遠心血液ポンプ
【課題】 遠心血液ポンプにおける血液適合性を高めるとともに、血栓形成と溶血反応の発生が少ない遠心血液ポンプを提供すること。
【解決手段】 吸入口１３ａと、吐出口と、凹形状部の支持部２とを有するハウジング１０と、該ハウジング１０内に収納されて、ポンプ羽根３１と、底面には磁性手段３７と前記支持部２に対応する被支持部６を有するとともに、該被支持部６が前記支持部２に支持されて軸線廻りに回転されるインペラ３０と、該インペラ３０に前記磁性手段３７を介して回転力を伝達する駆動手段４０とを備えた遠心血液ポンプ１であって、被支持部６が、焼成カーボンからなることを特徴とする。
【解決手段】 吸入口１３ａと、吐出口と、凹形状部の支持部２とを有するハウジング１０と、該ハウジング１０内に収納されて、ポンプ羽根３１と、底面には磁性手段３７と前記支持部２に対応する被支持部６を有するとともに、該被支持部６が前記支持部２に支持されて軸線廻りに回転されるインペラ３０と、該インペラ３０に前記磁性手段３７を介して回転力を伝達する駆動手段４０とを備えた遠心血液ポンプ１であって、被支持部６が、焼成カーボンからなることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、補助循環などに用いられる血液を送り出す遠心血液ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、開心術体外循環や補助循環などにおける血液循環ポンプには、ハウジングに設けられた吸入口からハウジング内に血液を吸入し、インペラに設けられたポンプ羽根が回転することによって血液に遠心力を付与し吐出口から吐出する遠心型の遠心血液ポンプが広く使用されている。
インペラには磁石等の磁性手段が埋め込まれ、ハウジング外に設けられた駆動手段が磁気回転部を回転させると、磁性手段が磁気回転部の磁力により吸引されてインペラが回転するようになっている。
【０００３】
近年、ハウジング内に吸入された血液の流れが滞ることにより発生する血栓形成を抑制するとともに、ボール又は球面の一部で構成されたインペラの回転軸部がハウジング内で軸受と摺動することにより血液損傷が発生し、溶血するのを抑制するために、インペラを一箇所だけで支持するピボット支持方式の遠心血液ポンプが考案されている。（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−１４４０７０号公報（第３頁−第７頁、図１、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記のピボット支持方式の遠心血液ポンプによっても、ハウジング内に吸入された血液の滞りによる血栓形成、及び血液損傷に起因する溶血の防止は完全とはいえず、さらに、これらを低減することが期待されている。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、遠心血液ポンプにおける血液適合性を高めるとともに、血栓形成と溶血が少ない遠心血液ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記のような課題を解決するために、請求項１に記載の遠心血液ポンプは、吸入口と、吐出口と、凹形状又は凸形状の支持部とを有するハウジングと、該ハウジング内に収納されて、ポンプ羽根と、底面側には磁性手段と前記支持部の凹形状又は凸形状に対応して凸形状又は凹形状とされた被支持部を有するとともに、該被支持部が前記支持部に支持されて軸線廻りに回転されるインペラと、該インペラに前記磁性手段を介して回転力を伝達する駆動手段とを備えた遠心血液ポンプであって、前記支持部又は前記被支持部のいずれかが、焼成カーボンからなることを特徴とする。
【０００７】
この発明に係る遠心血液ポンプによれば、支持部又は被支持部を構成する凸形状部又は凹形状部のいずれかが、焼成カーボンにより構成されているため、高い精度のものを容易に製作することができ、表面を鏡面仕上げしておくことによって、回転に際しての摺動摩擦を小さくすることができ、また、硬度が高いため、取り扱いや遠心血液ポンプ運転時において傷付きや変形が発生し難く、長期間に亘ってスムースな回転を維持することができる。
また、焼成カーボンであるため、血液適合性が高く、熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ〜７０Ｗ／ｍ・Ｋと、従来使用しているセラミックスの１０Ｗ／ｍ・Ｋより良好であるため、回転摺動による熱の発生がある遠心血液ポンプにおいて、回転接触部で発生した熱が回転軸から効率的に放熱され、接触部の温度が上昇しないため、血栓形成と溶血が抑制される。
【０００８】
請求項２に係る発明は、吸入口と、吐出口と、凹形状又は凸形状の支持部とを有するハウジングと、該ハウジング内に収納されて、ポンプ羽根と、底面側には磁性手段と前記支持部の凹形状又は凸形状に対応して凸形状又は凹形状とされた被支持部を有するとともに、該被支持部が前記支持部に支持されて軸線廻りに回転されるインペラと、該インペラに前記磁性手段を介して回転力を伝達する駆動手段とを備えた遠心血液ポンプであって、前記支持部又は前記被支持部のいずれかが、ポリオレフィン系樹脂等の摩擦が小さい樹脂からなることを特徴とする。
【０００９】
この発明に係る遠心血液ポンプによれば、支持部又は被支持部を構成する凸形状部又は凹形状部のいずれかが、ポリオレフィン系樹脂等の摩擦が小さい樹脂により構成されているため高い精度のものを容易に製作することができ、回転に際しての摺動摩擦を小さくして、長期間に亘ってスムースな回転を維持することができる。また、柔軟性があるため、血栓形成と溶血が抑制される。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の遠心血液ポンプであって、請求項１又は請求項２に記載の遠心血液ポンプであって、前記支持部又は前記被支持部のうち、前記焼成カーボン又は前記ポリオレフィン系樹脂により形成されたものと対応する前記支持部又は前記被支持部が、ポリエチレンで形成されていることを特徴とする。
【００１１】
この発明に係る遠心血液ポンプによれば、請求項１又は請求項２にて焼成カーボン又はポリオレフィン系樹脂により形成された支持部又は被支持部に対応する側の被支持部又は支持部が、ポリエチレンにより形成されているので、高い精度のものを容易に製作することができ、また、ポリエチレンは摺動摩擦が小さいため、長期間に亘ってスムースな回転を維持することができる。
また、柔軟性があるため、回転摺動時の血液に対して大きな圧力がかかるのが抑制され、その結果、血栓形成と溶血が抑制される。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の遠心血液ポンプであって、前記支持部又は被支持部の一方に形成された凸形状部は、前記支持部と前記被支持部とのいずれかが当接する接触部の径方向外方の面が基端側に後退し、前記支持部又は被支持部の他方に形成された凹形状部は、前記接触部の径方向外方の面が接触部よりも前記凸形状部側に形成され、前記支持部と前記被支持部の接触面積は１×１０−４ｍｍ2以上１．０ｍｍ2以下と充分小さくされ、またその間には、接触部の周囲にわずかな間隙が形成されることを特徴とする。
