(57)【要約】【課題】携帯可能なほど小型軽量で一般的な救急車内の電源でも駆動可能なほど消費電力の少ない、構造が単純で安価な駆動装置をもたらすことにある。【解決手段】一端部が閉止されたシリンダー３と、前記シリンダー内に気密に摺動可能に嵌め合わされてシリンダー室を画成するピストン４と、前記ピストンに連結ロッドを介して連結されたクランクピン６を有するクランク部材７と、前記クランク部材を回転駆動するモーター９および減速機８と、前記補助人工心臓に対し空気の供給と吸引とを行うために前記シリンダー室に接続された正圧口１４および負圧口１５と、前記正圧口と前記シリンダー室との間に介挿されて、前記シリンダー室から前記正圧口へ向かう空気の通流のみ許容する吐出用ワンウエイバルブ１８と、前記負圧口と前記シリンダー室との間に介挿されて、前記負圧口から前記シリンダー室へ向かう空気の通流のみ許容する吸引用ワンウエイバルブ１９と、前記クランクピンのオフセット量を変化させて前記ピストンのストローク量を増減させるストローク調節手段２０と、を具えてなるものである。【選択図】        図１
2004275302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性膜を空気圧で往復移動させて血液の圧送を行う補助人工心臓に対し空気の供給と吸引とを交互に繰り返してその補助人工心臓を駆動する駆動装置において、
一端部が閉止されたシリンダーと、
前記シリンダー内に気密に摺動可能に嵌め合わされてシリンダー室を画成するピストンと、
前記ピストンに連結ロッドを介して連結されたクランクピンを、回転中心からオフセットさせて有するクランク部材と、
前記クランク部材を回転駆動するモーターおよび減速機と、
前記補助人工心臓に対し空気の供給と吸引とを行うために前記シリンダー室に接続された正圧口および負圧口と、
前記正圧口と前記シリンダー室との間に介挿されて、前記シリンダー室から前記正圧口へ向かう空気の通流のみ許容する吐出用ワンウエイバルブと、
前記負圧口と前記シリンダー室との間に介挿されて、前記負圧口から前記シリンダー室へ向かう空気の通流のみ許容する吸引用ワンウエイバルブと、
前記クランクピンの、前記クランク部材の回転中心からのオフセット量を変化させて前記ピストンのストローク量を増減させるストローク調節手段と、
を具えることを特徴とする、補助人工心臓用簡易駆動装置。
【請求項２】
前記ストローク調節手段は、
前記クランク部材に形成されてそのクランク部材の回転中心に対し半径方向へ延在する嵌合溝と、
前記嵌合溝内に摺動可能に嵌め合わされたナット部材と、
前記クランクピンを前記ナット部材に螺着するとともに、締め込みにより前記ナット部材を前記クランク部材に固定し、緩めにより前記ナット部材を前記クランク部材に対し摺動可能にするストローク調節ネジと、
を有することを特徴とする、請求項１記載の補助人工心臓用簡易駆動装置。
【請求項３】
前記クランク部材の、前記回転中心を中心とした円形部分に摺接して、そのクランク部材の回転を僅かに制動する制動手段を具えることを特徴とする、請求項１または２記載の補助人工心臓用簡易駆動装置。
【請求項４】
前記吐出用ワンウエイバルブと前記吸引用ワンウエイバルブとの少なくとも一方は、大気中への開放圧力を調節可能なリリーフバルブを有していることを特徴とする、請求項１から３までの何れか記載の補助人工心臓用簡易駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、弾性膜を空気圧で往復移動させて血液の圧送を行う補助人工心臓に対し空気の供給と吸引とを交互に繰り返してその補助人工心臓を駆動する駆動装置に関し、特には、供給および吸引する空気の量を調節可能とすることで補助人工心臓の圧送量の調節を従量式とした簡易駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、様々な治療手段の発達により、心不全の救命例は増加している。特に、補助人工心臓を始め多くの補助循環装置の発達により、以前は手の施しようのなかった心不全患者でも回復可能な例が見出されるようになった。しかし心機能の荒廃した重度心不全患者は、たとえ補助循環により一時的に危機は乗り越えても心臓移植しか救命手段はない。本邦でも心臓移植が行われるようになったが、その数は毎年発生する重度心不全患者には追いつかず、そのため長期にわたり補助人工心臓を装着したまま心臓移植を待つ患者が増加している。
