WO2015097916A1 - 血液ポンプ及び補助人工心臓システム - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a blood pump and an auxiliary artificial heart system.
- FIG. 8 is a cross-sectional view of a conventional blood pump 901.
- FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining the structure of a conventional blood pump 901.
- FIG. 9A is a cross-sectional view showing the main part of the blood pump 901
- FIG. 9B is a view schematically showing the structure near the first sliding surface 14 and the second sliding surface 24. In FIG. 9, the gap 52 is greatly illustrated.
- the conventional blood pump 901 is a centrifugal pump that assists the function of the left ventricle of the heart. As shown in FIG. 8 and FIG. 9A, the blood pump 901 includes a fixed unit 10, a rotating unit 920, a rotation driving device 30, a blood pump chamber 32, and a liquid circulation path 40.
- the fixed portion 10 includes a cylindrical fixed-side sliding member 12 (so-called seat ring). As shown in FIG. 9B, the fixed-side sliding member 12 has an annular first sliding surface 14.
- the rotation unit 920 includes a rotation side sliding member 922 (so-called seal ring), an impeller 926, and a transmission member 928.
- the rotating unit 920 can rotate clockwise as viewed from the impeller 926 side.
- the reference symbol a indicates a rotation shaft of the rotation side sliding member 922.
- the rotation axis a coincides with the rotation axis of the entire rotation unit 920.
- the rotation-side sliding member 922 has an annular second sliding surface 24.
- the impeller 926 adds kinetic energy to the blood.
- the transmission member 928 transmits a rotational force to the rotation side sliding member 922 by rotating at the time of use.
- the transmission member 928 is a rotating shaft.
- the transmission member 928 is given a rotational force by the rotation driving device 30 and rotates not only the rotation side sliding member 922 but also the entire rotation unit 920.
- Rotational drive device 30 is a device that generates a rotational force.
- the rotary drive device 30 has, for example, a rotary motor.
- the fixed sliding member 12 and the rotating sliding member 922 function as mechanical seals when the first sliding surface 14 and the second sliding surface 24 face each other and come into contact with each other.
- the blood pump chamber 32 is located on the outer peripheral side of the fixed side sliding member 12 and the rotation side sliding member 922. Note that the reference symbol L2 represents blood.
- the liquid circulation path 40 is a predetermined liquid L1 (for example, water or physiological saline.
- the predetermined liquid is referred to as a cool seal liquid or a purge liquid) that performs functions such as lubrication, cooling, and maintenance of sealing performance inside the blood pump 901. It is a route that circulates.
- the liquid circulation path 40 includes a liquid inlet 42, a liquid supply chamber 44, a liquid passage chamber 46, and a liquid outlet 48 as main components.
- the fluid inlet 42 and fluid outlet 48 are connected to the circulatory device of the assistive heart system in use.
- the liquid supply chamber 44 is located on the inner peripheral side of the transmission member 928.
- the liquid passage chamber 46 is located on the inner peripheral side of the fixed side sliding member 12 and the rotation side sliding member 922.
- the blood pump 901 is used while allowing a predetermined liquid L1 to pass through the liquid passage chamber 46.
- the predetermined liquid L1 first flows from the liquid inlet 42 and travels from the liquid supply chamber 44 to the liquid passage chamber 46.
- the predetermined liquid L1 is supplied to the gap 52 between the first sliding surface 14 and the second sliding surface 24 via the liquid passage chamber 46 as shown in FIG. And most of the liquid is discharged from the liquid outlet 44.
- the predetermined liquid L ⁇ b> 1 has a function of performing lubrication between the first sliding surface 14 and the second sliding surface 24.
- the predetermined liquid L1 also has a function of cooling the stationary sliding member 12 and the rotating sliding member 922. Further, the predetermined liquid L1 has a function of suppressing the invasion of blood components from the gap 52 (ensuring sealing property) and a function of cleaning the first sliding surface 14 and the second sliding surface 24.
- the predetermined liquid L1 also has a function of performing lubrication between the transmission member 928 and the fixed portion 10 and a function of cooling the transmission member 928 and the fixed portion 10.
- the blood pump 901 since the blood pump is used while allowing the predetermined liquid L1 to pass through the liquid passage chamber 46, it can be used in a place where the operation stability is increased and a reliable operation is required. It becomes possible.
- the blood pump 901 as described above, it is possible that the blood L2 is leached into the gap 52 and a fixed substance made of plasma protein or the like enters the gap 52. It is conceivable that when the fixed matter enters the inner peripheral side of the first sliding surface 14 and the second sliding surface 24, a large lump is formed in the liquid passage chamber 46. Then, when a large lump of fixed matter is peeled from the inner peripheral side of the first sliding surface 14 and the second sliding surface 24, the lump is clogged with the filter, the liquid outlet 48, etc. of the circulation device, and the flow of the predetermined liquid L1 Is suddenly interrupted, and in the worst case, the function of the blood pump 901 may be impaired.
- the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a blood pump capable of suppressing a sudden flow of a predetermined liquid from being hindered. Another object of the present invention is to provide an auxiliary artificial heart system including the blood pump of the present invention.
- the inventors of the present invention have conducted extensive research to achieve the above object, and as a result, in order to prevent the flow of a predetermined liquid from being interrupted suddenly, it is necessary to prevent the fixed matter from becoming a large lump.
- the solid matter can be peeled from the inner peripheral side of each sliding surface while the lump of solid matter is small, the sticking matter can be prevented from clogging at one time, so that the flow of a predetermined liquid is prevented from being abruptly blocked. can do.
- the contents of the present invention will be described below.
- the blood pump according to the present invention includes a stationary sliding member having an annular first sliding surface, a rotating sliding member having an annular second sliding surface, the stationary sliding member, and the A blood pump chamber located on the outer peripheral side of the rotating side sliding member; a liquid passage chamber located on the inner peripheral side of the stationary side sliding member and the rotating side sliding member; and the first sliding surface; A blood pump used in a state in which the second sliding surface is brought into contact with the second sliding surface while allowing a predetermined liquid to pass through the liquid passage chamber, wherein the first sliding surface and the second sliding surface are used. It further has a fixed object removing member having a protrusion that is close to at least one of the protrusions from the inner peripheral side and a support base that supports the protrusion.
- the blood pump according to the present invention includes the fixed object removing member having a protrusion that is adjacent to the inner peripheral side with respect to at least one of the first sliding surface and the second sliding surface. This is a blood pump that can prevent the flow of a predetermined liquid from being interrupted suddenly.
- the blood pump of the present invention as in the case of the conventional blood pump, the blood pump is used while allowing a predetermined liquid to pass through the liquid passage chamber. It can be used where required.
- adjacent does not include touching.
- “Use in a state in which the first sliding surface and the second sliding surface are in contact with each other and passing a predetermined liquid through the liquid passage chamber” means “when using the first sliding surface and In other words, “a state in which the second sliding surface is brought into contact with the liquid and the predetermined liquid is passed through the liquid passage chamber” can be used.
- protrusion various shapes such as a flat plate shape, a rod shape, a curved plate shape, a polygonal column shape, a columnar shape, a polygonal pyramid shape, a columnar shape, a spherical shape, a free-form surface shape, or a combination of these shapes, etc. What consists of shapes can be used.
- the number of protrusions may be only one or a plurality.
- the shorter distance between the shortest distance between the protrusion and the fixed sliding member and the shortest distance between the protrusion and the rotating sliding member is 0.01 mm or more. It is preferable that
- the distance is more preferably 0.05 mm or more.
- the upper limit value of the distance varies depending on factors such as the size and structure of the blood pump, the flow rate of the predetermined liquid, the size of the flow path of the predetermined liquid, and cannot be determined unconditionally.
- the distance can be 1.00 mm or less.
- the blood pump further includes a rotation driving device that generates a rotational force, and a transmission member that transmits the rotational force to the rotation-side sliding member by rotating at the time of use.
- the fixed object removing member is preferably rotated together with the transmission member when used.
- the adhering matter removing member is separate from the transmission member, and may be coupled to the transmission member when in use, or formed integrally with the transmission member. It may be non-separable (that is, the support base is a part of the transmission member). As a case where the fixed object removing member is separate from the transmission member, for example, as shown in an embodiment described later, a support base in the fixed object removing member may be coupled to the outer peripheral side of the transmission member. . When the fixed matter removing member is separate from the transmission member, the blood pump can be easily assembled and maintained.
- the protrusion is located across the plane including the first sliding surface.
- the fixed matter removing member has a plurality of protrusions as the protrusions, and each protrusion constituting the plurality of protrusions is centered on the rotation axis of the rotation-side sliding member. It is preferable that they are arranged at equal intervals on the circumference.
- each protrusion which comprises a some protrusion differs, if the gravity center of each protrusion is arrange
- the weight balance can be more evenly distributed around the rotation axis, and the fixed object removing member can be rotated more stably.
- each protrusion has the same shape is determined by rotating one of the protrusions around the rotation axis and aligning the position of one protrusion with the position of another protrusion. Judgment is made based on whether or not the shapes of the protrusions overlap each other. That is, in the case of [5] above, it can also be said that “the plurality of protrusions are arranged rotationally symmetrically about the rotation axis”.
