摺動装置、メカニカルシール、回転装置、ポンプ及び補助人工心臓システム
【課題】血液成分を含有する水性液体中で用いた場合に従来の摺動装置よりも摩擦力を低減することが可能な摺動装置を提供する。
【解決手段】摺動面１４を有する固定側摺動部材１２と、摺動面２４を有する回転部側摺動部材２２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とを対向させた状態で、血液成分を含有する水性液体中で使用する摺動装置であって、固定側摺動部材１２と回転側摺動部材２２とのうち少なくとも一方（例えば固定側摺動部材１２）は、「ケイ素を含有する材料からなり、かつ、ケイ素酸化物の水和物１５を摺動面に有する部材」からなることを特徴とする摺動装置１。
【解決手段】摺動面１４を有する固定側摺動部材１２と、摺動面２４を有する回転部側摺動部材２２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とを対向させた状態で、血液成分を含有する水性液体中で使用する摺動装置であって、固定側摺動部材１２と回転側摺動部材２２とのうち少なくとも一方（例えば固定側摺動部材１２）は、「ケイ素を含有する材料からなり、かつ、ケイ素酸化物の水和物１５を摺動面に有する部材」からなることを特徴とする摺動装置１。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摺動装置、メカニカルシール、回転装置、ポンプ及び補助人工心臓システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体に移動力を付加するポンプは様々な産業分野で広く利用されている。そのようなポンプの中でも、特に血液に移動力を付加するポンプとして、従来、補助人工心臓ポンプが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図１１は、従来の補助人工心臓ポンプ９００の断面図である。
従来の補助人工心臓ポンプ９００は、図１１に示すように、摺動面を有する固定側摺動部材９１２と、摺動面を有する回転側摺動部材９２２とを備え、固定側摺動部材９１２の摺動面と回転側摺動部材９２２の摺動面とを対向させた状態で使用する摺動装置９０１を備える。さらにいえば、摺動装置９０１は、固定側摺動部材９１２と回転側摺動部材９２２とを当接させた状態で、血液中で使用する摺動装置である。固定側摺動部材９１２は、例えば、炭化ケイ素からなる。回転側摺動部材９２２は、例えば、炭素からなる。
【０００４】
固定側摺動部材９１２は、固定部９１０の一部を構成する部材でもある。
回転側摺動部材９２２は、回転部９２０の一部を構成する部材でもある。回転部９２０は回転側摺動部材９２２の他に、インペラ９２６及び回転シャフト９２８を有する。回転シャフト９２８は、駆動部９３０により駆動力（回転力）を与えられて回転部９２０全体を回転させる。
【０００５】
摺動装置９０１は、補助人工心臓ポンプ９００の駆動部９３０等に血液成分が進入するのを阻止するメカニカルシールとしての役割も有する。また、符号の図示及び詳しい説明は省略するが、補助人工心臓ポンプ９００は、クールシール液循環部９４０（符号を図示せず。）をさらに備え、補助人工心臓ポンプ９００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（パージ液と呼ぶこともある。）の循環を行っている。
【０００６】
従来の補助人工心臓ポンプ９００によれば、上記のような摺動装置９０１を備えるため、固定部と回転部と間の摺動を摺動装置が受け持ち、補助人工心臓ポンプを安定して動作させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２９６５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、補助人工心臓ポンプの技術分野においては、補助人工心臓ポンプを一層安定して動作させたいという要求が存在する。なお、このような要求は、補助人工心臓ポンプの技術分野に限られるものではなく、血液や、血液中の特定成分を分散した水性液体（以下、これらを「血液成分を含有する水性液体」ということもある。）を移動させるポンプの技術分野においても同様に存在する。本発明の発明者らは、上記要求に応えるため、「ポンプが備える摺動装置又は回転装置の摩擦力を低減すること」に鋭意努力した。ポンプが備える摺動装置又は回転装置の摩擦力を低減することで上記要求に応えることが可能となると考えたためである。
【０００９】
そこで、本発明は上記したような事情に鑑みてなされたもので、血液成分を含有する水性液体中で用いた場合に従来の摺動装置よりも摩擦力を低減することが可能な摺動装置を提供することを目的とする。また、本発明の摺動装置を備えるメカニカルシールを提供することを目的とする。また、血液成分を含有する水性液体中で用いた場合に従来の回転装置によりも摩擦力を低減することが可能な回転装置を提供することを目的とする。さらにまた、本発明のメカニカルシール又は回転装置を備えるポンプ及び補助人工心臓システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の発明者らは、血液成分を含有する水性液体中で摺動装置を使用すると血液成分（例えば、タンパク質成分や血漿成分）が摺動面に付着することに起因して摩擦力が高くなってしまう場合があることに注目した。血液成分が摺動面に付着すること自体は以前より問題視されており、その解決策として、例えば、上記したようにクールシール液（例えば純水や生理食塩水）を用いて摺動面を洗浄可能な構造（クールシール構造）が用いられている。
【００１１】
しかしながら、補助人工心臓ポンプを一層安定して動作させるためには、従来の摺動装置よりも摩擦力を低減する必要があるため、本発明の発明者らは、血液成分が摺動面に付着し難くなる構成について鋭意研究を行い、本発明を完成させた。本発明は、以下の要素からなる。
【００１２】
［１］本発明の摺動装置は、摺動面を有する固定側摺動部材と、摺動面を有する回転側摺動部材とを備え、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対向させた状態で、血液成分を含有する水性液体中で使用する摺動装置であって、前記固定側摺動部材と前記回転側摺動部材とのうち少なくとも一方は、「ケイ素を含有する材料からなり、かつ、ケイ素酸化物の水和物を摺動面に有する部材（以下、ケイ素含有材料製摺動部材という。）」からなることを特徴とする。
【００１３】
本発明の摺動装置によれば、固定側摺動部材と回転側摺動部材とのうち少なくとも一方は、上記したケイ素含有材料製摺動部材からなることから、後述する実験例に示すように、摺動面に「高い親水性を有するケイ素酸化物の水和物」を有することとなる。このため、「一般に疎水性を有する血液成分」が摺動面に付着し難くなり、その結果、血液成分を含有する水性液体中で用いた場合に従来の摺動装置よりも摩擦力を低減することが可能となる。
【００１４】
本発明においては、血液成分の由来となる血液は、ヒトのものに限られず、ヒト以外の哺乳類、鳥類、爬虫類等、種々の動物のものであってもよい。
【００１５】
本発明の摺動装置は、固定側摺動部材と回転側摺動部材との間に、回転側摺動部材の回転軸に沿った方向に所定の荷重が与えられた状態で使用させる摺動装置であることが好ましい。本発明はこのような構成（いわゆるスラスト軸受け構造）を有する摺動装置に対して好適に適用することができる。
【００１６】
［２］本発明の摺動装置においては、前記ケイ素酸化物は、前記ケイ素含有材料製摺動部材が含有するケイ素に由来するケイ素の酸化物であることが好ましい。
【００１７】
このような構成とすることにより、ケイ素含有材料製摺動部材とケイ素酸化物の水和物との結合力を高くすることが可能となり、その結果、ケイ素酸化物の水和物がケイ素含有材料製摺動部材の表面から離脱してしまうのを抑制することが可能となる。
【００１８】
［３］本発明の摺動装置においては、前記ケイ素含有材料製摺動部材は、前記摺動装置として組まれる前に、前記ケイ素酸化物の水和物を前記摺動面に形成する処理が施されたものであることが好ましい。
【００１９】
このような構成とすることにより、摺動装置として組まれた後にケイ素酸化物の水和物を摺動面に形成したものよりも自由度及び効果の高い条件（例えば、圧力条件や温度条件）でケイ素酸化物の水和物を形成することが可能となる。
【００２０】
［４］本発明の摺動装置においては、前記ケイ素酸化物の水和物を前記摺動面に形成する処理は、なじみ処理であることが好ましい。
【００２１】
「なじみ処理」とは、所定の手順に沿って荷重を増大させながら摺動面に摩擦を与える処理をいう。本発明においては、一定荷重において摩擦係数の変化率が所定の値（例えば、５％）以内になるまで摺動面に摩擦を与えた後、荷重を所定の値（例えば、５０Ｎ）ずつ増加させることにより行うことが好ましい（後述する図４参照。）。なじみ処理は、例えば水中で行う。なお、なじみ処理中に与える最大の荷重（以下、最大荷重という。）は、摺動装置を実際に使用するときにかかる荷重よりも大きいことが好ましく、例えば、荷重の１０倍以上であることが一層好ましい。
【００２２】
ここで、ケイ素を含有する材料からなる部材になじみ処理を行うと、トライボケミカル反応と呼ばれる反応が起こり、摺動面にケイ素酸化物の水和物が形成されることが知られている（例えば、トライボロジスト１９８９年（Ｖｏｌ．３４）２号の１４０ページにおける特集「セラミックスのトライボロジー」（著者：田上寛）を参照。）。本発明の発明者らは、当該なじみ処理が施されたケイ素含有材料製摺動部材の摺動面は、単純に摩擦力が低いだけでなく、表面自由エネルギーが大きいためにケイ素含有材料製摺動部材の摺動面における親水性がより一層高くなり、血液成分がより一層摺動面に付着し難くなることを見出した。
【００２３】
したがって、上記［４］に記載の摺動装置によれば、血液成分を含有する水性液体中で用いた場合に従来の摺動装置よりも摩擦力を低減することが可能となる。
【００２４】
［５］本発明の摺動装置においては、前記固定側摺動部材と前記回転側摺動部材とのうち一方は、前記ケイ素含有材料製摺動部材としての炭化ケイ素製摺動部材からなり、前記固定側摺動部材と前記回転側摺動部材とのうち他方は、炭素製摺動部材からなることが好ましい。
【００２５】
炭化ケイ素は、硬度や耐久性に優れるとともに、なじみ処理に適する材料である。炭素は、炭化ケイ素とともに用いるのに適する軟質材料である。したがって、上記［５］に記載の摺動装置によれば、摺動部材として一般的な組み合わせのものに本発明を適用することが可能となる。
【００２６】
［６］本発明の摺動装置においては、前記炭素製摺動部材は、なじみ処理が施されていない炭素製摺動部材からなることが好ましい。
【００２７】
ところで、炭素製摺動部材になじみ処理を行うと、トライボケミカル反応が起こらずに、表面自由エネルギーが低くなってしまうことが判明した（後述する実験例１、特に図６（ｂ）参照。）。つまり、なじみ処理を施した炭素製摺動部材については、摺動面の親水性が低くなってしまうということである。したがって、上記［６］に記載の摺動装置によれば、なじみ処理を施した炭素性摺動部材を用いる場合よりも、炭素製摺動部材の摺動面に血液成分が付着し難くなる。
【００２８】
［７］本発明の摺動装置においては、前記炭素製摺動部材の摺動面における平均表面粗さは、０．０１μｍ〜１．０μｍの範囲内にあることが好ましい。
【００２９】
このような構成とすることにより、摺動面の親水性が低くなりすぎてしまうのを防止することが可能となり、かつ、摺動面の粗さに起因する摩擦力が大きくなりすぎてしまうことを防止することが可能となる。
【００３０】
ところで、炭素製摺動部材においては、摺動面の平均表面粗さが表面自由エネルギーの大小に関わっていると考えられる（後述する実験例１参照。）。
炭素製摺動部材の摺動面における平均表面粗さを０．０１μｍ〜１．０μｍの範囲内としたのは、当該平均表面粗さが０．０１μｍより小さい場合には、摺動面が平坦すぎて摺動面の親水性が低くなりすぎてしまう場合があるためであり、当該平均表面粗さが１．０μｍより大きい場合には、表面の凹凸が大きすぎて摺動面の粗さに起因する摩擦力が大きくなりすぎてしまう場合があるためである。
上記観点からは、炭素製摺動部材の摺動面における平均表面粗さは、０．０５μｍ〜０．５０μｍの範囲内にあることが一層好ましく、０．１０μｍ〜０．２５μｍの範囲内にあることがより一層好ましい。
【００３１】
［８］本発明の摺動装置においては、前記炭化ケイ素製摺動部材の摺動面における平均表面粗さは、前記炭素製摺動部材の摺動面における平均表面粗さよりも小さいことが好ましい。
【００３２】
このような構成とすることにより、炭素製摺動部材における摺動面の親水性が低くなりすぎてしまうことが抑制され、炭素製摺動部材の摺動面に血液成分が付着し難くなる。
【００３３】
［９］本発明の摺動装置においては、前記固定側摺動部材及び前記回転側摺動部材はいずれも、前記ケイ素含有材料製摺動部材としての炭化ケイ素製摺動部材からなることが好ましい。
【００３４】
