JP2014128516A - 血液ポンプ及び補助人工心臓システム - Google Patents

Abstract

【課題】血液ポンプの軸受の摺動面の間隙に血液の血漿タンパク質からなる異物が入り込み難く、また、そのような異物が入り込んだとしてもそのような異物が排出され易い血液ポンプを提供する。
【解決手段】固定側摺動部材１２と、回転側摺動部材２２と、血液ポンプ室３２と、クールシール液循環室１６とを備え、固定側摺動部材１２の摺動面１４と回転側摺動部材２２の摺動面２４との間の間隙５２にクールシール液Ｌ１を供給しながら使用する血液ポンプ１１０であって、固定側摺動部材１２及び回転側摺動部材２２のうち固定側摺動部材１２には、クールシール液Ｌ１を流すための洗浄用水路６０が形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、血液ポンプ及び補助人工心臓システムに関する。

心臓移植までの患者の生命を維持するために心臓の機能の一部を補う補助人工心臓システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

図１は、補助人工心臓システムを説明するために示す図である。図２は、補助人工心臓システムに用いる血液ポンプの断面図である。図３は、血液ポンプの軸受を説明するために示す図である。図３（ａ）は血液ポンプの要部を示す図であり、図３（ｂ）は血液ポンプの軸受の構造を模式的に示す図である。なお、図３（ｂ）においては、固定側摺動部材１２の摺動面１４と回転側摺動部材２２の摺動面２４との間の間隙を誇張して血液ポンプの軸受を図示している。

補助人工心臓システム１００は、図１に示すように、体内に埋め込まれる血液ポンプ１１０と、血液ポンプ１１０と心臓の血流を接続するための人工血管１２０，１３０と、図示しない制御装置とを備える。制御装置は、補助人工心臓システム１００の使用者の体外で用いるためのものであり、ケーブル１４０を介して血液ポンプ１１０と接続されて使用される。

血液ポンプ１１０は、心臓の左心室の機能を補助する遠心ポンプである。血液ポンプ１１０は、図２に示すように、固定部１０と、回転部２０と、駆動部３０と、クールシール液循環経路４０とを備える。

固定部１０は、筒状の固定側摺動部材１２（いわゆるシートリング）を有し、固定側摺動部材１２は、図３に示すように、軸受５０の一部を構成する環状の摺動面１４を有する。回転部２０は、回転側摺動部材２２（いわゆるシールリング）と、インペラ２６と、回転シャフト２８とを有する。回転側摺動部材２２は、軸受５０の一部を構成する環状の摺動面２４を有する。インペラ２６は、血液に運動エネルギーを付加する。回転シャフト２８は、駆動部３０と接続されており、駆動部３０により駆動力（回転力）を与えられて回転部２０全体を回転させる。駆動部３０は、例えば、回転モーターを備える。

血液ポンプ１１０は、遠心ポンプのインペラ軸を動圧軸受で支持する構造となっており、血液Ｌ２中で使用される軸受５０が、固定側摺動部材１２の環状の摺動面１４と回転側摺動部材２２の環状の摺動面２４とが対向して当接することにより、メカニカルシールとして機能している。固定側摺動部材１２及び回転側摺動部材２２の外周側には血液ポンプ室３２が設けられ、固定側摺動部材１２及び回転側摺動部材２２の内周側にはクールシール液循環室１６が設けられている。

クールシール液循環経路４０は、血液ポンプ１１０内部の潤滑、冷却、シール性の維持等の機能を果たすクールシール液Ｌ１（例えば、水や生理食塩水）を軸受５０に供給するものである。クールシール液Ｌ１は、クールシール液入口４２から流入し、クールシール液循環室１６を介して軸受５０の摺動面１４と摺動面２４の間隙５２に供給され、血液Ｌ２中に流出するとともに、クールシール液出口４４から排出される。クールシール液Ｌ１は、回転シャフト２８と固定部１０との間についても潤滑及び冷却を行う機能を有する。クールシール液Ｌ１は、固定側摺動部材１２と回転側摺動部材２２との間隙５２からの血液成分の浸入を抑える（シール性を確保する）機能とともに、摺動面１４，２４を洗浄する機能を有する。

特開２００５−２９６５２８号公報

しかしながら、このようなクールシール液を用いた軸受５０においても、軸受５０の摩擦挙動が不安定になり、人工心臓システムのアラームが作動したり、バッテリーの寿命が短くなるなどの問題が生じる場合がある。摩擦挙動が不安定になる原因として、血液Ｌ２が軸受５０の摺動面の間隙５２に侵出し、摺動面１４，２４に血液中の血漿タンパク質などからなる異物が入り込むことにより、軸受５０の摺動トルクが変動することが原因であると認められている。

本発明は、上記したような事情に鑑みてなされたもので、血液ポンプの軸受の摺動面の間隙に血液の血漿タンパク質などからなる異物が入り込み難く、また、そのような異物が入り込んだとしてもそのような異物が排出され易くなる結果、摺動トルクの変動し難い血液ポンプを提供することを目的とする。また、本発明は、そのような血液ポンプを用いた、摺動トルクが変動し難く高信頼性の補助人工心臓システムを提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意研究を行った結果、以下の本発明を完成させた。