【００１３】
この発明に係る遠心血液ポンプによれば、インペラの被支持部とハウジングに設けられた支持部のいずれか一方を構成する凸形状部は、接触部の径方向外方に位置する周囲の面が基端側に後退して形成され、他方に構成された凹形状部は、接触部の径方向外方の面が接触部よりも凸形状部側に形成され、支持部と被支持部の接触面積は１×１０−４ｍｍ2以上１．０ｍｍ2以下と充分小さくされるので、点接触に近く摺動摩擦が非常に小さいのに加え、且つ支持部又は被支持部のポリオレフィン系樹脂との間には、接触部の周囲にわずかな間隙が形成されるので、インペラが低回転で不安定な首振り状態から安定した高回転時まで常に接触部の面積が充分少なく、その周囲にわずかな間隔が形成されるので、温度上昇が少なく血栓形成と溶血が抑制される。
【００１４】
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の遠心血液ポンプであって、前記凸形状部と、前記凹形状部とは、ともに球面の一部から構成されており、
かつ前記凹形状部を構成する球面は、前記凸形状部を構成する球面より、曲率半径が１％以上１０％以下の範囲で大きいことを特徴とする。
【００１５】
この発明に係る遠心血液ポンプによれば、支持部及び被支持部を構成する凸形状部と、凹形状部とがともに球面の一部から構成されているため、インペラの回転方向及び軸線の傾斜に関して安定した回転が得られる。また、球面の一部であるため、寸法が明確に定義でき、製作及び設計においてコントロールしやすい。
【００１６】
この発明に係る遠心血液ポンプによれば、凹形状部を構成する球面は、凸形状部を構成する球面より、曲率半径が１％以上大きいので、支持部と被支持部が当接する際の接触面積が小さく、被支持部の回転摺動による血栓形成と溶血が抑制される。
また、凹形状部を構成する球面の曲率半径が、凸形状部の曲率半径より１０％以下の範囲で大きいので、被支持部が支持部に対して安定して保持されるので、インペラの回転が損なわれることなく安定した回転が得られる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る遠心血液ポンプによれば、吸入された血液がインペラの周囲において滞りなく流れ、インペラの回転軸部における血液の血栓形成と溶血が極力抑えられるとともに、構成部品の血液適合性を向上させたため、血栓形成と溶血が少なく、容易かつ低コストの遠心血液ポンプが提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１、図２に示すのは、本発明に係る遠心血液ポンプを示す図であって、符号１は遠心血液ポンプを、符号３０はインペラを、符号１０はハウジングを、符号４０は駆動手段を、示している。
【００１９】
ハウジング１０は、ハウジング本体１２と、吸入管１３と、吸入口１３ａと、吐出管１４と、吐出口１４ａと、ハウジング本体１２の内周面とインペラ３０が回転したときにできる回転体の外周面との間に略円環状に形成される流路１６とを備えている。
吸入管１３は、ハウジング１０内部の空間に連通しハウジング１０の一方の端面中央から端面に直角に設けられ、その先端には吸入口１３ａが開口し、吐出管１４は、流路１６の接線方向に延在して設けられ、先端に吐出口１４ａが開口している。
【００２０】
ハウジング本体１２は、吸気口側の第１の部材１２ａと駆動手段４０側の第２の部材１２ｂとから構成され、第１の部材１２ａと、第２の部材１２ｂとは液密に接合されている。また、第２の部材１２ｂは、駆動手段４０側に第１の大径凹部１８が形成され、第１の大径凹部１８には、磁性手段３７を介してインペラ３０を回転させる磁気回転部４８が配置されている。
【００２１】
第２の部材１２ｂは、インペラ３０に面する内側面中央に軸受（支持部）２を備えており、軸受２は、図３に示すようなインペラ３０側の面が凹形状とされた凹形状部３を備えている。
軸受２は、回転摺動に対する摩擦を小さくし、耐磨耗性、血液適合性の観点からポリエチレンにより製作され、表面は滑らかに形成されていることが好ましい。また、凹形状部３は、回転軸と接触する接触部の周辺の面が、接触部８よりもインペラ３０側に位置するように形成されており、好適には軸線から径方向外方に向かうにしたがい緩やかに浅くなる凹形状であることが好ましく、さらには、凹形状部３は、所定の半径Ｒ１（１．５ｍｍから５．０ｍｍ）を有する球面の一部から構成されていることが好ましい。
また、ハウジング１０は、気泡除去完了を目視により確認でき内壁に血液の溜まりを生じさせないために、透明で表面が滑らかな部材を用いることが望ましい。
【００２２】
インペラ３０は、ハウジング１０の内部に収納され、血液に遠心力を付与する複数のポンプ羽根３１と、羽根基台３２とを備えており、ポンプ羽根３１は羽根基台３２の吸入口１３ａ側の面に配置されるとともに、羽根基台３２の底面側には回転軸（被支持部）６が設けられている。また、ポンプ羽根３１は、略放射状の中心を若干ずらした状態で配置されている。
【００２３】
羽根基台３２は、外周部に内部に円環部３４を備えており、円環部３４は、蓋３５によって液密に密閉され内部に周方向に適宜間隔をおいて複数の磁性手段３７（例えば、磁石６個と磁性体リングの組合せ）を備えるとともに、円環部３４の径方向内方には駆動手段４０側に開口した第２の大径凹部３３が形成されている。磁性手段３７は、後述する磁気回転部４８によって吸引可能な材質からなり、永久磁石が用いられている。
回転軸６の周囲には、ウォッシュアウトホール３８が設けられ、回転軸部６近傍の血液の滞留を防止し、血栓形成と溶血を極力抑えるようになっている。
【００２４】
また、回転軸６は、図１、図３に示すように、半径Ｒ２が１．４８５ｍｍから４．５ｍｍの焼成カーボンで構成されたボール９が、インペラの底面に設けられた凹部に圧入され、先端側が凸形状とされた凸形状部７を構成している。凸形状部７は、ボール９によって形成された球面の一部（略半分）であるため、凸形状部７は接触部８の周辺に、径方向外方に向かうにしたがい接触部８よりも基端側に位置するように形成されている。
【００２５】
また、凹形状部３の曲率半径Ｒ１と、凸形状部７の曲率半径Ｒ２は、
凹形状部３の曲率半径Ｒ１＞ 凸形状部７の曲率半径Ｒ２ の関係があることが好ましく、凹形状部３の曲率半径Ｒ１が、凸形状部７の曲率半径Ｒ２より、１％以上１０％以下の範囲で大きいことが、より好適である。
また、接触面積は１×１０−４ｍｍ2以上１．０ｍｍ2以下と充分小さくなるように設定されている。
【００２６】
駆動手段４０は、筐体４２と、モータ４４と、モータ４４の駆動軸４５の軸線廻りに回転する円形の基盤４６とを備えており、モータ４４は筐体４２の内部に設けられるとともに、モータ４４の駆動軸４５には基盤４６が取り付けられ、筐体４２の筐体凸部４３内部に収納されている。
駆動手段４０は、ハウジング１０の第２の部材１２ａの内側面に設けられた凹部１８に、筐体４２の筐体凸部４３を挿入して、インペラ３０の回転軸６と基盤４６の回転の軸線が同心になるように積層されている。