このような構成とすることにより、固定側摺動部材の摺動面及び回転側摺動部材の摺動面はいずれもケイ素酸化物の水和物を有することになるため、固定側摺動部材及び回転側摺動部材の両方について血液成分がより付着し難くなる。その結果、血液成分を含有する水性液体中で用いた場合に従来の摺動装置よりも摩擦力を低減することが可能となる。
【００３５】
［１０］本発明の摺動装置においては、前記摺動装置は、前記固定側摺動部材と前記回転側摺動部材とを当接させた状態で、血液成分を含有する水性液体中で使用する摺動装置であることが好ましい。
【００３６】
本発明の摺動装置は、上記のような摺動装置に対して好適に適用することが可能である。
【００３７】
なお、「固定側摺動部材の摺動面と回転側摺動部材の摺動面とを当接した状態」とは、摺動面同士が完全に接触して当接している状態のみをいうのではなく、摺動面同士の間にごく小さな間隙があり、当該間隙に侵入した液体（例えば、クールシール液、血液成分を含有する水性液体など）が存在する場合も含む。
【００３８】
［１１］本発明の摺動装置においては、前記摺動装置は、前記固定側摺動部材と前記回転側摺動部材との間に位置する中間摺動部材をさらに備え、前記固定側摺動部材と前記回転側摺動部材とを前記中間摺動部材を介して対向させた状態で、血液成分を含有する水性液体中で使用する摺動装置であることも好ましい。
【００３９】
本発明の摺動装置は、上記のような摺動装置に対しても好適に適用することが可能である。
【００４０】
なお、中間摺動部材としては、例えば、炭素、各種セラミックス（例えば、炭化ケイ素）、各種プラスチック（例えば、ＰＴＦＥ）、各種超硬合金等からなるものを用いることができる。
【００４１】
［１２］本発明のメカニカルシールは、上記［１］〜［１０］のいずれかに記載の摺動装置を備える。
【００４２】
本発明のメカニカルシールによれば、血液成分を含有する水性液体中で用いた場合に、従来の摺動装置よりも摩擦力を低減することが可能となる本発明の摺動装置を備えることから、安定した摺動状態を得ることが可能となるため、高いシール性を得ることが可能となる。
【００４３】
［１３］本発明のポンプは、本発明のメカニカルシールを備える。
【００４４】
本発明のポンプによれば、本発明の摺動装置を備えるメカニカルシールを備えるため、高いシール性を得ることが可能となり、かつ、血液成分を含有する水性液体に移動力を付加する場合でも安定して動作可能なポンプとなる。
【００４５】
［１４］本発明のポンプは、補助人工心臓ポンプであることが好ましい。
【００４６】
このような構成とすることにより、本発明の摺動装置を備えるメカニカルシールを備えるため、従来の補助人工心臓ポンプよりも一層安定して動作可能な補助人工心臓ポンプとなる。
【００４７】
［１５］本発明の補助人工心臓システムは、本発明の補助人工心臓ポンプを備える。
【００４８】
本発明の補助人工心臓システムによれば、従来の補助人工心臓ポンプよりも一層安定して動作可能な本発明の補助人工心臓ポンプを備えるため、信頼性の高い補助人工心臓システムとなる。
【００４９】
なお、「補助人工心臓システム」とは、補助人工心臓ポンプの他に制御装置や人工血管等を備え、装着者の心臓の働きを補助するためのものである。
【００５０】
［１６］本発明の回転装置は、摺動面を有する回転軸と、摺動面を有する軸受け部材とを備え、前記軸受け部材の中に前記回転軸を挿入した状態で、血液成分を含有する水性液体中で使用する回転装置であって、前記回転軸と前記軸受け部材とのうち少なくとも一方は、「ケイ素を含有する材料からなり、かつ、ケイ素酸化物の水和物を摺動面に有する部材（以下、ケイ素含有材料製摺動部材という。）」からなることを特徴とする。
【００５１】
本発明の回転装置によれば、回転軸と軸受け部材とのうち少なくとも一方は、ケイ素含有材料製摺動部材からなることから、上記［１］の摺動装置の場合と同様に、摺動面に「高い親水性を有するケイ素酸化物の水和物」を有することとなり、「一般に疎水性を有する血液成分」が摺動面に付着し難くなり、その結果、血液成分を含有する水性液体中で用いた場合に従来の回転装置よりも摩擦力を低減することが可能となる。
なお、上記の回転装置は、いわゆるラジアル軸受け構造を有する回転装置であるといえる。
【００５２】
本発明においては、血液成分の由来となる血液は、ヒトのものに限られず、ヒト以外の哺乳類、鳥類、爬虫類等、種々の動物のものであってもよい。
【００５３】
［１７］本発明のポンプは、本発明の回転装置を備える。
【００５４】
本発明のポンプによれば、本発明の回転装置を備えるため、血液成分を含有する水性液体中で使用する場合でも安定して動作可能なポンプとなる。
【００５５】
［１８］本発明のポンプは、補助人工心臓ポンプであることが好ましい。
【００５６】
このような構成とすることにより、本発明の回転装置を備えるため、従来の補助人工心臓ポンプよりも一層安定して動作可能な補助人工心臓ポンプとなる。
【００５７】
［１９］本発明の補助人工心臓システムは、本発明の補助人工心臓ポンプを備える。
【００５８】
本発明の補助人工心臓システムによれば、従来の補助人工心臓ポンプよりも一層安定して動作可能な本発明の補助人工心臓ポンプを備えるため、信頼性の高い補助人工心臓システムとなる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】実施形態１に係る補助人工心臓システム１００を説明するために示す図である。
【図２】実施形態１に係る補助人工心臓ポンプ１１０の断面図である。
【図３】実施形態１に係る摺動装置１を説明するために示す図である。
【図４】実施形態１におけるなじみ処理を説明するために示す図である。
【図５】実施形態２に係る摺動装置２を説明するために示す図である。
【図６】実験例１における表面自由エネルギーの変化を説明するために示す棒グラフである。
【図７】実験例２におけるストライベック曲線のグラフである。
【図８】実験例２におけるストライベック曲線のグラフである。
【図９】実験例２における実験装置３００の模式図である。
【図１０】実験例３に係る摺動装置３における摩擦係数の変化を示すグラフである。
【図１１】従来の補助人工心臓ポンプ９００の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
以下、本発明の摺動装置、回転装置、ポンプ及び人工補助心臓システムについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００６１】
［実施形態１］
図１は、実施形態１に係る補助人工心臓システム１００を説明するために示す図である。
図２は、実施形態１に係る補助人工心臓ポンプ１１０の断面図である。
図３は、実施形態１に係る摺動装置１を説明するために示す図である。図３（ａ）は摺動装置１を含む部分の斜視図であり、図３（ｂ）は摺動装置１を含む部分の断面図であり、図３（ｃ）は図３（ｂ）における符号Ａで示す部分の拡大図である。なお、図３においては、説明を分かりやすくするため、固定側摺動部材１２と回転側摺動部材２２とを離して図示している。
図４は、実施形態１におけるなじみ処理を説明するために示す図である。図４（ａ）はなじみ処理を説明するために示す模式図であり、図４（ｂ）はなじみ処理における荷重、摩擦係数及び時間の関係を表すグラフである。図４（ａ）の矢印は荷重をかけていることを表す。図４（ｂ）の縦軸は摩擦係数（上ほど大きい）及び荷重（上ほど大きい）を表し、横軸は時間を表す。
【００６２】
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、補助人工心臓ポンプ１１０と、人工血管１２０，１３０と、制御装置１５０（図示せず。）とを備える。なお、制御装置１５０は、補助人工心臓システム１００の使用者の体外にあり、ケーブル１４０を介して補助人工心臓ポンプ１１０と接続されている。
【００６３】
補助人工心臓ポンプ１１０は、心臓の左心室の機能を補助する血液ポンプであり、体内に埋め込まれる。補助人工心臓ポンプ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部４０とを備えるポンプである。
【００６４】
固定部１０は、固定側摺動部材１２（いわゆるシールリング）を有する。
固定側摺動部材１２は、図３（ｃ）に示すように、摺動面１４を有する。
【００６５】
回転部２０は、回転側摺動部材２２（いわゆるシートリング）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、摺動面２４を有する。
インペラ２６は、血液に移動力を付加する。
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。
【００６６】
固定側摺動部材１２と回転側摺動部材２２とは、実施形態１に係る摺動装置１を構成する。これについては後で詳しく記載する。
実施形態１においては、摺動装置１がそのままメカニカルシールとしての機能を有する。
【００６７】
駆動部３０は回転シャフト２８を介して回転部２０を回転させる。駆動部３０は、例えば、回転モーターを備える。
クールシール液循環部４０は、補助人工心臓ポンプ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（例えば、水や生理食塩水）をクールシール液入口４２から補助人工心臓ポンプ１１０内を通過させ、クールシール液出口４４から排出する。クールシール液は、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。また、クールシール液は、固定側摺動部材１２と回転側摺動部材２２との間隙からの血液成分の進入を抑える（シール性を確保する）機能とともに、摺動面を洗浄する機能を有する。
【００６８】
以下、実施形態１に係る摺動装置１について詳しく説明する。
実施形態１に係る摺動装置１は、図３に示すように、摺動面１４を有する固定側摺動部材１２と、摺動面２４を有する回転側摺動部材２２とを備え、固定側摺動部材１２と回転側摺動部材２２とを当接させた状態で、血液成分を含有する水性液体（実施形態１においては血液）中で使用する摺動装置である。
【００６９】
摺動装置１は、固定側摺動部材１２と回転側摺動部材２２との間に、回転側摺動部材２２の回転軸に沿った方向に所定の荷重が与えられた状態で使用させる摺動装置（いわゆるスラスト軸受け構造を有する摺動装置）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。
なお、摺動装置１においては、固定側摺動部材１２と回転側摺動部材２２との間には使用時において１μｍ以下の間隙があり、当該間隙には血液やクールシール液が入り込む。血液やクールシール液の成分のうち、水成分は摺動面を潤滑する。また、上記したように、クールシール液は摺動面を潤滑する。
【００７０】
固定側摺動部材１２は、ケイ素含有材料製摺動部材からなる。つまり、固定側摺動部材１２は、ケイ素を含有する材料からなり、かつ、ケイ素酸化物の水和物１５を摺動面１４に有する部材からなる（図３（ｃ）参照。）。さらにいえば、固定側摺動部材１２は、炭化ケイ素製摺動部材からなる。
【００７１】
ケイ素酸化物の水和物１５を構成するケイ素酸化物は、ケイ素含有材料製摺動部材（固定側摺動部材１２）が含有するケイ素に由来するケイ素の酸化物である。
ケイ素含有材料製摺動部材（回転側摺動部材１２）は、摺動装置１として組まれる前に、ケイ素酸化物の水和物１５を摺動面１４に形成する処理であるなじみ処理が施されたものである。
【００７２】
ここで、実施形態１におけるなじみ処理について図４を用いて説明する。まず、図４（ａ）に示すように、固定側摺動部材１２の摺動面１４を対向部材Ｐの面に突き当てる。その後、軸方向に沿って荷重をかけた状態で固定側摺動部材１２と対向部材Ｐとを水中で摺動させる。これをしばらく続けると、双方の部材の摺動面がなじみ、部材間の摩擦係数が低下してくる（図４（ｂ）のステップ１を参照。）。
部材間の摩擦係数がある程度低下し、摩擦係数の時間変化が小さくなったら、さらに大きい荷重をかけ、固定側摺動部材１２と対向部材Ｐとをさらに水中で摺動させる。これを固定側摺動部材１２の摺動面１４が所望の状態になるまで繰り返す（図４（ｂ）のステップ２以降を参照。）。
【００７３】
上記なじみ処理においてトライボケミカル反応が発生し、固定側摺動部材１２の摺動面１４にケイ素酸化物の水和物１５が形成される。
なじみ処理は、例えば、一定荷重における摩擦係数の時間変化が小さくなる（例えば、一定時間内における摩擦係数の減少率が５％以内となる）たびに、荷重を５０Ｎずつ増加させ、これを４ステップ（つまり、最大荷重が２００Ｎとなるように）繰り返す条件で行うことができる。
【００７４】
炭化ケイ素製摺動部材（固定側摺動部材１２）の摺動面１４における平均表面粗さは、後述する炭素製摺動部材（回転側摺動部材２２）の摺動面２４における平均表面粗さよりも小さく、例えば、０．０５μｍである。
【００７５】
回転側摺動部材２２は、なじみ処理が施されていない炭素製摺動部材からなる。炭素製摺動部材（回転側摺動部材２２）の摺動面２４における平均表面粗さは、０．０１μｍ〜１．０μｍの範囲内にあり、一層好ましくは０．０５μｍ〜０．５μｍの範囲内にあり、より一層好ましくは０．１０μｍ〜０．２５μｍの範囲内にあり、例えば、０．１５μｍである。
