(57)【要約】【課題】血液供給の安定性と耐久性を維持しつつ、溶血及び血栓の発生を抑制できる人工心臓ポンプを提供する。【解決手段】軸受２をなす軸部２０、前側プレート部２１及び後側プレート部２２に複数ずつ形成されたラジアル動圧発生溝４０、前側スラスト動圧発生溝４１及び後側動圧発生溝４２は、それぞれ深さの深い第１の動圧発生溝４０ａ、４１ａ及び４２ａと、深さの浅い第２の動圧発生溝４０ｂ、４１ｂ及び４２ｂとからなる。羽根車３の回転中、羽根車３に一体のスリーブ３０と、軸部２０、前側プレート部２１及び後側プレート部２２と、で形成される微小間隙Ｑ１〜Ｑ３においては、圧送された血液の一部が潤滑流体として流動し、第１の動圧発生溝４０ａ、４１ａ及び４２ａにより血液の流動量が増され、第２の動圧発生溝４０ｂ、４１ｂ及び４２ｂにより血液に有効な動圧を生じさせる。【選択図】      図１
2004245303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、このハウジング内に固定され、軸部及びこの軸部から径方向外方に突出する前側プレート部、後側プレート部よりなる軸受と、前記軸部の外周面に微小間隙を隔てて対向する貫通孔とともに、前記前側プレート部、後側プレート部の各内面に微小間隙を隔てて対向する前面、後面を有し、前記軸受に対し前記ハウジング内で回転可能に支持された羽根車と、を備えていて、前記羽根車の回転により、軸方向前方から血液を取り込んで径方向外方へ圧送するとともに、この圧送された血液の一部を前記後側プレート部の内面と前記羽根車の後面との微小間隙に導き入れ、前記軸部の外周面と前記羽根車の貫通孔との微小間隙、及び前記前側プレート部の内面と前記羽根車の前面との微小間隙を経由して、取り込まれる前記血液に合流させる人工心臓ポンプにおいて、
前記軸部の外周面には前記羽根車のラジアル荷重を支持するためのラジアル動圧発生溝が複数設けられ、前記前側プレート部、後側プレート部の各内面には前記羽根車のスラスト荷重を支持するための前側スラスト動圧発生溝、後側スラスト動圧発生溝が複数ずつ設けられており、
前記ラジアル動圧発生溝、前記前側スラスト動圧発生溝、及び後側スラスト動圧発生溝のうちそれぞれの少なくとも１つが、他の前記ラジアル動圧発生溝、前記前側スラスト動圧発生溝、及び前記後側スラスト動圧発生溝よりも深さが深いことを特徴とする人工心臓ポンプ。
【請求項２】
深さの深い前記ラジアル動圧発生溝、前記前側スラスト動圧発生溝、及び前記後側スラスト動圧発生溝は、他の前記ラジアル動圧発生溝、前記前側スラスト動圧発生溝、及び前記後側スラスト動圧発生溝よりも１０倍以上深さが深いことを特徴とする請求項１に記載の人工心臓ポンプ。
【請求項３】
深さの深い前記ラジアル動圧発生溝、前記前側スラスト動圧発生溝、及び前記後側スラスト動圧発生溝は、他の前記ラジアル動圧発生溝、前記前側スラスト動圧発生溝、及び前記後側スラスト動圧発生溝よりも幅が広いことを特徴とする請求項１又は２に記載の人工心臓ポンプ。
【請求項４】
前記ラジアル動圧発生溝が螺旋状で、前記前側スラスト動圧発生溝及び前記後側スラスト動圧発生溝が渦巻状であって、
深さの深い前記ラジアル動圧発生溝が、前記軸部における前記後側プレート部の内面から前記前側プレート部の内面に至る間に連続し、深さの深い前記前側スラスト動圧発生溝及び前記後側スラスト動圧発生溝が、前記前側プレート部及び前記後側プレート部それぞれにおける外縁から前記軸部の外周面に至る間に連続していることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の人工心臓ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体の心臓の代替又は補助として血液を取り込むとともに圧送する遠心方式の人工心臓ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、遠心方式の人工心臓ポンプは、図８に示すように、大きくは、ハウジング１と、このハウジング１内に固定された軸受２と、この軸受２に対しハウジング１内で回転可能に支持された羽根車３と、を備えており、羽根車３の回転により、軸方向前方から血液を取り込んで径方向外方へ圧送するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