【０００３】
また、年齢等のため心臓移植の対象にならない患者のためにも、移植を前提としない補助人工心臓の装着が行われ始めており、長期の補助人工心臓装着患者はますます増加すると考えられている。ところで、現在本邦で使用されている補助人工心臓は、東洋紡社製と日本ゼオン社製との２種類であり、それぞれ駆動装置を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の駆動装置は、東洋紡社製のものも日本ゼオン社製のものも何れも、供給および吸引する空気の圧力を調節することで補助人工心臓の圧送量の調節する従圧式となっているため、多機能ではあるものの小型冷蔵庫程の大きさがあって１００〜２００ｋｇと重く、消費電力も多い。
【０００５】
これがため、長期補助人工心臓装着患者は、外出どころか院内での移動も困難である。また、消費電力が多いことから、救急車や小型ヘリコプター等での患者の輸送中の電力供給が難しいため、いざ心臓移植が決まっても移植実施施設までの転送も困難である。
【０００６】
それゆえこの発明は、携帯可能なほど小型軽量で、一般的な救急車内の電源でも駆動可能なほど消費電力の少ない、構造が単純で安価な簡易駆動装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記課題を有利に解決したこの発明の補助人工心臓用簡易駆動装置は、弾性膜を空気圧で往復移動させて血液の圧送を行う補助人工心臓に対し空気の供給と吸引とを交互に繰り返してその補助人工心臓を駆動する駆動装置において、一端部が閉止されたシリンダーと、前記シリンダー内に気密に摺動可能に嵌め合わされてシリンダー室を画成するピストンと、前記ピストンに連結ロッドを介して連結されたクランクピンを、回転中心からオフセットさせて有するクランク部材と、前記クランク部材を回転駆動するモーターと、前記補助人工心臓に対し空気の供給と吸引とを行うために前記シリンダー室に接続された正圧口および負圧口と、前記正圧口と前記シリンダー室との間に介挿されて、前記シリンダー室から前記正圧口へ向かう空気の通流のみ許容する吐出用ワンウエイバルブと、前記負圧口と前記シリンダー室との間に介挿されて、前記負圧口から前記シリンダー室へ向かう空気の通流のみ許容する吸引用ワンウエイバルブと、前記クランクピンの、前記クランク部材の回転中心からのオフセット量を変化させて前記ピストンのストローク量を増減させるストローク調節手段と、を具えることを特徴とするものである。
【０００８】
かかる駆動装置にあっては、一端部が閉止されたシリンダー内に気密に摺動可能に嵌め合わされてシリンダー室を画成するピストンに、クランク部材がその回転中心からオフセットさせて有するクランクピンが連結ロッドを介して連結されていて、そのクランク部材を減速機を介してモーターが回転駆動することでシリンダー内のピストンが往復摺動し、ピストンの前進ストローク時には、シリンダー室内の空気が加圧されて吐出用ワンウエイバルブを開弁し、その加圧により生じた正圧（陽圧）の空気が正圧口およびそこに接続されたホース等を介し吐出されて補助人工心臓に供給され、その間吸引用ワンウエイバルブは負圧口からの空気の流出を阻止し、またピストンの後退ストローク時には、シリンダー室内の空気が減圧されて吸引用ワンウエイバルブを開弁し、その減圧によって生じた負圧（陰圧）の空気が負圧口およびそこに接続されたホース等を介し補助人工心臓から吸引され、その間吐出用ワンウエイバルブは正圧口からの空気の吸引を阻止する。そしてストローク調節手段が、クランクピンの、クランク部材の回転中心からのオフセット量を変化させて、ピストンの上記ストローク量を増減させることで、補助人工心臓に対する供給および吸引空気量を変化させて、補助人工心臓の圧送量の従量式の調節を可能にする。
