ターボ式血液ポンプ及びその製造方法
【課題】血栓の形成を効果的に回避可能な構成を有し、しかも、製造工程の煩雑さを回避可能な簡潔なハウジング構造とする。
【解決手段】インペラ５の複数のベーン６の一部はその内周端が回転軸７と結合し、各ベーンの外周端は環状連結部８に結合している。ハウジング１の底部壁を上方に突出させて形成された台座１８は、環状連結部の内部空間に対応する円筒状である。ハウジングは上部材２４と下部材２５に分割形成され、上部材の周縁部は下方に伸びて接合円筒壁２４ａを形成し、下部材は、ポンプ室の底部を形成する底部壁２５ａ、及び斜め上外方に延在する側部壁２５ｂを含む。下部材の側部壁の周縁部は上部材の接合円筒壁の基端部の内側に嵌合し、当接箇所に形成された凹部に接着剤２６が充填されている。
【解決手段】インペラ５の複数のベーン６の一部はその内周端が回転軸７と結合し、各ベーンの外周端は環状連結部８に結合している。ハウジング１の底部壁を上方に突出させて形成された台座１８は、環状連結部の内部空間に対応する円筒状である。ハウジングは上部材２４と下部材２５に分割形成され、上部材の周縁部は下方に伸びて接合円筒壁２４ａを形成し、下部材は、ポンプ室の底部を形成する底部壁２５ａ、及び斜め上外方に延在する側部壁２５ｂを含む。下部材の側部壁の周縁部は上部材の接合円筒壁の基端部の内側に嵌合し、当接箇所に形成された凹部に接着剤２６が充填されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インぺラの回転によって血液に遠心力を与えて駆出し流動させるターボ式血液ポンプに関し、特に、インぺラが回動自在に収容されるポンプ室を形成するためのハウジングの構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
血液ポンプは、人工心肺装置等における体外血液循環を行うために不可欠である。血液ポンプの一種として、ターボ式血液ポンプが知られている。ターボ式血液ポンプは、ポンプ室内でインペラ（羽根車）を回転させることにより、遠心力により、血液を送液するための差圧を発生させるように構成されている。
【０００３】
ターボ式血液ポンプは、その動作原理の故に、血液ポンプの小型化、軽量化、低コスト化が可能である。また、ローラポンプ型の血液ポンプのようにチューブの損傷などがなく、血液ポンプの耐久性に優れているので、長時間の連続運転に好適に使用することができる。したがって、ターボ式血液ポンプは、人工心肺装置や開心術後の心補助装置の体外循環回路用の血液ポンプとして極めて有用である。
【０００４】
例えば特許文献１に記載されているターボ式血液ポンプは、図９に示すような構造を有する。同図において、１はハウジングであり、血液を通過させ流動させるためのポンプ室２を形成している。ハウジング１には、ポンプ室２の上部に連通する入口ポート３と、ポンプ室２の側部に連通する出口ポート４が設けられている。ポンプ室２内にはインペラ５が配置されている。インペラ５は、６枚のベーン６、回転軸７、及びリング状の環状連結部８を有する。
【０００５】
インペラ５の上面図を図１０に、インペラ５の断面図を図１１に示す。図１０に示すように、６枚のベーンは２種類の形状のもの、すなわち、主ベーン６ａと、それより短い副ベーン６ｂを含み、それらが交互に配置されている。主ベーン６ａと副ベーン６ｂを総称してベーン６と記す。主ベーン６ａは、中心側端部が回転軸７に結合し、周縁側端部が環状連結部８に結合している。副ベーン６ｂは、中心側端部が回転軸７には結合せず自由端となっており、周縁側端部のみが環状連結部８に結合している。副ベーン６ｂを混在させることにより、全てのベーン６を回転軸７に結合させた場合と比べて、ベーン６による流路の妨げを軽減している。従って、主ベーン６ａは、インペラ５を回転軸７で支持し、かつ十分な駆出力を得るための最小限の本数に設定される。なお、図９におけるベーン６の断面形状は、図示の便宜上、図１０に示した主ベーン６ａに沿った形状のみが示されている。
【０００６】
ベーン６（主ベーン６ａ及び副ベーン６ｂとも）の下端縁は、頂点が上方に向いた円錐面に沿うように配置されている。すなわち、ベーン６は回転軸７に対して傾斜して、斜流ポンプを形成している。また、ベーン６の形状は、３次元曲面に形成されている。それにより、充分な駆出能を有しながら、ベーン６の出口側で発生するキャビテション（流れの剥離、渦流）を抑制し、溶血の低減した血液ポンプを実現できる。
【０００７】
図９に示すように、回転軸７は、ハウジング１に設けた上部軸受け９及び下部軸受け１０により、回転自在に支持されている。従って、上部軸受け９と下部軸受け１０により、インペラ５が上下位置で安定な状態に支持され、その回転は安定したものとなる。環状連結部８には、磁石ケース１１が設けられ、磁石ケース１１には従動磁石１２が埋設され固定されている。従動磁石１２は、円柱状であり、環状連結部８の周方向に６個、一定間隔をもって配置されている。環状連結部８及び磁石ケース１１は円筒形内周面を形成している。
【０００８】
ハウジング１の下部には、ロータ１３が配置されている。ロータ１３は、駆動軸１４に略円柱状の磁気結合部１５が設けられた構造を有する。駆動軸１４は、図示しないが、回転自在に支持されるとともに、モータ等の回転駆動源に連結されて回転駆動される。また、ロータ１３とハウジング１とは、図示しない要素により、相互の位置関係が一定に保持されている。磁気結合部１５の上面部には駆動磁石１６が、埋設され、固定されている。駆動磁石１６は円柱状であり、周方向に６個、一定間隔をもって配置されている。
【０００９】
駆動磁石１６は、ハウジング１の壁を挟んで従動磁石１２と対向する位置関係となるように配置されている。従って、ロータ１３とインペラ５との間には、磁気的に連結された状態が形成され、ロータ１３を回転させることにより、磁気結合を介してインペラ５に回転駆動力が伝達される。
【００１０】
ベーン６の下端縁が円錐面に沿って配置されているので、従動磁石１２が設置された環状連結部８の上下面も、回転軸７に対して直交せず、同様の円錐面に沿っている。同様に駆動磁石１６が設置された磁気結合部１５の上面も傾斜面である。このように、従動磁石１２と駆動磁石１６とが、インペラ５の回転軸に対して傾斜した面において磁気結合を形成していることにより、インペラ５とロータ１３の間に作用する磁気吸引力は、インペラ５の回転軸に対して傾斜した方向に発生する。その結果、下部軸受け１０に対する下向きの負荷が軽減される。
【００１１】
インペラ５は、環状連結部８の内側の領域に空間１７を有し、ベーン６の間を上下に貫通する流路が形成されている。ハウジング１の底部の中央部には、上方、すなわちポンプ室２内部に突出した円筒形外周面を有する台座１８が形成されている。台座１８は、インペラ５の下部の、従動磁石１２および環状連結部８の内側の領域の空間１７を埋めるように形成され、空間の体積を最少限に抑制している。台座１８の上面は、ベーン６の下端縁に沿って上に凸となった円錐面状の傾斜面に形成されている。台座１８の周囲におけるハウジング１の底部も同様の傾斜面に形成されている。
【００１２】
