JP4084060B2 - 人工心臓ポンプ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人工心臓ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
医療用の代替えあるいは補助心臓として、羽根車の回転により血液を圧送する人工心臓ポンプが用いられている。この人工心臓ポンプは、ハウジングと、該ハウジング内に収容された羽根車と、該羽根車を回転駆動する回転軸及びモータと、該モータを駆動する電源とを備えた構成が一般的である。
前記ハウジングは、例えばＬ字形状に曲がった血液流路を有し、該血液流路内に、前記回転軸を軸線として回転可能に前記羽根車が軸支されている。そして、この羽根車は、前記血液流路の内壁面を貫いて外部に突出した回転軸を、前記モータが回転駆動することによって回転され、前記血液流路内に血液の流れを生じさせるものとなっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の人工心臓ポンプは、体内に埋め込まれた状態で例えば１０年間の連続使用に耐えられる耐久性が要求されるが、前記回転軸を有することに起因して、その耐久性向上にも限界があった。
すなわち、前記モータは、血液流路内に配置することができないため、この血液流路の外部に配置する必要がある。そして、血液流路内の羽根車と血液流路外のモータとを連結するため、前記回転軸は、血液流路の内壁面を貫く構成となる。さらに、この貫通部分を通って血液流路の外部に血液が漏れるのを防ぐ必要があるため、この貫通部分には軸シール機構が必要になる。
この軸シール機構の装備により、血液の漏洩は阻止されるものの、軸シールにおいて血液の凝固を生じる恐れがあり、人工心臓ポンプの寿命を長くするにあたっての障害となっていた。
【０００４】
この問題を解決すべく、血液流路内部の回転軸を外部に貫通させずに、外部のモータと磁気カップリングで連結する方式の人工心臓ポンプが提案されている。
しかしながら、この磁気カップリングを用いると、人工心臓ポンプの軸方向寸法が大型化してしまうという問題を生じることになる。人工心臓ポンプは、体内に埋め込んで用いられる関係上、極力小型化されることが望まれている。この小型化の観点から見た場合、磁気カップリングを用いるタイプや、従来の貫通する回転軸を用いるタイプのいずれも、装置の小型化に限界があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、耐久性が高くて寿命が長く、なおかつ小型化も可能な人工心臓ポンプの提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
すなわち、請求項１に記載の人工心臓ポンプは、ハウジングと、該ハウジング内に収容された羽根車と、該羽根車を回転駆動する駆動機構とを備え、前記ハウジング内に取り込んだ血液を前記羽根車の回転により圧送する人工心臓ポンプにおいて、前記羽根車が、該羽根車の周囲に一体に設けられたシュラウドの外周と、前記ハウジングの内周との間を、前記圧送の方向に対して下流側から上流側へ流れる潤滑血液により、前記ハウジング内に浮上状態に回転支持されたシャフトレス支持構造を有し、前記駆動機構が、前記シュラウド側に設けられた永久磁石と、前記ハウジング側でかつ前記シュラウドを周囲より覆う位置に配置された回転磁界発生器とを備え、前記血液と接する部分が、生体適合性を有する材質からなる
ことを特徴とする。
上記請求項１に記載の人工心臓ポンプによれば、ハウジング側の回転磁界発生器に電流を流すと回転磁界が発生し、永久磁石を備えたシュラウド及び羽根車を回転させる。そして、ハウジング内に取り込まれた血液の流れのうちの一部が、シュラウドの外周とハウジングの内周との間に導かれて潤滑血液として機能し、軸線回りに回転する羽根車及びシュラウドを浮上状態に軸支する。このように、回転軸を持たない構成であるため、従来のような軸シールが不要となる。
また、潤滑血液の供給に際しては、羽根車の作用によって上流側よりも昇圧している下流側の血液の流れから取り出したものを、上流側に向かって流すようにすることで、スムーズな潤滑血液の供給がなされるようになる。
また、血液と接する部分が生体適合性を有する材質からなるので、血液と接しても生体への悪影響を及ぼすことがないようになっている。
【０００７】
請求項２に記載の人工心臓ポンプは、請求項１に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記ハウジング内に、前記シュラウドが収容される環状室が形成され、前記シュラウドの外周面と、それに対向する前記ハウジングの内周面とでラジアル軸受が構成され、前記シュラウドの、回転軸線方向の各端面と、それらに対向する前記ハウジングの各内側面とでアキシャル軸受が構成されていることを特徴とする。
上記請求項２に記載の人工心臓ポンプによれば、羽根車及びシュラウドが回転している状態で、その回転軸線が該回転軸線に垂直方向に軸ずれした場合、ハウジングの内周面に向かってシュラウドの外周面が接近する部分が生じる。すると、この接近部分を流れる血液の流体圧が上昇するため、その反力を受けて接近部分におけるシュラウド外周面とハウジング内周面との間隙が広げられる。このようにして機能するラジアル軸受により、ラジアル方向の軸ずれが補正される。また、回転軸線方向に羽根車及びシュラウドの位置がずれた場合には、ハウジングの各内側面の一方に対して、シュラウドの一端面が接近する。すると、この接近部分を流れる血液の流体圧が上昇するため、その反力を受けて接近部分におけるシュラウド端面とハウジング内側面との間隙が広げられる。このようにして機能するアキシャル軸受により、アキシャル方向の軸ずれが補正される。
【０００８】
請求項３に記載の人工心臓ポンプは、請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記各内側面に、前記シュラウドの回転方向でかつ潤滑血液の流れ方向に沿って複数本の螺旋溝が形成されていることを特徴とする。
上記請求項３に記載の人工心臓ポンプによれば、各内側面に、シュラウドの回転方向でかつ潤滑血液の流れ方向に沿った血液の流れが、各螺旋溝によって形成される。そして、血液の流れによる動圧効果により、環状室の各内側面に対してシュラウドの各端面が接触もしくは接近しすぎるのを、より確実に防止することができるようになる。
【０００９】
請求項４に記載の人工心臓ポンプは、請求項３に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記各螺旋溝のうち、前記圧送の方向の下流側の内側面に形成されたものの内周端が、前記ハウジング内の血液流路に対して直接、連通していることを特徴とする。
上記請求項４に記載の人工心臓ポンプによれば、各内周端が直接、連通していない場合に比較して、血液流路内の血液から潤滑血液を導入する際の圧力損失を低減させることができる。これにより、血液流路内の血液を潤滑血液としてスムーズに取り込むことができるようになる。
【００１０】
請求項５に記載の人工心臓ポンプは、請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記環状室の、該環状室の中心軸線に垂直をなす断面で見た場合の断面形状が、一端から他端に向かって前記中心軸線からの寸法が漸減する円弧部を、複数連ねた複円弧形状をなしていることを特徴とする。
上記請求項５に記載の人工心臓ポンプによれば、複円弧形状を有する環状室内周面とシュラウド外周面との間に形成される、流路断面積が連続的に変化する流路を通って血液が流れることにより、回転動作時のシュラウド及び羽根車の軸ずれがより小さくなって安定性が増すようになる。
【００１１】
請求項６に記載の人工心臓ポンプは、請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記シュラウドの外周面に、シュラウド凹溝が形成されていることを特徴とする。
上記請求項６に記載の人工心臓ポンプによれば、停止状態のシュラウドが、その外周面においてハウジングの内周面に接触している場合、外周面側にシュラウド凹溝を有することにより、これら外周面及び内周面間の接触面積が小さくなるので、静摩擦力を小さくすることができる。また、回転開始時に、シュラウド凹溝内の血液が、軸方向両側位置のラジアル軸受部に即座に流入し、軸受潤滑剤として働くこととなるので、起動動作をスムーズに行うことができる。また、動摩擦力も低減され、回転効率の向上も可能となる。なお、シュラウド凹溝は複数であっても良い。
【００１２】
請求項７に記載の人工心臓ポンプは、請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記シュラウドの外周面に、シュラウド凸部が形成されていることを特徴とする
上記請求項７に記載の人工心臓ポンプによれば、停止状態のシュラウドが、その外周面においてハウジングの内周面に接触している場合、外周面側にシュラウド凸部を有することにより、これら外周面及び内周面間の接触面積が小さくなるので、静摩擦力を小さくすることができる。また、回転開始時に、シュラウド凸部周囲空間の血液が、軸方向両側位置のラジアル軸受部に即座に流入し、軸受潤滑剤として働くこととなるので、起動動作をスムーズに行うことができる。また、動摩擦力も低減され、回転効率の向上も可能となる。なお、シュラウド凸部は複数であっても良い。
【００１３】
請求項８に記載の人工心臓ポンプは、請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記環状室の内周面に、前記シュラウドの外周面に対向する凹溝が形成されていることを特徴とする。
上記請求項８に記載の人工心臓ポンプによれば、停止状態のシュラウドが、その外周面においてハウジングの内周面に接触している場合、環状室の内周面に凹溝を有することにより、これら外周面及び内周面間の接触面積が小さくなるので、静摩擦力を小さくすることができる。また、回転開始時に、凹溝内の血液が、軸方向両側位置のラジアル軸受部に即座に流入し、軸受潤滑剤として働くこととなるので、起動動作をスムーズに行うことができる。また、動摩擦力も低減され、回転効率の向上も可能となる。なお、凹溝は複数であっても良い。
【００１４】
請求項９に記載の人工心臓ポンプは、請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記ハウジングが、互いに接合される上流側ハウジング及び下流側ハウジングを有し、前記環状室が、前記上流側ハウジングに対して、前記下流側ハウジングを、前記羽根車の回転軸線方向に挿入することで形成されていることを特徴とする。
上記請求項９に記載の人工心臓ポンプによれば、上流側ハウジングに対して、下流側ハウジングを回転軸線方向に挿入結合させることで、自然と環状室を形成することができる。したがって、環状室を形成させるための専用部品が不要であるため、部品点数削減を達成することができる。
【００１５】
請求項１０に記載の人工心臓ポンプは、請求項１に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記シュラウドが、下流側端面に前記永久磁石が挿入される開口を有するとともに、上流側端面に平滑面を有するシュラウド本体と、該シュラウド本体の前記開口を密閉する蓋体とを備えていることを特徴とする。
上記請求項１０に記載の人工心臓ポンプによれば、羽根車には、血液流れの圧力差（羽根車を中心とした場合、その下流出口側の方が、上流入口側よりも圧力が高い）により、その下流側から上流側に向かう方向のアキシャル荷重が作用する（ただし、運転中は、スラスト軸受け荷重との差し引きでゼロバランスが取られるようになっている）。このため、ポンプ起動時を考慮すると、シュラウドの上流側端面と下流側端面とでは、上流側端面の方により平滑性を持たせることが望まれるものとなる。このような理由により、本発明では、シュラウド本体の下流側端面から永久磁石を内蔵させるとともに、上流側端面を平滑面としている。
【００１６】
請求項１１に記載の人工心臓ポンプは、請求項１に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記羽根車が、その回転中心をなすノーズコーンの、回転軸線に対して垂直をなす断面形状が、前記圧送の方向に沿った上流側から下流側に向かって大きくなる形状を有することを特徴とする。
上記請求項１１に記載の人工心臓ポンプによれば、ノーズコーンの表面に沿った血液の流れは、斜流となるため、揚程を稼ぐことができるようになる。
