JP4146471B2 - 人工心臓ポンプ - Google Patents

Description

この発明は、羽根車を回転させて血液を圧送する軸流タイプの人工心臓ポンプに関するものである。

この種の人工心臓ポンプは、従来からある（たとえば、特許文献１）。以下、従来の人工心臓ポンプについて説明する。従来の人工心臓ポンプは、内部に血液流路が形成されているハウジングと、前記ハウジングの血液流路内に固定されている固定主軸と、前記固定主軸に回転可能に軸支されている羽根車と、前記羽根車を回転させる駆動機構と、を備える。前記固定主軸の外周面と前記羽根車の内周面とは、ラジアル荷重を支える動圧軸受を構成する。また、前記固定主軸の外周面または前記羽根車の内周面のいずれか一方は、曲率中心が軸受中心に対してオフセットされておりかつ螺旋状に形成されている複数の円弧面からなる。さらに、螺旋状の複数の円弧面の接続付根部には、潤滑血液流溝が螺旋状に設けられている。

以下、従来の人工心臓ポンプの作用について説明する。駆動機構により羽根車を回転させる。すると、血液がハウジングの血液流路内に吸入され、吸入された血液が羽根車の回転により昇圧され、昇圧された血液がハウジングの血液流路内から吐出される。また、圧送される血液の一部である潤滑血液が固定主軸の外周面と羽根車の内周面との間の隙間に血液の圧送方向と逆方向に流れる。前記の従来の人工心臓ポンプは、螺旋状の潤滑血液流溝が設けられている軸受（スパイラル軸受）により螺旋溝のねじポンプ作用を利用して潤滑血液の流量を増やして血栓を低減することができ、また、曲率中心が軸受中心に対してオフセットされている複数の円弧面からなる軸受（オフセット軸受）により高い負荷能力が得られて羽根車の安定した回転が得られる。

ところが、従来の人工心臓ポンプは、曲率中心を軸受中心に対してオフセットしてかつ螺旋状に形成されている複数の円弧面の接続付根部に、潤滑血液流溝を、螺旋状に設けてなるスパイラルオフセット軸受を使用するものである。このために、従来の人工心臓ポンプは、スパイラルオフセット軸受が３次元的な面形状および溝形状となるので、加工が複雑であり、製作性が悪く、その分製造コストが高い。

特開２００５−６１５４３号公報

この発明が解決しようとする問題点は、従来の人工心臓ポンプでは、軸受が３次元的な面形状となるので、加工が複雑であり、製作性が悪く、その分製造コストが高いという点にある。

この発明（請求項１に記載の発明）は、固定主軸の外周面が、曲率中心を軸受中心に対してオフセットしている複数の円弧面からなり、かつ、その複数の円弧面の接続付根部に潤滑血液流溝を固定主軸の中心軸線と平行に設け、潤滑血液流溝の入口端部に、固定主軸の中心軸線に対して、羽根車の回転方向と逆方向に所定の角度で傾斜している傾斜部を設ける、ことを特徴とする。

また、この発明（請求項２に記載の発明）は、固定主軸の外周面が、曲率中心を軸受中心に対してオフセットしている複数の円弧面からなり、かつ、その複数の円弧面の接続付根部に潤滑血液流溝を固定主軸の中心軸線と平行に設け、潤滑血液流溝の出口端部に、固定主軸の中心軸線に対して、羽根車の回転方向に所定の角度で傾斜している傾斜部を設ける、ことを特徴とする。

さらに、この発明（請求項３に記載の発明）は、固定主軸の外周面が、曲率中心を軸受中心に対してオフセットしている複数の円弧面からなり、かつ、その複数の円弧面の接続付根部に潤滑血液流溝を固定主軸の中心軸線と平行に設け、潤滑血液流溝の入口端部に、固定主軸の中心軸線に対して、羽根車の回転方向と逆方向に所定の角度で傾斜している傾斜部を設け、潤滑血液流溝の出口端部に、固定主軸の中心軸線に対して、羽根車の回転方向に所定の角度で傾斜している傾斜部を設ける、ことを特徴とする。

さらにまた、この発明（請求項４に記載の発明）は、固定主軸の両端部に外径が固定主軸の中間部の外径よりも小さい小径部をそれぞれ一体に設け、固定主軸の両端部の小径部の外径が、固定主軸の中心軸線から潤滑血液流溝の入口端部の底部までの距離や固定主軸の中心軸線から潤滑血液流溝の出口端部の底部までの距離よりも小さい、ことを特徴とする。