台座１８が形成されていることにより、ポンプ室２内の血液充填量が低減される。また、環状連結部８が、ハウジング１の底面全体を覆う大きさではなく、空間１７が形成されていることにより、インペラ５は軽量となり、回転に必要な駆動力が低減される。下部軸受け１０は、台座１８の上面部中央に設けられている。なお、上部軸受け９は、入口ポート３の下端部内に配置された３本の軸受け支柱１９の先端に支持されている。
【００１３】
上記構成は、インペラ５の下部に血液が滞留する状態を改善して、血液ポンプの長期使用時（経皮的心肺補助法など）に、血栓が形成される惧れを解消するために効果的である。すなわち、環状連結部８の内側の空間領域に、ベーン６の間を上下に貫通する流路が形成され、インペラ５の下部に流れてきた血液は、下部軸受け１０の近傍を通過して、ベーン６の外径方向に向かって流れ出る作用が得られるからである。
【００１４】
インペラ５は更に、回転軸７と環状連結部８の間に亘る領域のベーン６の下部に配置された封鎖部材２０を有する。閉鎖部材２０は、回転軸７と環状連結部８の間に亘る領域の空間からベーン６の間に貫通する流路を、回転軸７の周囲に一部の開口部２１を残して封鎖している。
【００１５】
閉鎖部材２０を設けることにより、台座１８の上面の下部軸受け１０の近傍における血栓の形成を抑制する効果が向上する。すなわち、ハウジング１の底面部の血液が、封鎖部材２０の下面に沿ってインペラ５の中心に向って流動する流れが強まるからである。血液流はその後、封鎖部材２０の開口部２１を通って上昇するので、下部軸受け１０に隣接し回転軸７に沿って十分な速度の血液流が形成され、下部軸受け１０に対する洗浄効果が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２０１０−２０７３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上記構成の血液ポンプにおけるハウジング１の構造について、本発明者は、製造を容易にするための改良を検討した。望ましい構造案は、ハウジング１が上下分割面により、入口ポート３を含む側の上部材と、台座１８を含む側の下部材とに２分割されることを前提とする。その場合、インペラ５をハウジング１内に装着するために、上部軸受け９と下部軸受け１０の間に回転軸７を支持させた状態にして、上部材と下部材とを結合させる。
【００１８】
下部材は、ポンプ室２の内面を形成するために、台座１８を含む底面を形成する底部壁と、ハウジング１の側面の一部を形成する側部壁を含むことになる。上部材の側部壁の下端部と、下部材の側部壁の上端部とが当接する箇所が上下分割面であり、その箇所で上部材と下部材が接合される。
【００１９】
このようなハウジング１の分割構造において、下部材の側部壁は、図９に示されるように、傾斜面を形成するように構成することが望ましい。これは、ベーン６が回転軸７に対して傾いており、それに合わせて環状連結部８も傾いた形態になるので、環状連結部８の縁端面が傾いていることに対応させるためである。すなわち、この形態において下部材の側部壁を回転軸７に平行にすると、環状連結部８の縁端面との間に形成される空間の容積が大きくなり、血液充填量の増大の原因となる。これを回避するためには、下部材の側部壁は、環状連結部８の縁端面に合わせて傾いた形状を採る。
【００２０】
このように傾いた側部壁を形成した場合、通常用いられている超音波溶着により、上部材の側部壁と下部材の側部壁を直接接合することは困難である。そのため、上部材及び下部材の側部壁が互いに当接する箇所で、ウレタン樹脂等の接着剤により接合せざるを得ない。その場合、ウレタン樹脂等の接着剤がポンプ室２内部に漏れると、不良の原因となるので、そのような事態を回避するための構成上の工夫は不可欠である。
【００２１】
従って本発明は、血栓の形成を効果的に回避可能な構成を有し、しかも、ハウジングを形成する上部材と下部材の接合を、接着剤により容易かつ不良を発生させるなく行うことが可能なハウジング構造を有するターボ式血液ポンプ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明のターボ式血液ポンプは、ポンプ室を形成し、上部に入口ポートが設けられ、側部に出口ポートが設けられたハウジングと、回転軸、複数のベーン及び環状連結部を有し、前記複数のベーンの少なくとも一部の内周端は前記回転軸と結合し、前記各ベーンの外周端は前記環状連結部に結合しているインペラと、前記ハウジングの底部壁を上方に突出させて形成され、前記環状連結部の円筒状の内周面が形成する空間領域に対応する円筒状の外周面を有する台座と、前記ハウジングの上部に配置され前記インペラの回転軸の上端を回転自在に支持する上部軸受けと、前記台座の上面部に設けられ前記インペラの回転軸の下端を回転自在に支持する下部軸受けと、前記ハウジングの外側下部に配置され、前記環状連結部との磁気結合を介して前記インペラを回転駆動するロータとを備え、前記ベーンの下端縁は、上向きの円錐面に沿うように前記回転軸に対して傾斜している。
【００２３】
そして、上記課題を解決するために、本発明のターボ式血液ポンプは、前記ハウジングは、前記入口ポート及び前記出口ポートを含む側の上部材と前記台座を含む側の下部材とに２分割して形成され、前記上部材の周縁部は下方に伸びて円筒状の接合円筒壁を形成し、前記下部材は、前記台座を含み前記ポンプ室の底部を形成する底部壁、及び前記ポンプ室の側部の一部を形成して斜め上外方に延在する側部壁を含み、前記下部材の前記側部壁の周縁部は、前記上部材の前記接合円筒壁の基端部の内側に嵌合し、前記側部壁の周縁部が前記接合円筒壁の基端部に当接する箇所において、前記側部壁と前記接合円筒壁の間に形成された凹部に接着剤が充填されて、前記上部材と前記下部材とを接合していることを特徴とする。
【００２４】
本発明のターボ式血液ポンプの製造方法は、上記構成の血液ポンプを製造する方法であって、前記ハウジングの前記上部材と前記下部材の間に前記インペラを配置し、前記回転軸が前記上部軸受けと前記下部軸受けにより支持された状態になるように、前記下部材の前記側部壁の周縁部を前記上部材の前記接合円筒壁の基端部の内側に嵌合させ、前記側部壁の周縁部が前記接合円筒壁の基端部に当接する箇所において、前記側部壁と前記接合円筒壁の間に形成された凹部に接着剤を充填し固化させて、前記上部材と前記下部材とを接合することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
上記構成によれば、上部材の円筒状の接合円筒壁の内側に、下部材の斜め上外方に延在する側部壁が嵌合した結合構造が用いられるため、側部壁と接合円筒壁の間に形成された凹部に接着剤を容易に充填することができ、仮接着の工程が不要で、接着剤がポンプ室内部に漏れる恐れも解消される。従って、血栓の形成を効果的に回避可能なように下部材が傾いた側部壁を有する構造を採用しながら、上部材と下部材の接合工程が簡潔になり、ハウジングの製造コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態におけるターボ式血液ポンプの断面図
【図２】同ターボ式血液ポンプを分解して構成を示す断面図
【図３】同ターボ式血液ポンプのハウジングを構成する下部材を示す斜視図
【図４】同ターボ式血液ポンプの製造方法の一工程を示す断面図
【図５】比較例のターボ式血液ポンプの構成を示す断面図