【００１７】
請求項１２に記載の人工心臓ポンプは、請求項１に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記ハウジングが、互いに接合される上流側ハウジング及び下流側ハウジングを有し、該下流側ハウジングの上流側に、前記血液の動圧を静圧に変換する静翼が一体成形されていることを特徴とする。
上記請求項１２に記載の人工心臓ポンプによれば、下流側ハウジングに対する静翼の位置調整や、組み付け工程が不要となる。
【００１８】
請求項１３に記載の人工心臓ポンプは、請求項１に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記ハウジングが、前記羽根車の回転軸線方向に沿って互いに嵌合される複数のハウジング部品からなることを特徴とする。
上記請求項１３に記載の人工心臓ポンプによれば、例えば、各ハウジング部品の分割構成を、回転軸線を含む断面で割る分割構造としてしまうと、これらの接合部分が、回転体であるシュラウドや羽根車に面してしまう恐れがあり、このような場合には、接合部分の修正加工もしくは被覆加工などの後加工が必要になる。これに対し、本発明のような部品構成とすることで、各ハウジング部品間の接合部分がシュラウドや羽根車に面しないように配置することができる。
【００１９】
請求項１４に記載の人工心臓ポンプは、請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記ハウジングの外周面と、前記環状室の内周面との間に、潤滑血液流路が形成され、該潤滑血液流路の、前記環状室の中心軸線に垂直をなす断面で見た場合の断面形状が、前記羽根車の回転方向回りに、一端から他端に向かって流路幅が漸減する円弧流路を、複数連ねた複円弧流路をなしていることを特徴とする。
上記請求項１４に記載の人工心臓ポンプによれば、流路断面積が連続的に変化する各円弧流路を通って血液が流れることにより、回転動作時のシュラウド及び羽根車の軸ずれがより小さくなって安定性が増すようになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の人工心臓ポンプは、心臓の大動脈と大静脈をつないで血液の流れを生じせしめるものであり、その一実施形態を、図面を参照しながら以下に説明するが、本発明がこれのみに限定解釈されるものでないことは勿論である。
なお、図１は、本実施形態の人工心臓ポンプを示す図であって、その上流側より見た斜視断面図である。また、図２は、同人工心臓ポンプを示す図であって、羽根車の回転軸線を含む断面で見た場合の断面図である。また、図３は、同人工心臓ポンプのハウジング環状室内を示す図であって、図２のＡ−Ａ矢視図である。また、図４は、同人工心臓ポンプのハウジングの環状室内を示す図であって、図２のＢ−Ｂ矢視図である。また、図５は、同人工心臓ポンプのシュラウド３の外周の凹溝３ｄを示す図であって、図２のＣ−Ｃ断面図である。また、図６は、同人工心臓ポンプのハウジングの内周面１０ａの変形例を示す図であって、図３に相当する断面図である。
【００２１】
図１及び図２に示すように、本実施形態の人工心臓ポンプは、円筒状のハウジング１と、該ハウジング１内に収容された羽根車２及びシュラウド３及び静翼部４と、羽根車２及びシュラウド３を回転駆動する駆動機構５と、該駆動機構５に電力供給する電源（図示せず）と、該電源及び駆動機構５間を接続する電線（図示せず）とを備えて概略構成されており、ハウジング１内に取り込んだ血液を羽根車２の回転により圧送するものとなっている。
なお、ハウジング１及び羽根車２及びシュラウド３及び静翼部４など、血液と接する部分を有する部品には、生体適合性を有する材質として、純チタン金属またはチタン合金が採用されている。
【００２２】
ハウジング１は、上流側ハウジング６と下流側ハウジング７とを組み合わせ、その接合部分を溶接８により接合して一体化させた部品であり、上流側ハウジング６の側に形成された吸入側接続口６ａと、下流側ハウジング７の側に形成された吐出側接続口７ａとの間をつなぐ、略円柱形状の血液流路９が内部に形成されている。
さらに、上流側ハウジング６は、上流側ハウジング本体６ｂと、該上流側ハウジング本体６ｂの周囲に嵌合した状態で溶接８ａ，８ｂにより接合された回転磁界発生器カバー６ｃとで構成されている。
【００２３】
ハウジング１の血液流路９内には、その中心軸線ＣＬと同じ中心軸線を有してかつ略環状をなすハウジング環状室１０（環状室）が形成されている。なお、ここで言うハウジング環状室１０の中心軸線とは、後述の円弧部１０ｘ，１０ｙそれぞれの中心間の中点を通る軸線を示す。
このハウジング環状室１０は、上流側ハウジング６に対して、下流側ハウジング７を、羽根車２の回転軸線方向に挿入することで形成されるものである。そして、このハウジング環状室１０は、前記中心軸線ＣＬを軸線とする略環状の内周面１０ａ（詳細形状については後述する）と、その軸線方向両端にそれぞれ配置された環状の内側面１０ｂ，１０ｃとで形成されており、その内部に、シュラウド３が同軸に収容されるようになっている。
【００２４】
図３に示すように、吸入側接続口６ａに近い上流側の内側面１０ｂには、潤滑血液の流れ方向である、外周から前記中心軸線ＣＬに向かって（すなわち、シュラウド３の回転軸線に向かって）、シュラウド３と同一回転方向に回転しながら収束する複数本の螺旋溝１０ｂ１が形成されている。
【００２５】
なお、同図に示す例では、各螺旋溝１０ｂ１の内周端が、血液流路９内に直接、連通しているが、これに限らず、行き止まりにする（すなわち、各螺旋溝１０ｂ１の内周端よりも内側の部分が、溝のない、環状の平坦面となる。）構成を採用しても良い。このような場合には、各螺旋溝１０ｂ１に沿って径方向外側から内側に向かって流れる潤滑血液が、前記内周端で一旦せき止められ、さらには前記環状の平坦面を乗り越えて再び血液流路９内に流れ出るが、一旦せき止められる際に潤滑血液が昇圧するため、上流側の内側面１０ｂに対してシュラウド３が接近した際に押し戻す軸受力をより効果的に発揮することが可能となるので、より好ましいものとなっている。
【００２６】
同様に、図４に示すように、吐出側接続口７ａに近い下流側の内側面１０ｃには、前記中心軸線ＣＬ方向（内周側）から外周に向かって（すなわち、潤滑血液の流れ方向に向かって）、シュラウド３と同一回転方向に回転しながら拡散する複数本の螺旋溝１０ｃ１が形成されている。そして、この下流側の内側面１０ｃに形成された各螺旋溝１０ｃ１は、その内周端が、ハウジング１内の血液流路９に対して直接、連通している。これにより、各内周端が直接、連通していない場合に比較して、血液流路９内の血液から潤滑血液を導入する際の圧力損失を低減させることができ、血液流路９内の血液を潤滑血液としてスムーズに取り込めるようになっている。
【００２７】
図３及び図４に示すように、ハウジング１のハウジング環状室１０の内周は、その中心軸線ＣＬに垂直をなす断面で見た場合の内周面１０ａの断面形状が、一端から他端に向かって（シュラウド３の回転方向に向かって）、中心軸線ＣＬからの寸法が徐々に漸減する円弧部１０ｘ，１０ｙを、２つ連ねた２円弧形状（複円弧形状）をなしている。すなわち、これら円弧部１０ｘ，１０ｙは、それぞれ同一半径の真円を半分に割った半円であり、互いに所定寸法だけ中心１０ｘ１，１０ｙ１の相対位置をずらせて結合することで、ハウジング環状室１０を構成している。そして、前記各中心１０ｘ１，１０ｙ１間の中点を含む軸線が、ハウジング環状室１０全体としての中心となり、前記中心軸線ＣＬと重なるようになっている。
【００２８】
したがって、同図に示す二点鎖線を、前記中心軸線ＣＬと同軸の真円ＴＣとした場合、各円弧部１０ｘ，１０ｙは、シュラウド３の回転方向に向かって徐々に真円ＴＣに接近する（すなわち、シュラウド３の外周面に向かって接近する）円弧形状となっている。このような内周面１０ａの形状により、シュラウド３の外周面３ｅ，３ｆ（図１参照）との間に形成される潤滑流路の断面形状が、回転方向に向かって徐々に狭くなるものとなっている。
【００２９】
さらに、同図に示すように、これら円弧部１０ｘ，１０ｙ間のつなぎ目には、ハウジング環状室１０内の潤滑血液保有量をより多く確保することができるように、半円形の深溝１０ｚ１，１０ｚ２が形成されている。これら深溝１０ｚ１，１０ｚ２は、ハウジング環状室１０の全長にわたって、前記中心軸線ＣＬと平行に形成されている。
【００３０】
なお、本実施形態では２円弧形状の場合について説明しているが、これに限らず、図６に示す３円弧形状など、３円弧以上の円弧部を有する複数円弧形状を採用しても良い。
さらには、ハウジング環状室１０側を複円弧形状とする代わりに、シュラウド３側の外形状を複円弧形状とする構成（図示せず）も、採用可能である。すなわち、潤滑血液流路の、ハウジング環状室１０の中心軸線に垂直をなす断面で見た場合の断面形状が、羽根車２の回転方向回りに、一端から他端に向かって流路幅が漸減する円弧流路を、複数連ねた複円弧流路をなせばよい。
【００３１】
図１及び図２に示すように、羽根車２は、血液の流れの上流側に向かって２段の先細り形状をなすノーズコーン２ａと、該ノーズコーン２ａの周囲に一体に設けられた複数枚の動翼２ｂとを備えて構成されている。そして、この羽根車２は、シュラウド３の外周とハウジング１の内周との間を、圧送の方向（血液の流れ方向）に対して下流側から上流側へと逆流する潤滑血液により、ハウジング１内に浮上状態に回転支持されるシャフトレス支持構造を有している。
各動翼２ｂは、捻り形状を有しており、単純な平坦形状の場合に比較して高効率で血液を圧送することが可能となっている。
【００３２】
本人工心臓ポンプの設計条件で羽根車を設計すると、一般に軸流型では揚程が得られずに最適設計となりがたいので、通常であれば、斜流型が採用される。しかしながら、本人工心臓ポンプでは、小型化を狙っているため、シュラウド１側を軸流型にするとともに、ノーズコーン２ａの形状を、その回転軸線に対して垂直をなす断面形状が血液の流れ方向（圧送の方向）に沿った上流側から下流側に向かって大きくなる斜流型的な形状にすることにより、小型化と高効率化の両立を可能としている。
【００３３】
また、ノーズコーン２ａの上流側部分周囲及び下流側部分周囲における流れ（出入口での流れ）を、スムーズに流入／流出させるために、図８に示すように、ノーズコーン２ａの上流側及び下流側のそれぞれに、その回転軸線に平行な直線部分２ａ１，２ａ２を設けている。そして、これら２つの直線部分２ａ１，２ａ２を滑らかな２円弧２ａ３，２ａ４及び中央直線部２ａ５で接続する形状を採用している。
【００３４】
図１及び図２に示すように、シュラウド３は、内部に羽根車２を同軸に保持する環状部品であり、後述の永久磁石５ａを収容する環状の収容溝３ａが内部に形成されたシュラウド本体３ｂと、その収容溝３ａの開口３ａ１を閉塞する蓋体３ｃとで構成されている。
【００３５】
蓋体３ｃは、永久磁石５ａを収容した状態のシュラウド本体３ｂに嵌め込まれた後、溶接で固定され、収容溝３ａ内に血液が入り込まないように密封可能となっている。また、羽根車２に対するシュラウド３の固定方法としては、これらが別部品である場合には、溶接、焼嵌、ロウ付け、接着などが適用可能であり、これらを一体成形部品とする場合には、精密鋳造で製造することも可能である。
なお、シュラウド本体３ｂにおいて、下流側に位置する端面３ｚ側には、前記開口３ａ１が形成されており、また、上流側に位置する端面３ｙ側には、平滑性に優れた平滑面が形成されている（これら平滑面及び開口３ａ１の配置理由については、図７の説明において後述する。）。
【００３６】
そして、図２に示すように、シュラウド３の外周面３ｅ，３ｆと前記ハウジング１の内周面１０ａとでラジアル軸受が構成され、シュラウド３の、回転軸線方向の各端面３ｙ，３ｚと前記ハウジング１の各内側面１０ｂ，１０ｃとでアキシャル軸受が構成されるようになっている。そして、羽根車２及びシュラウド３からなる回転体は、シュラウド３の周囲と、ハウジング１のハウジング環状室１０の内部との間に形成される隙間流路を流れる潤滑血液により、ハウジング１内に浮上状態に軸支されるようになっている。
【００３７】