【００７６】
次に、実施形態１に係る摺動装置１、ポンプ（補助人工心臓ポンプ１１０）及び補助人工心臓システム１００の効果を説明する。
【００７７】
実施形態１に係る摺動装置１によれば、固定側摺動部材と回転側摺動部材とのうち少なくとも一方（固定側摺動部材１２）は、ケイ素含有材料製摺動部材からなることから、摺動面に「高い親水性を有するケイ素酸化物の水和物」を有することとなる。このため、「一般に疎水性を有する血液成分」が摺動面に付着し難くなり、その結果、血液成分を含有する水性液体中で用いた場合に従来の摺動装置よりも摩擦力を低減することが可能となる。
【００７８】
また、実施形態１に係る摺動装置１によれば、ケイ素酸化物が「ケイ素含有材料製摺動部材が含有するケイ素に由来するケイ素」の酸化物であるため、ケイ素含有材料製摺動部材とケイ素酸化物の水和物との結合力を高くすることが可能となり、その結果、ケイ素酸化物の水和物がケイ素含有材料製摺動部材の表面から離脱してしまうのを抑制することが可能となる。
【００７９】
また、実施形態１に係る摺動装置１によれば、ケイ素含有材料製摺動部材が、摺動装置１として組まれる前に、ケイ素酸化物の水和物１５を摺動面１４に形成する処理が施されたものであるため、摺動装置として組まれた後にケイ素酸化物の水和物を摺動面に形成したものよりも自由度及び効果の高い条件（例えば、圧力条件や温度条件）でケイ素酸化物の水和物を形成することが可能となる。
【００８０】
また、実施形態１に係る摺動装置１によれば、ケイ素酸化物の水和物１５を摺動面１４に形成する処理が「なじみ処理」であるため、血液成分を含有する水性液体中で用いた場合に従来の摺動装置よりも摩擦力を一層低減することが可能となる。
【００８１】
また、実施形態１に係る摺動装置１によれば、固定側摺動部材と回転側摺動部材とのうち一方（固定側摺動部材１２）が炭化ケイ素製摺動部材からなり、固定側摺動部材と回転側摺動部材とのうち他方（回転側摺動部材２２）が炭素製摺動部材からなるため、摺動部材として一般的な組み合わせのものに本発明を適用することが可能となる。
【００８２】
また、実施形態１に係る摺動装置１によれば、炭素製摺動部材が「なじみ処理が施されていない炭素製摺動部材」からなるため、なじみ処理が施された炭素性摺動部材を用いる場合よりも、炭素製摺動部材の摺動面に血液成分が付着するのを抑制することが可能となる。
【００８３】
また、実施形態１に係る摺動装置１によれば、炭素製摺動部材の摺動面における平均表面粗さが０．０１μｍ〜１．０μｍの範囲内にあるため、摺動面の親水性が低くなりすぎてしまうのを防止することが可能となり、かつ、摺動面の粗さに起因する摩擦力が大きくなりすぎてしまうことを防止することが可能となる。
【００８４】
また、実施形態１に係る摺動装置１によれば、炭化ケイ素製摺動部材の摺動面における平均表面粗さが炭素製摺動部材の摺動面における平均表面粗さよりも小さいため、炭素製摺動部材における摺動面の親水性が低くなりすぎてしまうことが抑制され、炭素製摺動部材の摺動面に血液成分が一層付着し難くなる。
【００８５】
実施形態１に係るメカニカルシールによれば、実施形態１に係る摺動装置１を備えるため、血液成分を含有する水性液体中で用いた場合に、従来の摺動装置よりも摩擦力を低減することが可能となる本発明の摺動装置を備えることから、安定した摺動状態を得ることが可能となるため、高いシール性を得ることが可能となる。
【００８６】
実施形態１に係るポンプは、実施形態１に係るメカニカルシールを備えるため、高いシール性を得ることが可能となり、かつ、血液成分を含有する水性液体に移動力を付加する場合でも安定して動作可能なポンプとなる。
【００８７】
また、実施形態１に係るポンプは、実施形態１に係る摺動装置１を備えるメカニカルシールを備える補助人工心臓ポンプ１１０であるため、従来の補助人工心臓ポンプよりも一層安定して動作可能な補助人工心臓ポンプとなる。
【００８８】
実施形態１に係る補助人工心臓システム１００は、従来の補助人工心臓ポンプよりも一層安定して動作可能な実施形態１に係る補助人工心臓ポンプ１００を備えるため、信頼性の高い補助人工心臓システムとなる。
【００８９】
実施形態１に係る摺動装置１は、固定側摺動部材１２と回転側摺動部材２２との間に、回転側摺動部材２２の回転軸に沿った方向に所定の荷重が与えられた状態で使用させる摺動装置であり、本発明はこのような構成（いわゆるスラスト軸受け構造）を有する摺動装置に対して好適に適用することができる。
【００９０】
実施形態１に係る摺動装置１は、固定側摺動部材１２と回転側摺動部材２２とを当接させた状態で、血液成分を含有する水性液体中で使用する摺動装置である。本発明はこのような構成を有する摺動装置に対して好適に適用することができる。
【００９１】
［実施形態２］
図５は、実施形態２に係る摺動装置２を説明するために示す図である。図５（ａ）は摺動装置２を含む部分の斜視図であり、図５（ｂ）は摺動装置２を含む部分の断面図であり、図５（ｃ）は図５（ｂ）における符号Ａで示す部分の拡大図である。なお、図５においては、説明を分かりやすくするため、固定側摺動部材１２と回転側摺動部材５２とを離して図示している。
【００９２】
実施形態２に係る摺動装置２は、基本的には実施形態１に係る摺動装置１と同様の構成を有するが、回転側摺動部材の構成が実施形態１に係る摺動装置１とは異なる。すなわち、実施形態２に係る摺動装置２においては、図５に示すように、回転側摺動部材５２は、炭化ケイ素製摺動部材からなり、摺動面５４にケイ素酸化物の水和物５５を有する。つまり、実施形態２に係る摺動装置２においては、固定側摺動部材１２及び回転側摺動部材５２はいずれも、化ケイ素製摺動部材からなる。
【００９３】
実施形態２に係る摺動装置２は、回転側摺動部材の構成が実施形態１に係る摺動装置１とは異なるが、固定側摺動部材１２及び回転側摺動部材５２のいずれもが炭化ケイ素製摺動部材からなることから、固定側摺動部材１２の摺動面１４及び回転側摺動部材５２の摺動面５４の両方がケイ素酸化物の水和物１５，５５を有することとなる。このため、実施形態２に係る摺動装置２によれば、固定側摺動部材と回転側摺動部材とのいずれについても血液成分が付着し難くなるため、血液成分を含有する水性液体中で用いた場合に実施形態１に係る摺動装置１の場合よりも摩擦力を低減することが可能となる。
【００９４】
なお、実施形態２に係る摺動装置２は、回転側摺動部材の構成以外の点においては実施形態１に係る摺動装置１と同様の構成を有するため、実施形態１に係る摺動装置１が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。
【００９５】
［実験例１］
図６は、実験例１における表面自由エネルギーの変化を説明するために示す棒グラフである。図６（ａ）は炭化ケイ素に関する棒グラフであり、図６（ｂ）は炭素に関する棒グラフである。なお、図６においては、表面自由エネルギーのうち、分散力に起因する部分を薄い灰色で図示し、水素結合力に起因する部分を濃い灰色で図示している。
【００９６】
実験例１においては、炭化ケイ素又は炭素からなる部材を用いて、なじみ処理における最大荷重が異なる場合における表面自由エネルギーの違いを測定した。
なじみ処理の方法は実施形態１に記載した方法と同様であるため省略するが、最大荷重はそれぞれ０Ｎ（つまり、なじみ処理を行わない）、１００Ｎ、２００Ｎとした。なお、初期状態における摺動面の平均表面粗さは、炭化ケイ素からなる部材では０．０２７μｍ、炭素からなる部材では０．２５８μｍであった。ポア率に関しては、炭化ケイ素からなる部材では２８．８％、炭素からなる部材では３６．３％のものを用いた。
【００９７】
なお、表面自由エネルギーは、大まかには表面の濡れ性の大きさと関連付けることができ、表面自由エネルギーが大きいほど親水性が高いということができる。
表面自由エネルギーの測定方法としては、一般的な方法を用いた。詳しい説明は省略するが、まず、水に対する表面張力とジヨードメタンに対する表面張力とを接触角測定器で測定する（いわゆる液適法。）。次に、水とジヨードメタンとに関する既知のデータから、公式により表面自由エネルギーを算出する。
【００９８】
結果としては、まず、炭化ケイ素からなる部材については、図６（ａ）に示すように、最大荷重が大きくなるほど、表面自由エネルギーが大きくなった。これは、トライボケミカル反応により摺動面に酸化ケイ素の水和物が形成され、水素結合力が大きく増加したためであると考えられる。
【００９９】
次に、炭素からなる部材については、図６（ｂ）に示すように、最大荷重が大きくなるほど、表面自由エネルギーが小さくなった。これは、摺動面が平滑化されることにより、水素結合力が減少するためであると考えられる（炭素そのものは疎水性が強い物質である。）。
なお、固定側の部材であることと回転側の部材であることとには本質的な違いはないため、部材の固定側と回転側とを入れ替えても同様の結果が得られると考えられる。
【０１００】
以上のように、固定側摺動部材と回転側摺動部材とのうち一方が炭化ケイ素製摺動部材からなり、固定側摺動部材と回転側摺動部材とのうち他方が炭素製摺動部材からなる場合においては、摺動面の親水性を高くし、血液成分が摺動面に付着するのを抑制するという観点からは、炭化ケイ素製摺動部材についてはなじみ処理が施された炭化ケイ素製摺動部材（ケイ素含有材料製摺動部材）を用い、炭素製摺動部材についてはなじみ処理が施されていない炭素製摺動部材を用いるのがよいことが確認できた。
【０１０１】
［実験例２］
図７及び図８は、実験例２におけるストライベック曲線を表すグラフである。
【０１０２】
実験例２においては、固定側摺動部材及び回転側摺動部材が、一方が炭化ケイ素製摺動部材であり他方が炭素製摺動部材である場合と、両方とも炭化ケイ素製摺動部材である場合とを想定して、ストライベック曲線を作成した。
なお、本明細書においては、ストライベック曲線とは、縦軸に摩擦係数μをとり、横軸に粘度と軸回転数との積を荷重で割った値（以下、ストライベック数という。）をとってグラフにしたものである。
【０１０３】
試験は、図示は省略するが、固定側摺動部材に相当するディスク部材と回転側摺動部材に相当するリング部材とを用意し、ディスク部材とリング部材とを当接させた状態で当該リング部材を回転させ、摩擦のトルクを測定することにより行った。また、ディスク部材とリング部材とは実験用の液体に浸された状態とし、ディスク部材に油圧で荷重をかけることでディスク部材とリング部材との間にかかる荷重を変化させた。
【０１０４】
用意したディスク部材及びリング部材の外径は２０ｍｍとした。リング部材に空けられた穴の直径は１０ｍｍとした。初期状態における摺動面の平均表面粗さは、炭化ケイ素からなる部材では０．０２７μｍ、炭素からなる部材では０．２５８μｍであった。ポア率に関しては、炭化ケイ素からなる部材では２８．８％、炭素からなる部材では３６．３％のものを用いた。
測定は、回転側摺動部材の回転の速さを８００ｒｐｍとし、水温（実験用の液体の温度）を１８℃〜２０℃とし、荷重を５０Ｎ〜２００Ｎ（接触面圧としては２１２．３ｋＰａ〜８４９．３ｋＰａ）として行った。実験用の液体としては、血しょうを１５ｖｏｌ％含む水を用いた。
【０１０５】
実験例２においては以下の（１）〜（５）について、ストライベック曲線を作成した。なお、（１）及び（４）が本発明に係る摺動装置であり、（２）、（３）及び（５）は比較例に係る摺動装置である。（１）〜（３）の結果については図７にまとめて示し、（４）及び（５）の結果については図８にまとめて示した。
【０１０６】
（１）ディスク部材がなじみ処理が施された炭化ケイ素製摺動部材からなり、リング部材がなじみ処理が施されていない炭素製摺動部材からなる場合（白抜きの四角形で図示。）。
（２）ディスク部材がなじみ処理が施されていない炭化ケイ素製摺動部材からなり、リング部材がなじみ処理が施されていない炭素製摺動部材からなる場合（黒塗りの三角形で図示。）。
（３）ディスク部材がなじみ処理が施された炭化ケイ素製摺動部材からなり、リング部材がなじみ処理が施された炭素製摺動部材からなる場合（白抜きの三角形で図示。）。
（４）ディスク部材がなじみ処理が施された炭化ケイ素製摺動部材からなり、リング部材もなじみ処理が施された炭化ケイ素製摺動部材からなる場合（白抜きのひし形で図示。）。
（５）ディスク部材がなじみ処理が施されていない炭化ケイ素製摺動部材からなり、リング部材もなじみ処理が施されていない炭化ケイ素製摺動部材からなる場合（黒塗りの四角形で図示。）。
【０１０７】
結果としては、ディスク部材が炭化ケイ素からなりリング部材が炭素からなる場合においては、本発明に係る摺動部材（（１）の場合）の摩擦係数が全体的に他の摺動部材（（２）及び（３）の場合）の摩擦係数よりも低くなった。従って、血液成分を含有する水性液体中で用いた場合に、本発明に係る摺動装置が従来の摺動装置よりも摩擦力を低減することが可能となることが確認できた（図７参照。）。
【０１０８】
