WO2014115819A1 - ポンプ - Google Patents

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WO2014115819A1
WO2014115819A1 PCT/JP2014/051420 JP2014051420W WO2014115819A1 WO 2014115819 A1 WO2014115819 A1 WO 2014115819A1 JP 2014051420 W JP2014051420 W JP 2014051420W WO 2014115819 A1 WO2014115819 A1 WO 2014115819A1
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WO
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thin film
magnet
pole
pump
unit
Prior art date
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PCT/JP2014/051420
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English (en)
French (fr)
Inventor
山家　智之
泰之 白石
高地　健
Original Assignee
Lwj株式会社
国立大学法人東北大学
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Publication date
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    • A61M60/20—Type thereof
    • A61M60/247—Positive displacement blood pumps
    • A61M60/253—Positive displacement blood pumps including a displacement member directly acting on the blood
    • A61M60/268—Positive displacement blood pumps including a displacement member directly acting on the blood the displacement member being flexible, e.g. membranes, diaphragms or bladders
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61M60/148—Implantable pumps or pumping devices, i.e. the blood being pumped inside the patient's body implantable via, into, inside, in line, branching on, or around a blood vessel in line with a blood vessel using resection or like techniques, e.g. permanent endovascular heart assist devices
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    • A61M60/896—Passive valves, i.e. valves actuated by the blood having flexible or resilient parts, e.g. flap valves

Definitions

  • the present invention relates to a pump, a pump unit, and a magnet unit.
  • the pump can be suitably used as an artificial pump device attached to a living body such as an artificial heart, for example.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2013-010940 filed on January 24, 2013. The entire contents of that application are incorporated herein by reference.
  • the artificial heart is a device that performs the heart pump function.
  • a pulsating artificial heart provided with a diaphragm and an artificial heart using a non-pulsating pump provided with an axial flow type or centrifugal type pump have been proposed.
  • a pulsating artificial heart having a diaphragm has been proposed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 07-289631 and 2006-204343. Further, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2011-72533 proposes an artificial heart using a centrifugal pump.
  • the pump unit proposed here includes a housing, a thin film extending across the housing and defining the pump chamber, an inflow pipe connected to the pump chamber, an outflow pipe connected to the pump chamber, and an inflow pipe
  • a first backflow prevention valve that allows the liquid to flow from the inflow pipe to the pump chamber, but prevents the liquid from flowing from the pump chamber to the inflow pipe
  • the outflow pipe A second backflow prevention valve that allows the liquid to flow from the outflow pipe to the outflow pipe, but prevents the liquid from flowing into the pump chamber, and a thin film with the N or S pole facing the inner wall of the pump chamber
  • a magnet arranged at the center of the.
  • the pump unit can apply a magnetic force to the magnets arranged in the thin film to move the thin film, draw the liquid from the inflow pipe to the pump chamber, and send the liquid from the pump chamber to the outflow pipe.
  • the thin film can be moved by applying a magnetic force from outside the body. For this reason, securing of power becomes easy.
  • the casing may be formed with two pump chambers with a thin film interposed therebetween.
  • an inflow pipe, an outflow pipe, a first backflow prevention valve, and a second backflow prevention valve may be provided in each of the two pump chambers.
  • the pump may include a pump unit and a magnet unit that is disposed so as to face the thin film, and that exerts a magnetic force so that N and S poles are alternately generated toward the thin film.
  • a magnet unit in the magnet unit, a magnet arranged so that a magnetic pole is generated toward the thin film, an inversion mechanism for alternately inverting the N pole and the S pole of the magnet, and the N pole and the S pole of the magnet are determined in advance. And a control mechanism for operating the reversing mechanism so as to be reversed at a predetermined timing.
  • the magnet unit may include a coil arranged so that a magnetic pole is generated toward the thin film, a power source that supplies electricity to the coil, and a control device that changes the direction of the current supplied to the coil.
  • the magnet of the pump unit may be arranged with an N pole and an S pole around the center C1 with a predetermined point on the thin film as the center C1.
  • the pump faces the thin film of the pump unit, and the N pole and the S pole, or the S pole and the N pole alternately so as to face the N pole and the S pole of the magnet disposed on the thin film.
  • You may provide the magnet unit which makes magnetic force act so that it may arise.
  • the magnet unit may include a rotating member that faces the thin film and rotates around the center C2 corresponding to the center C1 of the thin film, and a drive mechanism that rotates the rotating member.
  • the rotating member is magnetized around the center C2, and the N pole and the S pole, or the S pole so as to face the N pole and the S pole of the magnet disposed on the thin film of the pump unit. N poles may be arranged.
  • the drive mechanism may include a control device.
  • the control device may rotate the rotation member so that the position of the rotation member alternately changes between the first rotation position and the second rotation position set around the center C2.
  • the first rotation position is such that the south pole of the rotating member faces the north pole of the magnet disposed on the thin film of the pump unit and the south pole of the magnet disposed on the thin film of the pump unit. It is good to set to the position where the N pole of a rotating member opposes.
  • the second rotation position is such that the N pole of the rotating member faces the N pole of the magnet disposed on the thin film of the pump unit and rotates with respect to the S pole of the magnet disposed on the thin film of the pump unit. It is good to set to the position where the south pole of a member opposes.
  • the magnet unit is opposed to the thin film, and has a plurality of coils respectively facing the north and south poles of the magnet disposed on the thin film around the center C2 corresponding to the center C1 of the thin film.
  • a power source for energizing the plurality of coils and a control device for changing the direction of the current energized for the plurality of coils may be provided.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an artificial heart (pump) proposed here.
  • FIG. 2 is a schematic view showing a state in which the artificial heart (pump) proposed here is operated.
  • FIG. 3 is a schematic view showing a state in which the artificial heart (pump) proposed here is operated.
  • FIG. 4 is a schematic view showing an artificial heart (pump) according to another embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic view showing an artificial heart (pump) according to another embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic view showing an artificial heart (pump) according to another embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic view showing an artificial heart (pump) according to another embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic view showing an artificial heart (pump) according to another embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an artificial heart 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the artificial heart 100 includes an artificial heart unit 10 and a magnet unit 30.
  • the artificial heart unit 10 is a device attached to the body, and includes a housing 11, inflow pipes 12A and 12B, first backflow prevention valves 13A and 13B, outflow pipes 14A and 14B, a second backflow prevention valve 15A, 15B, a thin film 16 and a magnet 17 are provided.
  • the housing 11 is a member that forms a space in which a liquid (specifically, blood) flows, as shown in FIG.
  • the housing 11 is obtained by superimposing the openings 11a of two halved containers 111 and 112.
  • the volumes of the two containers 111 and 112 of the housing 11 are each preferably about 50 to 100 mL.
  • a thin film 16 is stretched on the opening 11 a of the housing 11.
  • the opening 11a of the housing 11 is not a perfect circle, and may be, for example, an ellipse.
  • the housing 11 may be molded from a material that is safe to enter the body and has a required rigidity.
  • the openings 11a of the two half-divided containers 111, 112 are overlapped with the thin film 16 stretched over the opening 11a of one of the two half-divided containers 111, 112. .
  • the thin film 16 completely partitions the two half-shaped containers 111 and 112.
  • two pump chambers 11A and 11B are formed in the housing 11 with the thin film 16 interposed therebetween.
  • the two pump chambers 11A and 11B are provided with inflow pipes 12A and 12B, outflow pipes 14A and 14B, first backflow prevention valves 13A and 13B, and second backflow prevention valves 15A and 15B, respectively.
  • Inflow pipes 12A, 12B, Outflow pipes 14A, 14B In this embodiment, an inlet 11b to which the inflow pipes 12A and 12B are attached and an outlet 11c to which the outflow pipes 14A and 14B are attached are formed on the side peripheral surfaces of the two containers 111 and 112 of the housing 11, respectively.
  • the inflow pipe 12A of one pump chamber 11A is a pipe connected to the vena cava
  • the outflow pipe 14A is a pipe connected to the pulmonary artery.
  • the inflow pipe 12B of the other pump chamber 11B is a pipe connected to the pulmonary vein
  • the outflow pipe 14B is a pipe connected to the aorta.
  • artificial blood vessels may be used for the inflow tubes 12A and 12B and the outflow tubes 14A and 14B.
  • the first backflow prevention valves 13A and 13B are provided in the inflow pipes 12A and 12B.
  • the first backflow prevention valves 13A and 13B are respectively provided at one end of the inflow pipes 12A and 12B, that is, at the inflow port 11b formed in the two pump chambers 11A and 11B.
  • the first backflow prevention valves 13A and 13B allow liquid to flow from the inflow pipes 12A and 12B to the pump chambers 11A and 11B, but prevent liquid from flowing from the pump chambers 11A and 11B to the inflow pipes 12A and 12B. Deter.
  • second backflow prevention valves 15A, 15B are provided in the outflow pipes 14A and 14B.
  • the second backflow prevention valves 15A and 15B are respectively provided at one end of the outflow pipes 14A and 14B, that is, at the outflow port 11c formed in the two pump chambers 11A and 11B.
  • the second backflow prevention valves 15A and 15B allow the liquid to flow from the pump chambers 11A and 11B to the outflow pipes 14A and 14B, but prevent the liquid from flowing back from the outflow pipes 14A and 14B to the pump chambers 11A and 11B. Deter.