すなわち、シュラウド３及び羽根車２からなる回転体を前記駆動機構５により回転駆動させると、図２に示すように、吸入側接続口６ａより取り込まれた血液が、吐出側接続口７ａに向かって流れていくが、この時、羽根車２の回転によって運動エネルギーが付加され、血液の圧力が、上流側のポイントＰ１よりも下流側のポイントＰ２の方が高くなる。これにより、同図の矢印ｆ１に示すように、内側面１０ｃ及び端面３ｚとの隙間流路から血液の一部が潤滑血液として入り込み、内周面１０ａ及び外周面３ｅ，３ｆとの隙間流路を通った後、さらに内側面１０ｂ及び端面３ｙとの隙間流路を通ってから、再び血液流路９内に戻る流れが発生することとなる。このようにしてシュラウド３の周囲を流れる潤滑血液により、前記回転体がハウジング１内に浮上状態に軸支されるようになっている。
【００３８】
このようにして浮上状態に軸支された前記回転体には、内側面１０ｃ及び端面３ｚ間の隙間流路に入り込んだ潤滑血液による軸スラスト（図２において、紙面右側に向かって前記回転体を押し退ける力）が加わったり、または、人工心臓ポンプそのものの姿勢（体内に埋め込まれるため、体の姿勢によって変わる）による回転体の自重が加わったり、または、振動が加わったりするが、いずれの場合においても、回転体の軸ずれが適切に調芯されるようになっている。
【００３９】
すなわち、前記回転体が回転している状態で、その回転軸線が、ハウジング１の中心軸線ＣＬから軸ずれした場合、ハウジング１の内周面１０ａに向かってシュラウド３の外周面３ｅ，３ｆが接近する部分が生じる。すると、この接近部分を流れる潤滑血液の流体圧が上昇するため、その反力を受けて接近部分におけるシュラウド３の外周面３ｅ，３ｆとハウジング１の内周面１０ａとの間隙が広げられる。このようにして機能するラジアル軸受により、ラジアル方向の軸ずれが補正される。
さらに詳しく言うと、２円弧形状を有するハウジング環状室１０の内周面１０ａと、シュラウド３の外周面３ｅ，３ｆとの間に形成される、流路断面積が連続的に徐々に狭くなるように変化する流路を通って潤滑血液が流れることにより、回転動作時の前記回転体の軸ずれがより小さくなって安定性が増すようになる。
【００４０】
また、回転軸線方向に前記回転体がずれた場合には、ハウジング１のハウジング環状室１０の各内側面１０ｂ，１０ｃの一方に対して、シュラウド３の端面３ｙもしくは端面３ｚの一方が接近する。すると、この接近部分を流れる潤滑血液の流体圧が上昇するため、その反力を受けて接近部分におけるシュラウド３の端面３ｙ，３ｚとハウジング環状室１０の内側面１０ｂ，１０ｃとの間隙が広げられる。このようにして機能するアキシャル軸受により、アキシャル方向の軸ずれが補正される。
【００４１】
さらに詳しく言うと、上述のように、ハウジング１のハウジング環状室１０の各内側面１０ｂ，１０ｃのそれぞれには、前記螺旋溝１０ｂ１，１０ｃ１が形成されているので、これらにより、シュラウドの回転方向と潤滑血液の流れ方向に向かう血液の流れが、各螺旋溝１０ｂ１，１０ｃ１によって形成される。そして、潤滑血液の流れによる動圧効果により、ハウジング１のハウジング環状室１０の各内側面１０ｂ，１０ｃに対してシュラウド３の各端面３ｙ，３ｚが接触するのを、より確実に防止することができるようになるのみならず、潤滑血液を流すのに十分な隙間流路寸法を確保することが可能となっている。
【００４２】
なお、シュラウド３の外周面に形成されているシュラウド凹溝３ｄは、該シュラウド３の回転軸線を軸線とする環状をなしている。これにより、停止状態のシュラウド３が、その外周面においてハウジング環状室１０の内周面１０ａに接触している場合、シュラウド凹溝３ｄの部分が非接触部分となることにより、これら外周面及び内周面１０ａ間の接触面積が小さくなるので、静摩擦力を小さくすることができるようになっている。また、回転開始時に、シュラウド凹溝３ｄ内の血液が、軸方向両側位置のラジアル軸受部に即座に流入して軸受潤滑剤として働くこととなるので、起動動作をスムーズに行うことができる。また、動摩擦力も低減され、回転効率の向上も可能となる。なお、シュラウド凹溝３ｄは、単数に限らず、複数を形成しても良い。
【００４３】
なお、シュラウド凹溝３ｄの代わりに、シュラウド３の外周面に凸部（シュラウド凸部。図示せず）を形成しても、同様の作用効果を得ることが可能である。すなわち、停止状態のシュラウド３が、その外周面においてハウジング１０の内周面１０ａに接触している場合、外周面側に前記凸部を有することにより、これら外周面及び内周面１０ａ間の接触面積が小さくなるので、静摩擦力を小さくすることができる。また、回転開始時に、前記凸部の周囲空間の血液が、軸方向両側位置のラジアル軸受部に即座に流入し、軸受潤滑剤として働くこととなるので、起動動作をスムーズに行うことができる。また、動摩擦力も低減され、回転効率の向上も可能となる。なお、前記凸部は単数に限らず、複数であっても良い。この凸部の例としては、シュラウド３の外周面に、同軸に複数の環状部分を形成したり、もしくは、シュラウド３の外周面に、同軸に螺旋状の凸部を形成する（この場合には、潤滑血液の旋回方向と同一方向の螺旋形状とする必要がある。）などの例が考えられる。
【００４４】
さらには、シュラウド３側に前記シュラウド凹溝３ｄや凸部を形成する代わりに、ハウジング環状室１０の内周面１０ａ側に、シュラウド３の外周面に対向する凹溝（図示せず）を形成しても、同様の作用効果を得ることが可能である。すなわち、停止状態のシュラウド３が、その外周面においてハウジング１０の内周面１０ａに接触している場合、前記凹溝を有することにより、これら外周面及び内周面１０ａ間の接触面積が小さくなるので、静摩擦力を小さくすることができる。また、回転開始時に、前記凹溝内の血液が、軸方向両側位置のラジアル軸受部に即座に流入し、軸受潤滑剤として働くこととなるので、起動動作をスムーズに行うことができる。また、動摩擦力も低減され、回転効率の向上も可能となる。なお、前記凹溝は単数に限らず、複数であっても良い。
【００４５】
ところで、図７に示すように、羽根車２には、血液流れの圧力差（羽根車２を中心とした場合、その下流出口側の方が、上流入口側よりも圧力が高い）により、その下流側から上流側に向かう方向のアキシャル荷重が作用する（ただし、運転中は、スラスト軸受け荷重との差し引きでゼロバランスが取られるようになっている）。このため、ポンプ起動時を考慮すると、シュラウド３の上流側の端面３ｙと下流側の端面３ｚとでは、上流側の端面３ｙの方により平滑性を持たせることが望まれるものとなる。このような理由により、本実施形態では、シュラウド３の下流側に蓋体３ｃを配置する構成を採用している。ただし、シュラウド３の下流側においても、蓋体３ｃの溶接固定後に滑らかに加工することで平滑性を確保するように配慮されている。
【００４６】
前記駆動機構５は、図２に示すように、シュラウド３側に内蔵され、周方向にＮ極及びＳ極が交互に配置された永久磁石５ａと、ハウジング１側でかつシュラウド３を周囲より覆う同軸位置に配置されたコイル５ｂ１及び磁気回路５ｂ２で構成された回転磁界発生器５ｂとを備えて構成されている。
回転磁界発生器５ｂには、前記電線を介して前記電源が接続されており、電力供給を受けて回転磁界を発生させることが可能となっている。この磁力を受け、永久磁石５ａが回転磁界に同期してその軸線回りに回転しようとすることで、前記回転体の回転（すなわち、各動翼２ｂの回転）が得られるようになっている。
また、これら永久磁石５ａ及び回転磁界発生器５ｂは、純チタン金属またはチタン合金を材質とする部品で被覆されているため、血液と接する部分が、生体適合性を有するものとなっている。
【００４７】
前記静翼部４は、羽根車２の下流側に同軸に配置固定されており、吐出側接続口７ａに向かって先細りとなる胴体部４ａと、該胴体部４ａの周囲に固定された複数枚の静翼４ｂとを備えて構成されている。各静翼４ｂは、前記各動翼２ｂとは反対方向に螺旋形状を有する捻り羽根となっており、その中心部に、胴体部４ａを支持している。そして、各静翼４ｂは、血液が羽根車２より得た動圧を静圧に変換することにより、圧送する血液の圧力を効率よく昇圧する役目をなしている。
なお、胴体部４ａ及び各静翼４ｂは、下流側ハウジング７内部の上流側に、一体成形されている。
【００４８】
なお、本実施形態では、羽根車２、静翼部４それぞれの動翼２ｂ及び静翼４ｂの形状として３次元形状が採用されており、負荷分布を最適化してポンプ効率の向上が図られている。また、このような３次元形状翼を採用することにより、血液に加える剪断力を低減させることができるので、赤血球などの血液組織破壊を防止することも可能となっている。
【００４９】
以上説明の本実施形態の人工心臓ポンプの効果について、以下にまとめる。
本実施形態の人工心臓ポンプは、その羽根車２が、シュラウド３の外周とハウジング１の内周との間を下流側から上流側へ流れる潤滑血液により、ハウジング１内に浮上状態に支持されたシャフトレス支持構造を有し、駆動機構５が、シュラウド３側に設けられた永久磁石５ａと、ハウジング１側でかつシュラウド３を周囲より覆う位置に配置された回転磁界発生器５ｂとを備え、血液と接する部分が生体適合性を有する材質からなる構成を採用した。この構成によれば、羽根車２が回転軸を持たないシャフトレス支持構造であるため、その回転軸線方向の長さ寸法が極めて短くなり、装置を小型化することができるようになる。また、回転軸を持たないシャフトレス支持構造であるため、回転軸をハウジング外部に貫通させるための軸シールが不要となり、耐久性及び信頼性を向上させることができるようになる。したがって、耐久性を高くして寿命を長くし、なおかつ小型化することも可能となる。
また、本実施形態の人工心臓ポンプは、潤滑血液の流れを、上流側から下流側ではなく、下流側から上流側に向かって逆流させる構成としたことにより、十分な潤滑血液の供給量確保が可能となっている。すなわち、羽根車２に流れ込んだ血液の流れは、羽根車２の回転によって運動エネルギーが付加されるため、羽根車２を中心として半径方向に向かう遠心力が付加されるが、この遠心力は、上流側から下流側に向かうにつれて大きくなる。ハウジング環状室１０への潤滑血液の供給は、この遠心力などによる圧力上昇によってなされるため、上流側よりも下流側の方が、より高い供給圧で潤滑血液を流すことができるようになる。したがって、下流側から上流側に向かって潤滑血液を流す構成としたことにより、十分な潤滑血液の供給量確保が可能となっている。
また、血液と接する部分が生体適合性を有する材質からなるので、血液と接しても生体への悪影響を及ぼすことがない。
【００５０】
また、本実施形態の人工心臓ポンプは、ハウジング１内にハウジング環状室１０を形成し、シュラウド３の外周面３ｅ，３ｆとハウジング環状室１０の内周面１０ａとでラジアル軸受を構成し、シュラウド３の各端面３ｙ，３ｚとハウジング環状室１０の各内側面１０ｂ，１０ｃとでアキシャル軸受を構成する構成を採用した。この構成によれば、回転動作時におけるシュラウド３の軸ずれがラジアル軸受によって規制され、また回転軸線方向への揺動がアキシャル軸受によって規制されるため、シュラウド３の軸ずれ量を極めて小さくすることが可能となる。
【００５１】
また、本実施形態の人工心臓ポンプは、ハウジング環状室１０の各内側面１０ｂ，１０ｃに複数本の螺旋溝１０ｂ１，１０ｃ１を形成する構成を採用した。この構成によれば、各内側面１０ｂ，１０ｃを対向視して、シュラウドの回転方向と潤滑血液の流れ方向に向かう血液の流れが、各螺旋溝１０ｂ１，１０ｃ１によって形成され、血液の流れによる動圧効果を利用した動圧軸受としての機能をより効果的に発揮することが可能となる。
また、本実施形態の人工心臓ポンプは、ハウジング環状室１０の断面形状が２円弧形状をなしている構成を採用した。この構成によれば、回転動作時のシュラウド３及び羽根車２の軸ずれがより小さくなって安定性が増すため、シュラウド３の外周面３ｅ，３ｆとハウジング環状室１０の内周面１０ａとの間での接触がより確実に回避される。
【００５２】
また、本実施形態の人工心臓ポンプは、シュラウド３の外周面にシュラウド凹溝３ｄを形成する構成を採用した。この構成によれば、シュラウド３が停止状態から回転状態に素早く移れるので、起動動作をスムーズに行うことが可能となる。なお、シュラウド凹溝３ｄは複数であっても良い。
また、本実施形態の人工心臓ポンプは、羽根車２の周囲を流れる潤滑用の血液流れが、コイル５ｂ１の近傍を通過する際に、コイル５ｂ１を冷却することも可能となっている。
【００５３】
また、本実施形態の人工心臓ポンプは、図９に示すように、ハウジング１の部品構造を、羽根車２の回転軸線ＣＬ方向（紙面左右方向）に沿って互いに嵌合される下流側ハウジング７，上流側ハウジング本体６ｂ，回転磁界発生器カバー６ｃ（複数のハウジング部品）の３分割構造にすることにより、製造容易となっている。すなわち、この３分割構造によれば、回転磁界発生器５ｂの設置を可能とし、また、軸受面加工がしやすく、また、羽根車２の組み込みを可能とし、また、静翼部４を加工しやすくなっている。