【００２７】
基盤４６は、モータ４４の駆動軸４５に固定され、中央にインペラ３０側に突出する基盤凸部４７が形成され、基盤凸部４７のインペラ３０側の面に磁気回転部４８が周方向に適宜間隔をおいて複数固定されている。磁気回転部４８が固定された基盤凸部４７が、筐体４２を介してハウジング底部１２ｂの第１の大径凹部１８内に配置されている。また、基盤４６の外周部近傍のインペラ３０側の面には、磁性手段３７が周方向に適宜間隔をおいて複数固定されている。
磁気回転部４８は、インペラ３０内に設けられている磁性手段３７を磁気的に吸引する部材であり、永久磁石が用いられている。
【００２８】
回転軸６は、軸受２に対して回転自在に配置されている。回転軸６の高さレベルは、先端が磁性手段３７と同じ、或いは磁性手段３７よりも上方であればよい。
また、羽根基台３２及びポンプ羽根３１は、血栓形成と溶血を考慮して、角部がない表面が滑らかな形状が望ましく、材質は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリアセタール等の合成樹脂を用いることが好適である。また、インペラ３０の回転中心軸に沿って延長する中央軸孔３９が設けられ、吸入管１３からポンプ羽根３１の回転軸線頂部に形成された中央軸孔３９を介して連通され、ポンプ羽根３１と羽根基台３２の間を介して流動路１６に連通されている。
【００２９】
次に、この遠心血液ポンプ１で使用する焼成カーボン製ボール９の製造方法について、その一例を説明する。
原料の炭素を粉砕、配合、混練、造粒工程を経た後に、カーボン製ボールに成形し、その後、約９００℃〜１０００℃にて１次焼成して炭素化する。
次いで、約１０００℃〜３０００℃にて２次焼成し、黒鉛化を行なう。
その後、真球に近くなるように加工を施すとともに、必要に応じて含浸が行なわれることによって、焼成カーボン製ボール９が製作される。
【００３０】
次いで、この遠心血液ポンプ１の作用について説明する。
まず、図示しない電源装置によりモータ４４に電力を供給し、モータ４４の駆動軸４５を回転させる。駆動軸４５の回転によりインペラ３０の基盤４６が駆動軸４５の軸線廻りに回転する。基盤４６の回転により、基盤４６上に取り付けられた磁気回転部４８は、基盤４６の中心を軸に回転する。磁気回転部４８は磁力によって磁性手段３７を吸引するため、磁気回転部４８が回転運動すると、回転軸６を軸として、磁性手段３７を内蔵したインペラ３０は磁気回転部４８の回転に対応して回転する。
【００３１】
次に、吸入口１３ａから吸入管１３を介してハウジング１０内の空間に血液が吸入される。吸入された血液は、ポンプ羽根３１の回転軸線頂部に形成された中央軸孔３９からインペラのポンプ羽根３１（この図では、４枚）の間に形成された流路（この図では、４個）を流れる。このとき、インペラ３０は回転しているため、ポンプ羽根３１によって付与される遠心力によって血液を流動路１６に送出する。流動路１６に送出された血液は、流動路１６の中を流れて吐出管１４に至り、吐出口１４ａから吐出される。
【００３２】
インペラ３０は、一点支持とされているが、外周側から磁気回転部４８によって支えられるため回転軸６を支点に安定した状態で回転する。
また、モータ４４の回転数を上げて血液の流量が増加すると、吸入口１３ａ、吸入管１３、中央軸孔３９の圧力が低下してより陰圧となり、インペラ３０は吸入口１３ａ側への力を受けるが、磁気回転部４８は磁性手段３７を吸引する力も有するので、浮上しようとする力に対抗するため、インペラ３０は浮上することなく回転軸６によって支持された状態で回転する。
【００３３】
インペラ３０は、回転軸６によって一点支持により回転自在に配置されているため、インペラ３０とハウジング２の接点は球面により小さな接触部８で一点支持されているので、血液の血栓形成と溶血は微少なものになる。
さらに、ハウジング２内の部材は極力滑らかな表面で角部の少ない部材を用いているため、血液の血液損傷は軽減される。
【００３４】
軸受２は、ポリエチレンにより構成されているので、高い精度のものを容易に製作することができ、また、摺動摩擦が小さいため、長期間に亘ってスムースな回転を維持されるとともに、適度な柔軟性があるため、血栓形成と溶血の発生が抑制される。
【００３５】
ボール９は、焼成されたカーボンにより構成されているので、熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ〜７０Ｗ／ｍ・Ｋと良好であるため、回転接触部で発生した熱が回転軸から効率的に血液の流れに放熱され、接触部の温度が上昇しないため、血栓形成と溶血が抑制される。
また、高い精度のものを容易に製作することができ、回転に際しての摺動摩擦が小さく、また、硬度が高いため、取り扱いや遠心血液ポンプ運転時において、傷付きや変形が発生し難く、長期間に亘ってスムースな回転を維持することができる。
上記実施の形態では、インペラ３０に対して、別途に成形されたボール９を圧入して、回転軸６を形成しているので、焼成カーボンのボール９を単体で加工して高精度に仕上げすることができ、高精度なインペラ３０を容易に製作することができる。
ボール９を圧入して回転軸６を構成することに関しては、他の材質のボールに対しても適用可能である。
【００３６】
図４は、この発明の第２の実施形態を示す図であり、第１の実施形態と異なるのは、軸受２及び凸形状部７をなす回転軸６が、放物線を回転させた放物面から構成されていて、回転軸６の面が接触部８から径方向外方にゆくにつれて基端側に後退するとともに、被支持部の他方に形成された凹形状部３から構成された軸受２の面は、接触部８の径方向外方にゆくにつれて凸形状部側に形成され、支持部と被支持部の間には、接触部８の周囲にわずかな間隙が形成されている。その他は、第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
なお、軸受２の開口部近傍において、回転軸６の円柱６ａと放物面６ｂの接続部６ｃにて円柱６ａの外形が放物面６ｂの外形より大きくされ、段差が形成されていてもよい。
【００３７】
第２の実施形態では、回転軸６が放物面から構成されているため、頂部を先鋭とすることにより、球面よりも小さな接触面８にて接触させるとともに、軸受に実質的に保持されて倒れ防止機能を発揮する軸長を長く確保することができる。したがって、血液損傷を抑制しつつ、安定した回転を得ることができる。
【００３８】
なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記実施の形態では、回転軸６がインペラ３０に対して、焼成カーボンのボール９を圧入、固定して凸形状部７を形成する場合について説明したが、円柱の先端に球面の一部が形成されたものや、図４に示すような放物線体を回転軸６として使用してもよい。即ち、回転軸６の凸形状部７、及び軸受２の凹形状部３が球面の一部に形成されている場合について説明したが、これら凸形状部７、及び凹形状部３は、接触させたときに回転軸６と軸受２の接触部８の周囲に隙間ができるものであればよく、球面の一部のほか、円錐、放物面、又はこれらに平面等を組合せて定義される幾何学面でもよい。
