JPS6344385B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、心臓の血液循環機能が弱まつたとき
に血液循環を補助するのに使用する能動型心のう
装置に関するものである。

心臓の血液循環機能が低下すると、全身への血
流量が減少し、酸素や栄養の供給が困難となり、
心臓への酸素供給も同様に減少し、心臓の機能は
ますます低下していく。

このような場合、薬剤投与、輸血や輸液、人工
呼吸器による補助呼吸などの高度な内科的治療が
行われている。

しかし、これらの治療によつて心臓の機能が改
善されない場合には、そのまま放置すれば、心機
能低下→心拍出量減少→大動脈圧低下→冠動脈血
流量の減少→心筋への酸素供給量の減少→心筋の
虚血壊死→心機能低下、という悪循環に陥つて、
ついには死に到る。

この悪循環を断ち切るのに残された唯一の方法
が補助循環、補助心臓であり、さらに高度なもの
として人工心臓がある。

補助循環、補助心臓は、このような心原性シヨ
ツクの際に、心臓が機能を回復するまで、一時的
あるいは半永久的に心臓のポンプ機能を機械的に
補助または代行し、血液循環を維持する方法であ
り、人工心臓は、心臓の機能代行を完全にかつ永
久的に行おうとするものである。

現在までにこの目的のために数十種類にのぼる
補助循環や補助心臓について実験的検討が試みら
れており、臨床応用にまで至つたものも多い。そ
のなかでも大動脈バールン法（ABP）や静動
脈バイパス法（―Abypass）、左心バイパス法
（Ｌ―bypass）などは、とくにその有用性が認
められている。

しかし、これらの補助循環装置を人体に装着す
ることは、循環系に侵襲をもたらすことになるた
め、予防的に装着することは避けなければならな
いが、一方では、装着に時間がかかるため、予め
装着しておかないと急激な変化に対処しきれな
い、という矛盾が生じる。

このような場合、無侵襲に近い形で脱着でき、
かつ循環系や呼吸器系に全く障害を与えずに、予
防的に装着することができる簡便な補助循環装置
があれば、述後患者のの急性心不全による死亡に
対する安全性を確保することが容易になると考え
られる。

このような急激な心停止に対しては、心臓マツ
サージ法が有効とされている。通常この方式は、
人手によつて行われるが、術者の疲労が大きな問
題となり、一人で５分以上のマツサージを行うこ
とは、その血行動態への影響を考えると不可能と
され、数人の術者で交替に行う方法が採られてい
る。

しかし、この方法は補助効果にばらつきがある
ため、簡便な機械を用いた方法も開発されてい
る。

その一例として、ニユーモマツサージ法がイタ
リアのペンチーニらによつて開発されている。

この方法は、心のうに直接空気配管し、心のう
内に空気を入れると、空気圧により心臓が圧迫さ
れ、左右の心室から血液が拍出され、空気を抜く
と、心臓の圧迫が解かれ、血液が心室に流入す
る。このサイクルを繰り返すことにより、血液を
拍出させるようにしたものである。

また、アメリカのジヨーンズらによつて開発さ
れた方法は、心のう内にゴムの風船を一つ挿入
し、これに空気を吹き込んで風船を膨脹させて、
心臓を圧迫し、血液を拍出させるようにしたもの
である。

これらの他、心のうを切開して心臓を露出さ
せ、内面に弾性材料で製作した空気室を有する硬
質プラスチツクのカツプ、いわゆるハートカツプ
をかぶせ、内側の空気室に圧縮空気を出し入れす
ることにより、心臓を周期的に圧迫して血液を拍
出させるようにした方法もある。

しかしながら、上記従来の各方法には、次のよ
うな欠点がある。

即ち、ニユーモマツサージ法においては、心の
う内にある総ての部分に圧力が加わることにな
る。そのため、左右の両心房も心室と同じ圧力を
受け、心房やその上流の静脈の圧力が異常に上昇
することとなり、肺からの出血をもたらすため、
侵襲の大きい手法である。