具体的には、ハウジング１は、前側ハウジング１０と後側ハウジング１１とを組み合わせてなり、溶接や接着剤やボルト等による接合により一体化されて、内部空間が形成されたものである。前側ハウジング１０の前端には、外部からハウジング１内に血液を取り込むための吸入側接続口１２が、詳細は後述する軸受２の軸線上に設けられ、他方、前側ハウジング１０又は後側ハウジング１１（図８では前側ハウジング１０）の一側には、ハウジング１内から外部に血液を送り出すための吐出側接続口１３が設けられている。つまり、羽根車３の回転により、吸入側接続口１２から血液が吸引されてハウジング１内に取り込まれ、その血液が詳細は後述する羽根車３の前側シュラウド３２と後側シュラウド３１との間隙Ｐ（以下、「羽根車内流路」と記すことがある）を経て昇圧され、吐出側接続口１３から送り出されるという主たる血液流路が形成される。
【０００４】
軸受２は、詳細は後述する羽根車３のラジアル移動を規制するための管状の軸部２０と、この軸部２０の前後端からそれぞれ径方向外方に突出するよう配設され、羽根車３のスラスト移動を規制するための円盤状の前側プレート部２１、後側プレート部２２と、前側プレート部２１の外面すなわち前面を覆い、吸入側接続口１２から取り込まれた軸方向後方に向けて流れる血液を詳細は後述する羽根車内流路Ｐの入口Ｐ１に送り込むために中心部が隆起した曲面を有する先端部２３と、この先端部２３から前側プレート部２１、軸部２０、後側プレート部２２、及び後側ハウジング１１の後端を貫通する軸支部２４と、よりなり、これらは溶接や接着剤やボルト等によってハウジング１内でこれと一体的に固定されている。
【０００５】
羽根車３は、軸部２０の外周面に微小間隙を隔てて対向する貫通孔である内周面とともに前側プレート部２１、後側プレート部２２の各内面に微小間隙を隔てて対向する前面、後面を有するセラミック焼結体のスリーブ３０と、このスリーブが同軸状に挿嵌された後側シュラウド３１と、この後側シュラウド３１の前方でこれと同軸状で所定の間隙を隔てた前側シュラウド３２と、この前側シュラウド３２と後側シュラウド３１との間隙に設けられ、血液を吸入するとともに昇圧するための複数の羽根３３と、よりなり、これらは一体成型、焼嵌めやロウ付けや接着剤等による接合により一体的になっている。つまり、羽根車３（スリーブ３０）は、ハウジング１と一体の軸受２（軸部２０、前側プレート部２１及び後側プレート部２２）に対して回転可能になり、この羽根車３の回転に伴って、軸方向前方から血液を取り込み、羽根車内流路Ｐとなる前側シュラウド３２と後側シュラウド３１との間隙で羽根３３により昇圧しながら、径方向外方へ圧送するという人工心臓ポンプに望まれる機能が得られる。
【０００６】
なお、羽根車３の回転駆動は、例えば磁力を活用してなされる。具体的には、図８に示すように、後側シュラウド３１の後部には、形成された環状溝３１ｃに永久磁石３４が収容されてこれが蓋体３５で密閉されて固定され、他方、後側ハウジング１１の後部には、永久磁石３４の周囲を覆う同軸状の位置に、外部又は内蔵の電源に接続された回転磁界発生器１４が配設されている。これにより、電源から電力供給を受けた回転磁界発生器１４が回転磁界を発生し、この磁力を受けて永久磁石３４が同期してその軸線周りに回転しようとすることで、羽根車３が軸受２に対して回転するわけである。
【０００７】