  • the first backflow prevention valves 13A and 13B and the second backflow prevention valves 15A and 15B may not completely prevent the liquid from flowing back. It is better to have a function to prevent the backflow of liquid.
  • the first backflow prevention valves 13A and 13B are configured so that about 5% to 25% of the liquid flowing into the pump chambers 11A and 11B from the inflow pipes 12A and 12B is about 5% to 25% in one pulsation of the pump chambers 11A and 11B. It may be a valve that flows backward from the chambers 11A, 11B to the inflow pipes 12A, 12B.
  • the second backflow prevention valves 15A and 15B are configured so that about 5% to 25% of the liquid flowing out from the pump chambers 11A and 11B to the outflow pipes 14A and 14B in one pulsation of the pump chambers 11A and 11B, A valve that backflows from the outflow pipes 14A and 14B to the pump chambers 11A and 11B may be used.
  • a known artificial valve for example, manufactured by Nippon Lifeline Co., Ltd.
  • ⁇ thin film 16 The thin film 16 is stretched over the casing 11 to partition the pump chambers 11A and 11B, and two pump chambers 11A and 11B are formed in the casing 11 with the thin film 16 interposed therebetween.
  • a film material that has required elasticity and is safe even if it is placed in the body.
  • a polyurethane film can be used.
  • the thin film 16 may be set to an appropriate thickness so that the strength and elasticity required for pulsating the housing 11 can be obtained.
  • the magnet 17 is disposed at the center of the thin film 16.
  • the magnet 17 may be a permanent magnet that exhibits a required magnetic force.
  • the magnet 17 is directed so that one of the N pole and the S pole faces the inner wall of the housing 11 and the other faces the opposite side of the inner wall of the housing 11.
  • the magnet 17 has the south pole facing the side facing the inner wall of the housing 11 and the north pole facing the opposite side.
  • the magnet 17 is covered with the thin film 16 so as not to be exposed to the outside. Thereby, the magnet 17 does not contact the liquid in the pump chambers 11A and 11B.
  • the magnet unit 30 is a device that is arranged so as to face the thin film 16 of the artificial heart unit 10 and applies a magnetic force so as to alternately generate N and S poles toward the thin film 16.
  • the magnet unit 30 includes a magnet 41, a reversing mechanism 42, and a control mechanism 43.
  • the magnet 41 is a flat plate-shaped magnet having N pole on one side and S pole on the other side, and a rotating shaft 41a is provided at an intermediate part between the N pole and the S pole.
  • the magnet 41 is arranged so that a magnetic pole is generated toward the thin film 16, and the rotating shaft 41 a is rotatably supported by the housing 35 of the magnet unit 30.
  • the reversing mechanism 42 is a mechanism for reversing the N pole and S pole of the magnet 41 alternately.
  • the control mechanism 43 is a mechanism that operates the reversing mechanism 42.
  • the control mechanism 43 operates the reversing mechanism 42 so that the N pole and the S pole of the magnet 41 are reversed at a predetermined timing.
  • the reversing mechanism 42 is a mechanism for attaching an electromagnetic motor to one end of the rotating shaft 41 a of the magnet 41 and operating the electromagnetic motor.
  • the control mechanism 43 controls the electromagnetic motor so that the magnet 41 is intermittently reversed every predetermined time.
  • a magnet (rotor) is attached to one end of the rotating shaft 41a, and a stator coil is attached around the magnet.
  • the control mechanism 43 can be configured by a device that controls energization of the stator coil.
  • the artificial heart unit 10 can be mounted in the body, for example, in the pericardium from which the heart has been excised. Then, the inflow pipe 12A of one pump chamber 11A may be connected to the vena cava, and the outflow pipe 14A may be connected to the pulmonary artery. Further, the inflow pipe 12B of the other pump chamber 11B may be connected to the pulmonary vein, and the outflow pipe 14B may be connected to the aorta.
  • the magnet unit 30 is attached to the outside of the body (outside of the skin H).
  • the magnet 41 of the magnet unit 30 is attached so as to face the thin film 16 of the artificial heart unit 10 disposed in the body, and the magnet 17 attached to the thin film 16 of the artificial heart unit 10 disposed in the body. Apply magnetic force.
  • the magnet 17 attached to the thin film 16 of the artificial heart unit 10 is arranged with the N pole facing the magnet 41 of the magnet unit 30.
  • FIG. 2 shows a state where the south pole of the magnet 41 of the magnet unit 30 faces the thin film 16 of the artificial heart unit 10 in the body.
  • the magnet 17 attached to the thin film 16 of the artificial heart unit 10 is attracted to the magnet 41 of the magnet unit 30.
  • one pump chamber 11A of the artificial heart unit 10 contracts.
  • the other pump chamber 11B expands.
  • blood flows from the inflow pipe 12B by the action of the first backflow prevention valve 13B and the second backflow prevention valve 15B.
  • FIG. 3 shows a state in which the magnet 41 of the magnet unit 30 is reversed by the reversing mechanism 42 and the N pole of the magnet 41 faces the thin film 16 of the artificial heart unit 10 in the body.
  • the magnet 17 attached to the thin film 16 of the artificial heart unit 10 repels against the magnet 41 of the magnet unit 30.
  • one pump chamber 11A of the artificial heart unit 10 is expanded.
  • blood flows from the inflow pipe 12A by the action of the first backflow prevention valve 13A and the second backflow prevention valve 15A.
  • the other pump chamber 11B contracts.
  • blood flows out to the outflow pipe 14B by the action of the first backflow prevention valve 13B and the second backflow prevention valve 15B.
  • the artificial heart unit 10 proposed here is connected to the casing 11, the thin film 16 that spans the casing 11, and partitions the pump chambers 11A and 11B, and the pump chambers 11A and 11B.
  • Inflow pipes 12A and 12B, outflow pipes 14A and 14B connected to the pump chambers 11A and 11B, and a magnet 17 are provided.
  • the inflow pipes 12A and 12B are provided with first backflow prevention valves 13A and 13B
  • the outflow pipes 14A and 14B are provided with second backflow prevention valves 15A and 15B.
  • the magnet 17 is disposed at the center of the thin film 16 with the north or south pole facing the inner walls of the pump chambers 11A and 11B.
  • the first backflow prevention valves 13A and 13B are provided in the inflow pipes 12A and 12B, and allow liquid to flow from the inflow pipes 12A and 12B to the pump chambers 11A and 11B, but from the pump chambers 11A and 11B to the inflow pipe 12A. , 12B to prevent the liquid from flowing out.
  • the second backflow prevention valves 15A and 15B are provided in the outflow pipes 14A and 14B, and allow the liquid to flow from the pump chambers 11A and 11B to the outflow pipes 14A and 14B. The liquid is prevented from flowing into the chambers 11A and 11B.
  • the artificial heart unit 10 can be driven by the magnet unit 30 arranged outside the body even when the artificial heart unit 10 is arranged inside the body. Therefore, the artificial heart unit 10 can be continuously driven by continuously driving the magnet unit 30 appropriately. Further, since the artificial heart unit 10 can obtain a driving force from outside the body, it is easy to secure a power source.
  • the housing 11 may be formed with two pump chambers 11A and 11B with the thin film 16 interposed therebetween.
  • the artificial heart unit 10 can connect the vena cava, the pulmonary artery, the pulmonary vein, and the aorta to the pump chambers 11A and 11B, and can be replaced with a human heart.
  • the artificial heart unit 10 can be used as an auxiliary artificial heart that assists the heart with respect to a patient whose force with which the heart pumps blood is weak.
  • the magnet unit 30 may be a device that is arranged so as to face the thin film 16 and applies a magnetic force so that N poles and S poles are alternately generated toward the thin film 16.
  • the magnet 41, the reversing mechanism 42 that alternately reverses the N pole and the S pole of the magnet 41, and the N pole and the S pole of the magnet 41 are determined in advance. It is preferable to provide a control mechanism 43 that operates the reversing mechanism 42 so that the reversing mechanism 42 is reversed. In this case, since the structure is such that the magnet 41 is reversed, the structure is simple, is not easily crushed, and high reliability can be ensured.
  • FIG. 4 shows another modification of the magnet unit and an artificial heart 100A.
  • the magnet unit 30 ⁇ / b> A includes a coil 51 arranged so that a magnetic pole is generated toward the thin film 16, a power supply 52 that supplies electricity to the coil 51, and a coil 51. And a control device 53 that changes the direction of the electric current.
  • the artificial heart unit 10 is substantially the same as that illustrated in FIGS. 1 to 3.
  • the magnetic force can be applied so that the N pole and the S pole are alternately generated toward the thin film 16 of the artificial heart unit 10, and the artificial heart unit 10 can be driven.
  • FIG. 5 shows an artificial heart 100B according to another embodiment.
  • the artificial heart unit 10B of the artificial heart 100B as shown in FIG. 5, a thin film 16 is stretched on the opening of the casing 11, and one pump chamber 11A is provided.
  • the pump chamber 11A is provided with an inlet 11b to which the inlet pipe 12 is attached and an outlet 11c to which the outlet pipe 14 is attached, the first backflow prevention valve 13 is attached to the inlet pipe 12, and the second backflow is attached to the outlet pipe 14.
