JP2557150B2

JP2557150B2 - 人工心肺装置

Info

Publication number: JP2557150B2
Application number: JP3264977A
Authority: JP
Inventors: 禎憲堀; 猛相澤; 和之伊藤; 智昭軸屋; 達哉佐々木
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 1991-10-14
Filing date: 1991-10-14
Publication date: 1996-11-27
Anticipated expiration: 2011-11-27
Also published as: JPH0595998A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は主に開心術時に用いられ
る人工心肺装置に関し、さらに詳しくは、患者のそばに
セットすることができ、体外血液循環回路の血液充填量
と体外循環に伴う血液の溶血量を最小限にすることがで
きる人工心肺装置に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来か
ら、開心術時には、患者の心機能と肺機能とを代行させ
る人工心肺装置が必要とされ、そのような機能を合わせ
有する装置として、特開平２−４１１７２号公報および
特開平２−９５３７８号公報に記載された血液処理装置
が提案されている。同公報に記載の血液処理装置に内蔵
される遠心ポンプは、入口および出口を有するポンプ室
内で羽根車を回転させて、ポンプ室内に供給された血液
を人工肺に送出することができるようになっている。

【０００３】しかしながら、従来から公知の遠心ポンプ
をそのまま人工心肺装置に応用しただけでは次のような
問題点が残る。例えば、図１９に示すように、ハウジン
グ２００の空間内に、円錐状の上端面を有する円柱状の
台座２０１とその外周面に放射状に設けられた複数個の
羽根２０２とからなる羽根車を備え、図示しないモータ
ーによりシャフト２０３が回転すると、血液が図中の血
液流２０４のように流れる構造を有する遠心ポンプを人
工心肺装置にそのまま適用すると、この血液ポンプは台
座２０１の外周付近において渦流２０５が発生し、血球
に非常に大きな応力がかかるので、血球が破壊されて溶
血が生じる。

【０００４】また、図２０に示すように、ハウジング２
０６の空間内に、全体が略円錐形になっている台座２０
７とその曲面上に台座２０７の頂点より一定の距離離れ
た位置から放射状に設けられた複数個の板状の羽根２０
８とからなる羽根車を備え、図示しないモーターにより
シャフト２０９が回転すると、血液が図中の血液流２１
０のように流れる構造を有する遠心ポンプを人工心肺装
置にそのまま適用すると、前記台座２０７の底面がこの
台座２０７を収納するハウジング２０６の内底面のほぼ
全体を覆う程度の面積を有するので、前記図１９に示す
血液ポンプにおけるような渦流の発生が見られないが、
溶血の発生を満足すべきレベルまで効果的に抑制するこ
とができず、また血液の吐出効率も十分ではない。さら
に、その羽根２０８が湾曲板（上方からみて）であるの
で、台座２０７との一体成形に際し、製造が難しいとい
う問題があった。

【０００５】本発明は上記事情を改善するためになされ
たものである。すなわち、本発明の目的は、小型で患者
のそばに容易にセットすることができるとともに、体外
血液循環回路の血液充填量を最小限にすることができ、
しかも体外循環中の血液の溶血量を最小にすることがで
きる人工心肺装置を提供することにある。

【０００６】

【前記課題を解決するための手段】前記目的を達成する
ための請求項１に記載の本発明は、血液導入口および血
液排出口を有するケース内にガス透過性の中空繊維束を
備えてなる人工肺と、略円錐状の台座の曲面に複数個の
羽根を台座の頂点より一定の距離をもって離れた位置か
らほぼ放射状に立設してなる羽根車をハウジング内に備
え、前記台座の底面が前記ハウジングの内底面のほぼ全
体を覆う直径３０〜５５ｍｍの円形に形成されていると
共に、前記複数個の羽根が各々入り口角が２０〜５０度
であるストレート板で構成されており、かつ前記羽根の
前記曲面に沿う長さＬと、前記放射状に配置された羽根
の放射方向先端における、羽根車の回転軸に平行な高さ
Ｈとの比（Ｌ／Ｈ）が２．５〜６．０であり、前記中空
繊維間に血液を供給する遠心ポンプとを一体に構成して
なることを特徴とする人工心肺装置である。

【０００７】前記人工心肺装置の好ましい態様として
は、前記請求項１に記載の人工心肺装置において、前記
ケースの外周表面に前記血液導入口が設けられ、その血
液導入口が血液導入管になって外側に突出し、その血液
導入管に前記遠心ポンプが装着されてなる人工心肺装置
を挙げることができる（請求項２）。前記人工心肺装置
の他の好ましい態様としては、前記請求項１に記載の人
工心肺装置において、前記ケースが、前記中空繊維束の
軸中心に直交する面において環状になるように束ねられ
た中空繊維束を収納し、そのケースの内側外周表面に血
液導入口が設けられ、前記環状ケースの内側空間領域で
前記血液導入口に前記遠心ポンプが装着されてなる人工
心肺装置を挙げることができる（請求項３）。

【０００８】前記人工心肺装置の他の好ましい態様とし
ては、前記請求項３に記載の人工心肺装置において、前
記環状のケースの内側空間領域に熱交換器が設けられて
なる人工心肺装置を挙げることができる（請求項４）。
前記人工心肺装置の他の好ましい態様として、前記請求
項１に記載の人工心肺装置において、前記中空繊維束の
端面部に血液排出口を設けるとともに前記ケース内に遠
心ポンプが収納されてなる人工心肺装置を挙げることが
できる（請求項５）。

【０００９】前記人工心肺装置の他の好ましい態様とし
て、前記請求項１に記載の人工心肺装置において、前記
ケースの外周表面に遠心ポンプが装着され、遠心ポンプ
から血液導入口を介して直接にケース内の中空繊維束に
血液が導入されるようになっている人工心肺装置を挙げ
ることができる（請求項６）。本発明の他の好ましい態
様として、血液リザーバーと熱交換器とをさらに一体に
有する前記請求項１に記載の人工心肺装置を挙げること
ができる（請求項７）。

【００１０】本発明の他の好ましい態様として、前記台
座の直径（Ｒ；単位はｍｍ）と前記比（Ｌ／Ｈ）とが下
記の関係を満たしてなる遠心ポンプを備える前記請求項
１に記載の人工心肺装置を挙げることができる（請求項
８）。３０≦Ｒ≦５５、２．５≦Ｌ／Ｈ≦６、Ｌ／Ｈ≧０．１３３Ｒ−２．３３、Ｌ／Ｈ≦０．１３３Ｒ＋０．５１本発明の他の好ましい態様として、前記略円錐状の台座
がその上面から下面までを貫通する血液流通孔を有する
遠心ポンプを備える前記請求項１に記載の人工心肺装置
を挙げることができる（請求項９）。

【００１１】

【作用】前記人工心肺装置においては、人工肺における
中空繊維束に酸素ガスが供給される。人工肺と遠心ポン
プとが一体に形成されているので、遠心ポンプにより血
液導入口を介してケース内に血液が導入され、中空繊維
束中を血液が流れることにより、あるいは中空繊維束中
を流れた血液が血液排出口を介して遠心ポンプによりケ
ースから排出されると、中空繊維束を介して血液のガス
交換が行なわれ、血液中の酸素濃度が高められる。この
場合、人工肺と遠心ポンプとが一体に構成されているの
で、従来のように、人工肺と血液ポンプとをチューブで
接続する煩雑さがなくなり、人工肺と遠心ポンプとを接
続するチューブ内に収容される分の血液充填量をなくす
ることができる。