【００３９】
また、この実施の形態においては、摩擦が小さい樹脂として、ポリオレフィン系樹脂のポリエチレンを使用した場合について説明したが、ポリエチレン以外のポリオレフィン樹脂を使用することも可能である。
また、ポリオレフィン樹脂以外の樹脂であっても、例えば、ポリアセタール樹脂などの摩擦が小さい樹脂を使用することができる。
また、凸形状部３は、接触部８から径方向外方に向かうにつれて対向面から基端部側に緩やかに後退するとともに凹形状部７との間の隙間が緩やかに増加してゆくことが好適であるが、必ずしも緩やかであることは必要でなく、また、軸受２と回転軸６が異なる種類の面から構成されていてもよい。
【００４０】
また、焼成カーボン製のボール９に代えて、ポリアセタール樹脂やポリオレフィン系樹脂製ボールを使用してもよい。また、凹形状部３に、焼成カーボンを用いてもよい。
ハウジング１０の底面に軸受２（支持部）が凹形状部３で、回転軸６（被支持部）が凸形状部７の場合について説明したが、インペラ３０の側に被支持部として凹形状部３を設けるとともに、第２の部材１２ｂのインペラ３０に面する内側面に凸形状部７を設けてもよい。
【００４１】
上記実施の形態では、インペラ３０を磁性手段３７を介して回転させる磁気回転部４８がインペラ３０の内側方に配置されている場合について説明したが、磁気回転部４８をインペラ３０の外方側に配置してもよい。
【００４２】
上記、第１の実施の形態に係る遠心血液ポンプと、従来型の遠心血液ポンプによって、血液を流して溶血指数（ＮＩＨ）を、算出することによって、効果を比較した。
本発明に係る遠心血液ポンプは、曲率半径Ｒ１＝３．１ｍｍの球面の一部からなる凹部を有するポリエチレン製軸受がハウジングに設けられ、この凹部に対して、インペラ側に焼成カーボン製の曲率半径Ｒ２＝３．０ｍｍの球面の一部からなる凸部を有する回転軸が設けられている。従来型の遠心血液ポンプが本発明と異なるのは、ポリエチレン製軸受の曲率半径がＲ１＝３．０ｍｍとされ、インペラ側に設けられる回転軸がセラミック製である点である。
＜実験結果＞
本発明に係る 従来型の
遠心血液ポンプ 遠心血液ポンプ
循環血液量 ０．５Ｌ ０．５Ｌ
Ｈｔ ３０％ ３０％
流量 ５Ｌ／ｍｉｎ ５Ｌ／ｍｉｎ
試験時間 ２４０分 ２４０分
ΔＨｂ ０．０４３４ｇ／Ｌ ０．１１３０ｇ／Ｌ
ここで、Ｈｔは、ヘマトクリットを、ΔＨｂは、血しょう遊離ヘモグロビン増加量を表している。
この結果を、ＮＩＨ＝ΔＨｂ×Ｖ×（1−Ｈｔ／１００）×１００／流量×試験時間
に代入して、ＮＩＨ（ｇ／１００Ｌ）を算出すると、従来型の遠心血液ポンプにおいては、
ＮＩＨ＝０．００３３であったのに対して、第１の実施の形態に係る遠心血液ポンプでは、
ＮＩＨ＝０．００１３であり、ＮＩＨが、０．４倍、即ち６０％低減されることがわかった。
以上のことから、本発明の遠心血液ポンプが、血液損傷に極めて大きな効果を発揮することが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の遠心血液ポンプの縦断面図であり、図２におけるＡ−Ａにおいて遠心血液ポンプを切断した場合の図である。
【図２】本発明に係る第１の実施形態の遠心血液ポンプの横断面図であり、図１におけるＢ−Ｂにおいて遠心血液ポンプを切断した場合の図である。
【図３】本発明に係る軸受と回転軸の第１の実施形態を示す図である。
【図４】本発明に係る軸受と回転軸の第２の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 遠心血液ポンプ
２ 軸受（支持部）
３ 凹形状部
６ 回転軸（被支持部）
７ 凸形状部
８ 接触部
９ ボール
１０ ハウジング
１３ 吸入管
１３ａ 吸入口
１４ 吐出管
１４ａ 吐出口
１６ 流動路
１８ 第１の大径凹部
３０ インペラ
３１ ポンプ羽根
３２ 羽根基台
３３ 大径凹部
３４ 円環部
３５ 蓋
３７ 磁性手段
３８ ウォッシュアウトホール
３９ 中央軸孔
４０ 駆動手段
４２ 筐体
４３ 筐体凸部
４４ モータ
４５ 駆動軸
４６ 基盤
４７ 基盤凸部
４８ 磁気回転部
４９ 浮上り防止磁気手段
【技術分野】
【０００１】
この発明は、補助循環などに用いられる血液を送り出す遠心血液ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、開心術体外循環や補助循環などにおける血液循環ポンプには、ハウジングに設けられた吸入口からハウジング内に血液を吸入し、インペラに設けられたポンプ羽根が回転することによって血液に遠心力を付与し吐出口から吐出する遠心型の遠心血液ポンプが広く使用されている。
インペラには磁石等の磁性手段が埋め込まれ、ハウジング外に設けられた駆動手段が磁気回転部を回転させると、磁性手段が磁気回転部の磁力により吸引されてインペラが回転するようになっている。
【０００３】
近年、ハウジング内に吸入された血液の流れが滞ることにより発生する血栓形成を抑制するとともに、ボール又は球面の一部で構成されたインペラの回転軸部がハウジング内で軸受と摺動することにより血液損傷が発生し、溶血するのを抑制するために、インペラを一箇所だけで支持するピボット支持方式の遠心血液ポンプが考案されている。（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−１４４０７０号公報（第３頁−第７頁、図１、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記のピボット支持方式の遠心血液ポンプによっても、ハウジング内に吸入された血液の滞りによる血栓形成、及び血液損傷に起因する溶血の防止は完全とはいえず、さらに、これらを低減することが期待されている。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、遠心血液ポンプにおける血液適合性を高めるとともに、血栓形成と溶血が少ない遠心血液ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記のような課題を解決するために、請求項１に記載の遠心血液ポンプは、吸入口と、吐出口と、凹形状又は凸形状の支持部とを有するハウジングと、該ハウジング内に収納されて、ポンプ羽根と、底面側には磁性手段と前記支持部の凹形状又は凸形状に対応して凸形状又は凹形状とされた被支持部を有するとともに、該被支持部が前記支持部に支持されて軸線廻りに回転されるインペラと、該インペラに前記磁性手段を介して回転力を伝達する駆動手段とを備えた遠心血液ポンプであって、前記支持部又は前記被支持部のいずれかが、焼成カーボンからなることを特徴とする。
【０００７】
この発明に係る遠心血液ポンプによれば、支持部又は被支持部を構成する凸形状部又は凹形状部のいずれかが、焼成カーボンにより構成されているため、高い精度のものを容易に製作することができ、表面を鏡面仕上げしておくことによって、回転に際しての摺動摩擦を小さくすることができ、また、硬度が高いため、取り扱いや遠心血液ポンプ運転時において傷付きや変形が発生し難く、長期間に亘ってスムースな回転を維持することができる。