【０００９】
従って、この発明の補助人工心臓用簡易駆動装置によれば、駆動装置が基本的に、モーター駆動によりシリンダー内でピストンを往復移動させる吐出・吸引共用ポンプと、吐出口および吸引口の機能を分けるワンウエイバルブと、クランクピンのオフセット量を変化させるストローク調節手段とから構成されるので、補助人工心臓用駆動装置を簡易に構成し得て、携帯可能なほど小型軽量で、一般的な救急車内の電源でも駆動可能なほど消費電力の少ない、構造が単純で安価な装置とすることができる。
【００１０】
なお、この発明においては、前記ストローク調節手段は、前記クランク部材に形成されてそのクランク部材の回転中心に対し半径方向へ延在する嵌合溝と、前記嵌合溝内に摺動可能に嵌め合わされたナット部材と、前記クランクピンを前記ナット部材に螺着するとともに、締め込みにより前記ナット部材を前記クランク部材に固定し、緩めにより前記ナット部材を前記クランク部材に対し摺動可能にするストローク調節ネジと、を有するものであると好ましい。かかる構成によれば、簡易な構成で、ストロークを連続的に変化させ得て、ストロークの微調整を可能にすることができる。ここで、クランク部材に嵌合溝に沿って例えばラック状に多数の掛合部を設けるとともに、ナット部材またはクランクピンにその多数の掛合部のうちの任意のものと掛合する掛合部を設けると、ピストンからの反力によるクランクピンの位置ずれを確実に防止し得るのでより好ましい。
【００１１】
また、この発明においては、前記クランク部材の、前記回転中心を中心とした円形部分に摺接して、そのクランク部材の回転を僅かに制動する制動手段を具えていると好ましい。かかる構成によれば、ピストンからの反力の変動を緩和して減速機の歯車の遊びによる騒音の発生を防止し得て、駆動装置の作動を静粛なものとすることができる。
【００１２】
さらにこの発明においては、前記吐出用ワンウエイバルブと前記吸引用ワンウエイバルブとの少なくとも一方が、大気中への開放圧力を調節可能なリリーフバルブを有していると好ましい。かかる構成によれば、補助人工心臓に対して供給もしくは吸引する空気またはそれらの両方の圧力を補助的に調節し得て、補助人工心臓の圧送量の微調整を駆動装置の稼働中に行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１は、この発明の補助人工心臓用簡易駆動装置の一実施例を示す平面図、また図２は、その実施例の駆動装置を示す正面図である。
【００１４】
この実施例の駆動装置は、弾性膜を空気圧で往復移動させて血液の圧送を行う補助人工心臓に対し空気の供給と吸引とを交互に繰り返してその補助人工心臓を駆動するものであって、基台１上に、蓋部材２によって一端部が閉止されたシリンダー３と、そのシリンダー３内に気密に摺動可能に嵌め合わされ、シリンダー室ＣＣを画成するピストン４とを具えており、ここで、シリンダー３は、ピストン４の摺動抵抗が少なくなるように、焼き入れ処理によって硬度を硬くされるとともに内周面を鏡面仕上げされている。またピストン４は、周囲のリング溝に嵌め込まれた自己潤滑性のある三本のピストンリング４ａ〜４ｃによってシリンダー３に対する気密性を担保しており、それらのうちの中央のピストンリング４ｂは潤滑油を保持するための多数の油溜まり穴を形成されている。
【００１５】
またこの実施例の駆動装置は、上記ピストン４に連結ロッド５を介して連結されたクランクピン６（図２では省略する）を有する、クランク部材としての円盤状のクランクホイール７と、そのクランクホイール７を減速機８を介して回転駆動する例えば交流式の（ＡＣ）モーター９と、汎用のＡＣ電源コンセントに接続されてそのモーター９に給電するとともにそのモーター９の回転数を任意に変更可能に制御する例えばインバーター式のコントロールユニット１０と、そのモーター９の作動中の回転数を表示出力する回転計１１とを具えており、ここで、クランクホイール７はその回転中心ＨＣからオフセットさせてクランクピン６を支持し、クランクピン６はベアリング１２を介して連結ロッド５に回転可能に連結されている。そして連結ロッド５は図示しないベアリングおよびピストンピン１３（図１では省略する）を介してピストン４に揺動可能に連結されている。
