(57)【要約】【課題】血液が通過する際に旋回渦流を発生させる拍動型ポンプの特性を一層良好に発揮させること。【解決手段】血液が通過する際に旋回渦流を発生させる拍動型ポンプ１１と、この拍動型ポンプ１１の流入路１２側及び流出路１３側にそれぞれ設けられて所定方向の血液の流れのみを許容する一方向弁１５とを備えて血液ポンプユニットが構成されている。ここで、一方向弁１５は、中央部３２の周囲に血液の流路３６が形成された弁本体２８と、この弁本体２８に保持された弁膜２９とを備えている。この弁膜２９は、前記中央部３２に固定される固定部４３と、当該固定部４３の周囲に連なる可撓性の変形部４４とを備え、当該変形部４４は、略全域が弁本体２８に対して離間接近することで流路３６が開閉されるようになっている。このため、正流方向に血液が流されると、当該血液の旋回渦流に略沿って変形部４４が変形して、流路３６を開放する。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
血液が通過する際に旋回渦流を発生させる拍動型ポンプと、この拍動型ポンプの流入路側及び流出路側にそれぞれ設けられて所定方向の血液の流れのみを許容する一方向弁とを備えた血液ポンプユニットにおいて、
少なくとも前記流出路側の一方向弁は、中央部の周囲に血液の流路が形成された弁本体と、この弁本体に保持された弁膜とを備え、
前記弁膜は、前記中央部に固定される固定部と、当該固定部の周囲に連なる変形部とを備え、
前記変形部は、略全域が前記弁本体に対して離間接近することで前記流路を開閉可能に設けられ、前記血液の旋回渦流に略沿った変形により前記流路を開放することを特徴とする血液ポンプユニット。
【請求項２】
前記弁本体は、前記中央部から放射状に延びて前記流路の閉塞時に前記変形部に当接する放射部と、当該放射部に前記変形部が当接したときの当該変形部の撓み変形を規制する撓み規制手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の血液ポンプユニット。
【請求項３】
前記撓み規制手段は、前記放射部を横切るように周方向に延びる環状部により構成されていることを特徴とする請求項２記載の血液ポンプユニット。
【請求項４】
前記環状部は、前記弁本体の入口側から出口側に向かって厚みが次第に増大する断面形状に設けられていることを特徴とする請求項３記載の血液ポンプユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は血液ポンプユニットに係り、更に詳しくは、血液が通過する際に旋回渦流を発生させる拍動型ポンプの特性を一層良好に発揮させることのできる血液ポンプユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
心臓に擬似させた血液ポンプユニットとしては、図８に示されるものが知られている（後記特許文献１参照）。この血液ポンプユニット７０は、拍動流を生成可能な拍動型ポンプ７１と、この拍動型ポンプ７１の流入路７３及び流出路７４側にそれぞれ設けられ、所定方向の血液の流れのみを許容する一方向弁７６とを備えている。前記拍動型ポンプ７１は、その内部を血液が通過する際に旋回渦流が発生するように設計されており、これによって、ポンプ７１内を血液が淀み無く流れ、当該淀みに起因する溶血等を防止することができる。前記一方向弁７６は、流入路７３及び流出路７４の内径と略同一の外径のリング７９と、このリング７９の内部の流路８０を開閉するディスク８１とを備えて構成されている。このディスク８１は、リング７９の内周面二箇所に形成された支点８３を中心にしてシーソー状に揺動するようになっている。すなわち、ディスク８１は、所定方向に血液が流れようとすると、流路８０を略閉塞する水平姿勢（図８中二点鎖線部分参照）から、支点８３を中心に回転して傾斜姿勢となり（図８中実線部分参照）、このとき、流路８０内は、血液の通過が許容される開放状態となる。
【０００３】
【特許文献１】
特表平３−５０４１５２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記血液ポンプユニット７０にあっては、前記一方向弁７６の構造により、拍動型ポンプ７１の特性を十分に発揮させることができない場合がある。すなわち、ディスク８１は、リング７９の内壁面に突設された支点８３を中心にしてシーソー状に揺動する構造であり、前記開放状態となっても、ディスク８１の支点８３側は、リング７９に対して上下方向に離間しない。このため、図８中破線矢印で示されるように、拍動型ポンプ７１から血液が吐出される際に、その内部で形成された旋回渦流は、ディスク８１の面に当りながら次第に縮径されて壊れ易くなるという問題がある。