ジヨーンズらの開発した方法は、左心室壁と心
のうの間に風船を入れ、その風船を膨らますこと
により、できるだけ選択的に左心室に圧力を加え
ることをねらつたものである。しかし、最初は風
船が膨脹してしまうため、高い圧力を加えると壊
れてしまい、十分な加圧を行うことができなかつ
た。これに対し彼等は、風船に伸縮性のない覆い
をかぶせることにより、加圧しても必要以上に風
船が膨脹しないようにし、高い圧力をかけて急速
に心室を圧迫することを可能にした。

しかし、この方法でも、風船が球形に膨らむた
め、不必要な方向、即ち心室壁に平行な方向への
膨脹が大きく、有効な加圧を行うには、圧縮空気
の注入量を多くしなければならず、膨脹の回数、
即ち心臓を拍動させる回数を多くすることができ
ない。したがつてこの方法によつて得られる心拍
出量はかなり低いものとなる。また風船を左心室
壁近傍に一つ装着するだけであるため、右心室を
選択的に加圧することができず、右心房をも同時
に圧迫して血液を静脈系に押し戻してしまい、右
心室への血液流入が阻害されることになる。右心
室への流入血液量が低下すれば、右心室の拍出量
は低下し、当然のことながら左心室の拍出量も減
少してしまう。これら二つの理由から、この方法
では、生体が必要とするにたる拍出量を得ること
ができず、時間とともに有効循環血液量が低下し
ていくため、数時間にわたる血行動態維持は不可
能である。

ハートカツプによる方法は、装着さえ的確に行
えば、左右の両心室のみを圧迫するため、効率よ
く血液を拍出させることができ、長期間の循環維
持が可能である。しかし、この装置は生体の心臓
の形に適合したものでないと、効果的な圧迫がで
きないため、多くの寸法のものを用意して置かね
ばならない。さらに、大きな欠点としては、）
ハートカツプの大きさが心臓の容積に比べてかな
り大きくなるため、胸腔内に入れる際に、肺を圧
迫するなどの困難を伴う。）長期間の補助を行
うためには、カツプを装着した後、閉胸しなけれ
ばならないが、生体の心機能が回復した場合に、
装置を取り外すのに再開胸しなければならない。
再開胸は生体に与える侵襲が大きく、この補助循
環法が最初に意図した簡便さに欠けるものとな
り、通常の補助循環法と大差のないものとなる。
またそのまま胸腔内に留置した場合は、装置との
接触部分で肺が壊死する可能性がある。

本発明は、上記従来の補助循環法の欠点を補
い、数時間またはそれ以上血行動態を維持するこ
とができ、しかもより簡便で新しい補助循環用能
動型心のう装置（ダイナミツクペリカーデイウム
装置）を提供しようとするものである。

以下図面にもとずいて本発明の実施例を説明す
ると、１は医用塩化ビニールを高周波接合するこ
とにより製作し、周囲に縫合用糊代部２２を有す
るシート状風船で、これは次のような形状に成形
されている。即ち、）圧縮気体を入れていない
状態においてシート状になり、あるいは蛇腹状に
畳まれ、）厚みができるだけ薄く（例えば、数
mm以下）、）大きさは心室壁を適当に覆う程度
の大きさを有し、）畳むと後記気体配管用チユ
ーブの太さとほとんど変わらず、）心臓の外形
に沿つて装着することが容易であり、）心房部
分を圧迫せず、）心臓が動いている際に、心臓
の動きを阻害せず、特に重要な点として、）圧
縮気体を入れると多方向に膨らまず、シート状の
両面側または片面側へ、即ち心室壁に垂直な方
向、換言すれば心室壁と直交する方向にのみ主と
して膨隆するなどの特性を有する形状、例えば第
１図や第２図示のような小判形、第３図示のよう
な円形、その他橢円形、長方形、これらの形状を
心室壁の形状に合わせて多少変形した形状に成形
されている。

上記いずれの形状に成形する場合においても、
風船の内部を一連に連通させて、風船が一連に膨
隆するように成形し、あるいは風船の内部をいく
つかに分割し、風船の各部位が位相をずらして膨
隆し、もしくは同期して膨隆するように成形する
ことができる。また、それらの成形方法には、材
料に応じブロー成形、溶媒による接着、ドブ付け
成形、その他の成形方法を採用しうる。