この発明（請求項１、２、３に記載の発明）の人工心臓ポンプは、曲率中心を軸受中心に対してオフセットしている複数の円弧面の接続付根部に、潤滑血液流溝を、固定主軸の中心軸線と平行に、すなわち、固定主軸方向に直線的に設けるものである。このために、この発明（請求項１、２、３に記載の発明）の人工心臓ポンプは、ほぼ２次元的な面形状および溝形状となるので、３次元的な面形状および溝形状となるスパイラルオフセット軸受を使用する前記の従来の人工心臓ポンプと比較して、加工が簡単であり、製作性が良い、その分製造コストが安価である。

しかも、この発明（請求項１、２、３に記載の発明）の人工心臓ポンプは、固定主軸方向に直線的に設けた潤滑血液流溝により潤滑血液の流量を増やして血栓を低減することができ、また、曲率中心を軸受中心に対してオフセットしている複数の円弧面からなる軸受（オフセット軸受）により高い負荷能力が得られて羽根車の安定した回転が得られる。

また、この発明（請求項１に記載の発明）の人工心臓ポンプは、潤滑血液流溝の入口端部に、固定主軸の中心軸線に対して、羽根車の回転方向と逆方向に所定の角度で傾斜している傾斜部を設けるので、圧送される血液から分流して軸受に供給される潤滑血液の一部が傾斜部に沿ってかつ羽根車の回転速度成分をもって入口端部を経て潤滑血液流溝にスムーズに流入することができる。この結果、この発明（請求項１に記載の発明）の人工心臓ポンプは、軸受の潤滑血液の入口側の部分であって、血栓が形成される箇所となり得る淀み領域を減少させることができ、その分、血栓を減少させることができる。

さらに、この発明（請求項２に記載の発明）の人工心臓ポンプは、潤滑血液流溝の出口端部に、固定主軸の中心軸線に対して、羽根車の回転方向に所定の角度で傾斜している傾斜部を設けるので、潤滑血液流溝を流れる潤滑血液が傾斜部に沿ってかつ羽根車の回転速度成分をもって出口端部を経て軸受を潤滑した潤滑血液にスムーズに合流しかつ軸受を潤滑した潤滑血液とともに圧送される血液にスムーズに合流することができる。この結果、この発明（請求項２に記載の発明）の人工心臓ポンプは、軸受の潤滑血液の出口側の部分であって、血栓が形成される箇所となり得る淀み領域を減少させることができ、その分、血栓を減少させることができる。

さらにまた、この発明（請求項３に記載の発明）の人工心臓ポンプは、潤滑血液流溝の入口端部に、固定主軸の中心軸線に対して、羽根車の回転方向と逆方向に所定の角度で傾斜している傾斜部を設けるので、圧送される血液から分流して軸受に供給される潤滑血液の一部が傾斜部に沿ってかつ羽根車の回転速度成分をもって入口端部を経て潤滑血液流溝にスムーズに流入することができる。しかも、この発明（請求項３に記載の発明）の人工心臓ポンプは、潤滑血液流溝の出口端部に、固定主軸の中心軸線に対して、羽根車の回転方向に所定の角度で傾斜している傾斜部を設けるので、潤滑血液流溝を流れる潤滑血液が傾斜部に沿ってかつ羽根車の回転速度成分をもって出口端部を経て軸受を潤滑した潤滑血液にスムーズに合流しかつ軸受を潤滑した潤滑血液とともに圧送される血液にスムーズに合流することができる。この結果、この発明（請求項３に記載の発明）の人工心臓ポンプは、軸受の潤滑血液の入口側の部分および出口側の部分であって、血栓が形成される箇所となり得る淀み領域を減少させることができ、その分、血栓を減少させることができる。

さらにまた、この発明（請求項４に記載の発明）の人工心臓ポンプは、固定主軸の両端部に外径が固定主軸の中間部の外径よりも小さい小径部をそれぞれ一体に設け、固定主軸の両端部の小径部の外径が、固定主軸の中心軸線から潤滑血液流溝の入口端部の底部までの距離や固定主軸の中心軸線から潤滑血液流溝の出口端部の底部までの距離よりも小さい。このために、この発明（請求項４に記載の発明）の人工心臓ポンプは、固定主軸の両端部の小径部の外面が、潤滑血液流溝の入口端部の底部や潤滑血液流溝の出口端部の底部にかからない。この結果、この発明（請求項４に記載の発明）の人工心臓ポンプは、潤滑血液が空間から潤滑血液流溝の入口端部にスムーズに流入することができ、潤滑血液が潤滑血液流溝の出口端部から空間にスムーズに流出することができる。