このことは、拍動型ポンプ７１内での旋回渦流の形成を阻害する要因となり、場合によっては、拍動型ポンプ７１内で血液がスムーズに流れ難くなり、当該拍動型ポンプ７１の特性を十分に発揮させることができなくなる。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、このような問題に鑑みて既に提案した発明を更に改良したものであり、その目的は、血液が通過する際に旋回渦流を発生させる拍動型ポンプの特性を一層良好に発揮させることができる血液ポンプユニットを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、血液が通過する際に旋回渦流を発生させる拍動型ポンプと、この拍動型ポンプの流入路側及び流出路側にそれぞれ設けられて所定方向の血液の流れのみを許容する一方向弁とを備えた血液ポンプユニットにおいて、
少なくとも前記流出路側の一方向弁は、中央部の周囲に血液の流路が形成された弁本体と、この弁本体に保持された弁膜とを備え、
前記弁膜は、前記中央部に固定される固定部と、当該固定部の周囲に連なる変形部とを備え、
前記変形部は、略全域が前記弁本体に対して離間接近することで前記流路を開閉可能に設けられ、前記血液の旋回渦流に略沿った変形により前記流路を開放する、という構成を採っている。このような構成によれば、拍動型ポンプで形成された旋回渦流を略維持した状態で血液を吐出させることができ、旋回渦流の破壊に起因する拍動型ポンプの性能低下を防止し、当該拍動型ポンプの特性を一層良好に発揮させることができる。
【０００７】
本発明において、前記弁本体は、前記中央部から放射状に延びて前記流路の閉塞時に前記変形部に当接する放射部と、当該放射部に前記変形部が当接したときの当該変形部の撓み変形を規制する撓み規制手段とを備える、という構成を採用している。このような構成によれば、放射部に変形部が当接したときに、当該変形部のうち放射部が当接していない部分の撓み変形が規制され、当該撓み変形に起因するとされている弁膜へのカルシウムの沈着が生じ難くなり、当該カルシウムの沈着による弁寿命の低下を防止することができる。
【０００８】
ここにおいて、前記撓み規制手段は、前記放射部を横切るように周方向に延びる環状部により構成するとよい。このような構成によれば、撓み規制手段の存在による流路内の血流抵抗を小さくして前記撓み変形を最も効果的に防止することが可能となる。ここで、前記環状部は、前記弁本体の入口側から出口側に向かって厚みが次第に増大する断面形状に設けられる、という構成を採用することで、前記流路内の血流抵抗を更に低下させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１０】
図１には、本実施形態に係る血液ポンプユニットの概略斜視図が示され、図２には、図１のＡ−Ａ線に沿う概略断面図が示されている。これらの図において、血液ポンプユニット１０は、拍動流を生成可能な拍動型ポンプ１１と、この拍動型ポンプ１１の流入路１２及び流出路１３内にそれぞれ設けられた一方向弁１５とを備えて構成されている。
【００１１】
前記拍動型ポンプ１１は、流入路１２から流入した血液が通過する際に、旋回渦流を発生させるように設計されたポンプ、つまり、特表平３−５０４１５２号公報に開示されたポンプと類似の構造を有するポンプである。
【００１２】
すなわち、拍動型ポンプ１１は、前記流入路１２及び流出路１３が形成された略円錐状の外形をなす中空の上部構成体１７と、この上部構成体１７の下方に位置するとともに、略ドーム状の外形をなす中空の下部構成体１８と、これら各構成体１７，１８の内部空間Ｓ１，Ｓ２を仕切る可撓性のダイアフラム２０とを備えて構成されている。ここで、流入路１２及び流出路１３は、管路２２，２３に接続されており、上部構成体１７の周壁に連なる流入路１２は、管路２２から上側の内部空間Ｓ１内に血液を流入するための流路である。一方、上部構成体１７の頂部側で連なる流出路１３は、内部空間Ｓ１内から管路２３に血液を流出するための流路である。
【００１３】
前記下部構成体１８には、図示しない吸送気装置に繋がる管路２５が接続されており、下側の内部空間Ｓ２内には、圧縮空気が所定のタイミングで交互に吸送気されるようになっている。このように、内部空間Ｓ２内に圧縮空気が吸送気されると、ダイアフラム２０の変形によって、上側の内部空間Ｓ１内の容積が増減し、これによって、流出路１３から吐出される血液に拍動流を生じさせるとともに、この際、流れの停滞域が発生し難い旋回渦流を発生させるようになっている。
【００１４】
なお、血液が接触する上部構成体１７等の内壁部分には、所定の抗血栓性材料が塗布されている。この抗血栓性材料としては、例えば、２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン（ＭＰＣ）共重合体を例示できる。
