JPH09248333A

JPH09248333A - 人工心臓

Info

Publication number: JPH09248333A
Application number: JP8057093A
Authority: JP
Inventors: Shinsaku Kaguchi; 口真作香
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-03-14
Filing date: 1996-03-14
Publication date: 1997-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】体内埋設型の人工心臓において、構成が簡単で
小型化しても精密な作動をし、エネルギーロスの少な
い、しかも耐久性の優れた復元能力の高い心嚢を持つ人
工心臓を提供する【解決手段】体内に埋没されるケーシングと、該ケーシ
ングに設けられた駆動モータと、該駆動モータにより偏
心回転する回転アームと、該回転アームに取り付けられ
回転自在な遊星ローラと、該遊星ローラに押圧されるロ
ータと、該ロータの外周に巻回され前記ケーシングの内
壁側に設置した緩衝材とに挟着された２個の心嚢と、前
記駆動モータに電力を供給する電力供給手段とが備えら
れ、前記心嚢は前記ローラに押圧されされることによ
り、内部血液を循環させることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、体内埋設型の人
工心臓に係り、特に、小型でエネルギーロスが少なく、
熱制御に優れ、耐久性が良く、血栓の発生しない電動式
の人工心臓に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、体内埋設型の人工心臓として、そ
の原動力にモータを使用するものが数多く知られてい
る。そして、特にモータの正逆回転を行うことなく、血
液の吸入排出を行う人工心臓が提案されている。図７に
示す人工心臓は、チューブポンプ式人工心臓と呼ばれる
ものを模式的に示したもので、モータ５１を備え、この
モータ５１より減速して、略菱形の径の大きいロータ５
２を回し、このロータ５２の略菱形の先端に取り付けら
れている径の小さい２個の圧縮ローラ５３、５４が、自
転しながら公転することにより、血液が循環するチュー
ブ５５を押しつけながら移動するので、チューブ５５内
の血液も一緒に移動して血流が発生する。また、このチ
ューブポンプ式人工心臓は、２個の圧縮ローラ５３、５
４により押しつぶされた状態から、もとの状態にチュー
ブ５５を復元させるため、チューブ５５上下方向よりガ
イドする４個のガイドローラ５６、５７、５８、５９が
取り付けられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の人工心臓にあっては、つぎのような問題点があ
った。２個の圧縮ローラ５３、５４は径が小さく回転も早
くなるため、エネルギーロスが大きく、しかも２個で発
生するので、エネルギーロスも２倍になる。従って発熱
し易い。

【０００４】チューブ５５は２個の圧縮ローラ５
３、５４により押しつぶされるので、それだけ摩耗が早
くなる。押しつぶされたチューブ５５を復元するため、４個
のガイドローラ５６、５７、５８、５９を必要とするた
め、この４個のガイドローラでもエネルギーロスが発生
し、余分な電力を必要とするので、バッテリーを使用し
ている場合には、消耗が早くなる。

【０００５】本発明は、前述の問題点を解決すべく創案
されたもので、構成が簡単で小型化しても精密な作動を
し、エネルギーロスの少ない、しかも耐久性の優れた復
元能力の高い心嚢を持つ人工心臓を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、体内に埋没されるケーシングと、該ケー
シングに設けられた駆動モータと、該駆動モータにより
偏心回転する回転アームと、該回転アームに取り付けら
れ回転自在な遊星ローラと、該遊星ローラに押圧される
ロータと、該ロータの外周に巻回され前記ケーシングの
内壁側に設置した緩衝材とに挟着された２個の心嚢と、
前記駆動モータに電力を供給する電力供給手段とが備え
られ、前記心嚢は前記ローラに押圧されることによ
り、内部血液を循環させることを特徴とするものであ
る。

【０００７】また、前記心嚢は、伸縮可能な部材で形成
された円形の管で、内周の一部に肉厚部を持ち、内周の
全面に亘ってばね性の金属線環を埋め込んであることを
特徴とするものである。また、前記電力供給手段は、皮
膚を挟んで笠型形状の一次コイルと二次コイルを対向さ
せ、体外より体外側の前記笠型形状の一次コイルに交流
を供給し、体内側の前記笠型形状の二次コイルに接続し
た直流変換器にて直流に変換し、前記駆動モータに供給
することを特徴とするものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図１は、人工心臓の全体を示す分解
斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線断面の斜視図、図３は、
図１の人工心臓の構造を示す断面図、図４は、図１の人
工心臓の心嚢を平面で切断した断面図、図５は、図１の
人工心臓への電力供給を示す模式図、図６は、図１の人
工心臓の動作状態を示す模式図である。

【０００９】本発明の人工心臓は、図１に示すように、
本体１が、２ａ、２ｂ、２ｃの３個に分割されたケーシ
ング２の中に、体液の侵入を防ぐシール材３により密封
されて収納されている。このケーシング２より外部には
血液が循環する２個の心嚢４、５より各血管（動脈管、
静脈管など）接続される接続端部４ａ、４ｂ、５ａ、５
ｂが突出している。また、本体１の下部より駆動モータ
６に電力を供給するための接続コード７が引き出され、
体外の電源と接続されている。