以下、この発明にかかる人工心臓ポンプの実施例のうちの２例および参考例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１〜図４は、この発明にかかる人工心臓ポンプの実施例１を示す。なお、図３（Ａ）は、固定主軸とスリーブとの組み合わせを示す図２におけるＡ−Ａ線断面図である。図３（Ｂ）は、固定主軸とスリーブとの組み合わせを示す図２におけるＢ−Ｂ線断面図である。図３（Ｃ）は、固定主軸とスリーブとの組み合わせを示す図２におけるＣ−Ｃ線断面図である。

以下、この実施例１における人工心臓ポンプの構成について説明する。この実施例１における人工心臓ポンプ１は、ハウジング（ケーシング）２と、固定主軸３と、羽根車４と、駆動機構５と、を備えるものである。図中、符号「Ｏ」は、軸受の中心を示す。また、符号「Ｏ−Ｏ」は、軸受の中心の軸線、すなわち、軸受の中心軸心を示す。

前記ハウジング２は、図１に示すように、内部に円柱形状（断面真円形状）の血液流路６が形成されている円筒形状をなすものである。前記ハウジング２の一端（前端）には、前記血液流路６と連通する吸入口７が設けられている。一方、前記ハウジング２の他端（後端）には、前記血液流路６と連通する吐出口８が設けられている。前記ハウジング２の前記血液流路６の中心軸線は、軸受の中心軸線Ｏ−Ｏと一致する。

前記固定主軸３は、図１に示すように、前記ハウジング２の血液流路６内に固定されている。すなわち、前記固定主軸３の両端には、円柱形状（断面真円形状）をなす前側固定部材９と後側固定部材１０とがそれぞれ固定されている。前記前側固定部材９は、複数枚の整流板１１により前記ハウジング２の血液流路６の内周面に固定されている。前記後側固定部材１０は、複数枚のディフューザ１２により前記ハウジング２の血液流路６の内周面に固定されている。この結果、前記固定主軸３および前記前側固定部材９および前記後側固定部材１０は、組立後一体となり、前記整流板１１またはおよび前記ディフューザ１２を介して前記ハウジング２に固定される。

前記固定主軸３の両端部には、円柱形状（断面真円形状）の小径部１３がそれぞれ一体に設けられている。前記小径部１３の外径は、前記固定主軸３の中間部の外径よりも若干小さい。前記固定主軸３の中心軸線と、前記小径部１３の中心軸線と、前記前側固定部材９の中心軸線と、前記後側固定部材１０の中心軸線とは、相互に一致し、かつ、前記ハウジング２の前記血液流路６の中心軸線および軸受の中心軸線Ｏ−Ｏと一致する。なお、図４中における前記小径部１３は、軸方向の長さを若干長くして図示されている。

前記前側固定部材９の前端部は、前記吸入口７から前記血液流路６内に吸入された血液１４（図１中の白抜き矢印を参照）をスムーズに分流させる形状をなしている。前記後側固定部材１０の後端部は、前記羽根車４により昇圧された血液１４（図１中の白抜き矢印を参照）をスムーズに合流させる形状をなしている。

前記羽根車４は、図１に示すように、前記固定主軸３に回転可能に軸支されている。すなわち、前記羽根車４は、内部に円柱形状（断面真円形状）の空間が形成されている円筒形状のスリーブ１５と、前記スリーブ１５の外周面に一体に設けられている複数枚のインペラ１６と、から構成されている。前記羽根車４のスリーブ１５の内周面が前記固定主軸３の中間部の外周面に、若干の隙間を開けて、回転可能に軸支されている。前記スリーブ１５の両端面と前記前側固定部材９の後端面および前記後側固定部材１０の前端面との間には、空間２６が形成されている。

前記駆動機構５は、永久磁石１７と、回転磁界発生器１８と、から構成されているものである。前記永久磁石１７は、前記スリーブ１５中に埋設されている。前記回転磁界発生器１８は、コイル（図示せず）および磁気回路（図示せず）から構成されていて、前記ハウジング２に埋設されている。前記回転磁界発生器１８に電力を供給することにより、前記羽根車４が回転する。前記羽根車４の回転の中心軸線（前記スリーブ１５の中心軸線）は、前記固定主軸３の中心軸線および前記小径部１３の中心軸線および前記前側固定部材９の中心軸線および前記後側固定部材１０の中心軸線および前記ハウジング２の前記血液流路６の中心軸線および軸受の中心軸線Ｏ−Ｏと一致する。

前記固定主軸３の中間部の外周面と前記羽根車４のスリーブ１５の内周面とは、ラジアル軸受を構成する。すなわち、このラジアル軸受は、前記血液流路６を流れる血液１４（圧送される血液１４）の一部である潤滑血液１９（図１〜図３中の実線矢印を参照）が前記外周面と前記内周面との間の隙間２０に血液１４の圧送方向と逆方向に流れてラジアル荷重を支える動圧軸受を構成するものである。