  • a prevention valve 15 may be attached.
  • the magnetic pole of the magnet 17 attached to the thin film 16 may be disposed toward the magnet 41 of the magnet unit 30.
  • the pump chamber 11A of the artificial heart unit 10 in the body can be contracted or expanded, and blood can be sent out.
  • the artificial heart unit 10B having a single pump chamber 11A can be used as an auxiliary artificial heart that assists the heart, for example, for a patient whose heart is weak in pumping blood.
  • a magnet 17C is disposed at the center of the thin film 16.
  • the magnet 17 ⁇ / b> C has an N-pole and an S-pole arranged around the center C ⁇ b> 1 with a predetermined point on the thin film 16 as the center C ⁇ b> 1.
  • the artificial heart 100C includes the artificial heart unit 10C and a magnet unit 30B.
  • the magnet unit 30B faces the thin film 16, and the N pole and the S pole, or the S pole and the N pole are alternately arranged so as to face the N pole and the S pole of the magnet disposed on the thin film 16. It is a device that applies a magnetic force to generate.
  • the magnet unit 30 ⁇ / b> B includes a rotating member 61 and a drive mechanism 62.
  • the rotating member 61 is a member that faces the thin film 16 and rotates around a center C2 corresponding to the center C1 of the thin film 16.
  • the housing 65 is rotatably attached via a bearing (not shown).
  • the rotating member 61 is a disk-shaped member, and a bevel gear 71 is provided on the outer peripheral surface.
  • the rotating member 61 is magnetized around the center C2.
  • the rotating member 61 has N poles and S poles or S poles and N poles arranged so as to oppose the N poles and S poles of the magnet 17C arranged on the thin film 16 of the artificial heart unit 10C. Yes.
  • the N pole and the S pole of the magnet 17C arranged on the thin film 16 of the artificial heart unit 10C and the N pole and the S pole magnetized on the rotating member 61 are respectively provided in the circumferential direction. Also good.
  • the N pole and S pole of the magnet 17C disposed on the thin film 16 of the artificial heart unit 10C and the N pole and S pole magnetized on the rotating member 61 are not limited to this, and a plurality of each are provided in the circumferential direction. May be.
  • the N pole and the S pole may be arranged at positions shifted by 180 degrees, and two magnetic poles may be provided around the centers C1 and C2.
  • N poles and S poles may be alternately arranged every 90 degrees, and four magnetic poles may be provided around the centers C1 and C2. Further, for example, N poles and S poles may be alternately arranged every 60 degrees, and six magnetic poles may be provided around the centers C1 and C2.
  • the driving mechanism 62 is a mechanism that rotates the rotating member 61.
  • the drive mechanism 62 includes a bevel gear 72 that meshes with a bevel gear 71 provided on the outer peripheral surface of the rotating member 61, and a motor 73 that rotates the bevel gear 72.
  • the motor 73 is an electromagnetic motor, and its rotational position, rotational direction, and rotational speed are controlled by a servo mechanism. With this driving mechanism 62, the magnetic poles provided on the rotating member 61 are arranged at arbitrary positions around the center C2.
  • the drive mechanism 62 includes a control device 75.
  • the control device 75 moves the rotating member 61 so that the position of the rotating member 61 is alternately changed between the first rotating position (see FIG. 6) set around the center C2 and the second rotating position (see FIG. 7). Rotate.
  • the first rotation position of the rotation member 61 is such that the south pole of the rotation member 61 faces the north pole of the magnet 17C disposed on the thin film 16 of the artificial heart unit 10, and
  • the N pole of the rotating member 61 is set at a position facing the S pole of the magnet 17C disposed on the thin film 16 of the artificial heart unit 10C.
  • the second rotation position of the rotating member 61 is such that the N pole of the rotating member 61 faces the N pole of the magnet 17C disposed on the thin film 16 of the artificial heart unit 10C, and the artificial heart
  • the S pole of the rotating member 61 is set at a position facing the S pole of the magnet 17C disposed on the thin film 16 of the unit 10C.
  • the artificial heart unit 10 ⁇ / b> C is disposed inside the body (inside the skin H), and the housing 65 of the magnet unit 30 ⁇ / b> B is disposed outside the body (outside the skin H). It is attached.
  • the drive mechanism 62 of the artificial heart 100C is controlled by the control device 75.
  • the rotational position of the rotating member 61 is alternately changed between the first rotational position (see FIG. 6) and the second rotational position (see FIG. 7).
  • the magnetic poles magnetically attached to the rotation member 61 and the thin film 16 are provided.
  • the thin film 16 moves in the housing 11 of the artificial heart unit 10 by the magnetic force acting on the magnet 17C.
  • the south pole of the rotating member 61 faces the north pole of the magnet 17C disposed on the thin film 16 of the artificial heart unit 10, and the artificial heart unit.
  • the north pole of the rotating member 61 is opposed to the south pole of the magnet 17C disposed on the 10C thin film 16.
  • the thin film 16 of the artificial heart unit 10C is attracted to the rotating member 61 side of the magnet unit 30B by the magnetic force acting on the magnetic pole magnetically attached to the rotating member 61 and the magnet 17C provided on the thin film 16.
  • one pump chamber 11A of the artificial heart unit 10C contracts.
  • blood flows out to the outflow pipe 14A by the contraction of the pump chamber 11A and the action of the first backflow prevention valve 13A and the second backflow prevention valve 15A.
  • the other pump chamber 11B expands.
  • blood flows from the inflow pipe 12B by the expansion of the pump chamber 11B and the action of the first backflow prevention valve 13B and the second backflow prevention valve 15B.
  • the N pole of the rotating member 61 faces the N pole of the magnet 17C disposed on the thin film 16 of the artificial heart unit 10C, and the artificial heart unit 10C.
  • the south pole of the rotating member 61 faces the south pole of the magnet 17 ⁇ / b> C arranged on the thin film 16.
  • the thin film 16 of the artificial heart unit 10C is separated from the rotating member 61 of the magnet unit 30B by the magnetic force acting on the magnetic pole magnetically attached to the rotating member 61 and the magnet 17C provided on the thin film 16.
  • one pump chamber 11A of the artificial heart unit 10C is expanded.
  • blood flows from the inflow pipe 12A by the action of the first backflow prevention valve 13A and the second backflow prevention valve 15A.
  • the other pump chamber 11B contracts.
  • blood flows out to the outflow pipe 14B by the action of the first backflow prevention valve 13B and the second backflow prevention valve 15B.
  • the magnet 17C provided on the thin film 16 may have an N pole and an S pole arranged around the center C1 with a predetermined point on the thin film 16 as the center C1.
  • the magnet unit 30C includes the rotating member 61 that faces the thin film 16 and rotates around the center C2 corresponding to the center C1 of the thin film 16, and the driving mechanism 62 that rotates the rotating member 61.
  • the magnet unit 30C applies a magnetic force so that the N pole and the S pole, or the S pole and the N pole are alternately generated so as to face the N pole and the S pole of the magnet disposed on the thin film 16. It is good to let them.
  • FIG. 8 shows another form of the magnet unit (magnet unit 30C) and an artificial heart 100D in which it is used.
  • the magnet unit 30 ⁇ / b> C includes coils 81 and 82 that are arranged so that magnetic poles are generated toward the thin film 16, a power supply 83 that supplies electricity to the coils 81 and 82, and coils 81 and 82. And a control device 84 that changes the direction of the current supplied to the.
  • the magnet unit 30C may be opposed to the thin film 16 of the artificial heart unit 10C.
  • the artificial heart unit 10C of the artificial heart 100D is substantially the same as the artificial heart unit 10C of the artificial heart 100C shown in FIGS.
  • the magnet unit 30C of the artificial heart 100D is different from the magnet unit 30B of the artificial heart 100C shown in FIGS.
  • the magnet unit 30 ⁇ / b> C includes a plurality of coils 81 and 82, a power supply 83, and a control device 84 as shown in FIG. 8.
  • the plurality of coils 81 and 82 are disposed in the housing 85.
  • the housing 65 of the magnet unit 30C is attached to the outside of the body (the outside of the skin H).
  • the plurality of coils 81 and 82 disposed in the housing 65 are opposed to the thin film 16 of the artificial heart unit 10C disposed in the body (inside the skin H).
  • the plurality of coils 81 and 82 are opposed to the N pole and S pole of the magnet 17 ⁇ / b> C disposed on the thin film 16 around the center C ⁇ b> 2 corresponding to the center C ⁇ b> 1 defined on the thin film 16. Yes.
  • the plurality of coils 81 and 82 are two.
  • a plurality of coils 81 and 82 are arranged around the center C2 corresponding to the center C1 of the thin film 16 according to the number of magnetic poles of the magnet 17C arranged around the center C1 defined on the thin film 16. It is good to have.
  • the power supply 83 is a device that supplies electricity to the plurality of coils 81 and 82.
  • the control device 84 is a device that changes the direction of the current supplied to the plurality of coils 81 and 82. In this case, the magnetic pole generated by the plurality of coils 81 and 82 can be changed according to the N pole and S pole of the magnet 17 ⁇ / b> C disposed on the thin film 16.
  • the coils 81 and 82 of the magnet unit 30C are arranged so as to face the N pole and the S pole of the magnet 17C arranged on the thin film 16 of the artificial heart unit 10C.