［１］本発明の血液ポンプは、環状の摺動面を有する固定側摺動部材と、環状の摺動面を有する回転側摺動部材と、前記固定側摺動部材及び前記回転側摺動部材の外周側に位置する血液ポンプ室と、前記固定側摺動部材及び前記回転側摺動部材の内周側に位置するクールシール液循環室とを備え、前記固定側摺動部材の摺動面と前記回転側摺動部材の摺動面とを当接させた状態で、かつ、前記固定側摺動部材の摺動面と前記回転側摺動部材の摺動面との間の間隙に前記クールシール液循環室からクールシール液を供給しながら使用する血液ポンプであって、前記固定側摺動部材及び前記回転側摺動部材のうち少なくとも一方の摺動面には、前記クールシール液を流すための洗浄用水路が形成されていることを特徴とする。

本発明の血液ポンプによれば、固定側摺動部材及び回転側摺動部材のうち少なくとも一方の摺動面に、クールシール液を流すための洗浄用水路が形成されていることから、固定側摺動部材の摺動面と回転側摺動部材の摺動面との間隙にクールシール液が従来よりも十分に（従来よりも多量かつ勢いよく）供給されるようになるため、血液ポンプの軸受の摺動面の間隙に血液の血漿タンパク質などからなる異物が入り込み難くなる。また、固定側摺動部材の摺動面と回転側摺動部材の摺動面との間隙（以下単に「摺動面の間隙」ということもある）に異物が入り込んだとしても、洗浄用水路を介して異物をクールシール液潤滑室に回収したり、洗浄用水路を介して異物を血液ポンプ室に戻したりすることで、固定側摺動部材の摺動面と回転側摺動部材の摺動面との間隙から異物が排出され易くなる。

その結果、本発明の血液ポンプは、血液ポンプの軸受の摺動面の間隙に血液の血漿タンパク質などからなる異物が入り込み難く、また、そのような異物が入り込んだとしてもそのような異物が排出され易くなる結果、摺動トルクの変動し難い血液ポンプとなる。

［２］本発明の血液ポンプにおいては、前記洗浄用水路として、ともに前記クールシール液循環室に露出している流入口及び流出口と、これらの流入口及び流出口を連結する連結水路とを有する複数の湾曲状水路を有することを特徴とすることが好ましい。

このような構成とすることにより、流入口から洗浄用水路にクールシール液が取り込まれる（後述する図５中ｆ_１参照。）とともに、洗浄用水路に取り込まれたクールシール液が流出口からクールシール液循環室に排出される（後述する図５中ｆ_３参照。）ようになることから、洗浄用水路を介して異物をクールシール液潤滑室に効率良く回収することが可能となる。

また、洗浄用水路（連結水路）を流れるクールシール液の流れによって、摺動面の間隙からも洗浄用水路（連結水路）にクールシール液が取り込まれる（後述する図５中ｆ_４参照。）とともに、洗浄用水路に取り込まれたクールシール液が連結水路から摺動面の間隙を介してクールシール液循環室又は血液ポンプ室に排出される（後述する図５中ｆ_５参照。）ようになることから、これによっても洗浄用水路を介して異物をクールシール液潤滑室又は血液ポンプ室に効率良く回収することが可能となる。従って、前者においては異物の排出が促進される効果（洗浄効果）が得られ、後者においては異物の入り込みが抑制される効果（防波堤としての効果）が得られる。

なお、クールシール液潤滑室に回収された異物はクールシール液とともにクールシール液循環経路を経てクールシール液循環装置に送られ、当該クールシール液循環装置に設けられているフィルターで除去されることとなる。

［３］本発明の血液ポンプにおいては、前記湾曲状水路は、前記流入口の近傍では、前記摺動面の内周円と鈍角の角度で交差するように形成されており、前記流出口の近傍では、前記摺動面の内周円と略垂直の角度で交差するように形成されていることが好ましい。

このような構成とすることにより、流入口においては回転力によりクールシール液が効率良く取り込まれるようになり、流出口においては圧力差によりクールシール液が効率良く排出されるようになることから、洗浄用水路を介して異物をクールシール液潤滑室により一層効率良く回収することが可能となる。

［４］本発明の血液ポンプにおいては、前記流出口の幅が前記流入口の幅よりも狭いことが好ましい。

このような構成とすることにより、流出口においては圧力差によりクールシール液がより一層効率良く排出されるようになることから、洗浄用水路を介して異物をクールシール液潤滑室により一層効率良く回収することが可能となる。

この観点から言えば、前記流入口の幅をＷｉとし、前記流出口の幅をＷｏとしたとき、Ｗｏ≦０．５×Ｗｉの関係を満たすことが好ましい。

［５］本発明の血液ポンプにおいては、前記複数の洗浄用水路として、４本〜６４本の湾曲状水路を有することが好ましい。

このような構成とすることにより、多数の湾曲状水路を介してより一層強力に異物をクールシール液潤滑室に回収したり、より一層強力に血液ポンプ室に戻したりすることで、摺動面の間隙からより一層効率的に異物を排出することが可能となる。

本発明の血液ポンプにおいては、前記複数の洗浄用水路として、インペラにおける羽根の枚数と同数又はそれの倍数の湾曲状水路を有することが好ましい。

このような構成とすることにより、インペラの回転バランスに影響を与えることもなくなる。

［６］本発明の血液ポンプにおいては、前記洗浄用水路として、前記内周側と前記外周側との間の中間領域において周方向に連続する環状水路をさらに有し、前記湾曲状水路が途中で前記環状水路に露出していることが好ましい。

