(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入管及び吐出管を備えてなるケーシングと、
前記ケーシングの底部に設けられた回転軸挿通孔を貫通する回転軸を有し、前記ケーシングの内部に回転可能に配置され、前記回転軸に結合された羽根車と、
前記ケーシングの底部の一部を形成しかつ内部に空洞部を備える軸シール部材に接触する先端部を備えるリップ部を有し、前記軸シール部材を挟むようにして前記回転軸に装着されたところの、前記回転軸挿通孔と回転軸との間隙をシールする一対の外部シール部材と、
前記軸シール部材と前記外部シール部材のリップ部との間、及び前記軸シール部材と前記回転軸との間に形成される空間、並びに前記空洞部の内部に充填された抗血栓剤含有ゲルと
を備えてなることを特徴とする血液ポンプ。
【請求項２】
前記抗血栓剤含有ゲルが、ヘパリン水溶液をポリビニルアルコールでゲル化したゲル状物質であるヘパリンゲルである前記請求項１に記載の血液ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、血液ポンプに関し、具体的には、内部における血栓の発生を防止することのできる血液ポンプ、特に人工心臓用送血ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
血液ポンプは、ポンプ内の血液がポンプ外に漏出することを防止するために、血液ポンプ内の羽根車を回転させる機構として、磁気カップリングによる動力伝達機構を採用することが多い。
【０００３】
前記動力伝達機構を採用する血液ポンプにあっては、ケーシング内に配置されたところの、永久磁石を埋設していない羽根車と、前記ケーシングにより形成されるポンプ室に隣接する別室に収容された永久磁石回転体とを回転軸で結合してなる血液ポンプがある。
【０００４】
前記血液ポンプにおいては、前記ポンプ室内から前記別室に向かって血液が漏出しないように、前記ケーシングの底部における前記回転軸が貫通する部分において、前記ケーシングの底部と前記回転軸との間をシールするワッシャ状の軸シール部材と、ケーシングの底部に向かって拡大するリップ部を備え、前記回転軸における前記軸シール部材を挟む位置に装着された一対の外部シール部材とを設けることがある。
【０００５】
前記血液ポンプにおいては、回転軸が回転すると、前記回転軸に装着された外部シール部材は、リップ部の先端部において、前記ケーシングの底面を摺動し、しかも軸近傍においては、血液は、流速が小さく、滞留気味となるから、前記リップ部の先端部とケーシングの底部との接触部において、血液が凝固し、これが血栓の原因になることがある。
【０００６】
本発明は、回転軸が高速で回転していても血栓の発生し難い血液ポンプ、特に人工心臓送血用ポンプを提供することを目的とする。本発明は、更に詳しくは、前記血液ポンプの備える外部シール部材におけるリップ部の先端部とケーシングの底部との接触部において、血液が凝固するという問題を解決することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決することを目的とする本発明は、
吸入管及び吐出管を備えてなるケーシングと、
前記ケーシングの底部に設けられた回転軸挿通孔を貫通する回転軸を有し、前記ケーシングの内部に回転可能に配置され、前記回転軸に結合された羽根車と、
前記ケーシングの底部の一部を形成しかつ内部に空洞部を備える軸シール部材に接触する先端部を備えるリップ部を有し、前記軸シール部材を挟むようにして前記回転軸に装着されたところの、前記回転軸挿通孔と回転軸との間隙をシールする一対の外部シール部材と、
