(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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