ここで、軸受２に対して羽根車３を円滑に回転させる潤滑機構について、図９〜図１４を参照しながら述べる。図９に示すように、羽根車３の回転に伴って、羽根車内流路Ｐには径方向内方にある入口Ｐ１から径方向外方にある出口Ｐ２に向けて血液が流れるが、その血液は羽根３３により遠心力の作用とあいまって昇圧される。従って、血液に作用する圧力は、入口Ｐ１よりも出口Ｐ２の方が高くなり、入口Ｐ１と出口Ｐ２の間で圧力差が生じる。
【０００８】
このため、羽根車内流路Ｐにおける出口Ｐ２から噴き出された血液の一部は、後側ハウジング１１の内壁と後側シュラウド３１の外壁との間隙に導き入れられ、続いて後側プレート部２２の内面とスリーブ３０の後面との微小間隙Ｑ１、軸部２０の外周面とスリーブ３０の内周面との微小間隙Ｑ２、及び前側プレート部２１の内面とスリーブ３０の前面との微小間隙Ｑ３を経由して、羽根車内流路Ｐにおける入口Ｐ１に送り出され、結局、吸入側接続口１２からハウジング１内に取り込まれた血液に合流するようになる（図９中の点線矢印参照）。つまり、羽根車３の回転中は、羽根車３（スリーブ３０）と軸受２（軸部２０、前側プレート部２１及び後側プレート部２２）との微小間隙Ｑ１〜Ｑ３に血液が流動することになり、この血液を潤滑流体として活用するわけである。
【０００９】
但し、回転中の羽根車３には、径方向のラジアル荷重及び軸方向のスラスト荷重が作用するため、これらを支持して微小間隙Ｑ１〜Ｑ３を確保すべく以下の工夫がなされている。
【００１０】
先ず第１に、軸受２を構成する軸部２０の外周面には、図９〜図１１に示すように、羽根車３（スリーブ３０）のラジアル荷重を支持するためのラジアル動圧発生溝１４０（図１０中のシングルハッチング部参照）が部分的に複数設けられている。これらラジアル動圧発生溝１４０は、スパイラルグルーブと呼ばれる螺旋状をなしており、一律に深さがほぼ一定に加工されたものである。
【００１１】
第２に、前側プレート部２１の内面には、図９、及び図１２〜図１４に示すように、羽根車３のスラスト荷重を支持するための前側スラスト動圧発生溝１４１が複数設けられている。これら前側スラスト動圧発生溝１４１は、渦巻状をなしており、ラジアル動圧発生溝１４０と同様、一律に深さがほぼ一定に加工されたものである。他方、後側プレート部２２の内面にも、これと同様に、羽根車３のスラスト荷重を支持するための後側スラスト動圧発生溝１４２が複数設けられている。なお、図１２は、前側スラスト動圧発生溝１４１又は後側スラスト動圧発生溝１４２が、前側プレート部２１又は後側プレート部２２における各内面上で部分的に設けられた態様を示し、図１３は、前側プレート部２１又は後側プレート部２２における各内面上の外周すなわち外縁から、内周すなわち軸部２０の外周面に至る間に連続するよう設けられた態様を示している。
【００１２】
このような工夫を施すことにより、回転中の羽根車３は、ラジアル動圧発生溝１４０、前側スラスト動圧発生溝１４１又は後側スラスト動圧発生溝１４２を流動する血液にラジアル動圧及びスラスト動圧が生じて、軸受２に対して浮上した非接触状態に保持されるようになるため、円滑な回転が可能となり、ひいては人工心臓ポンプとしての血液供給の安定性と耐久性の向上につながる。
【００１３】
【特許文献１】
特開平７−１３６２４７号公報（第２−３頁、第１図）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、人工心臓ポンプには、取り扱う対象流体が血液であってしかも用いられる対象が人間や動物であることから、特に、溶血及び血栓を長期間引き起こさないことが宿命的な解決課題として強く要求される。なお、溶血とは、血液中の赤血球の表面膜が損傷してその機能が失われる現象であり、血栓とは、血液が凝集して血管等の血液流路を塞ぐ現象である。
【００１５】