【００５４】
また、本実施形態の人工心臓ポンプは、羽根車２の下流側に各静翼４ｂを設ける構成を採用した。この構成によれば、血液流れの動圧を静圧に変換することができるので、圧送する血液の圧力を効率よく昇圧することが可能となる。さらには、これら静翼４ｂ及び胴体部４ａが、下流側ハウジング７内に一体成形する構成を採用したことにより、下流側ハウジング７に対する各静翼４ｂの位置調整や、組み付け工程が不要となるので、これらを別体に製作する場合に比較して、製造容易とすることが可能となっている。
また、本実施形態の人工心臓ポンプは、ノーズコーン２ａの断面形状が、上流側から下流側に向かって大きくなる形状を有する構成を採用した。この構成によれば、ノーズコーン２ａの表面に沿った血液の流れが斜流となるため、揚程を稼ぐことが可能となる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載の人工心臓ポンプは、その羽根車が、シュラウドの外周とハウジングの内周との間を下流側から上流側へ流れる潤滑血液により、前記ハウジング内に浮上状態に回転支持されたシャフトレス支持構造を有し、駆動機構が、シュラウド側に設けられた永久磁石と、ハウジング側でかつシュラウドを周囲より覆う位置に配置された回転磁界発生器とを備え、血液と接する部分が生体適合性を有する材質からなる構成を採用した。この構成によれば、羽根車が回転軸を持たないシャフトレス支持構造であるため、その回転軸線方向の長さ寸法が極めて短くなり、装置を小型化することができるようになる。また、回転軸を持たないシャフトレス支持構造であるため、回転軸をハウジング外部に貫通させるための軸シールが不要となり、耐久性及び信頼性を向上させることができるようになる。したがって、耐久性を高くして寿命を長くし、なおかつ小型化することも可能となる。
また、スムーズな潤滑血液の供給がなされることから、羽根車及びシュラウドを回転させるのに要する駆動力を低減し、省電力化することも可能となる。
また、血液と接する部分が生体適合性を有する材質からなるので、血液と接しても生体への悪影響を及ぼすことがない。
【００５６】
また、請求項２に記載の人工心臓ポンプは、請求項１に記載の人工心臓ポンプにおいて、ハウジング内に環状室が形成され、シュラウドの外周面と環状室の内周面とでラジアル軸受をなし、シュラウドの各端面と環状室の各内側面とでアキシャル軸受をなす構成を採用した。この構成によれば、回転動作時における羽根車及びシュラウドの軸ずれがラジアル軸受によって規制され、また回転軸線方向への揺動がアキシャル軸受によって規制されるため、羽根車及びシュラウドの軸ずれ量を極めて小さくすることが可能となる。
【００５７】
また、請求項３に記載の人工心臓ポンプは、請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、環状室の各内側面に、シュラウドの回転方向でかつ潤滑血液の流れ方向に沿って複数本の螺旋溝を形成する構成を採用した。この構成によれば、シュラウドの回転方向でかつ潤滑血液の流れ方向に向かう血液の流れが、各螺旋溝によって形成されるので、血液の流れによる動圧効果を利用した動圧軸受としての機能をより効果的に発揮することが可能となる。
【００５８】
また、請求項４に記載の人工心臓ポンプは、請求項３に記載の人工心臓ポンプにおいて、各螺旋溝のうち、下流側の内側面に形成されたものは、その内周端が血液流路に対して直接、連通している構成を採用した。この構成によれば、血液流路内の血液をスムーズに取り込むことができるので、潤滑血液の供給流量をより十分に確保することが可能となる。
【００５９】
また、請求項５に記載の人工心臓ポンプは、請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記環状室の断面形状が複円弧形状をなしている構成を採用した。この構成によれば、回転動作時のシュラウド及び羽根車の軸ずれがより小さくなって安定性が増すため、シュラウド外周面と環状室の内周面との間での接触がより確実に回避される。
【００６０】
また、請求項６に記載の人工心臓ポンプは、請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記シュラウドの外周面に、シュラウド凹溝を形成する構成を採用した。この構成によれば、シュラウドが停止状態から回転状態に素早く移れるので、起動動作をスムーズに行うことが可能となる。また、シュラウド部での摩擦損失が低減され、ポンプ効率の向上が可能となる。なお、シュラウド凹溝は複数であっても良い。
【００６１】
また、請求項７に記載の人工心臓ポンプは、請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記シュラウドの外周面に、シュラウド凸部を形成する構成を採用した。この構成によれば、シュラウドが停止状態から回転状態に素早く移れるので、起動動作をスムーズに行うことが可能となる。また、シュラウド部での摩擦損失が低減され、ポンプ効率の向上が可能となる。なお、シュラウド凸部は複数であっても良い。
【００６２】
また、請求項８に記載の人工心臓ポンプは、請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、環状室の内周面に凹溝を形成する構成を採用した。この構成によれば、シュラウドが停止状態から回転状態に素早く移れるので、起動動作をスムーズに行うことが可能となる。また、シュラウド部での摩擦損失が低減され、ポンプ効率の向上が可能となる。なお、凹溝は複数であっても良い。
【００６３】
また、請求項９に記載の人工心臓ポンプは、請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記環状室が、上流側ハウジングに対して下流側ハウジングを、前記羽根車の回転軸線方向に挿入することで形成する構成を採用した。この構成によれば、上流側ハウジングに対して下流側ハウジングを回転軸線方向に挿入結合させることで、自然と環状室を形成することができるので、環状室を形成させるための専用部品が不要となり、部品点数削減を達成することが可能となる。
【００６４】
また、請求項１０に記載の人工心臓ポンプは、請求項１に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記シュラウドが、下流側端面に前記永久磁石が挿入される開口を有するとともに、上流側端面に平滑面を有するシュラウド本体と、該シュラウド本体の前記開口を密閉する蓋体とを備えている構成を採用した。この構成によれば、ポンプ起動時におけるシュラウドの回転を、よりスムーズにすることが可能となる。
【００６５】
また、請求項１１に記載の人工心臓ポンプは、請求項１に記載の人工心臓ポンプにおいて、ノーズコーンの断面形状が、上流側から下流側に向かって大きくなる形状を有する構成を採用した。この構成によれば、ノーズコーンの表面に沿った血液の流れが斜流となるため、揚程を稼ぐことが可能となる。
【００６６】
また、請求項１２に記載の人工心臓ポンプは、請求項１に記載の人工心臓ポンプにおいて、下流側ハウジングの上流側に静翼を一体成形する構成を採用した。この構成によれば、下流側ハウジングに対する静翼の位置調整や、組み付け工程が不要となるので、これらを別体に製作する場合に比較して、製造容易とすることが可能となる。
【００６７】
また、請求項１３に記載の人工心臓ポンプは、請求項１に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記ハウジングが、羽根車の回転軸線方向に沿って互いに嵌合される複数のハウジング部品からなる構成を採用した。この構成によれば、各ハウジング部品間の接合部分の後加工が不要となることから、ハウジングの組み立てを容易にすることが可能となる。
【００６８】
また、請求項１４に記載の人工心臓ポンプは、請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記ハウジングの外周面と前記環状室の内周面との間に、複円弧流路を形成する構成を採用した。この構成によれば、回転動作時のシュラウド及び羽根車の軸ずれがより小さくなって安定性が増すため、シュラウド外周面と環状室の内周面との間での接触がより確実に回避される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の人工心臓ポンプの一実施形態を示す図であって、その上流側より見た斜視断面図である。
【図２】 同人工心臓ポンプを示す図であって、羽根車の回転軸線を含む断面で見た場合の断面図である。
【図３】 同人工心臓ポンプのハウジングの内側面と内周面断面を示す図であって、図２のＡ−Ａ矢視図である。
【図４】 同人工心臓ポンプのハウジングの内側面と内周面断面を示す図であって、図２のＢ−Ｂ矢視図である。
【図５】 同人工心臓ポンプの環状室及びシュラウド断面を示す図であって、図２のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】 同人工心臓ポンプのハウジングの内側面と内周面断面の変形例を示す図であって、図３に相当する断面図である。
【図７】 同人工心臓ポンプを示す図であって、蓋体の配置を説明するための断面図である。
【図８】 同人工心臓ポンプの羽根車のノーズコーン形状及びシュラウド形状を示す断面図である。
【図９】 同人工心臓ポンプを示す図であって、ハウジングの部品分割構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・ハウジング
２・・・羽根車
３・・・シュラウド
３ｂ・・・シュラウド本体
３ｃ・・・蓋体
３ｄ・・・シュラウド凹溝
３ｅ・・・シュラウドの外周面（上流側）
３ｆ・・・シュラウドの外周面（下流側）
３ｙ，３ｚ・・・シュラウドの端面（シュラウドの回転軸線方向の端面）
４ｂ・・・静翼
５・・・駆動機構
５ａ・・・永久磁石
５ｂ・・・回転磁界発生器
１０・・・ハウジング環状室（環状室）
１０ａ・・・内周面（ハウジングの内周面）
１０ｂ，１０ｃ・・・内側面（ハウジングの内側面）
１０ｂ１，１０ｃ１・・・螺旋溝
【発明の属する技術分野】
本発明は、人工心臓ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
医療用の代替えあるいは補助心臓として、羽根車の回転により血液を圧送する人工心臓ポンプが用いられている。この人工心臓ポンプは、ハウジングと、該ハウジング内に収容された羽根車と、該羽根車を回転駆動する回転軸及びモータと、該モータを駆動する電源とを備えた構成が一般的である。
前記ハウジングは、例えばＬ字形状に曲がった血液流路を有し、該血液流路内に、前記回転軸を軸線として回転可能に前記羽根車が軸支されている。そして、この羽根車は、前記血液流路の内壁面を貫いて外部に突出した回転軸を、前記モータが回転駆動することによって回転され、前記血液流路内に血液の流れを生じさせるものとなっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の人工心臓ポンプは、体内に埋め込まれた状態で例えば１０年間の連続使用に耐えられる耐久性が要求されるが、前記回転軸を有することに起因して、その耐久性向上にも限界があった。
すなわち、前記モータは、血液流路内に配置することができないため、この血液流路の外部に配置する必要がある。そして、血液流路内の羽根車と血液流路外のモータとを連結するため、前記回転軸は、血液流路の内壁面を貫く構成となる。さらに、この貫通部分を通って血液流路の外部に血液が漏れるのを防ぐ必要があるため、この貫通部分には軸シール機構が必要になる。
この軸シール機構の装備により、血液の漏洩は阻止されるものの、軸シールにおいて血液の凝固を生じる恐れがあり、人工心臓ポンプの寿命を長くするにあたっての障害となっていた。
【０００４】
この問題を解決すべく、血液流路内部の回転軸を外部に貫通させずに、外部のモータと磁気カップリングで連結する方式の人工心臓ポンプが提案されている。
しかしながら、この磁気カップリングを用いると、人工心臓ポンプの軸方向寸法が大型化してしまうという問題を生じることになる。人工心臓ポンプは、体内に埋め込んで用いられる関係上、極力小型化されることが望まれている。この小型化の観点から見た場合、磁気カップリングを用いるタイプや、従来の貫通する回転軸を用いるタイプのいずれも、装置の小型化に限界があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、耐久性が高くて寿命が長く、なおかつ小型化も可能な人工心臓ポンプの提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