このような構成とすることにより、摺動面の間隙に異物が入り込んだとしても、環状水路の働きにより、より一層強力に異物をクールシール液潤滑室に回収したり、より一層強力に血液ポンプ室に戻したりすることで、摺動面の間隙からより一層効率的に異物を排出することが可能となる。

［７］本発明の血液ポンプにおいては、前記洗浄用水路として、前記クールシール液循環室に露出している流入口と、前記血液ポンプ室に露出している流出口と、前記流入口及び前記流出口を連結する連結水路とを有する複数の貫通水路を有することが好ましい。

このような構成とすることにより、流入口から洗浄用水路にクールシール液が取り込まれるとともに、洗浄用水路に取り込まれたクールシール液が流出口から血液ポンプ室に排出されるようになることから、洗浄用水路を介して異物を血液ポンプ室に効率良く戻すことが可能となる。また、洗浄用水路に取り込まれたクールシール液が貫通水路から摺動面の間隙を介して血液ポンプ室に排出されるようになる（後述する図８中ｆ_８参照。）ことから、このクールシール液の流れによる圧力（摺動面への浸み出し圧力）によっても洗浄用水路を介して異物を血液ポンプ室に効率良く回収することが可能となり、また、異物の入り込みが抑制される効果（防波堤としての効果）が得られるようになる。

［８］本発明の血液ポンプにおいては、前記流出口の幅が前記流入口の幅よりも狭いことが好ましい。

このような構成とすることにより、摺動面への浸み出し圧力を高くすることが可能となり、防波堤としての効果としてより一層大きい効果が得られるようになる。

この観点から言えば、前記流入口の幅をＷｉとし、前記流出口の幅をＷｏとしたとき、Ｗｏ≦０．５×Ｗｉの関係を満たすことが好ましい。

［９］本発明の血液ポンプにおいては、前記複数の洗浄用水路として、４本〜６４本の放射状水路を有することが好ましい。

このような構成とすることにより、多数の放射状水路を介して異物を強力に血液ポンプ室に戻すことで、摺動面の間隙からより一層効率的に異物を排出することが可能となる。

本発明の血液ポンプにおいては、前記複数の洗浄用水路として、インペラにおける羽根の枚数と同数又はそれの倍数の湾曲状水路を有することが好ましい。

このような構成とすることにより、インペラの回転バランスに影響を与えることもなくなる。

［１０］本発明の血液ポンプにおいては、前記洗浄用水路の幅は２μｍ〜２００μｍの範囲内にあり、前記洗浄用水路の深さは０．１μｍ〜１００μｍの範囲内にあることが好ましい。

洗浄用水路の幅を２μｍ〜２００μｍの範囲内としたのは、洗浄用水路の幅が２μｍ未満の場合には洗浄用水路をクールシール液が所望の流量で流れなくなる場合があるからであり、洗浄用水路の幅が２００μｍを超える場合には、摺動特性が不安定になったり、摺動部材の耐久性が低下したりする場合があるからである。この観点から言えば、洗浄用水路の幅は５μｍ〜５０μｍの範囲内であることが好ましい。

また、洗浄用水路の深さを０．１μｍ〜１００μｍの範囲内としたのは、洗浄用水路の深さが０．１μｍ未満の場合には洗浄用水路をクールシール液が所望の流量で流れなくなる場合があるからであり、洗浄用水路の深さが１００μｍを超える場合には、摺動特性が不安定になったり、摺動部材の耐久性が低下したり、シール性が低下したりする場合があるからである。この観点から言えば、洗浄用水路の深さは０．２μｍ〜１０μｍの範囲内にあることが好ましい。

［１１］本発明の血液ポンプにおいては、前記洗浄用水路は、前記固定側摺動部材の摺動面に形成されていることが好ましい。

このような構成とすることにより、回転側摺動部材の回転により生ずるクールシール液の流れを異物の排出のために最大限活用することが可能となる。

［１２］本発明の血液ポンプにおいては、前記洗浄用水路は、前記固定側摺動部材の摺動面及び前記回転側摺動部材の摺動面の両方に形成されていることが好ましい。

このような構成とすることによっても、回転側摺動部材の回転により生ずるクールシール液の流れを異物の排出のために最大限活用することが可能となる。

［１３］本発明の補助人工心臓システムは、本発明の血液ポンプと、クールシール液を循環させるクールシール液循環装置とを備えることを特徴とする。

本発明の補助人工心臓システムは、本発明の血液ポンプとクールシール液循環装置とを備えることから、摺動トルクが変動し難く高信頼性の補助人工心臓システムとなる。

補助人工心臓システムを説明するために示す図である。 補助人工心臓システムに用いる血液ポンプの断面図である。 血液ポンプの軸受を説明するために示す図である。 実施形態１における洗浄用水路６０を説明するために示す図である。 洗浄用水路６０をクールシール液が流れる様子を示す図である。 実施形態１における洗浄用水路６０の断面構造を示す図である。 実施形態２における洗浄用水路６２を説明するために示す図である。 実施形態３における洗浄用水路６４を説明するために示す図である。 実施形態４における洗浄用水路６６を説明するために示す図である。 実施形態５における洗浄用水路６８を説明するために示す図である。