しかし、上記の人工心臓ポンプでは、羽根車３をなすスリーブ３０と、軸受２をなす軸部２０、前側プレート部２１及び後側プレート部２２と、で形成される微小間隙Ｑ１〜Ｑ３において、溶血及び血栓が頻発していた。何故ならば、この微小間隙Ｑ１〜Ｑ３は、従来、数μｍ〜十数μｍと極めて狭い間隙寸法が設定されていたため、血液そのものが流動し難い状況にあり、溶血に関していえば、軸受２に対する羽根車３の相対的な回転速度差により、流動する血液に多大なせん断応力が作用し、このせん断応力で赤血球が損傷してしまうからである。また、血栓に関しては、流動する血液が接触する個所における素材の面粗度や親和性の影響は勿論であるが、血液そのものの流動速度が遅かったり、流動量が少なかったりして滞る場合に発生すると考えられ、そうすると、微小間隙Ｑ１〜Ｑ３が極めて狭いことは不利な要素であったからである。
【００１６】
このような溶血及び血栓の問題を解決する手法としては、微小間隙Ｑ１〜Ｑ３の間隙寸法を単に拡大することが考えられる。しかし、拡大しすぎると今度は、回転中の羽根車３のラジアル荷重及びスラスト荷重を支持するためのラジアル動圧及びスラスト動圧の効力が著しく低減し、これにより、人工心臓ポンプとしての血液供給の安定性と耐久性につながる軸受２に対する歯車３の円滑な回転が阻害されるため、その間隙寸法は３０μｍ〜４０μｍ程度が限界であり、実際にこれでは溶血及び血栓の問題を十分に解決できなかった。
【００１７】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、血液供給の安定性と耐久性を維持しつつ、溶血及び血栓の発生を抑制できる人工心臓ポンプを提供することを目的とするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明による人工心臓ポンプは、ハウジングと、このハウジング内に固定され、軸部及びこの軸部から径方向外方に突出する前側プレート部、後側プレート部よりなる軸受と、前記軸部の外周面に微小間隙を隔てて対向する貫通孔とともに、前記前側プレート部、後側プレート部の各内面に微小間隙を隔てて対向する前面、後面を有し、前記軸受に対し前記ハウジング内で回転可能に支持された羽根車と、を備えていて、前記羽根車の回転により、軸方向前方から血液を取り込んで径方向外方へ圧送するとともに、この圧送された血液の一部を前記後側プレート部の内面と前記羽根車の後面との微小間隙に導き入れ、前記軸部の外周面と前記羽根車の貫通孔との微小間隙、及び前記前側プレート部の内面と前記羽根車の前面との微小間隙を経由して、取り込まれる前記血液に合流させる人工心臓ポンプにおいて、前記軸部の外周面には前記羽根車のラジアル荷重を支持するためのラジアル動圧発生溝が複数設けられ、前記前側プレート部、後側プレート部の各内面には前記羽根車のスラスト荷重を支持するための前側スラスト動圧発生溝、後側スラスト動圧発生溝が複数ずつ設けられており、前記ラジアル動圧発生溝、前記前側スラスト動圧発生溝、及び後側スラスト動圧発生溝のうちそれぞれの少なくとも１つが、他の前記ラジアル動圧発生溝、前記前側スラスト動圧発生溝、及び前記後側スラスト動圧発生溝よりも深さが深いことを特徴とする。
【００１９】
これにより、深さの深いラジアル動圧発生溝、前側スラスト動圧発生溝及び後側スラスト動圧発生溝で血液を多く許容できるため、圧送された血液の一部が潤滑流体として流動する後側プレート部の内面と羽根車の後面との微小間隙、軸部の外周面と羽根車の貫通孔との微小間隙、及び前側プレート部の内面と羽根車の前面との微小間隙では、その血液そのものの流動量が増し、溶血及び血栓の発生が抑制される。しかも、他のラジアル動圧発生溝、前側スラスト動圧発生溝及び後側スラスト動圧発生溝では、流動する血液にラジアル動圧及びスラスト動圧が有効に生じるため、軸受に対する羽根車の円滑な回転が可能となり、人工心臓ポンプとしての血液供給の安定性と耐久性が維持される。
【００２０】
ここで、実用性を踏まえると、深さの深い前記ラジアル動圧発生溝、前記前側スラスト動圧発生溝、及び前記後側スラスト動圧発生溝は、他の前記ラジアル動圧発生溝、前記前側スラスト動圧発生溝、及び前記後側スラスト動圧発生溝よりも１０倍以上深さが深いことが好ましい。
【００２１】