前記固定主軸３の中間部の外周面は、図３に示すように、各曲率中心（各回転中心）Ｏ１、Ｏ２が軸受中心Ｏに対してオフセットされている複数、この例では、２個の円弧面２１、２２からなる。すなわち、一方の円弧面２１は、軸受中心Ｏに対してオフセットされている曲率中心Ｏ１を中心とする半径Ｒ１の円柱の外周面の２分の１の円弧面からなる。他方の円弧面２２は、軸受中心Ｏに対してオフセットされている曲率中心Ｏ２を中心とする半径Ｒ２の円柱の外周面の２分の１の円弧面からなる。一方の円弧面２１の曲率中心Ｏ１と他方の円弧面２２の曲率中心のＯ２とは、軸受中心Ｏを挟んで径方向にそれぞれ反対側に同距離オフセットされている。なお、図３中における前記曲率中心Ｏ１、Ｏ２は、軸受中心Ｏから若干離れた状態で図示されている。

前記２個の円弧面２１、２２の接続付根部には、潤滑血液流溝２３が前記固定主軸３の中心軸線と平行に、すなわち、前記固定主軸３の軸方向に直線的に設けられている。前記潤滑血液流溝２３は、前記固定主軸３に２本設けられている。前記２個の円弧面２１、２２の接続付根部とは、内側の円弧面と外側の円弧面とを結ぶ平面から内側の円弧面にかけての部分である。前記潤滑血液流溝２３は、断面ほぼ半円形をなす。

前記潤滑血液流溝２３の入口端部２４には、傾斜部が設けられている。すなわち、前記潤滑血液流溝２３の入口端部２４は、前記固定主軸３の中心軸線に対して、前記羽根車４の回転方向Ａと逆方向に（または、前記羽根車４の回転方向Ａと対向して）所定の角度で傾斜している。また、前記潤滑血液流溝２３の出口端部２５には、傾斜部が設けられている。すなわち、前記潤滑血液流溝２３の出口端部２５は、前記固定主軸３の中心軸線に対して、前記羽根車４の回転方向Ａに（または、前記羽根車４の回転方向Ａに沿って）所定の角度で傾斜している。前記入口端部２４の傾斜角度および前記出口端部２５の傾斜角度は、前記潤滑血液流溝２３中を流れる前記潤滑血液１９の流動計測・解析および前記隙間２０中を流れる前記潤滑血液１９の流動計測・解析に基づいて設定する。前記潤滑血液１９の流動計測・解析は、前記羽根車４の周速、前記潤滑血液１９の流量、前記潤滑血液１９の軸方向（軸受の中心軸線Ｏ−Ｏ方向）の流速、前記潤滑血液流溝２３の断面積および前記隙間２０の断面積などを考慮する。

前記固定主軸３において、両端部の小径部１３の外径は、前記固定主軸３の中心軸線から前記潤滑血液流溝２３の入口端部２４の底部までの距離および前記固定主軸３の中心軸線から前記潤滑血液流溝２３の出口端部２５の底部までの距離よりも小さくする。すると、両端部の小径部１３の外面は、前記潤滑血液流溝２３の入口端部２４の底部および出口端部２５の底部にかからない。この結果、潤滑血液１９が前記空間２６から前記潤滑血液流溝２３の入口端部２４にスムーズに流入することができ、かつ、潤滑血液１９が前記潤滑血液流溝２３の出口端部２５から前記空間２６にスムーズに流出することができる。また、前記固定主軸３において、中間部の２個の円弧面２１、２２は、２個の円弧面２１、２２の付け根部が前記潤滑血液流溝２３および前記入口端部２４および前記出口端部２５に沿うように、形成されている。

この実施例１にかかる人工心臓ポンプ１は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。

まず、駆動機構５の回転磁界発生器１８に電力を供給する。すると、駆動機構５が駆動して、羽根車４が固定主軸３の回りを軸受の中心軸線Ｏ−Ｏを中心として矢印Ａ方向に回転する。この羽根車４の回転により、血液１４は、ハウジング２の吸引口７から血液流路６内に吸入される。この吸入された血液１４は、羽根車４のインペラ１６の回転により昇圧される。この昇圧された血液１４は、ハウジング２の血液流路６を経て吐出口８から吐出される。