【００１０】人工心臓の内部構造は、図２および図３に
示すように、本体１は拒絶反応を防止するため、金、チ
タン、カーボン、セラミック等から形成されたケーシン
グ２の内部に、ケーシング上部２ａとケーシング中部２
ｂに固定された駆動モータ６により、減速機構であるハ
ーモニックドライブ８を介して偏心回転する回転アーム
９が取り付けられ、この回転アーム９には上下２箇所の
取り付け腕９ａ、９ｂが形成され、この取り付け腕９
ａ、９ｂに遊星ロール軸１０を介して遊星ローラ１１が
回転自在に取り付けられている。この遊星ローラ１１は
回転アーム９が駆動モータ６により公転運動する時に、
この公転運動につれて、しかもフリーな状態でゆっくり
自転運動するものである。

【００１１】また、この遊星ローラ１１は２箇所の太径
部１１ａ、１１ｂを持ち、この太径部１１ａ、１１ｂで
ロータ１２を介して心嚢４、５を押圧しながら回転す
る。遊星ローラ１１に押圧されるロータ１２は、内壁に
遊星ローラ１１の太径部１１ａ、１１ｂをガイドするガ
イド溝１２ａ、１２ｂが形成され、回転時には、このガ
イド溝１２ａ、１２ｂ内を遊星ローラ１１の太径部１１
ａ、１１ｂが動くことにより、ロータ１２の位置が保た
れることになる。

【００１２】このロータ１２の外周には血液が循環する
２個の心嚢４、５が取り付けられている。この心嚢４、
５は、図４で示すように、石灰化および拒絶反応を防ぐ
ためシリコンゴム等の耐候性に優れた伸縮可能な部材で
形成された円形の管で、一方に血液の流入口となる接続
端部４ａ、５ａと、他方に血液の出口となる接続端部４
ｂ、５ｂを備えている。この心嚢４、５の肉厚は、外皮
４ｃ、５ｃが均一な厚さで形成されているが、内皮の厚
さは接続端部近傍に特に厚い肉厚部４ｄ、５ｄが形成さ
れている。この肉厚部４ｄ、５ｄは後述するように血液
の逆流を防止するための弁の役目を果たすものであり、
これにより、従来必要とされた逆流防止弁が不要とな
り、構造の単純化と信頼性の向上を果している。さら
に、この肉厚部４ｄと前記接続端部４ａ、４ｂ、および
肉厚部５ｄと前記接続端部４ａ、４ｂ、の間には仕切壁
４ｆ、５ｆが形成されている。

【００１３】また、この２個の心嚢４、５の内周側に幅
の狭い突き出し４ｅ、５ｅが全周に亘って形成され、こ
の突き出しの中にばね性のある金属線環１３が封入され
ている。この金属線環１３は、心嚢４、５がロータ１２
により押しつぶされた時に、金属線環１３のゴマスリ運
動により心嚢４、５を円形状に復元するものである。こ
の金属線環１３の作用により、従来必要とされた複雑な
復元機構が不要となり、複雑な復元機構のために発生し
たエネルギーロスも解消されている。また、この幅の狭
い突き出し４ｅ、５ｅに対応するロータ１２の外周には
２箇所の溝１２ｃ、１２ｄが形成されており、２個の心
嚢４、５をロータ１２に巻き付けた時に、位置決めする
ように構成されている。

【００１４】また、この２個の心嚢４、５と外側のケー
シング２の間には、図３Ｉ示すように、クッション材と
して、スポンジ１４が装着されている。このスポンジ１
４はロータ１２により２個の心嚢４、５が押しつぶされ
たときに、あまり強く押しつぶされると、血液の血球が
破壊されてしまうので、これを防止するために装着され
たものである。

【００１５】つぎに、上記構成の人口心臓への電力供給
方法を説明する。図５は電力供給を模式的に表わしたも
ので、体外の交流電源１５より、皮膚の外側に密着して
取り付けられ、笠型に巻かれた一次コイルにシリコンコ
ーティングしたパッド１６に供給する。すると皮膚の内
側に一次コイルのパッド１６と向い合わせに取り付けら
れ、笠型の二次コイルにシリコンコーティングしたパッ
ド１７に変圧器の原理で励磁電流が発生する。この励磁
電流を接続コード７で人口心臓の場所まで導き、人口心
臓の空間に取り付けられた直流変換器１８で直流に変換
し、前記駆動モータを駆動する。また、余分な電力はリ
チュウム電池等の二次電池に充電し、短時間の電源停止
状態に対応している。