また、溶血及び血栓の発生をより効果的に抑制すべく、血液そのものの流動量をより増す観点から、深さの深い前記ラジアル動圧発生溝、前記前側スラスト動圧発生溝、及び前記後側スラスト動圧発生溝は、他の前記ラジアル動圧発生溝、前記前側スラスト動圧発生溝、及び前記後側スラスト動圧発生溝よりも幅が広いことが好ましい。
【００２２】
更に、有効なラジアル動圧及びスラスト動圧の発生を確保するとともに、血液そのものの流動を容易にする目的で、前記ラジアル動圧発生溝が螺旋状で、前記前側スラスト動圧発生溝及び前記後側スラスト動圧発生溝が渦巻状であって、深さの深い前記ラジアル動圧発生溝が、前記軸部における前記後側プレート部の内面から前記前側プレート部の内面に至る間に連続し、深さの深い前記前側スラスト動圧発生溝及び前記後側スラスト動圧発生溝が、前記前側プレート部及び前記後側プレート部それぞれにおける外縁から前記軸部の外周面に至る間に連続しているとよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、人工心臓ポンプの宿命的な解決課題である羽根車と軸受との微小間隙における溶血及び血栓の抑制に関して、人工心臓ポンプとしての血液供給の安定性と耐久性を維持することを基本前提に鋭意検討を重ね、その結果、上記の微小間隙において羽根車を浮上状態で回転可能に支持するための軸受に形成されている各種動圧発生溝の態様に着眼し、本発明をなすに至った。
【００２４】
つまり、本発明の人工心臓ポンプの大きな特徴は、軸受をなす軸部、前側プレート部及び後側プレート部に複数ずつ形成されているラジアル動圧発生溝、前側スラスト動圧発生溝及び後側動圧発生溝が、それぞれ深さの浅いものと深さの深いものとからなっており、深さの浅いものは、人工心臓ポンプとしての血液供給の安定性と耐久性を維持すべく、流動する血液に有効な動圧を生じさせて軸受に対する羽根車の円滑な回転を確保する役割を果たし、他方の深いものは、溶血及び血栓の発生を抑止すべく、血液そのものの流動量を確保する役割を果たす。
【００２５】
以下に、本発明の人工心臓ポンプの実施形態について図面を参照しながら詳述する。先ず、本発明の第１実施形態について説明する。図１は第１実施形態の人工心臓ポンプの潤滑機構を説明する模式図、図２はその人工心臓ポンプにおける軸受のラジアル動圧発生溝を示す軸部外周面の展開図、図３は図２におけるラジアル動圧発生溝と直交する断面を示す軸部外周面の横断面図、図４はその人工心臓ポンプにおける軸受のスラスト動圧発生溝を示す前側プレート部（又は後側プレート部）内面の平面図、図５は図４におけるスラスト動圧発生溝と直交する断面を示す前側プレート部内面の円周方向断面図である。なお、図中で図８及び図９と同じ名称で同じ機能を果たす部分には同一の符号を付し、重複する説明はここでは省略し、相違する点について説明する。後述する第２実施形態においても同様とする。
【００２６】
本第１実施形態では、先ず、図１〜図３に示すように、軸受２を構成する軸部２０の外周面には、羽根車３（スリーブ３０）のラジアル荷重を支持するためのラジアル動圧発生溝４０が部分的に複数（図２では６本図示）設けられている。これらラジアル動圧発生溝４０は、スパイラルグルーブと呼ばれる螺旋状をなしており、個々において深さがほぼ一定に加工されたものである。
【００２７】
ここで、ラジアル動圧発生溝４０は、対称位置に配置された一対の第１のラジアル動圧発生溝４０ａ（図２中のダブルハッチング部参照）と、これらの間に配置された第２のラジアル動圧発生溝４０ｂ（図２中のシングルハッチング部参照）とからなり、第１のラジアル動圧発生溝４０ａの深さｓａは、第２のラジアル動圧発生溝４０ｂの深さｓｂよりも深く形成されている。例えば、第１のラジアル動圧発生溝４０ａの深さｓａは５００μｍ〜６００μｍ程度であり、他方、第２のラジアル動圧発生溝４０ｂの深さｓｂは数十μｍ程度である。
【００２８】