一方、ディスク部材及びリング部材の両方が炭化ケイ素からなる場合においても、本発明に係る摺動部材（（４）の場合）の摩擦係数が全体的に他の摺動部材（（５）の場合）の摩擦係数よりも低くなった。従って、血液成分を含有する水性液体中で用いた場合に、本発明に係る摺動装置が従来の摺動装置よりも摩擦力を低減することが可能となることが確認できた（図８参照。）。なお、図８における比較はなじみ処理の有無に関する比較でもあるため、なじみ処理により摩擦係数が低減可能であることも確認できた。
【０１０９】
［実験例３］
図９は、実験例３における実験装置３００の模式図である。
図１０は、実験例３に係る摺動装置３における摩擦係数の変化を説明するために示すグラフである。図１０（ａ）は実験例３に係る摺動装置３の結果を示すグラフであり、図１０（ｂ）は比較例１に係る摺動装置３ａの結果を示すグラフであり、図１０（ｃ）は比較例２に係る摺動装置３ｂの結果を示すグラフである。図１０においては、縦軸が摩擦係数μを示し、横軸が時間ｔ（単位は分）を示す。
【０１１０】
実験例３においては、固定側摺動部材及び回転側摺動部材のいずれもが炭化ケイ素製摺動部材からなる場合における、時間による摩擦係数の変化を測定した。
【０１１１】
実験例３は、実験装置３００を用いて行った（図９参照。）。実験装置３００は、基本的には実施形態１に係る補助人工心臓ポンプ１１０を模した構造とした。すなわち、実験装置３００は、固定部３１０と、回転部３２０と、駆動部３３０と、クールシール液循環部３４０とを備えるものとした。また、固定側摺動部材３１２及び回転側摺動部材３２２（後述）にかかる荷重を調節するための荷重調節部３５０をさらに備えるものとした。
【０１１２】
固定部３１０は、固定側摺動部材３１２を有するものとし、固定側摺動部材３１２は、摺動面３１４（符号を図示せず。）を有するものとした。
回転部３２０は、回転側摺動部材３２２と、磁石３２６と、回転シャフト３２８とを有するものとし、回転側摺動部材３２２は、摺動面３２４（符号を図示せず。）を有するものとした。磁石３２６は、荷重調節部３５０における移動可能な磁石３５２との反発力により、固定側摺動部材３１２と回転側摺動部材３２２との間に荷重をかけるものである。
【０１１３】
駆動部３３０は、モーター３３２とトルク検出部３３４とを備え、回転シャフト３２８を通じて回転部３２０を回転させるものとした。
クールシール液循環部３４０は、タンク３４２とポンプ３４４とを備え、クールシール液を流通させた。
荷重調節部３５０は、移動可能な磁石３５２を備える。移動可能な磁石３５２は、磁石３２６と同じ極で向かい合うようにした。
【０１１４】
固定側摺動部材３１２と回転側摺動部材３２２とで、実験例３における摺動装置３を構成した。固定側摺動部材３１２と回転側摺動部材３２２とは、実験用の液体にさらし、固定側摺動部材３１２と回転側摺動部材３２２とで当該液体が内部に侵入しないようにするメカニカルシールを構成した。
固定側摺動部材３１２及び回転側摺動部材３２２のいずれについても炭化ケイ素製摺動部材からなるものを用いた。
【０１１５】
また、実験例３においては、実験例３に係る摺動装置３の効果を確認するために、比較例１及び比較例２についての実験も行った。比較例１及び比較例２の実験装置については、固定側摺動部材及び回転側摺動部材が異なる以外は実験装置３００と同様の構成を有するものとしたので、図示及び詳細な説明は省略する。
比較例１においては、固定側摺動部材がなじみ処理が施されていない炭化ケイ素製摺動部材からなり、回転側摺動部材がなじみ処理が施されていない炭素製摺動部材からなるものを用いた。
比較例２においては、固定側摺動部材及び回転側摺動部材のいずれもがなじみ処理が施されていない炭化ケイ素製摺動部材からなるものを用いた。
【０１１６】
実験条件は、いずれも共通で、血液成分を含有する水性液体としてヤギの血液を用い、クールシール液として水を用い、回転部３２０の回転の速さを２０００ｒｐｍとし、摺動面に係る荷重を２Ｎとして行った。
【０１１７】
結果として、従来の摺動装置に近い構成を有する比較例１及び比較例２に係る摺動装置においては、時間が経過すると摩擦係数が増大し、摺動が不安定となるのに対して（図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）参照。）、本発明の構成を有する摺動装置３においては、時間が経過しても摩擦係数の増大や摺動が不安定となることは見られなかった。また、摩擦係数そのものも比較例よりも格段に低くなることが確認できた（図１０（ａ）参照。）。
【０１１８】
［実施形態３］
実施形態３に係る回転装置４（図示せず。）は、摺動面を有する回転軸と、摺動面を有する軸受け部材とを備え、軸受け部材の中に前記回転軸を挿入した状態で、血液成分を含有する水性液体中で使用する回転装置であって、回転軸と軸受け部材とのうち少なくとも一方は、ケイ素を含有する材料からなり、かつ、ケイ素酸化物の水和物を摺動面に有する部材（以下、ケイ素含有材料製摺動部材という。）からなる。つまり、いわゆるラジアル軸受け構造を有する回転装置である。なお、本発明においては、回転軸及び軸受け部材はいずれも炭化ケイ素製摺動部材からなるものであってもよい。
【０１１９】
実施形態３に係るポンプは、回転装置４を備えるポンプであり、補助人工心臓ポンプである。また、実施形態３に係る補助人工心臓システムは、実施形態３に係るポンプを備える。
【０１２０】
実施形態３に係る回転装置４によれば、回転軸と軸受け部材とのうち少なくとも一方はケイ素含有材料製摺動部材からなるため、実施形態１に係るの摺動装置の場合と同様に、ケイ素含有材料製摺動部材が摺動面に親水性の高いケイ素酸化物の水和物を有することにより、血液成分が当該摺動面に付着するのを一層効果的に抑制することが可能となり、その結果、血液成分を含有する水性液体中で用いた場合に、従来の摺動装置よりも摩擦力を低減することが可能となる。
【０１２１】
実施形態３に係るポンプによれば、実施形態３に係る回転装置４を備えるため、血液成分を含有する水性液体に移動力を付加する場合でも安定して動作させることが可能なポンプとなる。
【０１２２】
また、実施形態３に係るポンプによれば、実施形態３に係る回転装置４を備えるため、安定して動作させることが可能な補助人工心臓ポンプとなる。
【０１２３】
実施形態３に係る補助人工心臓システムによれば、従来の補助人工心臓ポンプよりも安定して動作させることが可能な実施形態３に係る補助人工心臓ポンプを備えるため、動作安定性の高い補助人工心臓システムとなる。
【０１２４】
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。
【０１２５】
（１）上記実施形態１〜３においては、固定側摺動部材と回転側摺動部材とを当接させた状態で、血液成分を含有する水性液体中で使用する摺動装置を例にとって本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、摺動装置は、固定側摺動部材と回転側摺動部材との間に位置する中間摺動部材をさらに備え、固定側摺動部材と回転側摺動部材とを中間摺動部材を介して対向させた状態で、血液成分を含有する水性液体中で使用する摺動装置であってもよい。本発明の摺動装置は、上記のような摺動装置に対しても好適に適用することが可能である。中間摺動部材としては、例えば、炭素、各種セラミックス（例えば、炭化ケイ素）、各種プラスチック（例えば、ＰＴＦＥ）、各種超硬合金等からなるものを用いることができる。中間摺動部材が炭化ケイ素からなる場合には、なじみ処理が施された中間摺動部材を用いることが好ましい。
【０１２６】
（２）上記各実施形態においては、補助人工心臓ポンプであるポンプを例にとって本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。補助人工心臓ポンプ以外のポンプにも本発明を適用することが可能であり、例えば、非埋め込み式であって血液を移動させるために用いるポンプや、血液成分を含有する水性液体から薬品を製造する装置に用いるポンプ等としてもよい。
【符号の説明】
【０１２７】
１，２，３，９０１…摺動装置、１０，３１０，９１０…固定部、１２，３１２，９１２…固定側摺動部材、１４…（固定側摺動部材の）摺動面、１５，５５…ケイ素酸化物の水和物、２０，５０，３２０，９２０…回転部、２２，５２，３２２，９２２…回転側摺動部材、２４，５４…（回転側摺動部材の）摺動面、２６，５６，９２６…インペラ、２８，５８，３２８，９２８…回転シャフト、３０，３３０，９３０…駆動部、４０，３４０…クールシール液循環部、４２…クールシール液入口、４４…クールシール液出口、１００…補助人工心臓システム、１１０，９００…補助人工心臓ポンプ、１２０，１３０…人工血管、１４０…ケーブル、３００…実験装置、３２６，３５２…磁石、３３２…モーター、３３４…トルク検出部、３４２…タンク、３４４…ポンプ、３５０…荷重調節部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摺動装置、メカニカルシール、回転装置、ポンプ及び補助人工心臓システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体に移動力を付加するポンプは様々な産業分野で広く利用されている。そのようなポンプの中でも、特に血液に移動力を付加するポンプとして、従来、補助人工心臓ポンプが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図１１は、従来の補助人工心臓ポンプ９００の断面図である。
従来の補助人工心臓ポンプ９００は、図１１に示すように、摺動面を有する固定側摺動部材９１２と、摺動面を有する回転側摺動部材９２２とを備え、固定側摺動部材９１２の摺動面と回転側摺動部材９２２の摺動面とを対向させた状態で使用する摺動装置９０１を備える。さらにいえば、摺動装置９０１は、固定側摺動部材９１２と回転側摺動部材９２２とを当接させた状態で、血液中で使用する摺動装置である。固定側摺動部材９１２は、例えば、炭化ケイ素からなる。回転側摺動部材９２２は、例えば、炭素からなる。
【０００４】
固定側摺動部材９１２は、固定部９１０の一部を構成する部材でもある。
回転側摺動部材９２２は、回転部９２０の一部を構成する部材でもある。回転部９２０は回転側摺動部材９２２の他に、インペラ９２６及び回転シャフト９２８を有する。回転シャフト９２８は、駆動部９３０により駆動力（回転力）を与えられて回転部９２０全体を回転させる。
【０００５】
摺動装置９０１は、補助人工心臓ポンプ９００の駆動部９３０等に血液成分が進入するのを阻止するメカニカルシールとしての役割も有する。また、符号の図示及び詳しい説明は省略するが、補助人工心臓ポンプ９００は、クールシール液循環部９４０（符号を図示せず。）をさらに備え、補助人工心臓ポンプ９００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（パージ液と呼ぶこともある。）の循環を行っている。
【０００６】
従来の補助人工心臓ポンプ９００によれば、上記のような摺動装置９０１を備えるため、固定部と回転部と間の摺動を摺動装置が受け持ち、補助人工心臓ポンプを安定して動作させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２９６５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、補助人工心臓ポンプの技術分野においては、補助人工心臓ポンプを一層安定して動作させたいという要求が存在する。なお、このような要求は、補助人工心臓ポンプの技術分野に限られるものではなく、血液や、血液中の特定成分を分散した水性液体（以下、これらを「血液成分を含有する水性液体」ということもある。）を移動させるポンプの技術分野においても同様に存在する。本発明の発明者らは、上記要求に応えるため、「ポンプが備える摺動装置又は回転装置の摩擦力を低減すること」に鋭意努力した。ポンプが備える摺動装置又は回転装置の摩擦力を低減することで上記要求に応えることが可能となると考えたためである。
【０００９】
そこで、本発明は上記したような事情に鑑みてなされたもので、血液成分を含有する水性液体中で用いた場合に従来の摺動装置よりも摩擦力を低減することが可能な摺動装置を提供することを目的とする。また、本発明の摺動装置を備えるメカニカルシールを提供することを目的とする。また、血液成分を含有する水性液体中で用いた場合に従来の回転装置によりも摩擦力を低減することが可能な回転装置を提供することを目的とする。さらにまた、本発明のメカニカルシール又は回転装置を備えるポンプ及び補助人工心臓システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の発明者らは、血液成分を含有する水性液体中で摺動装置を使用すると血液成分（例えば、タンパク質成分や血漿成分）が摺動面に付着することに起因して摩擦力が高くなってしまう場合があることに注目した。血液成分が摺動面に付着すること自体は以前より問題視されており、その解決策として、例えば、上記したようにクールシール液（例えば純水や生理食塩水）を用いて摺動面を洗浄可能な構造（クールシール構造）が用いられている。
【００１１】
しかしながら、補助人工心臓ポンプを一層安定して動作させるためには、従来の摺動装置よりも摩擦力を低減する必要があるため、本発明の発明者らは、血液成分が摺動面に付着し難くなる構成について鋭意研究を行い、本発明を完成させた。本発明は、以下の要素からなる。