【００１２】この人工心肺装置に使用される遠心ポンプ
においては、円錐状の台座の底面がハウジングの内底面
のほぼ全体を覆うので、血液の渦流の発生がなく、した
がって、血液にかかる応力が少ない。また、前記遠心ポ
ンプにおいては、台座が略円錐形であり、この曲面に羽
根としてストレート板が立設されているので、血液の流
れが円滑であり、遠心ポンプ内を流れる血液にたとえば
剪断力や渦による応力のかかりが少なく、しかも、台座
の底面が直径３０〜５５ｍｍの略円形に形成されている
から、溶血の発生が効果的に抑制されている。

【００１３】さらにまた、本発明の人工心肺装置におけ
る遠心ポンプでは、血液流入側の先端を連ねる円の接線
と、血液流入側の羽根の接線とのなす角度、すなわち入
口角βが２０〜５０度であるので、良好なポンプ吐出効
率を維持しながら、溶血の発生を抑えることができる。

【００１４】人工肺と遠心ポンプとを一体に組み込む態
様として、以下の例を挙げることができる。すなわち、
円筒状ケースの内部に中空繊維束を収納すると共に円筒
状ケース両端の内部で樹脂で前記中空繊維束を円筒状ケ
ース内に固定し、このようにして内部に中空繊維束を収
納した円筒状ケースの一端部には酸素ガス導入口を設
け、円筒状ケースの他端部には、酸素ガスとガス交換す
ることにより混入してきた炭酸ガスを含有する混合ガス
を排出する混合ガス排出口を設け、さらに円筒状ケース
の外周表面における端部近傍それぞれに、円筒上ケース
の外側に突出する血液導入管および血液排出管を設けて
なる人工肺部と、この血液導入管に装着された遠心ポン
プ部とからなる態様を挙げることができる。かかる態様
においては、前記人工肺部を従来のダイヤライザー等で
代替することができ、装置構成を簡単にすることができ
る。

【００１５】一方、ケースが、前記中空繊維束の軸中心
に直交する断面において円状になるように束ねられた中
空繊維束を収納し、そのケースの内側外周表面に血液導
入口が設けられ、前記環状ケースの内側空間領域で前記
血液導入口に前記遠心ポンプが装着されてなるように、
人工心肺装置を構成すると、ケースの内側空間領域に遠
心ポンプが収納された状態になるので、全体形状が簡素
になり、使い勝手が向上する。しかも環状に束ねられた
中空繊維束の環の内側から外側に向かって血液の流れが
形成されるので、ガス交換の効率が著しく向上する。

【００１６】また、ケースの内側空間領域に熱交換器を
装着すると、血液の温度調節が容易になる。前記中空繊
維束の端面部に血液排出口を設けるとともに前記ケース
内に遠心ポンプが収納されてなるように、請求項５に記
載の構成を採用すると、この構成によっても人工心肺装
置の全体形状が簡素になる。

【００１７】前記ケースの外周表面に遠心ポンプが装着
され、遠心ポンプから血液導入口を介して直接にケース
内の中空繊維束に血液が導入されるようになっている、
前記請求項６に記載の構成の人工心肺装置にすると、中
空繊維束を収納するケース外に遠心ポンプを設けるの
で、ケースの大きさに拘束されない規模の遠心ポンプを
設けることができ、血液導入量を任意に調整することの
できる装置にすることができる。

【００１８】何れの態様の人工心肺装置においても、患
者から取り出された血液は、循環血液回路を流れ、遠心
ポンプから人工肺を経たのち、あるいは人工肺から遠心
ポンプを経たのち、循環血液回路を流れて患者の体内に
回収される。

【００１９】上記いずれの態様においても、この人工心
肺装置を使用した血液回路における血液の流れを図示す
ると、例えば図１８のようになり、人間の心臓８１に接
続された血液循環回路８２に、人工肺８３と遠心ポンプ
８４とを一体に組み合わせてなる人工心肺装置と、例え
ば血液リザーバー８５と熱交換器８６とを取り付け、血
液は矢印のようにこれらの機器と心臓８１との間を循環
する。なお、遠心ポンプ８４は、図１８に示すようにフ
レキシブルシャフト８７を介して、コントローラ８８に
内蔵されたモータの駆動軸に接続するのが好ましい。

【００２０】この発明のさらに他の態様として、前記血
液リザーバーと、血液導入口および血液排出口を有する
ケース内にガス透過性の中空繊維束を備えてなる人工肺
と、前記中空繊維間に血液を供給する遠心ポンプと、血
液を加温する熱交換器とを一体に組み込んだ人工心肺装
置を挙げることができる。前記人工心肺装置では、従来
において、手術中の患者の側に並べ立てられていた、血
液リザーバー、血液ポンプ、血液加温装置およびこれら
を接続する血液チューブにより占有されていた面積を小
さくすることが可能になる。したがって、手術中におけ
る術者の自由度が高まる。また、床面やその他の部署に
這わされていた血液チューブがなくなり、少なくともこ
の発明の人工心肺装置と患者の血管とを結ぶ血液チュー
ブだけで良いので、血液回路の充填血液量をそれだけ低
減することになる。このように、血液リザーバー、熱交
換器、遠心ポンプおよび人工肺をこのように配列する
と、血液の流れにおいて、血液リザーバーよりも上流側
に圧力損失を有するユニットがないので、落差脱血し易
いという利点がある。熱交換器で血液を加温してから加
温された血液を人工肺に送り込むことになるので、人工
肺で酸素を富化した血液が熱交換器で加温されることに
よる気泡の発生が低減される。遠心ポンプにより人工肺
に血液を送り込むことにより、逆に人工肺から遠心ポン
プで血液を吸引するときに生じる人工肺での陰圧による
血液が受ける打撃が低減される。

【００２１】本発明では、小型でしかも特定の遠心ポン
プと人工肺とが一体に組み合わされているので、ローラ
ーポンプを用いる場合に見られる弊害を無くすことがで
きる。また、本発明の人工心肺装置は、小型であるので
患者のそばに容易にセットすることができる。

【００２２】

【実施例】次に、本発明を実施例に基いて図面を参照し
ながら説明する。

【００２３】図１に本発明の一実施例である人工心肺装
置を示す。図１に示す人工心肺装置は、主要構成要素と
して、図２に示す遠心ポンプ１と人工肺１６とを一体に
組み合わせてなるものである。図２において、１は遠心
ポンプ、１ａは血液導入口、１ｂは血液吐出口、１ｃは
ハウジング、１１は羽根車を収納する空間、１２は血液
の入り口ポート、１３は血液の出口ポート、１５は円錐
状の台座、１４はストレート板で構成された羽根、７は
シャフト、８はベアリング、９はＶリング、１０ａはＯ
リングである。