また、焼成カーボンであるため、血液適合性が高く、熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ〜７０Ｗ／ｍ・Ｋと、従来使用しているセラミックスの１０Ｗ／ｍ・Ｋより良好であるため、回転摺動による熱の発生がある遠心血液ポンプにおいて、回転接触部で発生した熱が回転軸から効率的に放熱され、接触部の温度が上昇しないため、血栓形成と溶血が抑制される。
【０００８】
請求項２に係る発明は、吸入口と、吐出口と、凹形状又は凸形状の支持部とを有するハウジングと、該ハウジング内に収納されて、ポンプ羽根と、底面側には磁性手段と前記支持部の凹形状又は凸形状に対応して凸形状又は凹形状とされた被支持部を有するとともに、該被支持部が前記支持部に支持されて軸線廻りに回転されるインペラと、該インペラに前記磁性手段を介して回転力を伝達する駆動手段とを備えた遠心血液ポンプであって、前記支持部又は前記被支持部のいずれかが、ポリオレフィン系樹脂等の摩擦が小さい樹脂からなることを特徴とする。
【０００９】
この発明に係る遠心血液ポンプによれば、支持部又は被支持部を構成する凸形状部又は凹形状部のいずれかが、ポリオレフィン系樹脂等の摩擦が小さい樹脂により構成されているため高い精度のものを容易に製作することができ、回転に際しての摺動摩擦を小さくして、長期間に亘ってスムースな回転を維持することができる。また、柔軟性があるため、血栓形成と溶血が抑制される。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の遠心血液ポンプであって、請求項１又は請求項２に記載の遠心血液ポンプであって、前記支持部又は前記被支持部のうち、前記焼成カーボン又は前記ポリオレフィン系樹脂により形成されたものと対応する前記支持部又は前記被支持部が、ポリエチレンで形成されていることを特徴とする。
【００１１】
この発明に係る遠心血液ポンプによれば、請求項１又は請求項２にて焼成カーボン又はポリオレフィン系樹脂により形成された支持部又は被支持部に対応する側の被支持部又は支持部が、ポリエチレンにより形成されているので、高い精度のものを容易に製作することができ、また、ポリエチレンは摺動摩擦が小さいため、長期間に亘ってスムースな回転を維持することができる。
また、柔軟性があるため、回転摺動時の血液に対して大きな圧力がかかるのが抑制され、その結果、血栓形成と溶血が抑制される。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の遠心血液ポンプであって、前記支持部又は被支持部の一方に形成された凸形状部は、前記支持部と前記被支持部とのいずれかが当接する接触部の径方向外方の面が基端側に後退し、前記支持部又は被支持部の他方に形成された凹形状部は、前記接触部の径方向外方の面が接触部よりも前記凸形状部側に形成され、前記支持部と前記被支持部の接触面積は１×１０−４ｍｍ2以上１．０ｍｍ2以下と充分小さくされ、またその間には、接触部の周囲にわずかな間隙が形成されることを特徴とする。
【００１３】
この発明に係る遠心血液ポンプによれば、インペラの被支持部とハウジングに設けられた支持部のいずれか一方を構成する凸形状部は、接触部の径方向外方に位置する周囲の面が基端側に後退して形成され、他方に構成された凹形状部は、接触部の径方向外方の面が接触部よりも凸形状部側に形成され、支持部と被支持部の接触面積は１×１０−４ｍｍ2以上１．０ｍｍ2以下と充分小さくされるので、点接触に近く摺動摩擦が非常に小さいのに加え、且つ支持部又は被支持部のポリオレフィン系樹脂との間には、接触部の周囲にわずかな間隙が形成されるので、インペラが低回転で不安定な首振り状態から安定した高回転時まで常に接触部の面積が充分少なく、その周囲にわずかな間隔が形成されるので、温度上昇が少なく血栓形成と溶血が抑制される。
【００１４】
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の遠心血液ポンプであって、前記凸形状部と、前記凹形状部とは、ともに球面の一部から構成されており、
かつ前記凹形状部を構成する球面は、前記凸形状部を構成する球面より、曲率半径が１％以上１０％以下の範囲で大きいことを特徴とする。
【００１５】
この発明に係る遠心血液ポンプによれば、支持部及び被支持部を構成する凸形状部と、凹形状部とがともに球面の一部から構成されているため、インペラの回転方向及び軸線の傾斜に関して安定した回転が得られる。また、球面の一部であるため、寸法が明確に定義でき、製作及び設計においてコントロールしやすい。
【００１６】
この発明に係る遠心血液ポンプによれば、凹形状部を構成する球面は、凸形状部を構成する球面より、曲率半径が１％以上大きいので、支持部と被支持部が当接する際の接触面積が小さく、被支持部の回転摺動による血栓形成と溶血が抑制される。
また、凹形状部を構成する球面の曲率半径が、凸形状部の曲率半径より１０％以下の範囲で大きいので、被支持部が支持部に対して安定して保持されるので、インペラの回転が損なわれることなく安定した回転が得られる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る遠心血液ポンプによれば、吸入された血液がインペラの周囲において滞りなく流れ、インペラの回転軸部における血液の血栓形成と溶血が極力抑えられるとともに、構成部品の血液適合性を向上させたため、血栓形成と溶血が少なく、容易かつ低コストの遠心血液ポンプが提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１、図２に示すのは、本発明に係る遠心血液ポンプを示す図であって、符号１は遠心血液ポンプを、符号３０はインペラを、符号１０はハウジングを、符号４０は駆動手段を、示している。
【００１９】
ハウジング１０は、ハウジング本体１２と、吸入管１３と、吸入口１３ａと、吐出管１４と、吐出口１４ａと、ハウジング本体１２の内周面とインペラ３０が回転したときにできる回転体の外周面との間に略円環状に形成される流路１６とを備えている。
吸入管１３は、ハウジング１０内部の空間に連通しハウジング１０の一方の端面中央から端面に直角に設けられ、その先端には吸入口１３ａが開口し、吐出管１４は、流路１６の接線方向に延在して設けられ、先端に吐出口１４ａが開口している。
【００２０】
ハウジング本体１２は、吸気口側の第１の部材１２ａと駆動手段４０側の第２の部材１２ｂとから構成され、第１の部材１２ａと、第２の部材１２ｂとは液密に接合されている。また、第２の部材１２ｂは、駆動手段４０側に第１の大径凹部１８が形成され、第１の大径凹部１８には、磁性手段３７を介してインペラ３０を回転させる磁気回転部４８が配置されている。
【００２１】
第２の部材１２ｂは、インペラ３０に面する内側面中央に軸受（支持部）２を備えており、軸受２は、図３に示すようなインペラ３０側の面が凹形状とされた凹形状部３を備えている。