また、図１、図４及び図５に示すように、前側プレート部２１の内面には、羽根車３のスラスト荷重を支持するための前側スラスト動圧発生溝４１が部分的に複数（図４では６本図示）設けられている。これら前側スラスト動圧発生溝４１は、渦巻状をなしており、ラジアル動圧発生溝４０と同様、個々において深さがほぼ一定に加工されたものである。
【００２９】
ここで、前側スラスト動圧発生溝４１は、対称位置に配置された一対の第１の前側スラスト動圧発生溝４１ａ（図４中のダブルハッチング部参照）と、これらの間に配置された第２の前側スラスト動圧発生溝４１ｂ（図４中のシングルハッチング部参照）とからなり、第１の前側スラスト動圧発生溝４１ａの深さｔａは、第２の前側スラスト動圧発生溝４１ｂの深さｔｂよりも深く形成されている。例えば、第１の前側スラスト動圧発生溝４１ａの深さｔａは、第１のラジアル動圧発生溝４０ａの深さｓａと同様、５００μｍ〜６００μｍ程度であり、他方、第２の前側スラスト動圧発生溝４１ｂの深さｓｂは、第２のラジアル動圧発生溝４０ｂの深さｓｂと同様、数十μｍ程度である。
【００３０】
更に、後側プレート部２２の内面にも、これと同様の態様で、羽根車３のスラスト荷重を支持するための後側スラスト動圧発生溝４２が複数設けられており、これら後側スラスト動圧発生溝４２は、深さの深い第１の前側スラスト動圧発生溝４２ａと、深さの浅い第２の前側スラスト動圧発生溝４１ｂとからなる。
【００３１】
このように各種動圧発生溝を構成することにより、深さの深い動圧発生溝である第１のラジアル動圧発生溝４０ａ、第１の前側スラスト動圧発生溝４１ａ及び第１の後側スラスト動圧発生溝４２ａで血液を多く許容できるため、圧送された血液の一部が潤滑流体として流動する、羽根車３をなすスリーブ３０と、軸受２をなす軸部２０、前側プレート部２１及び後側プレート部２２と、で形成される微小間隙Ｑ１〜Ｑ３においては、その血液そのものの流動量が増し、溶血及び血栓の発生が抑制されることになる。しかも、深さの浅い動圧発生溝である第２のラジアル動圧発生溝４０ｂ、第２の前側スラスト動圧発生溝４１ｂ及び第２の後側スラスト動圧発生溝４２ｂでは、流動する血液にラジアル動圧及びスラスト動圧が有効に生じるため、軸受２に対する羽根車３の円滑な回転が可能となり、人工心臓ポンプとしての血液供給の安定性と耐久性が維持されることになる。
【００３２】
なお、溶血及び血栓の発生が抑制できる血液そのものの実用的な流動量を確保するためには、第１のラジアル動圧発生溝４０ａ、第１の前側スラスト動圧発生溝４１ａ及び第１の後側スラスト動圧発生溝４２ａの深さｓａ、ｔａが、第２のラジアル動圧発生溝４０ｂ、第２の前側スラスト動圧発生溝４１ｂ及び第２の後側スラスト動圧発生溝４２ｂの深さｓｂ、ｔｂよりも１０倍以上深いことが好ましい。
【００３３】
また、溶血及び血栓の発生をより効果的に抑制すべく、血液そのものの流動量をより増す観点から、図３及び図５に示す第１のラジアル動圧発生溝４０ａ、第１の前側スラスト動圧発生溝４１ａ及び第１の後側スラスト動圧発生溝４２ａの幅ｕａ、ｖａが、第２のラジアル動圧発生溝４０ｂ、第２の前側スラスト動圧発生溝４１ｂ及び第２の後側スラスト動圧発生溝４２ｂの幅ｕｂ、ｖｂよりも広いことが好ましい。
【００３４】
次に、本発明の第２実施形態について図６及び図７を参照しながら説明する。図６は第２実施形態の人工心臓ポンプにおける軸受のラジアル動圧発生溝を示す軸部外周面の展開図、図７はその人工心臓ポンプにおける軸受のスラスト動圧発生溝を示す前側プレート部（又は後側プレート部）内面の平面図である。本第２実施形態の特徴は、第１実施形態における第１のラジアル動圧発生溝４０ａ、第１の前側スラスト動圧発生溝４１ａ及び第１の後側スラスト動圧発生溝４２ａを変形し、血液そのものの流動を容易にした点にある。
【００３５】