【図６】同ターボ式血液ポンプを分解して構成を示す断面図
【図７】同ターボ式血液ポンプのハウジングを構成する下部材を示す斜視図
【図８】同ターボ式血液ポンプの製造工程の一部を示す斜視図
【図９】従来例のターボ式血液ポンプの断面図
【図１０】図９のターボ式血液ポンプのインペラの上面図
【図１１】同インペラの断面図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明は、上記構成を基本として以下のような態様をとることができる。
【００２８】
すなわち、上記構成のターボ式血液ポンプにおいて、前記台座の上面、及び前記台座の周囲の前記ハウジングの底部壁は、前記ベーンの下端縁に沿った円錐面に形成されている構成とすることができる。
【００２９】
また、前記下部材の前記底部壁により、前記ロータを配置するための凹部が形成されている構成とすることができる。
【００３０】
また、上記構成のターボ式血液ポンプの製造方法において、前記側部壁の周縁部を前記接合円筒壁の基端部の内側に嵌合させた嵌合体を形成した後、前記回転軸が上下方向を向き、前記下部材が前記上部材の上部に位置するように前記嵌合体を配置して、前記凹部に対して前記接着剤を充填することが好ましい。
【００３１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００３２】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態におけるターボ式血液ポンプを示す断面図である。このターボ式血液ポンプの基本的な構造は、図９〜図１１に示した従来例のものと同様である。従って、図９〜図１１に示した要素と同様の要素については、同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを簡略化する。
【００３３】
図１に示す本実施の形態のターボ式血液ポンプでは、ハウジング２２が形成するポンプ室２内に配置されたインペラ５が、複数のベーン６を有し、その少なくとも一部の内周端部が回転軸７と結合し、外周縁部を形成する環状連結部８に各ベーン６の外周端部が結合している。回転軸７は、上部軸受け９と下部軸受け１０により回転自在に支持されている。下部軸受け１０は、台座１８の上面部に設けられている。
【００３４】
ハウジング１は、上下分割面２３により、入口ポート３及び出口ポート４を含む側の上部材２４と、台座１８を含む側の下部材２５とに２分割して形成されている。上部軸受け９は上部材２４に設けられている。インペラ５は、その回転軸７が上部軸受け９と下部軸受け１０により支持されており、その状態で上部材２４と下部材２５が接合されている。
【００３５】
台座１８は、ハウジング２２の底部壁内側の中央部を上方に突出させて形成されており、環状連結部８の円筒状の内周面が形成する空間領域に対応する円筒状の外周面を有する。インペラ５は、ベーン６の下部に配置された封鎖部材２０を備えている。封鎖部材２０は、ベーン６の下端縁の傾斜に沿った円錐面状の傾斜面を形成している。閉鎖部材２０は、環状連結部８の内部領域の空間を、回転軸７の周囲に開口部２１を残して封鎖している。
【００３６】
本実施の形態は、下部材２５の形状、及び上部材２４と下部材２５の接合形態に特徴を有する。図２は、図１のターボ式血液ポンプの上部材２４と下部材２５を結合させる前の分解状態を示す断面図である。下部材２５にはインペラ５が装着された状態が示されている。上下分割面２３は、出口ポート４を上下に２分する位置に設けられているが、上部材２４の周縁部は下方に伸びて円筒状の接合外筒壁２４ａを形成しているので、出口ポート４は上部材２４に付属するように形成されている。
【００３７】
下部材２５のみの外観を、図３に斜視図で示す。下部材２５は、台座１８を含むポンプ室２の底部を形成する底部壁２５ａ、及びポンプ室２の側部の一部を形成する側部壁２５ｂを有する。側部壁２５ｂは、斜め上外方に伸びている。台座１８の上面及び下部軸受け１０の上面を含む面は、上に凸となった円錐面状の傾斜面となっている。また、台座１８の周囲の底部壁２５ａ、すなわち、環状連結部８と対向する壁面も、環状連結部８に沿った傾斜面となっている。さらに、底部壁２５ａと側部壁２５ｂの境界部から下方に分岐して延在する下部円筒壁２５ｃが設けられ、ロータ１３を配置するための凹部（図１参照）を形成している。
【００３８】
下部材２５の側部壁２５ｂの周縁部が、上部材２４の接合外筒壁２４ａの内側に嵌合している。その嵌合により側部壁２５ｂの周縁部が接合円筒壁２４ａの基端部に当接する箇所において、側部壁２５ｂと接合円筒壁２４ａの間に形成された凹部に接着剤２６が充填されて、上部材２４と下部材２５とを接合している。
【００３９】
この構造では、下部材２５の側部壁２５ｂの周縁部のみが接合外筒壁２４ａの内側に嵌合している。この構造により、十分に安定で強固な結合状態を得ることが可能である。また、接着剤２６の充填は、側部壁２５ｂと接合外筒壁２４ａの外部に形成され開放された凹部に対して行うので、わざわざ両壁（側部壁２５ｂ、接合外筒壁２４ａ）の接合面に接着剤を注入する必要はない。従って、嵌合部から接着剤２６がポンプ室２の内部へ浸入する可能性は低く、接着剤漏れに起因する不良が低減される。また、接着剤を注入するための治具が不要である。以上のように、下部材２５の周縁部の形状を簡素にすることができ、製造が容易で製品コストの低減に効果的である。
【００４０】
この血液ポンプを組み立てる際には、上部材２４と下部材２５の間にインペラを配置して、回転軸７が上部軸受け９と下部軸受け１０により支持された状態にする。その際、側部壁２５ｂの周縁部を接合円筒壁２４ａの基端部の内側に嵌合させる。そして、図４に示すように、回転軸７が上下方向を向き、下部材２５と上部材２４が倒置した姿勢にして載置する。この状態で、側部壁２５ｂと接合円筒壁２４ａの間に形成された凹部に接着剤２６を充填し硬化させて、上部材２４と下部材２５の接合が完了する。
【００４１】
上記構成の血液ポンプの利点を説明するために、図５〜図８に示す比較例について説明する。この比較例は、製造を容易にするためのハウジングの構造の改良の別案としてを検討したものである。
【００４２】
図５に示すハウジング２７は、上下分割面２３により、入口ポート３を含む側の上部材２４と、台座１８を含む側の下部材２８とに２分割して形成されている。図６は、上部材２４と下部材２８を結合させる前の分解状態を示す断面図である。下部材２８にはインペラ５が装着された状態が示されている。この比較例では、下部材２８の構造が、本実施の形態における下部材２５とは相違する。下部材２８のみの外観を図７に斜視図で示す。
【００４３】
下部材２８は、ポンプ室２の内面を形成する要素部分として、底面を形成し台座１８が形成された底部壁２８ａ、及び側面の一部を形成する側部壁２８ｂを含む。また、底部壁２８ａと側部壁２８ｂの境界部から、下方に分岐して延在する下部円筒壁２８ｃが設けられている。さらに、側部壁２８ｂの周縁が下方に伸びて円筒状の接合内筒壁２８ｄを形成している。接合内筒壁２８ｄが上部材２４の接合外筒壁２４ａの内側に嵌合することにより、上部材２４と下部材２８が結合している。
【００４４】