【００２４】ハウジング１ｃの空間１１内には台座１５
および羽根１４で構成される羽根車が回転自在に収納さ
れ、シャフト７を介して図示しないモーターで回転され
ると、血液が入口ポート１２から空間１１内に流入し、
出口ポート１３より吐出されるように構成されている。
羽根車は図３にも示すように略円錐状の台座１５の曲面
上に複数の羽根１４が略放射状に立設された構造となっ
ており、各羽根１４は台座１５の頂点より一定距離ｄだ
け離れた位置から台座１５の外周端縁付近まで形成され
ている。

【００２５】羽根車の構成材料は、軽量で十分な強度を
有し、溶血を減少させるものであれば何でも良い。その
好適な例としてポリカーボネート樹脂、硬質塩化ビニル
樹脂、ポリプロピレン等のプラスチック、中でも特にポ
リカーボネート樹脂を好ましいプラスチックとして挙げ
ることができる。

【００２６】そして台座１５と羽根１４とは、かかるプ
ラスチックを用いて一体成形で製造することが好まし
い。なお、プラスチックと言っても、従来の血液ポンプ
でよく用いられるアクリル樹脂などでは、ひびが入るこ
とがあるので好ましくない。本発明では、台座１５の底
面は直径３０〜５５ｍｍの略円形であり、それは前記ハ
ウジング１の内底面のほぼ全体を覆う。台座１５の底面
が上記範囲の略円形に形成されていると、通常、溶血を
０．１〜ｇ／１００リットル以下に、時には０．０５ｇ
／１００リットル以下にさえ抑えることができる。

【００２７】台座１５の底面の直径が３０ｍｍ未満では
溶血が生じ易く、たとえば２６ｍｍであると、０．１０
９ｇ／１００リットル前後の溶血となる。また、台座１
５の底面の直径が５５ｍｍを超えると、プライミング量
が大になるので好ましくない。図２に示すように、略円
錐状の台座１５の頂角αについては、１２０〜１６０度
とするのが良い。頂角αが１２０度未満ではポンプ効率
が悪くなり、１６０度を超えると血液の流入時に不要な
渦流が発生し易くなるからである。

【００２８】本発明における好適な羽根１４は、次に示
す条件を満たしている。まずこの羽根１４は、湾曲板で
はなくストレート板（直板）である。このように羽根１
４をストレート板で構成すると、血液の流れがスムーズ
になり溶血が少なくなるとともに、湾曲板の場合と違っ
て台座１５との一体成形を容易に行うことができる。

【００２９】この羽根１４は台座１５の曲面上に等間隔
に形成するのが好ましく、羽根の枚数は複数であれば特
に限定はしないが、通常は６枚程度とするのがよい。次
に、この羽根１４は図３に示すように血液流入側１４ａ
の先端を連ねる円（破線）の接線と、血液流入側１４ａ
の接線とのなす角度、すなわち入口角βが２０〜５０
度、好ましくは２０〜３０度の範囲にあることが必要で
ある。

【００３０】βがこの範囲にあると、良好なポンプ吐出
効率を維持しながら、溶血の発生を抑えることができ
る。βが２０度未満であると、ポンプ効率が悪くなるの
で好ましくないし、またβが５０度を超えると、溶血量
が増加するのでこれも好ましくない。

【００３１】さらに、この羽根１４は図５に示すように
台座１５の曲面に沿う長さＬと放射状に配置された羽根
の放射方向先端における、羽根車の回転軸に平行な高さ
Ｈとの比Ｌ／Ｈが２．５〜６の範囲になければならな
い。この条件を満たすと、本発明の人工心肺装置におけ
る遠心ポンプは吐出効率を良好に維持することができ
る。それに対し、Ｌ／Ｈが２．５未満の場合は溶血量が
増加し、また６を上回るとポンプ効率が悪くなるので、
いずれも好ましくない。

【００３２】さらに好ましい羽根１４は、前記台座の直
径（Ｒ；単位はｍｍ）と前記比（Ｌ／Ｈ）とが下記の関
係を満たしている。下記の関係を満たす羽根１４は、ポ
ンプの吐出効率が良好であると共に溶血の防止を図るこ
とができる。３０≦Ｒ≦５５、２．５≦Ｌ／Ｈ≦６、Ｌ／Ｈ≧０．１３３Ｒ−２．３３、Ｌ／Ｈ≦０．１３３Ｒ＋０．５１。

【００３３】本発明では上述した条件等の他に次の条件
を満たすことも好ましい。まず、羽根１４については、
血流に大きな剪断力を与えず溶血をより少なくするた
め、図４に示すように血液流入側１４ａの先端が鋭角を
なす（紙面に垂直方向から見て）よりは半円（肉厚をＴ
とすれば半径Ｔ／２）に丸みを以て形成されていたほう
が良く、そして血液流出側１４ｂも、羽根車がＡ方向に
回転したとき、血流が強く接触する片面側Ｂが先端近傍
から緩やかに湾曲して先端で丸みを有している方がよ
い。

【００３４】次に、本発明の人工心肺装置においては、
この装置をできるだけ小型にするのが好ましい。人工心
肺装置を小型にするには、遠心ポンプを小型にするのが
良い。そこで、たとえば最大血流量が１０リットル／分
程度の小型の遠心ポンプを得たいのであれば、血液の入
口ポート３の径Ｃを１０ｍｍ前後、出口ポート１３の径
Ｄを４〜８ｍｍ、台座１５の高さｈを６〜１２ｍｍ、羽
根１４とハウジング内壁との隙間ｌ（英小文字のエル）
を０．８〜１．５ｍｍ、ハウジング内壁の傾斜角度γを
３０度前後とすることが望ましい。

【００３５】本発明においては、前記遠心ポンプは前記
実施態様に限定されない。たとえば、台座１５には、そ
の上面から下面までを貫通する任意の数の血液流通孔が
設けられていてもよい。図６はその一例として２個の血
液流通孔１５ａ、１５ａを設けた台座１５を示す。

【００３６】また、図１においてハウジング１を上部ハ
ウジング１ｄと下部ハウジング１ｅとに分割し、上部ハ
ウジング１ｄをキャップとしてハウジング同士を着脱自
在に組み合わせてもよい。さらに、シール方式もＶリン
グ９、Ｏリング１０ａの外にオイルシール、メカニカル
シール、あるいはこれらの変形方式を採用することがで
きる。

【００３７】遠心ポンプ１におけるシャフト７は、図１
に示すように、フレキシブルシャフトを介して制御用コ
ンソール２に接続されている。すなわち、図１に示すよ
うに、２はモータ３を筐体４に内蔵した制御用コンソー
ルで、この制御用コンソール２は下記の如く遠心ポンプ
１とフレキシブルシャフト５を介して連結されている。

【００３８】すなわち、フレキシブルシャフト５の一端
部は遠心ポンプ１のシャフト７に連結され、フレキシブ
ルシャフト５の他端部は制御用コンソール２内のモータ
３の回転軸６に連結されている。フレキシブルシャフト
５としては、軸方向を自由に変えられるように、伝動軸
にたわみ性を持たせたものが用いられる。

