JP3617999B2 - 人工心肺装置および人工心肺装置における遠心ポンプ装置の配置方法 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
この発明は、心臓病手術等において、患者から脱血した充填液を充填液処理して再び戻すために使用される人工心肺装置およびこの人工心肺装置に遠心ポンプ装置を設置する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、体外にて血液を循環させながら血液処理する人工心肺装置は、図3に示すように、患者の静脈から脱血ラインを経て脱血した静脈血を貯血槽1内に一時的に貯留し、この貯血槽1内の血液をポンプ2を介して熱交換器3を有する人工肺4に送血するとともに、この人工肺4でガス交換された血液を返血ラインを経て患者の動脈に返血させる構成となっている。
この種の人工心肺装置に使用されるポンプ2としては、回路を構成するチューブをローラによってしごいて血液を送り出すローラポンプとともに、遠心力によって血液を送り出す遠心ポンプ装置が用いられている。
【0003】
ここで、この遠心ポンプ装置の構造を図によって説明する。図4及び図5に示すように、この遠心ポンプ装置11は、取り入れた血液を送り出す遠心ポンプ本体12と、この遠心ポンプ本体12を駆動させる駆動部13とから構成されたものである。
遠心ポンプ本体12を構成する容器14は、円錐形状に形成された空間部からなる遠心室15と、この遠心室15に対してシールされたマグネット室16とを有するもので、この容器14には、その軸線に沿って血液取り入れポート17が形成されており、また、その側部には、遠心室15の接線方向に沿って血液送り出しポート18が形成されている。
【0004】
また、この容器14内には、遠心室15とマグネット室16とに亙って設けられたシャフト21が回転可能に支持されており、このシャフト21の遠心室15側に突出された端部には、複数の羽根22、22…を有する回転体23が固定され、また、このシャフト21のマグネット室16側に突出された端部には、円板状のマグネット24が固定されている。
また、この遠心ポンプ本体12が取り付けられて、この遠心ポンプ本体12を、その軸線を水平に、かつ前記血液送り出しポート18を上方にて水平にした状態(図5)に支持する駆動部13は、遠心ポンプ本体12との接合部近傍に、モータ(図示略)によって回転される駆動マグネット25が設けられており、この駆動マグネット25をモータによって回転させることにより、前記遠心ポンプ本体12のマグネット24を駆動マグネット25の磁力によって回転させるようになっている。
【0005】
そして、この駆動部13によって遠心ポンプ本体12のマグネット24が回転されると、羽根22、22…を有する回転体23が回転し、この羽根22、22…によって遠心室15内の血液に渦が発生して、遠心室15内の外周側の圧力が高くなるとともに、血液取り入れポート17近傍の圧力が低くなる。
即ち、遠心室15の外周側と血液取り入れポート17近傍との間に差圧が生じ、血液取り入れポート17から血液が引き込まれ、血液送り出しポート18から遠心室15内の血液が送り出される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記遠心ポンプ本体12の容器14は、遠心室15を成形する内型31(図6参照)及び血液送り出しポート18を成形する中子32(図7参照)を、組み合わせて形成するものである。
【0007】
上記のようにして成形される容器14の遠心室15の内周面は、内型31の抜きのために、血液取り入れポートから離間する方向へ向かって次第に拡がるテーパ状に形成せざるを得ず、このため血液の循環開始時に、図8に示すように、遠心室15の内周面の縁部と血液送り出しポート18との間の箇所(図中符号イの箇所)に、気泡が滞留してしまうことがあった。
【0008】
さらに、遠心室15の一部には、水平に形成された血液送り出しポート18よりも上方側に位置される箇所(図5中符号ロの箇所)があり、この箇所にも気泡が滞留してしまうことがあった。
この場合、図9に示すように、製造時に、中子32の側部を内型31の接線と一致させれば良いが、このように、中子32の側部を内型31の接線と一致させると、この中子32の内型31との当接部分に、鋭利な箇所が必要となる。そして、この鋭利な箇所は、その強度が極めて低いため、容易に破損、損傷してしまうという問題があった。