図５に示すように、接合外筒壁２４ａと接合内筒壁２８ｄの接合面には、内腔が設けられ、ウレタン樹脂などの接着剤２９が注入されている。内腔は、ハウジング２７の全周に亘って設けられている。接合外筒壁２４ａには、内腔と外部を連通させる注入孔３０が設けられ、この注入孔３０を通じて接着剤２９が注入され、上部材２４と下部材２８の嵌合を固定している。
【００４５】
この血液ポンプを組み立てる際には、上部材２４、インペラ５及び下部材２８を、図６に示す状態に準備し、溶剤仮接着部３１に溶剤を塗布する。そして接合外筒壁２４ａと接合内筒壁２８ｄを図５に示したように嵌合させて、仮接着させる。このときの接合外筒壁２４ａと接合内筒壁２８ｄの嵌合部分を、図８に拡大して断面図で示す。この状態で、注入孔３０を通じてウレタン樹脂等の接着剤２９をシリンジにより圧入し硬化させて、上部材２４と下部材２８の接合が完了する。
【００４６】
以上に示したハウジング２７の比較例では、下部材２８の周縁部の形状が複雑になる。これは、上述のとおり血液充填量の増大を回避するために、環状連結部８の縁端面の傾きに対応させて側部壁２８ｂを傾斜させ、接着のために、側部壁２８ｂの周縁を回転軸７に平行に延在させて接合内筒壁２８ｄを形成して、接合外筒壁２４ａとの間に接着部２９を充填する構成を採ることに起因する。
【００４７】
この結果、下部材２８を接合するための構造が複雑であり、また、組み立て工程も、溶剤による仮接着と接着剤による接着を行う必要がある。さらに、接着剤による接着に際しては、注入孔３０を通じてシリンジにより接着剤を注入しなければならず、治具が必要である。しかも、接着剤がシリンジにより圧入されるので、溶剤による仮接着が不十分な場合、ウレタン樹脂等の接着剤がポンプ室２内部に漏れて、不良の原因となるおそれがある。
【００４８】
これに対して、上述の本実施の形態の構造では、図６、図７に示した比較例の場合に設けられた下部材２８の接合内筒壁２８ｄを設けない。実験の結果によれば、接合内筒壁２８ｄを設けなくとも、下部材２５の側部壁２５ｂの周縁部のみが接合外筒壁２４ａの内側に嵌合することにより、十分に安定で強固な結合状態を得ることが可能であることが判った。これにより、下部材２５の周縁部の形状を簡素にすることができ、製造が容易で製品コストの低減に効果的である。
【００４９】
また、本実施の形態によれば、上部材２４と下部材２５とを接合する工程において、比較例の工程における溶剤による仮接着が不要である。また、接着剤２６の充填は、側部壁２５ｂと接合円筒壁２４ａの間に形成された開放された凹部に対して行うので、接着剤を注入する際にシリンジにより圧入することは不要である。そのため、嵌合部から接着剤がポンプ室２の内部へ浸入することはなく、不良率の低減に効果的である。また、溶剤による仮接着が不要であるため、塗布後の溶剤乾燥処理も必要なく、作業効率を向上できる。
【００５０】
なお、本実施の形態のターボ式血液ポンプは、一例として、以下のような材質を用いて構成することができる。インペラ５及びハウジング１の材質（従って台座１８の材質も）としては、例えば、軽量化、易成型性、強度、寸法安定性等の点からポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリスルフォン等の合成樹脂を用いることができる。軸受けの素材は耐摩耗性の大きいものであれば良く、例えば超高分子量ポリエチレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の高耐久性プラスチックが好適に利用できる。インペラ５の回転軸７の材質としては、例えばＳＵＳ（ステンレス鋼）を用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明のターボ式血液ポンプは、血栓の形成を効果的に回避可能な構成を有し、しかも、製造工程の煩雑さを回避可能な簡潔なハウジング構造を有するので、人工心肺装置等における体外血液循環に用いる血液ポンプとして有用である。
【符号の説明】
【００５２】
１、２２、２７ ハウジング
１ａ、２４ 上部材
１ｂ、２５、２８ 下部材
２ ポンプ室
３ 入口ポート
４ 出口ポート
５ インペラ
６ ベーン
６ａ 主ベーン
６ｂ 副ベーン
７ 回転軸
８ 環状連結部
９ 上部軸受け
１０ 下部軸受け
１１ 磁石ケース
１２ 従動磁石
１３ ロータ
１４ 駆動軸
１５ 磁気結合部
１６ 駆動磁石
１７ 空間
１８ 台座
１９ 軸受け支柱
２０ 封鎖部材
２１ 開口部
２３ 上下分割面
２４ａ 接合外筒壁
２５ａ、２８ａ 底部壁
２５ｂ、２８ｂ 側部壁
２５ｃ、２８ｃ 下部円筒壁
２６、２９ 接着剤
２８ｄ 接合内筒壁
３０ 注入孔
３１ 溶剤仮接着部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インぺラの回転によって血液に遠心力を与えて駆出し流動させるターボ式血液ポンプに関し、特に、インぺラが回動自在に収容されるポンプ室を形成するためのハウジングの構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
血液ポンプは、人工心肺装置等における体外血液循環を行うために不可欠である。血液ポンプの一種として、ターボ式血液ポンプが知られている。ターボ式血液ポンプは、ポンプ室内でインペラ（羽根車）を回転させることにより、遠心力により、血液を送液するための差圧を発生させるように構成されている。
【０００３】
ターボ式血液ポンプは、その動作原理の故に、血液ポンプの小型化、軽量化、低コスト化が可能である。また、ローラポンプ型の血液ポンプのようにチューブの損傷などがなく、血液ポンプの耐久性に優れているので、長時間の連続運転に好適に使用することができる。したがって、ターボ式血液ポンプは、人工心肺装置や開心術後の心補助装置の体外循環回路用の血液ポンプとして極めて有用である。
【０００４】
例えば特許文献１に記載されているターボ式血液ポンプは、図９に示すような構造を有する。同図において、１はハウジングであり、血液を通過させ流動させるためのポンプ室２を形成している。ハウジング１には、ポンプ室２の上部に連通する入口ポート３と、ポンプ室２の側部に連通する出口ポート４が設けられている。ポンプ室２内にはインペラ５が配置されている。インペラ５は、６枚のベーン６、回転軸７、及びリング状の環状連結部８を有する。
【０００５】
インペラ５の上面図を図１０に、インペラ５の断面図を図１１に示す。図１０に示すように、６枚のベーンは２種類の形状のもの、すなわち、主ベーン６ａと、それより短い副ベーン６ｂを含み、それらが交互に配置されている。主ベーン６ａと副ベーン６ｂを総称してベーン６と記す。主ベーン６ａは、中心側端部が回転軸７に結合し、周縁側端部が環状連結部８に結合している。副ベーン６ｂは、中心側端部が回転軸７には結合せず自由端となっており、周縁側端部のみが環状連結部８に結合している。副ベーン６ｂを混在させることにより、全てのベーン６を回転軸７に結合させた場合と比べて、ベーン６による流路の妨げを軽減している。従って、主ベーン６ａは、インペラ５を回転軸７で支持し、かつ十分な駆出力を得るための最小限の本数に設定される。なお、図９におけるベーン６の断面形状は、図示の便宜上、図１０に示した主ベーン６ａに沿った形状のみが示されている。
【０００６】