【００３９】以上の構成において、モータ３が回転する
と、その回転力はフレキシブルシャフト５を介して遠心
ポンプ１に伝えられる結果、同ポンプが作動する。逆に
モータ３の回転が停止すれば、同様にフレキシブルシャ
フト５を介して、遠心ポンプ１が作動を停止する。一
方、図１において、１６は遠心ポンプと一体に組み合わ
された人工肺であり、両端部がそれ以外の部分よりも大
径の筒状ケーシング１７内に熱可塑性樹脂製の中空繊維
束１８が装填されている。

【００４０】１９ａ、１９ｂはこの中空繊維束１８の両
端部を筒状ケーシング１７の両端部に固定する一対の支
持体、２０ａ，２０ｂは筒状ケーシング１７の両端部に
装着されたキャップである。筒状ケーシング１７の周側
面には、血液を体温付近に維持するための保温器１０が
取り付けられている。

【００４１】筒状ケーシング１７の周側部であって一方
の端部近傍には前記遠心ポンプ１の前記血液吐出口１ｂ
が連結され、他方の端部近傍には血液排出口２１ａが突
出して形成されている。支持体１９ａ，１９ｂは合成樹
脂で形成され、筒状ケーシング１７と略同径で厚味のあ
る円盤状をなし、中空繊維束１８の両端部を一体に固め
るとともに、血液流路とガス流路を区別している。中空
繊維束１８の開口端部は支持体１９ａ，１９ｂの外側面
に露出している。

【００４２】キャップ２０ａには酸素ガス導入口２２ｂ
が突出して形成され、キャップ２０ｂには酸素ガスと炭
酸ガスとの混合ガスを排出するための混合ガス排出口２
２ａが突出して形成されている。血液は、図１中の矢印
に示すように、遠心ポンプ１の血液吐出口１ｂを経て中
空繊維束１８の中を通り、血液排出口２１ａから排出さ
れる。

【００４３】また、酸素ガスは、矢印に示すように酸素
ガス導入口２２ｂからキャップ２０ａ内に入り、中空繊
維束１８における各中空繊維の内側を血液とは逆の方向
に流れ、混合ガス排出口２２ａから混合ガスとして排出
される。中空繊維外側を流れる血液中の炭酸ガスは中空
繊維の壁を介して内側の酸素ガスとガス交換される。

【００４４】上記実施例の人工心肺装置においては、人
工肺１６と遠心ポンプとしての遠心ポンプ１とを一体に
組み合わせてあるため、装置そのものが非常に小型化・
軽量化し、患者のベッドサイドに容易にセットすること
ができる。そして、人工心肺装置の主要構成要素を一々
塩化ビニル樹脂製チューブで接続する作業が不要になる
から、作業者の負担が著しく軽減すること、遠心ポンプ
１はローラーポンプなどと違って溶血が殆ど起こらない
こと、その遠心ポンプ１と人工心肺１６とはチューブを
往復させて連結することがないので、体外血液循環回路
の血液充填量を著しく低減すること、などの効果を奏す
ることができる。

【００４５】ただし、本発明は前記実施例に限定されな
い。本発明の他の好ましい態様として、図７〜図１６に
示す人工心肺装置を採用することができる。まず、図７
および図８に示す人工心肺装置は、両開口部をその一部
を除いて塞いだ筒状のケーシング２３内に、そのケーシ
ングの中心軸を共有するように挿入された有底の内筒体
２４を有し、上記筒状ケーシング２３の内壁と上記内筒
体２４の外壁との間に閉鎖空間２３ａを有する。

【００４６】この閉鎖空間２３ａは、ケーシング２３の
中心軸に直交する平面について見ると環状（あるいはド
ーナッツ状）になっている。図７においては、この内筒
体２４は上記内筒体２４の底部２４ａを上にし、その開
口部２４ｂを下にして、前記ケーシング２３の内部に設
けられている。底部２４ａの外側には遠心ポンプ室２５
が設けられている。この遠心ポンプ室２５は、その両側
部に血液導入口２６ａを有していてこの血液導入口２６
ａによって前記閉鎖空間２３ａと連続している。遠心ポ
ンプ室２５は、またその頂部に血液導入管２７を備えて
いる。

【００４７】そして、上記遠心ポンプ室２５の内部に
は、略円錐形状の台座２８ａと、その円錐面に立設して
なる複数の羽根車２８ｂとが収納されている。この台座
２８ａは、前記前記底部２４ａを貫通する回転軸２８ｃ
に支持される。その回転軸２８ｃの回転軸は外周に軸受
け２８ｆを有するとともにフレキシブルジョイント２８
ｄを介してフレキシブルシャフト２８ｅに接続され、フ
レキシブルシャフト２８ｅは、図示しない制御用コンソ
ール内のモータの回転軸に連結されている。一方、上記
閉鎖空間２３ａには両端部をそれぞれ支持体２９ａ、２
９ｂで固定した中空繊維束３０が充填されている。中空
繊維束３０は、前記閉鎖空間２３ａの図３における水平
断面が環状を呈しているので、この中空繊維束３０の水
平断面も環状をなしている。

【００４８】各支持体２９ａ、２９ｂと筒状ケーシング
２３の両端部との間は小室３１ａ、３１ｂが形成されて
おり、小室３１ｂには酸素ガス導入口３２ｂが、また小
室３１ａには酸素と炭酸ガスとの混合ガスを排出する混
合ガス排出口３２ａが設けられている。なお、２１４ｂ
は支持体２９ａの上部近傍の筒形ケーシングに設けられ
た血液排出口である。この実施例においても、その遠心
ポンプは前記図１に示す実施例におけるのと同様の構造
の遠心ポンプが採用される。

【００４９】この実施例の人工心肺装置は次のように動
作する。すなわち、血液導入管２７からポンプ室２５内
に血液が送られてくる。台座２８の回転により羽根車２
８ｂが回転する。送られて来た血液が血液導入口２６ａ
を通って閉鎖空間２３ａ内に入る。閉鎖空間２３ａにお
いては、酸素ガスが酸素ガス導入口３２ｂから小室３１
ｂに導入され、小室３１ｂから中空繊維束３０中を通っ
て小室３１ａに至る。閉鎖空間２３ａ中に送り込まれた
血液は、前記中空繊維間を流通する。この実施例におい
ては、血液と酸素ガスとは中空繊維を介して向流接触す
ることになる。中空繊維の膜を通じて、血液中のガス交
換が行なわれる。すなわち、中空繊維中に血液中の炭酸
ガスが供給され、血液中には酸素ガスが供給される。炭
酸ガスを含んだ混合ガスは小室３１ａに至り、混合ガス
排出口３２ａから排出される。酸素に富んだ血液は血液
排出口２９ｂから排出され、人体内に戻される。

【００５０】図９および図１０に示す人工心肺装置は、
両開口部をその一部を除いて塞いだ筒状のケーシング３
３内に、そのケーシング３３の中心軸を共有するように
挿入された内筒体３４を有し、上記筒状ケーシング３３
の内壁と上記内筒体３４の外壁との間に閉鎖空間３３ａ
を有する。この閉鎖空間３３ａは、ケーシング３３の中
心軸に直交する平面について見ると環状（ドーナッツ
状）になっていて、図７および図８に示す人工心肺装置
の場合に同じである。