【0009】
また、回転体23を高速にて回転させて、上記気泡滞留箇所に滞留している気泡を無理に排出しようとすると、滞留している気泡が細かく分かれてしまい、回路を構成しているチューブ等の内面に付着し、その付着した気泡の除去に、かえって手間がかかってしまうという問題があった。
【0010】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、人工心肺装置に取り付けられる遠心ポンプ装置の遠心ポンプ本体の遠心室内における気泡の残留をなくすことができる人工心肺装置およびこれに遠心ポンプ装置を設置する方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、駆動部と、この駆動部に駆動される遠心ポンプ本体とからなる遠心ポンプ装置が取り付けられた人工心肺装置であって、
前記遠心ポンプ本体は、充填液が流入する血液取り入れポートと充填液が送り出される血液送り出しポートとが形成され、内部が遠心室とされた容器と、この容器内にて前記駆動部によって回転するシャフトと、このシャフトの端部に支持され、前記容器の遠心室内にて回転する回転体と、この回転体に形成され、この回転体が回転することにより、前記血液取り入れポートから取り入れられた充填液に遠心力を作用させる複数の羽根を具備しており、
前記血液取り入れポートが、前記シャフトの軸線に沿って形成され、前記血液送り出しポートが、前記容器の上部にてその側部に、ほぼ接線方向へ沿って形成され、前記遠心室の内周面が、前記血液取り入れポートから離間する方向に向かって次第に拡がるテーパー面とされており、
前記遠心ポンプ本体が、
前記遠心ポンプ本体の中心点を通る鉛直線が、前記血液送り出しポートと遠心室との連結箇所における円周方向の二つの連結点と前記中心点とをそれぞれ結んだ二直線の間に位置するように、
かつ前記遠心室の内周面と前記シャフトの軸線とがなす角度よりも水平線と前記軸線とがなす角度が大きくなるように配置されて、人工心肺装置に取り付けられていることを特徴とする人工心肺装置である。
【0012】
第2の発明は、駆動部と、この駆動部に駆動される遠心ポンプ本体とからなる遠心ポンプ装置を人工心肺装置に設置する方法であって、
前記遠心ポンプ本体は、充填液が流入する血液取り入れポートと充填液が送り出される血液送り出しポートとが形成され、内部が遠心室とされた容器と、この容器内にて前記駆動部によって回転するシャフトと、このシャフトの端部に支持され、前記容器の遠心室内にて回転する回転体と、この回転体に形成され、この回転体が回転することにより、前記血液取り入れポートから取り入れられた充填液に遠心力を作用させる複数の羽根を具備しており、
前記血液取り入れポートが、前記シャフトの軸線に沿って形成され、前記血液送り出しポートが、前記容器の上部にてその側部に、ほぼ接線方向へ沿って形成され、前記遠心室の内周面が、前記血液取り入れポートから離間する方向に向かって次第に拡がるテーパー面とされており、
前記遠心ポンプ本体を、
前記遠心ポンプ本体の中心点を通る鉛直線が、前記血液送り出しポートと遠心室との連結箇所における円周方向の二つの連結点と前記中心点とをそれぞれ結んだ二直線の間に位置するように、
かつ前記遠心室の内周面と前記シャフトの軸線とがなす角度よりも水平線と前記軸線とがなす角度が大きくなるように、人工心肺装置に配置することを特徴とする人工心肺装置における遠心ポンプ装置の配置方法である。
【0013】
本発明によれば、遠心ポンプ本体の遠心室内に、成形上やむを得ず形成されてしまう気泡滞留箇所への気泡の滞留がなくなり、人工心肺装置の安全性が向上する。
【0015】
【実施例】
以下、本発明の人工心肺装置の実施例を図によって説明する。
なお、従来例と同一構造部分には、同一符号を付して説明を省略する。
図1および図2に示すように、本実施例の人工心肺装置における遠心ポンプ装置41は、遠心ポンプ本体12と駆動部13とが一体となって連結されている。
【0016】
そして、この遠心ポンプ本体12は、図1に示しように、遠心ポンプ本体12の中心点Oを通る鉛直線Xが、血液送り出しポート18と遠心室15との連結箇所における円周方向の二つの連結点A、Bと遠心ポンプ本体12の中心点Oとをそれぞれ結んだ二直線α、βの間に位置するように配置されて、人工心肺装置に取り付けられている。