- the protrusion is located on the outer peripheral side of the support base, and the support base has a cylindrical shape whose center axis coincides with the rotation axis of the rotation-side sliding member.
- the outer peripheral surface of the support base faces the liquid passage chamber, and the blood pump further includes a liquid supply chamber located on the inner peripheral side of the support base, and from the liquid supply chamber in use. It is preferable to supply the predetermined liquid to the liquid passage chamber.
- the liquid supply chamber is located on the inner peripheral side of the liquid passage chamber, and the path for supplying a predetermined liquid to the liquid passage chamber can be made compact.
- the liquid supply chamber can be located on the inner peripheral side of the transmission member (for example, the rotating shaft). “The surface on the outer peripheral side of the support base faces the liquid passage chamber” means both that the whole surface faces the liquid passage chamber and that a part of the surface faces the liquid passage chamber. Including.
- the support base has an ejection hole for ejecting the predetermined liquid from the liquid supply chamber to the liquid passage chamber when in use.
- controlling the flow of the predetermined liquid in the liquid passage chamber can suppress the retention of the predetermined liquid and suppress the reattachment of the fixed matter near each sliding surface. It is also possible to obtain effects such as those described later.
- the position, shape, number, etc. of the ejection holes can be set according to the shape of the protrusion and the structure of the blood pump in order to obtain the effects described in the upper part. [8] and [9] described below exemplify the positions of typical ejection holes.
- the support base has a first ejection hole at a position different from the projection in the axial direction or a position overlapping the projection as the ejection hole.
- the first ejection hole can be arranged at a position that greatly affects the flow of the predetermined liquid in the vicinity of the protrusion, and the retention of the predetermined liquid in the vicinity of the protrusion can be suppressed.
- Axial direction refers to a direction along the rotation axis of the rotation-side sliding member. “A position different from the protrusion in the axial direction” refers to a position that differs only in the axial direction (for example, in FIG. 4B described later, a position different from the protrusion in the vertical direction on the paper surface).
- the support base preferably has at least one first ejection hole per protrusion.
- the transmission member Preferably has a hole corresponding to the first ejection hole.
- the support base has a second ejection hole as the ejection hole at a position different from the protrusion in the circumferential direction.
- the second ejection holes are arranged in positions near the first sliding surface and in the vicinity of the second sliding surface that greatly affect the flow of the predetermined liquid, and the separated fixed matter is immediately removed. It is possible to suppress the fixed matter from reattaching to each part.
- the “circumferential direction” refers to a direction along the circumference around the rotation axis of the rotation-side sliding member. “A position different from the protrusion in the circumferential direction” refers to a position that differs only in the circumferential direction (for example, in FIG. 4B described later, a position different from the protrusion in the left-right direction on the paper surface).
- the transmission member Preferably has a hole corresponding to the second ejection hole.
- the second ejection hole is at a position upstream of a predetermined liquid flow with respect to the plane including the first sliding surface or a position including the plane when used. Is preferred.
- one of the directions parallel to the rotation axis of the rotation-side sliding member is a first direction, and a direction opposite to the first direction is a second direction.
- the protrusion is The one side end portion is located closer to the first direction than the other side end portion, and has a shape toward the second direction side as it approaches the other side end portion from the one side end portion. preferable.
- the flow direction as a whole (the direction in which most of the predetermined liquid flows.
- the first direction is the upstream side
- one end of the projection is the front side during rotation. In this case, it is possible to generate a force that causes the predetermined liquid to flow downstream, stabilize the flow of the predetermined liquid, and suppress the retention of the predetermined liquid in the downstream of the protrusion or the like.
- the adhering matter removing member has a plurality of protrusions, one end and the other end can be determined for each protrusion (see FIG. 7).
- the protrusion may have a substantially flat shape or may have a curved surface.
- the one side end may not be positioned closest to the first direction, and the other end may not be positioned closest to the second direction. Even in this case, when the protrusion as a whole has a shape toward the second direction as it approaches the other end, the structure described in the above [10] is satisfied (the embodiment and the later described). (See Modification 3).
- An auxiliary artificial heart system of the present invention includes the blood pump of the present invention and a circulator that circulates a predetermined liquid.
- the auxiliary artificial heart system of the present invention includes the blood pump of the present invention, it is possible to suppress a sudden flow of a predetermined liquid from being interrupted, and the auxiliary artificial heart system has very high operational stability. Become.
- FIG. 1 It is a figure shown in order to demonstrate the auxiliary artificial heart system 100 which concerns on embodiment. It is sectional drawing of the blood pump 1 which concerns on embodiment. It is sectional drawing shown in order to demonstrate the structure of the blood pump 1 which concerns on embodiment. It is a figure of the adhering matter removal member 60 in an embodiment. It is a figure of the fixed thing removal member 70 in the modification 1. FIG. It is a figure of the fixed thing removal member 80 in the modification 2. FIG. It is a figure of the fixed thing removal member 90 in the modification 3. FIG. It is sectional drawing of the conventional blood pump 901. FIG. It is sectional drawing shown in order to demonstrate the structure of the conventional blood pump 901. FIG.
- FIG. 1 is a diagram for explaining an auxiliary artificial heart system 100 according to an embodiment.
- FIG. 2 is a cross-sectional view of the blood pump 1 according to the embodiment.
- FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the structure of the blood pump 1 according to the embodiment.
- FIG. 3A is a cross-sectional view showing the main part of the blood pump 1
- FIG. 3B is a view schematically showing the structure near the first sliding surface 14 and the second sliding surface 24.
- the gap 52 is greatly illustrated.
- the arrow in the liquid passage chamber 46 in FIG. 3B indicates the flow direction (described later) as a whole.
- FIG. 4 is a diagram of the fixed matter removing member 60 in the embodiment. 4 (a) is a perspective view, FIG.
- FIG. 4 (b) is a side view seen from the projection 62 side
- FIG. 4 (c) is a top view
- FIG. 4 (d) is FIG. 4 (c).
- FIG.4 (b) the proceedings
- the AA cross section was set so that the first ejection holes 66 and the second ejection holes 68 in FIG.
- the auxiliary artificial heart system 100 includes a blood pump 1 implanted in the body, artificial blood vessels 120 and 130 for connecting the blood pump 1 and the blood flow of the heart, and not illustrated.
- a control device 150 and a circulation device 160 are provided.
- the control device 150 is used outside the body of the user of the auxiliary artificial heart system 100 and is connected to the blood pump 1 via the cable 140 when used.
- the circulation device 160 is a device that circulates a predetermined liquid L1, and is used outside the user's body together with the control device 150.
- the circulation device 160 is connected to the liquid circulation path 40 of the blood pump 1 via the cable 140.
- the circulation device 160 includes a device (not shown, for example, a pump) that gives kinetic energy to the predetermined liquid L1, and a filter (not shown) that removes foreign matters such as fixed substances from the predetermined liquid L1.
- the blood pump 1 basically has the same configuration as that of the conventional blood pump 901, but is different from the conventional blood pump 901 in that a fixed matter removing member is provided.
- a fixed matter removing member is provided.
- the already demonstrated description may be abbreviate
- the blood pump 1 includes a fixed unit 10, a rotating unit 20, a rotation driving device 30, a blood pump chamber 32, a liquid circulation path 40, and a fixed substance removing member 60.
- the fixed part 10 has a cylindrical fixed-side sliding member 12.
- the stationary-side sliding member 12 has an annular first sliding surface 14 (see FIG. 3B).
- the rotating unit 20 includes a rotating side sliding member 22, an impeller 26 and a transmission member 28.
- the rotation-side sliding member 22 and the impeller 26 are provided with an internal space so that the transmission member 28 and the adhering matter removing member 60 can be attached thereto, except that the rotation-side sliding member 922 and the impeller in the conventional blood pump 901 are provided.
- 926 has the same configuration as 926.
- the rotation-side sliding member 22 has an annular second sliding surface 24 (see FIG. 3B).
- the transmission member 28 is configured to be capable of coupling the support base portion 64 of the fixed object removing member 60 to the outer peripheral side, and holes (reference numerals are illustrated) corresponding to a first ejection hole 66 and a second ejection hole 68 described later. 2) except for having a structure similar to that of the transmission member 928 in the conventional blood pump 901.
- the transmission member 28 is rotated at the time of use to transmit a rotational force to the rotation side sliding member 22 (and the entire rotation unit 20).
- the rotational drive device 30 generates a rotational force.
- the blood pump chamber 32 is located on the outer peripheral side of the fixed side sliding member 12 and the rotation side sliding member 22.
- the liquid circulation path 40 includes a liquid inlet 42, a liquid supply chamber 44, a liquid passage chamber 46, and a liquid outlet 48.
- the liquid supply chamber 44 is located on the inner peripheral side of the support base 64 (described later), more specifically, on the inner peripheral side of the transmission member 28.
- the liquid passage chamber 46 is located on the inner peripheral side of the fixed side sliding member 12 and the rotation side sliding member 22.
- the blood pump 1 is used in a state where the first sliding surface 14 and the second sliding surface 24 are in contact with each other and allowing a predetermined liquid L1 to pass through the liquid passage chamber 46.