【００５１】図９においては、この内筒体３４は上記内
筒体３４の底部３４ａを下にして設けられている。この
底部３４ａはこの内筒体３４の内部に向かう円錐形に形
成され、しかもその円錐形の先端で、血液導入穴３４ｂ
が開口している。底部３４ａの外側（図９においては下
方）には遠心ポンプ室３４ｃが設けられている。この遠
心ポンプ室３４ｃは、その側部に環状に開口する血液導
入口３４ｄを有していてこの血液導入口３４ｄによって
前記閉鎖空間３３ａと連続している。またこの内筒体３
４の内部には、熱交換用媒体の流通するコイル３８が設
けられている。この内筒体３４の前記底部３４ａに相対
向する端部には、血液導入管４１、熱媒体の導入口４５
および熱交換媒体の排出口４６が設けられている。

【００５２】他方、上記遠心ポンプ室３４ｃの内部に
は、略円錐形状の台座３４ｅと、その円錐面に立設して
なる複数の羽根車３４ｆとが収納されている。この台座
３４ｅは、遠心ポンプ室３４ｃの底部３４ｋを貫通する
回転軸３４ｇに支持される。その回転軸３４ｇは外周に
軸受け３４ｊを有するとともに、フレキシブルジョイン
ト３４ｈを介してフレキシブルシャフト３４ｉに接続さ
れ、フレキシブルシャフト３４ｉは、図示しない制御用
コンソール内のモータの回転軸に連結されている。

【００５３】一方、上記閉鎖空間３３ａには両端部をそ
れぞれ支持体３６ａ、３６ｂで固定した中空繊維束３５
が充填されている。中空繊維束３５は、前記閉鎖空間３
３ａの図５における水平断面が環状を呈しているので、
この中空繊維束３５の水平断面も環状をなしている。各
支持体３６ａ、３６ｂと筒状ケーシング３３の両端部と
の間は小室３７ａ、３７ｂが形成されており、小室３７
ａには酸素ガス導入口４４が、また小室３７ｂには酸素
と炭酸ガスとの混合ガス排出口４３が設けられている。

【００５４】この実施例の人工心肺装置は次のように動
作する。すなわち、血液導入管４１から内筒体３４内に
血液が導入される。この内筒体３４内のコイル３８に熱
媒体が流通しているので、導入された血液が適度の温度
に加温される。加温された血液は、血液導入穴３４ｂを
通って遠心ポンプ室３４ｃ内に入る。回転する羽根車３
４ｆによって、血液は血液導入口３４ｄを通って閉鎖空
間３３ａ内に入る。

【００５５】閉鎖空間３３ａにおいては、酸素ガスが酸
素ガス導入口４４から小室３７ａに供給され、小室３７
ａから中空繊維束３５中を通って小室３７ｂに至る。閉
鎖空間３３ａ中に送り込まれた血液は、前記中空繊維間
を流通する。なお、この実施例においても、その遠心ポ
ンプは前記図１に示す実施例におけるのと同様の構造の
遠心ポンプが採用される。

【００５６】この実施例においては、血液と酸素ガスと
は中空繊維を介して向流接触することになる。中空繊維
の膜を通じて、血液中のガス交換が行なわれる。すなわ
ち、中空繊維中に血液中の炭酸ガスが供給され、血液中
には酸素ガスが供給される。炭酸ガスを含んだ混合ガス
は小室３７ｂに至り、混合ガス排出口４３から排出され
る。酸素に富んだ血液は血液排出口４２から排出され、
人体内に戻される。

【００５７】図１１および図１２に示す人工心肺装置
は、図９および図１０に示す人工心肺装置に血液リザー
バー４７を取り付けてなる外は、図９および図１０に示
す人工心肺装置と同様の構造を有する。図１１および図
１２に示す人工心肺装置においては、血液導入口４１は
血液リザーバー４７の底部に連結されている。なお、こ
の実施例においても、前記図２に示す構造の遠心ポンプ
が採用されている。

【００５８】この人工心肺装置にあっては、人体から抜
き出した血液を一旦リザーバー４７に貯留しておくこと
の外は前記図９および図１０に示す人工心肺装置と同様
の作用を有する。ただし、リザーバー４７に一旦血液を
貯留しておくので、遠心ポンプが空回りすることがな
い。

【００５９】図１３および図１４に示す人工心肺装置
は、筒状のケーシング４８内に中空繊維束４９が重点さ
れている。この中空繊維束４９の一端は、中央に開口部
４９ａを有する支持体５０ａで支持され、中空繊維束４
９の他端は支持体５０ｂで固定されている。支持体５０
ａの開口部４９ａには漏斗状の隔壁５５ａが装着され、
この漏斗状の隔壁５５ａに相対向するケーシング断面に
は隔壁板５５ｂが張設されている。

【００６０】ケーシング４８内では、前記隔壁５５ａと
隔壁板５５ｂとで遠心ポンプ室５５が形成される。この
遠心ポンプ室５５におけるケーシング４８の周側面に
は、血液排出口５４が開口している。遠心ポンプ室５５
内には、前記隔壁板５５ｂを貫通する支持軸５５ｃに支
持された円錐形の台座５５ｄが配置され、その台座５５
ｄの円錐面には複数の羽根車５５ｅが植設されている。
この遠心ポンプにおいても、前記図２に示すような、特
定の直径を有する台座、特定の寸法、形状を有する羽根
が採用されている。

【００６１】なお、前記支持軸５５ｃには軸受け５５ｇ
が装着されるととともにフレキシブルジョイント５５ｆ
が接続されていて、前記図１〜１２に示す人工心肺装置
と同様の構造になっている。一方、前記支持体５０ａと
前記隔壁５５ａとで小室５３ａが形成され、この小室５
３ａにおけるケーシング４８の周側面には、酸素ガス導
入口５１が設けられている。他方、前記支持体５０ｂと
ケーシング４８の端面とで小室５３ｂが形成される。こ
の小室５３ｂにおけるケーシングの周側面には、酸素ガ
スと炭酸ガスとの混合ガス排出口５２が設けられてい
る。なお、５６は支持体５０ｂよりわずかに上部にある
ケーシング４８の周側面に設けられた血液導入口であ
る。

【００６２】図１３および図１４に示す人工心肺装置
は、血液導入口５６からケーシング４８内に血液が導入
される。導入された血液は、中空繊維束４９の間を通っ
て開口部４９ａに集まり、この開口部４９ａから遠心ポ
ンプ室５５内に導入される。遠心ポンプ室５５内では、
羽根車５５ｅが回転しているので、導入された血液は血
液排出口５４から排出される。

【００６３】一方、酸素ガスが酸素ガス導入口５１から
小室５３ａに供給され、小室５３ａから中空繊維束４９
中を通って小室５３ｂに至る。この人工心肺装置は、か
かる構造から酸素ガスと血液とが向流接触することにな
る。中空繊維の膜を通じて、血液中のガス交換が行なわ
れる。すなわち、中空繊維中に血液中の炭酸ガスが供給
され、血液中には酸素ガスが供給される。炭酸ガスを含
んだ混合ガスは小室５３ｂに至り、混合ガス排出口５２
から排出される。酸素に富んだ血液は血液排出口５４か
ら排出され、人体内に戻される。