以下、本発明の血液ポンプ及び補助人工心臓システムの実施の形態について説明する。

［実施形態１］
実施形態１に係る補助人工心臓システム１００は、図１に示すように、体内に埋め込まれる血液ポンプ１１０と、血液ポンプ１１０と心臓の血流を接続するための人工血管１２０，１３０と、図示しない制御装置とを備える。制御装置は、補助人工心臓システム１００の使用者の体外で用いるためのものであり、ケーブル１４０を介して血液ポンプ１１０と接続されて使用される。

血液ポンプ１１０は、心臓の左心室の機能を補助する遠心ポンプである。血液ポンプ１１０は、図２に示すように、固定部１０と、回転部２０と、駆動部３０と、クールシール液循環経路４０とを備える。

固定部１０は、筒状の固定側摺動部材１２（いわゆるシートリング）を有し、固定側摺動部材１２は、図３に示すように、軸受５０の一部を構成する環状の摺動面１４を有する。回転部２０は、回転側摺動部材２２（いわゆるシールリング）と、インペラ２６と、回転シャフト２８とを有する。回転側摺動部材２２は、軸受５０の一部を構成する環状の摺動面２４を有する。インペラ２６は、血液に運動エネルギーを付加する。回転シャフト２８は、駆動部３０と接続されており、駆動部３０により駆動力（回転力）を与えられて回転部２０全体を回転させる。駆動部３０は、例えば、回転モーターを備える。

血液ポンプ１１０は、遠心ポンプのインペラ軸を動圧軸受で支持する構造となっており、血液Ｌ２中で使用される軸受５０が、固定側摺動部材１２の環状の摺動面１４と回転側摺動部材２２の環状の摺動面２４とが対向して当接することにより、メカニカルシールとして機能している。固定側摺動部材１２及び回転側摺動部材２２の外周側には血液ポンプ室３２が設けられ、固定側摺動部材１２及び回転側摺動部材２２の内周側にはクールシール液循環室１６が設けられている。

クールシール液循環経路４０は、血液ポンプ１１０内部の潤滑、冷却、シール性の維持等の機能を果たすクールシール液Ｌ１（例えば、水や生理食塩水）を軸受５０に供給するものである。クールシール液Ｌ１は、クールシール液入口４２から流入し、回転シャフト２８と固定部１０との間の空間及び回転シャフトの内側の空間１８を通過した後、クールシール液循環室１６を介して軸受５０の摺動面１４と摺動面２４の間隙５２に供給され、血液Ｌ２中に流出するとともに、クールシール液出口４４から排出される。クールシール液Ｌ１は、回転シャフト２８と固定部１０との間についても潤滑及び冷却を行う機能を有する。クールシール液Ｌ１は、固定側摺動部材１２と回転側摺動部材２２との間隙５２からの血液成分の浸入を抑える（シール性を確保する）機能とともに、摺動面１４，２４を洗浄する機能を有する。

血液ポンプ１１０は、図３（ａ）に示すように、固定側摺動部材１２の摺動面１４と回転側摺動部材２２の摺動面２４とを当接させた状態で、回転側摺動部材２２の回転軸に沿った方向に所定の荷重（スラスト荷重）が与えられた状態で、かつ、固定側摺動部材１２の摺動面１４と回転側摺動部材２２の摺動面２４との間の間隙５２にクールシール液循環室からクールシール液Ｌ１を供給しながら使用する血液ポンプである。

所定の荷重は、例えば、磁石同士の反発力を利用して与えることができる。摺動面１４，２４の間隙５２（図３（ｂ）では誇張して図示している）は、使用時において１μｍ以下であり、クールシール液Ｌ１は、摺動面の間隙５２に流入し、摺動面１４，２４を潤滑する。摺動面の間隙５２に侵入したクールシール液Ｌ１は、血液Ｌ２側に流出する。一方、血液ポンプ室３２から血液Ｌ２が摺動面の間隙５２に浸入し、摺動面１４と摺動面２４では血漿タンパク質などの異物が生成する。摺動面１４と摺動面２４で血漿タンパク質などの異物が生成すると、軸受５０の摺動トルクが変動し、軸受５０の摩擦挙動が不安定になる。

固定側摺動部材１２としては、例えば炭化珪素からなる摺動部材が用いられている。また、回転側摺動部材２２としては、炭素又は炭化珪素からなる摺動部材が用いられている。従って、軸受５０の摺動面は、固定側が炭化珪素製摺動部材で回転側が炭素製摺動部材の組み合わせ、又は、固定側も回転側も炭化珪素製摺動部材からなる組み合わせとなる。

実施形態１に係る血液ポンプ１１０においては、固定側摺動部材１２及び回転側摺動部材２２のうち固定側摺動部材１２の摺動面１４には、クールシール液Ｌ１を流すための洗浄用水路６０が形成されている。

図４は、実施形態１における洗浄用水路６０を説明するために示す図である。図４（ａ）は固定側摺動部材１２の摺動面１４の全体を示す図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の要部拡大図である。図５は、洗浄用水路６０をクールシール液が流れる様子を示す図である。図６は、実施形態１における洗浄用水路６０の断面構造を示す図である。図６（ａ）は実施形態１における洗浄用水路６０の断面構造を示す図であり、図６（ｂ）は変形例における洗浄用水路６０の断面構造を示す図である。なお、図４及び図５においては、理解を容易にするために、洗浄用水路６０の本数は、実際のものより少なくして図示している。