【００１２】
［１］本発明の摺動装置は、摺動面を有する固定側摺動部材と、摺動面を有する回転側摺動部材とを備え、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対向させた状態で、血液成分を含有する水性液体中で使用する摺動装置であって、前記固定側摺動部材と前記回転側摺動部材とのうち少なくとも一方は、「ケイ素を含有する材料からなり、かつ、ケイ素酸化物の水和物を摺動面に有する部材（以下、ケイ素含有材料製摺動部材という。）」からなることを特徴とする。
【００１３】
本発明の摺動装置によれば、固定側摺動部材と回転側摺動部材とのうち少なくとも一方は、上記したケイ素含有材料製摺動部材からなることから、後述する実験例に示すように、摺動面に「高い親水性を有するケイ素酸化物の水和物」を有することとなる。このため、「一般に疎水性を有する血液成分」が摺動面に付着し難くなり、その結果、血液成分を含有する水性液体中で用いた場合に従来の摺動装置よりも摩擦力を低減することが可能となる。
【００１４】
本発明においては、血液成分の由来となる血液は、ヒトのものに限られず、ヒト以外の哺乳類、鳥類、爬虫類等、種々の動物のものであってもよい。
【００１５】
本発明の摺動装置は、固定側摺動部材と回転側摺動部材との間に、回転側摺動部材の回転軸に沿った方向に所定の荷重が与えられた状態で使用させる摺動装置であることが好ましい。本発明はこのような構成（いわゆるスラスト軸受け構造）を有する摺動装置に対して好適に適用することができる。
【００１６】
［２］本発明の摺動装置においては、前記ケイ素酸化物は、前記ケイ素含有材料製摺動部材が含有するケイ素に由来するケイ素の酸化物であることが好ましい。
【００１７】
このような構成とすることにより、ケイ素含有材料製摺動部材とケイ素酸化物の水和物との結合力を高くすることが可能となり、その結果、ケイ素酸化物の水和物がケイ素含有材料製摺動部材の表面から離脱してしまうのを抑制することが可能となる。
【００１８】
［３］本発明の摺動装置においては、前記ケイ素含有材料製摺動部材は、前記摺動装置として組まれる前に、前記ケイ素酸化物の水和物を前記摺動面に形成する処理が施されたものであることが好ましい。
【００１９】
このような構成とすることにより、摺動装置として組まれた後にケイ素酸化物の水和物を摺動面に形成したものよりも自由度及び効果の高い条件（例えば、圧力条件や温度条件）でケイ素酸化物の水和物を形成することが可能となる。
【００２０】
［４］本発明の摺動装置においては、前記ケイ素酸化物の水和物を前記摺動面に形成する処理は、なじみ処理であることが好ましい。
【００２１】
「なじみ処理」とは、所定の手順に沿って荷重を増大させながら摺動面に摩擦を与える処理をいう。本発明においては、一定荷重において摩擦係数の変化率が所定の値（例えば、５％）以内になるまで摺動面に摩擦を与えた後、荷重を所定の値（例えば、５０Ｎ）ずつ増加させることにより行うことが好ましい（後述する図４参照。）。なじみ処理は、例えば水中で行う。なお、なじみ処理中に与える最大の荷重（以下、最大荷重という。）は、摺動装置を実際に使用するときにかかる荷重よりも大きいことが好ましく、例えば、荷重の１０倍以上であることが一層好ましい。
【００２２】
ここで、ケイ素を含有する材料からなる部材になじみ処理を行うと、トライボケミカル反応と呼ばれる反応が起こり、摺動面にケイ素酸化物の水和物が形成されることが知られている（例えば、トライボロジスト１９８９年（Ｖｏｌ．３４）２号の１４０ページにおける特集「セラミックスのトライボロジー」（著者：田上寛）を参照。）。本発明の発明者らは、当該なじみ処理が施されたケイ素含有材料製摺動部材の摺動面は、単純に摩擦力が低いだけでなく、表面自由エネルギーが大きいためにケイ素含有材料製摺動部材の摺動面における親水性がより一層高くなり、血液成分がより一層摺動面に付着し難くなることを見出した。
【００２３】
したがって、上記［４］に記載の摺動装置によれば、血液成分を含有する水性液体中で用いた場合に従来の摺動装置よりも摩擦力を低減することが可能となる。
【００２４】
［５］本発明の摺動装置においては、前記固定側摺動部材と前記回転側摺動部材とのうち一方は、前記ケイ素含有材料製摺動部材としての炭化ケイ素製摺動部材からなり、前記固定側摺動部材と前記回転側摺動部材とのうち他方は、炭素製摺動部材からなることが好ましい。
【００２５】
炭化ケイ素は、硬度や耐久性に優れるとともに、なじみ処理に適する材料である。炭素は、炭化ケイ素とともに用いるのに適する軟質材料である。したがって、上記［５］に記載の摺動装置によれば、摺動部材として一般的な組み合わせのものに本発明を適用することが可能となる。
【００２６】
［６］本発明の摺動装置においては、前記炭素製摺動部材は、なじみ処理が施されていない炭素製摺動部材からなることが好ましい。
【００２７】
ところで、炭素製摺動部材になじみ処理を行うと、トライボケミカル反応が起こらずに、表面自由エネルギーが低くなってしまうことが判明した（後述する実験例１、特に図６（ｂ）参照。）。つまり、なじみ処理を施した炭素製摺動部材については、摺動面の親水性が低くなってしまうということである。したがって、上記［６］に記載の摺動装置によれば、なじみ処理を施した炭素性摺動部材を用いる場合よりも、炭素製摺動部材の摺動面に血液成分が付着し難くなる。
【００２８】
［７］本発明の摺動装置においては、前記炭素製摺動部材の摺動面における平均表面粗さは、０．０１μｍ〜１．０μｍの範囲内にあることが好ましい。
【００２９】
このような構成とすることにより、摺動面の親水性が低くなりすぎてしまうのを防止することが可能となり、かつ、摺動面の粗さに起因する摩擦力が大きくなりすぎてしまうことを防止することが可能となる。
【００３０】
ところで、炭素製摺動部材においては、摺動面の平均表面粗さが表面自由エネルギーの大小に関わっていると考えられる（後述する実験例１参照。）。
炭素製摺動部材の摺動面における平均表面粗さを０．０１μｍ〜１．０μｍの範囲内としたのは、当該平均表面粗さが０．０１μｍより小さい場合には、摺動面が平坦すぎて摺動面の親水性が低くなりすぎてしまう場合があるためであり、当該平均表面粗さが１．０μｍより大きい場合には、表面の凹凸が大きすぎて摺動面の粗さに起因する摩擦力が大きくなりすぎてしまう場合があるためである。
上記観点からは、炭素製摺動部材の摺動面における平均表面粗さは、０．０５μｍ〜０．５０μｍの範囲内にあることが一層好ましく、０．１０μｍ〜０．２５μｍの範囲内にあることがより一層好ましい。
【００３１】
［８］本発明の摺動装置においては、前記炭化ケイ素製摺動部材の摺動面における平均表面粗さは、前記炭素製摺動部材の摺動面における平均表面粗さよりも小さいことが好ましい。
【００３２】
このような構成とすることにより、炭素製摺動部材における摺動面の親水性が低くなりすぎてしまうことが抑制され、炭素製摺動部材の摺動面に血液成分が付着し難くなる。
【００３３】
［９］本発明の摺動装置においては、前記固定側摺動部材及び前記回転側摺動部材はいずれも、前記ケイ素含有材料製摺動部材としての炭化ケイ素製摺動部材からなることが好ましい。
【００３４】
このような構成とすることにより、固定側摺動部材の摺動面及び回転側摺動部材の摺動面はいずれもケイ素酸化物の水和物を有することになるため、固定側摺動部材及び回転側摺動部材の両方について血液成分がより付着し難くなる。その結果、血液成分を含有する水性液体中で用いた場合に従来の摺動装置よりも摩擦力を低減することが可能となる。
【００３５】
［１０］本発明の摺動装置においては、前記摺動装置は、前記固定側摺動部材と前記回転側摺動部材とを当接させた状態で、血液成分を含有する水性液体中で使用する摺動装置であることが好ましい。
【００３６】
本発明の摺動装置は、上記のような摺動装置に対して好適に適用することが可能である。
【００３７】
なお、「固定側摺動部材の摺動面と回転側摺動部材の摺動面とを当接した状態」とは、摺動面同士が完全に接触して当接している状態のみをいうのではなく、摺動面同士の間にごく小さな間隙があり、当該間隙に侵入した液体（例えば、クールシール液、血液成分を含有する水性液体など）が存在する場合も含む。
【００３８】
［１１］本発明の摺動装置においては、前記摺動装置は、前記固定側摺動部材と前記回転側摺動部材との間に位置する中間摺動部材をさらに備え、前記固定側摺動部材と前記回転側摺動部材とを前記中間摺動部材を介して対向させた状態で、血液成分を含有する水性液体中で使用する摺動装置であることも好ましい。
【００３９】
本発明の摺動装置は、上記のような摺動装置に対しても好適に適用することが可能である。
【００４０】
なお、中間摺動部材としては、例えば、炭素、各種セラミックス（例えば、炭化ケイ素）、各種プラスチック（例えば、ＰＴＦＥ）、各種超硬合金等からなるものを用いることができる。
【００４１】
［１２］本発明のメカニカルシールは、上記［１］〜［１０］のいずれかに記載の摺動装置を備える。
【００４２】
本発明のメカニカルシールによれば、血液成分を含有する水性液体中で用いた場合に、従来の摺動装置よりも摩擦力を低減することが可能となる本発明の摺動装置を備えることから、安定した摺動状態を得ることが可能となるため、高いシール性を得ることが可能となる。
【００４３】
［１３］本発明のポンプは、本発明のメカニカルシールを備える。
【００４４】
本発明のポンプによれば、本発明の摺動装置を備えるメカニカルシールを備えるため、高いシール性を得ることが可能となり、かつ、血液成分を含有する水性液体に移動力を付加する場合でも安定して動作可能なポンプとなる。
【００４５】
［１４］本発明のポンプは、補助人工心臓ポンプであることが好ましい。
【００４６】
このような構成とすることにより、本発明の摺動装置を備えるメカニカルシールを備えるため、従来の補助人工心臓ポンプよりも一層安定して動作可能な補助人工心臓ポンプとなる。
【００４７】
［１５］本発明の補助人工心臓システムは、本発明の補助人工心臓ポンプを備える。
【００４８】
本発明の補助人工心臓システムによれば、従来の補助人工心臓ポンプよりも一層安定して動作可能な本発明の補助人工心臓ポンプを備えるため、信頼性の高い補助人工心臓システムとなる。
【００４９】
なお、「補助人工心臓システム」とは、補助人工心臓ポンプの他に制御装置や人工血管等を備え、装着者の心臓の働きを補助するためのものである。
【００５０】
［１６］本発明の回転装置は、摺動面を有する回転軸と、摺動面を有する軸受け部材とを備え、前記軸受け部材の中に前記回転軸を挿入した状態で、血液成分を含有する水性液体中で使用する回転装置であって、前記回転軸と前記軸受け部材とのうち少なくとも一方は、「ケイ素を含有する材料からなり、かつ、ケイ素酸化物の水和物を摺動面に有する部材（以下、ケイ素含有材料製摺動部材という。）」からなることを特徴とする。
【００５１】
本発明の回転装置によれば、回転軸と軸受け部材とのうち少なくとも一方は、ケイ素含有材料製摺動部材からなることから、上記［１］の摺動装置の場合と同様に、摺動面に「高い親水性を有するケイ素酸化物の水和物」を有することとなり、「一般に疎水性を有する血液成分」が摺動面に付着し難くなり、その結果、血液成分を含有する水性液体中で用いた場合に従来の回転装置よりも摩擦力を低減することが可能となる。
なお、上記の回転装置は、いわゆるラジアル軸受け構造を有する回転装置であるといえる。
【００５２】
本発明においては、血液成分の由来となる血液は、ヒトのものに限られず、ヒト以外の哺乳類、鳥類、爬虫類等、種々の動物のものであってもよい。
【００５３】
［１７］本発明のポンプは、本発明の回転装置を備える。
【００５４】
本発明のポンプによれば、本発明の回転装置を備えるため、血液成分を含有する水性液体中で使用する場合でも安定して動作可能なポンプとなる。
【００５５】
［１８］本発明のポンプは、補助人工心臓ポンプであることが好ましい。
【００５６】
このような構成とすることにより、本発明の回転装置を備えるため、従来の補助人工心臓ポンプよりも一層安定して動作可能な補助人工心臓ポンプとなる。
【００５７】
［１９］本発明の補助人工心臓システムは、本発明の補助人工心臓ポンプを備える。
【００５８】
本発明の補助人工心臓システムによれば、従来の補助人工心臓ポンプよりも一層安定して動作可能な本発明の補助人工心臓ポンプを備えるため、信頼性の高い補助人工心臓システムとなる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】実施形態１に係る補助人工心臓システム１００を説明するために示す図である。
【図２】実施形態１に係る補助人工心臓ポンプ１１０の断面図である。
【図３】実施形態１に係る摺動装置１を説明するために示す図である。
【図４】実施形態１におけるなじみ処理を説明するために示す図である。
【図５】実施形態２に係る摺動装置２を説明するために示す図である。
【図６】実験例１における表面自由エネルギーの変化を説明するために示す棒グラフである。
【図７】実験例２におけるストライベック曲線のグラフである。