前記軸シール部材と前記外部シール部材のリップ部との間、及び前記軸シール部材と前記回転軸との間に形成される空間、並びに前記空洞部の内部に充填された抗血栓剤含有ゲルと
を備えてなることを特徴とする血液ポンプに関する。
【０００８】
本発明の好ましい態様としては、前記抗血栓剤含有ゲルが、ヘパリン水溶液をポリビニルアルコールでゲル化したゲル状物質であるヘパリンゲルである前記血液ポンプが挙げられる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（１）具体的説明
図１は、本発明に係る血液ポンプの一例について、後述する羽根車の軸線に沿って切断した断面を示す断面図である。
【００１０】
図１に示されるように、前記血液ポンプの備えるケーシングＢは、一端を開口部とし、軸線長さの短い円筒状部、及びその円筒状部の他端部からその中心に向かって収斂する円錐形状部を有するケーシング本体Ｂ１と、ケーシング本体Ｂ１の前記開口部を覆蓋するケーシングカバーＢ２とを備えている。
【００１１】
ケーシング本体Ｂ１の頂部、すなわち前記円錐形状部の先端部には、血液をケーシング本体Ｂ１内に導入する吸入管Ｂ１１が、前記ケーシングカバーＢ２から遠ざかる方向に設けられている。前記ケーシング本体Ｂ１の側面における開口部近傍には、ケーシング本体Ｂ１内から血液を導出する吐出管Ｂ１２が設けられている。
【００１２】
前記ケーシングカバーＢ２は、ケーシング本体Ｂ１の開口部に装着されたときに、前記ケーシング本体Ｂ１の頂点に向かって僅かに突出する略円錐面状の底部を有する。前記ケーシングカバーＢ２は、その中心部に、前記吸入管Ｂ１１から遠ざかる方向に向かって、円筒状の形状を有する円筒部Ｂ２１を備える。前記円筒部Ｂ２１の中心部には回転軸挿通孔Ｂ２２が貫通している。
【００１３】
このケーシング本体Ｂ１の開口部に前記ケーシングカバーＢ２が螺合により装着されることにより、羽根車収容室が形成される。前記羽根車収容室の内部には、羽根車Ａが回転可能に収容されている。
【００１４】
前記羽根車Ａは、突出した円錐面状の形状、特にこの血液ポンプにおいては傘状の形状に形成された回転台Ａ１と、前記回転台Ａ１の円錐状に突出した側の面、即ち表側の面、換言すると円錐台表面に、回転軸の軸線を中心にして放射状に立設された適宜枚数例えば６枚の羽根Ａ２とを備えている。前記回転台Ａ１における回転中心の近傍には、複数の液流通貫通孔Ａ４が開設されている。この液流通貫通孔Ａ４は、この回転台Ａ１の内側の空間、換言するとすり鉢状の空間、更に換言するとケーシングＢの底面と回転台Ａ１の裏面とに挟まれた空間内に滞留する血液を、回転台Ａ１の表面側の空間に逃して回転台Ａ１の内側の空間内に血液が滞留するのを防止する機能を発揮する。
【００１５】
前記回転台Ａ１の中心部には、前記回転台Ａ１の軸線に沿って、吸入管Ｂ１１から遠ざかる方向に延在する回転軸Ａ３が固定されている。
【００１６】
前記羽根車Ａは、回転台Ａ１がケーシングカバーＢ２に臨むように、前記ケーシングＢの内部に収納されている。そして、前記回転軸Ａ３は、円筒部Ｂ２１における回転軸挿通孔Ｂ２２に挿通されている。前記円筒部Ｂ２１の回転軸挿通孔Ｂ２２における前記回転台Ａ１と反対側には、軸受けＢ３が嵌装され、前記回転軸Ａ３は、略中央部において前記軸受けＢ３によって回転可能にケーシングカバーＢ２に保持されている。
【００１７】
前記血液ポンプにおいては、更に、前記羽根車Ａを軸線の回りに回転させる駆動部Ｃが、前記ケーシングＢの底部を挟んで前記羽根車Ａに相対するように設けられている。
【００１８】
前記駆動部Ｃは、前記ケーシングカバーＢ２に臨む円板状のロータ部Ｃ１と、前記ロータ部Ｃ１の中心部に固定された略円筒状のハブ部Ｃ２とを備えている。前記ロータＣ１における前記ケーシングカバーＢ２とは反対側の面には永久磁石Ｃ３が固定されている。前記ハブ部Ｃ２の回転中心部には、前記回転軸Ａ３が挿通した状態で固定されている。ロータＣ１、ハブ部Ｃ２、及び永久磁石Ｃ３は、駆動部ケースＣ４の内部に収容されている。