すなわち、請求項１に記載の人工心臓ポンプは、ハウジングと、該ハウジング内に収容された羽根車と、該羽根車を回転駆動する駆動機構とを備え、前記ハウジング内に取り込んだ血液を前記羽根車の回転により圧送する人工心臓ポンプにおいて、前記羽根車が、該羽根車の周囲に一体に設けられたシュラウドの外周と、前記ハウジングの内周との間を、前記圧送の方向に対して下流側から上流側へ流れる潤滑血液により、前記ハウジング内に浮上状態に回転支持されたシャフトレス支持構造を有し、前記駆動機構が、前記シュラウド側に設けられた永久磁石と、前記ハウジング側でかつ前記シュラウドを周囲より覆う位置に配置された回転磁界発生器とを備え、前記血液と接する部分が、生体適合性を有する材質からなる
ことを特徴とする。
上記請求項１に記載の人工心臓ポンプによれば、ハウジング側の回転磁界発生器に電流を流すと回転磁界が発生し、永久磁石を備えたシュラウド及び羽根車を回転させる。そして、ハウジング内に取り込まれた血液の流れのうちの一部が、シュラウドの外周とハウジングの内周との間に導かれて潤滑血液として機能し、軸線回りに回転する羽根車及びシュラウドを浮上状態に軸支する。このように、回転軸を持たない構成であるため、従来のような軸シールが不要となる。
また、潤滑血液の供給に際しては、羽根車の作用によって上流側よりも昇圧している下流側の血液の流れから取り出したものを、上流側に向かって流すようにすることで、スムーズな潤滑血液の供給がなされるようになる。
また、血液と接する部分が生体適合性を有する材質からなるので、血液と接しても生体への悪影響を及ぼすことがないようになっている。
【０００７】
請求項２に記載の人工心臓ポンプは、請求項１に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記ハウジング内に、前記シュラウドが収容される環状室が形成され、前記シュラウドの外周面と、それに対向する前記ハウジングの内周面とでラジアル軸受が構成され、前記シュラウドの、回転軸線方向の各端面と、それらに対向する前記ハウジングの各内側面とでアキシャル軸受が構成されていることを特徴とする。
上記請求項２に記載の人工心臓ポンプによれば、羽根車及びシュラウドが回転している状態で、その回転軸線が該回転軸線に垂直方向に軸ずれした場合、ハウジングの内周面に向かってシュラウドの外周面が接近する部分が生じる。すると、この接近部分を流れる血液の流体圧が上昇するため、その反力を受けて接近部分におけるシュラウド外周面とハウジング内周面との間隙が広げられる。このようにして機能するラジアル軸受により、ラジアル方向の軸ずれが補正される。また、回転軸線方向に羽根車及びシュラウドの位置がずれた場合には、ハウジングの各内側面の一方に対して、シュラウドの一端面が接近する。すると、この接近部分を流れる血液の流体圧が上昇するため、その反力を受けて接近部分におけるシュラウド端面とハウジング内側面との間隙が広げられる。このようにして機能するアキシャル軸受により、アキシャル方向の軸ずれが補正される。
【０００８】
請求項３に記載の人工心臓ポンプは、請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記各内側面に、前記シュラウドの回転方向でかつ潤滑血液の流れ方向に沿って複数本の螺旋溝が形成されていることを特徴とする。
上記請求項３に記載の人工心臓ポンプによれば、各内側面に、シュラウドの回転方向でかつ潤滑血液の流れ方向に沿った血液の流れが、各螺旋溝によって形成される。そして、血液の流れによる動圧効果により、環状室の各内側面に対してシュラウドの各端面が接触もしくは接近しすぎるのを、より確実に防止することができるようになる。
【０００９】
請求項４に記載の人工心臓ポンプは、請求項３に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記各螺旋溝のうち、前記圧送の方向の下流側の内側面に形成されたものの内周端が、前記ハウジング内の血液流路に対して直接、連通していることを特徴とする。
上記請求項４に記載の人工心臓ポンプによれば、各内周端が直接、連通していない場合に比較して、血液流路内の血液から潤滑血液を導入する際の圧力損失を低減させることができる。これにより、血液流路内の血液を潤滑血液としてスムーズに取り込むことができるようになる。
【００１０】
請求項５に記載の人工心臓ポンプは、請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記環状室の、該環状室の中心軸線に垂直をなす断面で見た場合の断面形状が、一端から他端に向かって前記中心軸線からの寸法が漸減する円弧部を、複数連ねた複円弧形状をなしていることを特徴とする。
上記請求項５に記載の人工心臓ポンプによれば、複円弧形状を有する環状室内周面とシュラウド外周面との間に形成される、流路断面積が連続的に変化する流路を通って血液が流れることにより、回転動作時のシュラウド及び羽根車の軸ずれがより小さくなって安定性が増すようになる。
【００１１】
請求項６に記載の人工心臓ポンプは、請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記シュラウドの外周面に、シュラウド凹溝が形成されていることを特徴とする。
上記請求項６に記載の人工心臓ポンプによれば、停止状態のシュラウドが、その外周面においてハウジングの内周面に接触している場合、外周面側にシュラウド凹溝を有することにより、これら外周面及び内周面間の接触面積が小さくなるので、静摩擦力を小さくすることができる。また、回転開始時に、シュラウド凹溝内の血液が、軸方向両側位置のラジアル軸受部に即座に流入し、軸受潤滑剤として働くこととなるので、起動動作をスムーズに行うことができる。また、動摩擦力も低減され、回転効率の向上も可能となる。なお、シュラウド凹溝は複数であっても良い。
【００１２】
請求項７に記載の人工心臓ポンプは、請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記シュラウドの外周面に、シュラウド凸部が形成されていることを特徴とする
上記請求項７に記載の人工心臓ポンプによれば、停止状態のシュラウドが、その外周面においてハウジングの内周面に接触している場合、外周面側にシュラウド凸部を有することにより、これら外周面及び内周面間の接触面積が小さくなるので、静摩擦力を小さくすることができる。また、回転開始時に、シュラウド凸部周囲空間の血液が、軸方向両側位置のラジアル軸受部に即座に流入し、軸受潤滑剤として働くこととなるので、起動動作をスムーズに行うことができる。また、動摩擦力も低減され、回転効率の向上も可能となる。なお、シュラウド凸部は複数であっても良い。
【００１３】
請求項８に記載の人工心臓ポンプは、請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記環状室の内周面に、前記シュラウドの外周面に対向する凹溝が形成されていることを特徴とする。
上記請求項８に記載の人工心臓ポンプによれば、停止状態のシュラウドが、その外周面においてハウジングの内周面に接触している場合、環状室の内周面に凹溝を有することにより、これら外周面及び内周面間の接触面積が小さくなるので、静摩擦力を小さくすることができる。また、回転開始時に、凹溝内の血液が、軸方向両側位置のラジアル軸受部に即座に流入し、軸受潤滑剤として働くこととなるので、起動動作をスムーズに行うことができる。また、動摩擦力も低減され、回転効率の向上も可能となる。なお、凹溝は複数であっても良い。
【００１４】
請求項９に記載の人工心臓ポンプは、請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記ハウジングが、互いに接合される上流側ハウジング及び下流側ハウジングを有し、前記環状室が、前記上流側ハウジングに対して、前記下流側ハウジングを、前記羽根車の回転軸線方向に挿入することで形成されていることを特徴とする。
上記請求項９に記載の人工心臓ポンプによれば、上流側ハウジングに対して、下流側ハウジングを回転軸線方向に挿入結合させることで、自然と環状室を形成することができる。したがって、環状室を形成させるための専用部品が不要であるため、部品点数削減を達成することができる。
【００１５】
請求項１０に記載の人工心臓ポンプは、請求項１に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記シュラウドが、下流側端面に前記永久磁石が挿入される開口を有するとともに、上流側端面に平滑面を有するシュラウド本体と、該シュラウド本体の前記開口を密閉する蓋体とを備えていることを特徴とする。
上記請求項１０に記載の人工心臓ポンプによれば、羽根車には、血液流れの圧力差（羽根車を中心とした場合、その下流出口側の方が、上流入口側よりも圧力が高い）により、その下流側から上流側に向かう方向のアキシャル荷重が作用する（ただし、運転中は、スラスト軸受け荷重との差し引きでゼロバランスが取られるようになっている）。このため、ポンプ起動時を考慮すると、シュラウドの上流側端面と下流側端面とでは、上流側端面の方により平滑性を持たせることが望まれるものとなる。このような理由により、本発明では、シュラウド本体の下流側端面から永久磁石を内蔵させるとともに、上流側端面を平滑面としている。
【００１６】
請求項１１に記載の人工心臓ポンプは、請求項１に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記羽根車が、その回転中心をなすノーズコーンの、回転軸線に対して垂直をなす断面形状が、前記圧送の方向に沿った上流側から下流側に向かって大きくなる形状を有することを特徴とする。
上記請求項１１に記載の人工心臓ポンプによれば、ノーズコーンの表面に沿った血液の流れは、斜流となるため、揚程を稼ぐことができるようになる。
【００１７】
請求項１２に記載の人工心臓ポンプは、請求項１に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記ハウジングが、互いに接合される上流側ハウジング及び下流側ハウジングを有し、該下流側ハウジングの上流側に、前記血液の動圧を静圧に変換する静翼が一体成形されていることを特徴とする。
上記請求項１２に記載の人工心臓ポンプによれば、下流側ハウジングに対する静翼の位置調整や、組み付け工程が不要となる。
【００１８】
請求項１３に記載の人工心臓ポンプは、請求項１に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記ハウジングが、前記羽根車の回転軸線方向に沿って互いに嵌合される複数のハウジング部品からなることを特徴とする。
上記請求項１３に記載の人工心臓ポンプによれば、例えば、各ハウジング部品の分割構成を、回転軸線を含む断面で割る分割構造としてしまうと、これらの接合部分が、回転体であるシュラウドや羽根車に面してしまう恐れがあり、このような場合には、接合部分の修正加工もしくは被覆加工などの後加工が必要になる。これに対し、本発明のような部品構成とすることで、各ハウジング部品間の接合部分がシュラウドや羽根車に面しないように配置することができる。
【００１９】
請求項１４に記載の人工心臓ポンプは、請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記ハウジングの外周面と、前記環状室の内周面との間に、潤滑血液流路が形成され、該潤滑血液流路の、前記環状室の中心軸線に垂直をなす断面で見た場合の断面形状が、前記羽根車の回転方向回りに、一端から他端に向かって流路幅が漸減する円弧流路を、複数連ねた複円弧流路をなしていることを特徴とする。
上記請求項１４に記載の人工心臓ポンプによれば、流路断面積が連続的に変化する各円弧流路を通って血液が流れることにより、回転動作時のシュラウド及び羽根車の軸ずれがより小さくなって安定性が増すようになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の人工心臓ポンプは、心臓の大動脈と大静脈をつないで血液の流れを生じせしめるものであり、その一実施形態を、図面を参照しながら以下に説明するが、本発明がこれのみに限定解釈されるものでないことは勿論である。