また、同時に、この遠心ポンプ本体12は、図2に示すように、遠心室15の内周面と前記シャフト21の軸線Yとのなす傾き角γよりも、前記軸線Yと水平線Zとのなす傾き角δが大きくなるように、配置されて人工心肺装置に取り付けられている。
このような配置を取ることにより、前記血液送り出しポート18および血液取り入れポート17が鉛直線方向の上方に傾いた状態となる。
【0017】
すなわち、この人工心肺装置にあっては、遠心ポンプ本体12が上記のように傾けられた状態で配置されて取り付けられているので、遠心室15には、従来のような気泡滞留箇所(図8中符号イにて示す箇所および図5中符号ロにて示す箇所)がない状態となる。
したがって、人工心肺装置の回路へ血液を循環させるべく、遠心ポンプ本体12の血液取り入れポート17に接続されるチューブ(図示略)から充填液を流入させて遠心室15内に流れ込ませ、さらに、血液送り出しポート18からこの血液送り出しポート18に接続されるチューブ(図示略)へ流れ出させる際に、遠心ポンプ本体12内の空気が滞留することがなく、充填液によって血液送り出しポート18から排出される。
【0018】
しかしながら、この時、羽根22、22・・・等の入り組んだ形状箇所には、気泡が付着した状態で残留している場合があり、この場合には、この付着した残留気泡を除去する必要がある。
本発明の人工心肺装置にあっては、以下のようにして遠心ポンプ装置41を駆動させて充填液循環開始時における残留気泡の除去を行うことができる。
【0019】
(1)駆動部13のモータを低速(約1000rpm)にて駆動させて、この駆動部13の駆動マグネット25を低速にて回転させる。
このようにすると、この駆動部13の駆動マグネット25の回転にともなって、遠心ポンプ本体12のマグネット24が回転され、これにともない回転体23が回転する。
これにより、遠心室15内の充填液に、羽根22、22…によって渦が発生し、遠心室15内の充填液に差圧が生じる。
即ち、遠心室15内にて、外周側の圧力が高くなり、血液取り入れポート17近傍の圧力が低くなる。
【0020】
したがって、遠心室15内に残留していた気泡は、低圧となった血液取り入れポート17近傍へ移動する。
このとき、回転体23が低速にて回転しているので、遠心室15内の残留気泡は、細かくされることなく、血液取り入れポート17近傍へ移動する。
なお、この低速回転での回転時間は、残留気泡が血液取り入れポート17近傍へ移動するのに十分な時間(約10秒)である。
【0021】
(2)次に、駆動部13のモータを停止させることにより、回転体23の回転を停止させる。
このようにすると、遠心室15内における差圧がなくなり、上記(1)にて血液取り入れポート17に移動した気泡が、その浮力によって遠心室15の上端部近傍に移動する。
なお、この停止時間は、前記気泡が遠心室15の上端部近傍へ移動するのに十分な時間(約10秒)である。
【0022】
(3)その後、駆動部13のモータを再び回転させて、遠心ポンプ本体12の回転体23を高速(約3500rpm)にて所定時間(約1分)回転させる。
このようにすると、遠心室15内にて、(1)と同様に差圧が生じるが、回転が高速なため、遠心室15の上端部近傍に移動された気泡は、遠心力によって充填液とともに血液送り出しポート18からチューブへ押し流される。
【0023】
上記(1)から(3)の操作を行なうことにより、遠心室15に残留していた気泡を、血液送り出しポート18から確実にかつ容易に排出させて、遠心ポンプ本体12の遠心室15内を充填液にて充満させることができる。
そして、回路内を充填液にて充満させた後は、遠心ポンプ装置41を通常の回転数(1500〜3000rpm)にて駆動させて、体外循環を行なう。
【0024】
このようにして、残留気泡の除去を行えば、血液循環開始時に、遠心ポンプ本体12に残留していた気泡を極めて容易に、かつ確実に除去することができる。即ち、遠心ポンプ装置41の運転開始時における気泡除去作業にかかる時間および労力を大幅に低減することができる。
【0025】
なお、遠心ポンプ本体12の遠心室15内の気泡を除去する際の駆動部13の駆動時間、駆動停止時間あるいは回転速度等は、特に限定されず、遠心ポンプ本体12の大きさ等により適宜変更するのは勿論である。
また、上記実施例では、遠心ポンプ本体12内の回転体23を回転させる手段として、遠心ポンプ本体12のマグネット24を、駆動部13側にて回転される駆動マグネット25の磁力によって回転させる構成としたが、この遠心ポンプ本体12内の回転体23を回転させる手段は上記実施例に限定されない。