【００１９】
駆動部ケースＣ４は、軸線長さが短い略有底円筒状の形状を有する。この駆動部ケースＣ４は、開口部が前記ケーシングＢの底面に向くように、ケーシング本体Ｂ１の開口部に螺合されている。前記駆動部ケースＣ４の底面における中心部には軸受けＣ５が設けられている。前記回転軸Ａ３は、羽根車Ａの回転台Ａ１が固定された端部とは反対側の端部において、前記軸受けＣ５によって軸支されている。
【００２０】
駆動部ケースＣ４の外側には、回転軸Ａ３の軸線の回りに回転する回転磁界を発生させる回転磁界発生装置（図示せず。）が、前記永久磁石Ｃ３に向かい合うように、着脱自在に設けられている。
【００２１】
前記回転磁界発生装置においては、モータ等による永久磁石の回転、又はステータコイルへの交流の印加等により、回転磁界を発生させる。
【００２２】
回転軸Ａ３における、前記ケーシングカバーＢ２に設けられた軸受けＢ３と回転台Ａ１との間の部分には、前記回転軸Ａ３とケーシングＢの底部との間をシールする軸シール部Ｄが設けられている。前記図１において円で囲んだ部分、即ち軸シール部Ｄ及びその近傍部分の詳細を図２に示す。
【００２３】
図２に示されるように、前記軸シール部Ｄは、回転軸挿通孔Ｂ２２における羽根車Ａに臨む側の端部に形成された円形状の拡大開口部である装着凹部Ｂ２３に嵌装されてケーシングＢの底部の一部を形成し、前記回転軸Ａ３が挿通する開口部が中心に形成された軸シール部材Ｄ１と、前記軸シール部材Ｄ１を両面から挟むように前記回転軸Ａ３に装着された一対の外部シール部材Ｄ２及びＤ３とを備える。
【００２４】
前記軸シール部材Ｄ１は、円環板状、言い換えればワッシャ状の形状を有し、軸線を中心に、中心開口部から外側に向かって円状に広がる空洞部Ｄ１１を備えている。そして、摺動特性と生体適合性とを併せ持つ素材、例えばチタニウム等により形成されている。
【００２５】
外部シール部材Ｄ２及びＤ３は、回転軸Ａ３における前記軸シール部材Ｄ１を挟む位置において、回転軸Ａ３に装着される。外部シール部材Ｄ２は、駆動部Ｃ側の内圧が羽根車収容室側の内圧よりも高くなったときに、前記回転軸Ａ３の外周面と前記軸シール部材Ｄ１の開口部との隙間を通って駆動部Ｃ側から羽根車収容室側に気体が浸入するのを防止する機能を有する。一方、外部シール部材Ｄ３は、羽根車収容室側の内圧が駆動部Ｃ側の内圧よりも高くなったときに、羽根車収容室内部の血液が駆動部Ｃ側に漏出するのを防止する機能を有する。
【００２６】
図２に示されるように、前記外部シール部材Ｄ２及びＤ３は、それぞれ、前記回転軸Ａ３に嵌装される円環状の装着部Ｄ２２及びＤ３２と、前記装着部Ｄ２２及びＤ３２における軸シール部材Ｄ１に臨む側、即ちケーシングＢの底部に臨む側の端部に形成され、前記軸シール部材Ｄ１に向かって拡大する円錐面状、言い換えればケーシングＢの底部に向かって拡大する円錐面状のリップ部Ｄ２１及びＤ３１とを有している。前記外部シール部材Ｄ２及びＤ３は、何れもリップ部Ｄ２１及びＤ３１の先端部が前記軸シール部材Ｄ１に接触するように回転軸Ａ３に装着される。したがって、前記回転軸Ａ３が回転すると、前記リップ部Ｄ２１及びＤ３１の先端部が前記軸シール部材Ｄ１の表面即ちケーシングＢの底部を摺動する。
【００２７】
前記リップ部Ｄ２１及びＤ３１とケーシングＢの底部との間に形成される空間の内部、言い換えれば、前記リップ部Ｄ２１及びＤ３１と前記軸シール部材Ｄ１の間、前記軸シール部材Ｄ１と回転軸Ａ３との間、及び前記軸シール部材Ｄ１における空洞部Ｄ１１の内部には、図２において細かい点を附して示したように、ヘパリン水溶液をポリビニルアルコールでゲル化したゲル状物質であるヘパリンゲルが充填されている。前記ヘパリンゲルは、本発明における抗血栓剤徐放手段の一例であり、具体的には、前記抗血栓剤徐放手段として、ケーシングの底部と外部シール部材のリップ部との間に形成される空間に充填された抗血栓剤含有ゲルを備える血液ポンプにおける抗血栓剤含有ゲルの一例である。