ベーン６（主ベーン６ａ及び副ベーン６ｂとも）の下端縁は、頂点が上方に向いた円錐面に沿うように配置されている。すなわち、ベーン６は回転軸７に対して傾斜して、斜流ポンプを形成している。また、ベーン６の形状は、３次元曲面に形成されている。それにより、充分な駆出能を有しながら、ベーン６の出口側で発生するキャビテション（流れの剥離、渦流）を抑制し、溶血の低減した血液ポンプを実現できる。
【０００７】
図９に示すように、回転軸７は、ハウジング１に設けた上部軸受け９及び下部軸受け１０により、回転自在に支持されている。従って、上部軸受け９と下部軸受け１０により、インペラ５が上下位置で安定な状態に支持され、その回転は安定したものとなる。環状連結部８には、磁石ケース１１が設けられ、磁石ケース１１には従動磁石１２が埋設され固定されている。従動磁石１２は、円柱状であり、環状連結部８の周方向に６個、一定間隔をもって配置されている。環状連結部８及び磁石ケース１１は円筒形内周面を形成している。
【０００８】
ハウジング１の下部には、ロータ１３が配置されている。ロータ１３は、駆動軸１４に略円柱状の磁気結合部１５が設けられた構造を有する。駆動軸１４は、図示しないが、回転自在に支持されるとともに、モータ等の回転駆動源に連結されて回転駆動される。また、ロータ１３とハウジング１とは、図示しない要素により、相互の位置関係が一定に保持されている。磁気結合部１５の上面部には駆動磁石１６が、埋設され、固定されている。駆動磁石１６は円柱状であり、周方向に６個、一定間隔をもって配置されている。
【０００９】
駆動磁石１６は、ハウジング１の壁を挟んで従動磁石１２と対向する位置関係となるように配置されている。従って、ロータ１３とインペラ５との間には、磁気的に連結された状態が形成され、ロータ１３を回転させることにより、磁気結合を介してインペラ５に回転駆動力が伝達される。
【００１０】
ベーン６の下端縁が円錐面に沿って配置されているので、従動磁石１２が設置された環状連結部８の上下面も、回転軸７に対して直交せず、同様の円錐面に沿っている。同様に駆動磁石１６が設置された磁気結合部１５の上面も傾斜面である。このように、従動磁石１２と駆動磁石１６とが、インペラ５の回転軸に対して傾斜した面において磁気結合を形成していることにより、インペラ５とロータ１３の間に作用する磁気吸引力は、インペラ５の回転軸に対して傾斜した方向に発生する。その結果、下部軸受け１０に対する下向きの負荷が軽減される。
【００１１】
インペラ５は、環状連結部８の内側の領域に空間１７を有し、ベーン６の間を上下に貫通する流路が形成されている。ハウジング１の底部の中央部には、上方、すなわちポンプ室２内部に突出した円筒形外周面を有する台座１８が形成されている。台座１８は、インペラ５の下部の、従動磁石１２および環状連結部８の内側の領域の空間１７を埋めるように形成され、空間の体積を最少限に抑制している。台座１８の上面は、ベーン６の下端縁に沿って上に凸となった円錐面状の傾斜面に形成されている。台座１８の周囲におけるハウジング１の底部も同様の傾斜面に形成されている。
【００１２】
台座１８が形成されていることにより、ポンプ室２内の血液充填量が低減される。また、環状連結部８が、ハウジング１の底面全体を覆う大きさではなく、空間１７が形成されていることにより、インペラ５は軽量となり、回転に必要な駆動力が低減される。下部軸受け１０は、台座１８の上面部中央に設けられている。なお、上部軸受け９は、入口ポート３の下端部内に配置された３本の軸受け支柱１９の先端に支持されている。
【００１３】
上記構成は、インペラ５の下部に血液が滞留する状態を改善して、血液ポンプの長期使用時（経皮的心肺補助法など）に、血栓が形成される惧れを解消するために効果的である。すなわち、環状連結部８の内側の空間領域に、ベーン６の間を上下に貫通する流路が形成され、インペラ５の下部に流れてきた血液は、下部軸受け１０の近傍を通過して、ベーン６の外径方向に向かって流れ出る作用が得られるからである。
【００１４】
インペラ５は更に、回転軸７と環状連結部８の間に亘る領域のベーン６の下部に配置された封鎖部材２０を有する。閉鎖部材２０は、回転軸７と環状連結部８の間に亘る領域の空間からベーン６の間に貫通する流路を、回転軸７の周囲に一部の開口部２１を残して封鎖している。
【００１５】
閉鎖部材２０を設けることにより、台座１８の上面の下部軸受け１０の近傍における血栓の形成を抑制する効果が向上する。すなわち、ハウジング１の底面部の血液が、封鎖部材２０の下面に沿ってインペラ５の中心に向って流動する流れが強まるからである。血液流はその後、封鎖部材２０の開口部２１を通って上昇するので、下部軸受け１０に隣接し回転軸７に沿って十分な速度の血液流が形成され、下部軸受け１０に対する洗浄効果が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２０１０−２０７３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上記構成の血液ポンプにおけるハウジング１の構造について、本発明者は、製造を容易にするための改良を検討した。望ましい構造案は、ハウジング１が上下分割面により、入口ポート３を含む側の上部材と、台座１８を含む側の下部材とに２分割されることを前提とする。その場合、インペラ５をハウジング１内に装着するために、上部軸受け９と下部軸受け１０の間に回転軸７を支持させた状態にして、上部材と下部材とを結合させる。
【００１８】
下部材は、ポンプ室２の内面を形成するために、台座１８を含む底面を形成する底部壁と、ハウジング１の側面の一部を形成する側部壁を含むことになる。上部材の側部壁の下端部と、下部材の側部壁の上端部とが当接する箇所が上下分割面であり、その箇所で上部材と下部材が接合される。
【００１９】
このようなハウジング１の分割構造において、下部材の側部壁は、図９に示されるように、傾斜面を形成するように構成することが望ましい。これは、ベーン６が回転軸７に対して傾いており、それに合わせて環状連結部８も傾いた形態になるので、環状連結部８の縁端面が傾いていることに対応させるためである。すなわち、この形態において下部材の側部壁を回転軸７に平行にすると、環状連結部８の縁端面との間に形成される空間の容積が大きくなり、血液充填量の増大の原因となる。これを回避するためには、下部材の側部壁は、環状連結部８の縁端面に合わせて傾いた形状を採る。
【００２０】
このように傾いた側部壁を形成した場合、通常用いられている超音波溶着により、上部材の側部壁と下部材の側部壁を直接接合することは困難である。そのため、上部材及び下部材の側部壁が互いに当接する箇所で、ウレタン樹脂等の接着剤により接合せざるを得ない。その場合、ウレタン樹脂等の接着剤がポンプ室２内部に漏れると、不良の原因となるので、そのような事態を回避するための構成上の工夫は不可欠である。
【００２１】