- the blood pump 1 allows a predetermined liquid L1 to pass through the liquid passage chamber 46 from the rotation-side sliding member 22 side toward the fixed-side sliding member 12 side.
- the blood pump 1 supplies a predetermined liquid L1 from the liquid supply chamber 44 to the liquid passage chamber 46 when in use.
- the supply is performed through ejection holes (first ejection hole 66 and second ejection hole 68) described later.
- the sticking matter removing member 60 has protrusions 62 and 63 and a support base 64 as shown in FIGS.
- the fixed object removing member 60 rotates together with the transmission member 28 in use.
- the symbol d in FIG. 4C indicates the direction of rotation during use.
- the fixed object removing member 60 is separate from the transmission member 28 and is coupled to the transmission member 28 in use. More specifically, the support base 64 in the fixed object removing member 60 is coupled to the outer peripheral side of the transmission member 28 (see FIG. 3).
- Various methods can be used for coupling the fixed object removing member 60 and the transmission member 28. Examples of the method include a method of forming a pin attachment hole in the fixed object removing member 60 and the transmission member 28 and connecting them with a pin, and a method of connecting by a frictional force between the fixed object removing member 60 and the transmission member 28. can do.
- the fixed object removing member 60 has two protrusions as protrusions.
- the protrusions 62 and 63 constituting the two protrusions are arranged at equal intervals on the circumference around the rotation axis a of the rotation-side sliding member 22 (see FIG. 4C).
- Each of the protrusions 62 and 63 has the same shape.
- the protrusions 62 and 63 are close to at least one of the first sliding surface 14 and the second sliding surface 24 (both in the embodiment, see FIG. 3) from the inner peripheral side.
- the protrusions 62 and 63 are at positions that cross a plane including the first sliding surface 14.
- the protrusions 62 and 63 are located on the outer peripheral side of the support base 64.
- One of the directions parallel to the rotation axis a of the rotation-side sliding member 22 is defined as a first direction
- the direction opposite to the first direction is defined as a second direction.
- the protrusion 62 is The one side end portion 62a is located on the first direction side with respect to the other side end portion 62b, and has a shape toward the second direction side as it approaches the other side end portion 62b from the one side end portion 62a.
- the flow direction in which the predetermined liquid L1 flows in the liquid passage chamber 46 during use is viewed along a direction parallel to the axial direction, the flow direction as a whole (see the arrow in FIG. 3B). .)).
- the first direction is the upstream side (that is, the first direction is the upward direction in FIG. 3 and FIG. 4B), and the one end 62a is the front side during rotation.
- the protrusion 63 is the same as the protrusion 62, the illustration and description of the reference numerals are omitted.
- the protrusions 62 and 63 have a flat plate shape.
- the projections 62 and 63 can be simply said to be inclined with respect to the rotation axis a. Note that the optimum value of the inclination of the protrusion varies depending on the size and structure of the blood pump, particularly the position of the ejection hole. The magnitude of the inclination of the protrusion shown in the embodiment is merely an example.
- the blood pump 1 has a smaller distance of 0.01 mm or more among the shortest distance between the protrusions 62 and 63 and the stationary sliding member 12 and the shortest distance between the protrusion 62 and the rotating sliding member 22. It is comprised so that it may be 0.05 mm or more. The distance is preferably 1.00 mm or less. The distance can be set to 0.20 mm, for example.
- the support base 64 supports the protrusions 62 and 63.
- the support base 64 has a cylindrical shape whose central axis coincides with the rotation axis a (see FIGS. 3 and 4).
- the outer peripheral surface of the support base 64 faces the liquid passage chamber 46 (see FIG. 3).
- the support base 64 has an ejection hole for ejecting the predetermined liquid L1 from the liquid supply chamber 44 to the liquid passage chamber 46 when in use.
- the support base 64 has a first ejection hole 66 and a second ejection hole 68 as the ejection holes.
- the support base 64 has one first ejection hole 66 for each protrusion. That is, the support base 64 has two first ejection holes 66.
- the first ejection holes 66 are at positions different from the protrusions 62 and 63 in the axial direction.
- the first ejection holes 66 are located on the upstream side (first direction side) of the flow as a whole rather than the immediate vicinity of the protrusions 62 and 63.
- the second ejection hole 68 is located at a position different from the protrusion 62 in the circumferential direction.
- the support base 64 has two second ejection holes 68.
- the second ejection hole 68 is at a position upstream of a plane including the first sliding surface 14 when in use.
- the 2nd ejection hole 68 may exist in the position containing the said plane.
- the blood pump 1 since the blood pump 1 according to the embodiment includes the fixed matter removing member 60 having the protrusions 62 and 63, the fixed matter is prevented from becoming a large lump, and the flow of a predetermined liquid is prevented from being impeded suddenly.
- the blood pump 1 since the blood pump is used while allowing the predetermined liquid L1 to pass through the liquid passage chamber 46 as in the case of the conventional blood pump, the operation stability is increased, It can be used in places where reliable operation is required.
- the smaller one of the shortest distance between the protrusions 62 and 63 and the fixed-side sliding member 12 and the shortest distance between the protrusions 62 and 63 and the rotating-side sliding member 22 Since the distance is 0.01 mm or more, it is possible to ensure safety even when the protrusion is sufficiently separated from each sliding member and an external force is applied to the blood pump.
- the fixed object removing member 60 rotates together with the transmission member 28 during use, so that a speed difference is created between the protrusion and the first sliding surface, and the first sliding is performed. It becomes possible to positively peel off the fixed matter in the vicinity of the surface.
- the adhering matter removing member 60 is separate from the transmission member 28 and is coupled to the transmission member 28 in use. Can be facilitated.
- the protrusions 62 and 63 are located at a position crossing the plane including the first sliding surface 14, most of the adhering matter adhering to the vicinity of the first sliding surface is peeled off. It becomes possible to make it.
- the protrusions 62 and 63 constituting the plurality of protrusions are arranged at equal intervals on the circumference around the rotation axis a of the rotation-side sliding member 22. Therefore, it is possible to evenly distribute the weight balance around the rotation axis and to stably rotate the fixed object removing member.
- the protrusions 62 and 63 are all formed in the same shape, the weight balance is more evenly distributed around the rotation axis, and the fixed object removing member is further stabilized. Can be rotated.
- the blood pump 1 further includes the liquid supply chamber 44 positioned on the inner peripheral side of the support base portion 64, and from the liquid supply chamber 44 to the liquid passage chamber 46 when in use. Since the predetermined liquid L1 is supplied, the liquid supply chamber is located on the inner peripheral side of the liquid passage chamber, and the path for supplying the predetermined liquid to the liquid passage chamber can be made compact.
- the support base 64 has the ejection holes (the first ejection hole 66 and the second ejection hole 68), and therefore, a predetermined liquid is provided in the liquid passage chamber using a simple configuration. Can be supplied.
- the support base portion 64 has the first ejection holes 66 located at positions different from the protrusions 62 and 63 as the ejection holes in the axial direction. It is possible to suppress the retention of the predetermined liquid in the vicinity of the protrusion by disposing it at a position that greatly affects the flow of the predetermined liquid in the vicinity of the protrusion.
- the support base 64 has the second ejection holes 68 as the ejection holes at positions different from the protrusions 62 and 63 in the circumferential direction. Placed at a position that greatly affects the flow of a predetermined liquid near the first sliding surface and near the second sliding surface, and immediately removes the adhered material that has peeled off, preventing the adhered material from reattaching to each part. It becomes possible to do.
- the protrusions 62 and 63 are such that the one end 62a is located on the first direction side with respect to the other end 62b, and the other end from the one end 62a. Since the shape is directed toward the second direction as it approaches the end 62b, it is possible to control the flow of a predetermined liquid by giving the protrusion a property like a rotary blade.
- the first direction is the upstream side
- the other side end 62b of the protrusions 62 and 63 is the front side during rotation. It is possible to stabilize the flow of the predetermined liquid and to prevent the predetermined liquid from staying in the downstream of the protrusion.
- the auxiliary artificial heart system 100 includes the blood pump according to the embodiment, it is possible to suppress a sudden flow of a predetermined liquid from being interrupted, and the auxiliary artificial heart system has very high operational stability. It becomes a heart system.
- FIG. 5 is a diagram of the fixed object removing member 70 in the first modification.
- FIG. 5A is a perspective view
- FIG. 5B is a top view.
- FIG. 6 is a diagram of the fixed object removing member 70 in the second modification.
- FIG. 6A is a perspective view
- FIG. 6 is a top view.
- projections 72 and 73 having a flat plate shape and extending in the axial direction as shown in FIG.
- a protrusion having various shapes such as a shape or a shape obtained by combining these shapes may be used.
- FIG. 7 is a diagram of the fixed object removing member 90 in the third modification.
- FIG. 7A is a perspective view
- FIG. 7B is a side view seen from the protrusion 92 side.
- protrusion 63 located in a back surface is displayed with the broken line.
- projections having different shapes such as the projection 92 and the projection 63 in FIG. 7 may be used.