シート状風船１の寸法は、例えば、体重十数Kg
の犬用のものでは、第１図及び第２図の形状にお
いて長軸方向の寸法Ａを８cm、短軸方向の寸法Ｂ
を４cmにし、第３図の直径方向の寸法Ｃを６cmに
するとよい。これらの寸法Ａ，Ｂ，Ｃは生体の心
臓の大きさによつて適宜変更しなければならない
が、寸法Ａの最大値は20cmで、通常は10〜15cm程
度である。

シート状風船１の材質は、前記医用塩化ビニー
ルに限定されるものではなく、次のような特性、
即ち）あまりゴム弾性がないこと、ただし伸縮
性の高い材料の場合でも複合材料など異方性で特
定の方向にのみ膨隆するものは使用に適してい
る、）柔軟性を有すること、）繰り返し疲労
強度が高いこと、）引つ張り強度が高く薄い膜
状に成形できること、）生体内で変性や劣化し
ないこと、、生体組織と癒着しないこと、）
滅菌が容易であることなどの特性を有する材質で
あればいずれでもよく、これに適合するものとし
て前記医用塩化ビニールのほか、ポリウレタン、
シリコーンゴムなどが挙げられる。

２は気体配管用チユーブで、第１図のシート状
風船１においては、短軸方向の中心線に沿つて先
端部を風船１内へ前記寸法Ｂの半分程度挿入し、
第２図のシート状風船１においては、長軸方向の
中心線に沿つて先端部を風船１内へ前記寸法Ｂの
半分程度挿入し、第３図のシート状風船１におい
ては、いずれかの方向の中心線に沿つて先端部を
風船１内へ前記寸法Ｃの半分程度挿入し、それぞ
れ風船１と気密に溶着してある。

なお、気体配管用チユーブ２には、例えば、内
径２mm〜10mm程度、肉厚0.1mm〜数mm程度で、使
用時に折れ曲がつたり、潰れたりしないチユー
ブ、例えば軟質塩化ビニールチユーブを使用する
とよい。また気体配管用チユーブ２は、シート状
風船１の中心線に沿つた方向以外の任意の方向か
ら風船１内へ任意の長さ挿入してもよい。

３はシート状風船１内へ挿入された気体配管用
チユーブ２の先端部の数個所に穿設した側孔で、
シート状風船１からの給排気が素早く、かつ確実
に行われる大きさの孔径、例えば0.5mm〜３mm程
度の孔径を有する。

４は３方向２位置型の電磁弁で、一方の接続口
５には、２枚または２枚以上のシート状風船１，
１の気体配管用チユーブ２，２を１系統に接続
し、他方の接続口６，７には圧縮気体の給気管８
と排気管９とを接続してある。１０は電磁弁４の
開閉を制御する装置である。

次に、上記の構成より成る能動型心のう装置
（ダイナミツク・ペリカーデイウ装置）の使用態
様について説明すると、患者の胸部を開胸し、心
のう１１と心外膜１２の間において左心室１３と
右心室１４の外壁上の心室中隔１５にそれぞれ対
向する位置にシート状風船１，１を挿入し、電磁
弁４を制御装置１０により開閉操作して、圧縮気
体あるいはその他の圧縮気体の供給と排気を繰り
返し行い、心のう１１と心外膜１２の間で２枚ま
たは２枚以上のシート状風船１，１を同期的に膨
隆、収縮させ、即ちポンピングして、心室壁を心
室中隔１５と直交する方向から周期的に押圧する
ことにより、心臓の筋肉の動きを直接機械的に補
助して、血液を拍出させる。