【００２８】
駆動部Ｃにおける駆動部ケースＣ４の内部が何らかの理由により減圧になると、ケーシングＢ中の血液が、回転軸Ａ３を伝わって前記駆動部ケースＣ４の内部に流入しようとする。しかし、前記ケーシングＢ内部の圧力により、外部シール部材Ｄ３の備えるリップ部Ｄ３１がケーシングＢの底部に押し付けられ、これによって回転軸Ａ３に沿った血液の漏洩が防止される。
【００２９】
また、駆動部ケースＣ４の内部圧力が羽根車収容室内の圧力よりも高くなったとき、換言すると羽根車収容室内の圧力が駆動部ケースＣ４の内部圧力よりも低くなったときには、外部シール部材Ｄ２が前記外部シール部材Ｄ３と同様に作用乃至機能して、羽根車収容室内に気体が浸入することがない。
【００３０】
更に、前記ヘパリンゲルから、ケーシングＢの底部の一部を形成する前記軸シール部材Ｄ１と前記リップ部Ｄ２１の先端部との間、及び前記軸シール部材Ｄ１と前記リップ部Ｄ３１の先端部との間にヘパリンが徐放されるから、前記リップ部Ｄ２１及びリップ部Ｄ３１とケーシングＢの底部との間における最も血液が凝固し易い部分で血液が凝固することがない。したがって、この血液ポンプの前記箇所において、血栓が発生することが無い。
【００３１】
（２）全体説明
以上において、本発明の一実施例に係る血液ポンプを詳述したが、本発明においては、本発明の要旨の範囲内で種々の設計変更を行うことができる。
【００３２】
血液ポンプにおけるケーシングは、吸入管と吐出管とを備え、後述する羽根車を回転可能に収容する容器としての機能、及び前記羽根車と協働して、前記吸入管から吸入された血液にヘッドを与えて、前記吐出管から前記血液を外部に送り出す機能を有する種々の形状、構造或いは型式を採用することができる。
【００３３】
本発明における羽根車は、前記ケーシング内部において回転することにより、前記ケーシングにおける吸入管から吸入された血液にヘッドを与える機能を有する様々の形状、構造或いは型式を採用することができる。
【００３４】
前記羽根車における回転台の形状は、前記具体的説明において例示した血液ポンプにおける回転台Ａ１のような傘状の形状には限定されない。
【００３５】
本発明の血液ポンプにおける抗血栓剤徐放手段は、ケーシングの底部とリップ部の先端部との間に抗血栓剤を徐放する機能を有する。このような抗血栓剤徐放手段としては、例えば、前記血液ポンプにおけるヘパリンゲルのように、前記底部と前記リップ部との間に形成される空間に充填された抗血栓剤含有ゲルが挙げられる。
【００３６】
前記抗血栓剤含有ゲルとしては、抗血栓剤と、抗血栓剤をゲル状の形態で保持する機能、言い換えれば抗血栓剤を担持する機能を有する担体とを含有するゲル状の材料を挙げることができる。
【００３７】
前記抗血栓剤含有ゲルに用いられる抗血栓剤としては、ヘパリン、クエン酸ナトリウム、エチレンジアミン、アスピリン、ウロキナーぜ、プロスタグランジン、抗トロンビン剤、及び抗補体活性剤等が挙げられる。
【００３８】
前記抗血栓剤含有ゲルの具体的例としては、ヘパリンをゲル化したヘパリンゲル、クエン酸ナトリウムをゲル化したクエン酸ナトリウムゲル、エチレンジアミンをゲル化したエチレンジアミンゲル、アスピリンをゲル化したアスピリンゲル、ウロキナーゼをゲル化したウロキナーゼゲル、プロスタグランジンをゲル化したプロスタグランジンゲル、抗トロンビン剤をゲル化した抗トロンビンゲル、及び抗補体活性剤をゲル化した抗補体活性ゲル等を挙げることができる。