【００１６】
さらにこの実施例の駆動装置は、補助人工心臓に対し空気の供給と吸引とを行うために蓋部材２に突設されるとともに上記シリンダー室ＣＣに接続された、正圧口および負圧口としての正圧カプラー１４および負圧カプラー１５と、停電時等の緊急時にアンビューバックを接続して手動での補助人工心臓に対する空気の供給および吸引を可能にするアンビューバック用の正圧カプラー１６および負圧カプラー１７（図２では省略する）と、正圧カプラー１４とシリンダー室ＣＣとの間に介挿されて、シリンダー室ＣＣから正圧カプラー１４へ向かう空気の通流のみ許容する吐出用ワンウエイバルブ１８と、負圧カプラー１５とシリンダー室ＣＣとの間に介挿されて、負圧カプラー１５からシリンダー室ＣＣへ向かう空気の通流のみ許容する吸引用ワンウエイバルブ１９とを具えており、ここで、吐出用ワンウエイバルブ１８と吸引用ワンウエイバルブ１９とはそれぞれ、つまみ１８ａ，１９ａを回すことで弁体を押えるスプリングの圧縮量ひいては大気中への開放圧力を調節可能なリリーフバルブを内蔵している。
【００１７】
さらにこの実施例の駆動装置は、クランクホイール７の回転中心ＨＣからの、クランクピン６のオフセット量を変化させて、ピストン４のストローク量を増減させる、ストローク調節手段としてのストローク調節機構２０を具えており、ここで、ストローク調節機構２０は、クランクホイール７に形成されてそのクランクホイール７の回転中心ＨＣに対し半径方向へ延在する例えば横断面Ｔ字状の嵌合溝７ａと、その嵌合溝７ａ内に摺動可能に嵌め合わされた例えば横断面Ｔ字状のナット部材２１と、クランクピン６をナット部材２１に螺着するとともに、締め込みによりナット部材２１をクランクホイール７に固定し、緩めによりナット部材２１をクランクホイール７に対し摺動可能にするストローク調節ネジ２２とを有し、加えて、クランクホイール７に嵌合溝７ａに沿って設けられたラック状の図示しない多数の掛合部と、それら多数の掛合部のうちの任意のものと掛合するようにクランクピン６の端面に設けられた図示しない掛合部とを有している。
【００１８】
さらにこの実施例の駆動装置は、図示しないスプリングによって常時押圧されて、クランクホイール７の、回転中心ＨＣを中心とした円形部分である外周面に摺接して、そのクランクホイール７の回転を僅かに制動する、制動手段としてのシュー２３（図１では省略する）と、シリンダー３内のピストン４への潤滑油の注油口を閉止するための注油栓２４と、基台１を携帯するための把手２５（図１では省略する）とを具えている。
【００１９】
かかる実施例の駆動装置にあっては、一端部が蓋部材２で閉止されたシリンダー３内に気密に摺動可能に嵌め合わされてシリンダー室ＣＣを画成するピストン４に、クランクホイール７がその回転中心ＨＣからオフセットさせて有するクランクピン６が、連結ロッド５を介して連結されていて、そのクランクホイール７を減速機８を介してモーター９が回転駆動することでシリンダー３内のピストン４が往復摺動し、ピストン４の図では左方への前進ストローク時には、シリンダー室ＣＣ内の空気が加圧されて吐出用ワンウエイバルブ１８を開弁し、その加圧により生じた正圧（陽圧）の空気が正圧カプラー１４およびそこに接続されたホース等を介し吐出されて補助人工心臓に供給され、その間吸引用ワンウエイバルブ１９は負圧カプラー１５からの空気の流出を阻止し、またピストン４の図では右方への後退ストローク時には、シリンダー室ＣＣ内の空気が減圧されて吸引用ワンウエイバルブ１９を開弁し、その減圧によって生じた負圧（陰圧）の空気が負圧カプラー１５およびそこに接続されたホース等を介し補助人工心臓から吸引され、その間吐出用ワンウエイバルブ１８は正圧カプラー１４からの空気の吸引を阻止する。
【００２０】
そしてこの実施例の駆動装置にあっては、ストローク調節機構２０が、クランクピン６の、クランクホイール７の回転中心ＨＣからのオフセット量を変化させてピストン４の上記ストローク量を増減させることで、補助人工心臓に対する供給および吸引空気量を変化させて、補助人工心臓の圧送量の従量式の調節を可能にする。なお、通常時はアンビューバック用の正圧カプラー１６および負圧カプラー１７の着脱部（ニップル部）はソケット部から取り外されており、これによりこれらのカプラーは閉弁状態となっている。