つまり、第１のラジアル動圧発生溝４０ａは、図６に示すように、軸部２０における前後端、すなわち後側プレート部２２の内面から前側プレート部２１の内面に至る間に連続するよう形成されている。また、第１の前側スラスト動圧発生溝４１ａは、図７に示すように、前側プレート部２１における外縁から軸部２０の外周面に至る間に連続するよう形成されている。更に、第１の後側スラスト動圧発生溝４２ａも、これと同様の態様で、後側プレート部２２における外縁から軸部２０の外周面に至る間に連続するよう形成されている。従って、血液そのものは、これら第１のラジアル動圧発生溝４０ａ、第１の前側スラスト動圧発生溝４１ａ及び第１の後側スラスト動圧発生溝４２ａに沿って、連続的に容易に流動することが可能となり、より効果的に溶血及び血栓を抑止できる。
【００３６】
ちなみに、第２のラジアル動圧発生溝４０ｂは、軸部２０における前後端まで至っておらず、第２の前側スラスト動圧発生溝４１ｂ及び第２の後側スラスト動圧発生溝４２ｂは、前側プレート部２１及び後側プレート部２２それぞれにおける外縁まで至っていないが、有効なラジアル動圧及びスラスト動圧の発生には支障はない。
【００３７】
その他本発明は上記の各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。例えば、第２のラジアル動圧発生溝４０ｂが、軸部２０における前後端まで連続するよう形成され、第２の前側スラスト動圧発生溝４１ｂ及び第２の後側スラスト動圧発生溝４２ｂが、前側プレート部２１及び後側プレート部２２それぞれにおける外縁から軸部２０の外周面に至る間に連続するよう形成されても、勿論構わない。また、前側スラスト動圧発生溝４１及び後側スラスト動圧発生溝４２は、上記したような渦巻状に限らず、例えば放射状であってもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の人工心臓ポンプによれば、ハウジングと、このハウジング内に固定され、軸部及びこの軸部から径方向外方に突出する前側プレート部、後側プレート部よりなる軸受と、前記軸部の外周面に微小間隙を隔てて対向する貫通孔とともに、前記前側プレート部、後側プレート部の各内面に微小間隙を隔てて対向する前面、後面を有し、前記軸受に対し前記ハウジング内で回転可能に支持された羽根車と、を備えていて、前記羽根車の回転により、軸方向前方から血液を取り込んで径方向外方へ圧送するとともに、この圧送された血液の一部を前記後側プレート部の内面と前記羽根車の後面との微小間隙に導き入れ、前記軸部の外周面と前記羽根車の貫通孔との微小間隙、及び前記前側プレート部の内面と前記羽根車の前面との微小間隙を経由して、取り込まれる前記血液に合流させる人工心臓ポンプにおいて、前記軸部の外周面には前記羽根車のラジアル荷重を支持するためのラジアル動圧発生溝が複数設けられ、前記前側プレート部、後側プレート部の各内面には前記羽根車のスラスト荷重を支持するための前側スラスト動圧発生溝、後側スラスト動圧発生溝が複数ずつ設けられており、前記ラジアル動圧発生溝、前記前側スラスト動圧発生溝、及び後側スラスト動圧発生溝のうちそれぞれの少なくとも１つが、他の前記ラジアル動圧発生溝、前記前側スラスト動圧発生溝、及び前記後側スラスト動圧発生溝よりも深さが深くなっている。つまり、深さの深いラジアル動圧発生溝、前側スラスト動圧発生溝及び後側スラスト動圧発生溝で血液を多く許容できるため、圧送された血液の一部が潤滑流体として流動する羽根車と軸受とで形成される各微小間隙では、その血液そのものの流動量が増し、これにより溶血及び血栓の発生が抑制できる。しかも、他のラジアル動圧発生溝、前側スラスト動圧発生溝及び後側スラスト動圧発生溝では、流動する血液にラジアル動圧及びスラスト動圧が有効に生じるため、軸受に対する羽根車の円滑な回転が可能となり、その結果人工心臓ポンプとしての血液供給の安定性と耐久性が維持できる。
【００３９】
ここで、深さの深い前記ラジアル動圧発生溝、前記前側スラスト動圧発生溝、及び前記後側スラスト動圧発生溝が、他の前記ラジアル動圧発生溝、前記前側スラスト動圧発生溝、及び前記後側スラスト動圧発生溝よりも１０倍以上深さが深いと、溶血及び血栓の発生が抑制できる血液そのものの実用的な流動量を十分確保することが可能となる。