  • the coil 81 faces the north pole of the magnet 17 ⁇ / b> C disposed on the thin film 16.
  • the coil 82 faces the south pole of the magnet 17 ⁇ / b> C disposed on the thin film 16.
  • the artificial heart 100D is energized by a power source 83 to generate a magnetic field in the coils 81 and 82, whereby the thin film 16 of the artificial heart unit 10C moves.
  • an S pole is generated in the coil 81 so as to face the N pole of the magnet 17 ⁇ / b> C of the thin film 16, and the coil 82 is faced to face the S pole of the magnet 17 ⁇ / b> C of the thin film 16.
  • N pole is generated.
  • the thin film 16 of the artificial heart unit 10C is attracted to the magnet unit 30C side by the magnetic force acting on the magnetic poles of the coils 81 and 82 and the magnet 17C provided on the thin film 16.
  • one pump chamber 11A of the artificial heart unit 10C contracts.
  • blood flows out to the outflow pipe 14A by the contraction of the pump chamber 11A and the action of the first backflow prevention valve 13A and the second backflow prevention valve 15A.
  • the other pump chamber 11B expands.
  • blood flows from the inflow pipe 12B by the expansion of the pump chamber 11B and the action of the first backflow prevention valve 13B and the second backflow prevention valve 15B.
  • an N pole is generated in the coil 81 so as to face the N pole of the magnet 17 ⁇ / b> C of the thin film 16, and S Create a pole. Then, although illustration is omitted, the thin film 16 of the artificial heart unit 10C is separated from the magnet unit 30C by the magnetic force acting on the magnetic poles of the coils 81 and 82 and the magnet 17C provided on the thin film 16.
  • one pump chamber 11A of the artificial heart unit 10C is expanded.
  • blood flows from the inflow pipe 12A by the expansion of the pump chamber 11A and the action of the first backflow prevention valve 13A and the second backflow prevention valve 15A.
  • the other pump chamber 11B contracts.
  • blood flows out to the outflow pipe 14B by the contraction of the pump chamber 11B and the action of the first backflow prevention valve 13B and the second backflow prevention valve 15B.
  • the magnet unit 30C may be configured by a coil.
  • the proposed pump and pump unit have been described by taking an artificial heart as an example.
  • the pump proposed here is not limited to the embodiment described above.
  • the uses of the pump and the pump unit proposed here are not limited to the artificial heart exemplified here, and are applied to various uses. That is, the pump and pump unit proposed here can transport various liquids as well as blood.
  • the pump and the pump unit proposed here are driven by magnetic force, the drive source can be provided separately. For this reason, it is particularly suitable for a living body implanting pump embedded in a living body. Examples of uses other than the artificial heart include an artificial myocardium and an artificial sphincter.

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Abstract

　ここで提案されるポンプユニット１０は、筐体１１と、筐体１１に張り渡され、ポンプ室１１Ａ、１１Ｂを区画する薄膜１６と、ポンプ室１１Ａ、１１Ｂに接続された流入管１２Ａ、１２Ｂと、ポンプ室１１Ａ、１１Ｂに接続された流出管１４Ａ、１４Ｂと、磁石１７とを備えている。ここで、流入管１２Ａ、１２Ｂには第１逆流防止弁１３Ａ、１３Ｂが設けられ、流出管１４Ａ、１４Ｂには第２逆流防止弁１５Ａ、１５Ｂが設けられている。また、磁石１７は、ポンプ室１１Ａ、１１Ｂの内壁にＮ極またはＳ極を向けて、薄膜１６の中央部に配置されている。

Description

ポンプ
　本発明は、ポンプ、ポンプユニットおよび磁石ユニットに関する。ここで、ポンプは、例えば、人工心臓のような生体に取り付けられる人工ポンプ装置として好適に用いられうる。なお、本出願は２０１３年１月２４日に出願された日本国特許出願２０１３－０１０９４０号に基づく優先権を主張している。同出願の全内容は本明細書中に参照として組み入れられている。
　人工心臓は、心臓のポンプ機能を代行する装置である。かかる人工心臓には、ダイヤフラムを備えた拍動型の人工心臓や、軸流型や遠心型のポンプを備えた無拍動のポンプを用いた人工心臓が提案されている。ダイヤフラムを備えた拍動型の人工心臓は、例えば、特開平０７－２８９６３１号公報や特開２００６－２０４３４３号公報に提案されている。また、例えば、特開２０１１－７２５３３号公報には、遠心ポンプを用いた人工心臓が提案されている。
特開平０７－２８９６３１号公報 特開２００６－２０４３４３号公報 特開２０１１－７２５３３号公報
　人工心臓は、身体の末端まで血液を送るには、血液を送り出すのに相当の圧力が必要になる。このためポンプ室の拡縮を駆動させる駆動機構も大きくなる傾向がある。また、人工心臓は、長期間の耐久性と安定した駆動が求められるので、駆動機構で消費されるエネルギを継続的かつ安定して得る必要がある。かかる人工心臓について、人体に埋め込んだ人工心臓を駆動させ続けるための動力を確保することは難しい。
