側部分と左側部分とを有し、前記ポ
ンプを制御するための装置を備えている。この方式は極
めて注目すべきことで、一方において、次の構成よりな
る分離不能な機能ユニットよりなる：前述の従来発明に開示された構成は、第６図に示されて
いるように、２個の互いに分離された心嚢モジュールと
してのポンプモジュール３及び外部心嚢モジュールとし
てのポンプモジュール４が設けられており、チューブ状
機能リンク５によって接続されている。

このポンプモジュール３は、自然心臓１の右心臓ＣＤに
置換されるものであり、心嚢空隙２内に収容されている
。この心嚢空隙２は、この心嚢空隙２から自然心房を切
断した後、右心房ｏｎ（大静脈ＶＣＩとＶＣＳのリザー
バー）、肺静脈ＡＰ、左心房ＯＧ（肺静脈ＶＰＧとＶＰ
Ｄのリザーバー）及び大動脈ＡＯに対して各々接続する
周知の４個の接続手段２５，２６．２９及び３０が設け
られたエンベロープ体８よりなる。

肺静脈ＡＰ及び左心房ＯＤへ接続するための孔２５及び
２６は、エンベロープ体８内ニ収容された２個のポンプ
１３及び１４のための入口及び出口として作用する弁２
７及び２８を有すると共に、置換すべき自然心臓の右側
部の機能を遂行するように構成されている。

この外部心嚢モジュールであるポンプモジュール４は、
自然心臓１の左側部ＣＧの役割を遂行すると共に、心嚢
空隙２の外部に設けられ、生理学上の中立位置である例
えば胸部等に設けられている。このポンプモジュール４
は、６弁５４又は５７を有する入口孔５３及び出口孔５
６を有する２個のポンプ５０及び５２を収容するタイト
エンベロープ体４０からなっている。

第１導管３３は、左心房ＯＧに対応する心嚢モジュール
３の孔２９と外部心嚢モジュール４に設けられた各ポン
プ５０及び５２の入口孔５６とを接続するた”めに用い
られている。

第２導管３４は、大動脈ＡＯに対応する心嚢モジュール
乙の孔３０と外部心嚢モジュール４内に設けられた前記
各ポンプ５０及び５２の出口孔５６とを接続するために
用いられている。

第６導管３２は、血流が貫通する反対側に設けられた各
ポンプ１３，１４．５０及び５２間の気体通路を構成し
ている。

さらに、制御装置８９，９０．９２及び９３はポンプ１
３と１４及び５０と５２を逆に作動させると共に、弁２
７．２８．５４及び５７を制御する。

すなわち、前述の従来発明における人工心臓においては
、心嚢モジュールは置換すべき自然心臓の空隙内に設け
られると共に、右心房、肺動脈、左心房及び大動脈に各
々接続するための４個の孔を有するエンベロープ体内に
収容され、これらの６孔は心嚢モジュール内に設けられ
た第１ポンプのための入口及び出口を制御するための弁
であって、置換すべき自然心臓の右側部の機能を遂行す
るように構成されている。

又、外部心嚢モジュールは、受け体としての患者内の生
理学的な中立場所内に収容され、置換すべき自然心臓の
左側部の機能を遂行する。

この外部心嚢モジュールは各々弁を有する入口孔及び出
口孔を有する第２ポンプが収容されているエンベロープ
体よりなる。

前記心嚢及び外部心嚢モジュール間の機能リンクは下記
の構成よりなっている：すなわち、第１導管は前記心嚢モジュールのエンベロー
プ体を貫通し、外部心嚢モジュール内の第２ポンプの入
口孔と左心房に対応する後者の孔に接続されている。

第２　導管は前記心嚢モジュールのエンベロープ体を貫
通すると共に、前記外部心嚢モジュールと共働する第２
ポンプの出口孔及び大動脈に対応する後者の孔に接続し
ている。