【図８】実験例２におけるストライベック曲線のグラフである。
【図９】実験例２における実験装置３００の模式図である。
【図１０】実験例３に係る摺動装置３における摩擦係数の変化を示すグラフである。
【図１１】従来の補助人工心臓ポンプ９００の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
以下、本発明の摺動装置、回転装置、ポンプ及び人工補助心臓システムについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００６１】
［実施形態１］
図１は、実施形態１に係る補助人工心臓システム１００を説明するために示す図である。
図２は、実施形態１に係る補助人工心臓ポンプ１１０の断面図である。
図３は、実施形態１に係る摺動装置１を説明するために示す図である。図３（ａ）は摺動装置１を含む部分の斜視図であり、図３（ｂ）は摺動装置１を含む部分の断面図であり、図３（ｃ）は図３（ｂ）における符号Ａで示す部分の拡大図である。なお、図３においては、説明を分かりやすくするため、固定側摺動部材１２と回転側摺動部材２２とを離して図示している。
図４は、実施形態１におけるなじみ処理を説明するために示す図である。図４（ａ）はなじみ処理を説明するために示す模式図であり、図４（ｂ）はなじみ処理における荷重、摩擦係数及び時間の関係を表すグラフである。図４（ａ）の矢印は荷重をかけていることを表す。図４（ｂ）の縦軸は摩擦係数（上ほど大きい）及び荷重（上ほど大きい）を表し、横軸は時間を表す。
【００６２】
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、補助人工心臓ポンプ１１０と、人工血管１２０，１３０と、制御装置１５０（図示せず。）とを備える。なお、制御装置１５０は、補助人工心臓システム１００の使用者の体外にあり、ケーブル１４０を介して補助人工心臓ポンプ１１０と接続されている。
【００６３】
補助人工心臓ポンプ１１０は、心臓の左心室の機能を補助する血液ポンプであり、体内に埋め込まれる。補助人工心臓ポンプ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部４０とを備えるポンプである。
【００６４】
固定部１０は、固定側摺動部材１２（いわゆるシールリング）を有する。
固定側摺動部材１２は、図３（ｃ）に示すように、摺動面１４を有する。
【００６５】
回転部２０は、回転側摺動部材２２（いわゆるシートリング）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、摺動面２４を有する。
インペラ２６は、血液に移動力を付加する。
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。
【００６６】
固定側摺動部材１２と回転側摺動部材２２とは、実施形態１に係る摺動装置１を構成する。これについては後で詳しく記載する。
実施形態１においては、摺動装置１がそのままメカニカルシールとしての機能を有する。
【００６７】
駆動部３０は回転シャフト２８を介して回転部２０を回転させる。駆動部３０は、例えば、回転モーターを備える。
クールシール液循環部４０は、補助人工心臓ポンプ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（例えば、水や生理食塩水）をクールシール液入口４２から補助人工心臓ポンプ１１０内を通過させ、クールシール液出口４４から排出する。クールシール液は、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。また、クールシール液は、固定側摺動部材１２と回転側摺動部材２２との間隙からの血液成分の進入を抑える（シール性を確保する）機能とともに、摺動面を洗浄する機能を有する。
【００６８】
以下、実施形態１に係る摺動装置１について詳しく説明する。
実施形態１に係る摺動装置１は、図３に示すように、摺動面１４を有する固定側摺動部材１２と、摺動面２４を有する回転側摺動部材２２とを備え、固定側摺動部材１２と回転側摺動部材２２とを当接させた状態で、血液成分を含有する水性液体（実施形態１においては血液）中で使用する摺動装置である。
【００６９】
摺動装置１は、固定側摺動部材１２と回転側摺動部材２２との間に、回転側摺動部材２２の回転軸に沿った方向に所定の荷重が与えられた状態で使用させる摺動装置（いわゆるスラスト軸受け構造を有する摺動装置）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。
なお、摺動装置１においては、固定側摺動部材１２と回転側摺動部材２２との間には使用時において１μｍ以下の間隙があり、当該間隙には血液やクールシール液が入り込む。血液やクールシール液の成分のうち、水成分は摺動面を潤滑する。また、上記したように、クールシール液は摺動面を潤滑する。
【００７０】
固定側摺動部材１２は、ケイ素含有材料製摺動部材からなる。つまり、固定側摺動部材１２は、ケイ素を含有する材料からなり、かつ、ケイ素酸化物の水和物１５を摺動面１４に有する部材からなる（図３（ｃ）参照。）。さらにいえば、固定側摺動部材１２は、炭化ケイ素製摺動部材からなる。
【００７１】
ケイ素酸化物の水和物１５を構成するケイ素酸化物は、ケイ素含有材料製摺動部材（固定側摺動部材１２）が含有するケイ素に由来するケイ素の酸化物である。
ケイ素含有材料製摺動部材（回転側摺動部材１２）は、摺動装置１として組まれる前に、ケイ素酸化物の水和物１５を摺動面１４に形成する処理であるなじみ処理が施されたものである。
【００７２】
ここで、実施形態１におけるなじみ処理について図４を用いて説明する。まず、図４（ａ）に示すように、固定側摺動部材１２の摺動面１４を対向部材Ｐの面に突き当てる。その後、軸方向に沿って荷重をかけた状態で固定側摺動部材１２と対向部材Ｐとを水中で摺動させる。これをしばらく続けると、双方の部材の摺動面がなじみ、部材間の摩擦係数が低下してくる（図４（ｂ）のステップ１を参照。）。
部材間の摩擦係数がある程度低下し、摩擦係数の時間変化が小さくなったら、さらに大きい荷重をかけ、固定側摺動部材１２と対向部材Ｐとをさらに水中で摺動させる。これを固定側摺動部材１２の摺動面１４が所望の状態になるまで繰り返す（図４（ｂ）のステップ２以降を参照。）。
【００７３】
上記なじみ処理においてトライボケミカル反応が発生し、固定側摺動部材１２の摺動面１４にケイ素酸化物の水和物１５が形成される。
なじみ処理は、例えば、一定荷重における摩擦係数の時間変化が小さくなる（例えば、一定時間内における摩擦係数の減少率が５％以内となる）たびに、荷重を５０Ｎずつ増加させ、これを４ステップ（つまり、最大荷重が２００Ｎとなるように）繰り返す条件で行うことができる。
【００７４】
炭化ケイ素製摺動部材（固定側摺動部材１２）の摺動面１４における平均表面粗さは、後述する炭素製摺動部材（回転側摺動部材２２）の摺動面２４における平均表面粗さよりも小さく、例えば、０．０５μｍである。
【００７５】
回転側摺動部材２２は、なじみ処理が施されていない炭素製摺動部材からなる。炭素製摺動部材（回転側摺動部材２２）の摺動面２４における平均表面粗さは、０．０１μｍ〜１．０μｍの範囲内にあり、一層好ましくは０．０５μｍ〜０．５μｍの範囲内にあり、より一層好ましくは０．１０μｍ〜０．２５μｍの範囲内にあり、例えば、０．１５μｍである。
【００７６】
次に、実施形態１に係る摺動装置１、ポンプ（補助人工心臓ポンプ１１０）及び補助人工心臓システム１００の効果を説明する。
【００７７】
実施形態１に係る摺動装置１によれば、固定側摺動部材と回転側摺動部材とのうち少なくとも一方（固定側摺動部材１２）は、ケイ素含有材料製摺動部材からなることから、摺動面に「高い親水性を有するケイ素酸化物の水和物」を有することとなる。このため、「一般に疎水性を有する血液成分」が摺動面に付着し難くなり、その結果、血液成分を含有する水性液体中で用いた場合に従来の摺動装置よりも摩擦力を低減することが可能となる。
【００７８】
また、実施形態１に係る摺動装置１によれば、ケイ素酸化物が「ケイ素含有材料製摺動部材が含有するケイ素に由来するケイ素」の酸化物であるため、ケイ素含有材料製摺動部材とケイ素酸化物の水和物との結合力を高くすることが可能となり、その結果、ケイ素酸化物の水和物がケイ素含有材料製摺動部材の表面から離脱してしまうのを抑制することが可能となる。
【００７９】
また、実施形態１に係る摺動装置１によれば、ケイ素含有材料製摺動部材が、摺動装置１として組まれる前に、ケイ素酸化物の水和物１５を摺動面１４に形成する処理が施されたものであるため、摺動装置として組まれた後にケイ素酸化物の水和物を摺動面に形成したものよりも自由度及び効果の高い条件（例えば、圧力条件や温度条件）でケイ素酸化物の水和物を形成することが可能となる。
【００８０】
また、実施形態１に係る摺動装置１によれば、ケイ素酸化物の水和物１５を摺動面１４に形成する処理が「なじみ処理」であるため、血液成分を含有する水性液体中で用いた場合に従来の摺動装置よりも摩擦力を一層低減することが可能となる。
【００８１】
また、実施形態１に係る摺動装置１によれば、固定側摺動部材と回転側摺動部材とのうち一方（固定側摺動部材１２）が炭化ケイ素製摺動部材からなり、固定側摺動部材と回転側摺動部材とのうち他方（回転側摺動部材２２）が炭素製摺動部材からなるため、摺動部材として一般的な組み合わせのものに本発明を適用することが可能となる。
【００８２】
また、実施形態１に係る摺動装置１によれば、炭素製摺動部材が「なじみ処理が施されていない炭素製摺動部材」からなるため、なじみ処理が施された炭素性摺動部材を用いる場合よりも、炭素製摺動部材の摺動面に血液成分が付着するのを抑制することが可能となる。
【００８３】
また、実施形態１に係る摺動装置１によれば、炭素製摺動部材の摺動面における平均表面粗さが０．０１μｍ〜１．０μｍの範囲内にあるため、摺動面の親水性が低くなりすぎてしまうのを防止することが可能となり、かつ、摺動面の粗さに起因する摩擦力が大きくなりすぎてしまうことを防止することが可能となる。
【００８４】
また、実施形態１に係る摺動装置１によれば、炭化ケイ素製摺動部材の摺動面における平均表面粗さが炭素製摺動部材の摺動面における平均表面粗さよりも小さいため、炭素製摺動部材における摺動面の親水性が低くなりすぎてしまうことが抑制され、炭素製摺動部材の摺動面に血液成分が一層付着し難くなる。
【００８５】
実施形態１に係るメカニカルシールによれば、実施形態１に係る摺動装置１を備えるため、血液成分を含有する水性液体中で用いた場合に、従来の摺動装置よりも摩擦力を低減することが可能となる本発明の摺動装置を備えることから、安定した摺動状態を得ることが可能となるため、高いシール性を得ることが可能となる。
【００８６】
実施形態１に係るポンプは、実施形態１に係るメカニカルシールを備えるため、高いシール性を得ることが可能となり、かつ、血液成分を含有する水性液体に移動力を付加する場合でも安定して動作可能なポンプとなる。
【００８７】
また、実施形態１に係るポンプは、実施形態１に係る摺動装置１を備えるメカニカルシールを備える補助人工心臓ポンプ１１０であるため、従来の補助人工心臓ポンプよりも一層安定して動作可能な補助人工心臓ポンプとなる。
【００８８】
実施形態１に係る補助人工心臓システム１００は、従来の補助人工心臓ポンプよりも一層安定して動作可能な実施形態１に係る補助人工心臓ポンプ１００を備えるため、信頼性の高い補助人工心臓システムとなる。
【００８９】
実施形態１に係る摺動装置１は、固定側摺動部材１２と回転側摺動部材２２との間に、回転側摺動部材２２の回転軸に沿った方向に所定の荷重が与えられた状態で使用させる摺動装置であり、本発明はこのような構成（いわゆるスラスト軸受け構造）を有する摺動装置に対して好適に適用することができる。
【００９０】
実施形態１に係る摺動装置１は、固定側摺動部材１２と回転側摺動部材２２とを当接させた状態で、血液成分を含有する水性液体中で使用する摺動装置である。本発明はこのような構成を有する摺動装置に対して好適に適用することができる。
【００９１】
［実施形態２］
図５は、実施形態２に係る摺動装置２を説明するために示す図である。図５（ａ）は摺動装置２を含む部分の斜視図であり、図５（ｂ）は摺動装置２を含む部分の断面図であり、図５（ｃ）は図５（ｂ）における符号Ａで示す部分の拡大図である。なお、図５においては、説明を分かりやすくするため、固定側摺動部材１２と回転側摺動部材５２とを離して図示している。
【００９２】
実施形態２に係る摺動装置２は、基本的には実施形態１に係る摺動装置１と同様の構成を有するが、回転側摺動部材の構成が実施形態１に係る摺動装置１とは異なる。すなわち、実施形態２に係る摺動装置２においては、図５に示すように、回転側摺動部材５２は、炭化ケイ素製摺動部材からなり、摺動面５４にケイ素酸化物の水和物５５を有する。つまり、実施形態２に係る摺動装置２においては、固定側摺動部材１２及び回転側摺動部材５２はいずれも、化ケイ素製摺動部材からなる。
【００９３】