- the protrusion 92 and the protrusion 63 have shapes that are reversed like a mirror image.
- the first direction is the upstream side, as opposed to the protrusions 62, 63, and the other end portion of the protrusion 92.
- 92b is the front side during rotation.
- the first ejection hole 66 located on the upstream side of the flow as a whole is used rather than the immediate vicinity of the protrusions 62, 63. Is not limited to this.
- a projection such as the projection 92 in Modification 3
- the entire flow is more downstream than the nearest portion of the projection 92 (the second direction side in the embodiment).
- a first ejection hole such as a certain first ejection hole 96 may be used.
- the fixed object removing member 60 that is separate from the transmission member 28 and is coupled to the transmission member 28 when used is used, but the present invention is not limited to this.
- a non-separable adhering matter removing member that is, a support base part of which is a part of the transmission member formed integrally with the transmission member may be used.
- each protrusion is arrange
- the protrusions may be arranged at unequal intervals.
- first ejection holes 66 and 96 and the second ejection holes 68 are used in the embodiment and each modification, the present invention is not limited to this. You may use the 1st ejection hole and the 2nd ejection hole of position, shape, and number other than above. Further, an ejection hole other than the first ejection hole and the second ejection hole (for example, an ejection hole at a position different from the protrusion in both the axial direction and the circumferential direction) may be used. In the blood pump of the present invention, the position, shape, number, etc. of the ejection holes can be set according to the shape of the protrusion and the structure of the blood pump.
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Abstract
本発明の血液ポンプは、環状の第1摺動面を有する固定側摺動部材と、環状の第2摺動面を有する回転側摺動部材と、固定側摺動部材及び回転側摺動部材の外周側に位置する血液ポンプ室と、固定側摺動部材及び回転側摺動部材の内周側に位置する液体通過室とを備え、第1摺動面と第2摺動面とを当接させた状態で、かつ、液体通過室に所定の液体を通過させながら使用する血液ポンプであって、第1摺動面及び第2摺動面の少なくとも一方に対して内周側から近接する突起62,63と突起62,63を支持する支持基部64とを有する固着物除去部材60を、さらに備えることを特徴とする。 本発明の血液ポンプによれば、所定の液体の流れが急に妨げられるのを抑制することが可能となる。
Description
本発明は、血液ポンプ及び補助人工心臓システムに関する。
従来、心臓移植までの患者の生命を維持するために心臓の機能の一部を補う補助人工心臓システムと、当該補助人工心臓システムに用いる血液ポンプが知られている(例えば、特許文献1及び2参照。)。
図8は、従来の血液ポンプ901の断面図である。
図9は、従来の血液ポンプ901の構造を説明するために示す断面図である。図9(a)は血液ポンプ901の要部を示す断面図であり、図9(b)は第1摺動面14及び第2摺動面24付近の構造を模式的に示す図である。なお、図9においては、間隙52を大きく図示している。
図9は、従来の血液ポンプ901の構造を説明するために示す断面図である。図9(a)は血液ポンプ901の要部を示す断面図であり、図9(b)は第1摺動面14及び第2摺動面24付近の構造を模式的に示す図である。なお、図9においては、間隙52を大きく図示している。
従来の血液ポンプ901は、心臓の左心室の機能を補助する遠心ポンプである。血液ポンプ901は、図8及び図9(a)に示すように、固定部10と、回転部920と、回転駆動装置30と、血液ポンプ室32と、液体循環経路40とを備える。
固定部10は、筒状の固定側摺動部材12(いわゆるシートリング)を有する。
固定側摺動部材12は、図9(b)に示すように、環状の第1摺動面14を有する。
固定側摺動部材12は、図9(b)に示すように、環状の第1摺動面14を有する。
回転部920は、回転側摺動部材922(いわゆるシールリング)、インペラ926、及び伝達部材928を有する。回転部920は、インペラ926側から見て時計回りに回転可能である。なお、符号aで示すのは、回転側摺動部材922の回転軸である。回転軸aは、回転部920全体の回転軸と一致している。
回転側摺動部材922は、環状の第2摺動面24を有する。
インペラ926は、血液に運動エネルギーを付加する。
伝達部材928は、使用時に回転することで回転力を回転側摺動部材922に伝達する。伝達部材928は、回転シャフトである。伝達部材928は、回転駆動装置30により回転力を与えられ、回転側摺動部材922だけでなく回転部920全体を回転させる。
回転側摺動部材922は、環状の第2摺動面24を有する。
インペラ926は、血液に運動エネルギーを付加する。
伝達部材928は、使用時に回転することで回転力を回転側摺動部材922に伝達する。伝達部材928は、回転シャフトである。伝達部材928は、回転駆動装置30により回転力を与えられ、回転側摺動部材922だけでなく回転部920全体を回転させる。
回転駆動装置30は、回転力を発生させる装置である。回転駆動装置30は、例えば、回転型モーターを有する。
血液ポンプ901においては、第1摺動面14と第2摺動面24とが対向して当接することにより、固定側摺動部材12及び回転側摺動部材922がメカニカルシールとして機能している。
血液ポンプ室32は、固定側摺動部材12及び回転側摺動部材922の外周側に位置する。なお、符号L2で示すのは血液である。
血液ポンプ室32は、固定側摺動部材12及び回転側摺動部材922の外周側に位置する。なお、符号L2で示すのは血液である。
液体循環経路40は、血液ポンプ901内部の潤滑、冷却、シール性の維持等の機能を果たす所定の液体L1(例えば、水や生理食塩水。所定の液体は、クールシール液やパージ液と呼称されることもある。)を循環させる経路である。液体循環経路40は、主要な構成要素として、液体入口42、液体供給室44、液体通過室46及び液体出口48を有する。
液体入口42及び液体出口48は、使用時には補助人工心臓システムの循環装置に接続される。
液体供給室44は、伝達部材928の内周側に位置する。
液体通過室46は、固定側摺動部材12及び回転側摺動部材922の内周側に位置する。血液ポンプ901は、液体通過室46に所定の液体L1を通過させながら使用する。
液体供給室44は、伝達部材928の内周側に位置する。
液体通過室46は、固定側摺動部材12及び回転側摺動部材922の内周側に位置する。血液ポンプ901は、液体通過室46に所定の液体L1を通過させながら使用する。
所定の液体L1は、まず、液体入口42から流入し、液体供給室44から液体通過室46へ向かう。所定の液体L1は、図9(b)に示すように、液体通過室46を介して第1摺動面14と第2摺動面24との間隙52に供給され、極微量が血液L2中に流出し、大部分は液体出口44から排出される。
所定の液体L1は、第1摺動面14と第2摺動面24との間の潤滑を行う機能を有する。また、所定の液体L1は、固定側摺動部材12及び回転側摺動部材922の冷却を行う機能も有する。さらに、所定の液体L1は、間隙52からの血液成分の浸入を抑える(シール性を確保する)機能や、第1摺動面14及び第2摺動面24を洗浄する機能も有する。なお、所定の液体L1は、伝達部材928と固定部10との間の潤滑を行う機能や、伝達部材928及び固定部10の冷却を行う機能も有する。