さらに、第３導管は血流に対向して設けられた第１及び
第２ポンプの各側部間のガス導通部を構成し、他方、前
記制御装置は前記各ポンプを互いに逆に作動させる。

従って、この従来発明の構成によれば、前記心嚢モジュ
ールすなわち心臓の右側部は、心嚢空隙部内に設けられ
ている。この必要な場所は、右心室として作動するその
電気機械的作動システム及びポンプを収容するエンベロ
ープ体を収容するのに好適なものである。

前記心嚢モジュールのこのエンベロープ体は、置換すべ
き病気の自然心臓の形態を少なくとも有シ、前記エンベ
ロープ体において、右心房、肺動脈、左心房及び大動脈
に接続するための構成は、少なくとも実質的にこれらの
心房及び動脈の自然な構成に対応している。事実、この
場所（スペース）は、心臓の左側部として作動するポン
プを移動することによって心嚢空隙内において自在とす
ることができ、各動脈及び静脈への接続が外見上可能で
あるように、前記心嚢モジュールを構成することが可能
となっていた。

Ｃ０問題点を解決するための手段前述のような従来の人工心臓の場合、上位の心嚢モジュ
ールの接続手段が胸部の大動脈に接続されねばならず、
結果的には、人工リンクとしての第２導管はその大動脈
を延長するために２個のモジュール間に設けねばならず
、人工リンクにおける大動脈の接続パイプが長くたり、
埋込手術が困難となっていた。

又、このような場合、前述の人工リンクを用いるよりは
、むしろ、人体の他の部位における大動脈自体を直接用
いる方が好適であった。

本発明は以上のよ５な問題点を解決するためになされた
もので、特に１機能上は１個の分離不能なユニットとな
る２個の互いに分離したポンプからなると共に、一方の
ポンプは自然心臓の中に設け、他方のポンプは腹部内に
形成された空隙スペース内に埋設し、リンクを介さず、
外部心嚢モジュールに大動脈を直接接続するようにした
人工心臓を提供することを目的とする。

ｄ０問題点を解決するための手段本発明による人工心臓は、心臓の右側部及び心臓の左側
部を各々代表する２個のポンプを有すると共に、前記各
ポンプを制御するための制御装置を有し、下記の各構成
よりなる人工心臓：ａ、置換されるべき自然心臓の空隙
内に収容され、右心房、左心房及び肺動脈に各々接続す
るための３個の孔を表わすエンベロープ体に内蔵される
心嚢モジュールを有し、前記右心房及び肺動脈に対する
接続のための前記各孔は前記エンベロープ内に収容され
た第１ポンプのための入口及び出口として各々供するた
めの複数の弁を有し、前記心嚢モジュールは置換すべき
自然心臓の右側部の機能を遂行する：ｂ、　　受側の患者の腹部の空隙スペース内に収容され
、置換すべき自然心臓の左側部の機能を遂行するための
外部心嚢モジュールを有し、この外部心嚢モジュールは
、各々バルブを有する入口及び出口を有するエンベロー
プ体内に収容された第２ポンプからなり、前記出口は腹
部の大動脈に接続されている：ｃ、　　前記各モジュール間の機能リンクは、前記心嚢
モジュールの前記エンベロープ体を貫通し、左心房に対
応する出口及び前記外部心嚢モジュールに設けられた第
２ポンプの入口に接続する第１導管と、それらの間を通
過する血流に対して対向して設けられた第１及び第２ポ
ンプの各側部間に気体通路を形成するための第２導管と
からなろ：さらに、前記制御装置は前記各ポンプを互いに反対に作
動する。

ｅ。作　用本発明による人工心臓においては、心嚢モジュールト腹
部モジュール（外ｎ　心嚢モジュールとからなり、これ
らの各モジュールは電気機械的ポンプによって作動する
と共に、血液及び気体リンクによって接続されており、
この心嚢モジュールは心臓の右側部として作動すると共
に腹部モジュールは心臓の左側部として作動する。