【００１６】また、他の実施例として、手回し式の交流
発電機を使用することも可能である。この手回し式の交
流発電機は長時間の停電等に対応することができる。さ
らに、他の実施例として、体外と体内を貫通した、セラ
ミック材質等で作られた、スキンボタンを皮膚に埋め込
み、このスキンボタンの中央穴を通して、接続コード７
を体外に引出し、チョッキやバンドに取り付けたバッテ
リーにより、直流を供給することも可能である。この方
法は、一次コイルと二次コイルで皮膚を挟み込んで電力
を供給しているときに発生する相互のぶれによる電圧の
変化といった問題がなくなり、しかも移動が自由なので
利便性が高まる。

【００１７】つぎに、上述した人工心臓の動作を図６に
より説明する。また、心嚢４、５は全く同一なので、心
嚢４を用いて説明する。図５（ａ）で示すように、人工
心臓を設置した後、駆動モータ６を作動させ、ハーモニ
ックドライブ８を介して回転アーム９を矢印方向に回転
させる。回転アーム９のロータ１２に当接する遊星ロー
ラ１１は、ロータ１２のガイド溝１２ａ、１２ｂに沿っ
て転がりながらゆっくり移動するので、心嚢４のが押圧
され、いわゆるごますり動作となる。すると、血液は心
嚢４の接続端部４ｂより流入が始まる。

【００１８】さらに、図５（ｂ）に示すように、回転ア
ーム９が矢印方向に回転して、遊星ローラ１１が接続端
部４ａ側に近づくと、肉厚部４ｄが接続端部の根元４ｆ
に接近し接続端部４ａと接続端部４ｂの通路を塞いでし
まう。すると遊星ローラ１１により押し出される血液は
接続端部４ｂには流れず、接続端部４ａにのみに流出
し、図示しない血管を通じて体内を循環する。この肉厚
部４ｄの働きにより心嚢４内では、流出する血液が流入
する血液に逆流することがない。従って、従来必要とさ
れた複雑な逆流防止弁が不要となり、構造の単純化、信
頼性の向上につながっている。

【００１９】

【発明の効果】以上に述べたごとく本発明は次の優れた
効果を発揮する。駆動モータからの回転運動を、減速機構を介して回
転押動部に伝え、この回転押動部の当接回転部がガイド
溝に沿って回転することで、押圧部が均等に上下の心嚢
を押圧・解放させるため、心嚢に血液の送り出し、受入
れを行うことができる。したがって、常に、確実な作動
が行え、優れた人工心臓を構成することができる。心嚢の内壁面の一部に設けた肉厚部が逆流防止弁の
機能を果たすので、複雑な弁機構が不要となり、構造が
単純化するので、信頼性が高まり、人工心臓を小型化す
ることができる。

【００２０】心嚢は、押圧されてつぶれた状態から
血圧により復元する際に、弾性材で作られた金属線環
を、その内壁に設けることにより復元力を高めることが
でき、人工心臓のより適正な作動を行うことが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の人工心臓の全体を示す分解斜視図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面の斜視図である。

【図３】図１の人工心臓の構造を示す断面図である。

【図４】図１の人工心臓の心嚢の平面図である。

【図５】図１の人工心臓の電力供給を示す模式図であ
る。

【図６】図１の人工心臓の作動状態を示し、要部を表し
た縦断面図である。

【図７】従来の人工心臓を示す断面図である。

【符号の説明】

１本体２ケーシング３シール材４心嚢４ａ、４ｂ接続端部４ｃ外皮４ｄ肉厚部４ｅ突出し５心嚢５ａ、５ｂ接続端部５ｃ外皮５ｄ肉厚部５ｅ突出し６駆動モータ７接続コード８ハーモニックドライブ９回動アーム９ａ、９ｂ取り付け腕１０遊星ローラ軸１１遊星ローラ１１ａ、１１ｂ太径部１２ロータ１２ａ、１２ｂガイド溝１３金属線環１４スポンジ１５交流電源１６パッド１７パッド１８直流変換器１９二次電池

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】体内に埋没されるケーシングと、該ケー
シングに設けられた駆動モータと、該駆動モータにより
偏心回転する回転アームと、該回転アームに取り付けら
れ回転自在な遊星ローラと、該遊星ローラに押圧される
ロータと、該ロータの外周に巻回され前記ケーシングの
内壁側に設置した緩衝材とに挟着された２個の心嚢と、
前記駆動モータに電力を供給する電力供給手段とが備え
られ、前記心嚢は前記ローラに押圧されることにより、
内部血液を循環させることを特徴とする人工心臓。
【請求項２】前記心嚢は、伸縮可能な部材で形成され
た円形の管で、内周の一部に肉厚部を持ち、内周の全面
に亘ってばね性の金属線環を埋め込んであることを特徴
とする請求項１記載の人工心臓。
【請求項３】前記電力供給手段は、皮膚を挟んで笠型
形状の一次コイルと二次コイルを対向させ、体外より体
外側の前記笠型形状の一次コイルに交流を供給し、体内
側の前記笠型形状の二次コイルに接続した直流変換器に
て直流に変換し、前記駆動モータに供給することを特徴
とする請求項１記載の人工心臓。