従って本発明は、血栓の形成を効果的に回避可能な構成を有し、しかも、ハウジングを形成する上部材と下部材の接合を、接着剤により容易かつ不良を発生させるなく行うことが可能なハウジング構造を有するターボ式血液ポンプ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明のターボ式血液ポンプは、ポンプ室を形成し、上部に入口ポートが設けられ、側部に出口ポートが設けられたハウジングと、回転軸、複数のベーン及び環状連結部を有し、前記複数のベーンの少なくとも一部の内周端は前記回転軸と結合し、前記各ベーンの外周端は前記環状連結部に結合しているインペラと、前記ハウジングの底部壁を上方に突出させて形成され、前記環状連結部の円筒状の内周面が形成する空間領域に対応する円筒状の外周面を有する台座と、前記ハウジングの上部に配置され前記インペラの回転軸の上端を回転自在に支持する上部軸受けと、前記台座の上面部に設けられ前記インペラの回転軸の下端を回転自在に支持する下部軸受けと、前記ハウジングの外側下部に配置され、前記環状連結部との磁気結合を介して前記インペラを回転駆動するロータとを備え、前記ベーンの下端縁は、上向きの円錐面に沿うように前記回転軸に対して傾斜している。
【００２３】
そして、上記課題を解決するために、本発明のターボ式血液ポンプは、前記ハウジングは、前記入口ポート及び前記出口ポートを含む側の上部材と前記台座を含む側の下部材とに２分割して形成され、前記上部材の周縁部は下方に伸びて円筒状の接合円筒壁を形成し、前記下部材は、前記台座を含み前記ポンプ室の底部を形成する底部壁、及び前記ポンプ室の側部の一部を形成して斜め上外方に延在する側部壁を含み、前記下部材の前記側部壁の周縁部は、前記上部材の前記接合円筒壁の基端部の内側に嵌合し、前記側部壁の周縁部が前記接合円筒壁の基端部に当接する箇所において、前記側部壁と前記接合円筒壁の間に形成された凹部に接着剤が充填されて、前記上部材と前記下部材とを接合していることを特徴とする。
【００２４】
本発明のターボ式血液ポンプの製造方法は、上記構成の血液ポンプを製造する方法であって、前記ハウジングの前記上部材と前記下部材の間に前記インペラを配置し、前記回転軸が前記上部軸受けと前記下部軸受けにより支持された状態になるように、前記下部材の前記側部壁の周縁部を前記上部材の前記接合円筒壁の基端部の内側に嵌合させ、前記側部壁の周縁部が前記接合円筒壁の基端部に当接する箇所において、前記側部壁と前記接合円筒壁の間に形成された凹部に接着剤を充填し固化させて、前記上部材と前記下部材とを接合することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
上記構成によれば、上部材の円筒状の接合円筒壁の内側に、下部材の斜め上外方に延在する側部壁が嵌合した結合構造が用いられるため、側部壁と接合円筒壁の間に形成された凹部に接着剤を容易に充填することができ、仮接着の工程が不要で、接着剤がポンプ室内部に漏れる恐れも解消される。従って、血栓の形成を効果的に回避可能なように下部材が傾いた側部壁を有する構造を採用しながら、上部材と下部材の接合工程が簡潔になり、ハウジングの製造コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態におけるターボ式血液ポンプの断面図
【図２】同ターボ式血液ポンプを分解して構成を示す断面図
【図３】同ターボ式血液ポンプのハウジングを構成する下部材を示す斜視図
【図４】同ターボ式血液ポンプの製造方法の一工程を示す断面図
【図５】比較例のターボ式血液ポンプの構成を示す断面図
【図６】同ターボ式血液ポンプを分解して構成を示す断面図
【図７】同ターボ式血液ポンプのハウジングを構成する下部材を示す斜視図
【図８】同ターボ式血液ポンプの製造工程の一部を示す斜視図
【図９】従来例のターボ式血液ポンプの断面図
【図１０】図９のターボ式血液ポンプのインペラの上面図
【図１１】同インペラの断面図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明は、上記構成を基本として以下のような態様をとることができる。
【００２８】
すなわち、上記構成のターボ式血液ポンプにおいて、前記台座の上面、及び前記台座の周囲の前記ハウジングの底部壁は、前記ベーンの下端縁に沿った円錐面に形成されている構成とすることができる。
【００２９】
また、前記下部材の前記底部壁により、前記ロータを配置するための凹部が形成されている構成とすることができる。
【００３０】
また、上記構成のターボ式血液ポンプの製造方法において、前記側部壁の周縁部を前記接合円筒壁の基端部の内側に嵌合させた嵌合体を形成した後、前記回転軸が上下方向を向き、前記下部材が前記上部材の上部に位置するように前記嵌合体を配置して、前記凹部に対して前記接着剤を充填することが好ましい。
【００３１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００３２】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態におけるターボ式血液ポンプを示す断面図である。このターボ式血液ポンプの基本的な構造は、図９〜図１１に示した従来例のものと同様である。従って、図９〜図１１に示した要素と同様の要素については、同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを簡略化する。
【００３３】
図１に示す本実施の形態のターボ式血液ポンプでは、ハウジング２２が形成するポンプ室２内に配置されたインペラ５が、複数のベーン６を有し、その少なくとも一部の内周端部が回転軸７と結合し、外周縁部を形成する環状連結部８に各ベーン６の外周端部が結合している。回転軸７は、上部軸受け９と下部軸受け１０により回転自在に支持されている。下部軸受け１０は、台座１８の上面部に設けられている。
【００３４】
ハウジング１は、上下分割面２３により、入口ポート３及び出口ポート４を含む側の上部材２４と、台座１８を含む側の下部材２５とに２分割して形成されている。上部軸受け９は上部材２４に設けられている。インペラ５は、その回転軸７が上部軸受け９と下部軸受け１０により支持されており、その状態で上部材２４と下部材２５が接合されている。
【００３５】
台座１８は、ハウジング２２の底部壁内側の中央部を上方に突出させて形成されており、環状連結部８の円筒状の内周面が形成する空間領域に対応する円筒状の外周面を有する。インペラ５は、ベーン６の下部に配置された封鎖部材２０を備えている。封鎖部材２０は、ベーン６の下端縁の傾斜に沿った円錐面状の傾斜面を形成している。閉鎖部材２０は、環状連結部８の内部領域の空間を、回転軸７の周囲に開口部２１を残して封鎖している。
【００３６】
本実施の形態は、下部材２５の形状、及び上部材２４と下部材２５の接合形態に特徴を有する。図２は、図１のターボ式血液ポンプの上部材２４と下部材２５を結合させる前の分解状態を示す断面図である。下部材２５にはインペラ５が装着された状態が示されている。上下分割面２３は、出口ポート４を上下に２分する位置に設けられているが、上部材２４の周縁部は下方に伸びて円筒状の接合外筒壁２４ａを形成しているので、出口ポート４は上部材２４に付属するように形成されている。
【００３７】