そしてこの腹部モジュールは腹部の大動脈に接続手段に
よって直接接続されている。従って、リンク内には大動
脈が収容されていないため、腹部モジュールは、腹部を
わずかに切開することにより収容することができると共
に、腹部の大動脈に簡単に接続することができ、交換す
る必要が生じた場合には極めて容易に新品との交換もで
きる。

ｆ、実施例以下、図面と共に本発明てよる人工心臓の好適な実施例
について詳細に説明する。

第１図は原理的な静脈と動脈を接続する自然心臓を示す
構成図、第２図は第１図の人工心臓の動作ブロック図、
第３図は人工心臓のブロック図、第４図は患者に装着し
た状態を示す構成図、第５図は各モジュール間の機能リ
ンク及び心嚢モジュールの実施例を示す外観図である。

まず、第１図及び第２図において、自然の人間心臓１は
、心嚢空隙２（破線で示す）内に収容されると共に２個
の心臓からなり、互いに区別可能であると共に互いに固
く構成され、右心１ｌｉＩＣＤは右心房ＱＤと右心室Ｖ
Ｄよりなり、左心＠ＣＧは左心房ＯＧと左心室ＶＧとよ
りなる。

右心１１ｆＥｌ：’Ｄの右心房ＯＤは上位大静脈ＶＣＳ
及び下位大静脈ＶＣＩを介して静脈血流を受け、一方、
前記右心臓ＣＤの右心室ＶＤは肺動脈ＡＰを介して肺の
方向に通過する血流を発生する。

同様に、左心臓ＣＧの左心房ＯＧは、左右肺静脈ＶＰＧ
及びＶＰＤを介して肺からくる血流を受け、右心臓Ｃ（
）の右心房ＶＯは大動脈ＡＯを介して受けた血流を送出
する。

本発明による分離形ポンプの基礎的なコンセプトは、生
理学的観点に基づいており、単一の筋肉ユニットをなす
２個のポンプＣＤとＣＧにより構成されているが、心臓
１は機能的には２個の独立した組立体からなっている。

事実、機能的観点から、右心臓ＣＤは、零ではないが心
臓１のビート周波数が極めて低い時を除き、その流速が
可変である血流を押す単純な通路である。血管システム
の血流率が増加し、さらにこれらのビート周波数の増加
となる場合、肺回路の血流における右心臓の参加は運動
エネルギの故に、右心臓ＣＤに到着する血流速度の増加
によって減少することになる。他方、左心臓ＣＧは、そ
の力強い心室により、生体の全ての導管及び組織におけ
る血液の配分を確実にするための推進ポンプとしての心
臓の作用をなす。

さらに、この発明の要旨とするところは、右心臓ＣＤの
心室及び左心臓ＣＧの心室の各収縮が必ずしも同時では
なく位相の異なる状態であると云う周知事項に基づいて
いる。

次に、第６図に示されるところの、本発明による人工心
臓の原理ブロック図について説明する。２個の互いに分
離された心嚢モジュールとしてのポンプモジュール３及
び外部心嚢モジュールとしてのポンプモジュール４が設
けられており、これらの各モジュール３及び４はチュー
ブ状の機能リンク５によって接続されている。

このポンプモジュール３は、自然心臓１の右心臓ＣＤと
置換されるものであると共に、心嚢空隙２内に収容され
ている。このポンプモジュール３は、自然心房の切断を
した後、右心房ＯＤ（大静脈ＶＣＩとＶＣＳのリザーバ
ー）、肺静脈ＡＰ及び左心房ＯＧ（肺静脈ＶＰＧとＶＰ
Ｄのリザーバー）に接続する３個の接続手段２５．２６
及び２９が設けられたエンベロープ体８よりなる。

肺静脈ＡＰ及び左心房○Ｄへ接続するための孔２５及び
２６は、エンベロープ体８内に収容された２個のポンプ
１３及び１４のための入口孔及び出口孔として作用する
弁２７及び２８を有すると共に、置換すべき自然心臓の
右心臓部の機能を遂行するように構成されている。