実施形態２に係る摺動装置２は、回転側摺動部材の構成が実施形態１に係る摺動装置１とは異なるが、固定側摺動部材１２及び回転側摺動部材５２のいずれもが炭化ケイ素製摺動部材からなることから、固定側摺動部材１２の摺動面１４及び回転側摺動部材５２の摺動面５４の両方がケイ素酸化物の水和物１５，５５を有することとなる。このため、実施形態２に係る摺動装置２によれば、固定側摺動部材と回転側摺動部材とのいずれについても血液成分が付着し難くなるため、血液成分を含有する水性液体中で用いた場合に実施形態１に係る摺動装置１の場合よりも摩擦力を低減することが可能となる。
【００９４】
なお、実施形態２に係る摺動装置２は、回転側摺動部材の構成以外の点においては実施形態１に係る摺動装置１と同様の構成を有するため、実施形態１に係る摺動装置１が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。
【００９５】
［実験例１］
図６は、実験例１における表面自由エネルギーの変化を説明するために示す棒グラフである。図６（ａ）は炭化ケイ素に関する棒グラフであり、図６（ｂ）は炭素に関する棒グラフである。なお、図６においては、表面自由エネルギーのうち、分散力に起因する部分を薄い灰色で図示し、水素結合力に起因する部分を濃い灰色で図示している。
【００９６】
実験例１においては、炭化ケイ素又は炭素からなる部材を用いて、なじみ処理における最大荷重が異なる場合における表面自由エネルギーの違いを測定した。
なじみ処理の方法は実施形態１に記載した方法と同様であるため省略するが、最大荷重はそれぞれ０Ｎ（つまり、なじみ処理を行わない）、１００Ｎ、２００Ｎとした。なお、初期状態における摺動面の平均表面粗さは、炭化ケイ素からなる部材では０．０２７μｍ、炭素からなる部材では０．２５８μｍであった。ポア率に関しては、炭化ケイ素からなる部材では２８．８％、炭素からなる部材では３６．３％のものを用いた。
【００９７】
なお、表面自由エネルギーは、大まかには表面の濡れ性の大きさと関連付けることができ、表面自由エネルギーが大きいほど親水性が高いということができる。
表面自由エネルギーの測定方法としては、一般的な方法を用いた。詳しい説明は省略するが、まず、水に対する表面張力とジヨードメタンに対する表面張力とを接触角測定器で測定する（いわゆる液適法。）。次に、水とジヨードメタンとに関する既知のデータから、公式により表面自由エネルギーを算出する。
【００９８】
結果としては、まず、炭化ケイ素からなる部材については、図６（ａ）に示すように、最大荷重が大きくなるほど、表面自由エネルギーが大きくなった。これは、トライボケミカル反応により摺動面に酸化ケイ素の水和物が形成され、水素結合力が大きく増加したためであると考えられる。
【００９９】
次に、炭素からなる部材については、図６（ｂ）に示すように、最大荷重が大きくなるほど、表面自由エネルギーが小さくなった。これは、摺動面が平滑化されることにより、水素結合力が減少するためであると考えられる（炭素そのものは疎水性が強い物質である。）。
なお、固定側の部材であることと回転側の部材であることとには本質的な違いはないため、部材の固定側と回転側とを入れ替えても同様の結果が得られると考えられる。
【０１００】
以上のように、固定側摺動部材と回転側摺動部材とのうち一方が炭化ケイ素製摺動部材からなり、固定側摺動部材と回転側摺動部材とのうち他方が炭素製摺動部材からなる場合においては、摺動面の親水性を高くし、血液成分が摺動面に付着するのを抑制するという観点からは、炭化ケイ素製摺動部材についてはなじみ処理が施された炭化ケイ素製摺動部材（ケイ素含有材料製摺動部材）を用い、炭素製摺動部材についてはなじみ処理が施されていない炭素製摺動部材を用いるのがよいことが確認できた。
【０１０１】
［実験例２］
図７及び図８は、実験例２におけるストライベック曲線を表すグラフである。
【０１０２】
実験例２においては、固定側摺動部材及び回転側摺動部材が、一方が炭化ケイ素製摺動部材であり他方が炭素製摺動部材である場合と、両方とも炭化ケイ素製摺動部材である場合とを想定して、ストライベック曲線を作成した。
なお、本明細書においては、ストライベック曲線とは、縦軸に摩擦係数μをとり、横軸に粘度と軸回転数との積を荷重で割った値（以下、ストライベック数という。）をとってグラフにしたものである。
【０１０３】
試験は、図示は省略するが、固定側摺動部材に相当するディスク部材と回転側摺動部材に相当するリング部材とを用意し、ディスク部材とリング部材とを当接させた状態で当該リング部材を回転させ、摩擦のトルクを測定することにより行った。また、ディスク部材とリング部材とは実験用の液体に浸された状態とし、ディスク部材に油圧で荷重をかけることでディスク部材とリング部材との間にかかる荷重を変化させた。
【０１０４】
用意したディスク部材及びリング部材の外径は２０ｍｍとした。リング部材に空けられた穴の直径は１０ｍｍとした。初期状態における摺動面の平均表面粗さは、炭化ケイ素からなる部材では０．０２７μｍ、炭素からなる部材では０．２５８μｍであった。ポア率に関しては、炭化ケイ素からなる部材では２８．８％、炭素からなる部材では３６．３％のものを用いた。
測定は、回転側摺動部材の回転の速さを８００ｒｐｍとし、水温（実験用の液体の温度）を１８℃〜２０℃とし、荷重を５０Ｎ〜２００Ｎ（接触面圧としては２１２．３ｋＰａ〜８４９．３ｋＰａ）として行った。実験用の液体としては、血しょうを１５ｖｏｌ％含む水を用いた。
【０１０５】
実験例２においては以下の（１）〜（５）について、ストライベック曲線を作成した。なお、（１）及び（４）が本発明に係る摺動装置であり、（２）、（３）及び（５）は比較例に係る摺動装置である。（１）〜（３）の結果については図７にまとめて示し、（４）及び（５）の結果については図８にまとめて示した。
【０１０６】
（１）ディスク部材がなじみ処理が施された炭化ケイ素製摺動部材からなり、リング部材がなじみ処理が施されていない炭素製摺動部材からなる場合（白抜きの四角形で図示。）。
（２）ディスク部材がなじみ処理が施されていない炭化ケイ素製摺動部材からなり、リング部材がなじみ処理が施されていない炭素製摺動部材からなる場合（黒塗りの三角形で図示。）。
（３）ディスク部材がなじみ処理が施された炭化ケイ素製摺動部材からなり、リング部材がなじみ処理が施された炭素製摺動部材からなる場合（白抜きの三角形で図示。）。
（４）ディスク部材がなじみ処理が施された炭化ケイ素製摺動部材からなり、リング部材もなじみ処理が施された炭化ケイ素製摺動部材からなる場合（白抜きのひし形で図示。）。
（５）ディスク部材がなじみ処理が施されていない炭化ケイ素製摺動部材からなり、リング部材もなじみ処理が施されていない炭化ケイ素製摺動部材からなる場合（黒塗りの四角形で図示。）。
【０１０７】
結果としては、ディスク部材が炭化ケイ素からなりリング部材が炭素からなる場合においては、本発明に係る摺動部材（（１）の場合）の摩擦係数が全体的に他の摺動部材（（２）及び（３）の場合）の摩擦係数よりも低くなった。従って、血液成分を含有する水性液体中で用いた場合に、本発明に係る摺動装置が従来の摺動装置よりも摩擦力を低減することが可能となることが確認できた（図７参照。）。
【０１０８】
一方、ディスク部材及びリング部材の両方が炭化ケイ素からなる場合においても、本発明に係る摺動部材（（４）の場合）の摩擦係数が全体的に他の摺動部材（（５）の場合）の摩擦係数よりも低くなった。従って、血液成分を含有する水性液体中で用いた場合に、本発明に係る摺動装置が従来の摺動装置よりも摩擦力を低減することが可能となることが確認できた（図８参照。）。なお、図８における比較はなじみ処理の有無に関する比較でもあるため、なじみ処理により摩擦係数が低減可能であることも確認できた。
【０１０９】
［実験例３］
図９は、実験例３における実験装置３００の模式図である。
図１０は、実験例３に係る摺動装置３における摩擦係数の変化を説明するために示すグラフである。図１０（ａ）は実験例３に係る摺動装置３の結果を示すグラフであり、図１０（ｂ）は比較例１に係る摺動装置３ａの結果を示すグラフであり、図１０（ｃ）は比較例２に係る摺動装置３ｂの結果を示すグラフである。図１０においては、縦軸が摩擦係数μを示し、横軸が時間ｔ（単位は分）を示す。
【０１１０】
実験例３においては、固定側摺動部材及び回転側摺動部材のいずれもが炭化ケイ素製摺動部材からなる場合における、時間による摩擦係数の変化を測定した。
【０１１１】
実験例３は、実験装置３００を用いて行った（図９参照。）。実験装置３００は、基本的には実施形態１に係る補助人工心臓ポンプ１１０を模した構造とした。すなわち、実験装置３００は、固定部３１０と、回転部３２０と、駆動部３３０と、クールシール液循環部３４０とを備えるものとした。また、固定側摺動部材３１２及び回転側摺動部材３２２（後述）にかかる荷重を調節するための荷重調節部３５０をさらに備えるものとした。
【０１１２】
固定部３１０は、固定側摺動部材３１２を有するものとし、固定側摺動部材３１２は、摺動面３１４（符号を図示せず。）を有するものとした。
回転部３２０は、回転側摺動部材３２２と、磁石３２６と、回転シャフト３２８とを有するものとし、回転側摺動部材３２２は、摺動面３２４（符号を図示せず。）を有するものとした。磁石３２６は、荷重調節部３５０における移動可能な磁石３５２との反発力により、固定側摺動部材３１２と回転側摺動部材３２２との間に荷重をかけるものである。
【０１１３】
駆動部３３０は、モーター３３２とトルク検出部３３４とを備え、回転シャフト３２８を通じて回転部３２０を回転させるものとした。
クールシール液循環部３４０は、タンク３４２とポンプ３４４とを備え、クールシール液を流通させた。
荷重調節部３５０は、移動可能な磁石３５２を備える。移動可能な磁石３５２は、磁石３２６と同じ極で向かい合うようにした。
【０１１４】
固定側摺動部材３１２と回転側摺動部材３２２とで、実験例３における摺動装置３を構成した。固定側摺動部材３１２と回転側摺動部材３２２とは、実験用の液体にさらし、固定側摺動部材３１２と回転側摺動部材３２２とで当該液体が内部に侵入しないようにするメカニカルシールを構成した。
固定側摺動部材３１２及び回転側摺動部材３２２のいずれについても炭化ケイ素製摺動部材からなるものを用いた。
【０１１５】
また、実験例３においては、実験例３に係る摺動装置３の効果を確認するために、比較例１及び比較例２についての実験も行った。比較例１及び比較例２の実験装置については、固定側摺動部材及び回転側摺動部材が異なる以外は実験装置３００と同様の構成を有するものとしたので、図示及び詳細な説明は省略する。
比較例１においては、固定側摺動部材がなじみ処理が施されていない炭化ケイ素製摺動部材からなり、回転側摺動部材がなじみ処理が施されていない炭素製摺動部材からなるものを用いた。
比較例２においては、固定側摺動部材及び回転側摺動部材のいずれもがなじみ処理が施されていない炭化ケイ素製摺動部材からなるものを用いた。
【０１１６】
実験条件は、いずれも共通で、血液成分を含有する水性液体としてヤギの血液を用い、クールシール液として水を用い、回転部３２０の回転の速さを２０００ｒｐｍとし、摺動面に係る荷重を２Ｎとして行った。
【０１１７】
結果として、従来の摺動装置に近い構成を有する比較例１及び比較例２に係る摺動装置においては、時間が経過すると摩擦係数が増大し、摺動が不安定となるのに対して（図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）参照。）、本発明の構成を有する摺動装置３においては、時間が経過しても摩擦係数の増大や摺動が不安定となることは見られなかった。また、摩擦係数そのものも比較例よりも格段に低くなることが確認できた（図１０（ａ）参照。）。
【０１１８】
［実施形態３］
実施形態３に係る回転装置４（図示せず。）は、摺動面を有する回転軸と、摺動面を有する軸受け部材とを備え、軸受け部材の中に前記回転軸を挿入した状態で、血液成分を含有する水性液体中で使用する回転装置であって、回転軸と軸受け部材とのうち少なくとも一方は、ケイ素を含有する材料からなり、かつ、ケイ素酸化物の水和物を摺動面に有する部材（以下、ケイ素含有材料製摺動部材という。）からなる。つまり、いわゆるラジアル軸受け構造を有する回転装置である。なお、本発明においては、回転軸及び軸受け部材はいずれも炭化ケイ素製摺動部材からなるものであってもよい。
【０１１９】
実施形態３に係るポンプは、回転装置４を備えるポンプであり、補助人工心臓ポンプである。また、実施形態３に係る補助人工心臓システムは、実施形態３に係るポンプを備える。
【０１２０】
実施形態３に係る回転装置４によれば、回転軸と軸受け部材とのうち少なくとも一方はケイ素含有材料製摺動部材からなるため、実施形態１に係るの摺動装置の場合と同様に、ケイ素含有材料製摺動部材が摺動面に親水性の高いケイ素酸化物の水和物を有することにより、血液成分が当該摺動面に付着するのを一層効果的に抑制することが可能となり、その結果、血液成分を含有する水性液体中で用いた場合に、従来の摺動装置よりも摩擦力を低減することが可能となる。
【０１２１】
実施形態３に係るポンプによれば、実施形態３に係る回転装置４を備えるため、血液成分を含有する水性液体に移動力を付加する場合でも安定して動作させることが可能なポンプとなる。