所定の液体L1は、第1摺動面14と第2摺動面24との間の潤滑を行う機能を有する。また、所定の液体L1は、固定側摺動部材12及び回転側摺動部材922の冷却を行う機能も有する。さらに、所定の液体L1は、間隙52からの血液成分の浸入を抑える(シール性を確保する)機能や、第1摺動面14及び第2摺動面24を洗浄する機能も有する。なお、所定の液体L1は、伝達部材928と固定部10との間の潤滑を行う機能や、伝達部材928及び固定部10の冷却を行う機能も有する。
従来の血液ポンプ901によれば、液体通過室46に所定の液体L1を通過させながら使用する血液ポンプであるため、動作安定性を高くして、確実な動作が求められる場所で使用することが可能となる。
しかしながら、上記のような血液ポンプ901でも、血液L2が間隙52に浸出し、間隙52に血漿タンパク質等からなる固着物が入り込むことが起こりうる。当該固着物が第1摺動面14及び第2摺動面24の内周側にまで入り込むと、液体通過室46内で大きな塊となることが考えられる。そして、固着物の大きな塊が第1摺動面14及び第2摺動面24の内周側から剥離すると、当該塊が循環装置のフィルターや液体出口48等に詰まり、所定の液体L1の流れが急に妨げられ、最悪の場合、血液ポンプ901の機能が損なわれる可能性がある。
もちろん、実際の血液ポンプ及び補助人工心臓システムにおいては何重もの安全対策が施されているため、上記のような事態は簡単には発生しない。本発明の発明者らの知見によれば、製品レベルの血液ポンプ及び補助人工心臓システムでは、故意に故障させるような条件で実験を行ったものを除いて、上記のような理由で機能が損なわれるに至ったものは存在しない。
しかし、今後血液ポンプ及び補助人工心臓システムの適用例が多くなってゆくことを考えれば、上記のような事態への対応策を研究することも必要となる。
しかし、今後血液ポンプ及び補助人工心臓システムの適用例が多くなってゆくことを考えれば、上記のような事態への対応策を研究することも必要となる。
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、所定の液体の流れが急に妨げられるのを抑制することが可能な血液ポンプを提供することを目的とする。また、本発明の血液ポンプを備える補助人工心臓システムを提供することも目的とする。
本発明の発明者らは、上記目的を達成するため鋭意研究を行った結果、所定の液体の流れが急に妨げられるのを抑制するためには、固着物が大きな塊となることを防げばよいことに想到し、本発明を完成させるに至った。つまり、固着物の塊が小さいうちに各摺動面の内周側から剥離させることができれば、固着物が一度に詰まることを避けられるため、所定の液体の流れが急に妨げられるのを抑制することができる。
以下、本発明の内容を記載する。
以下、本発明の内容を記載する。
[1]本発明の血液ポンプは、環状の第1摺動面を有する固定側摺動部材と、環状の第2摺動面を有する回転側摺動部材と、前記固定側摺動部材及び前記回転側摺動部材の外周側に位置する血液ポンプ室と、前記固定側摺動部材及び前記回転側摺動部材の内周側に位置する液体通過室とを備え、前記第1摺動面と前記第2摺動面とを当接させた状態で、かつ、前記液体通過室に所定の液体を通過させながら使用する血液ポンプであって、前記第1摺動面及び前記第2摺動面の少なくとも一方に対して内周側から近接する突起と前記突起を支持する支持基部とを有する固着物除去部材を、さらに備えることを特徴とする。
上記のような突起がある場合には、突起と固着物とを接触させることにより、固着物の塊が小さいうちに各摺動面の内周側から剥離させることが可能となる。よって、本発明の血液ポンプは、第1摺動面と第2摺動面との少なくとも一方に対して内周側から近接する突起を有する固着物除去部材を備えるため、固着物が大きな塊となることを防ぎ、所定の液体の流れが急に妨げられるのを抑制することが可能な血液ポンプとなる。
また、本発明の血液ポンプによれば、従来の血液ポンプと同様に、液体通過室に所定の液体を通過させながら使用する血液ポンプであるため、動作安定性を高くして、確実な動作が求められる場所で使用することが可能となる。
本明細書においては、「近接する」ことには接触することは含まない。
「第1摺動面と第2摺動面とを当接させた状態で、かつ、液体通過室に所定の液体を通過させながら使用する」とは、「使用時には、第1摺動面と第2摺動面とを当接させた状態とし、かつ、液体通過室に所定の液体を通過させる」といい換えることができる。
「第1摺動面と第2摺動面とを当接させた状態で、かつ、液体通過室に所定の液体を通過させながら使用する」とは、「使用時には、第1摺動面と第2摺動面とを当接させた状態とし、かつ、液体通過室に所定の液体を通過させる」といい換えることができる。
突起としては、平板状形状、棒状形状、曲板状形状、多角柱形状、円柱形状、多角錐形状、円柱形状、球形状、自由曲面形状、又は、これらの形状を組み合わせた形状等、種々の形状からなるものを用いることができる。
突起の数については、1つのみであってもよいし、複数であってもよい。
突起の数については、1つのみであってもよいし、複数であってもよい。
[2]本発明の血液ポンプにおいては、前記突起と前記固定側摺動部材との最短距離及び前記突起と前記回転側摺動部材との最短距離のうち、小さい方の距離が0.01mm以上であることが好ましい。
このような構成とすることにより、突起と各摺動部材とを十分に離隔し、血液ポンプに外力が加わった場合でも安全性を確保することが可能となる。
上記観点からは、上記の距離が0.05mm以上であることが一層好ましい。
上記観点からは、上記の距離が0.05mm以上であることが一層好ましい。
なお、当該距離の上限値は、血液ポンプの大きさや構造、所定の液体の流速、所定の液体の流路の大きさ等の要素により変わるため、一概に決めることはできない。しいていえば、上記の距離は1.00mm以下とすることができる。
[3]本発明の血液ポンプにおいては、前記血液ポンプは、回転力を発生させる回転駆動装置と、使用時に回転することで前記回転力を前記回転側摺動部材に伝達する伝達部材とをさらに備え、前記固着物除去部材は、使用時には前記伝達部材とともに回転することが好ましい。
ところで、第1摺動面付近(固定側摺動部材)と第2摺動面付近(回転側摺動部材)とでは、第1摺動面付近の方に固着物が付着しやすい傾向がある。これは、固定側摺動部材は回転しないため、所定の液体との抵抗が少ないこと等の理由による。このため、上記のような構成とすることにより、突起と第1摺動面との間に速度差を作り出し、第1摺動面付近の固着物を積極的に剥離させることが可能となる。
上記[3]の血液ポンプにおいては、固着物除去部材は、伝達部材とは別体であって使用時には伝達部材と結合されるものであってもよいし、伝達部材と一体として形成されている分離不可能なもの(つまり、支持基部が伝達部材の一部であるもの)であってもよい。固着物除去部材が伝達部材とは別体である場合として、例えば、後述の実施形態で示すように、固着物除去部材における支持基部が伝達部材の外周側に結合されるものを挙げることができる。
固着物除去部材が伝達部材とは別体である場合には、血液ポンプの組立やメンテナンスを容易にすることが可能となる。
固着物除去部材が伝達部材とは別体である場合には、血液ポンプの組立やメンテナンスを容易にすることが可能となる。
上記[3]の血液ポンプにおいては、突起は、第1摺動面を含む平面を横切る位置にあることが好ましい。このような構成とすることにより、第1摺動面付近に付着した固着物の多くを剥離させることが可能となる。
[4]本発明の血液ポンプにおいては、前記固着物除去部材は、前記突起として複数の突起を有し、前記複数の突起を構成する各突起は、前記回転側摺動部材の回転軸を中心とする円周上に、等間隔で配置されていることが好ましい。
このような構成とすることにより、回転軸を中心として重量バランスを均等に配分し、固着物除去部材を安定して回転させることが可能となる。
なお、複数の突起を構成する各突起の形状が異なる場合でも、各突起の重心が上記円周上に等間隔で配置されていれば、各突起が等間隔で配置されているといえる。
[5]本発明の血液ポンプにおいては、前記各突起は、全て同一の形状からなることが好ましい。
このような構成とすることにより、回転軸を中心として重量バランスを一層均等に配分し、固着物除去部材を一層安定して回転させることが可能となる。
各突起が同一の形状からなるか否かは、任意の一の突起について回転軸を中心に回転させ、一の突起の位置を他の突起の位置と合わせたとき、一の突起の形状と他の突起の形状とが互いに重なるか否かで判断する。つまり、上記[5]の場合、「複数の突起は回転軸を中心として回転対称に配置されている」ということもできる。
[6]本発明の血液ポンプにおいては、前記突起は、前記支持基部の外周側に位置し、前記支持基部は、中心軸が前記回転側摺動部材の回転軸と一致する円筒状形状からなり、前記支持基部の外周側の表面は、前記液体通過室に面し、前記血液ポンプは、前記支持基部の内周側に位置する液体供給室をさらに備え、かつ、使用時には前記液体供給室から前記液体通過室へ前記所定の液体を供給することが好ましい。
このような構成とすることにより、液体供給室が液体通過室の内周側に位置することとなり、液体通過室に所定の液体を供給する経路をコンパクトにすることが可能となる。
固着物除去部材が伝達部材とは別体である場合には、液体供給室は、伝達部材(例えば、回転シャフト)の内周側に位置するものとすることができる。
「支持基部の外周側の表面が液体通過室に面する」とは、当該表面の全部が液体通過室に面することと、当該表面の一部が液体通過室に面することとの両方を含む。
「支持基部の外周側の表面が液体通過室に面する」とは、当該表面の全部が液体通過室に面することと、当該表面の一部が液体通過室に面することとの両方を含む。
