JPS63242266A - 血液ポンプ装置 - Google Patents

血液ポンプ装置

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JPS63242266A
JPS63242266A JP62079301A JP7930187A JPS63242266A JP S63242266 A JPS63242266 A JP S63242266A JP 62079301 A JP62079301 A JP 62079301A JP 7930187 A JP7930187 A JP 7930187A JP S63242266 A JPS63242266 A JP S63242266A
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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】 イ、産業上の利用分野 本発明は血液ポンプ装置、例えば完全（体内埋め込みタ
イプ）人工心臓装置又は補助人工心臓装置に関するもの
である。
口、従来技術 従来、例えば体内埋め込みタイプの完全人工心臓装置と
して、血液チャンバーへの血液の導入、排出を往復動可
能なブツシャプレートによって行うブツシャプレート型
のものが知られている。
ブツシャプレートの駆動源としては、可逆式のＤＣブラ
シレスモータを用い、このＤＣモータの回転力を直線運
動に変換するカム機構を組み込んだ装置がある（Ｖｏｌ
、ＸＸＸ″Ｔｒａｎｓ、　Ａｍ、　Ｓｏｃ。
Ａｒｔｉｆ　　Ｉｎｔｅｒｎ　Ｏｒｇａｎｓ　″（１９
８４）　Ｐ６９−７４）。
その他、スターリングエンジンや形状記憶合金等を駆動
源に用いることも研究されている。
この中でも、ＤＣモータを用いた装置が注目されている
が、ＤＣモータでは、高いエネルギーを得るにはその重
量を大きくする（即ち、コイルの巻数を増やす等）必要
があるため、高いエネルギー変換効率と軽量化及び小型
化とが相反する特性となり、双方を同時に満足すること
は不可能である。しかも、電磁波を発生するので、ブツ
シャプレートの位置検出（換言すれば、血液の流量検出
）のためにその近傍に配されるホールセンサに悪影響を
及ぼしたり、駆動制御系へのノイズ混入の原因となって
誤動作を生ぜしめる危険性がある。また、モータシャフ
トとコイルとはいずれも導電性であって、それらと人工
心臓のハウジングとの間の絶縁分離も容易でなく、医療
用機器としての電気的安全性の確保が容易でない。
ハ０発明の目的 本発明の目的は、入力するエネルギーの変換効率を向上
させると同時に軽量で、制御性に優れ、ノイズの発生が
なく、かつ電気的安全性等も良好な駆動源を用いた血液
ポンプ装置を提供することにある。
二１発明の構成 即ち、本発明は、血液導入部と血液導出部とを有する血
液チャンバーが拡大及び縮小を繰返すように駆動せしめ
られる血液ポンプ装置において、圧電変換素子の動作に
よる振動部の高周波振動を回転運動として取出す超音波
モータが、駆動源として用いられていることを特徴とす
る血液ポンプ装置に係るものである。
ホ、実施例 以下、本発明の実施例を図面について説明する。
第１図〜第２図は、第１の実施例による体内埋め込みタ
イプのブツシャプレート型の人工心臓装置を示すもので
ある。
この人工心臓装置においては、血液チャンバー１が変形
可能なダイヤフラム２によって区画されていて、ブツシ
ャプレート３による繰返しの往復動作でダイヤフラム２
が実線位置と仮想線位置との間で移動し、これによって
血液４が拡大されたチャンバー１内に吸引され（実線位
置）、或いは縮小したチャンバー１外へ吐出される（仮
想線位置）ようになっている。ブツシャプレート３の位
置は、ホール素子２８とマグネット２９とからなるセン
サによって検出される。チャンバー１に連設された血液
導入管部５と血液導出管部６とには夫々、逆止弁（図示
せず）が設けられている。ダイヤフラム２は、一対のハ
ウジング部材７と８との周辺接合域にて挟着されている
（図中の９はボルトである）。
また、後方側のハウジング部材８は更に、筒状の第３の
ハウジング部材１０に対しボルト１１で結合されている
。なお、図中の１４は、外気と通じるベントラインであ
り、ブツシャプレート３の動きをスムーズにしている。
ここで注目すべき構成は、ハウジング部材１０内には後
記に詳述する超音波モータ１２が配され、この超音波モ
ータの回転力を利用したボールネジ送り機構１３によっ
てブツシャプレート３を作動せしめ、ダイヤフラム２を
変形させるようにしていることである。
即ち、超音波モータ１２は、第３図に示すように基本的
には、ステンレス鋼等の円板状の弾性体１５に圧電セラ
ミックス等の圧電変換素子１６を貼り合せて振動体１７
とし、細分割されてリング状に配された弾性体分割部分
ｔｓａ上にステンレス等の円板状の移動体（回転体）１
８を配したものである。この移動体１８は、振動体１７
の中央貫通孔１９に挿入して軸支される回転軸２０を有
している。この超音波モータ１２においては、圧電変換
素子１６は円周方向に例えば９０°の位相差の２つの波
が励振できる１ように貼合され、高次の振動モードを形