なお、２枚または２枚以上のシート状風船１，
１の気体配管用チユーブ２，２に電磁弁を別々に
接続して２系統以上に分け、各シート状風船１を
別々の位相で駆動するように構成することもあ
る。また、上記１系統、２系統以上いずれの場合
にも、電磁弁の代わりに空気作動弁、その他の
弁、あるいは往復動ポンプ、回転型ポンプなど拍
動流を出させる各種ポンプを用いて、各シート状
風船１を駆動するように構成することもある。ま
た、上記１系統、２系統以上いずれの系統におい
ても、各気体配管用チユーブ２に回転型あるいは
非回転型のコネクターを使用することもある。ま
た、上記１系統，２系統以上いずれの系統におい
ても、圧縮気体を各シート状風船１にフイルター
を通して供給することもある。また、シート状風
船１の一部または気体配管用チユーブ２の一部に
造影剤を付すこともある。

上記の能動型心のう装置において、心室細動、
心停止などにより心機能が停止している場合に
は、各シート状風船１の拍動数は、制御装置１０
により任意に設定することができる。ただし、で
きるだけ心拍出量が多くなる値に設定することが
肝要である。なお各シート状風船１の拍動の１周
期は200〜1500〔ms〕にし、圧縮気体を送り込ん
で心臓を圧迫する時間は100〜800〔ms〕にすると
よい。また心臓が拍動している場合には、心電図
のＲ波，Ｐ波，Ｔ波や血圧波形の立ち上がり、ま
たはピーク値などをトリガーとして各シート状風
船１の駆動を同期させることにより、心機能の部
分的代行をすることができる。トリガー信号と各
シート状風船１を膨隆させる時期との間の位相遅
れは、０〜500〔ms〕にし、駆動陽圧は0.1〜1.0
〔Kg／cm²〕、駆動陰圧はマイナス50〜マイナス500
〔mmHg〕にするとよい。なおこれら駆動気体の圧
力も各シート状風船１ごとに別々の条件で駆動す
ることもできる。

補助終了後は、各シート状風船１をそのまま心
のう１１内に留置し、気体配管用チユーブ２を途
中で切り離して皮下に埋入して、再利用可能にし
てもよく、また第５図示のように各シート状風船
１の気体配管用チユーブ２にテーパー状の鍔部１
６とねじ部１７を設け、ねじ部１７には、縫合用
リング１８を有するナツト１９をねじ込んだ状態
で、各シート状風船１を心のう１１と心外膜１２
の間に挿入する際に、縫合用リング１８を心のう
１１に縫い付けておき、補助終了後に気体配管用
チユーブ２を、ねじ部１７がナツト１９からはず
れる方向に回わすとともに、各シート状風船１を
気体配管用チユーブ２の先端部に巻き付けてか
ら、気体配管用チユーブ２を体外へ引くことによ
り、各シート状風船１をナツト１９、胸腔２０、
胸壁２１の順に引き抜いて体外へ取り出してもよ
い。この場合、テーパー状の鍔部１６が気体配管
用チユーブ２の先端に巻き付けられているシート
状風船１の抜去をスムーズにする役割をする。な
お、ねじ部１７とナツト１９の代わりに、なじ以
外の係止部と、その係止部に回転により着脱する
係止部、例えば、凹凸、雄雌など回転により着脱
する構造のものを使用することもある。

本発明は、叙上のように風船の形状をシート状
または蛇腹状に折り畳んでシート状にまとめ、か
つ心のうと心外膜の間に挿入する形状にしたか
ら、）風船の膨隆に方向性を持たせることがで
き、心室を圧迫する方向にのみ膨らませることが
できる、）非駆動時の心のう内での占有体積を
小さくでき、心臓の動きを阻害しない、）胸腔
内から風船を抜去することが容易である、）風
船をシート状にし、その周囲に縫合用糊代部を設
けることにより、各風船を胸腔内に留置する場合
には、この縫合用糊代部を心のうに縫い付けるこ
とができ、より確実に補助を行うことができるな
どの利点を有する。

本発明は、またゴム弾性を利用せず、上記のシ
ート状風船をその両面側または片面側へ膨らます
ようにしたから、）耐久性が向上する、）風
船が不必要な方向に膨らまず、心室の外壁に垂直
の方向にのみ膨らみ、心室の外壁を効率よく押し
て、心室に対し有効な圧迫ができる、またこれに
より高い周波数（拍動数）まで応答することが可
能になる、）風船が必要以上に膨らまないの
で、心房を圧迫するおそれが少ない、）駆動気
体圧を高めることができるので、シート状風船の
膨隆の立ち上がりを速くすることができるなどの
利点を有する。