次に、外部心嚢モジュールであるポンプモジュール４は
、自然心臓１の左心ｉｃｅの役割を遂行すると共に、心
嚢空隙２の外部、すなわち、生理学上の中立位置である
例えば腹部に設けられている。この外部心嚢モジュール
４は、６弁５４又は５７を有する入口孔５３及び出口孔
５６を有する２個のポンプ５０及び５２を収容する袋状
のエンベロープ体４０からなっている。

第１導管３３は、左心房ＯＧに対応する心嚢モジュール
３の孔２９と外部心嚢モジュール４に設けられた各ポン
プ５０及び５２の入口孔５３とを接続するために設けら
れている。

第３導管３２は、血流が反対に貫通する各ポンプ１３，
１４．５０及び５２間のガス等の気体通路を構成してい
る。

さらに、制御装置８９，９０．９２及び９′５はポンプ
１３と１４及び５０と５２を逆に作動させると共に、弁
２７，２８．５４及び５７を制御する。

尚、第６図の従来例と異なる構成は、６九モジュール３
のエンベロープ８が孔６０及びリンク５を有しておらず
、導管３４を有していないことである。

この場合、従来構成と異なる最も注目すべき部分は、第
４図に特に示されているが、前記外部心嚢モジュール４
の孔５６は接続部９９を介して大動脈ＡＯの腹部部分９
８に直接接続されている構成である。つまり、機能リン
ク７５内には大動脈の接続管が内蔵されていない。

又、これは図面には示されていないが、孔２５．２６．
２９及び５６は、当然接続装置を備えている。

さらに、第５図に示されているように、第１導管３３は
第３導管３２内に収容され、心嚢モジュール３側におい
て、これら２個の導管は互いに固く構成されている。他
方、腹部モジュール４側において、迅速な接続体（図示
せず）が設けられている。

この第３導管３２は柔軟性をもって構成され、破損を受
けることのないように長手方向にしなやかに構成され、
ポンプモジュール４が設けられた腹部空隙とポンプモジ
ュール３が設けられた心嚢空隙２間に存在する生理学的
通路をなしている。

他方、第３導管３２は、いかなる外部圧縮及びいかなる
変形をも避けるために比較的放射状に硬さを有するよう
に構成されている。最終的には、この第３導管３２は、
例えばスパイラル状に巻回したワイヤで壁状に構成され
ている。

この第３導管３２０円筒状直径は５　ｃｍである。

前記第３導管３２の内部には、前述したように、左右肺
静脈を広げるための左心房の共通肺静脈内に延びるしな
やかな第１導管３３と、ポンプモジュール６をポンプモ
ジュール４及び発電機（図示せず）に接続するための電
気的接続手段（図示せず）が設けられている。この電気
的接続手段は、ポンプ１３及び１４を作動し、６孔２５
及び２６に配設された電気制御弁のサーボ制御を行って
いる。

前記第１導管は、圧力低下を避けるため、断面がａ　ｃ
ｍ２　　以上でなければならない。

前記第３導管３２内には、前記第１導管３３及び前記電
気的接続手段の部分以外に、各ポンプモジュール３及び
４の気体を接続するための気体通路を設けるための空間
が残されている。

さらに、前記機能リンク５について詳述する。

（１）左心房と肺動脈とを結合させるため、第１導管３
３は、例えば、風袋のように極めてしなやかで強度が高
（なければならない。この第１導管３３は極めて柔軟性
に富んでいなげればならないが、これは、第１導管６６
がより丈夫な第３導管３２により完全に保護されている
ため、前記リンク５において不利となることではない。

（２）第３導管３２内の自由内部空間は、各ポンプモジ
ュール３と４を接続するためのデッドスペースを形成し
ている。この自由内部空間は前記各モジュールの一方の
ポンプにより出される気体容量を通すためのもので、各
モジュールの他方へ移動するように構成されている。