なお、図１は、本実施形態の人工心臓ポンプを示す図であって、その上流側より見た斜視断面図である。また、図２は、同人工心臓ポンプを示す図であって、羽根車の回転軸線を含む断面で見た場合の断面図である。また、図３は、同人工心臓ポンプのハウジング環状室内を示す図であって、図２のＡ−Ａ矢視図である。また、図４は、同人工心臓ポンプのハウジングの環状室内を示す図であって、図２のＢ−Ｂ矢視図である。また、図５は、同人工心臓ポンプのシュラウド３の外周の凹溝３ｄを示す図であって、図２のＣ−Ｃ断面図である。また、図６は、同人工心臓ポンプのハウジングの内周面１０ａの変形例を示す図であって、図３に相当する断面図である。
【００２１】
図１及び図２に示すように、本実施形態の人工心臓ポンプは、円筒状のハウジング１と、該ハウジング１内に収容された羽根車２及びシュラウド３及び静翼部４と、羽根車２及びシュラウド３を回転駆動する駆動機構５と、該駆動機構５に電力供給する電源（図示せず）と、該電源及び駆動機構５間を接続する電線（図示せず）とを備えて概略構成されており、ハウジング１内に取り込んだ血液を羽根車２の回転により圧送するものとなっている。
なお、ハウジング１及び羽根車２及びシュラウド３及び静翼部４など、血液と接する部分を有する部品には、生体適合性を有する材質として、純チタン金属またはチタン合金が採用されている。
【００２２】
ハウジング１は、上流側ハウジング６と下流側ハウジング７とを組み合わせ、その接合部分を溶接８により接合して一体化させた部品であり、上流側ハウジング６の側に形成された吸入側接続口６ａと、下流側ハウジング７の側に形成された吐出側接続口７ａとの間をつなぐ、略円柱形状の血液流路９が内部に形成されている。
さらに、上流側ハウジング６は、上流側ハウジング本体６ｂと、該上流側ハウジング本体６ｂの周囲に嵌合した状態で溶接８ａ，８ｂにより接合された回転磁界発生器カバー６ｃとで構成されている。
【００２３】
ハウジング１の血液流路９内には、その中心軸線ＣＬと同じ中心軸線を有してかつ略環状をなすハウジング環状室１０（環状室）が形成されている。なお、ここで言うハウジング環状室１０の中心軸線とは、後述の円弧部１０ｘ，１０ｙそれぞれの中心間の中点を通る軸線を示す。
このハウジング環状室１０は、上流側ハウジング６に対して、下流側ハウジング７を、羽根車２の回転軸線方向に挿入することで形成されるものである。そして、このハウジング環状室１０は、前記中心軸線ＣＬを軸線とする略環状の内周面１０ａ（詳細形状については後述する）と、その軸線方向両端にそれぞれ配置された環状の内側面１０ｂ，１０ｃとで形成されており、その内部に、シュラウド３が同軸に収容されるようになっている。
【００２４】
図３に示すように、吸入側接続口６ａに近い上流側の内側面１０ｂには、潤滑血液の流れ方向である、外周から前記中心軸線ＣＬに向かって（すなわち、シュラウド３の回転軸線に向かって）、シュラウド３と同一回転方向に回転しながら収束する複数本の螺旋溝１０ｂ１が形成されている。
【００２５】
なお、同図に示す例では、各螺旋溝１０ｂ１の内周端が、血液流路９内に直接、連通しているが、これに限らず、行き止まりにする（すなわち、各螺旋溝１０ｂ１の内周端よりも内側の部分が、溝のない、環状の平坦面となる。）構成を採用しても良い。このような場合には、各螺旋溝１０ｂ１に沿って径方向外側から内側に向かって流れる潤滑血液が、前記内周端で一旦せき止められ、さらには前記環状の平坦面を乗り越えて再び血液流路９内に流れ出るが、一旦せき止められる際に潤滑血液が昇圧するため、上流側の内側面１０ｂに対してシュラウド３が接近した際に押し戻す軸受力をより効果的に発揮することが可能となるので、より好ましいものとなっている。
【００２６】
同様に、図４に示すように、吐出側接続口７ａに近い下流側の内側面１０ｃには、前記中心軸線ＣＬ方向（内周側）から外周に向かって（すなわち、潤滑血液の流れ方向に向かって）、シュラウド３と同一回転方向に回転しながら拡散する複数本の螺旋溝１０ｃ１が形成されている。そして、この下流側の内側面１０ｃに形成された各螺旋溝１０ｃ１は、その内周端が、ハウジング１内の血液流路９に対して直接、連通している。これにより、各内周端が直接、連通していない場合に比較して、血液流路９内の血液から潤滑血液を導入する際の圧力損失を低減させることができ、血液流路９内の血液を潤滑血液としてスムーズに取り込めるようになっている。
【００２７】
図３及び図４に示すように、ハウジング１のハウジング環状室１０の内周は、その中心軸線ＣＬに垂直をなす断面で見た場合の内周面１０ａの断面形状が、一端から他端に向かって（シュラウド３の回転方向に向かって）、中心軸線ＣＬからの寸法が徐々に漸減する円弧部１０ｘ，１０ｙを、２つ連ねた２円弧形状（複円弧形状）をなしている。すなわち、これら円弧部１０ｘ，１０ｙは、それぞれ同一半径の真円を半分に割った半円であり、互いに所定寸法だけ中心１０ｘ１，１０ｙ１の相対位置をずらせて結合することで、ハウジング環状室１０を構成している。そして、前記各中心１０ｘ１，１０ｙ１間の中点を含む軸線が、ハウジング環状室１０全体としての中心となり、前記中心軸線ＣＬと重なるようになっている。
【００２８】
したがって、同図に示す二点鎖線を、前記中心軸線ＣＬと同軸の真円ＴＣとした場合、各円弧部１０ｘ，１０ｙは、シュラウド３の回転方向に向かって徐々に真円ＴＣに接近する（すなわち、シュラウド３の外周面に向かって接近する）円弧形状となっている。このような内周面１０ａの形状により、シュラウド３の外周面３ｅ，３ｆ（図１参照）との間に形成される潤滑流路の断面形状が、回転方向に向かって徐々に狭くなるものとなっている。
【００２９】
さらに、同図に示すように、これら円弧部１０ｘ，１０ｙ間のつなぎ目には、ハウジング環状室１０内の潤滑血液保有量をより多く確保することができるように、半円形の深溝１０ｚ１，１０ｚ２が形成されている。これら深溝１０ｚ１，１０ｚ２は、ハウジング環状室１０の全長にわたって、前記中心軸線ＣＬと平行に形成されている。
【００３０】
なお、本実施形態では２円弧形状の場合について説明しているが、これに限らず、図６に示す３円弧形状など、３円弧以上の円弧部を有する複数円弧形状を採用しても良い。
さらには、ハウジング環状室１０側を複円弧形状とする代わりに、シュラウド３側の外形状を複円弧形状とする構成（図示せず）も、採用可能である。すなわち、潤滑血液流路の、ハウジング環状室１０の中心軸線に垂直をなす断面で見た場合の断面形状が、羽根車２の回転方向回りに、一端から他端に向かって流路幅が漸減する円弧流路を、複数連ねた複円弧流路をなせばよい。
【００３１】
図１及び図２に示すように、羽根車２は、血液の流れの上流側に向かって２段の先細り形状をなすノーズコーン２ａと、該ノーズコーン２ａの周囲に一体に設けられた複数枚の動翼２ｂとを備えて構成されている。そして、この羽根車２は、シュラウド３の外周とハウジング１の内周との間を、圧送の方向（血液の流れ方向）に対して下流側から上流側へと逆流する潤滑血液により、ハウジング１内に浮上状態に回転支持されるシャフトレス支持構造を有している。
各動翼２ｂは、捻り形状を有しており、単純な平坦形状の場合に比較して高効率で血液を圧送することが可能となっている。
【００３２】
本人工心臓ポンプの設計条件で羽根車を設計すると、一般に軸流型では揚程が得られずに最適設計となりがたいので、通常であれば、斜流型が採用される。しかしながら、本人工心臓ポンプでは、小型化を狙っているため、シュラウド１側を軸流型にするとともに、ノーズコーン２ａの形状を、その回転軸線に対して垂直をなす断面形状が血液の流れ方向（圧送の方向）に沿った上流側から下流側に向かって大きくなる斜流型的な形状にすることにより、小型化と高効率化の両立を可能としている。
【００３３】
また、ノーズコーン２ａの上流側部分周囲及び下流側部分周囲における流れ（出入口での流れ）を、スムーズに流入／流出させるために、図８に示すように、ノーズコーン２ａの上流側及び下流側のそれぞれに、その回転軸線に平行な直線部分２ａ１，２ａ２を設けている。そして、これら２つの直線部分２ａ１，２ａ２を滑らかな２円弧２ａ３，２ａ４及び中央直線部２ａ５で接続する形状を採用している。
【００３４】
図１及び図２に示すように、シュラウド３は、内部に羽根車２を同軸に保持する環状部品であり、後述の永久磁石５ａを収容する環状の収容溝３ａが内部に形成されたシュラウド本体３ｂと、その収容溝３ａの開口３ａ１を閉塞する蓋体３ｃとで構成されている。
【００３５】
蓋体３ｃは、永久磁石５ａを収容した状態のシュラウド本体３ｂに嵌め込まれた後、溶接で固定され、収容溝３ａ内に血液が入り込まないように密封可能となっている。また、羽根車２に対するシュラウド３の固定方法としては、これらが別部品である場合には、溶接、焼嵌、ロウ付け、接着などが適用可能であり、これらを一体成形部品とする場合には、精密鋳造で製造することも可能である。
なお、シュラウド本体３ｂにおいて、下流側に位置する端面３ｚ側には、前記開口３ａ１が形成されており、また、上流側に位置する端面３ｙ側には、平滑性に優れた平滑面が形成されている（これら平滑面及び開口３ａ１の配置理由については、図７の説明において後述する。）。
【００３６】
そして、図２に示すように、シュラウド３の外周面３ｅ，３ｆと前記ハウジング１の内周面１０ａとでラジアル軸受が構成され、シュラウド３の、回転軸線方向の各端面３ｙ，３ｚと前記ハウジング１の各内側面１０ｂ，１０ｃとでアキシャル軸受が構成されるようになっている。そして、羽根車２及びシュラウド３からなる回転体は、シュラウド３の周囲と、ハウジング１のハウジング環状室１０の内部との間に形成される隙間流路を流れる潤滑血液により、ハウジング１内に浮上状態に軸支されるようになっている。
【００３７】
すなわち、シュラウド３及び羽根車２からなる回転体を前記駆動機構５により回転駆動させると、図２に示すように、吸入側接続口６ａより取り込まれた血液が、吐出側接続口７ａに向かって流れていくが、この時、羽根車２の回転によって運動エネルギーが付加され、血液の圧力が、上流側のポイントＰ１よりも下流側のポイントＰ２の方が高くなる。これにより、同図の矢印ｆ１に示すように、内側面１０ｃ及び端面３ｚとの隙間流路から血液の一部が潤滑血液として入り込み、内周面１０ａ及び外周面３ｅ，３ｆとの隙間流路を通った後、さらに内側面１０ｂ及び端面３ｙとの隙間流路を通ってから、再び血液流路９内に戻る流れが発生することとなる。このようにしてシュラウド３の周囲を流れる潤滑血液により、前記回転体がハウジング１内に浮上状態に軸支されるようになっている。
【００３８】
このようにして浮上状態に軸支された前記回転体には、内側面１０ｃ及び端面３ｚ間の隙間流路に入り込んだ潤滑血液による軸スラスト（図２において、紙面右側に向かって前記回転体を押し退ける力）が加わったり、または、人工心臓ポンプそのものの姿勢（体内に埋め込まれるため、体の姿勢によって変わる）による回転体の自重が加わったり、または、振動が加わったりするが、いずれの場合においても、回転体の軸ずれが適切に調芯されるようになっている。
【００３９】
すなわち、前記回転体が回転している状態で、その回転軸線が、ハウジング１の中心軸線ＣＬから軸ずれした場合、ハウジング１の内周面１０ａに向かってシュラウド３の外周面３ｅ，３ｆが接近する部分が生じる。すると、この接近部分を流れる潤滑血液の流体圧が上昇するため、その反力を受けて接近部分におけるシュラウド３の外周面３ｅ，３ｆとハウジング１の内周面１０ａとの間隙が広げられる。このようにして機能するラジアル軸受により、ラジアル方向の軸ずれが補正される。
さらに詳しく言うと、２円弧形状を有するハウジング環状室１０の内周面１０ａと、シュラウド３の外周面３ｅ，３ｆとの間に形成される、流路断面積が連続的に徐々に狭くなるように変化する流路を通って潤滑血液が流れることにより、回転動作時の前記回転体の軸ずれがより小さくなって安定性が増すようになる。
【００４０】
また、回転軸線方向に前記回転体がずれた場合には、ハウジング１のハウジング環状室１０の各内側面１０ｂ，１０ｃの一方に対して、シュラウド３の端面３ｙもしくは端面３ｚの一方が接近する。すると、この接近部分を流れる潤滑血液の流体圧が上昇するため、その反力を受けて接近部分におけるシュラウド３の端面３ｙ，３ｚとハウジング環状室１０の内側面１０ｂ，１０ｃとの間隙が広げられる。このようにして機能するアキシャル軸受により、アキシャル方向の軸ずれが補正される。
【００４１】