【００２１】
従ってこの実施例の補助人工心臓用簡易駆動装置によれば、駆動装置が基本的に、モーター駆動によりシリンダー３内でピストン４を往復移動させる吐出・吸引共用ポンプと、吐出口および吸引口の機能を分けるワンウエイバルブ１８，１９と、クランクピン６のオフセット量を変化させるストローク調節機構２０とから構成されるので、補助人工心臓用駆動装置を簡易に構成し得て、携帯可能なほど小型軽量で、一般的な救急車内の電源でも駆動可能なほど消費電力の少ない、構造が単純で安価な装置とすることができる。
【００２２】
しかもこの実施例の駆動装置によれば、ストローク調節手段としてのストローク調節機構２０が、クランクホイール７に形成されてそのクランクホイール７の回転中心ＨＣに対し半径方向へ延在する嵌合溝７ａと、その嵌合溝７ａ内に摺動可能に嵌め合わされたナット部材２１と、クランクピン６をナット部材２１に螺着するとともに、締め込みによりナット部材２１をクランクホイール７に固定し、緩めによりナット部材２１をクランクホイール７に対し摺動可能にするストローク調節ネジ２２とを有するものであるので、簡易な構成で、ピストンのストローク（ストローク量）を連続的に変化させ得て、ストロークの微調整を可能にすることができる。そして、クランクホイール７に嵌合溝７ａに沿ってラック状に多数の掛合部を設けるとともに、クランクピン６にその多数の掛合部のうちの任意のものと掛合する掛合部を設けているので、ピストン４からの反力によるクランクピン６の位置ずれを防止し得て、駆動装置の稼働中にピストンストロークが意に反して変化してしまうのを確実に防止することができる。。
【００２３】
また、この実施例の駆動装置によれば、クランクホイール７の外周面に摺接して、そのクランクホイール７の回転を僅かに制動する、制動手段としてのシュー２３を具えているので、ピストン４からの反力の変動を緩和して減速機８の歯車の遊びによる騒音の発生を防止し得て、駆動装置の作動を静粛なものとすることができる。
【００２４】
さらに、この実施例の駆動装置によれば、吐出用ワンウエイバルブ１８と吸引用ワンウエイバルブ１９との両方が、大気中への開放圧力を調節可能なリリーフバルブを有しているので、補助人工心臓に対して供給および吸引する空気の圧力を補助的に調節し得て、補助人工心臓の圧送量の微調整を駆動装置の稼働中に行うことができる。
【００２５】
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、例えば、ストローク調節手段は、腕状のクランク部材にその回転中心に対し半径方向へ整列する複数のねじ孔にストローク調節ネジ２２を選択的に螺着するように構成しても良い。またモーターは、台座１に搭載あるいは装着されたバッテリーで駆動されるＤＣモーターとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の補助人工心臓用簡易駆動装置の一実施例を示す平面図である。
【図２】上記実施例の駆動装置を示す正面図である。
【符号の説明】
１  基台
２  蓋部材
３  シリンダー
４  ピストン
４ａ〜４ｃ  ピストンリング
５  連結ロッド
６  クランクピン
７  クランクホイール
７ａ  嵌合溝
８  減速機
９  モーター
１０  コントロールユニット
１１  回転計
１２  ベアリング
１３  ピストンピン
１４  正圧カプラー
１５  負圧カプラー
１６  正圧カプラー
１７  負圧カプラー１７
１８  吐出用ワンウエイバルブ
１８ａ  つまみ
１９  吸引用ワンウエイバルブ
１９ａ  つまみ
２０  ストローク調節機構
２１  ナット部材
２２  ストローク調節ネジ
２３  シュー
２４  注油栓
２５  把手
ＣＣ  シリンダー室
ＨＣ  クランクホイール回転中心
【図１】
2004275302.tif 000003
【図２】
2004275302.tif 000004