[7]本発明の血液ポンプにおいては、前記支持基部は、使用時には前記液体供給室からの前記所定の液体を前記液体通過室へ噴き出す、噴出孔を有することが好ましい。
このような構成とすることにより、単純な構成を用いて液体通過室に所定の液体を供給することが可能となる。
また、噴出孔の位置によっては、液体通過室における所定の液体の流れを制御することで、所定の液体の滞留を抑制する効果や、固着物が各摺動面付近に再付着するのを抑制する効果等を得ることも可能となる(後述。)。
本発明の血液ポンプにおいては、上段に記載したような効果を得るために、突起の形状や血液ポンプの構造に応じて、噴出孔の位置、形状、数等を設定することができる。以下に記載する[8]及び[9]は、代表的な噴出孔の位置を例示するものである。
[8]本発明の血液ポンプにおいては、前記支持基部は、前記噴出孔として、前記突起とは軸方向に異なる位置又は前記突起と重なる位置にある第1噴出孔を有することが好ましい。
このような構成とすることにより、第1噴出孔を、突起付近における所定の液体の流れに大きな影響を与える位置に配置し、突起付近で所定の液体が滞留するのを抑制することが可能となる。
「軸方向」とは、回転側摺動部材の回転軸に沿う方向のことをいう。
「突起とは軸方向に異なる位置」とは、軸方向にのみ異なる位置(例えば、後述する図4(b)においては、突起とは紙面上下方向に異なる位置。)のことをいう。
「突起とは軸方向に異なる位置」とは、軸方向にのみ異なる位置(例えば、後述する図4(b)においては、突起とは紙面上下方向に異なる位置。)のことをいう。
固着物除去部材が複数の突起を有する場合には、支持基部は、突起1つにつき少なくとも1つの第1噴出孔を有することが好ましい。
後述の実施形態のように、固着物除去部材における支持基部が伝達部材の外周側に結合されるものであり、かつ、液体供給室が伝達部材の内周側に位置する場合には、伝達部材は前記第1噴出孔に対応する孔を有することが好ましい。
[9]本発明の血液ポンプにおいては、前記支持基部は、前記噴出孔として、前記突起とは周方向に異なる位置にある第2噴出孔を有することが好ましい。
このような構成とすることにより、第2噴出孔を、第1摺動面付近及び第2摺動面付近における所定の液体の流れに大きな影響を与える位置に配置し、剥離した固着物をすぐに押し流して、固着物が各部に再付着するのを抑制することが可能となる。
「周方向」とは、回転側摺動部材の回転軸を中心とする円周に沿う方向のことをいう。
「突起とは周方向に異なる位置」とは、周方向にのみ異なる位置(例えば、後述する図4(b)においては、突起とは紙面左右方向に異なる位置。)のことをいう。
「突起とは周方向に異なる位置」とは、周方向にのみ異なる位置(例えば、後述する図4(b)においては、突起とは紙面左右方向に異なる位置。)のことをいう。
後述の実施形態のように、固着物除去部材における支持基部が伝達部材の外周側に結合されるものであり、かつ、液体供給室が伝達部材の内周側に位置する場合には、伝達部材は前記第2噴出孔に対応する孔を有することが好ましい。
上記[9]の血液ポンプにおいては、第2噴出孔は、使用時には第1摺動面を含む平面よりも所定の液体の流れの上流側となる位置、又は、当該平面を含む位置にあることが好ましい。
[10]本発明の血液ポンプにおいては、前記回転側摺動部材の回転軸に平行な方向のうち一方の方向を第1方向とし、前記第1方向とは反対の方向を第2方向とし、前記突起を周方向に見たときの端部のうち一方の端部を一方側端部とし、前記一方側端部とは反対側の端部を他方側端部とするとき、前記突起は、前記一方側端部が前記他方側端部よりも前記第1方向側に位置し、かつ、前記一方側端部から前記他方側端部に近づくほど前記第2方向側に向かう形状からなることが好ましい。
このような構成とすることにより、突起に回転翼のような性質を持たせ、所定の液体の流れを制御することが可能となる。
なお、使用時における液体通過室での所定の液体が流れる方向を軸方向に平行な方向に沿ってみた場合に、全体としての流れの方向(所定の液体の多くが流れる方向。局所的には当該方向とは反対方向の流れがあってもよい。)について上流及び下流を考えたとき、上記[10]において第1方向が上流側であり、突起の一方側端部が回転時に前側となる場合には、所定の液体を下流側に流す力を発生させて、所定の液体の流れを安定させ、突起の下流等において所定の液体が滞留するのを抑制することが可能となる。
また、上記[10]において第1方向が上流側であり、突起の他方側端部が回転時に前側となる場合には、全体としての流れとは異なる所定の液体の流れを作り出して、液体通過室の上流側端部等、所定の液体の流量が少ない箇所に所定の液体を送り込み、当該箇所の洗浄を促進することが可能となる。
固着物除去部材が複数の突起を有する場合には、突起ごとに一方側端部及び他方側端部を決めることができる(図7参照。)。
上記[10]の血液ポンプにおいては、突起は、ほぼ平面で構成された形状からなるものであってもよいし、曲面を有する形状からなるものであってもよい。
なお、面取り等の影響や突起の厚みで、一方側端部が最も第1方向側に位置しないこともあるし、他方側端部が最も第2方向側に位置しないこともある。この場合でも、突起が、全体として一方側端部から他方側端部に近づくほど第2方向側に向かう形状からなる場合には、上記[10]に記載する構成を満たす(後述する実施形態及び変形例3参照。)。
[11]本発明の補助人工心臓システムは、本発明の血液ポンプと、所定の液体を循環させる循環装置とを備えることを特徴とする。
本発明の補助人工心臓システムは、本発明の血液ポンプを備えるため、所定の液体の流れが急に妨げられるのを抑制することが可能であり、動作安定性が非常に高い補助人工心臓システムとなる。
以下、本発明の血液ポンプ及び補助人工心臓システムの実施の形態について説明する。
[実施形態]
図1は、実施形態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、実施形態に係る血液ポンプ1の断面図である。
図3は、実施形態に係る血液ポンプ1の構造を説明するために示す断面図である。図3(a)は血液ポンプ1の要部を示す断面図であり、図3(b)は第1摺動面14及び第2摺動面24付近の構造を模式的に示す図である。なお、図3においては、間隙52を大きく図示している。図3(b)における液体通過室46内の矢印は、全体としての流れの方向(後述。)を示す。
図4は、実施形態における固着物除去部材60の図である。図4(a)は斜視図であり、図4(b)は突起62側から見た側面図であり、図4(c)は上面図であり、図4(d)は図4(c)のA-A断面図である。なお、図4(b)においては、裏面に位置する突起63を破線で表示している。また、A-A断面は、図4(d)において第1噴出孔66及び第2噴出孔68が見やすくなるように設定した。
図1は、実施形態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、実施形態に係る血液ポンプ1の断面図である。
図3は、実施形態に係る血液ポンプ1の構造を説明するために示す断面図である。図3(a)は血液ポンプ1の要部を示す断面図であり、図3(b)は第1摺動面14及び第2摺動面24付近の構造を模式的に示す図である。なお、図3においては、間隙52を大きく図示している。図3(b)における液体通過室46内の矢印は、全体としての流れの方向(後述。)を示す。
図4は、実施形態における固着物除去部材60の図である。図4(a)は斜視図であり、図4(b)は突起62側から見た側面図であり、図4(c)は上面図であり、図4(d)は図4(c)のA-A断面図である。なお、図4(b)においては、裏面に位置する突起63を破線で表示している。また、A-A断面は、図4(d)において第1噴出孔66及び第2噴出孔68が見やすくなるように設定した。
実施形態に係る補助人工心臓システム100は、図1に示すように、体内に埋め込まれる血液ポンプ1と、血液ポンプ1と心臓の血流とを接続するための人工血管120,130と、図示しない制御装置150と、図示しない循環装置160とを備える。
制御装置150は、補助人工心臓システム100の使用者の体外で用いるものであり、使用時にはケーブル140を介して血液ポンプ1と接続される。
循環装置160は、所定の液体L1を循環させる装置であり、制御装置150とともに使用者の体外で用いるものである。循環装置160は、ケーブル140を介して血液ポンプ1の液体循環経路40と接続されている。循環装置160は、所定の液体L1に運動エネルギーを与える装置(図示せず。例えば、ポンプ。)及び所定の液体L1から固着物等の異物を除去するフィルター(図示せず。)を有する。
循環装置160は、所定の液体L1を循環させる装置であり、制御装置150とともに使用者の体外で用いるものである。循環装置160は、ケーブル140を介して血液ポンプ1の液体循環経路40と接続されている。循環装置160は、所定の液体L1に運動エネルギーを与える装置(図示せず。例えば、ポンプ。)及び所定の液体L1から固着物等の異物を除去するフィルター(図示せず。)を有する。
実施形態に係る血液ポンプ1は、基本的には従来の血液ポンプ901と同様の構成を有するが、固着物除去部材を備える点が従来の血液ポンプ901とは異なる。
なお、同様の符号を付した構成要素については同様の構成を有するため、既にした説明は省略することもある。
なお、同様の符号を付した構成要素については同様の構成を有するため、既にした説明は省略することもある。
実施形態に係る血液ポンプ1は、図2に示すように、固定部10と、回転部20と、回転駆動装置30と、血液ポンプ室32と、液体循環経路40と、固着物除去部材60とを備える。
固定部10は、筒状の固定側摺動部材12を有する。固定側摺動部材12は、環状の第1摺動面14(図3(b)参照。)を有する。