【００６４】図１５および図１６に示す人工心肺装置
は、図９および図１０に示す人工心肺装置と同様に、人
工肺と遠心ポンプと熱交換器とを一体に組み込んでな
る。すなわち、人工肺は、筒状のケーシング５７内に中
空繊維束５８を内蔵し、中空繊維束５８の両端部は筒状
ケーシング５７の両端部との間に第１小室５９ａおよび
第２小室５９ｂを形成する支持体６０ａ、６０ｂによっ
て固定され、各中空繊維の両端は第１小室５９ａおよび
第２小室５９ｂに開口している。

【００６５】第１小室５９ａの内壁を形成するケーシン
グ５７の端面には酸素ガス導入口６１が開口し、また、
第１小室５９ａの内壁を形成するケーシング５７の他端
面には、酸素ガスと炭酸ガスとの混合ガスを排出する混
合ガス排出口６３が開口している。このケーシング５７
の周側面には、支持体６０ｂよりの位置に、血液導入穴
６５ａが開口する。また、このケーシング５７の前記支
持体６０ａよりの周側面に血液排出口６２が設けられて
いる。

【００６６】筒状のケーシング５７の外周面には、遠心
ポンプと熱交換器とを組み込んでなる他の筒状ケーシン
グ６４が隣接して装着され、筒状ケーシング６４とケー
シング５７とは前記血液導入穴６５ａを共有している。
この遠心ポンプにおいても、前記図２に示すような、特
定の直径を有する台座、特定の寸法、形状を有する羽根
が採用されている。この筒状ケーシング６４の一端部内
には、漏斗状の隔壁６５ｂと筒状ケーシング６６の断面
方向に張設された隔壁板６５ｃと前記の血液導入穴６５
ａを有するケーシング周面とで遠心ポンプ室６５ｄが形
成されている。

【００６７】なお、前述のように、この遠心ポンプ室６
５ｄと前記ケーシング５７とは前記血液導入穴６５ａに
よって連通している。この遠心ポンプ室６５ｄには、隔
壁６５ｃを水密に貫通する回転軸６５ｈで回転自在に支
持されるとともに円錐形に形成された台座６５ｅが内蔵
され、この台座６５ｅの円錐表面には羽根車６５ｆが植
設されている。

【００６８】一方、この遠心ポンプ室６５ｄに隣接して
熱交換器６６が筒状ケーシング６４内に設けられてい
る。なお、回転軸６５ｈには軸受け６５ｉが装着されて
いる。遠心ポンプ室６５ｄにおける漏斗状の隔壁６５ｂ
の開口部は、筒状ケーシング６４の断面方向に張設され
た支持体６８ｂにおいて開口し、この支持体６８ｂに相
対向するように他の支持体６８ａが筒状ケーシング６４
の断面方向に張設されている。

【００６９】この支持体６８ｂと前記漏斗状の隔壁６５
ｂと筒状ケーシング６４の周側面とで第４小室６７ｂが
形成され、他の支持体６８ａと筒状ケーシング６４の端
面と筒状ケーシング６４の周側面とで第３小室６７ａが
形成されている。第４小室６７ｂにおける筒状ケーシン
グ６４の周側面には、熱交換媒体導入口７０が設けられ
ており、第３小室６７ａにおける筒状ケーシング６４の
周側面には熱交換媒体排出口７２が設けられている。

【００７０】また、この一対の支持体６８ａ，６８ｂ間
には、ステンレス等の金属で形成された複数のパイプ６
９が懸架され、各パイプ６９の端部開口部は、前記小室
６７ａ，６７ｂでそれぞれ開口している。支持体６８ａ
と支持体６８ｂとの間に位置する筒状ケーシング６４の
周側面には筒状ケーシング６４内に通じる血液導入口７
１が設けられている。

【００７１】図１５および図１６に示される人工心肺装
置にあっては、前記図１〜１４に示される人工心肺装置
と同様に、台座６５ｅが回転している。この遠心ポンプ
においても、前記図２に示すような、特定の直径を有す
る台座、特定の寸法、形状を有する羽根が採用されてい
る。熱交換媒体は、熱交換媒体導入口７０から第４小室
６７ｂに導入され、パイプ６９を通って第３小室６７ａ
に導かれ、熱交換媒体排出口７２から排出される。酸素
ガスは、酸素ガス導入口６１から第１小室５９ａに導入
され、中空繊維束５８の繊維中を通過して第２小室５９
ｂに至り、混合ガス排出口６３から排出される。

【００７２】そこで、人体から抜き取られた血液は、血
液導入口７１から筒状ケーシング６４内に導入され、パ
イプ６９により適度の温度に加温される。加温された血
液は、開口部６５ｆから遠心ポンプ室６５ｄ内に入り、
羽根車６５ｆにより、血液導入穴６５ａを通ってケーシ
ング５７内に導入される。ケーシング５７内では、中空
繊維間を通過する内に中空繊維内を通る酸素ガスによっ
て血液のガス交換が行なわれる。

【００７３】このガス交換の結果、酸素濃度の高まった
血液は血液排出口６２からケーシング５７の外に排出さ
れ、図示しない血液回路を経て人体内に戻される。ガス
交換の結果、炭酸ガスを含んだ酸素ガスは混合ガス排出
口６３から排出される。

【００７４】図１７に示す人工心肺装置は、両開口部を
その一部を除いて塞いだ筒状のケーシング９０内に、そ
のケーシング９０の中心軸を共有するように挿入された
有底の内筒体９１を有し、上記筒状のケーシング９０の
内壁と上記内筒体９１の外壁との間に閉鎖空間９２を有
する。

【００７５】この閉鎖空間９２は、ケーシング９０の中
心軸に直交する平面について見ると環状になっている。
図１７においては、この内筒体９１は上記内筒体９１の
底部９１ａを上にし、その開口部９１ｂを下にして、前
記ケーシング９０の内部に設けられている。底部９１ａ
の外側には遠心ポンプ室９３が設けられている。この遠
心ポンプ室９３は、その両側部に環状に開口する血液排
出口９３ａを有していてこの血液排出口９３ａによって
前記閉鎖空間９２と連続している。遠心ポンプ室９３
は、またその頂部（前記底部９１ａに対向する部位）に
血液導入口９３ｂを備えている。この血液導入口９３ｂ
は、筒状のケーシング９０の上方端面に設けられたとこ
ろの、前記内筒体９１の中心線の延長線を中心線とする
円筒形の凹陥部９０ａの底面９０ｂに開口している。