　ここで提案されるポンプユニットは、筐体と、筐体に張り渡され、ポンプ室を区画する薄膜と、ポンプ室に接続された流入管と、ポンプ室に接続された流出管と、流入管に設けられ、流入管からポンプ室へ液体が流入するのを許容するが、ポンプ室から流入管への液体が流出するのを抑止する第１逆流防止弁と、流出管に設けられ、ポンプ室から流出管へ液体が流出するのを許容するが、流出管からポンプ室へ液体が流入するのを抑止する第２逆流防止弁と、ポンプ室の内壁にＮ極またはＳ極を向けて、薄膜の中央部に配置された磁石とを備えている。
　ポンプユニットは、薄膜に配置された磁石に磁力を作用させることによって、薄膜が動き、流入管からポンプ室に液体を引き込み、かつ、ポンプ室から流出管に液体を送り出すことができる。この場合、ポンプユニットは、人体に埋め込まれた場合でも、体の外から磁力を作用させることによって、薄膜を動かすことができる。このため、動力の確保が容易になる。
　ここで、筐体は、薄膜を挟んでポンプ室が２つ形成されていてもよい。この場合、２つのポンプ室のそれぞれに流入管と、流出管と、第１逆流防止弁と、第２逆流防止弁とが設けられているとよい。
　また、ポンプは、ポンプユニットと、薄膜に対向するように配置され、薄膜に向けてＮ極とＳ極を交互に生じるように磁力を作用させる磁石ユニットとを備えていてもよい。
　この場合、磁石ユニットは、薄膜に向けて磁極が生じるように配置された磁石と、磁石のＮ極とＳ極を交互に反転させる反転機構と、磁石のＮ極とＳ極が、予め定められたタイミングで反転するように、反転機構を操作する制御機構とを備えていてもよい。
　また、磁石ユニットは、薄膜に向けて磁極が生じるように配置されたコイルと、コイルに電気を通電する電源と、コイルに通電される電流の向きを変える制御装置とを備えていてもよい。
　また、ポンプユニットの磁石は、薄膜に予め定められた一点を中心Ｃ１として、当該中心Ｃ１の周りに、Ｎ極とＳ極とを配置されていてもよい。この場合、ポンプは、当該ポンプユニットの薄膜に対向し、薄膜に配置された磁石のＮ極とＳ極に対向するように、Ｎ極とＳ極、または、Ｓ極とＮ極が、交互に生じるように磁力を作用させる磁石ユニットとを備えていてもよい。
　さらにこの場合、磁石ユニットは、薄膜に対向し、薄膜の中心Ｃ１に対応した中心Ｃ２の周りに回転する回転部材と、回転部材を回転させる駆動機構とを備えていてもよい。この場合、回転部材は、中心Ｃ２の周りに着磁しており、ポンプユニットの薄膜に配置された磁石のＮ極とＳ極に対向するように、Ｎ極とＳ極、または、Ｓ極とＮ極が配置されているとよい。
　また、駆動機構は、制御装置を備えていてもよい。この場合、制御装置は、中心Ｃ２の周りに設定された第１回転位置と、第２回転位置とで回転部材の位置が交互に変わるように回転部材を回転させるとよい。ここで、第１回転位置は、ポンプユニットの薄膜に配置された磁石のＮ極に対して回転部材のＳ極が対向し、かつ、ポンプユニットの薄膜に配置された磁石のＳ極に対して回転部材のＮ極が対向する位置に設定されているとよい。また、第２回転位置は、ポンプユニットの薄膜に配置された磁石のＮ極に対して回転部材のＮ極が対向し、かつ、ポンプユニットの薄膜に配置された磁石のＳ極に対して回転部材のＳ極が対向する位置に設定されているとよい。
　さらに、磁石ユニットは、他の形態として、薄膜に対向し、薄膜の中心Ｃ１に対応した中心Ｃ２の周りにおいて、薄膜に配置された磁石のＮ極とＳ極に、それぞれ対向する複数のコイルと、当該複数のコイルに電気を通電する電源と、複数のコイルに通電される電流の向きを変える制御装置とを備えていてもよい。
図１は、ここで提案される人工心臓（ポンプ）を示す概略図である。 図２は、ここで提案される人工心臓（ポンプ）が動作した状態を示す概略図である。 図３は、ここで提案される人工心臓（ポンプ）が動作した状態を示す概略図である。 図４は、他の形態に係る人工心臓（ポンプ）を示す概略図である。 図５は、他の形態に係る人工心臓（ポンプ）を示す概略図である。 図６は、他の形態に係る人工心臓（ポンプ）を示す概略図である。 図７は、他の形態に係る人工心臓（ポンプ）を示す概略図である。 図８は、他の形態に係る人工心臓（ポンプ）を示す概略図である。
　以下、ここで提案されるポンプおよびポンプユニットについて、人工心臓を例に挙げて図面に基づいて説明する。なお、異なる実施形態においても同一の作用を奏する部材、部位には同じ符号を付している。これにより、重複した説明は適宜に省略する。また、各図は概略図であり、各図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は実際の寸法関係を反映するものではない。また、ここで提案されるポンプおよびポンプユニットの用途は、人工心臓に限定されない。
《人工心臓ユニット１０》
　図１は、本発明の一実施形態に係る人工心臓１００を示す概略図である。人工心臓１００は、人工心臓ユニット１０と、磁石ユニット３０とを備えている。
《人工心臓ユニット１０》
　人工心臓ユニット１０は、体内に取り付けられる装置であり、筐体１１と、流入管１２Ａ、１２Ｂと、第１逆流防止弁１３Ａ、１３Ｂと、流出管１４Ａ、１４Ｂと、第２逆流防止弁１５Ａ、１５Ｂと、薄膜１６と、磁石１７とを備えている。
《筐体１１》
　ここで、筐体１１は、図１に示すように、液体（具体的には、血液）が流動する空間を形成する部材である。この実施形態では、筐体１１は、半割り型の２つの容器１１１、１１２の開口１１ａを重ね合わせたものである。ここで、筐体１１の２つの容器１１１、１１２の容積はそれぞれ５０ｍＬ～１００ｍＬ程度であるとよい。また、かかる筐体１１の開口１１ａには、薄膜１６が張られている。ここで、図示は省略するが、筐体１１の開口１１ａは真円でなく、例えば、楕円形状であるとよい。また、筐体１１は、体内に入れても安全で、かつ、所要の剛性を有する材料で成形するとよい。
　この実施形態では、半割り型の２つの容器１１１、１１２のうち一方の容器の開口１１ａに薄膜１６を張った状態で、半割り型の２つの容器１１１、１１２の開口１１ａを重ね合わせている。薄膜１６は、半割り型の２つの容器１１１、１１２を完全に仕切っている。これによって、薄膜１６を挟んで２つのポンプ室１１Ａ、１１Ｂが筐体１１に形成されている。２つのポンプ室１１Ａ、１１Ｂには、それぞれ流入管１２Ａ、１２Ｂと、流出管１４Ａ、１４Ｂと、第１逆流防止弁１３Ａ、１３Ｂと、第２逆流防止弁１５Ａ、１５Ｂとが設けられている。
《流入管１２Ａ、１２Ｂ、流出管１４Ａ、１４Ｂ》
　この実施形態では、筐体１１の２つの容器１１１、１１２の側周面に、流入管１２Ａ、１２Ｂが取り付けられる流入口１１ｂと、流出管１４Ａ、１４Ｂが取り付けられる流出口１１ｃとがそれぞれ形成されている。ここで、一方のポンプ室１１Ａの流入管１２Ａは、大静脈に接続される配管であり、流出管１４Ａは、肺動脈に接続される配管である。また、他方のポンプ室１１Ｂの流入管１２Ｂは、肺静脈に接続される配管であり、流出管１４Ｂは、大動脈に接続される配管である。流入管１２Ａ、１２Ｂや流出管１４Ａ、１４Ｂは、例えば、人工血管を用いるとよい。
《第１逆流防止弁１３Ａ、１３Ｂ》
　第１逆流防止弁１３Ａ、１３Ｂは、流入管１２Ａ、１２Ｂに設けられている。この実施形態では、第１逆流防止弁１３Ａ、１３Ｂは、流入管１２Ａ、１２Ｂの一端、つまり、２つのポンプ室１１Ａ、１１Ｂに形成された流入口１１ｂに、それぞれ設けられている。第１逆流防止弁１３Ａ、１３Ｂは、流入管１２Ａ、１２Ｂからポンプ室１１Ａ、１１Ｂへ液体が流入するのを許容するが、ポンプ室１１Ａ、１１Ｂから流入管１２Ａ、１２Ｂへ液体が流出するのを抑止する。
《第２逆流防止弁１５Ａ、１５Ｂ》
　第２逆流防止弁１５Ａ、１５Ｂは、流出管１４Ａ、１４Ｂに設けられている。この実施形態では、第２逆流防止弁１５Ａ、１５Ｂは、流出管１４Ａ、１４Ｂの一端、つまり、２つのポンプ室１１Ａ、１１Ｂに形成された流出口１１ｃに、それぞれ設けられている。第２逆流防止弁１５Ａ、１５Ｂは、ポンプ室１１Ａ、１１Ｂから流出管１４Ａ、１４Ｂへ液体が流出するのを許容するが、流出管１４Ａ、１４Ｂからポンプ室１１Ａ、１１Ｂへ液体が逆流するのを抑止する。
　なお、ここで、第１逆流防止弁１３Ａ、１３Ｂと第２逆流防止弁１５Ａ、１５Ｂは、液体が逆流するのを完全に防止するものでなくてよい。凡そ液体の逆流を防止する機能を奏するとよい。例えば、第１逆流防止弁１３Ａ、１３Ｂは、ポンプ室１１Ａ、１１Ｂの１回の脈動において、流入管１２Ａ、１２Ｂからポンプ室１１Ａ、１１Ｂへ流入する液体のうち５％～２５％程度は、ポンプ室１１Ａ、１１Ｂから流入管１２Ａ、１２Ｂへ逆流するような弁であってもよい。同様に、第２逆流防止弁１５Ａ、１５Ｂは、ポンプ室１１Ａ、１１Ｂの１回の脈動において、ポンプ室１１Ａ、１１Ｂから流出管１４Ａ、１４Ｂへ流出する液体のうち５％～２５％程度は、流出管１４Ａ、１４Ｂからポンプ室１１Ａ、１１Ｂへ逆流するような弁であってもよい。かかる第１逆流防止弁１３Ａ、１３Ｂや第２逆流防止弁１５Ａ、１５Ｂには、公知の人工弁（例えば、日本ライフライン株式会社製）を採用することができる。