ここで、羽根車４よりも下流側（吐出口８側）の血液１４の圧力は、羽根車４の上流側（吸入口７側）の血液１４の圧力よりも高い。このために、羽根車４よりも下流側の血液１４の一部は、潤滑血液１９として、後側固定部材１０と羽根車４のスリーブ１５との間の空間２６を通って、軸受の隙間２０、すなわち、固定主軸３の中間部の外周面と羽根車４のスリーブ１５の内周面との間の隙間２０に供給される。この軸受の隙間２０に供給された潤滑血液１９は、軸受の隙間２０を潤滑する。この軸受の隙間２０を潤滑した潤滑血液１９は、前側固定部材９と羽根車４のスリーブ１５との間の空間２６を通って、羽根車４の上流側の血液１４と合流する。

潤滑血液１９が軸受の隙間２０に供給される際において、空間２６中の潤滑血液１９の一部は、潤滑血液流溝２３の入口端部２４から潤滑血液流溝２３中に積極的にかつ優先的に供給される。このとき、潤滑血液流溝２３の入口端部２４が固定主軸３の中心軸線に対して羽根車４の回転方向Ａと逆方向に所定の角度で傾斜しているので、潤滑血液１９が入口端部２４の傾斜に沿ってかつ羽根車４の回転速度成分をもって潤滑血液流溝２３にスムーズに流入することができる。

潤滑血液流溝２３中に供給された潤滑血液１９は、潤滑血液流溝２３中を血液１４の圧送方向（図１中の白抜き矢印の方向）と逆方向に、軸受の隙間２０を流れる潤滑血液１９よりも積極的にかつ優先的に流れる。

潤滑血液流溝２３中を流れる潤滑血液１９は、潤滑血液流溝２３の出口端部２５から前側固定部材９と羽根車４のスリーブ１５との間の空間２６に流出して軸受の隙間２０を潤滑した潤滑血液１９と合流し、かつ、この軸受の隙間２０を潤滑した潤滑血液１９とともに圧送される血液１４に合流する。このとき、潤滑血液流溝２３の出口端部２５が固定主軸３の中心軸線に対して羽根車４の回転方向Ａに所定の角度で傾斜しているので、潤滑血液流溝２３を流れる潤滑血液１９が傾斜部に沿ってかつ羽根車４の回転速度成分をもって出口端部２５を経て軸受の隙間２０を潤滑した潤滑血液１９にスムーズに合流しかつこの軸受の隙間２０を潤滑した潤滑血液１９とともに圧送される血液１４にスムーズに合流することができる。

この実施例１にかかる人工心臓ポンプ１は、以上のごとき構成および作用からなり、以下、その効果について説明する。

この実施例１にかかる人工心臓ポンプ１は、各曲率中心Ｏ１、Ｏ２を軸受中心Ｏに対してオフセットしている２個の円弧面２１、２２の接続付根部に、潤滑血液流溝２３を、固定主軸３の中心軸線と平行に、すなわち、固定主軸３の軸方向に直線的に設けるものである。このために、この実施例１にかかる人工心臓ポンプ１は、ほぼ２次元的な面形状および溝形状となるので、３次元的な面形状および溝形状となるスパイラルオフセット軸受を使用する前記の従来の人工心臓ポンプと比較して、加工が簡単であり、製作性が良く、その分製造コストが安価である。

特に、この実施例１にかかる人工心臓ポンプ１は、固定主軸３の外周面に各曲率中心Ｏ１、Ｏ２を軸受中心Ｏに対してオフセットしている２個の円弧面２１、２２を形成し、かつ、その固定主軸３の外周面の２個の円弧面２１、２２の接続付根部に潤滑血液流溝２３を固定主軸３の中心軸線と平行に設けるものである。このために、この実施例１にかかる人工心臓ポンプ１は、羽根車のスリーブの内周面に複数の円弧面および潤滑血液流溝を設けるものと比較して、加工がさらに簡単であり、製作性がさらに良く、その分製造コストがさらに安価となる。

しかも、この実施例１にかかる人工心臓ポンプ１は、固定主軸３の軸方向に直線的に設けた潤滑血液流溝２３により潤滑血液１９の流量を増やして血栓を低減することができる。また、この実施例１にかかる人工心臓ポンプ１は、各曲率中心Ｏ１、Ｏ２を軸受中心Ｏに対してオフセットしている２個の円弧面２１、２２からなる軸受（オフセット軸受）により高い負荷能力が得られて羽根車４の安定した回転が得られる。

また、この実施例１にかかる人工心臓ポンプ１は、潤滑血液流溝２３の入口端部２４に傾斜部を設けている。すなわち、この実施例１にかかる人工心臓ポンプ１は、潤滑血液流溝２３の入口端部２４が固定主軸３の中心軸線に対して羽根車４の回転方向Ａと逆方向に所定の角度で傾斜している。これにより、この実施例１にかかる人工心臓ポンプ１は、圧送される血液１４から分流して軸受の隙間２０に供給される潤滑血液１９の一部が傾斜部に沿ってかつ羽根車４の回転速度成分をもって入口端部２４を経て潤滑血液流溝２３にスムーズに流入することができる。この結果、この実施例１にかかる人工心臓ポンプ１は、軸受の潤滑血液１９の入口側の部分であって、血栓が形成される箇所となり得る淀み領域を減少させることができ、その分、血栓を減少させることができる。