実施形態１に係る血液ポンプ１１０においては、図４（ａ）に示すように、洗浄用水路６０として、ともにクールシール液循環室１６に露出している流入口７２及び流出口７４と、これらの流入口７２及び流出口７４を連結する連結水路７６とを有する複数の湾曲状水路７０を有する。湾曲状水路７０は、図４（ｂ）に示すように流入口７２の近傍では、摺動面１４の内周円と鈍角の角度で交差するように形成されており、流出口７４の近傍では、摺動面１４の内周円と略垂直の角度で交差するように形成されている。流出口７４の幅Ｗｏは流入口７２の幅Ｗｉよりも狭い。具体的に言えば、流入口７２の幅をＷｉとし、流出口７４の幅をＷｏとしたとき、Ｗｏ≦０．５×Ｗｉの関係を満たす。

実施形態１に係る血液ポンプ１１０は、複数の洗浄用水路６０として、４本〜６４本の湾曲状水路７０を有する。洗浄用水路６０の幅は２μｍ〜２００μｍの範囲内(例えば１０μｍ）にあり、洗浄用水路６０の深さは０．１μｍ〜１００μｍの範囲内（例えば０．２μｍ）にある。洗浄用水路６０の断面形状は例えば長方形（図６（ａ）参照。）、半円形（図６（ｂ）参照。）などである。

以上のように構成された、実施形態１に係る血液ポンプ１１０によれば、固定側摺動部材１２及び回転側摺動部材２２のうち少なくとも一方の摺動面に、クールシール液Ｌ１を流すための洗浄用水路が形成されていることから、摺動面の間隙５２にクールシール液Ｌ１が従来よりも十分に（従来よりも多量かつ勢いよく）供給されるようになるため、血液ポンプの軸受の摺動面の間隙に血液の血漿タンパク質などからなる異物が入り込み難くなる。また、摺動面の間隙５２に異物が入り込んだとしても、洗浄用水路を介して異物をクールシール液潤滑室に回収したり、洗浄用水路を介して異物を血液ポンプ室に戻したりすることで、摺動面の間隙から異物が排出され易くなる。

その結果、実施形態１に係る血液ポンプ１１０は、血液ポンプの軸受の摺動面の間隙に血液の血漿タンパク質などからなる異物が入り込み難く、また、そのような異物が入り込んだとしてもそのような異物が排出され易くなる結果、摺動トルクの変動し難い血液ポンプとなる。

また、実施形態１に係る血液ポンプ１１０によれば、洗浄用水路６０として、ともに前記クールシール液循環室１６に露出している流入口７２及び流出口７４と、これらの流入口７２及び流出口７４を連結する連結水路７６とを有する複数の湾曲状水路７０を有することから、流入口７２から洗浄用水路６０にクールシール液Ｌ１が取り込まれる（図５中ｆ_１参照。）とともに、洗浄用水路６０に取り込まれたクールシール液Ｌ１が流出口７４からクールシール液循環室１６に排出される（図５中ｆ_３参照。）ようになり、洗浄用水路を介して異物をクールシール液潤滑室に効率良く回収することが可能となる。

また、洗浄用水路（連結水路）を流れるクールシール液Ｌ１の流れによって、摺動面の間隙からも洗浄用水路（連結水路）にクールシール液Ｌ１が取り込まれる（図５中ｆ_４参照。）とともに、洗浄用水路に取り込まれたクールシール液Ｌ１が連結水路から摺動面の間隙を介してクールシール液循環室又は血液ポンプ室に排出される（図５中ｆ_５参照。）ようになることから、これによっても洗浄用水路を介して異物をクールシール液潤滑室又は血液ポンプ室に効率良く回収することが可能となる。従って、前者においては異物の排出が促進される効果（洗浄効果）が得られ、後者においては異物の入り込みが抑制される効果（防波堤としての効果）が得られる。

また、実施形態１に係る血液ポンプ１１０によれば、湾曲状水路７０が、流入口７２の近傍では、摺動面の内周円と鈍角の角度で交差するように形成されており、流出口７４の近傍では、摺動面の内周円と略垂直の角度で交差するように形成されていることから、流入口７２においては回転力によりクールシール液Ｌ１が効率良く取り込まれるようになり、流出口７４においては圧力差によりクールシール液が効率良く排出されるようになることから、洗浄用水路を介して異物をクールシール液潤滑室により一層効率良く回収することが可能となる。

また、実施形態１に係る血液ポンプ１１０によれば、流出口７４の幅が流入口７２の幅よりも狭いことから、流出口７４においては圧力差によりクールシール液Ｌ１がより一層効率良く排出されるようになり、洗浄用水路を介して異物をクールシール液潤滑室により一層効率良く回収することが可能となる。

また、実施形態１に係る血液ポンプ１１０によれば、洗浄用水路６０として、４本〜６４本の湾曲状水路７０を有することから、多数の湾曲状水路を介してより一層強力に異物をクールシール液潤滑室に回収したり、より一層強力に血液ポンプ室に戻したりすることで、摺動面の間隙からより一層効率的に異物を排出することが可能となる。

また、実施形態１に係る血液ポンプ１１０によれば、洗浄用水路６０の幅が２μｍ〜２００μｍの範囲内にあり、洗浄用水路６０の深さが０．１μｍ〜１００μｍの範囲内にあることから、洗浄用水路をクールシール液が所望の流量で流れなくなることがなくなり、摺動特性が不安定になったり、摺動部材の耐久性が低下したりすることがなくなる。