《薄膜１６》
　薄膜１６は、筐体１１に張り渡されてポンプ室１１Ａ、１１Ｂを区画しており、薄膜１６を挟んで２つのポンプ室１１Ａ、１１Ｂが筐体１１に形成されている。薄膜１６としては、所要の弾性を有し、かつ、体内に配置されても安全な膜材料を用いるとよい。かかる膜材料としては、例えば、ポリウレタン製の膜を用いることができる。この場合、薄膜１６は、筐体１１を脈動させるのに所要の強度や弾性が得られるように、適当な厚さに設定するとよい。
《磁石１７》
　磁石１７は、薄膜１６の中央部に配置されている。ここで、磁石１７は、所要の磁力を発揮する永久磁石を用いるとよい。磁石１７は、Ｎ極とＳ極の一方を筐体１１の内壁に向け、他方を筐体１１の内壁とは反対側へ向けられている。図１に示す例では、磁石１７は、筐体１１の内壁に対向する側にＳ極を向け、反対側にＮ極を向けられている。この実施形態では、磁石１７は、外部に露出しないように薄膜１６で覆われている。これにより、磁石１７は、ポンプ室１１Ａ、１１Ｂの液体に接触しない。
《磁石ユニット３０》
　次に、磁石ユニット３０を説明する。ここで、磁石ユニット３０は、人工心臓ユニット１０の薄膜１６に対向するように配置され、薄膜１６に向けてＮ極とＳ極を交互に生じるように磁力を作用させる装置である。
　この実施形態では、磁石ユニット３０は、磁石４１と、反転機構４２と、制御機構４３とを備えている。
　ここで、磁石４１は、片面がＮ極、他面がＳ極である平板状の磁石であり、Ｎ極とＳ極の中間部に回転軸４１ａが設けられている。この実施形態では、磁石４１は、薄膜１６に向けて磁極が生じるように配置されており、磁石ユニット３０の筐体３５に回転軸４１ａが回転可能に支持されている。
　反転機構４２は、磁石４１のＮ極とＳ極を交互に反転させる機構である。制御機構４３は、反転機構４２を操作する機構である。ここでは、制御機構４３は、磁石４１のＮ極とＳ極が、予め定められたタイミングで反転するように反転機構４２を操作する。例えば、反転機構４２は、磁石４１の回転軸４１ａの一端に電磁モータを取り付けて、当該電磁モータを操作する機構である。制御機構４３は、所定の時間毎に間欠的に磁石４１が反転するように電磁モータを制御する。また、回転軸４１ａの一端に、磁石（ロータ）を付けておき、当該磁石の周りにステータコイルを取り付けておく。そして、ステータコイルへの通電を制御することによって、コイルに磁界を発生させて回転軸４１ａ（磁石４１）が所定の向きに向くように回転させてもよい。この場合、制御機構４３は、ステータコイルへの通電を制御する装置で構成されうる。
《人工心臓１００の構成》
　人工心臓ユニット１０は、体内、例えば、心臓を切除した心膜内に取り付けられうる。そして、一方のポンプ室１１Ａの流入管１２Ａを大静脈に接続し、流出管１４Ａを肺動脈に接続するとよい。また、他方のポンプ室１１Ｂの流入管１２Ｂを肺静脈に接続し、流出管１４Ｂを大動脈に接続するとよい。
　また、磁石ユニット３０は、図１に示すように、体の外側（皮膚Ｈの外側）に取り付けられる。ここで、磁石ユニット３０の磁石４１が、体内に配置された人工心臓ユニット１０の薄膜１６に対向するように取り付けられ、体内に配置された人工心臓ユニット１０の薄膜１６に取り付けられた磁石１７に磁力を作用させる。ここで、人工心臓ユニット１０の薄膜１６に取り付けられた磁石１７は、磁石ユニット３０の磁石４１に、Ｎ極を向けて配置されている。
《人工心臓１００の動作》
　図２は、磁石ユニット３０の磁石４１のＳ極が、体内の人工心臓ユニット１０の薄膜１６に向いた状態を示している。この場合、人工心臓ユニット１０の薄膜１６に取り付けられた磁石１７は、磁石ユニット３０の磁石４１に引き付けられる。この際、人工心臓ユニット１０の一方のポンプ室１１Ａは収縮する。このときポンプ室１１Ａでは、第１逆流防止弁１３Ａと第２逆流防止弁１５Ａの作用によって流出管１４Ａへ血液が流出する。また、他方のポンプ室１１Ｂは拡張する。このときポンプ室１１Ｂでは、第１逆流防止弁１３Ｂと第２逆流防止弁１５Ｂの作用によって流入管１２Ｂから血液が流入する。
　図３は、反転機構４２によって磁石ユニット３０の磁石４１が反転し、磁石４１のＮ極が、体内の人工心臓ユニット１０の薄膜１６に向いた状態を示している。この場合、人工心臓ユニット１０の薄膜１６に取り付けられた磁石１７は、磁石ユニット３０の磁石４１に対して反発する。この際、人工心臓ユニット１０の一方のポンプ室１１Ａは拡張する。このときポンプ室１１Ａでは、第１逆流防止弁１３Ａと第２逆流防止弁１５Ａの作用によって、流入管１２Ａから血液が流入する。また、他方のポンプ室１１Ｂは収縮する。このときポンプ室１１Ｂでは、第１逆流防止弁１３Ｂと第２逆流防止弁１５Ｂの作用によって流出管１４Ｂへ血液が流出する。
　以上のように、ここで提案される人工心臓ユニット１０は、筐体１１と、筐体１１に張り渡され、ポンプ室１１Ａ、１１Ｂを区画する薄膜１６と、ポンプ室１１Ａ、１１Ｂに接続された流入管１２Ａ、１２Ｂと、ポンプ室１１Ａ、１１Ｂに接続された流出管１４Ａ、１４Ｂと、磁石１７とを備えている。ここで、流入管１２Ａ、１２Ｂには第１逆流防止弁１３Ａ、１３Ｂが設けられ、流出管１４Ａ、１４Ｂには第２逆流防止弁１５Ａ、１５Ｂが設けられている。また、磁石１７は、ポンプ室１１Ａ、１１Ｂの内壁にＮ極またはＳ極を向けて、薄膜１６の中央部に配置されている。第１逆流防止弁１３Ａ、１３Ｂは、流入管１２Ａ、１２Ｂに設けられ、流入管１２Ａ、１２Ｂからポンプ室１１Ａ、１１Ｂへ液体が流入するのを許容するが、ポンプ室１１Ａ、１１Ｂから流入管１２Ａ、１２Ｂへ液体が流出するのを抑止する。また、第２逆流防止弁１５Ａ、１５Ｂは、流出管１４Ａ、１４Ｂに設けられ、ポンプ室１１Ａ、１１Ｂから流出管１４Ａ、１４Ｂへ液体が流出するのを許容するが、流出管１４Ａ、１４Ｂからポンプ室１１Ａ、１１Ｂへ液体が流入するのを抑止する。
　この人工心臓ユニット１０は、体内に配置された場合でも、体外に配置される磁石ユニット３０によって駆動させることができる。従って、磁石ユニット３０を継続して適切に駆動させることによって、人工心臓ユニット１０を継続して駆動させることができる。また、人工心臓ユニット１０は、体外から駆動力を得ることができるので、動力源の確保が容易である。
　ここで、図１に示すように、筐体１１は、薄膜１６を挟んでポンプ室１１Ａ、１１Ｂが２つ形成されていてもよい。この場合、人工心臓ユニット１０は、ポンプ室１１Ａ、１１Ｂに大静脈、肺動脈、肺静脈、大動脈を接続することができ、人の心臓に取り替えうる。また、人工心臓ユニット１０は、心臓が血液を送り出す力が弱い患者に対して、心臓を補助する補助人工心臓として用いることができる。
　また、磁石ユニット３０は、薄膜１６に対向するように配置され、薄膜１６に向けてＮ極とＳ極を交互に生じるように磁力を作用させる装置であるとよい。ここで、磁石ユニット３０は、図１に示すように、磁石４１と、磁石４１のＮ極とＳ極を交互に反転させる反転機構４２と、磁石４１のＮ極とＳ極が、予め定められたタイミングで反転するように、反転機構４２を操作する制御機構４３とを備えているとよい。この場合、磁石４１を反転させる構造であるから、構造が簡単であり、潰れにくく、高い信頼性を確保することができる。
　なお、磁石ユニット３０は、これに限定されない。図４は、磁石ユニットについての他の変形例および人工心臓１００Ａを示している。図４に示すように、人工心臓１００Ａでは、磁石ユニット３０Ａは、薄膜１６に向けて磁極が生じるように配置されたコイル５１と、コイル５１に電気を通電する電源５２と、コイル５１に通電される電流の向きを変える制御装置５３とを備えている。ここでは、人工心臓ユニット１０は、図１～図３で例示されたものと、実質的に同じである。
　また、上述した実施形態では、人工心臓ユニット１０の薄膜１６に向けてＮ極とＳ極を交互に生じるように磁力を作用させることができ、人工心臓ユニット１０を駆動させることができる。
　また、図５は、他の形態に係る人工心臓１００Ｂを示している。この人工心臓１００Ｂの人工心臓ユニット１０Ｂは、図５に示すように、筐体１１の開口に薄膜１６が張られて、１つのポンプ室１１Ａが設けられている。この場合、ポンプ室１１Ａには流入管１２を取り付ける流入口１１ｂと、流出管１４を取り付ける流出口１１ｃを設けるとともに、流入管１２に第１逆流防止弁１３を取り付け、流出管１４に第２逆流防止弁１５を取り付けるとよい。
　この場合、薄膜１６に取り付けられた磁石１７の磁極を、磁石ユニット３０の磁石４１に向けて配置するとよい。この場合、磁石ユニット３０の磁石４１を反転させることによって、体内の人工心臓ユニット１０のポンプ室１１Ａを収縮させたり、拡張させたりすることができ、血液を送り出すことができる。かかるポンプ室１１Ａが一室の人工心臓ユニット１０Ｂは、例えば、心臓が血液を送り出す力が弱い患者に対して、心臓を補助する補助人工心臓として用いることができる。
