JPS6366542B2 - - Google Patents

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JPS6366542B2
JPS6366542B2 JP59155437A JP15543784A JPS6366542B2 JP S6366542 B2 JPS6366542 B2 JP S6366542B2 JP 59155437 A JP59155437 A JP 59155437A JP 15543784 A JP15543784 A JP 15543784A JP S6366542 B2 JPS6366542 B2 JP S6366542B2
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JP
Japan
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casing
roller
wall surface
surface portion
tube
Prior art date
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Application number
JP59155437A
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English (en)
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JPS6133663A (ja
Inventor
Kiichi Tsucha
Yasuhiro Fukui
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shingijutsu Kaihatsu Jigyodan
Original Assignee
Shingijutsu Kaihatsu Jigyodan
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Application filed by Shingijutsu Kaihatsu Jigyodan filed Critical Shingijutsu Kaihatsu Jigyodan
Priority to JP15543784A priority Critical patent/JPS6133663A/ja
Publication of JPS6133663A publication Critical patent/JPS6133663A/ja
Publication of JPS6366542B2 publication Critical patent/JPS6366542B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明は、人工心肺装置に用いられるローラポ
ンプ型の送血ポンプに関するもので、特に、その
ケーシング形状に特徴を有する送血ポンプに関す
るものである。 (従来の技術) 心臓切開手術を行う場合には、心臓と肺との機
能を代行する人工心肺装置が用いられる。この人
工心肺装置は、一般に、生体の静脈系から脱血
し、人工肺において血液を酸素化した後、リザー
バに一時貯血し、送血ポンプにより生体の動脈系
に再び戻すようになつている。この送血ポンプと
しては、第5図に示すように、ケーシング1の内
壁面Sに沿つて配設された弾性材料製のポンピン
グチユーブ2上をローラ3が転動することによ
り、そのポンピングチユーブ2がローラ3とケー
シング1の内壁面Sとの間で絞られて内部の血液
を送り出し、自己の弾性力によつて復元して血液
を吸い込むようにした、ローラポンプが用いられ
ることが多い。そのケーシング1の中心にはポン
プ駆動軸4が設けられ、その駆動軸4がモータ
(図示せず)によつて間欠的に回転されるように
なつている。通常は、その駆動軸4にローラアー
ム5がその中央で固着され、そのアーム5の両端
にそれぞれローラ3,3が回転自在に軸支されて
いて、二つのローラ3,3が180゜位相差をもつて
チユーブ2上を転動するようにされている。 なお、図中、6,6は、ローラ3,3の直前で
チユーブ2を所定の位置にセツトするチユーブガ
イドであり、7,7は、チユーブ2を装着した後
その吸込側端部2a及び吐出側端部2bを固定す
るための係止扉である。 このようなローラ3の転動によつてポンプ作用
を行わせるため、ケーシング1の内壁面Sには、
駆動軸4を中心とする円弧面部分S1が設けられて
いる。従来は、第6図に示すように、その円弧面
部分S1を見込む角度(以下、ケーシング角度とい
う)は190゜〜200゜として、二つのローラ3,3が
10゜〜20゜の間は同時にチユーブ2を完全に押しつ
ぶすようにしていた。そして、その円弧面部分S1
の両端の、吸込側に位置する内壁面部分S2及び吐