固定部10は、筒状の固定側摺動部材12を有する。固定側摺動部材12は、環状の第1摺動面14(図3(b)参照。)を有する。
回転部20は、回転側摺動部材22、インペラ26及び伝達部材28を有する。
回転側摺動部材22及びインペラ26は、伝達部材28及び固着物除去部材60を取り付けできるように内部空間が設けられていること以外は、従来の血液ポンプ901における回転側摺動部材922及びインペラ926とそれぞれ同様の構成を有する。
回転側摺動部材22は、環状の第2摺動面24(図3(b)参照。)を有する。
回転側摺動部材22及びインペラ26は、伝達部材28及び固着物除去部材60を取り付けできるように内部空間が設けられていること以外は、従来の血液ポンプ901における回転側摺動部材922及びインペラ926とそれぞれ同様の構成を有する。
回転側摺動部材22は、環状の第2摺動面24(図3(b)参照。)を有する。
伝達部材28は、固着物除去部材60における支持基部64を外周側に結合可能に構成されていることと、後述する第1噴出孔66及び第2噴出孔68に対応する孔(符号を図示せず。)を有すること以外は、従来の血液ポンプ901における伝達部材928と同様の構成を有する。
伝達部材28は、使用時に回転することで回転力を回転側摺動部材22(また、回転部20全体)に伝達する。
伝達部材28は、使用時に回転することで回転力を回転側摺動部材22(また、回転部20全体)に伝達する。
回転駆動装置30は、回転力を発生させる。
血液ポンプ室32は、固定側摺動部材12及び回転側摺動部材22の外周側に位置する。
血液ポンプ室32は、固定側摺動部材12及び回転側摺動部材22の外周側に位置する。
液体循環経路40は、液体入口42、液体供給室44、液体通過室46及び液体出口48を有する。
液体供給室44は、支持基部64(後述)の内周側、さらにいえば、伝達部材28の内周側に位置する。
液体通過室46は、固定側摺動部材12及び回転側摺動部材22の内周側に位置する。
液体供給室44は、支持基部64(後述)の内周側、さらにいえば、伝達部材28の内周側に位置する。
液体通過室46は、固定側摺動部材12及び回転側摺動部材22の内周側に位置する。
血液ポンプ1は、第1摺動面14と第2摺動面24とを当接させた状態で、かつ、液体通過室46に所定の液体L1を通過させながら使用する。血液ポンプ1は、使用時には、液体通過室46にて回転側摺動部材22側から固定側摺動部材12側に向かって所定の液体L1を通過させる。また、血液ポンプ1は、使用時には液体供給室44から液体通過室46へ所定の液体L1を供給する。当該供給は、後述する噴出孔(第1噴出孔66及び第2噴出孔68)を通じて行われる。
固着物除去部材60は、図3及び図4に示すように、突起62,63及び支持基部64を有する。固着物除去部材60は、使用時には伝達部材28とともに回転する。図4(c)の符号dは、使用時の回転方向を示す。
固着物除去部材60は、伝達部材28とは別体であって使用時には伝達部材28と結合される。さらにいえば、固着物除去部材60における支持基部64が伝達部材28の外周側に結合される(図3参照。)。固着物除去部材60と伝達部材28との結合には、種々の方法を用いることができる。当該方法としては、固着物除去部材60及び伝達部材28にピン取り付け孔を形成してピンで結合する方法や、固着物除去部材60と伝達部材28との間の摩擦力で結合する方法を例示することができる。
固着物除去部材60は、突起として、2つの突起を有する。2つの突起を構成する各突起62,63は、回転側摺動部材22の回転軸aを中心とする円周上に、等間隔で配置されている(図4(c)参照。)。各突起62,63は、全て同一の形状からなる。
突起62,63は、第1摺動面14及び第2摺動面24の少なくとも一方(実施形態において両方。図3参照。)に対して内周側から近接する。突起62,63は、第1摺動面14を含む平面を横切る位置にある。突起62,63は、支持基部64の外周側に位置する。
回転側摺動部材22の回転軸aに平行な方向(図面におけるz軸に沿う方向)のうち一方の方向を第1方向とし、第1方向とは反対の方向を第2方向とし、突起62を周方向に見たときの端部のうち一方の端部を一方側端部62aとし、一方側端部62aとは反対側の端部を他方側端部62bとするとき、突起62は、一方側端部62aが他方側端部62bよりも第1方向側に位置し、かつ、一方側端部62aから他方側端部62bに近づくほど第2方向側に向かう形状からなる。
実施形態においては、使用時における液体通過室46での所定の液体L1が流れる方向を軸方向に平行な方向に沿ってみた場合に、全体としての流れの方向(図3(b)の矢印参照。)について上流及び下流を考えたとき、第1方向が上流側(つまり、第1方向が図3及び図4(b)における紙面上方向)であり、一方側端部62aが回転時に前側となる。突起63に関しても突起62と同様であるため、符号の図示及び説明を省略する。突起62,63は、平板状形状からなる。
突起62,63は、簡単にいえば、回転軸aに対して傾いているということもできる。なお、突起の傾きの大きさについては、血液ポンプの大きさや構造、特に噴出孔の位置によって最適値が異なってくる。実施形態において示す突起の傾きの大きさは、あくまで例示である。
血液ポンプ1は、突起62,63と固定側摺動部材12との最短距離及び突起62と回転側摺動部材22との最短距離のうち、小さい方の距離が0.01mm以上、さらにいえば0.05mm以上となるように構成されている。当該距離は1.00mm以下であることが好ましい。当該距離は、例えば、0.20mmとすることができる。
支持基部64は、突起62,63を支持する。支持基部64は、中心軸が回転軸aと一致する円筒状形状からなる(図3及び図4参照。)。支持基部64の外周側の表面は、液体通過室46に面する(図3参照。)。
支持基部64は、使用時には液体供給室44からの所定の液体L1を液体通過室46へ噴き出す、噴出孔を有する。支持基部64は、当該噴出孔として、第1噴出孔66及び第2噴出孔68を有する。
支持基部64は、突起1つにつき1つの第1噴出孔66を有する。つまり、支持基部64は、2つの第1噴出孔66を有する。第1噴出孔66は、突起62,63とは軸方向に異なる位置にある。第1噴出孔66は、突起62,63の直近部分よりも全体としての流れの上流側(第1方向側)にある。
支持基部64は、突起1つにつき1つの第1噴出孔66を有する。つまり、支持基部64は、2つの第1噴出孔66を有する。第1噴出孔66は、突起62,63とは軸方向に異なる位置にある。第1噴出孔66は、突起62,63の直近部分よりも全体としての流れの上流側(第1方向側)にある。
第2噴出孔68は、突起62とは周方向に異なる位置にある。支持基部64は2つの第2噴出孔68を有する。
第2噴出孔68は、使用時に、第1摺動面14を含む平面よりも上流側の位置にある。なお、第2噴出孔68は、当該平面を含む位置にあってもよい。
第2噴出孔68は、使用時に、第1摺動面14を含む平面よりも上流側の位置にある。なお、第2噴出孔68は、当該平面を含む位置にあってもよい。
以下、実施形態に係る血液ポンプ1及び補助人工心臓システム100の効果を記載する。
実施形態に係る血液ポンプ1は、突起62,63を有する固着物除去部材60を備えるため、固着物が大きな塊となることを防ぎ、所定の液体の流れが急に妨げられるのを抑制することが可能な血液ポンプとなる。
また、実施形態に係る血液ポンプ1によれば、従来の血液ポンプと同様に、液体通過室46に所定の液体L1を通過させながら使用する血液ポンプであるため、動作安定性を高くして、確実な動作が求められる場所で使用することが可能となる。
また、実施形態に係る血液ポンプ1によれば、突起62,63と固定側摺動部材12との最短距離及び突起62,63と回転側摺動部材22との最短距離のうち、小さい方の距離が0.01mm以上であるため、突起と各摺動部材とを十分に離隔し、血液ポンプに外力が加わった場合でも安全性を確保することが可能となる。
また、実施形態に係る血液ポンプ1によれば、固着物除去部材60は、使用時には伝達部材28とともに回転するため、突起と第1摺動面との間に速度差を作り出し、第1摺動面付近の固着物を積極的に剥離させることが可能となる。
また、実施形態に係る血液ポンプ1によれば、固着物除去部材60は、伝達部材28とは別体であって使用時には伝達部材28と結合されるものであるため、血液ポンプの組立やメンテナンスを容易にすることが可能となる。
また、実施形態に係る血液ポンプ1によれば、突起62,63は、第1摺動面14を含む平面を横切る位置にあるため、第1摺動面付近に付着した固着物の多くを剥離させることが可能となる。
また、実施形態に係る血液ポンプ1によれば、複数の突起を構成する各突起62,63は、回転側摺動部材22の回転軸aを中心とする円周上に、等間隔で配置されているため、回転軸を中心として重量バランスを均等に配分し、固着物除去部材を安定して回転させることが可能となる。
また、実施形態に係る血液ポンプ1によれば、各突起62,63は、全て同一の形状からなるため、回転軸を中心として重量バランスを一層均等に配分し、固着物除去部材を一層安定して回転させることが可能となる。
また、実施形態に係る血液ポンプ1によれば、血液ポンプ1は、支持基部64の内周側に位置する液体供給室44をさらに備え、かつ、使用時には液体供給室44から液体通過室46へ所定の液体L1を供給するため、液体供給室が液体通過室の内周側に位置することとなり、液体通過室に所定の液体を供給する経路をコンパクトにすることが可能となる。
また、実施形態に係る血液ポンプ1によれば、支持基部64は、噴出孔(第1噴出孔66及び第2噴出孔68)を有するため、単純な構成を用いて液体通過室に所定の液体を供給することが可能となる。
また、実施形態に係る血液ポンプ1によれば、支持基部64は、噴出孔として、突起62,63とは軸方向に異なる位置にある第1噴出孔66を有するため、第1噴出孔を、突起付近における所定の液体の流れに大きな影響を与える位置に配置し、突起付近で所定の液体が滞留するのを抑制することが可能となる。