さらに、この実施例１にかかる人工心臓ポンプ１は、潤滑血液流溝２３の出口端部２５に傾斜部を設けている。すなわち、この実施例１にかかる人工心臓ポンプ１は、潤滑血液流溝２３の出口端部２５が固定主軸３の中心軸線に対して羽根車４の回転方向Ａに所定の角度で傾斜している。これにより、この実施例１にかかる人工心臓ポンプ１は、潤滑血液流溝２３を流れる潤滑血液１９が傾斜部に沿ってかつ羽根車４の回転速度成分をもって出口端部２５を経て軸受の隙間２０を潤滑した潤滑血液１９にスムーズに合流しかつこの軸受の隙間２０を潤滑した潤滑血液１９とともに圧送される血液１４にスムーズに合流することができる。この結果、この実施例１にかかる人工心臓ポンプ１は、軸受の潤滑血液１９の出口側の部分であって、血栓が形成される箇所となり得る淀み領域を減少させることができ、その分、血栓を減少させることができる。

図５および図６は、この発明にかかる人工心臓ポンプの実施例２を示す。図中、図１〜図４と同符号は、同一のものを示す。以下、この実施例２にかかる人工心臓ポンプについて説明する。

この実施例２にかかる人工心臓ポンプは、潤滑血液流溝２３の入口端部２７および出口端部２８の形状が前記の施例１にかかる人工心臓ポンプ１の潤滑血液流溝２３の入口端部２４および出口端部２５の形状と若干異なる。すなわち、入口端部２７の両側の縁のうち、羽根車４の回転方向Ａと逆方向側の縁が固定主軸３の中心軸線に対して羽根車４の回転方向Ａと逆方向に所定の角度で傾斜している。一方、入口端部２７の両側の縁のうち、羽根車４の回転方向Ａ側の縁が固定主軸３の中心軸線に沿って前記潤滑血液流溝２３の縁と直線的に連なっている。また、出口端部２８の両側の縁のうち、羽根車４の回転方向Ａ側の縁が固定主軸３の中心軸線に対して羽根車４の回転方向Ａに所定の角度で傾斜している。一方、出口端部２８の両側の縁のうち、羽根車４の回転方向Ａと逆方向側の縁が固定主軸３の中心軸線に沿って前記潤滑血液流溝２３の縁と直線的に連なっている。

この実施例２にかかる人工心臓ポンプは、以上のごとき構成からなるので、前記の施例１にかかる人工心臓ポンプ１とほぼ同様の作用効果を達成することができる。特に、この実施例２にかかる人工心臓ポンプは、潤滑血液流溝２３の入口端部２７および出口端部２８の形状がさらに簡易な形状となるので、製作性が向上する。

（参考例）
図７〜図９は、この発明にかかる人工心臓ポンプの参考例を示す。図中、図１〜図６と同符号は、同一のものを示す。以下、この参考例にかかる人工心臓ポンプについて説明する。

この参考例にかかる人工心臓ポンプ１００は、羽根車４００の内周面側に複数個の例では２個の円弧面２１０、２２０および潤滑血液流溝２３０（入口端部２４０および出口端部２５０を含む）を設けたものである。すなわち、固定主軸３００は、円柱形状（断面真円形状）をなし、前記の実施例１、２にかかる人工心臓ポンプ１の固定主軸３に設けた２個の円弧面２１、２２および潤滑血液流溝２３（入口端部２４、２７および出口端部２５、２８を含む）および両端部の小径部１３がない。

前記羽根車４００のスリーブ１５０の内周面が前記固定主軸３００の外周面に、若干の隙間を開けて、回転可能に軸支されている。前記スリーブ１５０の軸方向の長さは、前記固定主軸３００の軸方向の長さより若干短い。この結果、前記スリーブ１５０の両端面と前記前側固定部材９の後端面および前記後側固定部材１０の前端面との間には、空間２６が形成されている。

前記固定主軸３００の外周面と前記羽根車４００のスリーブ１５０の内周面とは、ラジアル軸受を構成する。すなわち、このラジアル軸受は、前記血液流路６を流れる血液１４（圧送される血液１４）の一部である潤滑血液１９（図７〜図９中の実線矢印を参照）が前記外周面と前記内周面との間の隙間２００に血液１４の圧送方向と逆方向に流れてラジアル荷重を支える動圧軸受を構成するものである。