本発明は、シート状風船を２枚以上使用するよ
うにしたから、）心臓の個々の形状に合わせて
装着でき、圧迫部位を調節することが可能にな
る、）左右の両心室を確実に圧迫することがで
き、心房を圧迫する割合が激減する、これにより
静脈帰還流量の低下を招かずに済み、心拍出量の
減少を防ぐことができる、）風船一つあたりの
形状が小さくなるため、胸腔内からの抜去が容易
である、）左右のシート状風船の駆動位相を変
え、左右の心室に生じる圧力を調整することがで
きる、）心臓が拍動している状態で、左右の心
室の不全度に違いがある場合は、左右のシート状
風船の駆動条件をそれぞれ違えることで対応する
ことができる、）シート状風船を左右の心室側
に１枚以上配置できること、また各シート状風船
にその内部がいくつかに分割して膨らむ形状のも
のを含むことから、それらを膨らます位相を少し
づつずらして、心室の圧迫に方向性を持たすこと
が可能になり、より有効な拍出ができるなどの利
点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はシート状風船とそれに接続した気体配
管用チユーブの一例を示す図、第２図はシート状
風船とそれに接続した気体配管用チユーブの別の
例を示す図、第３図はシート状風船とそれに接続
した気体配管用チユーブのさらに別の例を示す
図、第４図は本発明に係る能動型心のう装置の使
用態様の一例を示す図、第５図は本発明に係る能
動型心のう装置におけるシート状風船を胸腔内か
ら抜去する一例を示す図である。 １…シート状風船、２…気体配管用チユーブ、
４…電磁弁、８…給気管、９…排気管、１０…制
御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧縮気体を入れない状態においてシート状、
   または蛇腹状に折り畳まれたシート状になり、圧
   縮気体を入れた状態においてシート状の両側面ま
   たは片面側へ膨隆するように成形され、かつ心の
   うと心外膜の間に挿入する形状に成形された２枚
   以上のシート状風船と、これらのシート状風船に
   接続した気体配管用チユーブと、これらの気体配
   管用チユーブに接続した圧縮気体の給排気装置と
   からなる補助循環用能動型心のう装置。 ２ 気体配管用チユーブが、２枚以上のシート状
   風船に圧縮気体を１系統で給排気するように接続
   されている特許請求の範囲第１項記載の補助循環
   用能動型心のう装置。 ３ 気体配管用チユーブが、２枚以上のシート状
   風船に圧縮気体を別々の系統で給排気するように
   接続されている特許請求の範囲第１項記載の補助
   循環用能動型心のう装置。 ４ 圧縮気体の給排気装置が、気体配管用チユー
   ブに接続された電磁弁、空気作動弁、その他の弁
   を有する特許請求の範囲第１項ないし第３項のい
   ずれかに記載の補助循環用能動型心のう装置。 ５ 圧縮気体の給排気装置が、往復動型ポンプま
   たは回転型ポンプからなる特許請求の範囲第１項
   ないし第３項のいずれかに記載の補助循環用能動
   型心のう装置。 ６ シート状風船が、風船の内部を一連に連通さ
   せて、一連に膨隆するように成形されている特許
   請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載
   の補助循環用能動型心のう装置。 ７ シート状風船が、風船の内部をいくつかに分
   割し、風船の各部位が位相をずらし、もしくは同
   期して膨隆するように成形されている特許請求の
   範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載の補助
   循環用能動型心のう装置。 ８ 気体配管用チユーブが、係合部と、回転によ
   り上記係合部に着脱する係止部と、この係止部に
   設けられた縫合用リングとを備えている特許請求
   の範囲第１項ないし第７項のいずれかに記載の補
   助循環用能動型心のう装置。 ９ シート状風船が、風船の周囲の全部または一
   部に縫合用糊代部を設けてなる特許請求の範囲第
   １項ないし第７項のいずれかに記載の補助循環用
   能動型心のう装置。