また、実施形態１に係る血液ポンプ１１０によれば、洗浄用水路６０が固定側摺動部材の摺動面に形成されていることから、回転側摺動部材の回転により生ずるクールシール液の流れを異物の排出のために最大限活用することが可能となる。

［実施形態２］
図７は、実施形態２における洗浄用水路６２を説明するために示す図である。図７（ａ）は固定側摺動部材１２ａの摺動面１４の全体を示す図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の要部拡大図である。なお、図７においては、理解を容易にするために、湾曲状水路７０の本数は、実際のものより少なくして図示している。

実施形態２に係る血液ポンプ１１０ａ（図示せず）は、固定側摺動部材１２の摺動面１４に洗浄用水路が形成されている点で実施形態１に係る血液ポンプ１１０と同様の構成を有するが、洗浄用水路の具体的構成が実施形態１に係る血液ポンプ１１０の場合とは異なる。すなわち、実施形態２に係る血液ポンプ１１０ａにおいては、図７に示すように、洗浄用水路６２として、複数の湾曲状水路７０を有するのに加えて、内周側と外周側との間の中間領域において周方向に連続する環状水路７８をさらに有する洗浄用水路を有する。実施形態２に係る血液ポンプ１１０ａにおいては、湾曲状水路７０が途中で環状水路７８に露出している。

このように実施形態２に係る血液ポンプ１１０ａは、洗浄用水路の構成が実施形態１に係る血液ポンプ１１０の場合とは異なるが、実施形態１に係る血液ポンプ１１０の場合と同様に、固定側摺動部材１２及び回転側摺動部材２２のうち少なくとも一方（固定側摺動部材１２）の摺動面１４に、クールシール液Ｌ１を流すための洗浄用水路が形成されていることから、摺動面の間隙５２にクールシール液Ｌ１が従来よりも十分に（従来よりも多量かつ勢いよく）供給されるようになるため、血液ポンプの軸受の摺動面の間隙に血液の血漿タンパク質などからなる異物が入り込み難くなる。また、摺動面の間隙５２に異物が入り込んだとしても、洗浄用水路を介して異物をクールシール液潤滑室に回収したり、洗浄用水路を介して異物を血液ポンプ室に戻したりすることで、摺動面の間隙から異物が排出され易くなる。その結果、実施形態２に係る血液ポンプ１１０ａは、血液ポンプの軸受の摺動面の間隙に血液の血漿タンパク質などからなる異物が入り込み難く、また、そのような異物が入り込んだとしてもそのような異物が排出され易くなる結果、摺動トルクの変動し難い血液ポンプとなる。

また、実施形態２に係る血液ポンプ１１０ａによれば、洗浄用水路として、複数の湾曲状水路７０を有するのに加えて、内周側と外周側との間の中間領域において周方向に連続する環状水路７８をさらに有する洗浄用水路６２を有することから、摺動面の間隙に異物が入り込んだとしても、環状水路の働きにより、より一層強力に異物をクールシール液潤滑室に回収したり、より一層強力に血液ポンプ室に戻したりすることで、摺動面の間隙からより一層効率的に異物を排出することが可能となる。

なお、実施形態２に係る血液ポンプ１１０ａは、洗浄用水路の構成以外の点については実施形態１に係る血液ポンプ１１０の場合と同様の構成を有するため、実施形態１に係る血液ポンプ１１０が有する効果のうち該当する効果を有する。

［実施形態３］
図８は、実施形態３における洗浄用水路６４を説明するために示す図である。図８（ａ）は固定側摺動部材１２ｂの摺動面１４の全体を示す図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）の要部拡大図である。なお、図８においては、理解を容易にするために、洗浄用水路６４の本数は、実際のものより少なくして図示している。

実施形態３に係る血液ポンプ１１０ｂ（図示せず）は、固定側摺動部材１２の摺動面１４に洗浄用水路が形成されている点で実施形態１に係る血液ポンプ１１０と同様の構成を有するが、洗浄用水路の構成が実施形態１に係る血液ポンプ１１０の場合とは異なる。すなわち、実施形態３に係る血液ポンプ１１０ｂにおいては、図８に示すように、洗浄用水路として、クールシール液循環室１６に露出している流入口７２と、血液ポンプ室３２に露出している流出口７４と、流入口７２及び流出口７４を連結する連結水路７６とを有する複数の貫通水路８０を有する。実施形態３に係る血液ポンプ１１０ｂにおいては、洗浄用水路６４として、４本〜６４本（例えば１６本）の貫通水路８０を有する。

このように実施形態３に係る血液ポンプ１１０ｂは、洗浄用水路の構成が実施形態１に係る血液ポンプ１１０の場合とは異なるが、実施形態１に係る血液ポンプ１１０の場合と同様に、固定側摺動部材１２及び回転側摺動部材２２のうち少なくとも一方（固定側摺動部材１２）の摺動面１４に、クールシール液Ｌ１を流すための洗浄用水路が形成されていることから、摺動面の間隙５２にクールシール液Ｌ１が従来よりも十分に（従来よりも多量かつ勢いよく）供給されるようになるため、血液ポンプの軸受の摺動面の間隙に血液の血漿タンパク質などからなる異物が入り込み難くなる。また、摺動面の間隙５２に異物が入り込んだとしても、洗浄用水路を介して異物をクールシール液潤滑室に回収したり、洗浄用水路を介して異物を血液ポンプ室に戻したりすることで、摺動面の間隙から異物が排出され易くなる。その結果、実施形態３に係る血液ポンプ１１０ｂは、血液ポンプの軸受の摺動面の間隙に血液の血漿タンパク質などからなる異物が入り込み難く、また、そのような異物が入り込んだとしてもそのような異物が排出され易くなる結果、摺動トルクの変動し難い血液ポンプとなる。