前記スリーブ１５０の内周面は、図９に示すように、各曲率中心（各回転中心）Ｏ１０、Ｏ２０が軸受中心Ｏに対してオフセットされている複数、この例では、２個の円弧面２１０、２２０からなる。すなわち、一方の円弧面２１０は、軸受中心Ｏに対してオフセットされている曲率中心Ｏ１０を中心とする半径Ｒ１０の円柱の内周面の２分の１の円弧面からなる。他方の円弧面２２０は、軸受中心Ｏに対してオフセットされている曲率中心Ｏ２０を中心とする半径Ｒ２０の円柱の内周面の２分の１の円弧面からなる。一方の円弧面２１０の曲率中心Ｏ１０と他方の円弧面２２０の曲率中心のＯ２０とは、軸受中心Ｏを挟んで径方向にそれぞれ反対側に同距離オフセットされている。なお、図９中における前記曲率中心Ｏ１０、Ｏ２０は、軸受中心Ｏから若干離れた状態で図示されている。

前記２個の円弧面２１０、２２０の接続付根部には、潤滑血液流溝２３０が前記固定主軸３００の中心軸線と平行に、すなわち、前記固定主軸３００の軸方向に直線的に設けられている。前記潤滑血液流溝２３０は、前記羽根車４００に２本設けられている。前記２個の円弧面２１０、２２０の接続付根部とは、内側の円弧面と外側の円弧面とを結ぶ平面から外側の円弧面にかけての部分である。前記潤滑血液流溝２３０は、断面ほぼ半円形をなす。

前記潤滑血液流溝２３０の入口端部２４０には、傾斜部が設けられている。すなわち、前記潤滑血液流溝２３０の入口端部２４０は、前記固定主軸３００の中心軸線に対して、前記羽根車４００の回転方向Ａに（または、前記羽根車４の回転方向Ａに沿って）所定の角度で傾斜している。また、前記潤滑血液流溝２３０の出口端部２５０には、傾斜部が設けられている。すなわち、前記潤滑血液流溝２３０の出口端部２５０は、前記固定主軸３００の中心軸線に対して、前記羽根車４００の回転方向Ａと逆方向に（または、前記羽根車４の回転方向Ａと対向して）所定の角度で傾斜している。前記入口端部２４０の傾斜角度および前記出口端部２５０の傾斜角度は、前記の実施例１、２にかかる人工心臓ポンプ１と同様に、潤滑血液１９の流動計測・解析に基づいて設定する。

この参考例にかかる人工心臓ポンプ１００は、以上のごとき構成からなるので、前記の施例１、２にかかる人工心臓ポンプ１とほぼ同様の作用効果を達成することができる。

以下、上記の実施例１、２、参考例以外の例について説明する。上記の実施例１、２、参考例においては、２個の円弧面２１、２２、２１０、２２０を設けるものである。ところが、この発明においては、３個以上の円弧面を設けても良い。この場合、潤滑血液流溝は３本以上設けられることとなる。なお、円弧面は偶数個設けるほうが組立管理や部品管理などが行い易い。また、潤滑血液流溝の本数が増えると潤滑血液１９の流量が増す。

また、上記の実施例１、２、参考例においては、潤滑血液流溝２３、２３０の両端部に傾斜部を有する入口端部２４、２４０および出口端部２５、２５０を設けるものである。ところが、この発明においては、潤滑血液流溝の入口端部に傾斜部を設けて出口端部に傾斜部を設けなくても良く、あるいは、潤滑血液流溝の出口端部に傾斜部を設けて入口端部に傾斜部を設けなくても良く、あるいは、潤滑血液流溝の入口端部および出口端部に傾斜部を設けなくても良い。

この発明にかかる人工心臓ポンプは、医療用の代替あるいは医療用の補助心臓として有用である。

この発明にかかる人工心臓ポンプの実施例１を示す縦断面図である。 同じく、固定主軸および潤滑血液流溝（入口端部および出口端部を含む）を示す側面図である。 同じく、固定主軸と羽根車のスリーブとの組み合わせを示す縦断面図である。 同じく、固定主軸および潤滑血液流溝（入口端部および出口端部を含む）を示す斜視図である。 この発明にかかる人工心臓ポンプの実施例２を示す固定主軸および潤滑血液流溝（入口端部および出口端部を含む）の側面図である。 同じく、図５におけるＶＩ−ＶＩ線断面図である。 この発明にかかる人工心臓ポンプの参考例を示す縦断面図である。 同じく、固定主軸および羽根車のスリーブおよび潤滑血液流溝（入口端部および出口端部を含む）を示すスリーブの断面図である。 同じく、図８におけるＩＸ−ＩＸ線断面図である。