軸受２は、回転摺動に対する摩擦を小さくし、耐磨耗性、血液適合性の観点からポリエチレンにより製作され、表面は滑らかに形成されていることが好ましい。また、凹形状部３は、回転軸と接触する接触部の周辺の面が、接触部８よりもインペラ３０側に位置するように形成されており、好適には軸線から径方向外方に向かうにしたがい緩やかに浅くなる凹形状であることが好ましく、さらには、凹形状部３は、所定の半径Ｒ１（１．５ｍｍから５．０ｍｍ）を有する球面の一部から構成されていることが好ましい。
また、ハウジング１０は、気泡除去完了を目視により確認でき内壁に血液の溜まりを生じさせないために、透明で表面が滑らかな部材を用いることが望ましい。
【００２２】
インペラ３０は、ハウジング１０の内部に収納され、血液に遠心力を付与する複数のポンプ羽根３１と、羽根基台３２とを備えており、ポンプ羽根３１は羽根基台３２の吸入口１３ａ側の面に配置されるとともに、羽根基台３２の底面側には回転軸（被支持部）６が設けられている。また、ポンプ羽根３１は、略放射状の中心を若干ずらした状態で配置されている。
【００２３】
羽根基台３２は、外周部に内部に円環部３４を備えており、円環部３４は、蓋３５によって液密に密閉され内部に周方向に適宜間隔をおいて複数の磁性手段３７（例えば、磁石６個と磁性体リングの組合せ）を備えるとともに、円環部３４の径方向内方には駆動手段４０側に開口した第２の大径凹部３３が形成されている。磁性手段３７は、後述する磁気回転部４８によって吸引可能な材質からなり、永久磁石が用いられている。
回転軸６の周囲には、ウォッシュアウトホール３８が設けられ、回転軸部６近傍の血液の滞留を防止し、血栓形成と溶血を極力抑えるようになっている。
【００２４】
また、回転軸６は、図１、図３に示すように、半径Ｒ２が１．４８５ｍｍから４．５ｍｍの焼成カーボンで構成されたボール９が、インペラの底面に設けられた凹部に圧入され、先端側が凸形状とされた凸形状部７を構成している。凸形状部７は、ボール９によって形成された球面の一部（略半分）であるため、凸形状部７は接触部８の周辺に、径方向外方に向かうにしたがい接触部８よりも基端側に位置するように形成されている。
【００２５】
また、凹形状部３の曲率半径Ｒ１と、凸形状部７の曲率半径Ｒ２は、
凹形状部３の曲率半径Ｒ１＞ 凸形状部７の曲率半径Ｒ２ の関係があることが好ましく、凹形状部３の曲率半径Ｒ１が、凸形状部７の曲率半径Ｒ２より、１％以上１０％以下の範囲で大きいことが、より好適である。
また、接触面積は１×１０−４ｍｍ2以上１．０ｍｍ2以下と充分小さくなるように設定されている。
【００２６】
駆動手段４０は、筐体４２と、モータ４４と、モータ４４の駆動軸４５の軸線廻りに回転する円形の基盤４６とを備えており、モータ４４は筐体４２の内部に設けられるとともに、モータ４４の駆動軸４５には基盤４６が取り付けられ、筐体４２の筐体凸部４３内部に収納されている。
駆動手段４０は、ハウジング１０の第２の部材１２ａの内側面に設けられた凹部１８に、筐体４２の筐体凸部４３を挿入して、インペラ３０の回転軸６と基盤４６の回転の軸線が同心になるように積層されている。
【００２７】
基盤４６は、モータ４４の駆動軸４５に固定され、中央にインペラ３０側に突出する基盤凸部４７が形成され、基盤凸部４７のインペラ３０側の面に磁気回転部４８が周方向に適宜間隔をおいて複数固定されている。磁気回転部４８が固定された基盤凸部４７が、筐体４２を介してハウジング底部１２ｂの第１の大径凹部１８内に配置されている。また、基盤４６の外周部近傍のインペラ３０側の面には、磁性手段３７が周方向に適宜間隔をおいて複数固定されている。
磁気回転部４８は、インペラ３０内に設けられている磁性手段３７を磁気的に吸引する部材であり、永久磁石が用いられている。
【００２８】
回転軸６は、軸受２に対して回転自在に配置されている。回転軸６の高さレベルは、先端が磁性手段３７と同じ、或いは磁性手段３７よりも上方であればよい。
また、羽根基台３２及びポンプ羽根３１は、血栓形成と溶血を考慮して、角部がない表面が滑らかな形状が望ましく、材質は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリアセタール等の合成樹脂を用いることが好適である。また、インペラ３０の回転中心軸に沿って延長する中央軸孔３９が設けられ、吸入管１３からポンプ羽根３１の回転軸線頂部に形成された中央軸孔３９を介して連通され、ポンプ羽根３１と羽根基台３２の間を介して流動路１６に連通されている。
【００２９】
次に、この遠心血液ポンプ１で使用する焼成カーボン製ボール９の製造方法について、その一例を説明する。
原料の炭素を粉砕、配合、混練、造粒工程を経た後に、カーボン製ボールに成形し、その後、約９００℃〜１０００℃にて１次焼成して炭素化する。
次いで、約１０００℃〜３０００℃にて２次焼成し、黒鉛化を行なう。
その後、真球に近くなるように加工を施すとともに、必要に応じて含浸が行なわれることによって、焼成カーボン製ボール９が製作される。
【００３０】
次いで、この遠心血液ポンプ１の作用について説明する。
まず、図示しない電源装置によりモータ４４に電力を供給し、モータ４４の駆動軸４５を回転させる。駆動軸４５の回転によりインペラ３０の基盤４６が駆動軸４５の軸線廻りに回転する。基盤４６の回転により、基盤４６上に取り付けられた磁気回転部４８は、基盤４６の中心を軸に回転する。磁気回転部４８は磁力によって磁性手段３７を吸引するため、磁気回転部４８が回転運動すると、回転軸６を軸として、磁性手段３７を内蔵したインペラ３０は磁気回転部４８の回転に対応して回転する。
【００３１】
次に、吸入口１３ａから吸入管１３を介してハウジング１０内の空間に血液が吸入される。吸入された血液は、ポンプ羽根３１の回転軸線頂部に形成された中央軸孔３９からインペラのポンプ羽根３１（この図では、４枚）の間に形成された流路（この図では、４個）を流れる。このとき、インペラ３０は回転しているため、ポンプ羽根３１によって付与される遠心力によって血液を流動路１６に送出する。流動路１６に送出された血液は、流動路１６の中を流れて吐出管１４に至り、吐出口１４ａから吐出される。
【００３２】
インペラ３０は、一点支持とされているが、外周側から磁気回転部４８によって支えられるため回転軸６を支点に安定した状態で回転する。
また、モータ４４の回転数を上げて血液の流量が増加すると、吸入口１３ａ、吸入管１３、中央軸孔３９の圧力が低下してより陰圧となり、インペラ３０は吸入口１３ａ側への力を受けるが、磁気回転部４８は磁性手段３７を吸引する力も有するので、浮上しようとする力に対抗するため、インペラ３０は浮上することなく回転軸６によって支持された状態で回転する。
【００３３】
インペラ３０は、回転軸６によって一点支持により回転自在に配置されているため、インペラ３０とハウジング２の接点は球面により小さな接触部８で一点支持されているので、血液の血栓形成と溶血は微少なものになる。
さらに、ハウジング２内の部材は極力滑らかな表面で角部の少ない部材を用いているため、血液の血液損傷は軽減される。
【００３４】