出側に位置する内壁面部分S3は、いずれもその円
弧面部分S1から接線方向に延びる面とされてい
た。すなわち、一定の曲率をもつ円弧面部分S1
ら、その両端の内壁面部分S2,S3では直ちに曲率
がゼロとなるようにされていた。 (発明が解決しようとする問題点) ところで、このようなローラポンプを人工心肺
装置の送血ポンプに用いる場合、問題となるのは
ローラポンプ自体の脈流による波形の乱れであ
る。すなわち、従来のようなローラポンプでは、
吐出側でローラ3がチユーブ2から急速に離れる
ために、押しつぶされていたチユーブ2が急速に
復元しようとして脈流を生ずる。例えばそのポン
プ駆動モータを定常回転させた場合でも、そのよ
うなローラポンプでは、第7図に示すような波形
の乱れが見られる。 しかも、特に乳幼児を対象とする人工心肺装置
の場合には、各臓器の機能が正常に保されるよう
にするために、生理的な拍動流に対応した体外循
環が得られるようにする必要がある。ローラポン
プを用いて拍動流を得る際には、そのポンプ駆動
モータをオン・オフさせてローラ3の転動・停止
を行わせるので、乳幼児のために高拍動数の拍動
流を得ようとすると、上述の脈流の問題が更に大
きくなる。 本発明は、このような問題に鑑みてなされたも
のであつて、その目的は、高拍動数においても安
定した拍出量を確保することのできる人工心肺装
置の送血ポンプを得ることである。 (問題点を解決するための手段) この目的を達成するために、本発明では、ロー
ラポンプの吐出側に位置するケーシングの内壁面
部分を、その内壁面の円弧面部分から連続して曲
率が徐々に小さくなる曲面として形成している。 その曲率は、例えば、その内壁面部分の沿つて
配設されたポンピングチユーブ上をローラが転動
するとき、吐出される液体の圧力がほぼ一定の場
合で減少するように、実験結果を用いて計算する
ことにより定めることができる。 (作用) このように、ローラポンプの吐出側のケーシン
グ内壁面部分を、曲率が徐々に小さくなる曲面と
することにより、ケーシングの中心のポンプ駆動
軸のまわりを一定の半径で回転するローラは、吐
出側においてはケーシングの内壁面、したがつて
ポンピングチユーブから徐々に離れることにな
る。その結果、押しつぶされていたチユーブが急
速に復元して吐出した血液を吸い戻すようなこと
はなくなり、脈流の発生を軽減させることができ
るようになる。 (実施例) 本発明者らは、ローラポンプの波形成形には、
ケーシング角度とケーシングの吐出側の内壁面形
状とが大きな影響を与えるものと考え、それに関
する実験を行つた。その結果、 脈流は、ケーシング角度が180゜未満のときに
は低下するが、それ以上ではケーシング角度に
よる差異は見られない。 ケーシングの内壁面のローラ離脱側、すなわ
ち吐出側における形状を、ローラ離脱開始位置
から完全離脱位置までの長さが引き延ばされる
形状とすれば、脈流の減少に役立つ。 という結論が得られた。 しかしながら、ケーシング角度を180゜未満とす
ると、ポンプの停止時に血液の逆流が発生する恐
れがあるので、ケーシング角度は186゜とすること
とした。 そして、ケーシングの内壁面形状を定めるため
に、まず、使用するポンピングチユーブの変形量
とそれによつて生ずる圧力変化量との関係を求め
る実験を行つた。その実験に用いた装置は第4図
のようなものである。すなわち、一端を密閉した
ポンピングチユーブ2を水平台上に設置し、その
チユーブ2の他端に鉛直ガラス管8を接続して、
そのチユーブ2及びガラス管8内に、ガラス管8
内の水面高さがh0となるまで水を注入した。そし
て、そのチユーブ2の上からローラポンプのロー
ラ3を押し付けて、チユーブ2を変形させるよう
にした。このような実験装置により、ローラ3を
押し付けたときの変形したチユーブ2の厚さc
と、そのときのガラス管8内の水面高さhとを測
定して、チユーブ2の厚さc、すなわちチユーブ
2の変形量と水面高さの変化量H、すなわちチユ
ーブ2内の圧力変化量との関係を表すグラフを得
た。得られた曲線を、最小二乗法により二次式の
形、すなわち H=K1c2−K2c+K3 (1) として表した。 チユーブ2内の圧力が最も高くなるのは、チユ
ーブ2が完全に押しつぶされたときである。すな
わち、チユーブ2の肉厚をtとすると、c=2tの
ときである。そこで、(1)式にc=2tを代入し、そ
のときの値をHmaxとした。そして、ローラポン
プにおいて、ローラ3がケーシング1の円弧状内
壁面部分S1を転動するときは、ポンピングチユー
ブ2が完全に押しつぶされると仮定した。 次に、ポンプケーシング1の内壁面S形状を座
標で表すために、第2図のように、ポンプ駆動軸
4の位置、すなわち円弧面部分S1の中心を原点O
とし、原点Oを通り円弧面部分S1の始点Qを通る
直線をx軸と定めた。また、OQからケーシング
角度186゜だけ離れた円弧面部分S1の終点をAと
し、OAと、OQに対して270゜をなすy軸との間を
7゜ずつに12等分して、その間に11個の点B,C,