下部材２５のみの外観を、図３に斜視図で示す。下部材２５は、台座１８を含むポンプ室２の底部を形成する底部壁２５ａ、及びポンプ室２の側部の一部を形成する側部壁２５ｂを有する。側部壁２５ｂは、斜め上外方に伸びている。台座１８の上面及び下部軸受け１０の上面を含む面は、上に凸となった円錐面状の傾斜面となっている。また、台座１８の周囲の底部壁２５ａ、すなわち、環状連結部８と対向する壁面も、環状連結部８に沿った傾斜面となっている。さらに、底部壁２５ａと側部壁２５ｂの境界部から下方に分岐して延在する下部円筒壁２５ｃが設けられ、ロータ１３を配置するための凹部（図１参照）を形成している。
【００３８】
下部材２５の側部壁２５ｂの周縁部が、上部材２４の接合外筒壁２４ａの内側に嵌合している。その嵌合により側部壁２５ｂの周縁部が接合円筒壁２４ａの基端部に当接する箇所において、側部壁２５ｂと接合円筒壁２４ａの間に形成された凹部に接着剤２６が充填されて、上部材２４と下部材２５とを接合している。
【００３９】
この構造では、下部材２５の側部壁２５ｂの周縁部のみが接合外筒壁２４ａの内側に嵌合している。この構造により、十分に安定で強固な結合状態を得ることが可能である。また、接着剤２６の充填は、側部壁２５ｂと接合外筒壁２４ａの外部に形成され開放された凹部に対して行うので、わざわざ両壁（側部壁２５ｂ、接合外筒壁２４ａ）の接合面に接着剤を注入する必要はない。従って、嵌合部から接着剤２６がポンプ室２の内部へ浸入する可能性は低く、接着剤漏れに起因する不良が低減される。また、接着剤を注入するための治具が不要である。以上のように、下部材２５の周縁部の形状を簡素にすることができ、製造が容易で製品コストの低減に効果的である。
【００４０】
この血液ポンプを組み立てる際には、上部材２４と下部材２５の間にインペラを配置して、回転軸７が上部軸受け９と下部軸受け１０により支持された状態にする。その際、側部壁２５ｂの周縁部を接合円筒壁２４ａの基端部の内側に嵌合させる。そして、図４に示すように、回転軸７が上下方向を向き、下部材２５と上部材２４が倒置した姿勢にして載置する。この状態で、側部壁２５ｂと接合円筒壁２４ａの間に形成された凹部に接着剤２６を充填し硬化させて、上部材２４と下部材２５の接合が完了する。
【００４１】
上記構成の血液ポンプの利点を説明するために、図５〜図８に示す比較例について説明する。この比較例は、製造を容易にするためのハウジングの構造の改良の別案としてを検討したものである。
【００４２】
図５に示すハウジング２７は、上下分割面２３により、入口ポート３を含む側の上部材２４と、台座１８を含む側の下部材２８とに２分割して形成されている。図６は、上部材２４と下部材２８を結合させる前の分解状態を示す断面図である。下部材２８にはインペラ５が装着された状態が示されている。この比較例では、下部材２８の構造が、本実施の形態における下部材２５とは相違する。下部材２８のみの外観を図７に斜視図で示す。
【００４３】
下部材２８は、ポンプ室２の内面を形成する要素部分として、底面を形成し台座１８が形成された底部壁２８ａ、及び側面の一部を形成する側部壁２８ｂを含む。また、底部壁２８ａと側部壁２８ｂの境界部から、下方に分岐して延在する下部円筒壁２８ｃが設けられている。さらに、側部壁２８ｂの周縁が下方に伸びて円筒状の接合内筒壁２８ｄを形成している。接合内筒壁２８ｄが上部材２４の接合外筒壁２４ａの内側に嵌合することにより、上部材２４と下部材２８が結合している。
【００４４】
図５に示すように、接合外筒壁２４ａと接合内筒壁２８ｄの接合面には、内腔が設けられ、ウレタン樹脂などの接着剤２９が注入されている。内腔は、ハウジング２７の全周に亘って設けられている。接合外筒壁２４ａには、内腔と外部を連通させる注入孔３０が設けられ、この注入孔３０を通じて接着剤２９が注入され、上部材２４と下部材２８の嵌合を固定している。
【００４５】
この血液ポンプを組み立てる際には、上部材２４、インペラ５及び下部材２８を、図６に示す状態に準備し、溶剤仮接着部３１に溶剤を塗布する。そして接合外筒壁２４ａと接合内筒壁２８ｄを図５に示したように嵌合させて、仮接着させる。このときの接合外筒壁２４ａと接合内筒壁２８ｄの嵌合部分を、図８に拡大して断面図で示す。この状態で、注入孔３０を通じてウレタン樹脂等の接着剤２９をシリンジにより圧入し硬化させて、上部材２４と下部材２８の接合が完了する。
【００４６】
以上に示したハウジング２７の比較例では、下部材２８の周縁部の形状が複雑になる。これは、上述のとおり血液充填量の増大を回避するために、環状連結部８の縁端面の傾きに対応させて側部壁２８ｂを傾斜させ、接着のために、側部壁２８ｂの周縁を回転軸７に平行に延在させて接合内筒壁２８ｄを形成して、接合外筒壁２４ａとの間に接着部２９を充填する構成を採ることに起因する。
【００４７】
この結果、下部材２８を接合するための構造が複雑であり、また、組み立て工程も、溶剤による仮接着と接着剤による接着を行う必要がある。さらに、接着剤による接着に際しては、注入孔３０を通じてシリンジにより接着剤を注入しなければならず、治具が必要である。しかも、接着剤がシリンジにより圧入されるので、溶剤による仮接着が不十分な場合、ウレタン樹脂等の接着剤がポンプ室２内部に漏れて、不良の原因となるおそれがある。
【００４８】
これに対して、上述の本実施の形態の構造では、図６、図７に示した比較例の場合に設けられた下部材２８の接合内筒壁２８ｄを設けない。実験の結果によれば、接合内筒壁２８ｄを設けなくとも、下部材２５の側部壁２５ｂの周縁部のみが接合外筒壁２４ａの内側に嵌合することにより、十分に安定で強固な結合状態を得ることが可能であることが判った。これにより、下部材２５の周縁部の形状を簡素にすることができ、製造が容易で製品コストの低減に効果的である。
【００４９】
また、本実施の形態によれば、上部材２４と下部材２５とを接合する工程において、比較例の工程における溶剤による仮接着が不要である。また、接着剤２６の充填は、側部壁２５ｂと接合円筒壁２４ａの間に形成された開放された凹部に対して行うので、接着剤を注入する際にシリンジにより圧入することは不要である。そのため、嵌合部から接着剤がポンプ室２の内部へ浸入することはなく、不良率の低減に効果的である。また、溶剤による仮接着が不要であるため、塗布後の溶剤乾燥処理も必要なく、作業効率を向上できる。
【００５０】
なお、本実施の形態のターボ式血液ポンプは、一例として、以下のような材質を用いて構成することができる。インペラ５及びハウジング１の材質（従って台座１８の材質も）としては、例えば、軽量化、易成型性、強度、寸法安定性等の点からポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリスルフォン等の合成樹脂を用いることができる。軸受けの素材は耐摩耗性の大きいものであれば良く、例えば超高分子量ポリエチレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の高耐久性プラスチックが好適に利用できる。インペラ５の回転軸７の材質としては、例えばＳＵＳ（ステンレス鋼）を用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明のターボ式血液ポンプは、血栓の形成を効果的に回避可能な構成を有し、しかも、製造工程の煩雑さを回避可能な簡潔なハウジング構造を有するので、人工心肺装置等における体外血液循環に用いる血液ポンプとして有用である。
【符号の説明】
【００５２】
１、２２、２７ ハウジング
１ａ、２４ 上部材