軸受２は、ポリエチレンにより構成されているので、高い精度のものを容易に製作することができ、また、摺動摩擦が小さいため、長期間に亘ってスムースな回転を維持されるとともに、適度な柔軟性があるため、血栓形成と溶血の発生が抑制される。
【００３５】
ボール９は、焼成されたカーボンにより構成されているので、熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ〜７０Ｗ／ｍ・Ｋと良好であるため、回転接触部で発生した熱が回転軸から効率的に血液の流れに放熱され、接触部の温度が上昇しないため、血栓形成と溶血が抑制される。
また、高い精度のものを容易に製作することができ、回転に際しての摺動摩擦が小さく、また、硬度が高いため、取り扱いや遠心血液ポンプ運転時において、傷付きや変形が発生し難く、長期間に亘ってスムースな回転を維持することができる。
上記実施の形態では、インペラ３０に対して、別途に成形されたボール９を圧入して、回転軸６を形成しているので、焼成カーボンのボール９を単体で加工して高精度に仕上げすることができ、高精度なインペラ３０を容易に製作することができる。
ボール９を圧入して回転軸６を構成することに関しては、他の材質のボールに対しても適用可能である。
【００３６】
図４は、この発明の第２の実施形態を示す図であり、第１の実施形態と異なるのは、軸受２及び凸形状部７をなす回転軸６が、放物線を回転させた放物面から構成されていて、回転軸６の面が接触部８から径方向外方にゆくにつれて基端側に後退するとともに、被支持部の他方に形成された凹形状部３から構成された軸受２の面は、接触部８の径方向外方にゆくにつれて凸形状部側に形成され、支持部と被支持部の間には、接触部８の周囲にわずかな間隙が形成されている。その他は、第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
なお、軸受２の開口部近傍において、回転軸６の円柱６ａと放物面６ｂの接続部６ｃにて円柱６ａの外形が放物面６ｂの外形より大きくされ、段差が形成されていてもよい。
【００３７】
第２の実施形態では、回転軸６が放物面から構成されているため、頂部を先鋭とすることにより、球面よりも小さな接触面８にて接触させるとともに、軸受に実質的に保持されて倒れ防止機能を発揮する軸長を長く確保することができる。したがって、血液損傷を抑制しつつ、安定した回転を得ることができる。
【００３８】
なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記実施の形態では、回転軸６がインペラ３０に対して、焼成カーボンのボール９を圧入、固定して凸形状部７を形成する場合について説明したが、円柱の先端に球面の一部が形成されたものや、図４に示すような放物線体を回転軸６として使用してもよい。即ち、回転軸６の凸形状部７、及び軸受２の凹形状部３が球面の一部に形成されている場合について説明したが、これら凸形状部７、及び凹形状部３は、接触させたときに回転軸６と軸受２の接触部８の周囲に隙間ができるものであればよく、球面の一部のほか、円錐、放物面、又はこれらに平面等を組合せて定義される幾何学面でもよい。
【００３９】
また、この実施の形態においては、摩擦が小さい樹脂として、ポリオレフィン系樹脂のポリエチレンを使用した場合について説明したが、ポリエチレン以外のポリオレフィン樹脂を使用することも可能である。
また、ポリオレフィン樹脂以外の樹脂であっても、例えば、ポリアセタール樹脂などの摩擦が小さい樹脂を使用することができる。
また、凸形状部３は、接触部８から径方向外方に向かうにつれて対向面から基端部側に緩やかに後退するとともに凹形状部７との間の隙間が緩やかに増加してゆくことが好適であるが、必ずしも緩やかであることは必要でなく、また、軸受２と回転軸６が異なる種類の面から構成されていてもよい。
【００４０】
また、焼成カーボン製のボール９に代えて、ポリアセタール樹脂やポリオレフィン系樹脂製ボールを使用してもよい。また、凹形状部３に、焼成カーボンを用いてもよい。
ハウジング１０の底面に軸受２（支持部）が凹形状部３で、回転軸６（被支持部）が凸形状部７の場合について説明したが、インペラ３０の側に被支持部として凹形状部３を設けるとともに、第２の部材１２ｂのインペラ３０に面する内側面に凸形状部７を設けてもよい。
【００４１】
上記実施の形態では、インペラ３０を磁性手段３７を介して回転させる磁気回転部４８がインペラ３０の内側方に配置されている場合について説明したが、磁気回転部４８をインペラ３０の外方側に配置してもよい。
【００４２】
上記、第１の実施の形態に係る遠心血液ポンプと、従来型の遠心血液ポンプによって、血液を流して溶血指数（ＮＩＨ）を、算出することによって、効果を比較した。
本発明に係る遠心血液ポンプは、曲率半径Ｒ１＝３．１ｍｍの球面の一部からなる凹部を有するポリエチレン製軸受がハウジングに設けられ、この凹部に対して、インペラ側に焼成カーボン製の曲率半径Ｒ２＝３．０ｍｍの球面の一部からなる凸部を有する回転軸が設けられている。従来型の遠心血液ポンプが本発明と異なるのは、ポリエチレン製軸受の曲率半径がＲ１＝３．０ｍｍとされ、インペラ側に設けられる回転軸がセラミック製である点である。
＜実験結果＞
本発明に係る 従来型の
遠心血液ポンプ 遠心血液ポンプ
循環血液量 ０．５Ｌ ０．５Ｌ
Ｈｔ ３０％ ３０％
流量 ５Ｌ／ｍｉｎ ５Ｌ／ｍｉｎ
試験時間 ２４０分 ２４０分
ΔＨｂ ０．０４３４ｇ／Ｌ ０．１１３０ｇ／Ｌ
ここで、Ｈｔは、ヘマトクリットを、ΔＨｂは、血しょう遊離ヘモグロビン増加量を表している。
この結果を、ＮＩＨ＝ΔＨｂ×Ｖ×（1−Ｈｔ／１００）×１００／流量×試験時間
に代入して、ＮＩＨ（ｇ／１００Ｌ）を算出すると、従来型の遠心血液ポンプにおいては、
ＮＩＨ＝０．００３３であったのに対して、第１の実施の形態に係る遠心血液ポンプでは、
ＮＩＨ＝０．００１３であり、ＮＩＨが、０．４倍、即ち６０％低減されることがわかった。
以上のことから、本発明の遠心血液ポンプが、血液損傷に極めて大きな効果を発揮することが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の遠心血液ポンプの縦断面図であり、図２におけるＡ−Ａにおいて遠心血液ポンプを切断した場合の図である。
【図２】本発明に係る第１の実施形態の遠心血液ポンプの横断面図であり、図１におけるＢ−Ｂにおいて遠心血液ポンプを切断した場合の図である。
【図３】本発明に係る軸受と回転軸の第１の実施形態を示す図である。
【図４】本発明に係る軸受と回転軸の第２の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 遠心血液ポンプ
２ 軸受（支持部）
３ 凹形状部
６ 回転軸（被支持部）
７ 凸形状部
８ 接触部
９ ボール
１０ ハウジング
１３ 吸入管
１３ａ 吸入口
１４ 吐出管
１４ａ 吐出口
１６ 流動路
１８ 第１の大径凹部
３０ インペラ
３１ ポンプ羽根
３２ 羽根基台
３３ 大径凹部
３４ 円環部
３５ 蓋
３７ 磁性手段
３８ ウォッシュアウトホール