【００７６】そして、上記遠心ポンプ室９３の内部に
は、略円錐形状の台座９４ａと、その円錐面に立設して
なる複数の羽根車９４ｂとが収納されている。この台座
９４ａは、前記底部９１ａを貫通する回転軸９５に支持
される。その回転軸９５は外周に軸受け９５ａを有する
とともにフレキシブルジョイント９５ｂを介してフレキ
シブルシャフト（図示せず。）に接続され、フレキシブ
ルシャフトは、図示しない制御用コンソール内のモータ
の回転軸に連結されている。一方、上記閉鎖空間９２に
は両端部をそれぞれ支持体９６ａ、９６ｂで固定した中
空繊維束９７が充填されている。中空繊維束９７は、前
記閉鎖空間９２の図１３における水平断面が環状を呈し
ているので、この中空繊維束９７の水平断面も環状をな
している。

【００７７】各支持体９６ａ、９６ｂと筒状ケーシング
９０の両端部との間は小室９８ａ、９８ｂが形成されて
おり、小室９８ａには酸素ガス導入口９９ａが、また小
室９８ｂには酸素と炭酸ガスとの混合ガスを排出する混
合ガス排出口９９ｂが設けられている。なお、９９ｃは
支持体９６ａの上部近傍の筒形のケーシング９０に設け
られた血液排出口である。この遠心ポンプにおいても、
前記図２に示すような、特定の直径を有する台座、特定
の寸法、形状を有する羽根が採用されている。

【００７８】前記遠心ポンプ室９３における血液導入口
９３ｂには、熱交換器付きの血液リザーバーが装着され
ている。すなわち、血液リザーバー１００は、大径の血
液貯留部１００ａとその血液貯留部１００ａの底に設け
られると共に、前記凹陥部９０ａに一部挿入された小径
の熱交換器収納部１００ｂとを備える。この血液貯留部
１００ａの上端開口部には、血液流入口１０１ａが設け
られた蓋部材１０１で閉鎖されている。前記熱交換器収
納部１００ｂの内部には、熱交換用媒体の流通するコイ
ル１０２が収容されている。

【００７９】この実施例の人工心肺装置は次のように動
作する。すなわち、血液流入口１０１ａから血液を血液
リザーバー１００に血液を導入する。血液リザーバー１
００には、患者の血管に接続された血液回路からの血液
が貯留される外、手術中に発生する吸引血液を貯留して
も良い。血液リザーバー１００に導入された血液は、熱
交換器収納部１００ｂで所定の温度に加熱され、血液導
入口９３ｂから遠心ポンプ室９３内に血液が送られる。
台座９４ａの回転により羽根車９４ｂが回転する。送ら
れて来た血液が血液排出口９３ａを通って閉鎖空間９２
内に入る。閉鎖空間９２においては、酸素ガスが酸素ガ
ス導入口９９ａから小室９８ａに導入され、小室９８ａ
から中空繊維束９７中を通って小室９８ｂに至る。閉鎖
空間９２中に送り込まれた血液は、前記中空繊維間を流
通する。この実施例においては、血液と酸素ガスとは中
空繊維を介して向流接触することになる。中空繊維の膜
を通じて、血液中のガス交換が行なわれる。すなわち、
中空繊維中に血液中の炭酸ガスが供給され、血液中には
酸素ガスが供給される。炭酸ガスを含んだ混合ガスは小
室９８ｂに至り、混合ガス排出口９９ｂから排出され
る。酸素に富んだ血液は血液排出口９６ｂから排出さ
れ、人体内に戻される。

【００８０】以上の実施例に明らかなように、本発明で
は、人工肺と遠心ポンプとが一体になった構成を有する
ので、従来のように、人工肺と血液ポンプとを血液チュ
ーブで連結する煩雑さから解放される。本発明の人工心
肺装置は、人工肺と一体になった血液ポンプが遠心ポン
プであり、しかも特定寸法の底面を有する台座、特定寸
法および形状の羽根を有することから、溶血現象が著し
く小さく抑制される。また、遠心ポンプと人工肺との間
に血液チューブが存在しないことと、人工肺をベッド近
くに持ってこれることから、血液充填量を小さくでき
る。

【００８１】また、本発明に用いる遠心ポンプの動力伝
達方式も、前記実施例に限定されず、基本的には任意で
あるが、ベッドサイドの所有スペースを極力小さくする
という点で、前記一実施例のように制御用コンソールに
内蔵させた駆動用モータの出力軸と遠心ポンプの回転軸
とを脱着可能なフレキシブルシャフトで接続するのが好
ましい。

【００８２】なお、遠心ポンプは、人工肺の前段に一体
に組み合わされていても、人工肺の後段に一体に組み合
わせされていても良い。さらに、人工肺そのものも前記
実施例に限定されず、酸素ガスと血液中の炭酸ガスとの
ガス交換可能な中空繊維を利用するタイプであれば、本
発明に用いることが可能である。

【００８３】（実施例１）図２〜図５に示されるように
構成された本発明の血液ポンプを用いて、溶血試験を行
ない、溶血量を測定した。なお、血液ポンプの羽根車と
して下記の羽根車を用いた。羽根車材質・・・・・・・・ポリカーボネート樹脂台座の外径・・・・３６ｍｍ台座の高さ・・・・・７．５ｍｍ羽根の入口角・・・２０度羽根長さＬと羽根高さＨとの比（Ｌ／Ｈ）・・３．５羽根の数・・・・・・・・・６枚。

【００８４】溶血試験は、以下の条件下で行なった。 (イ) ポンプ前後差圧は１００ｍｍＨｇで一定にした。 (ロ) ポンプ流量は１〜５リットル／分について１リット
ル／分ごとに測定した。なお、このポンプ流量の範囲
は、開心術後の心補助装置による体外循環量として最も
多く使用される範囲である。 (ハ) ５時間連続運転時に、３０分毎にサンプリングを行
ない、血漿中の遊離ヘモグロビン量をＳＬＳヘモグロビ
ン法により測定し、溶血指標（Ｉ．Ｈ＝Index ofHemoly
sis ）を算出した。なお、Ｉ．Ｈはポンプ吐出量１００
リットルあたりの遊離ヘモグロビンの変化量を表わし、
生体応用への許容量は０．１ｇ以下とされている。結果
を図２１に示す。

【００８５】次に、前記血液ポンプを稼動して、その出
力特性（ポンプ吐出量、ポンプ前後差圧）を調べた。結
果を図２２に示す。

【００８６】（比較例１）図１９に示す従来の血液ポン
プを用いて実施例１と同様に溶血試験を行なうととも
に、ポンプ出力特性を調べた。なお羽根車の材質および
寸法等は前記実施例１におけるのと同様である。溶血試
験の結果を図２１に、ポンプ出力特性を図２３に示す。

【００８７】（比較例２）図２０に示す従来の血液ポン
プを用いて実施例１と同様に溶血試験を行なうととも
に、ポンプ出力特性を調べた。なお羽根車の材質および
寸法等は前記実施例１におけるのと同様である。溶血試
験の結果を図２１に示すとともにポンプ出力特性を図２
４に示す。

【００８８】（実施例２）図２〜図５に示されるように
構成された本発明の血液ポンプを用いて、溶血試験を行
ない、溶血量を測定した。なお、血液ポンプの羽根車と
して下記の羽根車を用いた。羽根車材質・・・・・・・・ポリカーボネート樹脂台座の外径・・・・５０ｍｍ台座の高さ・・・・１０ｍｍ羽根の入口角・・・２０度羽根長さＬと羽根高さＨとの比（Ｌ／Ｈ）・・５．３羽根の数・・・・・・・・・６枚前記実施例１と同様にして溶血試験をし、またポンプの
出力特性を調べた。結果を図２１および図２５に前記実
施例１の結果と合わせて示した。