１ｂ、２５、２８ 下部材
２ ポンプ室
３ 入口ポート
４ 出口ポート
５ インペラ
６ ベーン
６ａ 主ベーン
６ｂ 副ベーン
７ 回転軸
８ 環状連結部
９ 上部軸受け
１０ 下部軸受け
１１ 磁石ケース
１２ 従動磁石
１３ ロータ
１４ 駆動軸
１５ 磁気結合部
１６ 駆動磁石
１７ 空間
１８ 台座
１９ 軸受け支柱
２０ 封鎖部材
２１ 開口部
２３ 上下分割面
２４ａ 接合外筒壁
２５ａ、２８ａ 底部壁
２５ｂ、２８ｂ 側部壁
２５ｃ、２８ｃ 下部円筒壁
２６、２９ 接着剤
２８ｄ 接合内筒壁
３０ 注入孔
３１ 溶剤仮接着部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ室を形成し、上部に入口ポートが設けられ、側部に出口ポートが設けられたハウジングと、
回転軸、複数のベーン及び環状連結部を有し、前記複数のベーンの少なくとも一部の内周端は前記回転軸と結合し、前記各ベーンの外周端は前記環状連結部に結合しているインペラと、
前記ハウジングの底部壁を上方に突出させて形成され、前記環状連結部の円筒状の内周面が形成する空間領域に対応する円筒状の外周面を有する台座と、
前記ハウジングの上部に配置され前記インペラの回転軸の上端を回転自在に支持する上部軸受けと、
前記台座の上面部に設けられ前記インペラの回転軸の下端を回転自在に支持する下部軸受けと、
前記ハウジングの外側下部に配置され、前記環状連結部との磁気結合を介して前記インペラを回転駆動するロータとを備え、
前記ベーンの下端縁は、上向きの円錐面に沿うように前記回転軸に対して傾斜しているターボ式血液ポンプにおいて、
前記ハウジングは、前記入口ポート及び前記出口ポートを含む側の上部材と前記台座を含む側の下部材とに２分割して形成され、
前記上部材の周縁部は下方に伸びて円筒状の接合円筒壁を形成し、
前記下部材は、前記台座を含み前記ポンプ室の底部を形成する底部壁、及び前記ポンプ室の側部の一部を形成して斜め上外方に延在する側部壁を含み、
前記下部材の前記側部壁の周縁部は、前記上部材の前記接合円筒壁の基端部の内側に嵌合し、
前記側部壁の周縁部が前記接合円筒壁の基端部に当接する箇所において、前記側部壁と前記接合円筒壁の間に形成された凹部に接着剤が充填されて、前記上部材と前記下部材とを接合していることを特徴とするターボ式血液ポンプ。
【請求項２】
前記台座の上面、及び前記台座の周囲の前記ハウジングの底部壁は、前記ベーンの下端縁に沿った円錐面に形成されている請求項１に記載のターボ式血液ポンプ。
【請求項３】
前記下部材の前記底部壁により、前記ロータを配置するための凹部が形成されている請求項１に記載のターボ式血液ポンプ。
【請求項４】
請求項１に記載のターボ式血液ポンプの製造方法であって、
前記ハウジングの前記上部材と前記下部材の間に前記インペラを配置し、前記回転軸が前記上部軸受けと前記下部軸受けにより支持された状態になるように、前記下部材の前記側部壁の周縁部を前記上部材の前記接合円筒壁の基端部の内側に嵌合させ、
前記側部壁の周縁部が前記接合円筒壁の基端部に当接する箇所において、前記側部壁と前記接合円筒壁の間に形成された凹部に接着剤を充填して、前記上部材と前記下部材とを接合することを特徴とするターボ式血液ポンプの製造方法。
【請求項５】
前記側部壁の周縁部を前記接合円筒壁の基端部の内側に嵌合させた嵌合体を形成した後、
前記回転軸が上下方向を向き、前記下部材が前記上部材の上部に位置するように前記嵌合体を配置して、前記凹部に対して前記接着剤を充填する請求項４に記載のターボ式血液ポンプの製造方法。
【請求項１】
ポンプ室を形成し、上部に入口ポートが設けられ、側部に出口ポートが設けられたハウジングと、
回転軸、複数のベーン及び環状連結部を有し、前記複数のベーンの少なくとも一部の内周端は前記回転軸と結合し、前記各ベーンの外周端は前記環状連結部に結合しているインペラと、
前記ハウジングの底部壁を上方に突出させて形成され、前記環状連結部の円筒状の内周面が形成する空間領域に対応する円筒状の外周面を有する台座と、
前記ハウジングの上部に配置され前記インペラの回転軸の上端を回転自在に支持する上部軸受けと、
前記台座の上面部に設けられ前記インペラの回転軸の下端を回転自在に支持する下部軸受けと、
前記ハウジングの外側下部に配置され、前記環状連結部との磁気結合を介して前記インペラを回転駆動するロータとを備え、
前記ベーンの下端縁は、上向きの円錐面に沿うように前記回転軸に対して傾斜しているターボ式血液ポンプにおいて、
前記ハウジングは、前記入口ポート及び前記出口ポートを含む側の上部材と前記台座を含む側の下部材とに２分割して形成され、
前記上部材の周縁部は下方に伸びて円筒状の接合円筒壁を形成し、
前記下部材は、前記台座を含み前記ポンプ室の底部を形成する底部壁、及び前記ポンプ室の側部の一部を形成して斜め上外方に延在する側部壁を含み、
前記下部材の前記側部壁の周縁部は、前記上部材の前記接合円筒壁の基端部の内側に嵌合し、
前記側部壁の周縁部が前記接合円筒壁の基端部に当接する箇所において、前記側部壁と前記接合円筒壁の間に形成された凹部に接着剤が充填されて、前記上部材と前記下部材とを接合していることを特徴とするターボ式血液ポンプ。
【請求項２】
前記台座の上面、及び前記台座の周囲の前記ハウジングの底部壁は、前記ベーンの下端縁に沿った円錐面に形成されている請求項１に記載のターボ式血液ポンプ。
【請求項３】
前記下部材の前記底部壁により、前記ロータを配置するための凹部が形成されている請求項１に記載のターボ式血液ポンプ。
【請求項４】
請求項１に記載のターボ式血液ポンプの製造方法であって、
前記ハウジングの前記上部材と前記下部材の間に前記インペラを配置し、前記回転軸が前記上部軸受けと前記下部軸受けにより支持された状態になるように、前記下部材の前記側部壁の周縁部を前記上部材の前記接合円筒壁の基端部の内側に嵌合させ、
前記側部壁の周縁部が前記接合円筒壁の基端部に当接する箇所において、前記側部壁と前記接合円筒壁の間に形成された凹部に接着剤を充填して、前記上部材と前記下部材とを接合することを特徴とするターボ式血液ポンプの製造方法。
【請求項５】
前記側部壁の周縁部を前記接合円筒壁の基端部の内側に嵌合させた嵌合体を形成した後、
前記回転軸が上下方向を向き、前記下部材が前記上部材の上部に位置するように前記嵌合体を配置して、前記凹部に対して前記接着剤を充填する請求項４に記載のターボ式血液ポンプの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１９３６５８（Ｐ２０１２−１９３６５８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５８０５７（Ｐ２０１１−５８０５７）
【出願日】平成２３年３月１６日（２０１１．３．１６）
【出願人】（０００１５３０３０）株式会社ジェイ・エム・エス (452)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１６日（２０１１．３．１６）
【出願人】（０００１５３０３０）株式会社ジェイ・エム・エス (452)
【Ｆターム（参考）】
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