《他の形態に係る人工心臓１００Ｃの構成》
　図６および図７は、他の形態に係る人工心臓１００Ｃを模式的に示している。
　この人工心臓１００Ｃの人工心臓ユニット１０Ｃは、図６および図７に示すように、薄膜１６の中央部に磁石１７Ｃが配置されている。磁石１７Ｃは、薄膜１６に予め定められた一点を中心Ｃ１として、当該中心Ｃ１の周りに、Ｎ極とＳ極とが配置されている。
　この人工心臓１００Ｃは、かかる人工心臓ユニット１０Ｃと、磁石ユニット３０Ｂとを備えている。ここで、磁石ユニット３０Ｂは、薄膜１６に対向し、薄膜１６に配置された磁石のＮ極とＳ極に対向するように、Ｎ極とＳ極、または、Ｓ極とＮ極が、交互に生じるように磁力を作用させる装置である。
《磁石ユニット３０Ｂ》
　この実施形態では、磁石ユニット３０Ｂは、回転部材６１と、駆動機構６２とを備えている。
　回転部材６１は、薄膜１６に対向し、薄膜１６の中心Ｃ１に対応した中心Ｃ２の周りに回転する部材である。この実施形態では、筐体６５にベアリング（図示省略）を介して回転自在に取り付けられている。回転部材６１は、円板状の部材であり、外周面に傘歯車７１が設けられている。
　回転部材６１は、中心Ｃ２の周りに着磁している。ここでは、回転部材６１は、人工心臓ユニット１０Ｃの薄膜１６に配置された磁石１７ＣのＮ極とＳ極に対向するように、Ｎ極とＳ極、または、Ｓ極とＮ極が配置されている。
　ここでは、人工心臓ユニット１０Ｃの薄膜１６に配置された磁石１７ＣのＮ極とＳ極、および、回転部材６１に着磁したＮ極とＳ極は、それぞれ周方向に１つずつ設けられていてもよい。人工心臓ユニット１０Ｃの薄膜１６に配置された磁石１７ＣのＮ極とＳ極、および、回転部材６１に着磁したＮ極とＳ極は、これに限らず、それぞれ周方向にそれぞれ複数設けられていてもよい。例えば、Ｎ極とＳ極とを１８０度ずらした位置に配置し、中心Ｃ１、Ｃ２の周りに２つの磁極を設けてもよい。また、例えば、Ｎ極とＳ極とを９０度毎に交互に配置し、中心Ｃ１、Ｃ２の周りに４つの磁極を設けてもよい。また、例えば、Ｎ極とＳ極とを６０度毎に交互に配置し、中心Ｃ１、Ｃ２の周りに６つの磁極を設けてもよい。
　駆動機構６２は、回転部材６１を回転させる機構である。この実施形態では、駆動機構６２は、回転部材６１の外周面に設けられた傘歯車７１に噛み合わさる傘歯車７２と、当該傘歯車７２を回転させるモータ７３とを備えている。モータ７３は、電磁モータであり、サーボ機構によって回転位置、回転方向および回転速度が制御される。かかる駆動機構６２によって、回転部材６１に設けられた磁極は、中心Ｃ２の周りの任意の位置に配置される。
　この実施形態では、駆動機構６２は、制御装置７５を備えている。制御装置７５は、中心Ｃ２の周りに設定された第１回転位置（図６参照）と、第２回転位置（図７参照）とで回転部材６１の位置が交互に変わるように回転部材６１を回転させる。
　ここで、回転部材６１の第１回転位置は、図６に示すように、人工心臓ユニット１０の薄膜１６に配置された磁石１７ＣのＮ極に対して回転部材６１のＳ極が対向し、かつ、人工心臓ユニット１０Ｃの薄膜１６に配置された磁石１７ＣのＳ極に対して回転部材６１のＮ極が対向する位置に設定されている。回転部材６１の第２回転位置は、図７に示すように、人工心臓ユニット１０Ｃの薄膜１６に配置された磁石１７ＣのＮ極に対して回転部材６１のＮ極が対向し、かつ、人工心臓ユニット１０Ｃの薄膜１６に配置された磁石１７ＣのＳ極に対して回転部材６１のＳ極が対向する位置に設定されている。
《人工心臓１００Ｃの動作》
　ここで、人工心臓ユニット１０Ｃは、図６および図７に示すように、体内（皮膚Ｈよりも内側）に配置され、磁石ユニット３０Ｂの筐体６５は、体の外側（皮膚Ｈの外側）に取り付けられる。人工心臓１００Ｃの駆動機構６２は制御装置７５によって制御されている。駆動機構６２が制御装置７５によって制御されることによって、回転部材６１の回転位置は、第１回転位置（図６参照）と第２回転位置（図７参照）とに交互に変更される。回転部材６１の回転位置が第１回転位置と第２回転位置とに交互に変更されると、図６および図７に示すように、回転部材６１に磁着した磁極と薄膜１６に設けられた磁石１７Ｃとに作用する磁力によって、人工心臓ユニット１０の筐体１１内で薄膜１６が動く。
　この場合、第１回転位置では、図６に示すように、人工心臓ユニット１０の薄膜１６に配置された磁石１７ＣのＮ極に対して回転部材６１のＳ極が対向し、かつ、人工心臓ユニット１０Ｃの薄膜１６に配置された磁石１７ＣのＳ極に対して回転部材６１のＮ極が対向する。そして、回転部材６１に磁着した磁極と薄膜１６に設けられた磁石１７Ｃとに作用する磁力によって、人工心臓ユニット１０Ｃの薄膜１６が磁石ユニット３０Ｂの回転部材６１側に引き付けられる。
　この際、人工心臓ユニット１０Ｃの一方のポンプ室１１Ａは収縮する。このポンプ室１１Ａでは、ポンプ室１１Ａの収縮と第１逆流防止弁１３Ａと第２逆流防止弁１５Ａとの作用によって流出管１４Ａへ血液が流出する。また、他方のポンプ室１１Ｂは拡張する。このポンプ室１１Ｂでは、ポンプ室１１Ｂの拡張と第１逆流防止弁１３Ｂと第２逆流防止弁１５Ｂとの作用によって流入管１２Ｂから血液が流入する。
　また、第２回転位置では、図７に示すように、人工心臓ユニット１０Ｃの薄膜１６に配置された磁石１７ＣのＮ極に対して回転部材６１のＮ極が対向し、かつ、人工心臓ユニット１０Ｃの薄膜１６に配置された磁石１７ＣのＳ極に対して回転部材６１のＳ極が対向する。そして、回転部材６１に磁着した磁極と薄膜１６に設けられた磁石１７Ｃとに作用する磁力によって、人工心臓ユニット１０Ｃの薄膜１６が磁石ユニット３０Ｂの回転部材６１から離れる。
　この際、人工心臓ユニット１０Ｃの一方のポンプ室１１Ａは拡張する。このポンプ室１１Ａでは、第１逆流防止弁１３Ａと第２逆流防止弁１５Ａの作用によって、流入管１２Ａから血液が流入する。また、他方のポンプ室１１Ｂは収縮する。このポンプ室１１Ｂでは、第１逆流防止弁１３Ｂと第２逆流防止弁１５Ｂの作用によって流出管１４Ｂへ血液が流出する。
　このように、薄膜１６に設けられる磁石１７Ｃは、薄膜１６に予め定められた一点を中心Ｃ１として、当該中心Ｃ１の周りに、Ｎ極とＳ極とを配置されていてもよい。上述した形態では、磁石ユニット３０Ｃは、薄膜１６に対向し、薄膜１６の中心Ｃ１に対応した中心Ｃ２の周りに回転する回転部材６１と、回転部材６１を回転させる駆動機構６２を備えている。ここで、磁石ユニット３０Ｃは、薄膜１６に配置された磁石のＮ極とＳ極に対向するように、Ｎ極とＳ極、または、Ｓ極とＮ極が、交互に生じるように磁力を作用させるとよい。
　かかる作用を奏する磁石ユニットは、上記の形態に限定されない。図８は、磁石ユニットの他の形態（磁石ユニット３０Ｃ）およびそれが用いられた人工心臓１００Ｄを示している。
《磁石ユニット３０Ｃ》
　例えば、磁石ユニット３０Ｃは、図８に示すように、薄膜１６に向けて磁極が生じるように配置されたコイル８１、８２と、コイル８１、８２に電気を通電する電源８３と、コイル８１、８２に通電される電流の向きを変える制御装置８４とを備えている。
　この場合、磁石ユニット３０Ｃは、人工心臓ユニット１０Ｃの薄膜１６に対向しているとよい。ここで、人工心臓１００Ｄの人工心臓ユニット１０Ｃは、図６および図７に図示された人工心臓１００Ｃの人工心臓ユニット１０Ｃと実質的に同じである。人工心臓１００Ｄの磁石ユニット３０Ｃは、図６および図７に図示された人工心臓１００Ｃの磁石ユニット３０Ｂと異なる。
　磁石ユニット３０Ｃは、図８に示すように、複数のコイル８１、８２と、電源８３と、制御装置８４とを備えている。複数のコイル８１、８２は、筐体８５内に配置されている。ここでは、磁石ユニット３０Ｃの筐体６５は、体の外側（皮膚Ｈの外側）に取り付けられる。筐体６５に配置された複数のコイル８１、８２は、体内（皮膚Ｈよりも内側）に配置された人工心臓ユニット１０Ｃの薄膜１６に対向している。
　具体的には、複数のコイル８１、８２は、薄膜１６に定められた中心Ｃ１に対応した中心Ｃ２の周りにおいて、薄膜１６に配置された磁石１７ＣのＮ極とＳ極に、それぞれ対向している。ここで、複数のコイル８１、８２は、２つを例示している。例えば、複数のコイル８１、８２は、薄膜１６に定められた中心Ｃ１の周りに配置された磁石１７Ｃの磁極の数に応じて、薄膜１６の中心Ｃ１に対応した中心Ｃ２の周りに複数配置されているとよい。
　電源８３は、複数のコイル８１、８２に電気を通電する装置である。制御装置８４は、複数のコイル８１、８２に通電される電流の向きを変える装置である。この場合、複数のコイル８１、８２によって発生させる磁極を、薄膜１６に配置された磁石１７ＣのＮ極とＳ極に合わせて変更することができる。
《人工心臓１００Ｄの動作》
　ここで、人工心臓ユニット１０Ｃの薄膜１６に配置された磁石１７ＣのＮ極とＳ極に対向させて、磁石ユニット３０Ｃのコイル８１、８２が配置されている。ここでは、コイル８１は、薄膜１６に配置された磁石１７ＣのＮ極に対向している。コイル８２は、薄膜１６に配置された磁石１７ＣのＳ極に対向している。この人工心臓１００Ｄは、電源８３によって通電し、コイル８１、８２に磁界を生じさせることによって、人工心臓ユニット１０Ｃの薄膜１６が動く。