【００８９】（評価）結果は図２１に示すように、従来
の血液ポンプではポンプ流量が低くなるにしたがって溶
血量が多くなるのに対して、本発明の血液ポンプでは１
〜５リットル／分のすべての範囲でＩ．Ｈ．の値が許容
値である０．１ｇ／１００リットルを充分に達成してい
る。前記実施例における遠心ポンプは、特に低流量域で
ある２リットル／分以下で従来の血液ポンプと比較して
溶血量の減少が顕著である。

【００９０】これにより前記実施例における遠心ポンプ
では従来の血液ポンプに比較して、溶血量が充分に低減
し、広い流量範囲に渡って、安全に使用可能であること
が確認できる。また、図２２、図２３、図２４および図
２５から明らかなように、本発明の血液ポンプは従来の
血液ポンプに比べ、ポンプ吐出効率に優れている。した
がって、上記実施例に示された遠心ポンプによって例示
される遠心ポンプを人工肺と一体化することによって、
溶血量の著しく減少した、ポンプ吐出効率に優れた、し
かもガス交換の効率の良い人工心肺装置が提供される。

【００９１】

【発明の効果】本発明の人工心肺装置においては、人工
肺と特定構造の遠心ポンプとを一体に組み合わせてある
ため、装置そのものが非常に小型化・軽量化し、患者の
ベッドサイドに容易にセットすることができる。

【００９２】そして、従来のように人工肺と遠心ポンプ
とをチューブで一々接続する作業が不要になるから、作
業者の負担が著しく軽減する。

【００９３】また、遠心ポンプはローラーポンプなどと
違って溶血が殆ど起こらないし、その遠心ポンプと人工
肺とはチューブを往復させて連結することがないので、
溶血現象を著しく小さく抑制しつつ体外血液循環回路の
血液充填量を著しく低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す人工心肺装置の説明図
である。

【図２】本発明の血液ポンプの一例を示す部分的断面正
面図である。

【図３】本発明の血液ポンプの羽根車の一例を示す平面
図である。

【図４】本発明の血液ポンプの一例において、羽根車の
羽根を示す平面図である。

【図５】図１の血液ポンプの要部を示す構成図である。

【図６】本発明の血液ポンプの他例において、羽根車の
台座を示す正面図である。

【図７】本発明の実施例を示す人工心肺装置の概略断面
図である。

【図８】本発明の実施例を示す人工心肺装置の概略斜視
図である。

【図９】本発明の実施例を示す人工心肺装置の概略断面
図である。

【図１０】本発明の実施例を示す人工心肺装置の概略斜
視図である。

【図１１】本発明の実施例を示す人工心肺装置の概略断
面図である。

【図１２】本発明の実施例を示す人工心肺装置の概略斜
視図である。

【図１３】本発明の実施例を示す人工心肺装置の概略断
面図である。

【図１４】本発明の実施例を示す人工心肺装置の概略斜
視図である。

【図１５】本発明の実施例を示す人工心肺装置の概略断
面図である。

【図１６】本発明の実施例を示す人工心肺装置の概略斜
視図である。

【図１７】本発明の実施例を示す人工心肺装置の概略断
面図である。

【図１８】本発明の人工心肺装置の使用方法を示す説明
図である。

【図１９】従来の血液ポンプの一例を示す断面図であ
る。

【図２０】従来の血液ポンプの他の一例を示す断面図で
ある。

【図２１】本発明と従来の血液ポンプを用いた溶血試験
結果を示すグラフである。

【図２２】本発明の血液ポンプのポンプ出力特性を示す
グラフである。

【図２３】従来の血液ポンプ（比較例１）のポンプ出力
特性を示すグラフである。

【図２４】従来の血液ポンプ（比較例２）のポンプ出力
特性を示すグラフである。

【図２５】本発明の血液ポンプのポンプ出力特性を示す
グラフである。

【符合の説明】

１遠心ポンプ２制御用コンソール３モータ５フレキシブルシャフト６駆動軸７回転軸１６人工肺

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐々木達哉岩手県盛岡市愛宕町11−10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】血液導入口および血液排出口を有するケ
ース内にガス透過性の中空繊維束を備えてなる人工肺
と、略円錐状の台座の曲面に複数個の羽根を台座の頂点
より一定の距離をもって離れた位置からほぼ放射状に立
設してなる羽根車をハウジング内に備え、前記台座の底
面が前記ハウジングの内底面のほぼ全体を覆う直径３０
〜５５ｍｍの円形に形成されていると共に、前記複数個
の羽根が各々入り口角が２０〜５０度であるストレート
板で構成されており、かつ前記羽根の前記曲面に沿う長
さＬと、前記放射状に配置された羽根の放射方向先端に
おける、羽根車の回転軸に平行な高さＨとの比（Ｌ／
Ｈ）が２．５〜６．０であり、前記中空繊維間に血液を
供給する遠心ポンプとを一体に構成してなることを特徴
とする人工心肺装置。
【請求項２】前記ケースの外周表面に前記血液導入口
が設けられ、その血液導入口が血液導入管になって外側
に突出し、その血液導入管に前記遠心ポンプが装着され
てなる前記請求項１に記載の人工心肺装置。
【請求項３】前記ケースが、前記中空繊維束の軸中心
に直交する面において環状になるように束ねられた中空
繊維束を収納し、その環状ケースの内側外周表面に血液
導入口が設けられ、前記環状ケースの内側空間領域で前
記血液導入口に前記遠心ポンプが装着されてなる前記請
求項１に記載の人工心肺装置。
【請求項４】前記環状ケースの内側空間領域に熱交換
器が設けられてなる前記請求項３に記載の人工心肺装
置。
【請求項５】前記中空繊維束の端面部に血液排出口を
設けるとともに前記ケース内に遠心ポンプが収納されて
なる前記請求項１に記載の人工心肺装置。
【請求項６】前記ケースの外周表面に遠心ポンプが装
着され、遠心ポンプから血液導入口を介して直接にケー
ス内の中空繊維束に血液が導入されてなる前記請求項１
に記載の人工心肺装置。
【請求項７】血液リザーバーと熱交換器とをさらに一
体に有する前記請求項１に記載の人工心肺装置。
【請求項８】前記台座の直径（Ｒ；単位はｍｍ）と前
記比（Ｌ／Ｈ）とが下記の関係を満たしてなる遠心ポン
プを備える前記請求項１に記載の人工心肺装置３０≦Ｒ≦５５、２．５≦Ｌ／Ｈ≦６、Ｌ／Ｈ≧０．１３３Ｒ−２．３３、Ｌ／Ｈ≦０．１３３Ｒ＋０．５１
【請求項９】前記略円錐状の台座がその上面から下面
までを貫通する血液流通孔を有する遠心ポンプを備える
前記請求項１に記載の人工心肺装置。