成して中央部から外周部にかけて振幅がゼロとなるノー
ドを生ぜしめ、このノードの時間的位置変化を利用して
中央部からモータの出力軸（即ち、上記の回転軸２０）
を取出している。
これを具体的に説明すると、第３図のように、各弾性体
部分１５ａを所定の周期で組み合わせ、共通の発振器２
１の出力をそのまま増幅器２２で増幅して供給すると同
時に、９０°の位相差を位相器２３で生ぜしめた後に増
幅器２４で増幅して供給す北（但し、図面では理解容易
のために、他の弾性体部分１５ａについては図示省略し
た）。この結果、圧電素子１６に対し、時間的に９０°
異なる信号が弾性体部分１５ａの配列方向（円周方向）
に沿って加えられるので、これに応じて圧電素子１６が
第４図の如くに変形（ｓｉｎ波とｃｏｓ波の合成波によ
る）し、弾性体１５は合成波の進行方向２５に波を打つ
ように変形してゆく。
一方、移動体１８については、その底面には複合プラス
チック等の大きな摩擦係数の耐摩耗材料２６がリング状
に接着されていて、上記の弾性体１５の変形方向２５と
は逆方向２７に推進力を受けて移動することになる。
こうして、移動体１８はロータとして、振動体１７（ス
テータ）の谷部に触れることなく、山部付近での摩擦力
で機械的出力を取出せるため、高いエネルギー効率を得
ることができる。
従って、第３図において移動体１８を時計方向又は反時
計方向へ制御性良く正、逆回転させることができる。こ
の超音波モータ１２の特長をまとめると、次′のようで
ある。
（１）１巻線不要であるから、構造が簡単となり、小型
、軽量化が可能である。例えば、ＤＣモータと同出力に
して重量は１／１０と軽量化できる。
（２）、摩擦力を利用しているので、応答性、位置制御
性に優れている。
（３）、高エネルギー変換効率が得られ、かつ低速、高
トルクが得られる。
（４）、磁気を生じないため、磁気の影響を受は易い部
分（特に、第１図に示したブツシャプレート位置検出用
のホールセンサ２８）に悪影響を与えず、また第３図の
如き駆動回路系（これは電源と共にハウジングに内蔵し
てもよい。）のノイズ要因ともならない。
（５）、駆動源としてのモータとこの人工心臓のハウジ
ングとの間の絶縁は、上記したセラミックス圧電素子１
６によって容易かつ確実であり、電気的安全性に優れて
いる。
このような特長を持つ超音波モータ１２を用い、その移
動体１８の軸２０に対して公知のボールネジ送り機構１
３を第１図のように結合せしめる。
即ち、この機構１３は、軸２０に結合された雌ねじ部３
０と、ブツシャプレート３に結合された雄ねじ部３１と
の間に必要に応じて鋼球３２を入れ、軸２０の回転力を
往復直線運動に変換して雄ねじ部３１を作動せしめるも
のである。従って、超音波モータ１２の制御された回転
駆動に応じて、ブツシャプレート３が繰返し往復動じ、
ダイヤフラム２の変形による血液チャンバー１の拡大、
縮小が実現される。
本実施例によれば、上記の超音波モータ１２の使用によ
って、入力エネルギーの変換効率が高く、軽量で制御性
に優れ、ノイズがなく、電気的安全性の良好な駆動源を
実現できるので、体内埋め込み方式の人工心臓として極
めて存用な装置を提供することができる。
第５図及び第６図は、本発明の他の実施例を示すもので
ある。
この例では、上述した例に比べて、超音波モータの構成
とその駆動力伝達機構が異なっている。
即ち、超音波モータ４２は、圧電変換素子（圧電セラミ
ックス）４６を貼付けたステンレス等のリング状弾性体
４５に対し、複合プラスチック等の摩擦係数の大きな耐
摩耗材料５６を接着したステンレス等のリング状移動体
４８が接した状態で、上述したと同様にして作動せしめ
られるものである。そして、この超音波モータ４２の出
力軸は、移動体４８と一体の円筒形のカム４０として構
成され、このカム４０のカム溝５１に対してダイヤフラ
ム２のブツシャプレート３の作動軸４１の側面に設けた
ピン５２が挿入され、カムシャフト機構４３を形成して
いる。
従って、超音波モータ４２の回転力は移動体４８からカ
ム４０に伝えられ、カム４０の正、逆回転によってカム
溝５１内のピン５２は前後方向に強制的に往復直線運動
せしめられ、作動軸４１を介しブツシャプレート３も往
復動せしめられることになる。この超音波モータ４２は
振動体４７をリング状にし、移動体４８との接触部分を
くし歯状にしたので、振幅を拡大でき、かつより軽量化
を実現できる。
以上の各側による人工心臓としての血液ポンプは、体内
埋め込み型左心補助として第７図のように用いられる。
即ち、人間の心臓５３の左心室からの大動脈５４に対し
、人工血管５５を介して血液ポンプの血液導出管部６を
結合し、他方、左心室に対して血液導入管部５を人工血
管（図示せず）を介して結合する。そして、血液ポンプ
自体はあばら骨に固定し、そのベントライン１４はパイ
プによって外部に導かれ、外気に通じている。
第８図は、本発明の更に他の実施例を示すものピストン
機構６３を設け、ハウジング部材１０をシリンダとし、
この中にブツシャプレート３の作動軸４１の先端にピス
トンヘッド６４を固定し、このピストンヘッド６４に対
し、第６図に示したと同様の超音波モータ４２を用いた
スクリュー機構６５でシリコーンオイル６２をパイプ６