また、実施形態３に係る血液ポンプ１１０ｂによれば、洗浄用水路として、クールシール液循環室１６に露出している流入口７２と、血液ポンプ室３２に露出している流出口７４と、流入口７２及び流出口７４を連結する連結水路７６とを有する複数の貫通水路８０を有する洗浄用水路６４を有することから、流入口７２から洗浄用水路にクールシール液が取り込まれるとともに、洗浄用水路に取り込まれたクールシール液が流出口７４から血液ポンプ室に排出されるようになり、洗浄用水路を介して異物を血液ポンプ室に効率良く戻すことが可能となる。また、洗浄用水路に取り込まれたクールシール液が貫通水路から摺動面の間隙を介して血液ポンプ室に排出されるようになる（図８中ｆ_８参照。）ことから、このクールシール液の流れによる圧力（摺動面への浸み出し圧力）によっても洗浄用水路を介して異物を血液ポンプ室に効率良く回収することが可能となり、また、異物の入り込みが抑制される効果（防波堤としての効果）が得られるようになる。

また、実施形態３に係る血液ポンプ１１０ｂによれば流出口７４の幅Ｗｏが流入口７２の幅Ｗｉよりも狭いことから、摺動面への浸み出し圧力を高くすることが可能となり、防波堤としての効果としてより一層大きい効果が得られるようになる。

また、実施形態３に係る血液ポンプ１１０ｂによれば、洗浄用水路６４として、４本〜６４本の貫通水路８０を有することから、多数の貫通水路を介して異物を強力に血液ポンプ室に戻すことで、摺動面の間隙からより一層効率的に異物を排出することが可能となる。

なお、実施形態３に係る血液ポンプ１１０ｂは、洗浄用水路の構成以外の点については実施形態１に係る血液ポンプ１１０の場合と同様の構成を有するため、実施形態１に係る血液ポンプ１１０が有する効果のうち該当する効果を有する。

［実施形態４及び５］
図９は、実施形態４における洗浄用水路６６を説明するために示す図である。図１０は、実施形態５における洗浄用水路６８を説明するために示す図である。なお、図９及び図１０においては、理解を容易にするために、洗浄用水路６６，６８の本数は、実際のものより少なくして図示している。

実施形態４に係る血液ポンプ１１０ｃ（図示せず）及び実施形態５に係る血液ポンプ１１０ｄ（図示せず）は、固定側摺動部材１２の摺動面１４に洗浄用水路６６，６８（貫通水路８２，８４）が形成されている点で実施形態３に係る血液ポンプ１１０ｂ同様の構成を有するが、貫通水路の構成が実施形態３に係る血液ポンプ１１０ｂの場合とは異なる。すなわち、実施形態４に係る血液ポンプ１１０ｃにおいては、図９に示すように、貫通水路として、固定側摺動部材１２の中心軸から径方向に延びた直線に対して所定の角度をもって連結水路７６が形成された貫通水路８２が形成されている。また、実施形態５に係る血液ポンプ１１０ｄにおいては、図１０に示すように、貫通水路として、連結水路７６がスパイラル状に形成された貫通水路８４が形成されている。

このように実施形態４に係る血液ポンプ１１０ｃ及び実施形態５に係る血液ポンプ１１０ｄは、貫通水路８２，８４の構成が実施形態３に係る血液ポンプ１１０ｂの場合とは異なるが、実施形態３に係る血液ポンプ１１０ｂの場合と同様に、固定側摺動部材１２及び回転側摺動部材２２のうち少なくとも一方（固定側摺動部材１２）の摺動面１４に、クールシール液Ｌ１を流すための洗浄用水路が形成されていることから、摺動面の間隙５２にクールシール液Ｌ１が従来よりも十分に（従来よりも多量かつ勢いよく）供給されるようになるため、血液ポンプの軸受の摺動面の間隙に血液の血漿タンパク質などからなる異物が入り込み難くなる。また、摺動面の間隙５２に異物が入り込んだとしても、洗浄用水路を介して異物をクールシール液潤滑室に回収したり、洗浄用水路を介して異物を血液ポンプ室に戻したりすることで、摺動面の間隙から異物が排出され易くなる。その結果、実施形態４に係る血液ポンプ１１０ｃ及び実施形態５に係る血液ポンプ１１０ｄは、血液ポンプの軸受の摺動面の間隙に血液の血漿タンパク質などからなる異物が入り込み難く、また、そのような異物が入り込んだとしてもそのような異物が排出され易くなる結果、摺動トルクの変動し難い血液ポンプとなる。

なお、実施形態４に係る血液ポンプ１１０ｃ及び実施形態５に係る血液ポンプ１１０ｄは、貫通水路の構成以外の点については実施形態３に係る血液ポンプ１１０ｂの場合と同様の構成を有するため、実施形態３に係る血液ポンプ１１０ｂが有する効果のうち該当する効果を有する。

以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の様態において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。