押板と共働するダイヤフラムの動作により必要とされる
容量補正チャンバーとして用いられる。さらに、共通肺
静脈３３（第１導管）内の血が大気圧とほぼ等しいため
、大気圧における変化のバランスをとることが可能であ
る。従って、この内部空間は、多数の著者によって述べ
られているように、コンプライアンスチャンバーにおけ
る微妙な問題を容易に解決している。

（３）外部心嚢パワーモジュールであるポンプモジュー
ル４のポンプは、左心房に延びる第１導管３３内の著し
い液揺れの危険を有している。しかし、このことは不利
と云うわけではない。実際に、この液揺れの事実におい
て、極めてしなやかである第１導管３３は放射方向に拡
開し、このことは第３導管３２内に自由な空気空間の存
在によることが可能である。

この方法において、この自由空間と共働する第１導管６
乙は、心房のように、血液供給の作用を遂行している。

従って、これは極めて優秀な右心房であると考えられる
。

（４）　　前記自由空間のバッファ機能を完遂するため
に、第１導管６３を取り囲むエンベロープ体又は壁（こ
れはエンベロープ８の一部である）は固くなる代りにし
なやかとなるように、心嚢モジュール（ポンプモジュー
ル）３内に配設されている。

第５図は、置換すべき自然心臓１の形状、容量及び質量
を表わす心嚢モジュール（ポンプモジュール）３のエン
ベロープ体８を示すと共に、これらの心房及び動脈の自
然な構成に実質的に相当する右心房、肺動脈及び左心房
に接続するための６孔２５．２６及び２９の構成を示し
ている。

ｇ０発明の効果本発明による人工心臓は、以上のように構成されている
ため、次のような種々の効果を得ることができる。

（１）大静脈及び肺静脈を経て戻る静脈血液を妨げるこ
とがな（、又、特に効果的なこととして、心臓の右側部
におけろ血液の戻り圧の機能としてビート周波数の調整
を行うことが可能である。さらに、圧力測定の手段とし
て第１ポンプに入る静脈血液の圧力を検出し、生体代行
機器の動作を制御するために、センサーヲ心嚢モジュー
ル（ポンプモジュール）内に配設することができる。

（２）心嚢空隙から心臓の左側部を除去することにより
、この心嚢モジュールの中に、第１ポンプを作動させろ
ための電気機械的システム及び電気制御弁を制御するた
めの機構を収容するための十分な場所を得ることができ
る。

（３）第１ポンプはダイヤフラム形で、電気機械的シス
テムは直接ダイヤプラムに接触することができるため、
ダイヤフラムにおける微少クシツクの形成の一因となる
機械的なストレスを最少とするべ（板を形成することに
よって、生体代行機器の生物学的品質を最適化すること
が可能となる。これらの微少クラックは、生体代行機器
の駆動ダイヤプラムの品質を低下させる原因となる。生
体代行機器の動作を制御するための前述のセンサーは、
第１ポンプのダイヤプラム上に設けることができる。

（４）外部心嚢モジュールは、わずかな外科手術によっ
て容易に形成することができる腹部の容積内に収容され
、直接大動脈と接続されているため、外部心嚢モジュー
ルは容易に新品と交換ができる。

又、前述の交換においては、外部心嚢モジュールのエン
ベロープ体における６孔と各導管との着脱も容易に行え
、大動脈用の孔と腹部の大動脈との着脱も極めて容易に
行うことができる。

（５）機能リンク内には、大動脈が内蔵されていないの
で、各モジュール及び機能リンクの埋込みが容易となり
、埋込手術が極めて容易となる。

（６）腹部のスペースの容積は比較的大きく（約１リツ
トル以上）であるため、スペースとしては全（問題な（
、外部心嚢モジュールは第２ポンプを直接駆動するため
の電気機械的システムを容易に収納することができる。