【０１２２】
また、実施形態３に係るポンプによれば、実施形態３に係る回転装置４を備えるため、安定して動作させることが可能な補助人工心臓ポンプとなる。
【０１２３】
実施形態３に係る補助人工心臓システムによれば、従来の補助人工心臓ポンプよりも安定して動作させることが可能な実施形態３に係る補助人工心臓ポンプを備えるため、動作安定性の高い補助人工心臓システムとなる。
【０１２４】
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。
【０１２５】
（１）上記実施形態１〜３においては、固定側摺動部材と回転側摺動部材とを当接させた状態で、血液成分を含有する水性液体中で使用する摺動装置を例にとって本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、摺動装置は、固定側摺動部材と回転側摺動部材との間に位置する中間摺動部材をさらに備え、固定側摺動部材と回転側摺動部材とを中間摺動部材を介して対向させた状態で、血液成分を含有する水性液体中で使用する摺動装置であってもよい。本発明の摺動装置は、上記のような摺動装置に対しても好適に適用することが可能である。中間摺動部材としては、例えば、炭素、各種セラミックス（例えば、炭化ケイ素）、各種プラスチック（例えば、ＰＴＦＥ）、各種超硬合金等からなるものを用いることができる。中間摺動部材が炭化ケイ素からなる場合には、なじみ処理が施された中間摺動部材を用いることが好ましい。
【０１２６】
（２）上記各実施形態においては、補助人工心臓ポンプであるポンプを例にとって本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。補助人工心臓ポンプ以外のポンプにも本発明を適用することが可能であり、例えば、非埋め込み式であって血液を移動させるために用いるポンプや、血液成分を含有する水性液体から薬品を製造する装置に用いるポンプ等としてもよい。
【符号の説明】
【０１２７】
１，２，３，９０１…摺動装置、１０，３１０，９１０…固定部、１２，３１２，９１２…固定側摺動部材、１４…（固定側摺動部材の）摺動面、１５，５５…ケイ素酸化物の水和物、２０，５０，３２０，９２０…回転部、２２，５２，３２２，９２２…回転側摺動部材、２４，５４…（回転側摺動部材の）摺動面、２６，５６，９２６…インペラ、２８，５８，３２８，９２８…回転シャフト、３０，３３０，９３０…駆動部、４０，３４０…クールシール液循環部、４２…クールシール液入口、４４…クールシール液出口、１００…補助人工心臓システム、１１０，９００…補助人工心臓ポンプ、１２０，１３０…人工血管、１４０…ケーブル、３００…実験装置、３２６，３５２…磁石、３３２…モーター、３３４…トルク検出部、３４２…タンク、３４４…ポンプ、３５０…荷重調節部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
摺動面を有する固定側摺動部材と、
摺動面を有する回転側摺動部材とを備え、
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対向させた状態で、血液成分を含有する水性液体中で使用する摺動装置であって、
前記固定側摺動部材と前記回転側摺動部材とのうち少なくとも一方は、「ケイ素を含有する材料からなり、かつ、ケイ素酸化物の水和物を摺動面に有する部材（以下、ケイ素含有材料製摺動部材という。）」からなることを特徴とする摺動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の摺動装置において、
前記ケイ素酸化物は、前記ケイ素含有材料製摺動部材が含有するケイ素に由来するケイ素の酸化物であることを特徴とする摺動装置。
【請求項３】
請求項２に記載の摺動装置において、
前記ケイ素含有材料製摺動部材は、前記摺動装置として組まれる前に、前記ケイ素酸化物の水和物を前記摺動面に形成する処理が施されたものであることを特徴とする摺動装置。
【請求項４】
請求項３に記載の摺動装置において、
前記ケイ素酸化物の水和物を前記摺動面に形成する処理は、なじみ処理であることを特徴とする摺動装置。
【請求項５】
請求項４に記載の摺動装置において、
前記固定側摺動部材と前記回転側摺動部材とのうち一方は、前記ケイ素含有材料製摺動部材としての炭化ケイ素製摺動部材からなり、
前記固定側摺動部材と前記回転側摺動部材とのうち他方は、炭素製摺動部材からなることを特徴とする摺動装置。
【請求項６】
請求項５に記載の摺動装置において、
前記炭素製摺動部材は、なじみ処理が施されていない炭素製摺動部材からなることを特徴とする摺動装置。
【請求項７】
請求項６に記載の摺動装置において、
前記炭素製摺動部材の摺動面における平均表面粗さは、０．０１μｍ〜１．０μｍの範囲内にあることを特徴とする摺動装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の摺動装置において、
前記炭化ケイ素製摺動部材の摺動面における平均表面粗さは、前記炭素製摺動部材の摺動面における平均表面粗さよりも小さいことを特徴とする摺動装置。
【請求項９】
請求項４に記載の摺動装置において、
前記固定側摺動部材及び前記回転側摺動部材はいずれも、前記ケイ素含有材料製摺動部材としての炭化ケイ素製摺動部材からなることを特徴とする摺動装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の摺動装置において、
前記摺動装置は、前記固定側摺動部材と前記回転側摺動部材とを当接させた状態で、血液成分を含有する水性液体中で使用する摺動装置であることを特徴とする摺動装置。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれかに記載の摺動装置において、
前記摺動装置は、前記固定側摺動部材と前記回転側摺動部材との間に位置する中間摺動部材をさらに備え、前記固定側摺動部材と前記回転側摺動部材とを前記中間摺動部材を介して対向させた状態で、血液成分を含有する水性液体中で使用する摺動装置であることを特徴とする摺動装置。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれかに記載の摺動装置を備えるメカニカルシール。
【請求項１３】
請求項１２に記載のメカニカルシールを備えるポンプ。
【請求項１４】
補助人工心臓ポンプである請求項１３に記載のポンプ。
【請求項１５】
請求項１４に記載のポンプを備える補助人工心臓システム。
【請求項１６】
摺動面を有する回転軸と、
摺動面を有する軸受け部材とを備え、
前記軸受け部材の中に前記回転軸を挿入した状態で、血液成分を含有する水性液体中で使用する回転装置であって、
前記回転軸と前記軸受け部材とのうち少なくとも一方は、「ケイ素を含有する材料からなり、かつ、ケイ素酸化物の水和物を摺動面に有する部材（以下、ケイ素含有材料製摺動部材という。）」からなることを特徴とする回転装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の回転装置を備えるポンプ。
【請求項１８】
補助人工心臓ポンプである請求項１７に記載のポンプ。
【請求項１９】
請求項１８に記載のポンプを備える補助人工心臓システム。
【請求項１】
摺動面を有する固定側摺動部材と、
摺動面を有する回転側摺動部材とを備え、
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対向させた状態で、血液成分を含有する水性液体中で使用する摺動装置であって、
前記固定側摺動部材と前記回転側摺動部材とのうち少なくとも一方は、「ケイ素を含有する材料からなり、かつ、ケイ素酸化物の水和物を摺動面に有する部材（以下、ケイ素含有材料製摺動部材という。）」からなることを特徴とする摺動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の摺動装置において、
前記ケイ素酸化物は、前記ケイ素含有材料製摺動部材が含有するケイ素に由来するケイ素の酸化物であることを特徴とする摺動装置。
【請求項３】
請求項２に記載の摺動装置において、
前記ケイ素含有材料製摺動部材は、前記摺動装置として組まれる前に、前記ケイ素酸化物の水和物を前記摺動面に形成する処理が施されたものであることを特徴とする摺動装置。
【請求項４】
請求項３に記載の摺動装置において、
前記ケイ素酸化物の水和物を前記摺動面に形成する処理は、なじみ処理であることを特徴とする摺動装置。
【請求項５】
請求項４に記載の摺動装置において、
前記固定側摺動部材と前記回転側摺動部材とのうち一方は、前記ケイ素含有材料製摺動部材としての炭化ケイ素製摺動部材からなり、
前記固定側摺動部材と前記回転側摺動部材とのうち他方は、炭素製摺動部材からなることを特徴とする摺動装置。
【請求項６】
請求項５に記載の摺動装置において、
前記炭素製摺動部材は、なじみ処理が施されていない炭素製摺動部材からなることを特徴とする摺動装置。
【請求項７】
請求項６に記載の摺動装置において、
前記炭素製摺動部材の摺動面における平均表面粗さは、０．０１μｍ〜１．０μｍの範囲内にあることを特徴とする摺動装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の摺動装置において、
前記炭化ケイ素製摺動部材の摺動面における平均表面粗さは、前記炭素製摺動部材の摺動面における平均表面粗さよりも小さいことを特徴とする摺動装置。
【請求項９】
請求項４に記載の摺動装置において、
前記固定側摺動部材及び前記回転側摺動部材はいずれも、前記ケイ素含有材料製摺動部材としての炭化ケイ素製摺動部材からなることを特徴とする摺動装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の摺動装置において、
前記摺動装置は、前記固定側摺動部材と前記回転側摺動部材とを当接させた状態で、血液成分を含有する水性液体中で使用する摺動装置であることを特徴とする摺動装置。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれかに記載の摺動装置において、
前記摺動装置は、前記固定側摺動部材と前記回転側摺動部材との間に位置する中間摺動部材をさらに備え、前記固定側摺動部材と前記回転側摺動部材とを前記中間摺動部材を介して対向させた状態で、血液成分を含有する水性液体中で使用する摺動装置であることを特徴とする摺動装置。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれかに記載の摺動装置を備えるメカニカルシール。
【請求項１３】
請求項１２に記載のメカニカルシールを備えるポンプ。
【請求項１４】
補助人工心臓ポンプである請求項１３に記載のポンプ。
【請求項１５】
請求項１４に記載のポンプを備える補助人工心臓システム。
【請求項１６】
摺動面を有する回転軸と、
摺動面を有する軸受け部材とを備え、
前記軸受け部材の中に前記回転軸を挿入した状態で、血液成分を含有する水性液体中で使用する回転装置であって、
前記回転軸と前記軸受け部材とのうち少なくとも一方は、「ケイ素を含有する材料からなり、かつ、ケイ素酸化物の水和物を摺動面に有する部材（以下、ケイ素含有材料製摺動部材という。）」からなることを特徴とする回転装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の回転装置を備えるポンプ。
【請求項１８】
補助人工心臓ポンプである請求項１７に記載のポンプ。
【請求項１９】
請求項１８に記載のポンプを備える補助人工心臓システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−８５９１３（Ｐ２０１３−８５９１３Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３２３３１（Ｐ２０１１−２３２３３１）
【出願日】平成２３年１０月２２日（２０１１．１０．２２）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 「発行人」 社団法人 日本トライボロジー学会 「刊行物名」 トライボロジー会議予稿集 東京 ２０１１−５ 「発行年月日」 平成２３年４月２２日
【出願人】（３９２０００７９６）株式会社サンメディカル技術研究所 (9)
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２２日（２０１１．１０．２２）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 「発行人」 社団法人 日本トライボロジー学会 「刊行物名」 トライボロジー会議予稿集 東京 ２０１１−５ 「発行年月日」 平成２３年４月２２日
【出願人】（３９２０００７９６）株式会社サンメディカル技術研究所 (9)
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【Ｆターム（参考）】
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