６を介して作用せしめている。即ち、スクリュー機構６
５は、シリコーンオイル６２を容した伸縮自在なチャン
バー６７とピストン機構６３との間にパイプ６６によっ
て接続されていて、既述した超音波モータ４２　（ここ
では、配線等は簡略化のために図示省略した。）がパイ
プ６６内に固定され、その移動体４８にはスクリュー羽
根６１付きのリング６０を取付けている。
従って、超音波モータ４２の作動によってリング６０（
即ち、スクリュー羽根６１）が制御性良く正、逆回転を
繰返し、これに伴ってチャンバー６７が実線状態と仮想
線状態との間で伸縮を繰返しながらシリコーンオイル６
２がパイプ６６を通してピストンヘッド６４へ供給又は
吸引されることになる。この結果、ピストンへフド６４
の往復運動が生じ、ブツシャプレート３によってダイヤ
で、上記のスクリュー機構６５及びチャンバー６７も体
内に埋設することができる。
以上、本発明を例示したが、上述の例は本発明の技術的
思想に基づいて更に変形が可能である。
例えば、上述の超音波モータの構成や材質、駆動方法等
は種々変更してよいし、その駆動力伝達手段も上述の送
り機構等以外も様々であってよい。
血液チャンバ一部分の構造も上述した例に限定されるこ
ともない。また、本発明は補助人工心臓だけでなく、完
全人工心臓にも適用可能であり、更には人工心臓以外の
人工心肺等にも適用してよい。
へ０発明の作用効果 本発明は上述の如＜、超音波モータを駆動源としている
ので、その特長を効果的に発揮した高エネルギー変換効
率、高制御性、小型、軽量、低ノイズで電気的安全性の
良好な血液ポンプ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示すものであって、第１図は第
１の実施例による人工心臓の断面図、第２図はその側面
図、 第３図は超音波モータの一部破断要部分解斜視図、 第４図は超音波モータの原理図、 第５図は他の実施例による人工心臓の断面図、第６図は
他の超音波モータの一部破断要部分解斜視図、 第７図は人工心臓の使用状態を示す概略図、第８図は更
に他の実施例による人工心臓の一部拡大断面図 である。 なお、図面に示す符号において、 １　　　　　・・・・血液チャンバー ２　　　　・・・・ダイヤフラム ３　　　　　・・・・ブツシャプレート４　　　　・・
・・血液 ５　　　　・・・・血液導入管部 ６　　　　・・・・血液導出管部 １２．４２・・・・超音波モータ １３　　　・・・・ボールネジ送り機構１５．４５・・
・・弾性体 １６．４６・・・・圧電セラミ７クス １７．４７・・・・振動体 １８．４８・・・・移動体（回転体） ２０　　　・・・・出力軸 ２６．５６・・・・高摩擦性耐摩耗材料３０　　　・・
・・雌ねじ部 ３１　　　・・・・雄ねじ部 ４０　　　・・・・カム ４１　　　・・・・作動軸 ４３　　　・・・・カムシャフト機構 ５１　　　・・・・カム溝 ５２　　　・・・・ピン ６１　　　　・・・・スクリュー ６２　　　・・・・オイル ６３　　　　・・・・ピストン機構 ６４　　　・・・・ピストンへ・ノド ６５　　　・・・・スクリュー機構 ６７　　　　・・・・チャンバー である。 代理人　　弁理士　　逢　坂　　　宏 第３図 第４図 忙 Ｃ（ 塚 ば） 浮 Ｕ） ■ 浮

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １、血液導入部と血液導出部とを有する血液チャンバー
    が拡大及び縮小を繰返すように駆動せしめられる血液ポ
    ンプ装置において、圧電変換素子の動作による振動部の
    高周波振動を回転運動として取出す超音波モータが、駆
    動源として用いられていることを特徴とする血液ポンプ
    装置。
JP62079301A 1987-03-31 1987-03-31 血液ポンプ装置 Expired - Lifetime JPH084619B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62079301A JPH084619B2 (ja) 1987-03-31 1987-03-31 血液ポンプ装置
DE3810660A DE3810660A1 (de) 1987-03-31 1988-03-29 Blutpumpe
US07/622,573 US5092878A (en) 1987-03-31 1990-12-05 Blood pump
US07/638,015 US5041132A (en) 1987-03-31 1991-01-07 Blood pump

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JP62079301A JPH084619B2 (ja) 1987-03-31 1987-03-31 血液ポンプ装置

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JPH084619B2 JPH084619B2 (ja) 1996-01-24

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