また、実施形態に係る血液ポンプ1によれば、支持基部64は、噴出孔として、突起62,63とは周方向に異なる位置にある第2噴出孔68を有するため、第2噴出孔を、第1摺動面付近及び第2摺動面付近における所定の液体の流れに大きな影響を与える位置に配置し、剥離した固着物をすぐに押し流して、固着物が各部に再付着するのを抑制することが可能となる。
また、実施形態に係る血液ポンプ1によれば、突起62,63は、一方側端部62aが他方側端部62bよりも第1方向側に位置し、かつ、一方側端部62aから他方側端部62bに近づくほど第2方向側に向かう形状からなるため、突起に回転翼のような性質を持たせ、所定の液体の流れを制御することが可能となる。
また、実施形態に係る血液ポンプ1によれば、第1方向が上流側であり、突起62,63の他方側端部62bが回転時に前側となるため、所定の液体を下流側に流す力を発生させて、所定の液体の流れを安定させ、突起の下流等において所定の液体が滞留するのを抑制することが可能となる。
実施形態に係る補助人工心臓システム100は、実施形態に係る血液ポンプを備えるため、所定の液体の流れが急に妨げられるのを抑制することが可能であり、動作安定性が非常に高い補助人工心臓システムとなる。
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で種々の態様において実施することが可能であり、例えば、以下のような変形も可能である。
(1)上記実施形態において記載した構成要素の数、材質、形状、位置、大きさ等は例示であり、本発明の効果を損なわない範囲において変更することが可能である。
(2)上記実施形態においては、一方側端部62aが他方側端部62bよりも第1方向側に位置し、かつ、一方側端部62aから他方側端部62bに近づくほど第2方向側に向かう形状からなる突起62,63を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。図5は、変形例1における固着物除去部材70の図である。図5(a)は斜視図であり、図5(b)は上面図である。図6は、変形例2における固着物除去部材70の図である。図6(a)は斜視図であり、図6は上面図である。例えば、図5に示すように平板状形状からなり軸方向に沿う突起72,73や、図6に示すように棒状形状からなる突起82,83を用いてもよい。また、実施形態や各変形例に記載した以外の平板状形状及び棒状形状やその他の形状(例えば、曲板状形状、多角柱形状、円柱形状、多角錐形状、円柱形状、球形状、自由曲面形状、又は、これらの形状を組み合わせた形状)等、種々の形状からなる突起を用いてもよい。
(3)上記実施形態においては、全て同一の形状からなる突起62,63を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。図7は、変形例3における固着物除去部材90の図である。図7(a)は斜視図であり、図7(b)は突起92側から見た側面図である。図7(b)においては、裏面に位置する突起63を破線で表示している。例えば、図7の突起92と突起63とのように、それぞれ異なる形状からなる突起を用いてもよい。突起92と突起63とは、互いに鏡像のように反転した形状からなる。
(4)変形例3における固着物除去部材90の突起92においては、図7に示すように、突起62,63とは逆に、第1方向が上流側であり、突起92の他方側端部92bが回転時に前側となる。このような構成とすることにより、全体としての流れとは異なる所定の液体の流れを作り出して、液体通過室の上流側端部等、所定の液体の流量が少ない箇所に所定の液体を送り込み、当該箇所の洗浄を促進することが可能となる。
(5)上記各実施形態においては、突起62,63の直近部分よりも全体としての流れの上流側(実施形態でいう第1方向側)にある第1噴出孔66を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。特に、変形例3における突起92のような突起を用いる場合には、図7に示すように、突起92の直近部分よりも全体としての流れの下流側(実施形態でいう第2方向側)にある第1噴出孔96のような第1噴出孔を用いてもよい。また、突起と重なる位置にある第1噴出孔を用いてもよい。
(6)上記実施形態においては、伝達部材28とは別体であって使用時には伝達部材28と結合される固着物除去部材60を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。伝達部材と一体として形成されている分離不可能な固着物除去部材(つまり、支持基部が伝達部材の一部であるもの)を用いてもよい。
(7)上記実施形態及び各変形例においては、突起の数が2つであったが、本発明はこれに限定されるものではない。突起の数は1つのみであってもよいし、3つ以上であってもよい。また、上記実施形態及び各変形例においては、各突起が回転側摺動部材の回転軸を中心とする円周上に等間隔で配置されているが、本発明はこれに限定されるものではない。各突起は、不均等な間隔で配置されていてもよい。
(8)上記実施形態及び各変形例においては、第1噴出孔66,96及び第2噴出孔68を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。上記した以外の位置、形状、数の第1噴出孔及び第2噴出孔を用いてもよい。また、第1噴出孔及び第2噴出孔以外の噴出孔(例えば、突起とは軸方向にも周方向にも異なる位置にある噴出孔)を用いてもよい。本発明の血液ポンプにおいては、突起の形状や血液ポンプの構造に応じて、噴出孔の位置、形状、数等を設定することができる。
1,901…血液ポンプ、10…固定部、12…固定側摺動部材、14…第1摺動面、20,920…回転部、22,922…回転側摺動部材、24…第2摺動面、26,926…インペラ、28,928…伝達部材、30…回転駆動装置、32…血液ポンプ室、40…液体循環経路、42…液体入口、44…液体供給室、46…液体通過室、48…液体出口、52…間隙、60,70,80,90…固着物除去部材、62,63,72,73,82,83,92…突起、62a,92a…一方側端部、62b,92b…他方側端部、64…支持基部、66,96…第1噴出孔、68…第2噴出孔、100…補助人工心臓システム、120,130…人工血管、140…ケーブル、L1…所定の液体、L2…血液
Claims (11)
- 環状の第1摺動面を有する固定側摺動部材と、
環状の第2摺動面を有する回転側摺動部材と、
前記固定側摺動部材及び前記回転側摺動部材の外周側に位置する血液ポンプ室と、
前記固定側摺動部材及び前記回転側摺動部材の内周側に位置する液体通過室とを備え、
前記第1摺動面と前記第2摺動面とを当接させた状態で、かつ、前記液体通過室に所定の液体を通過させながら使用する血液ポンプであって、
前記第1摺動面及び前記第2摺動面の少なくとも一方に対して内周側から近接する突起と前記突起を支持する支持基部とを有する固着物除去部材を、さらに備えることを特徴とする血液ポンプ。 - 請求項1に記載の血液ポンプにおいて、
前記突起と前記固定側摺動部材との最短距離及び前記突起と前記回転側摺動部材との最短距離のうち、小さい方の距離が0.01mm以上であることを特徴とする血液ポンプ。 - 請求項1又は2に記載の血液ポンプにおいて、
前記血液ポンプは、
回転力を発生させる回転駆動装置と、
使用時に回転することで前記回転力を前記回転側摺動部材に伝達する伝達部材とをさらに備え、
前記固着物除去部材は、使用時には前記伝達部材とともに回転することを特徴とする血液ポンプ。 - 請求項3に記載の血液ポンプにおいて、
前記固着物除去部材は、前記突起として複数の突起を有し、
前記複数の突起を構成する各突起は、前記回転側摺動部材の回転軸を中心とする円周上に、等間隔で配置されていることを特徴とする血液ポンプ。 - 請求項4に記載の血液ポンプにおいて、
前記各突起は、全て同一の形状からなることを特徴とする血液ポンプ。 - 請求項3~5のいずれかに記載の血液ポンプにおいて、
前記突起は、前記支持基部の外周側に位置し、
前記支持基部は、中心軸が前記回転側摺動部材の回転軸と一致する円筒状形状からなり、
前記支持基部の外周側の表面は、前記液体通過室に面し、
前記血液ポンプは、前記支持基部の内周側に位置する液体供給室をさらに備え、かつ、使用時には前記液体供給室から前記液体通過室へ前記所定の液体を供給することを特徴とする血液ポンプ。 - 請求項6に記載の血液ポンプにおいて、
前記支持基部は、使用時には前記液体供給室からの前記所定の液体を前記液体通過室へ噴き出す、噴出孔を有することを特徴とする血液ポンプ。 - 請求項7に記載の血液ポンプにおいて、
前記支持基部は、前記噴出孔として、前記突起とは軸方向に異なる位置又は前記突起と重なる位置にある第1噴出孔を有することを特徴とする血液ポンプ。 - 請求項7又は8に記載の血液ポンプにおいて、
前記支持基部は、前記噴出孔として、前記突起とは周方向に異なる位置にある第2噴出孔を有することを特徴とする。 - 請求項3~9のいずれかに記載の血液ポンプにおいて、
前記回転側摺動部材の回転軸に平行な方向のうち一方の方向を第1方向とし、前記第1方向とは反対の方向を第2方向とし、
前記突起を周方向に見たときの端部のうち一方の端部を一方側端部とし、前記一方側端部とは反対側の端部を他方側端部とするとき、
前記突起は、前記一方側端部が前記他方側端部よりも前記第1方向側に位置し、かつ、前記一方側端部から前記他方側端部に近づくほど前記第2方向側に向かう形状からなることを特徴とする血液ポンプ。 - 請求項1~10のいずれかに記載の血液ポンプと、
所定の液体を循環させる循環装置とを備えることを特徴とする補助人工心臓システム。
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