さらに詳しく言うと、上述のように、ハウジング１のハウジング環状室１０の各内側面１０ｂ，１０ｃのそれぞれには、前記螺旋溝１０ｂ１，１０ｃ１が形成されているので、これらにより、シュラウドの回転方向と潤滑血液の流れ方向に向かう血液の流れが、各螺旋溝１０ｂ１，１０ｃ１によって形成される。そして、潤滑血液の流れによる動圧効果により、ハウジング１のハウジング環状室１０の各内側面１０ｂ，１０ｃに対してシュラウド３の各端面３ｙ，３ｚが接触するのを、より確実に防止することができるようになるのみならず、潤滑血液を流すのに十分な隙間流路寸法を確保することが可能となっている。
【００４２】
なお、シュラウド３の外周面に形成されているシュラウド凹溝３ｄは、該シュラウド３の回転軸線を軸線とする環状をなしている。これにより、停止状態のシュラウド３が、その外周面においてハウジング環状室１０の内周面１０ａに接触している場合、シュラウド凹溝３ｄの部分が非接触部分となることにより、これら外周面及び内周面１０ａ間の接触面積が小さくなるので、静摩擦力を小さくすることができるようになっている。また、回転開始時に、シュラウド凹溝３ｄ内の血液が、軸方向両側位置のラジアル軸受部に即座に流入して軸受潤滑剤として働くこととなるので、起動動作をスムーズに行うことができる。また、動摩擦力も低減され、回転効率の向上も可能となる。なお、シュラウド凹溝３ｄは、単数に限らず、複数を形成しても良い。
【００４３】
なお、シュラウド凹溝３ｄの代わりに、シュラウド３の外周面に凸部（シュラウド凸部。図示せず）を形成しても、同様の作用効果を得ることが可能である。すなわち、停止状態のシュラウド３が、その外周面においてハウジング１０の内周面１０ａに接触している場合、外周面側に前記凸部を有することにより、これら外周面及び内周面１０ａ間の接触面積が小さくなるので、静摩擦力を小さくすることができる。また、回転開始時に、前記凸部の周囲空間の血液が、軸方向両側位置のラジアル軸受部に即座に流入し、軸受潤滑剤として働くこととなるので、起動動作をスムーズに行うことができる。また、動摩擦力も低減され、回転効率の向上も可能となる。なお、前記凸部は単数に限らず、複数であっても良い。この凸部の例としては、シュラウド３の外周面に、同軸に複数の環状部分を形成したり、もしくは、シュラウド３の外周面に、同軸に螺旋状の凸部を形成する（この場合には、潤滑血液の旋回方向と同一方向の螺旋形状とする必要がある。）などの例が考えられる。
【００４４】
さらには、シュラウド３側に前記シュラウド凹溝３ｄや凸部を形成する代わりに、ハウジング環状室１０の内周面１０ａ側に、シュラウド３の外周面に対向する凹溝（図示せず）を形成しても、同様の作用効果を得ることが可能である。すなわち、停止状態のシュラウド３が、その外周面においてハウジング１０の内周面１０ａに接触している場合、前記凹溝を有することにより、これら外周面及び内周面１０ａ間の接触面積が小さくなるので、静摩擦力を小さくすることができる。また、回転開始時に、前記凹溝内の血液が、軸方向両側位置のラジアル軸受部に即座に流入し、軸受潤滑剤として働くこととなるので、起動動作をスムーズに行うことができる。また、動摩擦力も低減され、回転効率の向上も可能となる。なお、前記凹溝は単数に限らず、複数であっても良い。
【００４５】
ところで、図７に示すように、羽根車２には、血液流れの圧力差（羽根車２を中心とした場合、その下流出口側の方が、上流入口側よりも圧力が高い）により、その下流側から上流側に向かう方向のアキシャル荷重が作用する（ただし、運転中は、スラスト軸受け荷重との差し引きでゼロバランスが取られるようになっている）。このため、ポンプ起動時を考慮すると、シュラウド３の上流側の端面３ｙと下流側の端面３ｚとでは、上流側の端面３ｙの方により平滑性を持たせることが望まれるものとなる。このような理由により、本実施形態では、シュラウド３の下流側に蓋体３ｃを配置する構成を採用している。ただし、シュラウド３の下流側においても、蓋体３ｃの溶接固定後に滑らかに加工することで平滑性を確保するように配慮されている。
【００４６】
前記駆動機構５は、図２に示すように、シュラウド３側に内蔵され、周方向にＮ極及びＳ極が交互に配置された永久磁石５ａと、ハウジング１側でかつシュラウド３を周囲より覆う同軸位置に配置されたコイル５ｂ１及び磁気回路５ｂ２で構成された回転磁界発生器５ｂとを備えて構成されている。
回転磁界発生器５ｂには、前記電線を介して前記電源が接続されており、電力供給を受けて回転磁界を発生させることが可能となっている。この磁力を受け、永久磁石５ａが回転磁界に同期してその軸線回りに回転しようとすることで、前記回転体の回転（すなわち、各動翼２ｂの回転）が得られるようになっている。
また、これら永久磁石５ａ及び回転磁界発生器５ｂは、純チタン金属またはチタン合金を材質とする部品で被覆されているため、血液と接する部分が、生体適合性を有するものとなっている。
【００４７】
前記静翼部４は、羽根車２の下流側に同軸に配置固定されており、吐出側接続口７ａに向かって先細りとなる胴体部４ａと、該胴体部４ａの周囲に固定された複数枚の静翼４ｂとを備えて構成されている。各静翼４ｂは、前記各動翼２ｂとは反対方向に螺旋形状を有する捻り羽根となっており、その中心部に、胴体部４ａを支持している。そして、各静翼４ｂは、血液が羽根車２より得た動圧を静圧に変換することにより、圧送する血液の圧力を効率よく昇圧する役目をなしている。
なお、胴体部４ａ及び各静翼４ｂは、下流側ハウジング７内部の上流側に、一体成形されている。
【００４８】
なお、本実施形態では、羽根車２、静翼部４それぞれの動翼２ｂ及び静翼４ｂの形状として３次元形状が採用されており、負荷分布を最適化してポンプ効率の向上が図られている。また、このような３次元形状翼を採用することにより、血液に加える剪断力を低減させることができるので、赤血球などの血液組織破壊を防止することも可能となっている。
【００４９】
以上説明の本実施形態の人工心臓ポンプの効果について、以下にまとめる。
本実施形態の人工心臓ポンプは、その羽根車２が、シュラウド３の外周とハウジング１の内周との間を下流側から上流側へ流れる潤滑血液により、ハウジング１内に浮上状態に支持されたシャフトレス支持構造を有し、駆動機構５が、シュラウド３側に設けられた永久磁石５ａと、ハウジング１側でかつシュラウド３を周囲より覆う位置に配置された回転磁界発生器５ｂとを備え、血液と接する部分が生体適合性を有する材質からなる構成を採用した。この構成によれば、羽根車２が回転軸を持たないシャフトレス支持構造であるため、その回転軸線方向の長さ寸法が極めて短くなり、装置を小型化することができるようになる。また、回転軸を持たないシャフトレス支持構造であるため、回転軸をハウジング外部に貫通させるための軸シールが不要となり、耐久性及び信頼性を向上させることができるようになる。したがって、耐久性を高くして寿命を長くし、なおかつ小型化することも可能となる。
また、本実施形態の人工心臓ポンプは、潤滑血液の流れを、上流側から下流側ではなく、下流側から上流側に向かって逆流させる構成としたことにより、十分な潤滑血液の供給量確保が可能となっている。すなわち、羽根車２に流れ込んだ血液の流れは、羽根車２の回転によって運動エネルギーが付加されるため、羽根車２を中心として半径方向に向かう遠心力が付加されるが、この遠心力は、上流側から下流側に向かうにつれて大きくなる。ハウジング環状室１０への潤滑血液の供給は、この遠心力などによる圧力上昇によってなされるため、上流側よりも下流側の方が、より高い供給圧で潤滑血液を流すことができるようになる。したがって、下流側から上流側に向かって潤滑血液を流す構成としたことにより、十分な潤滑血液の供給量確保が可能となっている。
また、血液と接する部分が生体適合性を有する材質からなるので、血液と接しても生体への悪影響を及ぼすことがない。
【００５０】
また、本実施形態の人工心臓ポンプは、ハウジング１内にハウジング環状室１０を形成し、シュラウド３の外周面３ｅ，３ｆとハウジング環状室１０の内周面１０ａとでラジアル軸受を構成し、シュラウド３の各端面３ｙ，３ｚとハウジング環状室１０の各内側面１０ｂ，１０ｃとでアキシャル軸受を構成する構成を採用した。この構成によれば、回転動作時におけるシュラウド３の軸ずれがラジアル軸受によって規制され、また回転軸線方向への揺動がアキシャル軸受によって規制されるため、シュラウド３の軸ずれ量を極めて小さくすることが可能となる。
【００５１】
また、本実施形態の人工心臓ポンプは、ハウジング環状室１０の各内側面１０ｂ，１０ｃに複数本の螺旋溝１０ｂ１，１０ｃ１を形成する構成を採用した。この構成によれば、各内側面１０ｂ，１０ｃを対向視して、シュラウドの回転方向と潤滑血液の流れ方向に向かう血液の流れが、各螺旋溝１０ｂ１，１０ｃ１によって形成され、血液の流れによる動圧効果を利用した動圧軸受としての機能をより効果的に発揮することが可能となる。
また、本実施形態の人工心臓ポンプは、ハウジング環状室１０の断面形状が２円弧形状をなしている構成を採用した。この構成によれば、回転動作時のシュラウド３及び羽根車２の軸ずれがより小さくなって安定性が増すため、シュラウド３の外周面３ｅ，３ｆとハウジング環状室１０の内周面１０ａとの間での接触がより確実に回避される。
【００５２】
また、本実施形態の人工心臓ポンプは、シュラウド３の外周面にシュラウド凹溝３ｄを形成する構成を採用した。この構成によれば、シュラウド３が停止状態から回転状態に素早く移れるので、起動動作をスムーズに行うことが可能となる。なお、シュラウド凹溝３ｄは複数であっても良い。
また、本実施形態の人工心臓ポンプは、羽根車２の周囲を流れる潤滑用の血液流れが、コイル５ｂ１の近傍を通過する際に、コイル５ｂ１を冷却することも可能となっている。
【００５３】
また、本実施形態の人工心臓ポンプは、図９に示すように、ハウジング１の部品構造を、羽根車２の回転軸線ＣＬ方向（紙面左右方向）に沿って互いに嵌合される下流側ハウジング７，上流側ハウジング本体６ｂ，回転磁界発生器カバー６ｃ（複数のハウジング部品）の３分割構造にすることにより、製造容易となっている。すなわち、この３分割構造によれば、回転磁界発生器５ｂの設置を可能とし、また、軸受面加工がしやすく、また、羽根車２の組み込みを可能とし、また、静翼部４を加工しやすくなっている。
【００５４】
また、本実施形態の人工心臓ポンプは、羽根車２の下流側に各静翼４ｂを設ける構成を採用した。この構成によれば、血液流れの動圧を静圧に変換することができるので、圧送する血液の圧力を効率よく昇圧することが可能となる。さらには、これら静翼４ｂ及び胴体部４ａが、下流側ハウジング７内に一体成形する構成を採用したことにより、下流側ハウジング７に対する各静翼４ｂの位置調整や、組み付け工程が不要となるので、これらを別体に製作する場合に比較して、製造容易とすることが可能となっている。
また、本実施形態の人工心臓ポンプは、ノーズコーン２ａの断面形状が、上流側から下流側に向かって大きくなる形状を有する構成を採用した。この構成によれば、ノーズコーン２ａの表面に沿った血液の流れが斜流となるため、揚程を稼ぐことが可能となる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載の人工心臓ポンプは、その羽根車が、シュラウドの外周とハウジングの内周との間を下流側から上流側へ流れる潤滑血液により、前記ハウジング内に浮上状態に回転支持されたシャフトレス支持構造を有し、駆動機構が、シュラウド側に設けられた永久磁石と、ハウジング側でかつシュラウドを周囲より覆う位置に配置された回転磁界発生器とを備え、血液と接する部分が生体適合性を有する材質からなる構成を採用した。この構成によれば、羽根車が回転軸を持たないシャフトレス支持構造であるため、その回転軸線方向の長さ寸法が極めて短くなり、装置を小型化することができるようになる。また、回転軸を持たないシャフトレス支持構造であるため、回転軸をハウジング外部に貫通させるための軸シールが不要となり、耐久性及び信頼性を向上させることができるようになる。したがって、耐久性を高くして寿命を長くし、なおかつ小型化することも可能となる。
また、スムーズな潤滑血液の供給がなされることから、羽根車及びシュラウドを回転させるのに要する駆動力を低減し、省電力化することも可能となる。
また、血液と接する部分が生体適合性を有する材質からなるので、血液と接しても生体への悪影響を及ぼすことがない。
【００５６】