【００４０】
また、深さの深い前記ラジアル動圧発生溝、前記前側スラスト動圧発生溝、及び前記後側スラスト動圧発生溝が、他の前記ラジアル動圧発生溝、前記前側スラスト動圧発生溝、及び前記後側スラスト動圧発生溝よりも幅が広いと、血液そのものの流動量がより増すため、溶血及び血栓の発生をより効果的に抑制することが可能となる。
【００４１】
更に、前記ラジアル動圧発生溝が螺旋状で、前記前側スラスト動圧発生溝及び前記後側スラスト動圧発生溝が渦巻状であって、深さの深い前記ラジアル動圧発生溝が、前記軸部における前記後側プレート部の内面から前記前側プレート部の内面に至る間に連続し、深さの深い前記前側スラスト動圧発生溝及び前記後側スラスト動圧発生溝が、前記前側プレート部及び前記後側プレート部それぞれにおける外縁から前記軸部の外周面に至る間に連続していると、ラジアル動圧発生溝、前側スラスト動圧発生溝及び後側スラスト動圧発生溝に特有の形態面から、有効なラジアル動圧及びスラスト動圧の発生が確保でき、その上、血液そのものの流動が容易に可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である人工心臓ポンプの潤滑機構を説明する模式図である。
【図２】第１実施形態における軸受のラジアル動圧発生溝を示す軸部外周面の展開図である。
【図３】図２における軸部外周面の横断面図である。
【図４】第１実施形態における軸受のスラスト動圧発生溝を示す前側プレート部内面の平面図である。
【図５】図４における前側プレート部内面の円周方向断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態である人工心臓ポンプにおける軸受のラジアル動圧発生溝を示す軸部外周面の展開図である。
【図７】第２実施形態における軸受のスラスト動圧発生溝を示す前側プレート部内面の平面図である。
【図８】一般的な人工心臓ポンプの構成を示す要部縦断面図である。
【図９】従来の人工心臓ポンプの潤滑機構を説明する模式図である。
【図１０】従来の軸受のラジアル動圧発生溝を示す軸部外周面の展開図である。
【図１１】図１０における軸部外周面の横断面図である。
【図１２】従来の軸受のスラスト動圧発生溝を示す前側プレート部内面の平面図である。
【図１３】従来の他の軸受のスラスト動圧発生溝を示す前側プレート部内面の平面図である。
【図１４】図１２又は図１３における前側プレート部内面の円周方向断面図である。
【符号の説明】
１    ハウジング
２    軸受
３    羽根車
１０    前側ハウジング
１１    後側ハウジング
１２    吸入側接続口
１３    吐出側接続口
１４    回転磁界発生器
２０    軸部
２１    前側プレート部
２２    後側プレート部
２３    先端部
２４    軸支部
３０    スリーブ
３１    後側シュラウド
３２    前側シュラウド
３３    羽根
３４    永久磁石
３５    蓋体
４０    ラジアル動圧発生溝
４０ａ    第１のラジアル動圧発生溝（深さの深い動圧発生溝４０）
４０ｂ    第２のラジアル動圧発生溝（深さの浅い動圧発生溝４０）
４１    前側スラスト動圧発生溝
４１ａ    第１の前側スラスト動圧発生溝（深さの深い動圧発生溝４１）
４１ｂ    第２の前側スラスト動圧発生溝（深さの浅い動圧発生溝４１）
４２    後側スラスト動圧発生溝
４２ａ    第１の後側スラスト動圧発生溝（深さの深い動圧発生溝４２）
４２ｂ    第２の後側スラスト動圧発生溝（深さの浅い動圧発生溝４２）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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