又、そのため、ダイヤフラムに直接当接する押板を用い
ることができる。

（７）　　前述の理由により、外部心嚢モジュールは開
閉式の２個の弁を有することができると共にマイクロプ
ロセッサ−を内蔵して４個の弁の制御をすることができ
る。このマイクロプロセッサ−は前述のセンサーからの
情報をもとにして患者の要求に応じて調整できる心臓の
リズムを変えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第５図は本発明による人工心臓を示すための
もので、第１図は原理的な静脈と動脈を接続する自然心
臓を示す構成図、第２図は第１図の人工心臓の動作ブロ
ック図、第３図は人工心臓のブロック図、第４図は患者
に装着した状態を示す構成図、第５図は各モジュール間
１は自然心臓、２は心嚢空隙、３は心嚢モジュール、４
は外部心嚢モジュール、５は機能リンク、ＣＤは右心臓
、ＯＤは右心房、ＣＧは左心臓、ＯＧは左心房、ＶＤは
右心室、ＶＧは左心室、ＡＰは肺動脈、Ａ○は大動脈、
８はエンベロープ体、＋３．１４．５０．５２　はポン
プである。々すノ　　　　　　　　　　ケ６ケ２

Claims

【特許請求の範囲】

（１）心臓の右側部及び心臓の左側部を各々受け持つた
めの２個のポンプを有すると共に、前記各ポンプを制御
するための制御装置を有し、下記の各構成よりなる人工
心臓：ａ、置換されるべき自然心臓の空隙内に収容され、右心
房、左心房及び肺動脈に各々接続するための３個の孔を有するエンベロープ体に内蔵されると共に、前記右心房及び肺動脈に対する接続のための前記各孔は前記エンベロープ体内に収容された第１ポンプのための入口及び出口として各々供するための複数の弁を有し、置換すべき自然心臓の右側部の機能を遂行するための心嚢モジュールと：ｂ、受け側の患者の腹部の空隙スペース内に収容され、
置換すべき自然心臓の左側部の機能を遂行すると共に、各々バルブを有する入口及び出口を有するエンベロープ体内に収容された第２ポンプを備え、前記出口腹部の大動脈に接続されている外部心嚢モジュールと：ｃ、前記心嚢モジュールの前記エンベロープを貫通し、
左心房に対応する出口及び前記外部心嚢モジュールに設けられた第２ポンプの入口に接続する第１導管と、血液を逆に流すように設けられた第１及び第２ポンプの各側部間に気体通路を形成するための第２導管とからなる各モジュール間の機能リンクと：さらに、前記各ポスプを互いに逆に作動するための制御装置。
（２）前記心嚢モジュールは、前記第１ポンプを作動す
るための電気機械的システムを内蔵していることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の人工心臓。
（３）前記心嚢モジュールの前記エンベロープ体は、置
換すべき自然心臓の少なくともほぼ近い形状、容積及び
質量を示し、前記エンベロープ上において、右心房、肺
動脈及び左心房への接続に対する各孔の構成は、これら
の各房及び動脈の少なくとも自然の構成に相当している
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の人工心臓
。
（４）前記心嚢モジュールにおいて、右心房及び肺動脈
への接続に対する各孔に用いられる各弁は電気的制御形
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の人
工心臓。
（５）前記第１ポンプは、ダイヤフラム及び押板形であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の完全人
工心臓。
（６）前記リンクは、前記心嚢モジュールの前記エンベ
ロープ体の低い部分を外部心嚢モジュールのエンベロー
プ体の高い部分に接続していることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の人工心臓。
（７）各モジュール間の前記リンクの第２導管は、縦方
向にしなやかであるが放射方向には硬く、前記第１導管
を収容していることを特徴とする特許請求の範囲第２項
記載の人工心臓。
（８）前記第２ポンプは、ダイヤフラム及び押板形より
なることを特徹とする特許請求の範囲第１項記載の人工
心臓。
（９）前記外部心嚢モジュールと共働する２個の弁は各
々電気的制御形であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の人工心臓。