符号の説明

１、１００ 人工心臓ポンプ
２ ハウジング
３、３００ 固定主軸
４、４００ 羽根車
５ 駆動機構
６ 血液流路
１４ 血液
１９ 潤滑血液
２０、２００ 隙間
２１、２１０ 円弧面
２２、２２０ 円弧面
２３、２３０ 潤滑血液流溝
２４、２７、２４０ 入口端部
２５、２８、２５０ 出口端部
Ｏ 軸受の中心
Ｏ１、Ｏ１０ 曲率中心
Ｏ２、Ｏ２０ 曲率中心
Ｏ−Ｏ 軸受の中心軸線

Claims (4)

1. 羽根車を回転させて血液を圧送する軸流タイプの人工心臓ポンプにおいて、
   内部に血液流路が形成されているハウジングと、前記ハウジングの血液流路内に固定されている固定主軸と、前記固定主軸に回転可能に軸支されている前記羽根車と、前記羽根車を回転させる駆動機構と、を備え、
   前記固定主軸の外周面と前記羽根車の内周面とは、圧送される血液の一部である潤滑血液が前記外周面と前記内周面との間の隙間に血液の圧送方向と逆方向に流れてラジアル荷重を支える動圧軸受を構成し、
   前記固定主軸の外周面は、曲率中心が軸受中心に対してオフセットされている複数の円弧面からなり、
   前記複数の円弧面の接続付根部には、潤滑血液流溝が前記固定主軸の中心軸線と平行に設けられていて、
   前記潤滑血液流溝の入口端部には、前記固定主軸の中心軸線に対して、前記羽根車の回転方向と逆方向に所定の角度で傾斜している傾斜部が設けられている、
   ことを特徴とする人工心臓ポンプ。
2. 羽根車を回転させて血液を圧送する軸流タイプの人工心臓ポンプにおいて、
   内部に血液流路が形成されているハウジングと、前記ハウジングの血液流路内に固定されている固定主軸と、前記固定主軸に回転可能に軸支されている前記羽根車と、前記羽根車を回転させる駆動機構と、を備え、
   前記固定主軸の外周面と前記羽根車の内周面とは、圧送される血液の一部である潤滑血液が前記外周面と前記内周面との間の隙間に血液の圧送方向と逆方向に流れてラジアル荷重を支える動圧軸受を構成し、
   前記固定主軸の外周面は、曲率中心が軸受中心に対してオフセットされている複数の円弧面からなり、
   前記複数の円弧面の接続付根部には、潤滑血液流溝が前記固定主軸の中心軸線と平行に設けられていて、
   前記潤滑血液流溝の出口端部には、前記固定主軸の中心軸線に対して、前記羽根車の回転方向に所定の角度で傾斜している傾斜部が設けられている、
   ことを特徴とする人工心臓ポンプ。
3. 羽根車を回転させて血液を圧送する軸流タイプの人工心臓ポンプにおいて、
   内部に血液流路が形成されているハウジングと、前記ハウジングの血液流路内に固定されている固定主軸と、前記固定主軸に回転可能に軸支されている前記羽根車と、前記羽根車を回転させる駆動機構と、を備え、
   前記固定主軸の外周面と前記羽根車の内周面とは、圧送される血液の一部である潤滑血液が前記外周面と前記内周面との間の隙間に血液の圧送方向と逆方向に流れてラジアル荷重を支える動圧軸受を構成し、
   前記固定主軸の外周面は、曲率中心が軸受中心に対してオフセットされている複数の円弧面からなり、
   前記複数の円弧面の接続付根部には、潤滑血液流溝が前記固定主軸の中心軸線と平行に設けられていて、
   前記潤滑血液流溝の入口端部には、前記固定主軸の中心軸線に対して、前記羽根車の回転方向と逆方向に所定の角度で傾斜している傾斜部が設けられていて、
   前記潤滑血液流溝の出口端部には、前記固定主軸の中心軸線に対して、前記羽根車の回転方向に所定の角度で傾斜している傾斜部が設けられている、
   ことを特徴とする人工心臓ポンプ。
4. 前記固定主軸の両端部には、外径が前記固定主軸の中間部の外径よりも小さい小径部がそれぞれ一体に設けられていて、
   前記固定主軸の両端部の小径部の外径は、前記固定主軸の中心軸線から前記潤滑血液流溝の入口端部の底部までの距離や前記固定主軸の中心軸線から前記潤滑血液流溝の出口端部の底部までの距離よりも小さい、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の人工心臓ポンプ。

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