【００１５】
前記一方向弁１５は、図３及び図４に示されるように、車輪に類似した形状をなす弁本体２８と、この弁本体２８に保持された略円盤状の弁膜２９とを備えて構成されており、図３中下側から上側への血液の流れのみを許容するようになっている。なお、一方向弁１５に係る以下の説明においては、特に明記しない限り、図３中下端側を入口側と称する一方、同上端側を出口側と称する。
【００１６】
前記弁本体２８は、特に限定されるものではないが、ポリウレタン等の樹脂材料によって形成されている。この弁本体２８は、その外周部分を形成するリング状の外周部３１と、この外周部３１の略中央に位置する中央部３２と、当該中央部３２から外周部３１に向かって放射状に延びる片状の放射部３３と、外周部３１及び中央部３２の間で、放射部３３を横切るように周方向に延びる環状部３４と、これら各部３１〜３４の間に形成された流路３６とにより構成されている。
【００１７】
前記外周部３１は、図５及び図６に示されるように、その内面のうち入口側に位置する先端領域３１Ａが、出口側に向かって次第に内方に傾斜するテーパー面状に形成されている。
【００１８】
前記中央部３２は、図４及び図５に示されるように、平面視で略円形状の外形をなし、出口側には、周囲よりも凹んだ凹溝３８が形成される一方、入口側には、略円錐状の尖頭部３９が形成されている。なお、凹溝３８の略中央には、丸穴４０が形成されている。
【００１９】
前記放射部３３は、図５及び図６に示されるように、出口側の端部３３Ａが外周部３１における出口側の端部３１Ｂに対し、略同一平面上に位置するとともに、入口側の端部３３Ｂが、前記先端領域３１Ａの境界付近と略同一の高さに位置している。また、放射部３３の端部３３Ｂ側は、先端に向かって次第に尖った形状に設けられている。
【００２０】
前記環状部３４は、図５及び図６に示されるように、入口側から出口側に向かって厚みが次第に増大する断面視略台形のテーパー状に設けられている。この環状部３４は、出口側の端部３４Ａ側が前記各端部３１Ｂ，３３Ａに対して略同一平面上に位置するとともに、放射部３３と略同一の高さに設定されている。なお、特に限定されるものではないが、本実施形態の環状部３４は、出口側の端部３４Ａの幅が、入口側の端部３４Ｂの幅の５倍程度に設定されている他、外周部３１と中央部３２との間の径方向の離間距離Ｌを外周側から約１：２に区分する位置に設けられている。
【００２１】
前記流路３６は、中央部３２の周囲に設けられることになり、入口側から出口側に血液を貫通させることができるようになっている。
【００２２】
前記弁膜２９は、特に限定されるものではないが、ポリウレタンによって形成されており、面方向に対する血液の流れによって変形可能な可撓性を有し、後述するように、血液の旋回渦流に略沿って変形可能に設けられている。この弁膜２９は、図３〜図５に示されるように、その略中央に位置して前記中央部３２に固定される固定部４３と、この固定部４３の周囲に連なるとともに、弁本体２８に離間接近することで前記流路３６を開閉可能な変形部４４とにより構成されている。
【００２３】
前記固定部４３は、図５中下向きに突出する段付き円筒状に設けられており、前記凹溝３８及び丸穴４０に所定の接着剤を介して略ぴったりと収容されるようになっている。この際、図５中一点鎖線で示されるように、略平坦となる弁本体２８の出口側に変形部４４が略接触するようになっている。
【００２４】
前記変形部４４は、平面視で略円形の外周形状をなすシート状に設けられ、その外径は、前記外周部３１の外径と略同一に設定されている。この変形部４４は、弁本体２８に固定されておらず、全域が弁本体２８に対して離間できるようになっている。すなわち、変形部４４が平坦状となっているとき（図５中一点鎖線参照）には、当該変形部４４が、弁本体２８のうち出口側の前記各端部３１Ｂ，３３Ａ，３４Ａの全てに接触し、流路３６を全て閉塞するようになっている。一方、変形部４４が弁本体２８から捲れ上がるように撓み変形したとき（例えば、図３参照）には、流路３６の一部若しくは全部が開放するようになっている。
【００２５】
以上の構成の一方向弁１５は、前記変形部４４が略平坦となる流路３６の閉塞状態で、入口側から血液が供給されると、固定部４３を支点部分として変形部４４が捲れ上がって、流路３６の開放状態となる。一方、前記閉塞状態で、出口側から血液が供給されると、放射部３３等の存在により前記閉塞状態が維持され、これによって、血液の逆流が防止されることになる。この際、変形部４４のうち各放射部３３に接触しない部位は、環状部３４により、流路３６内への撓みが規制されることになる。このため、環状部３４は、流路３６の閉塞時における変形部４４の撓み変形を規制する撓み規制手段を構成することになる。すなわち、環状部３４は、前記撓み変形に起因するとされている弁膜２９へのカルシウムの沈着を防止し、一方向弁１５の長寿命化を促進できるようになっている。