【0026】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、下記の効果を得ることができる。
人工心肺装置に取り付けられる遠心ポンプ装置の遠心ポンプ本体の遠心室内に、成形上やむを得ずに形成されてしまう気泡残留箇所への気泡の滞留をなくすことができ、人工心肺装置の安全性を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の遠心ポンプ装置を説明する遠心ポンプ装置の正面図である。
【図2】本発明の実施例の遠心ポンプ装置を説明する遠心ポンプ装置の側面図である。
【図3】人工心肺装置の構成を説明する人工心肺装置の回路図である。
【図4】遠心ポンプ装置の構造及び構成を説明する遠心ポンプ装置の断面図である。
【図5】遠心ポンプ装置の構成及び構造を説明する遠心ポンプ装置の正面図である。
【図6】遠心ポンプ本体の容器を成形する型を説明する容器を断面視した型の側面図である。
【図7】遠心ポンプ本体の容器を成形する型を説明する容器を断面視した型の平面図である。
【図8】遠心ポンプ本体の遠心室内における気泡の滞留を説明する遠心ポンプ本体の一部の断面図である。
【図9】遠心ポンプ本体の容器を成形する型を説明する容器を断面視した型の正面図である。
【符号の説明】
12 遠心ポンプ本体
13 駆動部
14 容器
15 遠心室
17 血液取り入れポート
18 血液送り出しポート
21 シャフト
22 羽根
23 回転体
41 遠心ポンプ装置
A、B 連結点
α、β 直線
X 垂直線
Y 軸線
Claims (2)
- 駆動部と、この駆動部に駆動される遠心ポンプ本体とからなる遠心ポンプ装置が取り付けられた人工心肺装置であって、
前記遠心ポンプ本体は、充填液が流入する血液取り入れポートと充填液が送り出される血液送り出しポートとが形成され、内部が遠心室とされた容器と、この容器内にて前記駆動部によって回転するシャフトと、このシャフトの端部に支持され、前記容器の遠心室内にて回転する回転体と、この回転体に形成され、この回転体が回転することにより、前記血液取り入れポートから取り入れられた充填液に遠心力を作用させる複数の羽根を具備しており、
前記血液取り入れポートが、前記シャフトの軸線に沿って形成され、前記血液送り出しポートが、前記容器の上部にてその側部に、ほぼ接線方向へ沿って形成され、前記遠心室の内周面が、前記血液取り入れポートから離間する方向に向かって次第に拡がるテーパー面とされており、
前記遠心ポンプ本体が、
前記遠心ポンプ本体の中心点を通る鉛直線が、前記血液送り出しポートと遠心室との連結箇所における円周方向の二つの連結点と前記中心点とをそれぞれ結んだ二直線の間に位置するように、
かつ前記遠心室の内周面と前記シャフトの軸線とがなす角度よりも水平線と前記軸線とがなす角度が大きくなるように配置されて、人工心肺装置に取り付けられていることを特徴とする人工心肺装置。 - 駆動部と、この駆動部に駆動される遠心ポンプ本体とからなる遠心ポンプ装置を人工心肺装置に設置する方法であって、
前記遠心ポンプ本体は、充填液が流入する血液取り入れポートと充填液が送り出される血液送り出しポートとが形成され、内部が遠心室とされた容器と、この容器内にて前記駆動部によって回転するシャフトと、このシャフトの端部に支持され、前記容器の遠心室内にて回転する回転体と、この回転体に形成され、この回転体が回転することにより、前記血液取り入れポートから取り入れられた充填液に遠心力を作用させる複数の羽根を具備しており、
前記血液取り入れポートが、前記シャフトの軸線に沿って形成され、前記血液送り出しポートが、前記容器の上部にてその側部に、ほぼ接線方向へ沿って形成され、前記遠心室の内周面が、前記血液取り入れポートから離間する方向に向かって次第に拡がるテーパー面とされており、
前記遠心ポンプ本体を、
前記遠心ポンプ本体の中心点を通る鉛直線が、前記血液送り出しポートと遠心室との連結箇所における円周方向の二つの連結点と前記中心点とをそれぞれ結んだ二直線の間に位置するように、
かつ前記遠心室の内周面と前記シャフトの軸線とがなす角度よりも水平線と前記軸線とがなす角度が大きくなるように、人工心肺装置に配置することを特徴とする人工心肺装置における遠心ポンプ装置の配置方法。
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