【００３９】
前記ヘパリンゲルにおいて用いられる担体としては、例えばポリ（メタクリル酸ジメチルアミノエチル）、ポリビニルアルコール、及び疎水性セグメント化ポリウレタン（例えば、Biomer（登録商標）等）等の軟質高分子化合物を挙げることができる。
【００４０】
前記クエン酸ナトリウムゲル及び前記エチレンジアミンゲルにおいて用いられる担体としては、前記ヘパリンゲルにおける担体と同様の軟質高分子化合物を挙げることができる。
【００４１】
前記アスピリンゲルにおいて用いられる担体としては、ポリ塩化ビニル樹脂、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体、及びポリ酢酸ビニル等を挙げることができる。
【００４２】
前記ウロキナーゼゲルにおいて用いられる担体としては、例えば、Evatate（登録商標）等のポリ酢酸ビニル樹脂等を挙げることができる。
【００４３】
プロスタグランジンゲルにおいて用いられる担体としては、前記疎水性セグメント化ポリウレタン、及びポリ塩化ビニル樹脂等を挙げることができる。
【００４４】
前記抗トロンビンゲル及び合成抗補体ゲルにおいて用いられる担体としては、例えば親水性セグメント化ポリウレタン及びポリ塩化ビニル樹脂等を挙げることができる。
【００４５】
羽根車駆動手段としては、羽根車を回転駆動することができる限りその手段については、特に制限がなく、前記具体的説明の欄で例示した磁気カップリングによる動力伝達機構の外に、羽根車の回転軸に直結された直結型駆動手段を採用することもできる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、ケーシングの外部に血液が漏洩したり、ケーシング内部に気泡が漏出したりする問題がなく、さらに、ケーシングの底部とリップ部の先端部との間において、血液の凝固、及び前記血液の凝固に起因する血栓の発生が起こらない故に、高速回転する回転軸とケーシングの底部との間、及びその近傍における血栓の発生を効果的に防止することのできる血液ポンプを提供することができる。
【００４７】
本発明により提供される血液ポンプは、ケーシングの底部と回転軸との間に、軸シール構造を備えているから、羽根車駆動手段を、羽根車の回転を実現する回転軸をケーシングの外部に設けられたマグネット（従動マグネット）に結合し、この従動マグネットを例えば回転磁界により回転させる構成とすることができ、その場合、従動マグネットはエアー（空気）中に存在するからこの従動マグネットの回転による損失抵抗を小さくすることができるという技術的効果も奏される。よって、前記血液ポンプは、回転効率及び制御応答性に優れた構成とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の血液ポンプの一例について、前記ポンプの備える羽根車の軸線に沿って切断した断面図である。
【図２】図２は、図１に示されたポンプにおける軸シール部Ｄの詳細を示す拡大図である。
【符号の説明】
Ａ・・・羽根車、Ａ１・・・回転台、Ａ２・・・羽根、Ａ３・・・回転軸；
Ｂ・・・ケーシング、Ｂ１・・・ケーシング本体Ｂ１、Ｂ２・・・ケーシングカバーＢ２、Ｂ１１・・・吸入管、Ｂ１２・・・吐出管、Ｂ２１・・・円筒部、Ｂ２２・・・回転軸挿通孔、Ｂ２３・・・装着凹部、Ｂ３・・・軸受け；
Ｃ・・・駆動部、Ｃ１・・・ロータ部、Ｃ２・・・ハブ部、Ｃ３・・・永久磁石、Ｃ４・・・駆動部ケース、Ｃ５・・・軸受け；
Ｄ・・・軸シール部、Ｄ１・・・軸シール部材、Ｄ２、Ｄ３・・・外部シール部材、Ｄ２１、Ｄ３１・・・リップ部、Ｄ２２、Ｄ３２・・・装着部。
【図１】
0004129335.tif 000002
【図２】
0004129335.tif 000003