（１）上記した各実施形態においては、固定側摺動部材１２に洗浄用水路６０，６２，６４，６６，６８が形成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。回転側摺動部材２２に洗浄用水路が形成されていてもよいし、固定側摺動部材１２及び回転側摺動部材２２の両方に洗浄用水路が形成されていてもよい。

（２）上記した各実施形態においては、固定側摺動部材１２又は回転側摺動部材２２に微振動を付与する手段を設けてもよい。これにより、異物がクールシール液循環室１６又は血液ポンプ室３２に排出され易くなる。固定側摺動部材１２又は回転側摺動部材２２に微振動を付与する手段としては、固定側摺動部材１２又は回転側摺動部材２２に超音波振動を付与したり、回転部の重心位置から少しずれた軸を回転軸に選び回転のバランスを若干崩したりすることなどが挙げられる。

本発明の血液ポンプは、例えば、心臓移植までの患者の生命を維持するために心臓の機能の一部を補う補助人工心臓システムに用いることができる。また、本発明の補助人工心臓システムは、心臓の機能の一部を補って心臓治療に用いることができる。

１０…固定部、１２…固定側摺動部材、１４…摺動面、１６…クールシール液循環室、１８…回転シャフトの内側の空間、２０…回転部、２２…回転側摺動部材、２４…摺動面、２６…インペラ、２８…回転シャフト、３０…駆動部、３２…血液ポンプ室、４２…クールシール液入口、４４…クールシール液出口、５０…軸受、５２…間隙、６０，６２，６４，６６，６８…洗浄用水路、７０…湾曲状水路、７２…流入口、７４…流出口、７６…連結水路、７８…環状水路、８０，８２，８４…貫通水路、１００…補助人工心臓システム、１１０…血液ポンプ、１２０，１３０…人工血管、１４０…ケーブル、ｆ_１〜ｆ_８…クールシール液の流れ、Ｌ１…クールシール液、Ｌ２…血液

Claims (13)

1. 環状の摺動面を有する固定側摺動部材と、
   環状の摺動面を有する回転側摺動部材と、
   前記固定側摺動部材及び前記回転側摺動部材の外周側に位置する血液ポンプ室と、
   前記固定側摺動部材及び前記回転側摺動部材の内周側に位置するクールシール液循環室とを備え、
   前記固定側摺動部材の摺動面と前記回転側摺動部材の摺動面とを当接させた状態で、かつ、前記固定側摺動部材の摺動面と前記回転側摺動部材の摺動面との間の間隙に前記クールシール液循環室からクールシール液を供給しながら使用する血液ポンプであって、
   前記固定側摺動部材及び前記回転側摺動部材のうち少なくとも一方の摺動面には、前記クールシール液を流すための洗浄用水路が形成されていることを特徴とする血液ポンプ。
2. 請求項１に記載の血液ポンプにおいて、
   前記洗浄用水路として、ともに前記クールシール液循環室に露出している流入口及び流出口と、これらの流入口及び流出口を連結する連結水路とを有する複数の湾曲状水路を有することを特徴とする血液ポンプ。
3. 請求項２に記載の血液ポンプにおいて、
   前記湾曲状水路は、前記流入口の近傍では、前記摺動面の内周円と鈍角の角度で交差するように形成されており、前記流出口の近傍では、前記摺動面の内周円と略垂直の角度で交差するように形成されていることを特徴とする血液ポンプ。
4. 請求項２又は３に記載の血液ポンプにおいて、
   前記流出口の幅が前記流入口の幅よりも狭いことを特徴とする血液ポンプ。
5. 請求項２〜４のいずれかに記載の血液ポンプにおいて、
   前記複数の洗浄用水路として、４本〜６４本の湾曲状水路を有することを特徴とする血液ポンプ。
6. 請求項２〜５のいずれかに記載の血液ポンプにおいて、
   前記洗浄用水路として、前記内周側と前記外周側との間の中間領域において周方向に連続する環状水路をさらに有し、
   前記湾曲状水路が途中で前記環状水路に露出していることを特徴とする血液ポンプ。
7. 請求項１に記載の血液ポンプにおいて、
   前記洗浄用水路として、前記クールシール液循環室に露出している流入口と、前記血液ポンプ室に露出している流出口と、前記流入口及び前記流出口を連結する連結水路とを有する複数の貫通水路を有することを特徴とする摺動装置。
8. 請求項７に記載の血液ポンプにおいて、
   前記流出口の幅が前記流入口の幅よりも狭いことを特徴とする血液ポンプ。
9. 請求項７又は８に記載の血液ポンプにおいて、
   前記複数の洗浄用水路として、４本〜６４本の直線状水路を有することを特徴とする血液ポンプ。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の血液ポンプにおいて、
    前記洗浄用水路の幅は２μｍ〜２００μｍの範囲内にあり、前記洗浄用水路の深さは０．１μｍ〜１００μｍの範囲内にあることを特徴とする血液ポンプ。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の血液ポンプにおいて、
    前記洗浄用水路は、前記固定側摺動部材の摺動面に形成されていることを特徴とする血液ポンプ。
12. 請求項１〜１１のいずれかに記載の血液ポンプにおいて、
    前記洗浄用水路は、前記固定側摺動部材の摺動面及び前記回転側摺動部材の摺動面の両方に形成されていることを特徴とする血液ポンプ。
13. 請求項１〜１２のいずれかに記載の血液ポンプと、
    クールシール液を循環させるクールシール液循環装置とを備えることを特徴とする補助人工心臓システム。

Images