３９ 中央軸孔
４０ 駆動手段
４２ 筐体
４３ 筐体凸部
４４ モータ
４５ 駆動軸
４６ 基盤
４７ 基盤凸部
４８ 磁気回転部
４９ 浮上り防止磁気手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入口と、吐出口と、凹形状又は凸形状の支持部とを有するハウジングと、
該ハウジング内に収納されて、ポンプ羽根と、底面側には磁性手段と前記支持部の凹形状又は凸形状に対応して凸形状又は凹形状とされた被支持部を有するとともに、該被支持部が前記支持部に支持されて軸線廻りに回転されるインペラと、
該インペラに前記磁性手段を介して回転力を伝達する駆動手段とを備えた遠心血液ポンプであって、
前記支持部又は前記被支持部のいずれかが、焼成カーボンからなることを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項２】
吸入口と、吐出口と、凹形状又は凸形状の支持部とを有するハウジングと、
該ハウジング内に収納されて、ポンプ羽根と、底面側には磁性手段と前記支持部の凹形状又は凸形状に対応して凸形状又は凹形状とされた被支持部を有するとともに、該被支持部が前記支持部に支持されて軸線廻りに回転されるインペラと、
該インペラに前記磁性手段を介して回転力を伝達する駆動手段とを備えた遠心血液ポンプであって、
前記支持部又は前記被支持部のいずれかが、ポリオレフィン系樹脂等の摩擦が小さい樹脂からなることを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の遠心血液ポンプであって、
前記支持部又は前記被支持部のうち、前記焼成カーボン又は前記ポリオレフィン系樹脂により形成されたものと対応する前記支持部又は前記被支持部が、ポリエチレンで形成されていることを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の遠心血液ポンプであって、
前記支持部又は被支持部の一方に形成された凸形状部は、前記支持部と前記被支持部とのいずれかが当接する接触部の径方向外方の面が基端側に後退し、
前記支持部又は被支持部の他方に形成された凹形状部は、前記接触部の径方向外方の面が接触部よりも前記凸形状部側に形成され、
前記支持部と前記被支持部の接触面積は１×１０−４ｍｍ2以上１．０ｍｍ2以下と充分小さくされ、またその間には、接触部の周囲にわずかな間隙が形成されることを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の遠心血液ポンプであって、
前記凸形状部と、前記凹形状部とは、ともに球面の一部から構成されており、
かつ前記凹形状部を構成する球面は、前記凸形状部を構成する球面より、曲率半径が１％以上１０％以下の範囲で大きいことを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項１】
吸入口と、吐出口と、凹形状又は凸形状の支持部とを有するハウジングと、
該ハウジング内に収納されて、ポンプ羽根と、底面側には磁性手段と前記支持部の凹形状又は凸形状に対応して凸形状又は凹形状とされた被支持部を有するとともに、該被支持部が前記支持部に支持されて軸線廻りに回転されるインペラと、
該インペラに前記磁性手段を介して回転力を伝達する駆動手段とを備えた遠心血液ポンプであって、
前記支持部又は前記被支持部のいずれかが、焼成カーボンからなることを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項２】
吸入口と、吐出口と、凹形状又は凸形状の支持部とを有するハウジングと、
該ハウジング内に収納されて、ポンプ羽根と、底面側には磁性手段と前記支持部の凹形状又は凸形状に対応して凸形状又は凹形状とされた被支持部を有するとともに、該被支持部が前記支持部に支持されて軸線廻りに回転されるインペラと、
該インペラに前記磁性手段を介して回転力を伝達する駆動手段とを備えた遠心血液ポンプであって、
前記支持部又は前記被支持部のいずれかが、ポリオレフィン系樹脂等の摩擦が小さい樹脂からなることを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の遠心血液ポンプであって、
前記支持部又は前記被支持部のうち、前記焼成カーボン又は前記ポリオレフィン系樹脂により形成されたものと対応する前記支持部又は前記被支持部が、ポリエチレンで形成されていることを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の遠心血液ポンプであって、
前記支持部又は被支持部の一方に形成された凸形状部は、前記支持部と前記被支持部とのいずれかが当接する接触部の径方向外方の面が基端側に後退し、
前記支持部又は被支持部の他方に形成された凹形状部は、前記接触部の径方向外方の面が接触部よりも前記凸形状部側に形成され、
前記支持部と前記被支持部の接触面積は１×１０−４ｍｍ2以上１．０ｍｍ2以下と充分小さくされ、またその間には、接触部の周囲にわずかな間隙が形成されることを特徴とする遠心血液ポンプ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の遠心血液ポンプであって、
前記凸形状部と、前記凹形状部とは、ともに球面の一部から構成されており、
かつ前記凹形状部を構成する球面は、前記凸形状部を構成する球面より、曲率半径が１％以上１０％以下の範囲で大きいことを特徴とする遠心血液ポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−３２５９８４（Ｐ２００６−３２５９８４Ａ）
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５４５３２（Ｐ２００５−１５４５３２）
【出願日】平成１７年５月２６日（２００５．５．２６）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１５年度経済産業省地域中小企業支援型研究開発「心疾患治療用補助循環ポンプの開発」、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００２００６７７）泉工医科工業株式会社 (56)
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月２６日（２００５．５．２６）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１５年度経済産業省地域中小企業支援型研究開発「心疾患治療用補助循環ポンプの開発」、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００２００６７７）泉工医科工業株式会社 (56)
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
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