D,…,Lが設定されるようにした。そして、こ
れらの点B,C,D,…,Lの座標は、その上を
点Aから順にローラ3が転動するとき、ポンピン
グチユーブ2から吐出される液体の量すなわち圧
力が一定の割合で減少していき、y軸上でローラ
3がチユーブ2から完全に離脱するように定める
こととした。 このような条件の下では、点B,C,D,…,
Lの座標は計算によつて求めることができる。す
なわち、点Aからi番目の点の座標を(xi,yi)
とし、その点の原点Oからの距離をriとすると、 xi=ri cos(6゜+7゜・i) (2) yi=ri sin(6゜+7゜・i) (3) となる。そして、点Aに比べてi/12の圧力減少
が得られるチユーブ2の厚さciは、(1)式を用い
て、 Hmax・(12−i)/12 =K1Ci2−K2Ci+K3 (4) を解くことによつて求めることができる。このと
き、riは、円弧面部分S1の半径rにciを加えてチ
ユーブ2の肉厚tの2倍を引いた式、すなわち ri=r+ci−2t (5) によつて得ることができる。 したがつて、その点の座標(xi,yi)は、(4)式
の解の小さい方の値をciと定め、(5)式に代入して
riを求めれば、(2)及び(3)式を計算することによつ
て求めることができる。そして、このようにして
得られた各点の座標をプロツトし、その各点間を
滑らかな曲線で結べば、ケーシング1の吐出側に
おける円弧面部分S1の終点Aから、ローラ3がチ
ユーブ2から完全に離れるまでの領域についての
内壁面部分S3の形状を得ることができる。その形
状は、円弧面部分S1から連続して、曲率が徐々に
小さくなる曲面となる。しかも、そのように曲率
が徐々に減少する内壁面部分S3が、84゜という大
きな角度範囲にわたつて延在することになる。 このようにして定められたケーシング1の内壁
面Sの形状の一例を第2図に示す。この例は、ポ
ンピングチユーブ2として内径8mm、外形12mmの
酢酸ビニル製のチユーブを用いることとし、円弧
面部分S1の半径rを63mmとしたものである。この
例では、吸込側端部の点N,P間と吐出側端部の
点M,N間とは、ともに直線状として互いに直交
するように定めた。そして、点P,Q間は、点P
を通る半径200mmの円と原点Oを中心とする半径
63mmの円とを滑らかに結ぶ曲線として、ローラ3
がチユーブ2を絞り始める部分においても、チユ
ーブ2が徐々に変形されるように考慮した。ま
た、点L,M間は、点A,L間の曲線を直線部分
M,N間に滑らかにつなぐ曲線となるようにし
た。したがつて、最後のプロツトは計算値とはわ
ずかに異なるものとなつている。各点の座標は次
のとおりである。
【表】 第1図は、こうして得られたケーシング1を備
えた送血ポンプを示すものである。このポンプに
おいては、ポンピングチユーブ2の吸込側端部2
aと吐出側端部2bとが直交するため、ケーシン
グ1の垂直な角部に、左右に開く2枚の係止扉7
a,7bを設けている。そして、チユーブ2の吸
込側端部2aをケーシング1本体と係止扉7aと
の間に挾んで保持し、吐出側端部2bを係止扉7
aと係止扉7bとの間に挾んで保持するようにし
ている。これらの係止扉7a,7bは、その閉じ
た位置で磁石によつて互いに固定されるようにな
つている。このような係止扉7a,7bによつて
チユーブ2の端部2a,2bを保持するようにす
ることにより、人工心肺装置の送血回路の一部を
なすポンピングチユーブ2を、ケーシング1に簡
単に、しかも手早く装着することができるように
なる。 他の構成は、第5図に示した従来のローラポン
プと同様である。なお、図中、9は、ポンプ駆動
モータを示す。 この送血ポンプを用い、ポンプ駆動モータ9を
間欠的に回転させて、ポンプを拍動させたときに
得られる流量波形を計測した結果、第3図のよう
な波形が観測された。この波形から明らかなよう
に、この送血ポンプでは脈流による波形の乱れは
極めて少なくなつている。 なお、上記実施例においては、吐出側に位置す
るケーシング1の内壁面部分S3の形状を、そこに
配設されたポンピングチユーブ2上をローラ3が
転動するとき、それによつて吐出される液体の圧
力がほぼ一定の割合で減少するように定めたもの
について説明したが、その形状は、例えばローラ
3と内壁面部分S3との間がほぼ一定の割合で離れ
ていくような形状として決定することもできる。 (発明の効果) 以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、ローラポンプの吐出側に位置するケーシング
の内壁面部分を、曲率が徐々に小さくなる曲面と
して形成するようにしているので、吐出側におい
ては、ポンピングチユーブを絞つていたローラが
そのチユーブから徐々に離れていくようになり、
ローラポンプにおける脈流の発生を低減させるこ
とができる。したがつて、高拍動数においても安
定した拍出量の得られる送血ポンプとすることが
でき、特に乳幼児用の人工心肺装置に適したもの
とすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による送血ポンプの一実施例
を示す概略斜視図、第2図は、そのケーシングの
内壁面形状を示す模式図、第3図は、その送血ポ
ンプによつて得られる流量波形を示すグラフ、第
4図は、そのケーシング形状を定めるために用い
る実験装置の説明図、第5図は、従来の送血ポン
プの一例を示す平面図、第6図は、そのケーシン
グの内壁面形状を示す模式図、第7図は、従来の
送血ポンプによつて得られる流量波形を示すグラ
フである。 1…ケーシング、2…ポンピングチユーブ、3
…ローラ、4…ポンプ駆動軸、5…ローラアー
ム、S…ケーシング内壁面、S1…円弧面部分、S2
…吸込側内壁面部分、S3…吐出側内壁面部分。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 内壁面Sに、ポンプ駆動軸4を中心とする円
    弧面部分S1が設けられたケーシング1と、 そのケーシング1の内壁面Sに沿つて配設され
    たポンピングチユーブ2と、 前記ポンプ駆動軸4に固着されたローラアーム
    5の先端に支持され、そのポンプ駆動軸4の回転
    に伴つて前記ポンピングチユーブ2を絞りながら
    その上を転動するローラ3と、 を有する人工心肺装置の送血ポンプにおいて; 前記ポンピングチユーブ2の吐出側の、前記ケ
    ーシング1の内壁面Sの円弧面部分S1の終点Aか
    ら、前記ローラ3が前記ポンピングチユーブ2か
    ら完全に離れるまでの間に位置する前記ケーシン
    グ1の内壁面部分S3を、 少なくとも90゜近くの大きな角度範囲にわたつ
    て延在し、前記円弧面部分S1から滑らかに連続し
    て、曲率が徐々に減少する曲面として形成したこ
    とを特徴とする、 人工心肺装置の送血ポンプ。 2 前記ケーシング1の徐々に曲率が変化する内
    壁面部分S3が、 その内壁面部分S3に沿つて配設された前記ポン
    ピングチユーブ2上を前記ローラ3が転動すると
    き、それによつて吐出される液体の圧力がほぼ一
    定の割合で減少する形状とされていることを特徴
    とする、 特許請求の範囲第1項記載の送血ポンプ。
JP15543784A 1984-07-27 1984-07-27 人工心肺装置の送血ポンプ Granted JPS6133663A (ja)

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JP15543784A JPS6133663A (ja) 1984-07-27 1984-07-27 人工心肺装置の送血ポンプ

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JP15543784A JPS6133663A (ja) 1984-07-27 1984-07-27 人工心肺装置の送血ポンプ

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Publication Number Publication Date
JPS6133663A JPS6133663A (ja) 1986-02-17
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ID=15606008

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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5241337B2 (ja) * 2008-06-12 2013-07-17 日機装株式会社 ローラポンプ及びローラポンプを備えた血液浄化装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52107192A (en) * 1976-01-26 1977-09-08 Baxter Travenol Lab Method of determined liquid injection and apparatus therefor
JPS54103289A (en) * 1978-01-31 1979-08-14 Nippon Zeon Co Roller type pump for feeding blood
JPS5878665A (ja) * 1981-11-04 1983-05-12 テルモ株式会社 医療用ロ−ラ・ポンプ

Patent Citations (3)

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JPS6133663A (ja) 1986-02-17

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