また、請求項２に記載の人工心臓ポンプは、請求項１に記載の人工心臓ポンプにおいて、ハウジング内に環状室が形成され、シュラウドの外周面と環状室の内周面とでラジアル軸受をなし、シュラウドの各端面と環状室の各内側面とでアキシャル軸受をなす構成を採用した。この構成によれば、回転動作時における羽根車及びシュラウドの軸ずれがラジアル軸受によって規制され、また回転軸線方向への揺動がアキシャル軸受によって規制されるため、羽根車及びシュラウドの軸ずれ量を極めて小さくすることが可能となる。
【００５７】
また、請求項３に記載の人工心臓ポンプは、請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、環状室の各内側面に、シュラウドの回転方向でかつ潤滑血液の流れ方向に沿って複数本の螺旋溝を形成する構成を採用した。この構成によれば、シュラウドの回転方向でかつ潤滑血液の流れ方向に向かう血液の流れが、各螺旋溝によって形成されるので、血液の流れによる動圧効果を利用した動圧軸受としての機能をより効果的に発揮することが可能となる。
【００５８】
また、請求項４に記載の人工心臓ポンプは、請求項３に記載の人工心臓ポンプにおいて、各螺旋溝のうち、下流側の内側面に形成されたものは、その内周端が血液流路に対して直接、連通している構成を採用した。この構成によれば、血液流路内の血液をスムーズに取り込むことができるので、潤滑血液の供給流量をより十分に確保することが可能となる。
【００５９】
また、請求項５に記載の人工心臓ポンプは、請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記環状室の断面形状が複円弧形状をなしている構成を採用した。この構成によれば、回転動作時のシュラウド及び羽根車の軸ずれがより小さくなって安定性が増すため、シュラウド外周面と環状室の内周面との間での接触がより確実に回避される。
【００６０】
また、請求項６に記載の人工心臓ポンプは、請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記シュラウドの外周面に、シュラウド凹溝を形成する構成を採用した。この構成によれば、シュラウドが停止状態から回転状態に素早く移れるので、起動動作をスムーズに行うことが可能となる。また、シュラウド部での摩擦損失が低減され、ポンプ効率の向上が可能となる。なお、シュラウド凹溝は複数であっても良い。
【００６１】
また、請求項７に記載の人工心臓ポンプは、請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記シュラウドの外周面に、シュラウド凸部を形成する構成を採用した。この構成によれば、シュラウドが停止状態から回転状態に素早く移れるので、起動動作をスムーズに行うことが可能となる。また、シュラウド部での摩擦損失が低減され、ポンプ効率の向上が可能となる。なお、シュラウド凸部は複数であっても良い。
【００６２】
また、請求項８に記載の人工心臓ポンプは、請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、環状室の内周面に凹溝を形成する構成を採用した。この構成によれば、シュラウドが停止状態から回転状態に素早く移れるので、起動動作をスムーズに行うことが可能となる。また、シュラウド部での摩擦損失が低減され、ポンプ効率の向上が可能となる。なお、凹溝は複数であっても良い。
【００６３】
また、請求項９に記載の人工心臓ポンプは、請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記環状室が、上流側ハウジングに対して下流側ハウジングを、前記羽根車の回転軸線方向に挿入することで形成する構成を採用した。この構成によれば、上流側ハウジングに対して下流側ハウジングを回転軸線方向に挿入結合させることで、自然と環状室を形成することができるので、環状室を形成させるための専用部品が不要となり、部品点数削減を達成することが可能となる。
【００６４】
また、請求項１０に記載の人工心臓ポンプは、請求項１に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記シュラウドが、下流側端面に前記永久磁石が挿入される開口を有するとともに、上流側端面に平滑面を有するシュラウド本体と、該シュラウド本体の前記開口を密閉する蓋体とを備えている構成を採用した。この構成によれば、ポンプ起動時におけるシュラウドの回転を、よりスムーズにすることが可能となる。
【００６５】
また、請求項１１に記載の人工心臓ポンプは、請求項１に記載の人工心臓ポンプにおいて、ノーズコーンの断面形状が、上流側から下流側に向かって大きくなる形状を有する構成を採用した。この構成によれば、ノーズコーンの表面に沿った血液の流れが斜流となるため、揚程を稼ぐことが可能となる。
【００６６】
また、請求項１２に記載の人工心臓ポンプは、請求項１に記載の人工心臓ポンプにおいて、下流側ハウジングの上流側に静翼を一体成形する構成を採用した。この構成によれば、下流側ハウジングに対する静翼の位置調整や、組み付け工程が不要となるので、これらを別体に製作する場合に比較して、製造容易とすることが可能となる。
【００６７】
また、請求項１３に記載の人工心臓ポンプは、請求項１に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記ハウジングが、羽根車の回転軸線方向に沿って互いに嵌合される複数のハウジング部品からなる構成を採用した。この構成によれば、各ハウジング部品間の接合部分の後加工が不要となることから、ハウジングの組み立てを容易にすることが可能となる。
【００６８】
また、請求項１４に記載の人工心臓ポンプは、請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、前記ハウジングの外周面と前記環状室の内周面との間に、複円弧流路を形成する構成を採用した。この構成によれば、回転動作時のシュラウド及び羽根車の軸ずれがより小さくなって安定性が増すため、シュラウド外周面と環状室の内周面との間での接触がより確実に回避される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の人工心臓ポンプの一実施形態を示す図であって、その上流側より見た斜視断面図である。
【図２】 同人工心臓ポンプを示す図であって、羽根車の回転軸線を含む断面で見た場合の断面図である。
【図３】 同人工心臓ポンプのハウジングの内側面と内周面断面を示す図であって、図２のＡ−Ａ矢視図である。
【図４】 同人工心臓ポンプのハウジングの内側面と内周面断面を示す図であって、図２のＢ−Ｂ矢視図である。
【図５】 同人工心臓ポンプの環状室及びシュラウド断面を示す図であって、図２のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】 同人工心臓ポンプのハウジングの内側面と内周面断面の変形例を示す図であって、図３に相当する断面図である。
【図７】 同人工心臓ポンプを示す図であって、蓋体の配置を説明するための断面図である。
【図８】 同人工心臓ポンプの羽根車のノーズコーン形状及びシュラウド形状を示す断面図である。
【図９】 同人工心臓ポンプを示す図であって、ハウジングの部品分割構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・ハウジング
２・・・羽根車
３・・・シュラウド
３ｂ・・・シュラウド本体
３ｃ・・・蓋体
３ｄ・・・シュラウド凹溝
３ｅ・・・シュラウドの外周面（上流側）
３ｆ・・・シュラウドの外周面（下流側）
３ｙ，３ｚ・・・シュラウドの端面（シュラウドの回転軸線方向の端面）
４ｂ・・・静翼
５・・・駆動機構
５ａ・・・永久磁石
５ｂ・・・回転磁界発生器
１０・・・ハウジング環状室（環状室）
１０ａ・・・内周面（ハウジングの内周面）
１０ｂ，１０ｃ・・・内側面（ハウジングの内側面）
１０ｂ１，１０ｃ１・・・螺旋溝
Claims (14)
- ハウジングと、該ハウジング内に収容された羽根車と、該羽根車を回転駆動する駆動機構とを備え、前記ハウジング内に取り込んだ血液を前記羽根車の回転により圧送する人工心臓ポンプにおいて、
前記羽根車は、該羽根車の周囲に一体に設けられたシュラウドの外周と、前記ハウジングの内周との間を、前記圧送の方向に対して下流側から上流側へ流れる潤滑血液により、前記ハウジング内に浮上状態に回転支持されたシャフトレス支持構造を有し、
前記駆動機構は、前記シュラウド側に設けられた永久磁石と、前記ハウジング側でかつ前記シュラウドを周囲より覆う位置に配置された回転磁界発生器とを備え、
前記血液と接する部分が、生体適合性を有する材質からなる
ことを特徴とする人工心臓ポンプ。 - 請求項１に記載の人工心臓ポンプにおいて、
前記ハウジング内には、前記シュラウドが収容される環状室が形成され、
前記シュラウドの外周面と、それに対向する前記ハウジングの内周面とでラジアル軸受が構成され、
前記シュラウドの、回転軸線方向の各端面と、それらに対向する前記ハウジングの各内側面とでアキシャル軸受が構成されている
ことを特徴とする人工心臓ポンプ。 - 請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、
前記各内側面には、前記シュラウドの回転方向でかつ潤滑血液の流れ方向に沿って複数本の螺旋溝が形成されている
ことを特徴とする人工心臓ポンプ。 - 請求項３に記載の人工心臓ポンプにおいて、
前記各螺旋溝のうち、前記圧送の方向の下流側の内側面に形成されたものは、その内周端が、前記ハウジング内の血液流路に対して直接、連通している
ことを特徴とする人工心臓ポンプ。 - 請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、
前記環状室の、該環状室の中心軸線に垂直をなす断面で見た場合の断面形状が、一端から他端に向かって前記中心軸線からの寸法が漸減する円弧部を、複数連ねた複円弧形状をなしている
ことを特徴とする人工心臓ポンプ。 - 請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、
前記シュラウドの外周面には、シュラウド凹溝が形成されている
ことを特徴とする人工心臓ポンプ。 - 請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、
前記シュラウドの外周面には、シュラウド凸部が形成されている
ことを特徴とする人工心臓ポンプ。 - 請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、
前記環状室の内周面には、前記シュラウドの外周面に対向する凹溝が形成されている
ことを特徴とする人工心臓ポンプ。 - 請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、
前記ハウジングは、互いに接合される上流側ハウジング及び下流側ハウジングを有し、
前記環状室は、前記上流側ハウジングに対して、前記下流側ハウジングを、前記羽根車の回転軸線方向に挿入することで形成されている
ことを特徴とする人工心臓ポンプ。 - 請求項１に記載の人工心臓ポンプにおいて、
前記シュラウドは、下流側端面に前記永久磁石が挿入される開口を有するとともに、上流側端面に平滑面を有するシュラウド本体と、該シュラウド本体の前記開口を密閉する蓋体とを備えている
ことを特徴とする人工心臓ポンプ。 - 請求項１に記載の人工心臓ポンプにおいて、
前記羽根車は、その回転中心をなすノーズコーンの、回転軸線に対して垂直をなす断面形状が、前記圧送の方向に沿った上流側から下流側に向かって大きくなる形状を有する
ことを特徴とする人工心臓ポンプ。 - 請求項１に記載の人工心臓ポンプにおいて、
前記ハウジングは、互いに接合される上流側ハウジング及び下流側ハウジングを有し、該下流側ハウジングの上流側に、前記血液の動圧を静圧に変換する静翼が一体成形されている
ことを特徴とする人工心臓ポンプ。 - 請求項１に記載の人工心臓ポンプにおいて、
前記ハウジングは、前記羽根車の回転軸線方向に沿って互いに嵌合される複数のハウジング部品からなる
ことを特徴とする人工心臓ポンプ。 - 請求項２に記載の人工心臓ポンプにおいて、
前記ハウジングの外周面と、前記環状室の内周面との間には、潤滑血液流路が形成され、
該潤滑血液流路の、前記環状室の中心軸線に垂直をなす断面で見た場合の断面形状が、前記羽根車の回転方向回りに、一端から他端に向かって流路幅が漸減する円弧流路を、複数連ねた複円弧流路をなしている
ことを特徴とする人工心臓ポンプ。
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