　ここで、図８に示すように、薄膜１６の磁石１７ＣのＮ極に対向するようにコイル８１にＳ極を生じさせ、かつ、薄膜１６の磁石１７ＣのＳ極に対向するようにコイル８２にＮ極を生じさせる。すると、コイル８１、８２の磁極と薄膜１６に設けられた磁石１７Ｃとに作用する磁力によって、人工心臓ユニット１０Ｃの薄膜１６が磁石ユニット３０Ｃ側に引き付けられる。
　この際、人工心臓ユニット１０Ｃの一方のポンプ室１１Ａは収縮する。このポンプ室１１Ａでは、ポンプ室１１Ａの収縮と第１逆流防止弁１３Ａと第２逆流防止弁１５Ａとの作用によって流出管１４Ａへ血液が流出する。また、他方のポンプ室１１Ｂは拡張する。このポンプ室１１Ｂでは、ポンプ室１１Ｂの拡張と第１逆流防止弁１３Ｂと第２逆流防止弁１５Ｂとの作用によって流入管１２Ｂから血液が流入する。
　また、図８とは反対に、薄膜１６の磁石１７ＣのＮ極に対向するようにコイル８１にＮ極を生じさせ、かつ、薄膜１６の磁石１７ＣのＳ極に対向するようにコイル８２にＳ極を生じさせる。すると、図示は省略するが、コイル８１、８２の磁極と薄膜１６に設けられた磁石１７Ｃとに作用する磁力によって、人工心臓ユニット１０Ｃの薄膜１６が磁石ユニット３０Ｃから離れる。
　この際、人工心臓ユニット１０Ｃの一方のポンプ室１１Ａは拡張する。このポンプ室１１Ａでは、ポンプ室１１Ａの拡張と第１逆流防止弁１３Ａと第２逆流防止弁１５Ａとの作用によって、流入管１２Ａから血液が流入する。また、他方のポンプ室１１Ｂは収縮する。このポンプ室１１Ｂでは、ポンプ室１１Ｂの収縮と第１逆流防止弁１３Ｂと第２逆流防止弁１５Ｂとの作用によって流出管１４Ｂへ血液が流出する。このように、磁石ユニット３０Ｃは、コイルによって構成してもよい。
　以上、ここでは、人工心臓を例に挙げて、ここで提案されるポンプおよびポンプユニットを説明した。ここで提案されるポンプは、上述した実施形態に限定されない。また、ここで提案されるポンプおよびポンプユニットの用途は、ここで例示した人工心臓に限定されず、種々の用途に適用される。つまり、ここで提案されるポンプおよびポンプユニットは、血液に限らず種々の液体を搬送できる。また、ここで提案されるポンプおよびポンプユニットは、磁力を介して駆動するので、駆動源を離して設けることができる。このため、特に、生体内に埋め込まれる生体埋め込み用ポンプに好適である。人工心臓以外の用途としては、例えば、人工心筋や人工括約筋などが挙げられる。
１０、１０Ｂ、１０Ｃ　人工心臓ユニット（ポンプユニット）
１１　筐体
１１Ａ、１１Ｂ　ポンプ室
１１ａ　開口
１１ｂ　流入口
１１ｃ　流出口
１２、１２Ａ、１２Ｂ　流入管
１３、１３Ａ、１３Ｂ　第１逆流防止弁
１４、１４Ａ、１４Ｂ　流出管
１５、１５Ａ、１５Ｂ　第２逆流防止弁
１６　薄膜
１７　磁石
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ　磁石ユニット
３５　筐体
４１　磁石
４１ａ　回転軸
４２　反転機構
４３　制御機構
５１　コイル
５２　電源
５３　制御装置
６１　回転部材
６２　駆動機構
６５　筐体
７１、７２　傘歯車
７３　モータ
７５　制御装置
８１、８２　コイル
８３　電源
８４　制御装置
８５　筐体
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ　人工心臓（ポンプ）
１１１、１１２　容器
Ｈ　皮膚

Claims (11)

  1. 　筐体と、
    　前記筐体に張り渡され、ポンプ室を区画する薄膜と、
    　前記ポンプ室に接続された流入管と、
    　前記ポンプ室に接続された流出管と、
    　前記流入管に設けられ、前記流入管から前記ポンプ室へ液体が流入するのを許容するが、前記ポンプ室から前記流入管への前記液体が流出するのを抑止する第１逆流防止弁と、
    　前記流出管に設けられ、前記ポンプ室から前記流出管へ前記液体が流出するのを許容するが、前記流出管から前記ポンプ室へ前記液体が流入するのを抑止する第２逆流防止弁と、
    　前記ポンプ室の内壁にＮ極またはＳ極を向けて、前記薄膜の中央部に配置された磁石と
    を備えた、
    　ポンプユニット。
  2. 　前記筐体は、前記薄膜を挟んで前記ポンプ室が２つ形成されており、
    　前記２つのポンプ室のそれぞれに、前記流入管と、前記流出管と、前記第１逆流防止弁と、第２逆流防止弁とが設けられている、請求項１に記載されたポンプユニット。
  3. 　請求項１または２に記載されたポンプユニットと、
    　前記薄膜に対向するように配置され、前記薄膜に向けてＮ極とＳ極を交互に生じるように磁力を作用させる磁石ユニットと
    を備えた、
    　ポンプ。
  4. 　前記磁石ユニットは、
    　前記薄膜に向けて磁極が生じるように配置された磁石と、
    　前記磁石のＮ極とＳ極を交互に反転させる反転機構と、
    　前記磁石のＮ極とＳ極が、予め定められたタイミングで反転するように、前記反転機構を操作する制御機構と
    を備えた、請求項３に記載されたポンプ。
  5. 　前記磁石ユニットは、
    　前記薄膜に向けて磁極が生じるように配置されたコイルと、
    　前記コイルに電気を通電する電源と、
    　前記コイルに通電される電流の向きを変える制御装置と
    を備えた、請求項３に記載されたポンプ。
  6. 　磁石と、
    　前記磁石のＮ極とＳ極を交互に反転させる反転機構と、
    　前記磁石のＮ極とＳ極が、予め定められたタイミングで反転するように、前記反転機構を操作する制御機構と
    を備えた、磁石ユニット。
  7. 　筐体と、
    　前記筐体に張り渡され、ポンプ室を区画する薄膜と、
    　前記ポンプ室に接続された流入管と、
    　前記ポンプ室に接続された流出管と、
    　前記流入管に設けられ、前記流入管から前記ポンプ室へ液体が流入するのを許容するが、前記ポンプ室から前記流入管への前記液体が流出するのを抑止する第１逆流防止弁と、
    　前記流出管に設けられ、前記ポンプ室から前記流出管へ前記液体が流出するのを許容するが、前記流出管から前記ポンプ室へ前記液体が流入するのを抑止する第２逆流防止弁と、
    　前記ポンプ室の内壁にＮ極またはＳ極を向けて、前記薄膜の中央部に配置された磁石と
    を備え、
    　前記磁石は、
    　　　前記薄膜に予め定められた一点を中心Ｃ１として、当該中心Ｃ１の周りに、Ｎ極とＳ極とを配置されている、
    ポンプユニット。
  8. 　請求項７に記載されたポンプユニットと、
    　前記ポンプユニットの前記薄膜に対向し、当該薄膜に配置された磁石のＮ極とＳ極に対向するように、Ｎ極とＳ極、または、Ｓ極とＮ極が、交互に生じるように磁力を作用させる磁石ユニットと
    を備えた、
    　ポンプ。
  9. 　前記磁石ユニットは、
    　　　前記薄膜に対向し、前記薄膜の中心Ｃ１に対応した中心Ｃ２の周りに回転する回転部材と、
    　　　前記回転部材を回転させる駆動機構と
    を備え、
    　当該回転部材は、
    　　　前記中心Ｃ２の周りに着磁しており、前記ポンプユニットの前記薄膜に配置された磁石のＮ極とＳ極に対向するように、Ｎ極とＳ極、または、Ｓ極とＮ極が配置されている、
    　請求項８に記載されたポンプ。
  10. 　前記駆動機構は、制御装置を備えており、
    　当該制御装置は、
    　　　前記中心Ｃ２の周りに設定された第１回転位置と、第２回転位置とで前記回転部材の位置が交互に変わるように前記回転部材を回転させ、
    　ここで、
    　　　前記第１回転位置は、
    　　　　　　前記ポンプユニットの前記薄膜に配置された磁石のＮ極に対して前記回転部材のＳ極が対向し、かつ、前記ポンプユニットの前記薄膜に配置された磁石のＳ極に対して前記回転部材のＮ極が対向する位置に設定されており、
    　　　前記第２回転位置は、
    　　　　　　前記ポンプユニットの前記薄膜に配置された磁石のＮ極に対して前記回転部材のＮ極が対向し、かつ、前記ポンプユニットの前記薄膜に配置された磁石のＳ極に対して前記回転部材のＳ極が対向する位置に設定されている、請求項９に記載されたポンプ。
  11. 　前記磁石ユニットは、
    　　　前記薄膜に対向し、前記薄膜の中心Ｃ１に対応した中心Ｃ２の周りにおいて、前記ポンプユニットの前記薄膜に配置された磁石のＮ極とＳ極に、それぞれ対向する複数のコイルと、
    　　　前記複数のコイルに電気を通電する電源と、
    　　　前記複数のコイルに通電される電流の向きを変える制御装置と
    を備えた、請求項８に記載されたポンプ。
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