【００２６】
ところで、図１及び図２に示されるように、流入路１２側の一方向弁１５は、弁膜２９側が拍動型ポンプ１１側に位置する向きで配置され、管路２２から拍動型ポンプ１１内への血液の流れのみを許容している。一方、流出路１３側の一方向弁１５は、弁本体２８側が拍動型ポンプ１１側に位置する向きで配置され、拍動型ポンプ１１内から管路２３への血液の流れのみを許容している。
【００２７】
前記血液ポンプユニット１０は、次のように作用する。
【００２８】
すなわち、図示しない吸排気装置によって、図２に示される拍動型ポンプ１１の下側の内部空間Ｓ２内の空気を吸引すると、ダイアフラム２０が図２中下方に撓み、上側の内部空間Ｓ１の容積が増大して、当該内部空間Ｓ１内に流入路１２から血液が流入する。その後、前記吸排気装置によって、内部空間Ｓ２内に空気が供給され、ダイアフラム２０が図２中上方に撓み、内部空間Ｓ１内の容積が減少し、当該内部空間Ｓ１から流出路１３に血液が吐出される。
【００２９】
以上のように、血液が流入路１２から内部空間Ｓ１を通って流出路１３から吐出される過程では、内部空間Ｓ２内に旋回渦流が発生する。このとき、一方向弁１５の変形部４４は、全周に亘って弁本体２８から離間できるようになっているため、図７に示されるように、発生した旋回渦流の周方向の流れに沿って流出路１３側の変形部４４が変位し、流出路１３側の流路３６が開放する。従って、拍動型ポンプ１１から吐出される際に、流出路１３側の一方向弁１５で旋回渦流が破壊され難くなり、当該旋回渦流を形成したまま流出路１３から管路２３に吐出されることになる。
【００３０】
従って、このような実施形態によれば、流出路１３側の一方向弁１５で旋回渦流が破壊され難くなるため、拍動型ポンプ１１内での旋回渦流の形成を阻害せずに、当該拍動型ポンプ１１の特性を十分に発揮させることができるという効果を得る。
【００３１】
なお、前記実施形態においては、流入路１２及び流出路１３内に、一方向弁１５を設けたが、本発明はこれに限らず、管路２２，２３内に設けた構成としてもよい。また、前記一方向弁１５は、少なくとも流出路１３側に設ければ良く、流入路１２側に設けられる一方向弁は、従来構造のものを採用してもよい。
【００３２】
また、前記環状部３４の形成位置、つまり、弁本体２８の中心からの径方向の離間位置は、流路３６の閉塞時における弁膜２９の撓み変形を効果的に防止でき、且つ、血流抵抗を最も少なくする位置が好ましい。
【００３３】
更に、前記一方向弁１５に対しては、環状部３４を省略することも可能であるが、前述したように、環状部３４を設けると、弁膜２９の長寿命化を期待できる。
【００３４】
また、一方向弁１５は、前記実施形態の構造に限定されず、拍動型ポンプ１１で形成された旋回渦流の流れに略沿って変形部４４が変形し、流路３６を開放させることが可能となる限りにおいて、種々の構造を採ることができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、拍動型ポンプで形成された旋回渦流の流れに略沿って流路を開放させる構成としたから、血液が一方向弁を通過する際に旋回渦流が破壊されることを抑制し、当該旋回渦流の破壊に起因する拍動型ポンプの性能低下を防止し、当該拍動型ポンプの特性を一層良好に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る血液ポンプユニットの概略斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う方向の概略断面図。
【図３】一方向弁の概略斜視図。
【図４】前記一方向弁の分解斜視図。
【図５】図４のＢ−Ｂ線に沿う概略分解断面図。
【図６】弁本体を入口側から見た平面図。
【図７】拍動流ポンプから血液が吐出されたときの状態を示す図１と同様の斜視図。
【図８】従来例に係る血液ポンプユニットの概略縦断面図。
【符号の説明】
１０  血液ポンプユニット
１１  拍動型ポンプ
１２  流入路
１３  流出路
１５  一方向弁
２８  弁本体
２９  弁膜
３２  中央部
３３  放射部
３４  環状部（撓み形成手段）
４３  固定部
４４  変形部
【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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